Προσδιορισμός θέσης κινητής μονάδας σε ασύρματο δίκτυο επικοινωνιών με μεθοδολογία νευρωνικών δικτύων
Creators: name: Μαστορόπουλος, Θρασύβουλος Αγγελου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2019
Subjects: Στοιχειοκεραίες
Τεχνητά Νευρωνικά Δίκτυα
Επεξεργασία σήματος
Antenna Arrays
Artificial Neural Networks
Signal Processing

description: Στην εργασία προτείνεται μεθοδολογία με εφαρμογή Τεχνητών Νευρωνικών Δικτύων (Artificial Neural Networks, ANN) για τον προσδιορισμό της θέσης κινητής μονάδας σε ασύρματο δίκτυο επικοινωνιών. Η μεθοδολογία περιλαμβάνει σαν πρώτο βήμα ειδική επεξεργασία των σημάτων που λαμβάνονται από την κεραία ανίχνευσης. Στη συνέχεια τα επεξεργασμένα σήματα χρησιμοποιούνται παράλληλα σε δύο ANN, ένα για την ανίχνευση της διεύθυνσης άφιξης του σήματος (Direction of Arrival, DoA) και ένα για την ανίχνευση της απόστασης. Κλειδί για την ακριβή πρόβλεψη της θέσης αποτελεί η προτεινόμενη μέθοδος επεξεργασίας των αρχικών σημάτων. Στην εργασία περιγράφονται αναλυτικά η δομή των Νευρωνικών δικτύων ,τύπου Multiple Layer Perceptron(MLP), που σχεδιάστηκαν, ο τρόπος λειτουργίας τους και οι αλγόριθμοι εκπαίδευσης που χρησιμοποιούν, όπως ο απλός αισθητήρας Perceptron , οι πολυεπίπεδοι αισθητήρες Perceptron και ο Back Propagation Αλγόριθμος. Πραγματοποιείται αναλυτική περιγραφή του κεραιοσυστήματος , της μεθοδολογίας που προτείνεται και της διαμόρφωσης των δεδομένων εισόδου για τα δύο νευρωνικά δίκτυα . Η μελέτη έγινε με παραμέτρους το πλήθος και την απόσταση των στοιχείων της κεραίας καθώς και τη δομή των νευρωνικών δικτύων και το πλήθος των δεδομένων εκπαίδευσης. Τα αποτελέσματα ήταν ικανοποιητικά καθώς τα δίκτυα προσδιορίζουν διεύθυνση άφιξης με ακρίβεια της τάξης του δέκατου της μοίρας και όσον αφορά την απόσταση πηγής του σήματος επιτυγχάνεται προσέγγιση μικρότερη του ενός μέτρου. Αποδεικνύεται έτσι και η αξιοπιστία της προτεινόμενης μεθοδολογίας
description: In this thesis a technique based on the application of Artificial Neural Network (ANN) algorithms is proposed for the localization of a mobile unit inside a wireless telecommunications network. The first step of the method is the suitable processing of the signals ,received from the elements of the tracking antenna array. The processed signals are used in parallel as inputs to two ANNs. The one of them provides the Direction of Arrival (DoA) of the incoming signal while the other one is used for the prediction of the source distance. A key to accurately predicting the position is the proposed method of processing the original signals. The work describes the structure of the neural networks that were designed, their mode of operation and the training algorithms they use, such as the Perceptron simple sensor, Perceptron multi-level sensors and the Back Propagation Algorithm. A detailed description of the antenna system, the methodology proposed and the configuration of the input data for the two neural networks is made. The study was made with parameters , the number and spacing of the antenna elements as well as the structure of the neural networks and the number of training data. The results were satisfactory as the networks specify a direction of arrival with a precision of the tenth of a degree, and with respect to the source distance of the signal, an approach of less than one meter is achieved. The reliability of the proposed methodology is also proven