Indoor location finding of the transmitter based on bluetooth received signal strength

Abstract

Açık ortamlarda konum takibi tüm dünyada uydular aracılığıyla yapılmaktadır. Genel olarak bu sistemlere Küresel Uydu Seyrüsefer Sistemi (GNSS) adı verilir. En yaygın kullanılan GNSS Küresel Konumlama Sistemi (GPS) 'dir. GLONASS ve Galileo, Avrupa ve Rusya'da kullanılan diğer GNSS sistemleridir. Uydu konumlandırma sistemleri, yüksek doğruluk sağlamak için uydularla doğrudan görüş hattı (LOS) gerektirmektedir. Açık alanlarda GPS hassasiyeti birkaç metreye kadar düşebilmektedir. Kapılar, binaların duvarları gibi fiziksel nesneler, elektronik cihazlar, elektrik kaynakları, metal nesneler gibi potansiyel bozucuların bulunması nedeniyle iç ortamda uydu konumlandırma sistemlerini kullanmak neredeyse imkânsızdır ve İç Mekân Konumlandırma Sistemleri (IPS) geliştirilmektedir. Tez çalışmasında, verici ve alıcılar arasında sinyal gönderimi Bluetooth Smart teknolojisine dayanan bir iç mekan konumlandırma sistemi uygulanmıştır. Ayrıca vericinin konumunun belirlenmesinde, algılanan sinyal gücü değeriyle beraber Trilaterasyon ve En Küçük Kareler yöntemleri kullanılmıştır. Elde edilen tahmin değerleri Newton Raphson iterasyon yöntemi ile optimize edilmiştir. Sonuçların analizi büyük ölçekli bir laboratuvarda durağan cihazlar için ulaşılan ortamala hatanın 0.11 ile 2.2 metre arasında olduğunu göstermiştir. Gerçekleştirilen sistemde, ilgili kişilerin veya öğelerin mobil cihazlara sahip olması gerekli değildir, güç tüketimi açısından verimli ve ucuz olan Bluetooth Beacon cihazlarını taşımak yeterlidir.

Around the world, positioning in open environments is done via satellites. Generally, these systems are called Global Navigation Satellite Systems (GNSS). The most widely used GNSS is the Global Positioning System (GPS). GLONASS and Galileo are other GNSS systems which are used in Europe and Russia. Satellite positioning systems require a direct line of sight (LOS) with satellites to provide high accuracy. The GPS sensitivity can be reduced by a few meters in open areas. Due to physical objects like doors, walls of buildings, potential interference sources like electronic equipment, electrical sources, metal objects, it is almost impossible to use satellite positioning systems in indoor environment thus Indoor Positioning Systems (IPS) are being developed. In this thesis, we implement an Indoor Positioning System based on Bluetooth Smart Technology for signaling between transmitter and receivers. Besides, Trilateration and Linear Least Squares methods are used to determine the position of the transmitter together with the radio received signal strength. The estimated values are optimized by the Newton Raphson iteration method. The analysis of the results shows that the achieving mean errors is between 0.11 to 2.2 meters for stationary devices in a large-size laboratory. In the implemented system person of interests or items are not required to possess mobile devices, it is enough to carry Bluetooth Beacon devices which are cheap and efficient in terms of power consumption.