wifi alapu belt eri pozicion al asi m odszerek vizsg alatatothzs/theses/karsaisz.pdf ·...
TRANSCRIPT
Miskolci Egyetem · Gepeszmernoki es Informatikai Kar
Informatikai Intezet es Villamosmernoki Tanszekcsoport
Altalanos Informatikai Intezeti Tanszek
WiFi Alapu Belteri Pozicionalasi
Modszerek Vizsgalata
Diplomamunka
Keszıtette: Tervezesvezeto:
Karsai Szabolcs Toth Zsolt
QZO9LA Egyetemi tanarseged
4400 Nyıregyhaza, Kalloi ut 93. Altalanos Informatikai Tanszek
Miskolc, 2015.
Tartalomjegyzek
1. Bevezetes 1
1.1. Global Positioning System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.1.1. Mukodes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.1.2. Elonye . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.1.3. Hatranya . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.2. Pozıcio meghatarozas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.2.1. Technologiai lehetosegek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.3. Alkalmazasi lehetosegek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2. Felhasznalt technologiak 6
2.1. WiFi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.1.1. Tortenete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.1.2. Szabvanyai . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.1.3. Csatornakiosztas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.1.4. Mukodese . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.1.5. Biztonsag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.2. Android . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.2.1. Tortenete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.2.2. Architektura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.3. Kliens - Szerver Architektura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.4. Maven . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.5. MySQL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.6. Liquibase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.7. MyBatis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.8. Spring MVC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
I
2.9. Eclipse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.10. SVN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.11. Continuous Integration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.12. Tomcat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
3. Letezo megoldasok 17
3.1. Tavolsag meres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3.2. Haromszogeles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3.3. Fingerprinting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3.4. Magyarorszagi megoldasok . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.5. Kulfoldi megoldasok . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
4. Rendszerterv 21
4.1. Adatbazis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
4.2. Webalkalmazas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
4.3. Kliensek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
5. Vizsgalt modszerek 27
5.1. Trilateration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
5.1.1. Hatotavolsag meres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
5.1.2. Jel terjedese . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
5.1.3. Mukodes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
5.1.4. Hatrany . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
5.1.5. Genetikus algoritmus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
5.1.6. Szimulalt lehutes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
5.2. Fingerprinting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
5.2.1. Korrelacio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
5.2.2. Euklideszi tavolsag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
5.2.3. Hatrany . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
6. Eredmenyek 35
6.1. Trilateration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
6.1.1. Mobil alkalmazas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
6.1.2. Trilateration - Elso meres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
II
6.1.3. Genetikus Algoritmus - Masodik meres . . . . . . . . . . . . . . 37
6.1.4. Szimulalt lehutes - Harmadik meres . . . . . . . . . . . . . . . . 37
6.1.5. Osszegzes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
6.2. Fingerprinting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
6.2.1. Mobil alkalmazas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
6.2.2. Korrelacio - Elso meres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
6.2.3. Korrelacio - Masodik meres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
6.2.4. Korrelacio - Harmadik meres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
6.2.5. Osszegzes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
6.2.6. Euklideszi tavolsag - Negyedik meres . . . . . . . . . . . . . . . 44
6.2.7. Osszegzes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
6.3. Hibak abrazolasa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
6.3.1. Trilateration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
6.3.2. Fingerprinting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
7. Tovabbi lehetosegek 49
8. Osszefoglalas 51
9. Summary 53
10.Koszonetnyilvanıtas 54
A. DVD melleklet 55
B. Hasznalati utmutato 57
III
Abrak jegyzeke
1.1. ClickSoftware altal keszıtett felmeres[12] . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
2.1. 2,4 GHz-es tartomany csatorna kiosztasa . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.2. Mobil OS piaci reszesedese 2010-tol 2013 Q1-ig . . . . . . . . . . . . . . 9
2.3. Android OS architekturaja [1] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.4. Kliens - szerver architektura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.5. Spring MVC architektura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.6. Continuous Integration folyamat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.7. Jenkins fooldal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
3.1. Haromszogeles abrazolasa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
4.1. Adatbazis modellje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
4.2. Adatbazis tablakhoz tartozo osztaly diagram . . . . . . . . . . . . . . . 23
4.3. Keres es valassz objektumok osztaly diagram . . . . . . . . . . . . . . . 23
4.4. Liquibase konfiguracios xml . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
4.5. ResultMap pelda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
4.6. MyBatis - SQL utasıtas minta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
4.7. Service osztalyok UML diagramja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
4.8. Spring controller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
5.1. Egy szoba vazlata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
5.2. Trilateration idalis eset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
6.1. Torteneti Tarhaz - Elso terem alaprajza . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
6.2. Trilateration alkalmazas kepernyoi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
6.3. Az Informatika epulet referencia pontjai . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
6.4. WiFik jelerosseg terkepei . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
IV
6.5. Mero mobil alkalmazas kepernyoje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
6.6. Pozıcio kereso alkalmazas kepernyoje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
6.7. Trialteration - Eredmenyek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
6.8. Genetikus algoritmus - Eredmenyek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
6.9. Szimulalt lehutes - Eredmenyek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
6.10. Korrelacio 0,7 - Eredmenyek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
6.11. Korrelacio 0,8 - Eredmenyek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
6.12. Korrelacio 0,9 - Eredmenyek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
6.13. Euklideszi tavolsag - Eredmenyek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
V
Tablazatok jegyzeke
4.1. A Coordinate tabla tulajdonsagai . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
4.2. Az Accesspoint tabla tulajdonsagai . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
4.3. A Measurement tabla tulajdonsagai . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
4.4. WifiInfo objektum tulajdonsagai . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
5.1. 2,4 GHz jel csillapıtasi ertekek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
6.1. A WiFik pozıcioja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
6.2. Trilateration meresi eredmenyek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
6.3. Genetikus Algoritmus meresi eredmenyek . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
6.4. Szimulalt lehutes meresi eredmenyek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
6.5. Korrelacio threshold: 0,7 meresi eredmenyek . . . . . . . . . . . . . . . 42
6.6. Korrelacio threshold: 0,8 meresi eredmenyek . . . . . . . . . . . . . . . 43
6.7. Korrelacio threshold: 0,9 meresi eredmenyek . . . . . . . . . . . . . . . 43
6.8. Euklideszi tavolsag meresi eredmenyek . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
VI
1. fejezet
Bevezetes
Napjainkban az elterjedt mobilkeszulekek altal barhol, barmikor kapcsolatot tudnak
az emberek teremteni egymassal. Ez alatt nem csak a telefonhıvast vagy SMS kuldest
kell erteni. A mobilkeszulekek mara mar ennel sokkal szelesebb korben nyujtanak
szolgaltatasokat a felhasznalok szamara ugy, mint fenykepek keszıtese, zene hallgatas,
film nezes, internet eleresi lehetoseg, vagy tajekozodas a beepıtett GPS altal.
2013 aprilisaban felmerest vegeztek az USA okostelefon felhasznaloi kozott[12]. A
felmeresben arra voltak kıvancsiak, hogy az emberek melyik alkalmazasokat hasznaljak
a leggyakrabban. A felmeres osszefoglalo adatai az 1.1 abran lathatoak.
1.1. abra. ClickSoftware altal keszıtett felmeres[12]
A felmeresbol kiderul, hogy a megkerdezett ferfiak tizenhet, mıg a nok tız szazaleka
jelolte meg a GPS funkciot mint a harom leggyakrabban hasznalt szolgaltatas egyiket.
A megkerdezettek tobb mint otvenkilenc szazaleka pedig azt mondta, hogy sokkal
gyorsabban tudta elvegezni a feladatat, mintha terkepet hasznaltak volna.
1
WiFi alapu belteri pozicionalasi Modszerek Vizsgalata
1.1. Global Positioning System
A Globalis Helymeghatarozo Rendszer [7], amellyel 3 dimenzios helyzetmeghatarozast
vegezhetunk foldon, vızen vagy levegoben. A rendszert kezdetben katonai celokra
kezdtek fejleszteni, majd kesobb engedelyeztek a polgari hasznalatot is. Azota szamos,
a mindennapi eletben gyakran hasznalt rendszer alapjaul szolgal. Ezen rendszerek a
kovetkezo csoportok valamelyikebe sorolhatoak:
• kozlekedesben navigaciokent,
• gepjarmuvedelemkent,
• foldmereseknel,
• kornyezeti megfigyeleseknel.
A felsorolt szolgaltatasok barmelyikenek igenybevetelehez evekkel ezelott meg kulon
GPS keszulekre volt szukseg, mostanra azonban a technikai fejlodesnek koszonhetoen
mindezek konnyen hasznalhatoak az okostelefonok reven. Ezek a keszulekek ugyanis
mar rendelkeznek beepıtett GPS vevovel.
1.1.1. Mukodes
Ahhoz, hogy megtudjuk hatarozni pozıcionkat a kovetkezo kriteriumoknak kell megfe-
lelni a GPS rendszernek:
• legalabb negy muhold lathatosaga egy idoben, pontosabb mereshez pedig ot da-
rab,
• rendelkezni kell informaciokkal a muholdak palyajarol.
Ezek ismereteben 4 lepesbol vegrehajthato a keresett pozıcio szamıtasa. Az elso
lepesben a vevok szinkronizaljak orajeluket a muholdaktol kapott PRN jelek segıtsegevel.
Masodik lepesben a haromszogeles segıtsegevel megallapıtjak 3 muhold alapjan a tavol–
sagokat, amelyekbol meghatarozhato 2 lehetseges pozıcio. Harmadik lepesben a muhol–
daktol kapott adatokat frissıtik a muholdak helyzetenek pontosıtasahoz. A negyedik
lepesben pedig a felmerulo hibak korrekciojat vegzik a rendszerben.
Mivel 3 muhold szolgaltatta jelekbol 2 lehetseges pozıcio adodik, ezert a negyedik
altal kerul kivalasztasra a megfelelo pozıcio.
2
WiFi alapu belteri pozicionalasi Modszerek Vizsgalata
1.1.2. Elonye
A GPS-szel torteno helymeghatarozas elonyei
• napszaktol fuggetlen,
• foldfelszın feletti magassagtol fuggetlen,
• mozgasi sebessegtol fuggetlen.
1.1.3. Hatranya
A GPS-szel torteno helymeghatarozas hatranyai
• a szukseges adatok vetele viszonylag hosszu idobe telik,
• csak nyılt, fedetlen teruleteken alkalmazhato,
• az epuletekrol visszaverodo jelek zavart okoznak a meresben,
• a ritkan elofordulo eros napkitoresek alatt hasznalhatatlanna valnak.
A belteri hasznalhatatlansag legfobb oka az epuletek szerkezete, az epıteskor fel-
hasznalt anyagok tulajdonsagai melyek learnyekoljak a muholdak jeleit.
1.2. Pozıcio meghatarozas
A belteri pozıcio meghatarozasa szamos napjainkban fejlesztett rendszernel felmerulo
reszfeladat, egyre nagyobb erdeklodes ovezi. Ennek feltetele, hogy talaljunk olyan
megoldast amivel belterben meg lehet hatarozni egy eszkoz helyzetet.
1.2.1. Technologiai lehetosegek
A belteri helymeghatarozas megvalosıtasara szamos mar meglevo es elterjedt eszkoz all
rendelkezesre.
A listat hatotavolsag szerint vizsgalva az elso a telefonba epıtett szenzorok [2]. Ezek
egyuttesebol vagy tetszoleges kombinaciojabol keszıthetunk olyan alkalmazast, amely
3
WiFi alapu belteri pozicionalasi Modszerek Vizsgalata
kepes megmondani hol tartozkodik az ember egy epuleten belul. Ilyen megoldas le-
het peldaul, hogy ha kameraval figyeljuk a teret es az ott elhelyezett jelolesek felis-
meresevel megallapıtjuk hol tartozkodunk. Masik megoldas lehet ha a gyorsulasmerot
hasznaljuk, ehhez azonban szukseges minden keszulek eseten egy kalibracio. A szen-
zor pontos mukodesehez az epuletben tobb referencia pont kinevezese is szukseges lehet.
A kovetkezo lehetoseg az NFC (Near Field Communication) [9], amely RFID alapu
technologia, radios kommunikacio az alapja. Ilyen jeladokat helyezhetunk el az epulet-
ben vagy a megjelolni kıvant helyeken amiket a mobiltelefonok kepesek erzekelni. A
kapott adatokon keresztul tudjuk kozolni a mobiltelefonokkal, hogy hol tartozkodnak.
A technika hatranya, hogy sok jeladora van szukseg mivel elegge kicsi a hatotavolsaguk.
A Bluetooth [5] mar egy ennel joval nagyobb hatotavolsagot tud biztosıtani attol
fuggoen, hogy milyen frekvenciat hasznal. A keszulekek kepesek 1 - 100 meter kozotti
tavolsag athidalasara. Ezt a vezetek nelkuli kommunikaciot 1994-ben az Ericsson
tavkozlesi vallalat talalta fel rovid tavolsagon beluli adatcserere kulonfele eszkozok
kozott, beleertve a mobiltelefonokat is. Hatranya, hogy a nagyobb hatotavolsagot biz-
tosıto eszkozok dragak, mıg a gyengebb eszkozokbol tobb darabra is szukseg lehet.
A Wifi [10] egy vezetek nelkuli mikrohullamu kommunikacios szabvany, amelyet szinten
adatcserere hasznalnak. Az ezzel felszerelt eszkozok mar szeles korben elterjedtek mi-
vel gyors es szelessavu kapcsolatot kepesek biztosıtani. Halozati eszkozokbe epıtve
gyorsan elterjedt. Ebbol kovetkezoen rengeteg epulet rendelkezik bizonyos szamu
ilyen eszkozzel, ami kivalo lehetoseget biztosıthat a belteri pozicionalashoz. Legfobb
hatranya a kibocsajtott jel fizikai tulajdonsagaibol szarmazik.
1.3. Alkalmazasi lehetosegek
Elozoekben felsorolt megoldasok mind alapjaul szolgalhatnak olyan alkalmazasoknak
mint peldaul egy muzeumi tarlatvezeto. Egy ilyen alkalmazas kepes a latogatot korbe-
vezetni sajat mobilkeszuleken keresztul. Tobb informaciot is eljuttatva hozzajuk, illetve
interaktıvabba es erdekesebbe is teve a kiallıtast.
4
WiFi alapu belteri pozicionalasi Modszerek Vizsgalata
Masik alkalmazasi lehetoseg peldaul kereskedelmi lancok, aruhazak szamara lehet
akar tobb megoldas is. Peldaul vevoknek lehet egy fajta bevasarlo lista mobil alkal-
mazas. Az uzletben valo navigaciot biztosıtana megvasarolando termekhez, kozben
pedig akar szemelyre szabott akcios ajanlatokat is kınalhatna.
Nagyobb raktarak eseten, amelyek akar aruhazak is lehetnek, nagyobb csomagok
vagy szallıtmanyok keresese es nyomon kovetesere is adhat egyfajta megoldast.
Manapsag hasonloan a belteri pozicionalashoz a robotikat is egyre nagyobb erdeklodes
ovezi. A ket terulet osszekapcsolodasa reven a robotok egy belteri alkalmazas segıtsegevel
onalloan tudnanak navigalni az epuleteken belul. De a robotok is segıthetik egy epulet
belsejenek a felterkepezeset es szolgaltathatnak mindig friss informaciot egy belteri
alkalmazas megfelelo es naprakesz mukodesehez.
5
2. fejezet
Felhasznalt technologiak
A most kovetkezo fejezetben az altalam valasztott es felhasznalt technologiak ismer-
tetese talalhato. Valasztasaimhoz a kovetkezo szempontokat vettem figyelembe:
• elterjedt technologia,
• konnyen kezelheto,
• gyors rendelkezesre allas,
• sajat tapasztalat.
2.1. WiFi
A WiFi az altalam valasztott technologia, ami a helymeghatarozas alapja lesz. Azert
ezt valasztottam, mert rengeteg epuletben manapsag WiFi-s halozati eszkozoket hasznal–
nak ıgy sok helyen egy alap infrastruktura mar adott egy ilyen alapu alkalmazashoz.
Egy az ABI Research altal kozolt cikkben [17] olvashato, hogy a tavalyi 2013-as evben
kozel 139 millio darab WiFi-s eszkozt ertekesıtettek a vilagon.
2.1.1. Tortenete
A WiFi egy vezetek nelkuli mikrohullamu kommunikacios szabvany, amely 2,4 GHz es
5 GHz frekvenciasavot hasznalja. Alapja a 802.11 szabvany, amelyet az Institute of
Electrical and Electronics Engineers’ (IEEE) kezel. A kezdeti 1997-es indulasa ota a
6
WiFi alapu belteri pozicionalasi Modszerek Vizsgalata
szabvany tobb fejlodesen ment keresztul. Hatotavolsaga belterben kozel 20 meterrol 70
meterre nott, jelatviteli sebessege pedig 2 Mbit/s-rol kozel 600 Mbit/s-ra emelkedett.
A WiFi mar nem csak halozati eszkozokben, hanem mar hordozhato szamıtogepekben,
telefonokban is megtalalhato. A hivatalos WiFi tanusıtvanyok kezeleserol es kiosztasarol
pedig 1999 ota a non-profit Wi-Fi Alliance gondoskodik. Tobb, mint 600 cegbol allnak
akik ilyen WiFi-s eszkozok eloallıtasaval es forgalmazasaval foglalkoznak.
2.1.2. Szabvanyai
A WiFi-s eszkozok az alabbi fobb szabvanyokat hasznaljak.
• 802.11a - ez a szabvany 5 GHz-es frekvencia tartomanyt hasznal es ıgy 54 Mbit/s
sebessegre kepes
• 802.11b - ez 2,4 GHz-es tartomanyban kozel 11 Mbit/s-os adatatvitelt biztosıt
• 802.11g - hasonloan a 802.11b szabvanyhoz szinten a 2,4 GHz-es frekvenciat
hasznalja de mar gyorsabb kozel 54 Mbit/s -os sebesseggel
• 802.11n - napjainkra a leginkabb elterjedt szabvany, amely kompatibilis a korabban
felsoroltakkal es a 150 Mbit/s-os atviteli sebesseget kınal.
2.1.3. Csatornakiosztas
A 2,4 GHz-es frekvencia tartomanyban 14 darab csatornat jeloltek ki ezek mindegyike
22 MHz szeles es a 2412-tol 2472-ig tart. Europaban csak 13-at hasznalnak ebbol, a
14. csatorna Japanban hasznalatos. A csatornakiosztast az alabbi 2.1 abra szemlelteti.
2.1. abra. 2,4 GHz-es tartomany csatorna kiosztasa
7
WiFi alapu belteri pozicionalasi Modszerek Vizsgalata
2.1.4. Mukodese
A legtobb WiFi-s eszkoz bekapcsolas utan elkezdi sugarozni a gyarilag beallıtott nevet
(SSID). Ez alapjan eszlelheto az eszkoz es lehet hozza csatlakozni. Az eszkozhoz valo
csatlakozas beallıtastol fuggoen lehet nyılt vagy jelszoval vedett. A mukodesehez nem
szukseges halozati kapcsolat. Az okostelefonok csatlakozas nelkul kepesek informaciot
kapni az ilyen eszkozok altal kibocsajtott jelekrol. Ez a tulajdonsag is erosıtette
dontesem a technologia mellett.
2.1.5. Biztonsag
Mint minden halozati kapcsolatnal, ugy a WiFi eseten is fontos a biztonsag. Ennek
erdekeben tobb kulonbozo lehetoseg is rendelkezesre all, az elso ilyen modszer a WEP
volt. Azonban ennek gyengesege es konnyen feltorhetosege miatt a Wi-Fi Alliance
masik megoldast keszıtett. A WPA titkosıtas mar nehezebben feltorhetonek bizonyult
a 128 bites kulcs hasznalata miatt.
Manapsag a legbiztonsagosabb megoldas a WPA2 hasznalata jelenti, melynek beepı–
teset kotelezove tette a Wi-Fi Alliance. 2006-tol magaban foglal olyan algoritmusokat
mint TKIP, Michael, EAS valamint CCMP ezekkel teve biztonsagossa a vezetek nelkuli
halozatok hasznalatat.
2.2. Android
Az okostelefonok szeles korben valo elterjedese miatt potencialis platformnak bizonyul-
tak egy belteri helymeghatarozo alkalmazashoz. Ezert esett a valasztasom az okos-
telefonokra, ahogy a kovetkezo 2.2 abran lathato felmeres eredmenye is mutatja az
Androidos keszulekek a legelterjedtebb telefonok. Ezen adatok valamint az ingyenes
fejleszthetosege miatt valasztottam ezt a platformot.
2.2.1. Tortenete
2003-ban kezdtek fejleszteni a Linux kernel alapu mobil operacios rendszert. 2005-ben
vasarolta meg az addig tamogato Google. A kifejezetten erintokepernyos keszulekekre
tervezett rendszerrel ellatott elso telefon 2008 oktober 22-en jelent meg. A legfrissebb
8
WiFi alapu belteri pozicionalasi Modszerek Vizsgalata
2.2. abra. Mobil OS piaci reszesedese 2010-tol 2013 Q1-ig
verzio 2013 oktobereben kiadott 4.4-es rendszer a KitKat.
2.2.2. Architektura
Ahogy mar emlıtesre kerult a rendszer Linux kernel alapu, pontosan azert dontottek
emellett, hogy tamogassak a nyılt rendszerek hasznalatat a mobil piacon. Tovabba
ezzel egyszerusıtve a mobilokba epıtett hardverek ( WiFi, Bluetooth, erintokepernyo)
kezeleset. A rendszer felepıteserol reszletes bemutatast az alabbi 2.3 abra ad.
2.3. abra. Android OS architekturaja [1]
”Mint lathatjuk, a platform alapjat voros szınnel jelolt Linux kernel adja, amely tar-
talmazza a hardver altal kezelendo eszkozok meghajto programjait. Ezeket azon cegek
keszıtik el, amelyek az Android platformot sajat keszulekukon hasznalni kıvanjak, hi-
szen a gyartonal jobban mas nem ismerheti a mobil eszkozbe integralt periferiakat.
9
WiFi alapu belteri pozicionalasi Modszerek Vizsgalata
Ez a kis meretu kernel adja a memoria kezeleset, a folyamatok utemezeset es az ala-
csony fogyasztast elosegıto teljesıtmeny-kezelest is. A kernel szolgaltatasait hasznaljak
a Linux rendszerekben meglevo kulonfele programkonyvtarak, mint a libc, az SSL
vagy az SQLite ezek C/C++ nyelven vannak megvalosıtva, es a Linux kernelen fut-
nak kozvetlenul. Reszben ezekre epul a Dalvik virtualis gep, amely mas, mint a Java
alatti megszokott virtualis gep, vagyis a Java csak mint nyelv jelenik meg. A kek
szınnel jelolt reszekben mar csak Java forrast talalunk, amelyet a virtualis gep fut-
tat, s ez adja az Android lenyeget a lathato es tapinthato operacios rendszert, illet-
ve a futo programokat. A virtualis gep akar teljesen elrejti a Linux altal hasznalt
fajlrendszert, es csak az Android Runtime altal biztosıtott fajlrendszert lathatjuk”
[http://hu.wikipedia.org/wiki/Android (operacios rendszer)].
2.3. Kliens - Szerver Architektura
Mivel az Android keszulekek mindegyikere nem lehet eljuttatni illetve telepıteni a
szukseges adatbazist minden adattal ezert kliens - szerver architektura kiepıtese mellett
dontottem. Egy ilyen rendszer felepıtest az alabbi 2.4 abra szemlelteti.
2.4. abra. Kliens - szerver architektura
A kliensek ebben az architekturaban csak mint megjelenıtok szerepelnek, tenyleges
muveleteket es szamıtasokat nem vegeznek, az ilyen feladatok a szerveren hajtodnak
vegre. A feladatok es azok elvegzesehez szukseges adatokat a kliensek halozaton, in-
terneten keresztul kuldik a szervernek.
A szerver szerepe, hogy a kliensek szamara adatokat biztosıtsanak, illetve a kert
feladatokat elvegezzek annak eredmenyerol pedig valaszt kuldjenek a kliensek szamara.
10
WiFi alapu belteri pozicionalasi Modszerek Vizsgalata
A szerveren talalhato uzleti logika vegzi ezen feladatokat illetve az adatbazissal valo
kapcsolatot es azon valo muveleteket is vegrehajtja.
2.4. Maven
A szerveren futo Java alkalmazas Maven alapu fejleszteskent vegeztem. A Maven egy
olyan eszkoz, amely szoftverprojektek menedzselesere es a buildelesi folyamat auto-
matizalasara hasznalhato. A szoftvertervezesi mintak terjesztesevel egyseges program
struktura kialakıtasara torekszik.
A Maven elonye az Ant-al szemben, hogy nem kell leırnunk mi tortenjen a buil-
deles soran, csak meg kell adnunk a kimenet eredmenyet ami lehet Jar vagy War fajl.
Egy projekt kezelesre es leırasara bevezeti a POM ( Project Object Model ) fogalmat,
amely egy xml alapu leıro fajl. Ebben megadhatoak a projekt fuggosegei, ezaltal el-
kerulve az esetleges verzio eltereseket, tovabba megadhatoak pluginek es azok szukseges
konfiguracioja. A pluginek segıtsegevel az alap eletciklus folyamatok kiegeszıthetoek
tovabbi muveletekkel. Egy Maven alapu projekt eletciklusa az alabbi eloredefinialt
celokkal rendelkezik, melyek fuggosegben allnak egymassal.
• compile
• test
• package
• install
• deploy
Minden cel vegrehajtasahoz az azt megelozo cel sikeres lefutasa szuksegeltetik.
Azert valasztottam ezt a menedzser eszkozt, mert a hozzatartozo xml leıro fajl
segıtsegevel a projekt konnyen karbantarthato es egy masik fejleszto egyszeruen be-
vonhato.
2.5. MySQL
A pozicionalashoz szukseges adatokat tarolni kell ezert egy adatbazis kezelo rendszert
is felhasznaltam, amely a MySQL lett. Azert valasztottam ezt, mert ingyenes, nincs
11
WiFi alapu belteri pozicionalasi Modszerek Vizsgalata
adatbazis szintu korlatozasa es a tablankenti 64TB-os maximalis meret elegendo.
A MySQL tobbfelhasznalos, tobbszalu, SQL alapu relacios adatbazis-kezelo rend-
szer. Rengeteg programozasi nyelvhez rendelkezik driverrel amin keresztul kezelheto.
Az adatbazisok adminisztracioja megoldhato parancssorbol vagy grafikus feluleten ke-
resztul. Platformok kozul pedig tamogatja a Windows, Mac, Linux es egyeb rendsze-
reket. Fobb elonyei:
• Keresztplatformos elerhetoseg
• Tarolt eljarasok
• Adatbazis triggerek
• Valodi VARCHAR tamogatas
• SSL tamogatas
• Lekerdezes gyorstar (cache)
• Egymasba agyazott SELECT -ek
• ACID megfeleles az InnoDB-vel, BDB-vel es Cluster-rel
2.6. Liquibase
A Liquibase egy ingyenes, nyılt forraskodu, adatbazisfuggetlen verziokoveto eszkoz. A
Maven-be beepulo pluginjanak segıtsegevel az adatbazishoz tartozo osszes SQL kar-
bantarthato es kezelheto. A valtozasokat egy sajat changelog tablaban tarolja. Min-
den SQL fajlt egy xml faljban lehet kezelni ahol id es author tagekkel azonosıtja a
valtozasokat. Tovabbi elonye, hogy a Maven segıtsegevel az adatbazis karbantartasa
eletciklusba kotheto, ıgy minden fordıtasnal ellenorzi az adatbazis allapotat.
2.7. MyBatis
A MyBatis egy Java-s perzisztencia keretrendszer, amely az ORM-tol elteroen nem az
osztalyok - adatbazis tablak kozotti lekepzest vegzi, hanem az SQL utasıtasoknak Ja-
va fuggvenyekkel valo osszekapcsolasat. Igy konnyen hasznalhatova teve a kulonbozo
12
WiFi alapu belteri pozicionalasi Modszerek Vizsgalata
SQL utasıtasokat a programban egy fuggveny hıvas segıtsegevel. Az esetleges eredmeny
halmazokat pedig a megadott formara kepezi le. A MyBatis integralhato Spring keret-
rendszerrel ıgy az uzleti kod fuggosegeit feloldva. A parancsok lekepzeset xml fajlok
vagy annotaciok segıtsegevel vegezhetjuk el.
2.8. Spring MVC
Azert valasztottam ezt a keretrendszert mert korabban hallgatott tantargy keretein
belul megismerkedtem vele es a webes alkalmazasok fejleszteset tapasztalataim szerint
is gyorsabba es kenyelmesebbe teszi.
Az egyik legelterjedtebb nyılt forrasu keretrendszer a Java fejlesztok koreben sike-
ressege az EJB modul helyettesıtojekent erte el. Elonye, hogy modularis felepıtesu ıgy
mindig csak azon reszeit kell importalni, amelyekre a projektnek szuksege van. Ilyen
modulok peldaul az Inversion of Control kontener, adatkezeles es az MVC modul.
Az Inversion of Control amelynek celja, hogy az objektumok eletciklusat kezelje.
Ennek a modulnak alapveto resze a dependency injection, amelynek reven az objektu-
mok egy kontextusba kerulnek regisztralasra es innen valnak elerhetove. A kontextusba
valo regisztracio tortenhet annotacio reven vagy konfiguracios allomany altal, ıgy ez
konnyen cserelhetove valik es a tesztelhetoseget is javıtja az alkalmazasnak.
Az adatkezelesi modul tamogatast biztosıt a legnepszerubb Java keretrendszerekhez
ugy mint JDBC, iBatis/MyBatis, Hibernate, JDO, JPA, Oracle TopLink, Apache OJB,
es Apache Cayenne. Ezekhez a kovetkezo tamogatasokat nyujtja:
• Eroforras kezeles
• Kivetel kezeles
• Tranzakcio kezeles
• Objektum transzformacio
• Absztrakcio
Az MVC keret webes alkalmazasokhoz keszult keres alapu megvalosıtas, amely-
nek segıtsegevel az alkalmazasban megkulonboztethetunk Model - View - Controller
retegeket. Ahol is a Model az adatkezelo, a View megjelenıto, Controller pedig az
13
WiFi alapu belteri pozicionalasi Modszerek Vizsgalata
ezeket osszekoto reteg ıgy elvalasztva egymastol a megjelenıtest es uzleti logikat. Az
MVC architekturajat az alabbi 2.5 abra szemlelteti.
2.5. abra. Spring MVC architektura
2.9. Eclipse
A felsorolt alkalmazasok elkeszıtesehez az Eclipse IDE-t valasztottam mert Andro-
idos fejleszteshez es Spring alapu alkalmazasok fejlesztesehez testreszabhato plugin
keszlettel rendelkezik. Ezek reven sajat igenyeknek megfelelo fejleszto kornyezetet
alakıthatunk ki. Osszekotheto kulonbozo alkalmazas szerverekkel ıgy az elkeszult we-
bes alkalmazas rogton buildelheto es kiprobalhato. Androidos valtozata pedig a meg-
felelo SDK telepıtese utan felulet szerkesztot es telefon emulatort biztosıt a fejlesztok
szamara. A beepulo pluginek reven alkalmas a projektek verziokovetesere, peldak ge-
neralasara, vekony es vastag kliensek keszıtesere.
2.10. SVN
A dolgozathoz tartozo Androidos es webes projektek verziokovetessel keszultek. Er-
re a tanszek altal biztosıtott SVN (Subversion) repositoryt hasznaltam. Az SVN egy
verziokezelo rendszer az Apache License ala tartozik. A CollabNet ceg keszıtette el
2000-ben azzal a cellal, hogy a CVS (Concurrent Versions System) felvegye a ver-
senyt. Ennek segıtsegevel a fejlesztok forraskodokat, dokumentumoknak valtozasat
es tortenetet tudjak tarolni es azt visszaallıtani. Az SVNre jellemzo peldaul, hogy
a Commit muveletek atomi szintuek. A torolt, atnevezett, mozgatott fajloknak es
14
WiFi alapu belteri pozicionalasi Modszerek Vizsgalata
konyvtaraknak is megtartja a tortenetet. A branch (elagaztatas) es taggek (jelolesek)
eroforrasigenye minimalis. A repositoryra eleresi ut alapu jogosultsagok ellenorzese
beallıthato.
2.11. Continuous Integration
Az elkeszult alkalmazasok tesztelesehez a tanszek biztosıtott egy virtualis gepet. Ezen
a gepen alakıtottam ki egy CI rendszert. Maga a CI egy szoftverfejlesztesi gyakorlat,
ami egy elterjedt agilis modszer. Egyik fo feladata az elkeszult projektek automatizalt
buildelese es telepıtese. Mindezek mellett persze tobb funkcionalitast is biztosıtva a
fejlesztoknek. Ilyen peldaul a Unit tesztek futtatasa es csak azok sikeressege eseten valo
telepıtes. Verziokoveto rendszerrel valo integracioja melynek kovetkezteben egy elore
beallıtott idokozonkent megnezi tortent-e valtozas. Az esetleges hibakrol ertesıtest
kuldhet a fejlesztoknek. Az alabbi 2.6 abra egy ilyen folyamatot szemleltet.
2.6. abra. Continuous Integration folyamat
Azert dontottem egy ilyen rendszer kiepıtese mellett, mert a tanszeki virtualis gep
elerese korulmenyes lett volna kulso halozatrol. Hasonlo problemaval mar egy tantargy
keretein belul talalkoztam, ahol szinten egy ilyen rendszer kiepıtesevel es hasznalataval
oldottuk meg a feladatot. Egy ilyen Continuous Integration Serverhez a virtualis
gepre egy Jenkinst telepıtettem ami egy nyılt forrasu Java eszkoz. Eredetileg 2004-
ben kezdtek fejleszteni akkor meg Hudson neven. A Jenkins konfiguralas utan kepes
Maven projektek kezelesere es buildelesere. Valamint a megfelelo beepulok telepıtesevel
kepes az elkeszult War fajlokat telepıteni az alkalmazas szerverre.
15
WiFi alapu belteri pozicionalasi Modszerek Vizsgalata
A Jenkinsben minden projekthez egy jobot kell definialni amiben azt konfiguraljuk.
Itt megadhatjuk, hogy SVNbol toltse le a forrast. Beallıthatjuk Maven projekt eseten,
hogy a szukseges globalis konfiguraciokat hol talalja. Illetve itt adhato meg, hogy az
elkeszult csomaggal mi tortenjen. Esetunkben peldaul egy masik alkalmazas szerver-
re kerul telepıtesre. A jobhoz tartozo minden buildeles naplo fajljat tarolja ıgy az
visszakovetheto. Az alabbi 2.7 kep a Jenkins fooldalat abrazolja. Itt lathatjuk, hogy a
jobok mikor futottak utoljara es milyen eredmennyel.
2.7. abra. Jenkins fooldal
2.12. Tomcat
A webes alkalmazas futtatasara illetve a Jenkins szamara is szukseg volt egy - egy
alkalmazas szerverre. Azert valasztottam a Tomcatet mert mar harom eve hasznalom
kulonbozo projektek kapcsan. Gyorsan telepıtheto es hasznalatba veheto. Konnyen
konfiguralhato es integralhato az Eclipsebe is. A Tomcat egy az Apache Software
Foundation altal keszıtett nyılt forrasu webszerver es servlet kontener. A Java Servletek
es Java Server Pagesek implementaciojat tartalmazza. Harom fo komponensbol all. A
Catalina servlet kontenerbol, Coyote HTTP konnektrobol es a Jasper JSP motorbol.
16
3. fejezet
Letezo megoldasok
3.1. Tavolsag meres
Egyik lehetoseg a tavolsag szamıtasara az ugy nevezett ToA azaz Time of Arrival lenne.
Az eljaras a jelek kibocsajtasa es fogadasa kozotti ido alapjan hatarozna meg a keresett
tavolsagot az adok es vevok kozott. Mukodesehez elengedhetetlen, hogy az adokban
es a vevokben levo orak szinkronban legyenek. Masik alternatıva ha ugynevezett ket
utas megoldaskent hasznaljuk, hogy a vevo valaszt kuld az adonak a vetelrol. Ezt
az alternatıvat gyakran hasznaljak, ha az orak szinkronizalasa nem lehetseges. Az
alkalmazasunk szempontjabol viszont egyik ToA sem hasznalhato. Ennek oka, hogy
a WiFi-s eszkozokre ebben az esetben sajat rendszer keszıtesere lenne szukseg. A
kulonbozo tıpusu eszkozok pedig tovabb nehezıtik egy ilyen rendszer elkeszıteset.
3.2. Haromszogeles
A haromszogeles mint meresi eljaras mar regota hasznalatos az elet kulonbozo terule-
tein. Peldanak okan regen a hajok helyzetenek megallapıtasahoz is hasznaltak ezt a
modszert. Az alapja, hogy egy harmadik pont megallapıtasahoz legalabb ket ismert
helyzetu pontra van szukseg. Az alap eljarashoz a felhasznalo ismeri vagy legalabbis
megtudja hatarozni az ismert pontokkal bezart szoget. Ezt abrazolja a 3.1 abra.
Az abrahoz az alabbi kepletek tartoznak.
l =d
tgα+
d
tgβ
17
WiFi alapu belteri pozicionalasi Modszerek Vizsgalata
3.1. abra. Haromszogeles abrazolasa
d =l
1tgα
+ 1tgβ
A mi esetunkben azonban ez nem elegendo, mivel a mobilkeszulekek nem rendelkez-
nek megfelelo antennaval. Igy adott pontokkal bezart szoget nem tudjuk meghatarozni
a keszuleknek. Ezert egy masik modszer szukseges, amely ezen adatok hianyaba is
kepes a haromszogelest megvalosıtani. Ez az ugynevezett trilateration[16][14] egy a
geometriaban hasznalatos modszer amikor harom pontra egy - egy gombfeluletet il-
lesztunk. A gombok sugarat az egyes pontoktol mert tavolsag hatarozza meg. A
modszer lenyege, hogy az altalunk keresett pont a harom pontra illesztett gombfeluletek
metszespontja. Ezt hasznaljak a GPS rendszerek is. A trilateration reszletes leırasat
es matematikai hatteret az 5. Vizsgalt modszerek fejezetben ismertetem.
3.3. Fingerprinting
Mas neven ujjlenyomat vetelezes ez a leginkabb elterjedt modszer[15][18][16], ame-
lyet belteri pozicionalasnal alkalmaznak. A modszer a radio frekvencias jelerossegeket
hasznalja fel egy fajta terkep elkeszıtesehez. A modszer ket lepesbol all, az elso
lepesben ki kell jelolnunk referencia pontokat. A pontokban elvegzett meresekbol egy
adatbazist epıtunk, amely tartalmazza, hogy az egyes pontban melyik Wifi eszkoztol
milyen erossegu jelet vettunk. A masodik lepesben pedig az aktualis jelerossegekhez az
adatbazisban tarolt adatok alapjan kiszamıtjuk a pozıciot. A modszer hatranya, hogy
ha az adott infrastruktura megvaltozik, akkor a referencia pontokhoz tartozo adatbazist
frissıteni kell. Ujra el kell vegezni az elso fazist. Elonye viszont az eddig felsoroltakkal
szemben, hogy belterben a jelek visszaverodese nem befolyasolja az eredmenyt.
18
WiFi alapu belteri pozicionalasi Modszerek Vizsgalata
3.4. Magyarorszagi megoldasok
Magyarorszagon is talalhatunk mar elkeszult belteri alkalmazasokat. Az egyik legje-
lentosebb ceg a BLUENION[4] ceg, amely fejlesztesekkel es kutatasokkal foglalkozik a
mobilalkalmazasok teruleten. A ceg tobb kulfoldi es hazai rendezvenyre is biztosıtott
mar az altaluk fejlesztett rendszer segıtsegevel belteri tajekozodast. Az alkalmazasi
terulettol es feladattol fuggoen altalanos vagy specialisan fejlesztett eszkozoket biz-
tosıtanak. A rendszer mukodesehez WiFi, RFID es Bluetooth technologiat hasznalnak.
Az ANSWARE[3] Kft egy 2005-ben elnyert projekt kapcsan dolgozta ki prototıpusait.
A kutatas es fejlesztesi projektben tobb egyetem bevonasaval keszıtettek el az RFID
es WiFi alapu megoldasaikat. A tovabbi munkakat az egyetemek folytattak.
3.5. Kulfoldi megoldasok
Kulfoldon mar korabban felismertek a belteri pozicionalas jelentoseget, ıgy olyan nagy
vallalatok is bekapcsolodtak mint a Microsoft vagy a Google. Utobbi meg csak az
epuletek belso terkepenek nyilvanossa tetelet biztosıtja. A felhasznalok feltolthetik a
reszletes szintekre bontott terkepet egy epuletnek. Igy a Google terkepen ranagyıtva
az epuletre a belso terkepe fog megjelenni.
A Microsoft RADAR[11] egy fingerprinting alapu rendszer, amely a belteri al-
kalmazhatosag lehetosegeit vizsgalta. A felhasznalo pozıciojanak, orientaciojanak es
nyomonkovetesenek feladatat elemezte olyan modszerekkel mint Euklideszi tavolsag,
legkozelebbi szomszed (KNN) es terjedesi modell.
Az Ekahau[6] ceg szinten RFID es WiFi alapu megoldast dolgozott ki. A ceg
RTLS (valos ideju pozıcionalo rendszer) fejlesztett ki. Hasznalatahoz sajat WiFi es
RFID eszkozoket fejlesztettek ki. Ezek segıtsegevel valosıtjak meg peldaul korhazakban
az eletmeno keszulekek helymeghatarozasat. Kidolgoztak egy biztonsagi rendszert
is iskolak szamara, amivel kovetni tudjak az eszkozt viselo tanarokat es diakokat.
Veszely eseten az eszkozok altal segıtseget tudnak kerni a biztonsagi szolgalattol vagy
a rendorsegre is eljuttathatjak a riasztast.
A Navizon[8] WiFi ket fajta megoldast dolgozott ki. Letrehozott egy Android es
iPhone alkalmazast, amellyel mar meglevo WiFi infrastrukturat lehet felterkepezni.
A meresi adatokat a ceg altal biztosıtott rendszerbe kuldik el az alkalmazasok. Egy
19
WiFi alapu belteri pozicionalasi Modszerek Vizsgalata
masik alkalmazassal pedig a valos ideju pozıcionalas szinten a kozponti rendszeren
keresztul tortenik. A masik megoldashoz sajat WiFi eszkozoket keszıtettek, amelyek az
aktıv telefonok, laptopok es egyeb WiFi-s kezi eszkozoket kepes eszlelni es behatarolni.
Azokat kovetni epuleten belul es a megfelelo alkalmazas meglete eseten kommunikaciot
is megvalosıtanak.
20
4. fejezet
Rendszerterv
A modszerek kiprobalasahoz es azokhoz tartozo teszteredmenyeket kapjunk szuksegunk
volt egy adatbazisra, egy web szolgaltatasra es tobb mobilos alkalmazasra is. A most
kovetkezokben ezeknek leırasat fogom bemutatni. Az alkalmazasok keszıtesenel az
alabbi kriteriumok szerint jartam el. Modularitas megvalosıtasa, hogy a rendszer egyes
reszei konnyen cserelhetoek legyenek es bovıthetoek. Gyors rendelkezesre allas, hogy a
rendszer minel gyorsabban hasznalatba allıthato legyen. A tobb felhasznalo eseten a
zavartalan mukodes.
4.1. Adatbazis
Az adatbazis tarolja az alkalmazasok szamara szukseges RSSI (Received Signal Strength
Indicator) ertekeket es pozıcio adatokat. Felhasznalasukkal a belteri helymeghatarozas
elvegezheto. Az adatbazis semajat az alabbi 4.1 abra mutatja be. Az adatbazis
tablainak leırasa az 4.1 - 4.2 - 4.3 tablazatokban lathato
4.1. abra. Adatbazis modellje
21
WiFi alapu belteri pozicionalasi Modszerek Vizsgalata
4.1. tablazat. A Coordinate tabla tulajdonsagai
COORDINATE
A pozıcionalashoz hasznalt koordinatakat tarolo tabla.
Mezonev Leıras
id Azonosıto
X A pozıcio X koordinataja
Y A pozıcio Y koordinataja
Z A pozıcio Z koordinataja
4.2. tablazat. Az Accesspoint tabla tulajdonsagai
ACCESSPOINT
A wifi pontokat tarolo tabla.
Mezonev Leıras
id Azonosıto
name A router altal kozolt SSID
macAddress Routerhez tartozo MAC cım
coordinate A router pozıcioja
4.3. tablazat. A Measurement tabla tulajdonsagai
MEASUREMENT
A referencia pontokat tarolo tabla.
Mezonev Leıras
id Azonosıto
signalStrength Referencia pontban mert jelerosseg (dB)
frequency A router altal sugarzott jel frekvenciaja
distanceFromCoordinate A jelerossegbol es frekvenciabol szamolt tavolsag
coordinate A referencia pont pozıcioja
accesspoint A jelet biztosıto router
4.2. Webalkalmazas
Azert, hogy az adatbazis konnyen kezelheto legyen, illetve hogy a mobil kliensek
elerhessek az adatbazisban tarolt adatokat egy webes alkalmazasra van szukseg. Ez
az alkalmazas egy Maven-es multimodulos Spring-es alkalmazas. A kovetkezokben az
egyes modulokat reszletezem.
Az elso modul, amely az alkalmazas mukodesehez es az adatbazis objektumokhoz
szukseges osztalyokat tartalmazza valamint a szolgaltatasok interfesz leırasat. Azon
objektumokat, amelyek az adatbazis tablait reprezentaljak xml leırokbol generalodnak
a JAXB plugin altal. Az ıgy kapott osztalyokat az alabbi 4.2 UML diagram abrazolja.
22
WiFi alapu belteri pozicionalasi Modszerek Vizsgalata
4.2. abra. Adatbazis tablakhoz tartozo osztaly diagram
Ahogy lathatjuk az osztalyok teljes egeszeben illeszkednek az adatbazis semahoz.
Az API tovabbi osztalyokat is tartalmaz, amelyek a web szolgaltatasok mukodesehez
szukseges keres / valasz objektumoknak felelnek meg. Ezen osztalyokat a kovetkezo
4.3 UML diagram abrazolja.
4.3. abra. Keres es valassz objektumok osztaly diagram
A ResponseObject osztaly egy altalanos valasz osztaly. Ket adattaggal rendelkezik,
az elso response a keres sikeressegenek vagy sikertelensegenek erteket tartalmazza. A
masodik message az esetleges valaszban kuldendo uzenetet tartalmazza.
A RequestF indPosition a pozıcio keresesnek a keres objektuma. A threshold-
ban tarolja kuldi kliens, hogy milyen hatarertekkel szamoljon a kereso metodus. A
measurement a kliens altal erzekelt WiFi-knek es a hozzajuk tartozo jelerosseg ertekek–
nek a listaja. Ezen bekuldott adatok alapjan es az adatbazisban tarolt ertekekkel
szamolva kapja vissza a keresett pozıciojat a kliens.
A talalt pozıciokat az alkalmazas a ResponsePosition valasz objektumban kuldi
vissza a klienseknek. Ez tartalmazza a keres sikeresseget vagy sikertelenseget. Illetve
ket koordinata objektumot.
Masodik reteg a Data Access Object mas neven adat hozzaferesi reteg. Ez tar-
talmazza az adatbazis kiepıtesehez szukseges SQL scripteket. Ahhoz, hogy a scriptek
23
WiFi alapu belteri pozicionalasi Modszerek Vizsgalata
automatizaltan lefussanak itt talalhato a Liquibase plugin szamara a konfiguracios xml.
A fajl tartalma az alabbi 4.4 kepen lathato.
4.4. abra. Liquibase konfiguracios xml
Tovabba ebben a modulban talalhatoak az SQL utasıtasokat leıro xml fajlok, ame-
lyeknek a Java metodusokhoz valo koteset a MyBatis vegzi el. A fajlokban talalhato
resultMapek az osszetett SQL lekerdezesek eredmenyenek osztalyokra valo lekepzeset
ırja le. Egy ilyenre ad peldat az alabbi 4.5 abra.
4.5. abra. ResultMap pelda
Az egyes utasıtasokat az id attributumokkal kotodnek a Java metodusokhoz. Az
utasıtasok eredmenyet pedig a resultMap hatarozza meg. Az utasıtas bemenoparamete–
ret a parameterTypeon keresztul adhatjuk meg. Az utasıtasok preparedstatementkent
kerulnek felhasznalasra, ebben az esetben a parametereket #{} formaban kell megadni.
Egy utasıtasra peldat az alabbi 4.6 abra mutat.
4.6. abra. MyBatis - SQL utasıtas minta
24
WiFi alapu belteri pozicionalasi Modszerek Vizsgalata
A Service reteg tartalmazza a szolgaltatas implementaciokat valamint a MyBatis-
hoz tartozo mapper osztalyokat. Ezeken keresztul erhetoek el az SQL utasıtasok. A
mapper osztalyokban az SQLben felhasznalando parametereket az alabbi formaban kell
megadni (@Param(”coordX”)doublex. A service osztalyok UML diagramjat az alabbi
4.7 abran lathatjuk.
4.7. abra. Service osztalyok UML diagramja
Ezen metodusok altalanos esetben az Insert / Delete / Update utasıtasokat valosıtjak
meg. Ezeken felul a kulonbozo lekerdezeseket megvalosıto metodusok kerultek imple-
mentalasra.
Az utolso modul valosıtja meg az eddigiek kapcsolatat. A kliensektol erkezo kereseket
a Springes controller osztalyokban annotalt metodusok szolgaljak ki. Az annotaciokkal
megadhato, hogy milyen URL-en keresztul erheto el az adott metodus. Megadhato
melyik HTTP kereseket szolgaljon ki, illetve mi legyen a visszateresi erteke. Egy ilyen
metodusra pelda az alabbi 4.8 abra.
4.8. abra. Spring controller
Az alkalmazas JSP (JavaServer Pages) oldalakat is tartalmaz, amelyeken keresztul
az egyes szolgaltatasok es az adatbazis kapcsolat ellenorizheto.
25
WiFi alapu belteri pozicionalasi Modszerek Vizsgalata
4.3. Kliensek
A szolgaltatasok hasznalatahoz es a belteri pozicionalashoz ahogy mar emlıtettem And-
roidos klienseket terveztem. Ahhoz, hogy az alkalmazasok a telefonba epıtett WiFi-t
hasznalhassak a Manifest fajlban engedelyezni kell azt. Tovabba minden alkalmazasban
regisztralni kell egy BroadcastReceiver-t amin keresztul a WiFi-s eszkozok szkennelese
megvalosul. Minden ilyen szkennelessel egy listat kapunk az aktıv hatotavolsagon beluli
eszkozokrol. A lista egy eleme az alabbi 4.4 tablazatba foglalt informaciokat hordozza.
4.4. tablazat. WifiInfo objektum tulajdonsagai
WifiInfo
WiFi eszkozrol kaphato informaciok
Adattag Leıras
SSID Halozat neve
BSSID Az eszkoz MAC cıme
Frequency A csatorna frekvenciaja MHz-ben
Level Az erzekelt jel dBm-ben
Capabilites Az eszkozhoz tartozo authentikacio kulcs kezeles es encriptalasi adatok.
Mivel a WiFi jelek szkennelese idoben valtozo hosszusagu ıgy csak szinkronban
vegezheto a kereses. Mivel a mert jelek nem allandoak hanem ingadozoak, ezert a szer-
ver fele a meresek atlagos erteke kerul elkuldesre. Az alkalmazasok gyorsabb tesztelese
vegett futasidoben beallıtasokon keresztul konfiguralhatoak a fobb parameterek.
26
5. fejezet
Vizsgalt modszerek
A ket fo eljaras amiket implementaltam a belterben valo pozıcio meghatarozasara a Tri-
lateration es Fingerprinting. A kovetkezokben ezen eljarasokhoz tartozo matematikai
hatteret es az alternatıv megoldasokat ismertetem.
5.1. Trilateration
A Trilateration modszerrel, hogy megtalaljuk a keresett pontot meg kell hataroznunk
a harom ponthoz tartozo gomboket es azok sugarait. Kezdeti lepesben az adott termet
vagy szobat el kell helyeznunk egy koordinata rendszerben. A WiFi access pontok
helyet ezen fix pontokkent felveve megkapjuk azok x, y es z koordinatajat. Ezek majd
a vegso kepletben kerulnek felhasznalasra. Erre pelda az alabbi 5.1 kep.
5.1. abra. Egy szoba vazlata
27
WiFi alapu belteri pozicionalasi Modszerek Vizsgalata
A kepen is jol lathato, hogy a keresett pontot ki tudjuk szamolni, szuksegunk van a
harom sugarra. A sugarak kiszamıtasara viszont korlatolt megoldas all rendelkezesunk-
re. Ahogy mar emlıtettem a telefonokba epıtett antennak nem alkalmasak szogmeresre.
Tovabba az eszkozokkel valo szinkronizacio sem megvalosıthato. Ezert olyan tavolsag
meghatarozo modszereket kerestem, amelyek a radios jelek terjedesen alapszanak.
5.1.1. Hatotavolsag meres
Az elso modszerben az alabbi kepletet hasznaljuk a tavolsag, a sugarak kiszamıtasara:
di = p(1−mi)
Ahol is
• di az i. wifi access pointtol valo tavolsagot,
• p az adott wifi access point altal biztosıtott lefedettseget meterben,
• mi pedig az adott wifi access pointrol mert jel erosseget jelenti szazalekban.
Ezen modszer hatranya, hogy hasznalhato lehessen minden access pointrol pontos
hatotavolsagi merest kellene elvegezni. Mivel a gyartok altal kiadott adatok a valos
esetben elteroek lehetnek. Ezert legfeljebb becsles szempontjabol hasznalhato ez a meg-
oldas. A jel hatotavolsagat ugyanis befolyasoljak az olyan tenyezok, mint a jel utjaba
kerulo akadalyok. Ezen akadalyok anyagatol fuggoen mas es mas erteku csillapıtassal
hatnak a jelre. Par ilyen csillapıtasi erteket az alabbi 5.1 tablazat szemleltet.
5.1. tablazat. 2,4 GHz jel csillapıtasi ertekek
Anyag Csillapıtas (dB)
Teglafal 6 - 12
Vastag vakolat 2 - 5
Betonfal 10 - 12
Ember 10 - 15
5.1.2. Jel terjedese
A masodik modszer az ugynevezett free-space path loss roviden FSPL. Ezt az eljarast
a telekommunikacioban hasznaljak a jelerossegek kiszamıtasara adott tavolsag eseten.
28
WiFi alapu belteri pozicionalasi Modszerek Vizsgalata
Az alabbi egyenletet felhasznalva:
FSPL(dB) = 20 ∗ log10(d) + 20 ∗ log10(f) + constant
Ahol is
• FSPL(dB) a kapott jelerosseg dB-ben,
• d a tavolsag ,
• f a vizsgalt jel frekvenciaja,
• constant a jel frekvenciajanak es a tavolsag fuggvenyeben konstans ertek.
A constant lehet
• 92.45 - ha f GHz es d kilometerben adott,
• 87.55 - ha f KHz es d meterben adott,
• 27.55 - ha f MHz es d meterben adott,
• 32.45 - ha f MHz es d kilometerben adott.
5.1.3. Mukodes
Miutan az egyik modszerrel meghataroztuk a keresett ponthoz kepest a harom WiFi
tavolsagat, az alabbi egyenletrendszert kell megoldanunk.
r21 = x2 + y2 + z2
r22 = (x− d)2 + y2 + z2
r23 = (x− i)2 + (y − j)2 + z2
Ezen harom keplet alkotta egyenletrendszerbol kell kifejeznunk az x, y es z koor-
dinatakat. Eloszor eloszamıtasokat kell elvegeznunk, ugyanis idealis esetben a harom
WiFi ugy helyezkedne el, hogy az egyik az origoban lenne. A masodik az x tengelyen
az elsotol d tavolsagra, a harmadik pedig az x tengelyen i, az y tengelyen j tavolsagra.
Egy ilyen idealis eset lathato az alabbi 5.2 abran.
29
WiFi alapu belteri pozicionalasi Modszerek Vizsgalata
5.2. abra. Trilateration idalis eset
De ez az eset ritka ezert szuksegesek a szamıtasok amikor is kituntetunk egy pontot
jelen esetben a P1-et, amelyhez majd a tobbi pontot viszonyıtjuk.
ex =P2− P1
||P2− P1||ez lesz a P1-bol P2-be mutato egyseg vektor.
i = ex ∗ (P3− P1)
ez a jelzett nagysaga az x komponensnek.
ey =P3− P1− i ∗ ex||P3− P1− i ∗ ex||
ez az y iranyba vett egyseg vektor.
A harmadik egyseg vektor pedig eloall az alabbi formaban
ez = ex × ey
A P1 es P2 pont tavolsaga nem lesz mas mint
d = ||P2− P1||
j = ey ∗ (P3− P1)
30
WiFi alapu belteri pozicionalasi Modszerek Vizsgalata
ez pedig a jelzett nagysaga az y komponensnek.
Ezen szamıtasok eredmenyeit behelyettesıtve az alabbi megoldo kepletbe megkapjuk
a keresett koordinatakat.
x =r21 − r22 + d2
2d
y =r21 − r23 + i2 + j2
2j− i
jx
z = +−√r21 − x2 − y2
Az ıgy kapott koordinatak viszont meg nem az eredeti rendszerbol valok. Ezert az
alabbi szamıtast kell elvegezni rajtuk ahol is a harom egyseg vektorral szorozva oket
majd a P1 ponthoz hozzaadva megkapjuk az eredeti rendszerbe vissza transzformalt
koordinatait a keresett pontunknak.
p1,2 = P1 + x ∗ ex + y ∗ ey +−z ∗ ez
Igy maris hozzajutottunk a mobilkeszulek helyehez.
5.1.4. Hatrany
A modszer mindenkori hatranya, hogy a WiFi eszkozoktol valo pontos tavolsagot nem
lehet megmondani. Nincs jelenleg olyan modszer, amelynek ne lenne egy bizonyos
pontatlansaga. Ez fakad a belteri radios jelek terjedesebol es csillapıtasabol. Tovabbi
hatranya ennek a modszernek, hogy mukodesehez mindig harom WiFi szukseges. Kulon–
ben a szamıtasok nem vegezhetoek el. Ugyanakkor tobb mint harom WiFi-vel sem
kepes szamolni. Ezert olyan alternatıvakat kerestem, melyek a WiFi-k szamatol fugget-
lenul is mukodnek.
5.1.5. Genetikus algoritmus
A genetikus algoritmus segıtsegevel egy optimalizalasi feladatot oldottam meg. A fel-
adat soran az aktualis pozıciohoz tartozo es a mert tavolsagok kulonbseget minima-
lizalom. Ezt az alabbi keplettel ırhatom le:
31
WiFi alapu belteri pozicionalasi Modszerek Vizsgalata
∑a∈AP
[(d(a,D)2)− ((Xa −XD)2 + (Ya − YD)2 + (Za − ZD)2)]→ min!
A fuggveny a WiFi pontonkenti mert tavolsagok negyzetenek es a generalt pon-
toknak jeladoktol szamıtott Euklideszi tavolsaganak a kulonbseg osszeget szamıtja ki.
Az algoritmus minimum tavolsag eleresere torekszik a megadott letszamu populacio
generalasaval. A genetikus algoritmusnal konfiguralhato, hogy mekkora letszamu po-
pulaciot hany iteracioban keszıtsen el. Tovabbi parameterei az elitek szama valamint
a mutacio merteke.
5.1.6. Szimulalt lehutes
A genetikus algoritmus szamıtas igenye a populacio meretetol es az iteraciok szamatol
fuggoen eleg nagy is lehet. Ezzel lassulna a kereses is, ezert a szimulalt hutes modszeret
valasztottam masik optimalizalasi eljarasnak. A genetikushoz hasonloan itt is ugyan
azt a fitness fuggvenyt hasznaljuk. De itt egyszerre csak egy pont koordinataival
szamolva, nem egy egesz populacioval.
Az eljaras kezdetben generalt ponttal vizsgalja a fuggveny erteket, majd a pon-
tot mutacio segıtsegevel elmozdıtja es ujra vizsgalja a fuggveny erteket. Annak jobb
vagy rosszabb erteke alapjan folytatja mukodeset. Az eljaras parameterei a kezdeti
”homerseklet” es a lehules merteke ezek hatarozzak meg, hogy hany darab vizsgalatot
vegezzen.
5.2. Fingerprinting
Az eddig felsorolt modszereknel a WiFi-k helyet mindig pontosan kellett tudni, hogy
szamolhassunk veluk. Tovabba a jelek csillapıtasa es visszaverodese a szamolt eredme–
nyeket erosen befolyasolta. Ezert egy olyan modszert is kiprobaltam, amelyiket ezek
nem befolyasoljak. Ez pedig a fingerprinting. Az eljaras megvalosıtasahoz eloszor is
a trilaterationhoz hasonloan fel kell terkepezni az epuletet vagy szobat es referencia
pontokat jelolunk ki. Ezutan ezeken a pontokon mereseket vegzunk, amelyek soran
rogzıtjuk, hogy adott pontban melyik WiFi-t latjuk. A rogzıteshez a mert jelerossegek
atlagat minden szukseges adattal egyutt taroljuk. Ezen adatokbol felepıtett adatbazis
32
WiFi alapu belteri pozicionalasi Modszerek Vizsgalata
segıtsegevel szamıtjuk ki a keresett pozıciokat. A pozıcio kiszamıtasahoz az alabbi
modszereket probaltam ki.
5.2.1. Korrelacio
A korrelacio ket adatsor kozotti linearis kapcsolat nagysagat es iranyat adja meg. A
korrelacio erteke -1 es +1 kozott valtozik. A keplete, amelyet felhasznaltunk az alkal-
mazasban pedig az alabbi:
rxy =
∑ni=1(xi − x)(yi − y)
(n− 1)sxsy
A kepletben a x es a y az atlagokat jelolik. Az n az osszehasonlıtando adatok
darabszamat. A nevezoben pedig a ket minta szorasa talalhato, melyeket az alabbi
modon szamoltunk ki:
sx =
√∑ni=1(xi − x)2
(n− 1)
A fenti kepleteket felhasznalva az adatbazisban letarolt meresi pontokra es a beerkezo
meresekre kiszamoljuk a korrelaciot. Azokat a korrelaciokat vesszuk figyelembe, ame-
lyek egy bizonyos kuszoberteknel jobb eredmennyel rendelkeznek. Majd ezen meresekhez
tartozo koordinatakbol kiszamıtjuk a keresett pozıcio koordinatait. Ehhez az alabbi
kepleteket hasznaltuk fel:
x =
∑corr(mi, a)(mix)∑corr(mi, a)
y =
∑corr(mi, a)(miy)∑corr(mi, a)
Azaz vettuk a kuszoberteknel nagyobb mintak x es y koordinatainak a korrelaciojuk–
kal valo szorzatanak az osszeget, melyet a korrelaciok osszegevel osztunk. Ahol mi
a tarolt mereseket mıg az a a keresett pontban pillanatnyilag vett meresi ertekeket
jeloli. A kuszoberteken keresztul az eredmenyek finomıthatoak. Tovabbi pontosıtas az
eredmenyekben a mintak szamanak novelesevel erheto el.
33
WiFi alapu belteri pozicionalasi Modszerek Vizsgalata
5.2.2. Euklideszi tavolsag
A korrelacio mellett a masik gyakran hasznalt megoldas a fingerprinting[13][14][19]
eseten, amikor a tarolt mintak es az aktualisan kapott jelek kozott kiszamoljuk a
tavolsagot. Az ıgy letrejott listabol kivalaszthatjuk azt a pontot, amelyre legkisebb
a tavolsag. Ennek kiszamıtasara az alabbi kepletet hasznaltuk fel:
d =
√√√√ n∑i=1
(misignal− asignal)2
A kepletben vesszuk a tarolt mintakhoz tartozo jelerosseget es a keresett pontban
mert jelerossegek kulonbsegenek negyzetosszegebol vont negyzetgyokot. A tavolsag
ertekek a tarolt atlagos mintak miatt nem feltetlen a pontos pozıcioban lesz a leg-
kisebb. Ezert az n darab legkisebb tavolsagu mintabol szamıtottuk a koordinatakat
atlagolassal.
5.2.3. Hatrany
A fingerprinting legnagyobb hatranya az idoigenyesseg. Ugyanis egy teljes epulet
felmerese rengeteg idot vehet igenybe. Attol fuggoen, hogy milyen surun szeretnenk
meresi pontokat. Tovabbi hatranya, hogy ha egy WiFi eszkoz cserere vagy athelyezesre
kerul, akkor a teljes adatbazist frissıteni kell. Ugyanakkor ha nagyobb atrendezesek
tortennek az epuleten belul akkor is ajanlott az adatbazis frissıtese.
34
6. fejezet
Eredmenyek
Az elkeszult alkalmazasok segıtsegevel mind a Trilateration mind pedig a Fingerpinting
modszer kiprobalhatova valt. A tesztelesek soran kapott eredmenyeket az alabbiakban
fejtem ki.
6.1. Trilateration
Az elso modszer amihez elkeszult a mobil alkalmazas. A modszer kiprobalasahoz egy
nagy teremre volt szukseg, ahol a tesztkornyezetet ki tudtam epıteni. Az Egri Torteneti
Tarhaz fotermeben kerult erre sor, amely 17,05 meter hosszu es 5,14 meter szeles. A
terem alaprajza az alabbi 6.1 abran lathato.
6.1. abra. Torteneti Tarhaz - Elso terem alaprajza
A meresek soran az alabbi keszulekeket hasznaltam fel:
• Merest vegzo keszulek: Vodafone Smart III
• AP1 - TP-Link WR740N
• AP2 - TP-Link WR720N
35
WiFi alapu belteri pozicionalasi Modszerek Vizsgalata
• AP3 - TP-Link WR841ND
A harom elhelyezett WiFi-t a kek pontok jelolik. A terem felmerese utan meg-
hataroztam a hozzajuk tarsıthato koordinatakat, ezeket a 6.1 tablazat tartalmazza. A
koordinatak centimeterben ertendok.
6.1. tablazat. A WiFik pozıcioja
WiFi Koordinata
AP1 (70,340,100)
AP2 (37,1625,210)
AP3 (477, 1450,210)
A merest a teremben tız darab kijelolt ponton vegeztem el, amelyeket a piros pontok
jelolnek a kepen.
6.1.1. Mobil alkalmazas
A modszerhez elkeszıtett mobil alkalmazas magaban foglalja a Trilateration, Gene-
tikus Algoritmus es a Szimulalt lehuteshez szukseges implementaciokat. Az alkal-
mazas futasidoben konfiguralhato. Megadhatjuk, hogy mely modszerrel hatarozza
meg a pozıciot. Tovabba a genetikus algoritmushoz megadhatjuk a populacio meretet,
iteraciok szamat, elitek szamat, mutacio merteket. A szimulalt lehutes reszerol beallıt–
hato a kezdeti homerseklet es a lehules merteke. Az alkalmazasban elhelyezesre kerult
egy terkepes mod. Ebben az esetben a kivalasztott modszerrel az alkalmazas folyama-
tosan mer. A kapott eredmenyt a WiFi-kel egyutt megjelenıti a kijelzon. Az alkalmazas
fobb kepernyoit az alabbi 6.2 kep mutatja be sorban.
6.2. abra. Trilateration alkalmazas kepernyoi
36
WiFi alapu belteri pozicionalasi Modszerek Vizsgalata
6.1.2. Trilateration - Elso meres
Az elso meres eredmenyeit az eredeti trilateration modszerrel szamoltattam ki. Ezen
meresi eredmenyeket az alabbi 6.2 tablazatbol olvashatjuk le. Az adatok centimeterben
vannak megadva.
6.2. tablazat. Trilateration meresi eredmenyek
Referencia pont Szamıtott pont Hibak Tavolsag
X Y X Y X Y
330 646 -61 973 391 327 509,71
186 884 522 863 336 21 336,65
254 1156 138 965 116 191 223,4
50 1156 103 968 53 188 195,32
186 1292 170 1223 16 69 70,83
390 1394 119 1184 271 210 342,84
186 1530 37 988 149 542 562,10
322 1530 82 1066 240 464 522,39
412 1700 54 1099 358 601 699,54
356 201 -487 755 843 554 1008,74
Min: 16 21 70,83
Max: 843 601 1008,74
Disp: 274,88 Avg: 447,16
Az eredmenyekbol megallapıthato, hogy a terem kozepe fele haladva az eredmenyek
pontosabbak. Mıg a terem szelen a falaknal a meresek sokkal pontatlanabbak. Az
atlagos elteres valamivel tobb mint 4 meter (447,16 cm).
6.1.3. Genetikus Algoritmus - Masodik meres
A masodik merest a Genetikus Algoritmussal vegeztem el. A meresi eredmenyeket az
alabbi 6.3 tablazat tartalmazza. Az adatok centimeterben vannak megadva.
A tablazatbol kitunik, hogy a meresi eredmenyek rosszabb ertekeket mutatnak. A
meresi pontokban az atlagos elteres kozel 5 meter (504,36 cm).
6.1.4. Szimulalt lehutes - Harmadik meres
Ehhez a modszerhez tartozo mereseket az alabbi 6.4 tablazat foglalja ossze. Az adatok
centimeterben vannak megadva.
37
WiFi alapu belteri pozicionalasi Modszerek Vizsgalata
6.3. tablazat. Genetikus Algoritmus meresi eredmenyek
Referencia pont Szamıtott pont Hibak Tavolsag
X Y X Y X Y
330 646 148 882 182 236 298,02
186 884 31 367 155 517 539,73
254 1156 145 1118 109 38 115,43
50 1156 110 1082 60 74 95,26
186 1292 142 913 44 379 381,54
390 1394 157 1081 233 313 390,20
186 1530 -14 1354 200 176 266,41
322 1530 164 746 158 784 799,76
412 1700 86 838 326 862 921,58
356 201 180 1424 176 1223 1235,59
Min: 44 38
Max: 326 1223
Disp: 371,66 Avg: 504,36
6.4. tablazat. Szimulalt lehutes meresi eredmenyek
Referencia pont Szamıtott pont Hibak Tavolsag
X Y X Y X Y
330 646 135 1011 195 365 413,82
186 884 274 944 88 60 106,50
254 1156 173 1019 81 137 159,15
50 1156 166 1017 116 139 181,04
186 1292 190 1208 4 84 84,09
390 1394 175 1169 215 225 311,20
186 1530 158 1032 28 498 498,78
322 1530 167 1081 155 449 475,00
412 1700 160 1101 252 599 649,84
356 201 -123 767 479 566 741,48
Min: 4 60 84,09
Max: 479 599 741,48
Disp: 230,94 Avg: 362,10
A tablazatot megvizsgalva lathatjuk, hogy az eredmenyek a masodik mereshez
kepest jobbak. De az eredeti trilateration modszernel is pontosabbak. Ezzel a modszer–
rel az atlagos elteres mar csak 3,5 meter (362,10 cm) volt a referencia pontonkent.
38
WiFi alapu belteri pozicionalasi Modszerek Vizsgalata
6.1.5. Osszegzes
A trilateration alapu meresek elvegzese soran bebizonyosodott, hogy a modszert erosen
befolyasoljak a jelre gyakorolt kulso tenyezok. A csillapıtasokbol es a visszaverodesbol
adodo elteresek tobb meteres pontatlansagot okoznak. A meresek soran probaltam
a tesztkornyezetet valtoztatni a jobb eredmenyek elerese vegett. Ezert probaltam a
WiFi-k athelyezesevel javıtani az eredmenyeket, de ez nem hozott erdembeli javulast.
Tovabbiakban probalkoztam meg a WiFi-k kulonfele konfiguraciojaval is, de ez szinten
nem valtoztatott az eredmenyeken.
6.2. Fingerprinting
A fingerprintinghez tartozo mereseket mar egy masik helyszınen az Informatika epulet
elso emeleten vegeztem el. A tesztkornyezethez az alabbi eszkozoket hasznaltam fel.
• IITAP1
• IITAP2
• D-link-measure - D-Link Dir825
• Ciscob-measure
Az epulet felmereseben es az eljaras teszteleseben a Vodafone Smart III telefont
hasznaltam. Az elso emeleten meterenkent jeloltunk ki meresi pontokat. Ezekben a
pontokban vegeztuk el a referencia mereseket. Az ıgy kapott referencia pont terkepet
az alabbi 6.3 abran lathatjuk.
A pontokban vegzett meresek soran az alkalmazas 50 darab mintavetelezest hajtott
vegre. Az 50 mintak atlagat pedig a web servicen keresztul kerultek mentesre. A service
ezen adatok kozul kivalasztotta azon WiFi-khez tartozo mintakat amiket menteni kell.
Ezek a fent felsorolt 4 eszkozok voltak. Igy allt elo az adatbazis. Tovabba a pozıcio
keresesen felul az adatbazisban tarolt adatokbol generalhatunk az egyes eszkozokhoz
jelerosseg terkepet. A negy WiFihez tartozo jelerosseg terkepek az alabbi 6.4 abran
lathatoak.
Az abra segıtsegevel megallapıthatjuk, hogy az IITAP2 az eloterben mar nem biz-
tosıt lathatosagot. Ugyanakkor lathato, hogy neha erzekeltunk jelet az IITAP2-tol. Ez
39
WiFi alapu belteri pozicionalasi Modszerek Vizsgalata
6.3. abra. Az Informatika epulet referencia pontjai
6.4. abra. WiFik jelerosseg terkepei
a folyoso ajtajanak nyitasanak tudhato be. Viszont ez az ingadozas a pozicionalast
befolyasolhatja majd. A terkeprol megallapıthato meg, hogy a masik ilyen gyenge resz
az epuletben az az osszekoto folyoso. Itt peldaul mar a ket eloterben elhelyezett WiFi
jelei voltak alig merhetoek. Itt is a ket ajto ami a jelek csillapıtasat okozta es okozhatja.
A negy WiFi-rol kapott jelterkepeket egybevetve megallapıthatjuk, hogy a tantermek
feloli folyoso illetve az eloter lefedettsege kozel folytonos. Ez pedig egy rendkıvul fontos
tenyezo a belteri pozicionalas eseteben. Egy epulet elozetes felmerese, illetve a WiFi-k
40
WiFi alapu belteri pozicionalasi Modszerek Vizsgalata
optimalis elhelyezeseben az ilyen adatok es terkepek hasznossaga kiemelten fontos.
6.2.1. Mobil alkalmazas
A fingerprintinghez ket alkalmazas keszult. Az elso, amelynek segıtsegevel a meresek
vegezhetoek. A masodik pedig, amellyel a pozıcio kereses vegezheto. A pozıcio ke-
reses eseten az alkalmazason keresztul konfiguralhatjuk, hogy milyen kuszobertekkel
szamoljon az algoritmus. A mero alkalmazas kepernyojet az alabbi 6.5 abra szemlelteti.
A pozıcio kereso alkalmazas kepernyojet pedig az alabbi 6.6 kep abrazolja.
6.5. abra. Mero mobil alkalmazas kepernyoje
6.6. abra. Pozıcio kereso alkalmazas kepernyoje
Az emelet felmereset kovetoen 10 darab pontot valasztottam ki. Ezekben a pontok-
ban kerult ellenorzesre a pozıcio kereso alkalmazason keresztul a fingerprinting modszer.
6.2.2. Korrelacio - Elso meres
Az elso meresnel a kuszoberteket 0,7-re valasztottam. Igy a korrelacios modszerrel
kapott eredmenyeket az alabbi 6.5 tablazat szemlelteti. Az adatok centimeterben
41
WiFi alapu belteri pozicionalasi Modszerek Vizsgalata
ertendoek.
6.5. tablazat. Korrelacio threshold: 0,7 meresi eredmenyek
Referencia pont Szamıtott pont Hibak Tavolsag
X Y X Y X Y
1000 3500 1353 3467 353 33 354,53
1500 900 1076 1613 424 713 829,54
2025 600 1775 997 250 397 469,15
2025 1900 1581 3413 444 1513 1576,80
1400 3700 1539 3397 139 303 333,36
1800 3900 1562 3425 238 475 531,28
1500 3100 1550 3428 50 328 331,78
2025 3500 1559 3422 466 78 472,48
850 2400 850 1300 0 1100 1100
850 400 1579 3414 729 3014 3100,90
Min: 0 33 331,78
Max: 729 3014 3100,90
Disp: 868,70 Avg: 909,99
A tablazatot tekintve lathato, hogy a meresi eredmenyek nem a legjobbak. Ha az
atlagos hibat tekintjuk, ami kozel 9 meter (909,99 cm).
6.2.3. Korrelacio - Masodik meres
A masodik meresnel a kuszoberteket 0,8-re emeltem. Ezzel a beallıtassal vegzett
meresek eredmenyet az alabbi 6.6 tablazat foglalja ossze.
Az eredmenyeket tekintve lathato, hogy az eredmenyek latvanyosan javultak. A
hibak osszerteke ketharmadara csokkent. Az atlagos hibak merteke pedig 9 meterrol 6
meterre (666,89 cm) csokkent.
6.2.4. Korrelacio - Harmadik meres
A harmadik meresi sorozatban a korrelacios fuggveny hatarerteket 0,9-re noveltem. Az
ıgy kapott meresi eredmenyeket az alabbi 6.7 tablazatban foglaltam ossze.
Az utolso korrelacios meres bizonyult a legjobbnak. A 0,7-es kezdo mereshez kepest
kozel felere csokkent az atlagos hiba merteke azaz 4 meterre ( 444,32 cm).
42
WiFi alapu belteri pozicionalasi Modszerek Vizsgalata
6.6. tablazat. Korrelacio threshold: 0,8 meresi eredmenyek
Referencia pont Szamıtott pont Hibak Tavolsag
X Y X Y X Y
1000 3500 1547 3430 547 70 551,46
1500 900 1748 845 248 55 254,02
2025 600 1824 913 201 313 371,98
2025 1900 2025 1745 0 155 155
1400 3700 1554 3418 154 282 321,30
1800 3900 1556 3429 244 471 530,44
1500 3100 1551 3427 51 327 330,95
2025 3500 1559 3427 466 73 471,68
850 2400 850 1848 0 552 552
850 400 1654 3425 804 3025 3130,02
Min: 0 55 155
Max: 804 3025 3130,022
Disp: 875,72 Avg: 666,89
6.7. tablazat. Korrelacio threshold: 0,9 meresi eredmenyek
Referencia pont Szamıtott pont Hibak Tavolsag
X Y X Y X Y
1000 3500 1549 3448 549 52 551,45
1500 900 947 1600 553 700 892,08
2025 600 1871 851 154 251 294,47
2025 1900 2024 1742 1 158 158,00
1400 3700 1551 3446 151 254 295,49
1800 3900 1562 3428 238 472 528,60
1500 3100 1204 3519 296 419 513,00
2025 3500 1566 3425 459 75 465,08
850 2400 850 2005 0 395 395
850 400 850 750 0 350 350
Min: 0 52 158,00
Max: 553 700 892,08
Disp: 200,59 Avg: 444,32
6.2.5. Osszegzes
A korrelacios mereseket tekintve megallapıthato, hogy a kuszobertek novelesevel a
modszer pontossaga is nott. A szoras pedig a negyedere csokkent. Az utolso esetben
a kuszobertek mar 0,9 volt, ennel elmeletben meg tovabb novelheto lenne a kuszob.
De a novelessel az alkalmazas mukodese nem garantalhato. Ennek elkerulese erdekeben
43
WiFi alapu belteri pozicionalasi Modszerek Vizsgalata
tovabbi WiFi-kel bovıthetnenk a tesztkornyezetet, illetve a referencia adatbazis bovıtese
is megoldas lehet. Tovabba az eredmenyekbol megallapıthato, hogy a folyosokon
vegzett meresek jobb eredmennyel szerepelnek, mint az eloterben.
6.2.6. Euklideszi tavolsag - Negyedik meres
A negyedik merest mar nem befolyasolja a hatarertek. Az Euklideszi tavolsag alapu
modszernel a tarolt adatokra szamıtjuk ki a tavolsagokat. Majd az elso harom legkisebb
tavolsaggal rendelkezo koordinatakbol szamıtjuk ki a keresett pozıciot. A mereshez
tartozo eredmenyeket az alabbi 6.8 tablazat foglalja ossze.
6.8. tablazat. Euklideszi tavolsag meresi eredmenyek
Referencia pont Szamıtott pont Hibak Tavolsag
X Y X Y X Y
1000 3500 1266 3566 266 66 274,06
1500 900 1525 733 25 167 168,86
2025 600 1916 600 109 0 109
2025 1900 2025 1866 0 34 34
1400 3700 1083 3400 317 300 436,45
1800 3900 1600 3800 200 100 223,60
1500 3100 1466 3400 34 300 301,92
2025 3500 1800 3466 225 34 227,55
850 2400 850 2966 0 566 566
850 400 850 2200 0 1800 1800
Min: 0 0 34
Max: 317 1800 1800
Disp: 510,47 Avg: 414,15
Az ertekeket osszevetve lathato, hogy ez a modszer kozel olyan eredmenyt pro-
dukalt mint a 0,9-es korrelacioval kapottak. De a szoras megis tobb mint ketszerese a
korrelacioehoz kepest. A modszer tobbszori kiprobalasa kozel ilyen eredmenyeket adott
vissza rendszeresen. Az atlagos hiba merteke pedig alig tobb, mint 4 meter ( 414,15
cm).
6.2.7. Osszegzes
A fingerprinting modszerrel vegzett meresek soran valoban az emelet felmerese volt
az ami idot vett igenybe. Az emelet felmerese, majd a meterenkenti 50 darabos min-
44
WiFi alapu belteri pozicionalasi Modszerek Vizsgalata
tavetelezes kozel 5 orat vett igenybe. Ha az emeleten talalhato minden helyseget ugyan-
ilyen pontossaggal mertunk volna fel, akkor ez az ido tobb mint 10 ora lett volna. Ha
pedig az egesz epuletet, azaz mind a harom szintrol keszıtettunk volna ilyen reszletes
felmerest, akkor az tobb mint 30 orat vett volna igenybe. Ha pedig a mintavetelezes
szamat is megnovelnenk, akkor az tovabb novelne ezt az idot. Mindezek mellett pedig
azzal is szamolni kell, hogy ha idokozben barmelyik WiFi-t ki kellene cserelni, vagy
athelyezesre kerulne, akkor ezt a folyamatot meg kellene ismetelni. Kulonben a meresi
eredmenyek pontossaga nem garantalhato. Ugyanakkor ha a pozıcio meghatarozas,
azaz a referencia pontokban vegzett ellenorzo meresek idejet tekintjuk, azok mar rovi-
debbek voltak mint a trilateration esetben.
6.3. Hibak abrazolasa
6.3.1. Trilateration
Az elso 6.7 abran a trilaterationnel vegzett meresek eredmenyei lathatoak. Az abran
minden kek pont egy - egy referencia pontnak felel meg. A pontok kiterjedese es a
rajtuk feltuntetett hiba mertekevel egyezik meg.
6.7. abra. Trialteration - Eredmenyek
A kovetkezo 6.8 abran a Genetikus algoritmussal vegzett meres eredmenyei lathatoak.
Az abran szinten a kek pontok az egyes referencia meresek hibainak nagysagat mu-
tatjak.
45
WiFi alapu belteri pozicionalasi Modszerek Vizsgalata
6.8. abra. Genetikus algoritmus - Eredmenyek
Az alabbi 6.9 abran a Szimulalt lehuteshez tartozo meresi eredmenyeket lathatjuk
grafikus formaban.
6.9. abra. Szimulalt lehutes - Eredmenyek
Az abrakat tekintve jobban eszreveheto, hogy a teremnek mely pontjai azok, ahol
jelek visszaverodesebol a meresek allando pontatlansaga nagy. Az abrakon ezek a
legfelso harom, illetve a legalso meresi pontok. Ezek a pontok konkretan a terem ket
vegenel kijelolt meresi pontok. Mivel egy muzeumi teremben voltak ezek a meresek
vegrehajtva, ıgy a jelek visszaverodese mellett leginkabb az uvegvitrinek csillapıtasa
volt ilyen hatassal a meresekre.
46
WiFi alapu belteri pozicionalasi Modszerek Vizsgalata
6.3.2. Fingerprinting
A fingerprintinghez tartozo tesztek grafikus abrazolasai kozul az elso 6.10 abra a 0,7-
es kuszoberteku Korrelacio hibai. A kek pontok itt is az egyes referencia pontokhoz
tartozo mereseket jelolik. Teruletuk pedig a hiba nagysagaval egyezik meg.
6.10. abra. Korrelacio 0,7 - Eredmenyek
A 0,8-es kuszobertekkel vegzett meresek hibait a 6.11 abra szemlelteti.
6.11. abra. Korrelacio 0,8 - Eredmenyek
A vegso 0,9-es ertekkel vegzett korrelacios kereseshez tartozo hibak a 6.12 abran
lathatoak.
47
WiFi alapu belteri pozicionalasi Modszerek Vizsgalata
6.12. abra. Korrelacio 0,9 - Eredmenyek
Az utolso 6.13 abra az Euklideszi tavolsaggal vegzett meresek eredmenyeihez tartozo
hibakat szemlelteti.
6.13. abra. Euklideszi tavolsag - Eredmenyek
Az abrakat tekintve megallapıthato, hogy a tanari folyoson valamint az osszekoto
folyoson a meresek hibaja kiemelkedo. Ha a korabban mar emlıtett jelerosseg terkeppel
osszevetjuk ezeket a hibakat megallapıthato, hogy ezeken a pontokon keves a megfelelo
jelszint. Igy akar egy erosebb jel vagy a mar emlıtett mozgaserzekelo relek is okozhattak
ezeket a kiugro erteku hibakat.
48
7. fejezet
Tovabbi lehetosegek
Az elkeszult alkalmazasok es a teszt eredmenyek reven belathato, hogy a belteri pozi-
cionalas egy erdekes es tartalmas kutatasi terulet. Az eredmenyek tanulmanyozasabol
az alabbi kovetkezteteseket vontam le. A felhasznalt irodalmakban is emlıtett hibak
a WiFi jelek termeszetenel fogva adottak. A meresek soran peldaul felmerult olyan
jelenseg, hogy az Informatika epuletben elhelyezett mozgas erzekelos lampak nagy-
ban befolyasoltak az eredmenyeket. Ugyanis a lampak fel es lekapcsolasat vegzo relek
mukodesbe lepesekor a jelek kiugro ertekeket mutattak.
Mindazonaltal a kezdeti elkepzeleseimet a rendszer ıgy is meghaladta. Az elkeszult
alkalmazasok velemenyem szerint jo alapot biztosıthatnak egy komplexebb rendszer-
hez. Ahogy tobb, mar letezo megoldasnal emlıtettem a cegek ket megoldast szoktak
hasznalni. Ezt a ket lehetoseget is erdemes megvizsgalni miszerint vagy sajat hardvert
keszıtenenk akar ado akar pedig vevo formajaban. Ez altal tobb modszer is meg-
vizsgalhatova es fejleszthetove valna. A masik egyszerubben kivitelezheto lehetoseg,
ha a rendszer nem csak WiFi jeleket, hanem mas jelforrasokat is hasznalna a pozi-
cionalashoz. Ilyen hibrid rendszernel ha tovabbra is a mobiltelefonokat hasznalnank
vevokent, akkor a bluetooth es az NFC technologiakkal erdemes lenne kıserletezni.
A tovabbfejlesztett de akar a jelenlegi rendszer is bovıtheto lenne funkcionalitas
szempontjabol. A jelenlegi puszta pozıcio meghatarozason es a bevezetesben emlıtett
lehetosegeken felul egy egyetemi alkalmazas is keszulhetne. Ezen keresztul az egyete-
men valo tajekozodas konnyebbe is valhatna. A tantermek, eloadok es tanari irodakhoz
valo navigalas is megvalosıthato funkcio lehetne. Illetve mindenkeppen fejlesztesi cel,
hogy a puszta szamadatok helyett vizualisabb formaban kozolje az alkalmazas a pozıciot.
49
WiFi alapu belteri pozicionalasi Modszerek Vizsgalata
Ugyanakkor a dolgozat kapcsan egy masik temakor is tobbszor felvetodott, mely
figyelmet erdemelne, ez pedig a WiFi-k optimalis elhelyezese egy epuletben. Mivel
a tesztkornyezetek kiepıtesekor tobbszor is kerdeses volt, hogy helyezzuk el a WiFi-
ket, hogy azok minel jobban lefedjek a teruletet. Valamint, hogy az egyes referencia
pontokban merheto WiFi-k darabszama minel magasabb legyen.
50
8. fejezet
Osszefoglalas
A diplomamunkamban egy belteri pozıcio meghatarozasara szolgalo rendszert tervez-
tem es fejlesztettem. Megismerkedtem a letezo technologiakkal, modszerekkel.
Ezek ismereteben egy sajat rendszert terveztem melynek segıtsegevel meglehet
hatarozni belteri poziciot a WiFi jelerossegek segıtsegevel. Az elmeleti eredmenyek gya-
korlatban torteno alkalmazasanak erdekeben egy webes es egy mobil alkalmazast imp-
lementaltam. A megvalosult alkalmazasok segıtsegevel kiprobaltam az elmeletben meg-
ismert eljarasokat, mereseket vegeztem. A rendszeres tesztelesnek koszonhetoen pedig
az implementalt modszerek pontossagat sikerult folyamatosan javıtani. A rendszer fel-
hasznaloi felulete az egyes meresek kozott folyamatosan fejlodott, egyszerusodott, ıgy
egy letisztult feluletet kaptunk es a rendszer konnyen kezelhetove valt. A felhasznaloi
felulet kialakıtasaban nagy segıtseget jelentett a meresek vegrehajtasaban segıtseget
nyujtok visszajelezesei.
A rendszer elkeszult allapotaban a trilateration es fingerprinting modszerekkel lehet
pozıciot meghatarozni. Sikerult az atlagos hibat 4 meterre csokkenteni, ıgy a rendszer
megkozelıti a piacon elerheto hasonlo rendszerek pontossagat. A tesztek eredmenyeibol
lathato, hogy a modszerenkenti meresekbol a meresek fele az atlagnal kisebb hibaval
rendelkezett. A meresek tovabba azt is megmutattak, hogy modszerenkent egy - egy
pontban volt csupan kiugro a hiba merteke.
A dolgozat eredmenyekeppen elkeszult egy belteri pozıcio meghatarozasara szolgalo
rendszer, melynek pontossaga megkozelıti a piacon elerheto hasonlo rendszerek pon-
tossagat. A rendszer felepıtesenek koszonhetoen konnyen bovıtheto uj modszerekkel
es konnyen implementalhato mas alkalmazasokba. A rendszer tovabbfejlesztesi le-
51
WiFi alapu belteri pozicionalasi Modszerek Vizsgalata
hetosegei kozott fontos megemlıteni a bluetooth vagy RFID technologiak hasznalatanak
lehetoseget.
52
9. fejezet
Summary
In my master thesis an indoor positioning system was developed. Some already exist-
ing project, related works and methods have been reviewed. Novel system has been
designed to implement the two most well–known indoor positioning methods. The-
se methods are called trilateration and fingerprinting. To test these methods I have
developed web and a mobile application.
Trilateration and fingerprinting were tested in real environment. Measurements
were done in the first floor of the Institute of Information Science at University of
Miskolc. All measurements proved that the accuracy of developed system is similar to
the commercial ones. Moreover there were only a few points in a measurements where
the error had a peak. It can be yielded by the environment such as doors or lamps.
The developed system has a good accuracy and it can be used in various applica-
tions. It can be extended with other indoor positioning methods and technologies such
as bluetooth or RFID.
53
10. fejezet
Koszonetnyilvanıtas
Ezuton szeretnek koszonetet mondani egyetemi konzulensemnek, Toth Zsoltnak, aki
a folyamatos konzultaciok soran tudasaval, tapasztalataval es tanacsaival nagyban
hozzajarult a diplomamunkam elkeszıtesehez.
54
A. fuggelek
DVD melleklet
• Alkalmazasok
– indoor-war.war
– LocatorApplication.apk
– MeasurementApplication.apk
– Triletaration-Prototype.apk
• Dolgozat
– chapters
– fig
– img
– summary.pdf
– osszefoglalo.pdf
– kiiras.doc
– diplomamunka.pdf
– diplomamunka.tex
• Forras
– Indoor Positioning Service
– LocatorApplication
– MeasurementApplication
55
WiFi alapu belteri pozicionalasi Modszerek Vizsgalata
– Triletaration-Prototype
• Konfiguracio
– androidkeystore
– indoor iit.sql
– settings.xml
• Telepıtok
– adt-bundle-windows-x86-20140321
– apache-tomcat-7.0.47
– xampp
56
B. fuggelek
Hasznalati utmutato
A trilateration alkalmazas kiprobalasahoz egy Androidos okostelefonra van szukseg. A
DVD-n talalhato Alkalmazasok/Trilateration-Prototype.apk telepıtheto a telefonra. A
biztos mukodeshez minel magasabb verzioju telefon hasznalata ajanlott. Az alkalmazas
indıtasa utan WiFi-k listajabol legalabb harom kivalasztasa szukseges. A kovetkezo
lapon a kivalasztott WiFi-k pozıciojat kell megadni. Alapertelmezetten az alkalmazas
centimeterben szamol. A kovetkezo oldalon a pozıcio kereses hajthato vegre. Az alkal-
mazas a settings menun keresztul konfiguralhato.
A fingerprinting modszer kiprobalasahoz tobb mindenre is szukseg van. Eloszor a DVD-
n talalhato Telepıtok mappa tartalmat kell atmasolni. A xampp/xampp-controll.exe
elindıtas utan a megjeleno ablakban indıtsuk el az Apache es a MySQL szolgaltatasokat.
A MySQL admin oldalat nyissuk meg szinten a controll panelrol. Az oldal betoltodese
utan hozzunk letre egy uj felhasznalot az alabbi parameterekkel: nev: indoor / pass-
word: indoor / hoszt: Helyi (localhost). Ha az Informatika epuletben keszult felmeres
adatait szeretnenk tanulmanyozni, akkor a DVD-rol a Konfiguracio/indoor iit.sql faljt
importaljuk. Ha sajat adatbazist szeretnenk keszıteni, akkor csak egy indoor nevu
adatbazist hozzunk letre. Ezutan indıtsuk el a Telepıtok/adt-bundle-windows-x86-
20140321/eclipse/eclipse.exe-t. Majd importaljuk Maven/Existing Maven project-kent
a Forras/Indoor Positioning Service.
Ezt kovetoen a DVD/Konfiguracio/settings.xml-t masoljuk a C:/Users/user/.m2
mappaba. A projekt importalasa utan a buildeleshez valasszuk a Run/Run as/Maven
Build... menut. A megjeleno ablakban a Goal-hoz vegyuk fel a clean install celokat,
57
WiFi alapu belteri pozicionalasi Modszerek Vizsgalata
majd a profile-nak vegyuk fel a deployment. A futtatassal elkeszul az adatbazis. Kovet-
kezo lepesben indıtsuk el a Telepıtok/apache-tomcat-7.0.47/bin/startup.bat fajlt. Egy
bongeszot elindıtva a localhost:8080/indoor-war/ cımet gepeljuk be. A megjeleno al-
kalmazas az adatbazis kapcsolat kiprobalasara szolgal. Az Eclipse-be importaljuk be
a Forras/LocatorApplication es MeasurementApplication-ket mint Android projekte-
ket. Mindket projektben a MainActivity.java osztalyban az alabbi TEST SERV URL
string ip cımet aktualizaljuk. Amennyiben nem szukseges megvaltoztatni, akkor a
DVD/Alkalmazasok mappabol telepıtheto a Locator es MeasurementApplication.apk.
Ha atırtuk a forrasban, akkor erdemes a projektekbol egyesevel alaırt csomagot keszıteni.
Ehhez a szukseges falj a Konfiguraico/androidkeystore, amelyhez a nev jelszo paros
minden esetben az indoor/indoor.
Az elkeszult alkalmazasokat telepıtve a telefonokra a LocatorApplication segıtsegevel
referencia pontokat menthetunk az adatbazisba. A referencia pontokat centimeterben
adjuk meg. A felmeresek vegeztevel a localhost:8080/indoor-war oldalon ellenorizhetjuk
az adatbazis tartalmat az esetlegesen feleslegesnek velt pontokat vagy WiFi-ket torol–
hetjuk. Vegul a MeasurementApplication-el kiprobalhatjuk a pozicionalast a felvett
referencia adatbazisunkon.
58
Irodalomjegyzek
[1] Android. http://hu.wikipedia.org/wiki/Android_(oper%C3%A1ci%C3%B3s_
rendszer).
[2] Android szenzorok. http://developer.android.com/guide/topics/sensors/
sensors_overview.html. Link utoljara ellenırizve: 2014-05-11.
[3] Answare kft. http://www.answare.hu/. Link utoljara ellenırizve: 2014-05-11.
[4] Bluenion. http://www.bluenion.com/. Link utoljara ellenırizve: 2014-05-11.
[5] Bluetooth. http://en.wikipedia.org/wiki/Bluetooth. Link utoljara el-
lenırizve: 2014-05-11.
[6] Ekahau. http://www.ekahau.com/. Link utoljara ellenırizve: 2014-05-11.
[7] Gps. http://en.wikipedia.org/wiki/Global_Positioning_System. Link
utoljara ellenırizve: 2014-05-11.
[8] Navizon. http://www.navizon.com/. Link utoljara ellenırizve: 2014-05-11.
[9] Nfc. http://en.wikipedia.org/wiki/Near_field_communication. Link
utoljara ellenırizve: 2014-05-11.
[10] Wifi. http://en.wikipedia.org/wiki/Wi-Fi. Link utoljara ellenırizve: 2014-
05-11.
[11] P. Bahl and V.N. Padmanabhan. Radar: an in-building rf-based user location and
tracking system. Proc. of IEEE INFOCOM, 2:775 – 784, 2000.
[12] ClickSoftware. Your smartphone could be worth 12,000, new survey finds.
http://www.clicksoftware.com/087d7277-cabb-431d-ae82-1514343e13f9/
news-press-releases-detail.htm, 2013. Link utoljara ellenırizve: 2014-05-11.
59
WiFi alapu belteri pozicionalasi Modszerek Vizsgalata
[13] Michael Quan Eduardo Navarro, Benjamin Peuker. Wi-fi localization using rssi
fingerprinting. Master’s thesis, California Polytechnic State University, Computer
Engineering Department, 2010.
[14] P. Banerjee H. Liu, H. Darabi and J. Liu. Survey of wireless indoor positioning
techniques and systems. IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics,
Part C: Applications and Reviews, 37:1067–1080, 2007.
[15] Hyunjae Park Joo-Yub Lee, Cheal-Hwan Yoon and Jungmin So. Analysis of loca-
tion estimation algorithms for wifi fingerprint-based indoor localization. SERSC,
19:89 – 92, 2013.
[16] Elissa Nadia Suhailan Safei Engku Fadzli Nor Aida Mahiddin, Noaizan Safie. The
international conference on informatics and applications (icia2012). In INDO-
OR POSITION DETECTION USING WIFI AND TRILATERATION TECH-
NIQUE, pages 362–366, 2012.
[17] ABI Research. 139.1 million consumer wi-fi access points shipped in
2013; 802.11ac sales rapidly accelerating. https://www.abiresearch.
com/press/1391-million-consumer-wi-fi-access-points-shipped-, Febru-
ary 2014. Link utoljara ellenırizve: 2014-05-11.
[18] JUSTIN STOOK and EDWARD VERBREE. 9th symposium on location bases
services. In Localization with Wi-Fi Fingerprinting: towards Indoor Navigation
on Smartphones, page 5, 2012.
[19] Nattapong Swangmuang and Prashant Krishnamurthy. Sixth annual ieee inter-
national conference on pervasive computing and communications. In Location
Fingerprint Analyses Toward Efficient Indoor Positioning, pages 100–109, 2008.
60