Filter z delci za lokalizacijo v brezžičnih senzorskih omrežjih
Particle filter for localization in wireless sensor networks : doktorska disertacija

slovenski

doktorska dela

2012

algoritmi   antene   Brezžična senzorska omrežja   Disertacije   filtri z delci   indikator moči sprejetega signala   indikatorji   več anten

Univerza v Mariboru, Fakulteta za elektrotehniko računalništvo in informatiko

Doktorska disertacija predstavlja algoritem za določanje razdalje med slepim vozliščem in referenčnim vozliščem v brezžičnem senzorskem omrežju (ang. Wireless Sensor Network - WSN) z zajemanjem meritev indikatorja moči sprejetega signala (ang. Received Signal Strength Indicator - RSSI) na antenskem sklopu sprejemnika. Za ocenjevanje razdalj smo v doktorski disertaciji uporabili Bayesovo sklepanje in filter z delci (ang. particle filter). Z Bayesovim sklepanjem prvega reda in s predhodno izbranim modelom širjenja signala (log-normalni model ali odbojni model) smo določili razdaljo iz zajetih meritev RSSI. Apriorno verjetnost v Bayesovem sklepanju smo modelirali z Gauss-Markovimi naključnimi polji (ang. Gauss-Markov Random Field- GMRF), za opis verjetja pa je bila uporabljena Gamma porazdelitvena funkcija. Ocena razdalje je izvedena s cenilko največje posteriorne verjetnosti (ang. Maximum a posterior - MAP). Bayesovo sklepanje drugega reda,pri katerem smo vrednotili maksimirane robne porazdelitve, smo uporabili za določitev najboljših parametrov apriorne verjetnosti in stopnjo modela oziroma števila anten antenskega sklopa. Za nadaljnjo oceno razdalje smo uporabili filter z delci z metodo prevzorčenja (ang. Sequential Importance Resampling - SIR). Znotraj filtra smo za postopek tipanja uporabili Gaussovo porazdelitveno funkcijo in za posodobitev uteži primerjali med uporabo Gamma porazdelitvene funkcije in Gaussove funkcije. Eksperimentalni rezultati v doktorski nalogi, ki zajemajo realne meritve RSSI-jev in ocenjene razdalje z Bayesovim sklepanjem in filtra z delci, nam kažejo, da je možno oceniti razdaljo med slepim in referenčnim vozliščem 0,03 m natančno. Pri tem je natančnost metode odvisna od samega prostora in odbojev v njem ter od uporabljenih modelov in strojne opreme. Natančnost oziroma napaka je podana kot absolutna vrednost razlike dejanske in ocenjene razdalje.

07.08.2023