عنوان پایان‌نامه
ره گیری شخص در داخل ساختمان با استفاده از تکنولوژی فرا پهن باند
- رشته تحصیلی
- مهندسی برق-مخابرات-سیستم
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 2641;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 67661
- تاریخ دفاع
- ۲۷ دی ۱۳۹۳
- دانشجو
- رضا قادری زفره
- استاد راهنما
- علی اعظم عباس فر, امیر مسعود ربیعی
- چکیده
- کاربرد‌های وسیعِ مکان‌یابی داخل ساختمان (مانند حرکت بیمار در یک مرکز درمانی یا حرکت یک بازدید‌کننده در یک موزه)، دلیلی بر نیاز روزافزون به توسعه‌ی این تکنولوژی است. مکان‌یابی داخل ساختمان به چندین روش، مثلاً با استفاده از تکنولوژی فراپهنباند یا تکنولوژی اولتراسوند، قابل پیاده‌سازی است. برای مکان‌یابی با دقت بالا، تکنولوژی فراپهنباند انتخاب مناسبی است. در سیستم‌های مکان‌یابی ابتدا با استفاده از روش‌های تخمینِ موقعیت، اطلاعات اولیه برای مشخص شدن مکان هدف اندازه‌گیری شده و به الگوریتم‌های مکان‌یابی داده می‌شود. خروجی این الگوریتم‌ها، موقعیت هدف را مشخص می‌کند. اگر دید مستقیم بین فرستنده و گیرنده وجود نداشته باشد، در تخمین موقعیت بایاس مثبت بزرگی ایجاد می‌شود که عاملی محدودکننده برای عملکرد سیستم‌های مکان‌یابی است. هدف از این پایان‌نامه بررسی اثر دید غیرمستقیم و معرفی روشی با استفاده از تابع چگالی احتمالِ نامتقارن برای مدل کردنِ خطا به‌منظور کاهش اثر مخرب آن است. ابتدا به معرفی تعدادی از روش‌های شناسایی اندازه‌گیریِ دید مستقیم از دید غیرمستقیم پرداخته می‌شود. در ادامه برخی از الگوریتم‌های موجود که توانایی کاهش اثر دید غیرمستقیم را دارند، بررسی می‌شوند. سپس با توجه به میزان اطلاعات آماری موجود درباره‌ی دید غیرمستقیم، روش پیشنهادی فرمول‌بندی می‌شود. در روش پیشنهادی از تابع چگالی احتمال گاما برای مدل کردنِ خطا استفاده می‌گردد. در حالتی که اطلاعات آماری کامل است، مسئله‌ی مکان‌یابی با ریلکس کردن قیود به یک مسئله‌ی بهینه‌سازی محدب تبدیل می‌شود. نشان داده می‌شود که وقتی میانگین بایاس مجهول است، مسئله‌ی بهینه‌سازی، به مسئله‌ای محدب-مقعر تبدیل می‌شود. اهمیت این رویکرد از آن جهت است که بدون نیاز به افزایش تعداد متغیرهای بهینه‌سازی، مکان هدف و بایاس نمایی را به صورتی کارآمد و با دقت قابل قبولی توأماً محاسبه می‌کند. زمانی که حالت لینک‌ها مجهول است، با تغییر مناسب ضرایب تابع هدف در حالت ایده‌آل می‌توان به جواب‌های زیربهینه‌ای دست یافت. نتایج حاصل از شبیه‌سازی نشان می‌دهد که روش معرفی‌شده به‌ویژه زمانی که اطلاعات آماری کمی در اختیار داریم، عملکرد مناسبی دارد. واژه‌های کلیدی: مکان‌یابی داخل ساختمان، تکنولوژی فراپهنباند، دید غیرمستقیم، تابع چگالی احتمال گاما، بهینه‌سازی محدب، روش محدب-مقعر
- Abstract
- In recent years, indoor localization has been of great interest to researchers for its wide applications in daily life (e.g., finding a patient in a hospital or finding a person in museum). Indoor localization can be implemented using different technologies, such as Ultrawideband (UWB) and Ultrasound. The UWB is an appropriate choice for accurate ranging and localization. In localization systems, first some measurements are carried out for position estimation. Then, these measurements are passed to localization algorithms to determine the position of the target. When there is no line of sight (LOS) between the transmitter and receiver, the measured distance will include a large positive bias which is a limiting factor for localization systems. The main objective of this thesis is two-fold. We first investigate the effects of Non-line-of-sight (NLOS) measurements on the estimated position of the target. Then, we propose a method using an asymmetric probability distribution function to model the errors and to decrease their adverse effects. We first introduce a few techniques for identifying the status of a link. Next, some of the algorithms that can mitigate the negative effects of NLOS on positioning are presented. Then, depending on the amount of statistical information our positioning problem is formulated. We use the gamma probability distribution function for modeling the errors corresponding to both LOS and NLOS measurements. When the statuses of the links and the distributions of the corresponding errors are known, the localization problem can be converted into a convex optimization problem by relaxing certain constraints. Furthermore, when the average value of the bias is unknown, the optimization problem can be transformed to a problem that can be solved effectively using a convex-concave procedure. The proposed approach is important in the sense that it can evaluate the location of the target as well as the exponential bias accurately without having to increase the number of optimization variables. When the statuses of the links are unknown, suboptimal solutions can be obtained by appropriate changes in the coefficients of the original objective function. The simulation results show that the proposed approach outperform the existing methods particularly when little a priori statistical information is available at the receiver. Keywords: convex-concave procedure, convex optimization, gamma probability distribution function, Indoor localization, Non-line-of-sight,Ultra wideband technology.
