Mobile assisted range-based localization in multi-storey buildings

Abstract

Konumlama; sağlık hizmetleri, habitat gözlemleme, arama-kurtarma çalışmaları gibi bir çok uygulamada kullanılan bir hizmettir. Bu uygulamalarda konum bilgisi; toplanılan verinin sınıflandırılması, bina içi hareket planlarının ya da tahliye planlarının kurgulanması gibi amaçlar için kullanılır. Küresel konumlandırma sistemleri (GPS) konumlama hizmeti için genel tercih olsa da bu sistemler kapalı alanlarda çalışmaz. Bununla birlikte, kapalı ortam, quadrilaterasyon gibi konumlama algoritmaları için de pek çok sorun teşkil eder. Bu çalışmada, quadrilaterasyonun çok katlı binalardaki zayıflıklarının analizini yaptık ve quadrilaterasyon algoritmasını iyileştirmek için özgün metodlar geliştirdik. Bu metodlarda, ihtiyaç duyulan zamanlarda bir gezgin birimin yardımını aldık. Ayrıca, bu gezgin birimin kullanımını en aza indirirken, konumlanan birim sayısını maksimuma çıkarmayı da amaçladık. Bu tezde, spesifik olarak çok katlı binalar için tasarlanmış, özgün, uzaklık ölçümüne dayalı bir konumlama algoritması sunuyoruz. Algoritmamız, Pasif Konumlama ve Gezgin Yardımlı Konumlama safhalarından oluşuyor ve gezgin müdahalesinin gereksinimini olabildiğince en aza indirmeyi hedefliyor.Anahtar Kelimeler : trilaterasyon, quadrilaterasyon, 3B konumlama, kapalı alanda konumlama, NP-hardlık, kablosuz algılayıcı a˘glar.

Localization is used as a service required in many other application areas ranging from health care to vehicular networks, habitat monitoring, and to search-and-rescue missions. Location information in these applications are used for various purposes such as classification of data gathered, construction of movement plans or evacuation plans, etc. Although global positioning systems (GPS) are a general choice for localization, these systems do not work in indoors. Yet, indoor environments pose many challenges to localization algorithms such as quadrilateration. In this work, we analyze the weaknesses of quadrilateration for multi-storey indoor localization scenarios, and propose novel methods to improve the quadrilateration algorithm with the help from a mobile node, if necessary. We also aim to minimize the mobile node's travel time while maximizing the number of nodes localized. In this thesis, we propose a novel mobile assisted range-basedindoor localization algorithm specifically designed for multi-storey buildings. Our algorithm is composed of the Passive Localization and the Mobile Assisted Localization phases with methods to minimize the interference of the mobile as much as possible.Keywords: trilateration, quadrilateration, 3D localization, indoor localization, NP-hardness, wireless sensor networks..