RF sinyal karakteristiklerinin kapalı ortam konumlandırmada etkisi

Abstract

Kapalı ortamlarda konumlandırma sistemleri üzerinde çalışmalar artarak devam etmektedir. Bu çalışmalarda kızılötesi sinyal, sesüstü sinyal, kamera algılayıcı, lazer algılayıcı, RF (Radio Frequency) sinyal vb. teknolojileri kullanılarak konum bilgisi üreten sistemler geliştirilmiştir. Uygulama alanına göre bazı sistemler öne çıkmakta olup bu çalışmalarda fikir birliğine varılmış bir sistem yoktur. Bunun yanı sıra, yaygın olarak hazır altyapı bulunması nedeniyle RF teknolojilerinden Wi-Fi üzerine önemli bir çalışma yoğunluğu bulunmaktadır. Örneğin, birçok kapalı ortamda mobil cihaza sahip kullanıcılar ortamdaki Wi-Fi erişim noktalarından alınan sinyal gücü bilgisini kullanarak konumlarını hassas olmasa da oda seviyesinde bulabilmektedirler. Yapılan çalışmalar incelendiğinde RF sinyallerinin karakteristikleri ile konumlandırma doğruluğu arasındaki ilişkiye yönelik çalışmaya ihtiyaç olduğu gözlemlenmiştir. Bu çalışmada, Wi-Fi özelinde RF sinyal karakteristiklerinin kapalı ortam konumlandırma sistemlerine etkisi araştırılmaktadır. Tezin literatür araştırması kısmında temel RF sinyal davranışları ve bu davranışların konumlandırma sistemleri üzerine etkisi detaylı incelenmektedir. Ayrıca literatürde bulunan RF yayılım modelleri araştırılarak, gerçek ortamda test ile doğrulanmışlardır. Sonrasında ise konumlandırma amaçlı kullanımına ilişkin çalışmalar yapılmaktadır. Referans ölçüm, emilim ve çok yollu sönümleme testleri ile RF sinyal davranışlarının alınan sinyal gücüne etkisi gerçek ortamda test edilmektedir. Yapılan çalışmalar ile yayılım modellerinin kapalı ortamlarda tünel etkisi görülen bölgelerde yetersiz kaldığı ortaya konulmaktadır. Önerilen yayılım modeli kullanılarak, tünel etkisinin sebep olduğu konum hataları azaltılmaktadır. Modelin konum çıktıları logaritmik uzaklığa bağlı temel yol kayıp modeli ve emilim etkisi dâhil edilen yol kayıp modeli çıktıları ile karşılaştırılmaktadır. Karşılaştırma sonuçlarına göre önerilen yayılım modeli tünel etkisi görülen kapalı test ortamında tatmin edici sonuçlar vermektedir.

Indoor positioning systems have received increasing attention of the researchers. In these systems, infrared signal, ultrasound signal, camera sensor, laser sensor, RF signals etc. are some of the technologies to produce positioning information. Although some of these systems have better performance depending on the application area, there is no consensus on positioning system. On the other hand, Wi-Fi within RF technologies has received great attention due to existing infrastructures in buildings. For instance, some mobile phone users can find their location within room level accuracy in various indoor environments by using signals from Wi-Fi access points. After analyzing the literature, the relation between RF signal characteristics and positioning accuracy is an open area to study.In this study, the effect of RF signal characteristics on indoor positioning has been studied using Wi-Fi signals. In literature part of the thesis, basic RF signal characteristics, and the effects of these on positioning systems has been researched in detail. Beside RF propagation models were analyzed, and some tests were conducted to verify the models. Later, they were used in positioning process. Reference measurement, absorption and multipath tests are conducted to reveal the effect of RF signal behaviors on received signal strength. The tests show that the radio propagation models including absorption and multipath effects fail to reflect tunneling effect. Proposed propagation model reduces the localization errors due to tunneling effect. The proposed method is compared with the outputs of basic log-distance path loss model and path-loss model considering absorption. According to results, proposed propagation model gives satisfying results in indoor test environment where tunneling effect present.