sistemas de localização baseados em 802.11 fernando ney da costa nascimento [email protected]
TRANSCRIPT
![Page 2: Sistemas de Localização baseados em 802.11 Fernando Ney da Costa Nascimento ney@inf.puc-rio.br](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062623/552fc0fd497959413d8baf1c/html5/thumbnails/2.jpg)
Roteiro
Motivação Aplicações Alternativas e Problemas Localização baseada em 802.11
Metodologia Algoritmos
Conclusões
![Page 3: Sistemas de Localização baseados em 802.11 Fernando Ney da Costa Nascimento ney@inf.puc-rio.br](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062623/552fc0fd497959413d8baf1c/html5/thumbnails/3.jpg)
Motivação
Crescente aumento de comunicação sem fio Pré-requisito para serviços baseados em
localização Soluções tradicionais não funcionam
![Page 4: Sistemas de Localização baseados em 802.11 Fernando Ney da Costa Nascimento ney@inf.puc-rio.br](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062623/552fc0fd497959413d8baf1c/html5/thumbnails/4.jpg)
Aplicações
Location-Awareness Localização de Pessoas Dispositivos Inteligentes Roteamento Wireless
Segurança Localização de intrusos
Robôs Móveis Exploração Construção automática de mapas Navegação
![Page 5: Sistemas de Localização baseados em 802.11 Fernando Ney da Costa Nascimento ney@inf.puc-rio.br](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062623/552fc0fd497959413d8baf1c/html5/thumbnails/5.jpg)
Propriedades de Sistemas de Localização Posição Física x Simbólica Localização Absoluta x Relativa Localização Remota ou Auto-Localização Exatidão e Precisão Escala Reconhecimento de dispostivos Custo Limitações
![Page 6: Sistemas de Localização baseados em 802.11 Fernando Ney da Costa Nascimento ney@inf.puc-rio.br](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062623/552fc0fd497959413d8baf1c/html5/thumbnails/6.jpg)
Alternativas
Outdoor GPS
Indoor Infrared (IR) Radio Frequency (RF)
![Page 7: Sistemas de Localização baseados em 802.11 Fernando Ney da Costa Nascimento ney@inf.puc-rio.br](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062623/552fc0fd497959413d8baf1c/html5/thumbnails/7.jpg)
GPS
Altamente disseminado Cada vez mais baratos Não funcionam em ambientes indoor
![Page 8: Sistemas de Localização baseados em 802.11 Fernando Ney da Costa Nascimento ney@inf.puc-rio.br](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062623/552fc0fd497959413d8baf1c/html5/thumbnails/8.jpg)
Infra-Vermelho
Grande precisão (curtas distâncias, linha reta entre emissor e receptor)
Baixa escalabilidade Requer hardware especializado Ex: Active Badge
![Page 9: Sistemas de Localização baseados em 802.11 Fernando Ney da Costa Nascimento ney@inf.puc-rio.br](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062623/552fc0fd497959413d8baf1c/html5/thumbnails/9.jpg)
Rádio Frequência
Granularidade a nível de célula Alta Escalabilidade Não requer hardware especializado
![Page 10: Sistemas de Localização baseados em 802.11 Fernando Ney da Costa Nascimento ney@inf.puc-rio.br](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062623/552fc0fd497959413d8baf1c/html5/thumbnails/10.jpg)
Problemas com propagação de sinais Indoor Propagação não linear Ruído Propagação Multi-Caminho Interferência Absorção Temperatura do ar Absorção por pessoas (freqüência resonante da
água)
![Page 11: Sistemas de Localização baseados em 802.11 Fernando Ney da Costa Nascimento ney@inf.puc-rio.br](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062623/552fc0fd497959413d8baf1c/html5/thumbnails/11.jpg)
Localização baseada em 802.11
Hardware já presente no ambiente Custo reduzido Complexidade reduzida
![Page 12: Sistemas de Localização baseados em 802.11 Fernando Ney da Costa Nascimento ney@inf.puc-rio.br](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062623/552fc0fd497959413d8baf1c/html5/thumbnails/12.jpg)
Ideía
Usar medidas de força do sinal para determinar a localização.
![Page 13: Sistemas de Localização baseados em 802.11 Fernando Ney da Costa Nascimento ney@inf.puc-rio.br](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062623/552fc0fd497959413d8baf1c/html5/thumbnails/13.jpg)
Categorias
Técnicas Determinísticas Técnicas Probabilísticas
![Page 14: Sistemas de Localização baseados em 802.11 Fernando Ney da Costa Nascimento ney@inf.puc-rio.br](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062623/552fc0fd497959413d8baf1c/html5/thumbnails/14.jpg)
Algoritmos para Localização
Fase 1: Geração dos dados – Construção de um espaço de busca. Geração por modelos de propagação Geração empírica
Fase 2: Recepção de um dado real e busca da posição nos dados gerados na fase 1. Busca probabilística Busca por diferença/semelhança
![Page 15: Sistemas de Localização baseados em 802.11 Fernando Ney da Costa Nascimento ney@inf.puc-rio.br](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062623/552fc0fd497959413d8baf1c/html5/thumbnails/15.jpg)
Técnicas de Localização
Representação do Espaço Representação do Sinal Algorimtos de Inferência de Localização
![Page 16: Sistemas de Localização baseados em 802.11 Fernando Ney da Costa Nascimento ney@inf.puc-rio.br](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062623/552fc0fd497959413d8baf1c/html5/thumbnails/16.jpg)
Representação do Espaço
Representação da localização e direção
![Page 17: Sistemas de Localização baseados em 802.11 Fernando Ney da Costa Nascimento ney@inf.puc-rio.br](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062623/552fc0fd497959413d8baf1c/html5/thumbnails/17.jpg)
Representação do Sinal
Ponto de Acesso
Valor do sinal medido
![Page 18: Sistemas de Localização baseados em 802.11 Fernando Ney da Costa Nascimento ney@inf.puc-rio.br](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062623/552fc0fd497959413d8baf1c/html5/thumbnails/18.jpg)
Algoritmos de Inferência
Nearest Neighbor Multiple Nearest Neighbor Modelo de Propagação de ondas de rádio Kernel Method Histogram Method Inferência Probabilística
![Page 19: Sistemas de Localização baseados em 802.11 Fernando Ney da Costa Nascimento ney@inf.puc-rio.br](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062623/552fc0fd497959413d8baf1c/html5/thumbnails/19.jpg)
Nearest Neighbor (CHOICE, RADAR) A localização é determinada usando um
função de distância. Ex.: Distância Euclidiana
Resolução de 3.20 metros em média
![Page 20: Sistemas de Localização baseados em 802.11 Fernando Ney da Costa Nascimento ney@inf.puc-rio.br](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062623/552fc0fd497959413d8baf1c/html5/thumbnails/20.jpg)
Multiple Nearest Neighbor (RADAR) São considerados as k amostras mais
“perto”.
Resolução de 2.75 (k=5)metros em média
![Page 21: Sistemas de Localização baseados em 802.11 Fernando Ney da Costa Nascimento ney@inf.puc-rio.br](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062623/552fc0fd497959413d8baf1c/html5/thumbnails/21.jpg)
Multiple Nearest Neighbor (cont.) Escolha de k
k pequeno melhora, mas não significativamente k grande piora,pois pontos distantes são levados
em consideração k não melhora significativamente porque são os
mesmos pontos com diferentes orientações
![Page 22: Sistemas de Localização baseados em 802.11 Fernando Ney da Costa Nascimento ney@inf.puc-rio.br](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062623/552fc0fd497959413d8baf1c/html5/thumbnails/22.jpg)
Modelo de propagação de ondas de rádio Usado para determinar as amostras Teórico x Empírico Diversos modelos de propagação Resultados variáveis devido a propagação
de sinais em ambientes indoor Reduz a dependência de dados empirícos
![Page 23: Sistemas de Localização baseados em 802.11 Fernando Ney da Costa Nascimento ney@inf.puc-rio.br](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062623/552fc0fd497959413d8baf1c/html5/thumbnails/23.jpg)
Modelo de propagação de ondas de rádio
• Resolução de 4.3 metros em média
![Page 24: Sistemas de Localização baseados em 802.11 Fernando Ney da Costa Nascimento ney@inf.puc-rio.br](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062623/552fc0fd497959413d8baf1c/html5/thumbnails/24.jpg)
Regra de Bayes
• Função de Probabilidade
• Probabilidade Anterior
• Distribuição Posterior
![Page 25: Sistemas de Localização baseados em 802.11 Fernando Ney da Costa Nascimento ney@inf.puc-rio.br](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062623/552fc0fd497959413d8baf1c/html5/thumbnails/25.jpg)
Kernel Method (Ekahau)
Regra de Bayes Distribuição posterior Uso de distribuição Gaussiana
![Page 26: Sistemas de Localização baseados em 802.11 Fernando Ney da Costa Nascimento ney@inf.puc-rio.br](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062623/552fc0fd497959413d8baf1c/html5/thumbnails/26.jpg)
Kernel Method
• Função de Probabilidade
![Page 27: Sistemas de Localização baseados em 802.11 Fernando Ney da Costa Nascimento ney@inf.puc-rio.br](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062623/552fc0fd497959413d8baf1c/html5/thumbnails/27.jpg)
Kernel Method
![Page 28: Sistemas de Localização baseados em 802.11 Fernando Ney da Costa Nascimento ney@inf.puc-rio.br](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062623/552fc0fd497959413d8baf1c/html5/thumbnails/28.jpg)
Histogram Method (Ekahau, Rover, Nibble)
• Função de Probabilidade
• Determinada através de caixas
• Caixas com tamanhos diferentes ou iguais
![Page 29: Sistemas de Localização baseados em 802.11 Fernando Ney da Costa Nascimento ney@inf.puc-rio.br](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062623/552fc0fd497959413d8baf1c/html5/thumbnails/29.jpg)
Histogram Method
![Page 30: Sistemas de Localização baseados em 802.11 Fernando Ney da Costa Nascimento ney@inf.puc-rio.br](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062623/552fc0fd497959413d8baf1c/html5/thumbnails/30.jpg)
Inferência Probabilística
Resolução de 1.5 metros em média
![Page 31: Sistemas de Localização baseados em 802.11 Fernando Ney da Costa Nascimento ney@inf.puc-rio.br](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062623/552fc0fd497959413d8baf1c/html5/thumbnails/31.jpg)
Sistemas de Localização
Algoritmos Precisão Sistemas
Nearest Neighbor ~ 3.20 RADAR, CHOICE
Kernel ~ 2.30 Ekahau
Histogram ~ 2.30 Ekahau, Rover, Nibble
Inferência Probabilística
~ 1.50 Rice University
![Page 32: Sistemas de Localização baseados em 802.11 Fernando Ney da Costa Nascimento ney@inf.puc-rio.br](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062623/552fc0fd497959413d8baf1c/html5/thumbnails/32.jpg)
Variações
Número de pontos amostrados Número de amostras por pontos Orientação do usuário Número vetores de observação utilizados Número de Pontos de Acesso
![Page 33: Sistemas de Localização baseados em 802.11 Fernando Ney da Costa Nascimento ney@inf.puc-rio.br](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062623/552fc0fd497959413d8baf1c/html5/thumbnails/33.jpg)
Vantagens
Orientação Não tão preciso como posição
Custo Infraestrutura já existente
Escalável Limitação por custo computacional
![Page 34: Sistemas de Localização baseados em 802.11 Fernando Ney da Costa Nascimento ney@inf.puc-rio.br](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062623/552fc0fd497959413d8baf1c/html5/thumbnails/34.jpg)
Desvantagens
Dependência do Ambiente Movimentação de pessoas e objetos Outros dispositivos 2.4 GHz
Geração de dados Tempo necessário para geração
![Page 35: Sistemas de Localização baseados em 802.11 Fernando Ney da Costa Nascimento ney@inf.puc-rio.br](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062623/552fc0fd497959413d8baf1c/html5/thumbnails/35.jpg)
Conclusões
A inferência varia com fatores externos Os melhores resultados têm sido obtidos
com estratégias probabilísticas É possível a construção de diversas
aplicações com a precisão descrita