Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Исследование и разработка методов повышения точности определения местоположения объектов в пространстве с использованием технологий беспроводных сетей Ассур Олег Сергеевич

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Ассур Олег Сергеевич. Исследование и разработка методов повышения точности определения местоположения объектов в пространстве с использованием технологий беспроводных сетей: диссертация ... кандидата Технических наук: 05.13.01 / Ассур Олег Сергеевич;[Место защиты: ФГБОУ ВО Московский технологический университет], 2017

Введение к работе

Актуальность темы исследования. Для определения положения объектов вне помещений успешно применяются технологии спутниковой навигации (GPS, ГЛОНАСС), а также технологии, использующие средства мобильной связи (GSM). Однако для определения местоположения объектов внутри помещений они малопригодны либо в связи с низкой точностью GSM, либо в связи с невозможностью применения вследствие ослабления спутникового сигнала в стенах и перекрытиях зданий.

Для определения местоположения объектов в помещениях используются технологии беспроводных сетей, такие как Bluetooth, Wi-Fi или ZigBee, среди которых наиболее широкое распространение получили сети стандарта IEEE 802.11, известные также как сети Wi-Fi. Ключевая проблема здесь – обеспечение требуемой точности при многообразии внешних факторов, значительно усложняющих реальную интерференционную картину Wi-Fi покрытия.

Современные системы позиционирования позволяют отслеживать местоположение персонала, проводить инвентаризацию активов организации, а также обеспечивают быстрый доступ к оборудованию и транспортным средствам. Такие области применения требуют высокой точности определения местоположения объектов (до нескольких метров). Это позволяет считать точность определения местоположения в беспроводных сетях важной характеристикой систем позиционирования, а исследование методов ее повышения актуальной научной задачей.

Цель работы. Целью диссертации является увеличение точности локализации местоположения объектов в беспроводных сетях стандарта IEEE 802.11 (сети Wi-Fi) по данным об уровнях мощности сигналов за счёт разработки новых и модернизации существующих методов обработки информации.

Для достижения цели работы были поставлены следующие основные задачи исследования:

  1. Экспериментальная оценка точности существующих методов позиционирования объектов по данным об уровнях мощности Wi-Fi сигналов.

  2. Разработка алгоритмов локализации местонахождения объектов по даннымбеспроводных Wi-Fiсетей на базе методов корреляционно-экстремальных систем.

  1. Разработка алгоритмов повышения точности позиционирования объектови их групп, основанных на совокупном использовании методов обработки информации и комбинации беспроводных технологий.

  2. Разработка процедуры построения систем позиционирования объектов по данным беспроводных сетей Wi-Fi.

Научная новизна работы состоит в следующем:

  1. Разработана новая мера близости для существующего модернизированного метода k-ближайших соседей на базе алгоритма обобщённой фазовой корреляции, используемого в корреляционно-экстремальных системах. Применение данной мерыпозво-ляет достигнуть меньших значений ошибки позиционирования по сравнению с существующими мерами близости.

  2. Разработан алгоритм локализации положения объектов и их групп на основании совместного использования методов обработки информации об уровнях мощности сигналов Wi-Fi точек доступа и устройств BLE (BluetoothLowEnergy). Для взаимной коррекции оценок координат близкорасположенных объектов предложен новый подход, основанный на оценке степеней уверенности в правильности своего решения для каждого из совместно используемых методов позиционирования.

  3. Разработана процедура синтеза систем локального Wi-Fi позиционирования объектов по данным об уровнях мощности сигналов. Процедура отличается от других тем, что она не зависит от используемого оборудования и позволяет производить анализ качества систем во введения их в эксплуатацию.

Практическая значимость работы состоит в разработке процедуры синтеза систем Wi-Fi позиционирования объектов, а также алгоритмических и программных средств, позволяющих определять координаты объектов по данным об уровнях мощности беспроводных сигналов с высокой точностью.

Применение разработанной процедуры синтеза систем Wi-Fi позиционирования объектов в значительной степени упрощает настройку и внедрение подобных систем. Алгоритмы оценки качества, предложенные в рамках этой процедуры, позволяют выявлять проблемные зоны и участки ещё до введения системы в промышленное использование, что позволяет сократить расходы, связанные с эксплуатацией системы.

Высокая точность разработанных алгоритмов позиционирования позволяет решить ряд важных практических задач, таких как оператив-

ный контроль доступа в зоны повышенной опасности и мониторинг соблюдения регламентных маршрутов. Решение этих задач актуально на территориально распределённых объектах и объектах, где применение стандартных систем контроля и управления доступом (СКУД) невозможно. К числу таких объектов относятся газо- или нефтеперерабатывающие заводы, площадь которых может составлять несколько квадратных километров, а также плавучие буровые установки, где, согласно требованиям морской безопасности, недопустимо применение СКУД, блокирующих вход или выход из помещений.

Реализация результатов диссертации. Основные теоретические и практические результаты, полученные в диссертации, были использованы при построении системы локального позиционирования сотрудников и посетителей на защищённом промышленном объекте ПАО «Газпром» Московского региона.

Алгоритмы локального позиционирования объектов, разработанные в рамках диссертационной работы, были включены в состав программно-аппаратного комплекса мониторинга местоположения объектов, разработанного компанией ООО «Гардлайнер».

Личный вклад. В работах, выполненных в соавторстве, Г.Ф. Фи-ларетову принадлежат постановки задач и общее научное руководство. Личный вклад автора состоит в непосредственном получении теоретических результатов и выводов, проведении экспериментальных исследований и разработке прикладного программного обеспечения.

Апробация работы. Основное содержание работы докладывалось на XXI и XXII международных научно-технических конференциях «Информационные средства и технологии» (Москва, 2013 – 2014 гг.), на XXXI международной научно-технической конференции «Проблемы автоматизации и управления в технических системах – 2015» (Пенза, 2015 г.), а также на XIV международной конференции молодых учёных «Информационные технологии в науке, образовании и управлении», IT + S&E`15 (Гурзуф, 2015 г.).

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 12 печатных работах, в том числе 3 статьях [1, 2, 3] в изданиях, рекомендованных ВАК при Минобрнауки России.

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы и приложения. Основная часть работы содержит 149 страниц машинописного текста, 32 рисунка и 22 таблицы. Список литературы включает 120 наименований.