Análisis de medidas de potencia en interiores para su aplicación en sistemas de localización basados en la técnica del fingerprinting

• Autores: Miguel Ángel Navarro Huerga
• Directores de la Tesis: Oscar Gutiérrez Blanco (dir. tes.) , Manuel Felipe Cátedra Pérez (codir. tes.)
• Lectura: En la Universidad de Alcalá ( España ) en 2010
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Carlos Javier Alonso González (presid.) , Iván González Diego (secret.) , Fernando Rivas Peña (voc.) , Raúl Fernández Recio (voc.) , Jesús Pérez Arriaga (voc.)
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en:  e_Buah  TESEO 
• Resumen
  • español

    Esta tesis está relacionada con la técnica de localización en interiores denominada fingerprinting. La localización en interiores está sufriendo un gran avance en los últimos años debido a una creciente demanda de los servicios de valor añadido en los terminales móviles. Muchos de estos tienen que ver con el posicionamiento contextual del usuario. La técnica del fingerprinting es una de las más utilizadas en los sistemas de localización en interiores. Está técnica utiliza la relación entre los niveles de potencia recibidos en el móvil de los diferentes puntos de acceso de una red inalámbrica y los niveles de potencia en una serie de puntos, conocidos como huellas, cuya posición es conocida. Ese conjunto de puntos se conoce como radiomap. Por tanto es de gran importancia tener valores precisos de potencia en las huellas con el fin de tener una buena precisión en la localización. Sin embargo debido a las características de la propagación en interiores esto es complicado debido a la aleatoriedad de la señal recibida. En esta tesis se ha diseñado una pequeña red de localización constituida por unos pocos puntos de acceso y un dispositivo móvil. Con esta red se han realizado diferentes medidas en diferentes escenarios en diferentes situaciones ambientales. Un factor al que se ha prestado especial atención es la presencia humana en los escenarios de medidas. El objetivo ha sido estudiar la influencia de diversos factores sobre la variabilidad de los niveles de potencia medidos en diversas posiciones o huellas, y por tanto como puede variar la precisión de la localización en las diferentes situaciones. También se ha implementado algoritmos de clusterización para separar los valores de potencia medidos en grupos o clusters. La idea es asociar una huella a cada cluster. Entre las aplicaciones que esto tiene está en comprobar si el sistema de localización está bien diseñado viendo que los clusters coinciden con las huellas. También se puede diseñar un algoritmo de localización basado en la identificación de los valores de potencia recibidos en el móvil con un determinado cluster, y por tanto con una huella. Para realizar esto se han implementado los algoritmos k-medias y rek-medias y se han aplicado a un conjunto de potencias medido en un determinado radiomap.

  • English

    This thesis relates to the technique of indoor tracking called fingerprinting. Indoor tracking is having greater advances in the last years due to the ever increasing demand on services for added values in mobiles. Many of these services have to do with the contextual positioning of the user. The technique known as fingerprinting is one of the most widely used procedures in indoor tracking systems. This technique uses the relation between the levels of power being received in the mobile from different access points in a wireless network and the levels of power contained in a series of points, which are called fingerprints, the position of these points is definitely known. This array of points receives the name of radiomap. Therefore it is of paramount importance to possess precise values of power within the traces in order to achieve accurate precision while tracking. However and due to the propagation characteristics found indoors this aim could prove complicated as a result of the randomness of the received signal. In this thesis a rather small net for tracking formed by few access points was designed and a mobile device used. With this net various measurements at different locations and different environmental scenarios were carried out. A factor upon which special attention was focused was the human presence at the sites where the measurements occurred. The objective was to realize a study about the influence of different factors upon the variability of the levels of power measured at various positions or fingerprints, and by the same token how the tracking precision can vary in different situations. Clustering algorithms have been implemented in order to separate the values of power measured in groups or clusters. The idea behind it is to identify each particular cluster with a particular fingerprint. Among the applications this technique offers is the capability to test if the tracking system has been perfectly designed just by observing if the clusters coincide with the fingerprints. Another possibility is the design of a tracking algorithm based on the identification of the values of power received in the mobile with a particular cluster, and therefore with a fingerprint. For this reason the algorithms k-means and rek-means have been implemented and consecutively applied to a group of powers measured over a small radiomap, demonstrating that the algorithm rek-means is therefore the most effective one.