Tags Wi-Fi para posicionamento em ambientes interiores

Abstract

Durante os últimos anos, inúmeros investigadores exploraram o uso de diferentes tecnologias com o objetivo de desenvolver soluções para posicionamento e navegação no interior de edifícios, com diferentes graus de precisão. As redes Wi-Fi podem ser encontradas em quase todo o lado e presentemente estão a ser amplamente exploradas para o posicionamento interior. As redes Wi-Fi podem ser usadas de várias formas para implementar um sistema de posicionamento interior. Uma das formas mais usual é através da utilização de Wi-Fi fingerprinting. Neste modelo de funcionamento, um dispositivo (cliente Wi-Fi) lê o ambiente rádio circundante e fornece a leitura (lista de access points detetados e respetivo nível de sinal) a um serviço que estima a localização, comparando a leitura do dispositivo (fingerprint) com um mapa de rádio do edifício pré-construído. Nesta dissertação é descrita a implementação de duas tags Wi-Fi, usando algum hardware disponível no mercado, de pequeno porte e baixo custo. Na primeira parte do documento, é apresentada a motivação, que se baseia principalmente na inexistência de tags Wi- Fi que possam ser usadas para investigação e prototipagem de soluções de localização e navegação interior. As tags Wi-Fi atualmente existentes, fazem parte de soluções comerciais completas e não podem ser facilmente utilizadas por sistemas de posicionamento interior de terceiros. Foram desenvolvidas duas tags diferentes, baseadas em hardware existente no mercado. Este documento inclui uma descrição dos módulos de hardware e os algoritmos implementados na componente de software. Nos últimos capítulos, é apresentada uma análise da autonomia e fiabilidade das tags. Para economizar bateria e melhorar a autonomia foram integrados acelerómetros, que foram combinados com timers fornecidos pelas APIs dos microprocessadores.

During the last years, researchers explored the usage of different technologies to develop solutions for indoor positioning and navigation with different degrees of accuracy. Wi-Fi networks can be found almost everywhere and are currently being widely explored for indoor positioning. Wi-Fi networks can be used in different ways to implement an indoor positioning system. One of the most common ways to implement it is to use of a Wi-Fi fingerprint. In this way, a Wi-Fi enabled device (Wi-Fi client) reads the surrounding radio environment and provides the fingerprints (list of access points and corresponding signal strength) to a network service that estimates the position, comparing the fingerprint with a prebuilt radio map of the building. In this dissertation we describe the implementation of a Wi-Fi tag, using some small sized low cost off-the-shelf hardware. In the first section of the document we present our motivation, which is mostly based in the inexistence of open Wi-Fi tags that can be used for research and prototyping of indoor positioning and navigation solutions. The currently existent Wi-Fi tags are part of complete commercial solutions and cannot be easily used by third party indoor positioning systems. We developed two different tags based on off-the-shelf hardware components. This document includes a description of the hardware modules and the algorithms implemented in the software component. In the last sections it is presented an analysis of the tags’ autonomy. To save battery and improve the autonomy, we integrated accelerometers, which were combined with the timers’ functions provided by the microprocessors boards.