UWB RF sinyaller ile konumlama algoritmaları geliştirilmesi: Uygulamalı bir çalışma
Development of positioning algorithms using UWB RF signals: A study with applications
Yazar: ERTUĞRUL AKSOY
Danışman: PROF. DR. MEHMET ÇİYDEM
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Günümüzde küresel seyrüsefer uydu sistemlerinin düşük performans gösterdiği ya da hiç performans gösteremediği durumlara sıklıkla rastlanmaktadır. Bu sebeple, maden sahası, bina içi, üretim holü gibi iç ortamlarda ve uydu sistemlerinden sağlıklı veri alınamayan dış ortamlarda, uydu sistemlerine alternatif ya da eksikliğini en az hissettirecek çalışmalar devam etmektedir. Özellikle iç ortam konumlama problemlerinde literatürde sıklıkla kullanılan teknolojilerden biri de UWB RF sinyaller ile konumlama çalışmalarıdır. Mesafe verilerinin girdi olarak kullanıldığı konumlama yöntemlerinin performansı ise mesafe ölçümlerinin kalitesine çok bağlıdır. Bu çalışma kapsamında mesafe ölçümlerini konumlama yöntemlerine direkt beslemeden önce hangi mesafe verilerinin kullanılacağını değerlendiren, böylece hatalı ölçümlerin konumlama çıktısını daha az olumsuz etkilemesini sağlayan bir yöntem önerilmiştir. Önerilen yöntem, geçmiş konum çıktılarını bu değerlendirme kapsamında kullanmaktadır. Herhangi bir sebepten haberleşmenin koptuğu ve dolayısıyla klasik yöntemlerin yeterli sayıda mesafe ölçümü olmamasından dolayı konum hesabı yapamadığı anlarda, önerilen yöntem tahmini bir mesafe bilgisi üreterek konumlama çözümünde devamlılığı sağlamaktadır. Gerek UWB ürünlerinden elde edilen mesafe verileri ile deneylerin yapıldığı gerekse benzetim çalışmalarının yapıldığı bu çalışma göstermektedir ki önerilen yöntem literatürde var olan klasik konumlama algoritmaları ile birlikte kullanıldığında, konumlama çıktısındaki ortalama hata azalabilmekte ve/veya konumlama çıktısında devamlılık sağlanabilmektedir.

Abstract:
Today, situations are often encountered where global navigation satellite systems perform poorly or not at all. That is why efforts are ongoing to find alternatives or solutions that minimize the impact, especially in places like mines, indoor areas and outdoor areas where satellite systems may not provide reliable data. One commonly used technology for indoor positioning is the UWB (Ultra-Wideband) RF signal. The performance of positioning methods that use distance data as input is highly dependent on the quality of distance measurements. In this study, a method is proposed to evaluate which distance measurements should be used before directly feeding them into positioning algorithms. This method aims to reduce the negative impact of erroneous measurements on the positioning output by utilizing past location outputs. In instances where communication is lost, and therefore conventional methods cannot perform location calculations due to an insufficient number of distance measurements, the proposed method ensures continuity in positioning solutions by generating estimated distances. Experiments conducted with distance data obtained from UWB products and simulation studies demonstrate that when the proposed method is used in conjunction with existing classical positioning algorithms in the literature, the average error in positioning output can be reduced, and/or continuity in positioning output can be maintained.