An Analysis of Wi-Fi Based Indoor Positioning Accuracy

An Analysis of Wi-Fi Based Indoor Positioning Accuracy The increasing demand for location based services inside buildings has made indoor positioning a significant research topic. This study deals with indoor positioning using the Wireless Ethernet IEEE 802.11 (Wireless Fidelity, Wi-Fi) standard that has a distinct advantage of low cost over other indoor wireless technologies. The aim of this study is to examine several aspects of location fingerprinting based indoor positioning that affect positioning accuracy. Overall, the positioning accuracy achieved in the performed experiments is 2.0 to 2.5 meters. Wi-Fi sakņotas pozicionēšanas precizitātes analīze Kaut arī globālās pozicionēšanas sistēma ir vispopulārākā pozicionēšanas sistēma, tās signāli tiek bloķēti ar lielāko daļu ēku konstrukciju materiālu, padarot to nederīgu izmantošanai iekštelpu pozicionēšanai. Šis pētījums ir veltīts iekštelpu pozicionēšanai, izmantojot bezvadu interneta tehnologiju Wi-Fi (Wireless Ethernet IEEE 802.11), kas sniedz tādu priekšrocību kā zemāka cena, salīdzinot ar citām bezvadu tehnologijām, kuras ir iespējams izmantot iekštelpās. Iekārtas, kuras izmanto Wi-Fi tehnologiju, ir salīdzinoši lētas, kā arī daudzās vietās Wi-Fi infrastruktūra jau ir uzstādīta, tādējādi tas palīdz arī izvairīties no dārgas un laikietilpīgas infrastruktūras ierīkošanas. Pieaugošais pieprasījums pēc "atrašanās vietā sakņotajiem pakalpojumiem" (Location Based Services, LBS) iekštelpās ir padarījis iekštelpu pozicionēšanu par svarīgu izpētes jautājumu. Šī pētījuma mērķis - izpētīt dažādus Wi-Fi sakņotus LBS iekštelpu pozicionēšanās aspektus, kas ietekmē pozicionēšanas precizitāti, izmantojot signālu "pirkstu nospiedumu" (fingerprinting) metodi. Rakstā ir aplūkoti šādi aspekti: signālu stiprumu datubāzes izmēri, signālu stipruma mērījumu skaits vienā mērījuma punktā, vāji uztveramo piekļuves punktu izmantošana, dažādu Wi-Fi tehnologijai pieejamo frekvenču izmantošana, ierīces orientācijas informācijas izmantošana, kā arī pozicionēšanas precizitātes atkarība no ierīces mērījumu precizitātes. Praktiskie eksperimenti tika veikti, izmantojot trīs tipu ierīces: PC portatīvo datoru, viedtālruni un Pocket PC ierīci. Pamatojoties uz eksperimentiem, tika izdarīti šādi secinājumi. Wi-Fi pozicionēšanas sistēmas var iegūt augstāku pozicionēšanas precizitāti, papildus tuvu esošajiem Wi-Fi piekļuves punktiem, izmantojot arī attālinātākus vāji uztveramus piekļuves punktus. Iegūtā pozicionēšanas kļūda bija aptuveni 2 metri. Pie tam, eksperimenti parādīja, ka, pat izmantojot piekļuves punktu signālus tikai no citām apkārtesošajām ēkām, pozicionēšanas kļūda bija tikai aptuveni 7 metri. Precizitāte uzlabojās, bez 2.4 GHz frekvences signālu mērījumiem, papildus arī izmantojot 5 GHz frekvences signālu mērījumus (izmantojot IEEE 802.11a/n standartus) - kļūda samazinājās par aptuveni 10%. Анализ точности позиционирования внутри помещений, основанного на технологии Wi-Fi Хотя система глобального позиционирования и является самой популярной системой позиционирования, ее сигналы с легкостью блокируются большинством материалов конструкций, делая ее бесполезной для позиционирования внутри помещений. Данное исследование посвящено позиционированию внутри помещений с использованием технологии беспроводного интернета Wi-Fi (Wireless Ethernet IEEE 802.11), которая обладает несомненным преимуществом в виде низкой цены по сравнению с другими беспроводными технологиями, используемыми внутри помещений. Оборудование, применяемое технологией Wi-Fi, является относительно дешевым, а также во многих помещениях сеть Wi-Fi уже обеспечена, являясь частью инфраструктуры телекоммуникаций. Все это позволяет избежать дорогой и трудоемкой работы по установке инфраструктуры. Растущий спрос на "услуги, связанные с местоположением" (Location-Based Services, LBS) внутри помещений сделал позиционирование внутри помещений важным предметом исследований. Цель данного исследования - рассмотреть различные аспекты Wi-Fi LBS позиционирования внутри помещений с использованием метода "отпечатков пальцев" сигналов (fingerprinting), которые влияют на точность позиционирования. В статье рассмотрены следующие аспекты: размеры базы данных сил сигналов, количество измерений силы сигнала в каждой точке измерения, использование точек доступа со слабой силой сигнала, использование различных доступных для технологии Wi-Fi диапазонов частот, использование информации об ориентации устройства, а также зависимость точности позиционирования от точности измерения устройства. Для проведения экспериментов были использованы три устройства: ноутбук, устройство смартфон и Pocket PC. Основываясь на результатах эксперимента, были сделаны следующие выводы. Система позиционирования может достичь большей точности, используя в дополнение к доступным точкам доступа точки доступа со слабой силой сигнала. Полученная при проведении эксперимента ошибка позиционирования равна 2 метрам. При этом эксперимент показал, что при использовании точек доступа только из соседних зданий ошибка позиционирования равна 7 метрам. При использовании точек доступа на частоте 5 ГГц (использующих стандарты IEEE 802.1 la/n) в дополнение к точкам доступа, работающим на частоте 2.4 ГГц, точность позиционирования увеличилась на 10 процентов.