Università degli Studi di Bologna
FACOLTA’ DI INGEGNERIA
Corso di Laurea in Ingegneria Informatica
MONITORAGGIO
della POSIZIONE
di UNITA’ MOBILI
in AREE CONFINATE
Tesi di Laurea di:
GIUSEPPE RAFFA
Relatore:
Chiar.mo Prof. Ing. TULLIO SALMON CINOTTI
Docente di Calcolatori Elettronici I
Correlatori:
Prof. Ing. LUIGI DI STEFANO
Dott.Ing. LUCA ROFFIA
Dott.Ing. FABIO SFORZA
Anno Accademico 2001-2002
Problema affrontato: localizzazione
 Supporto ai “Location Based Services”
 Ambiente di riferimento:
 Aree Confinate Indoor/Outdoor
 Utenti dotati di Terminali Mobili Multisensore
 Infrastruttura di rete:WLAN 802.11b , Access Point fissi
 Localizzazione:
 Utilizzo dell’infrastruttura WLAN esistente
 Misura della potenza che i terminali mobili ricevono dai punti di
accesso alla rete (“Received Signal Strenght Indicator” o RSSI)
Obiettivi & Requisiti
Obiettivi:
Sistema di Monitoraggio
Primo Algoritmo di Localizzazione
Requisiti:
 Indipendenza dai metodi di localizzazione
 Coesistenza di metodi di localizzazione diversi
 Tolleranza della latenza
 Scalabilità
 Adattabilità rispetto al carico
DEMO
Sistema di Monitoraggio - Schema
MODULO
'ACCOUNTING
SYSTEM'
Sistema
di Monitoraggio
Iscrizione Terminali
SERVIZIO SNMP DI
WINDOWS
Dispatch
SUB
AGENT
WLAN
CARD
SUB
AGENT
GPS
SUB
AGENT
BUSSOLA
N
Richieste
SNMP
N
Response
SNMP
Request
MODULO
'MANAGER
SNMP'
Data
Response
DataResponse
MODULO
'GET
DATA':
Polling ciclico
INTERNET /
INTRANET
(via SNMP)
MODULO
'GUESS
POSITION':
N Algoritmi
+
Fusione
Static
Data
MODULO
'GETPOSITION'
DYNAMIC
DATA
MODULO
'POSITION
CLIENT'
Position
Request
INTERNET /
INTRANET
STATIC DATA
&
MODELS
PROTOCOLLO
CLIENT-SERVER
proprietario
(su TCP)
MODULO
'POSITION
SERVER'
Terminale
Mobile
Applicativi
MODULO
'POSITION MONITOR'
Sistema di Monitoraggio – 1
 MultiThreading
 Comunicazione via Code e semafori
 DataBase MySql via ODBC
 Richieste SNMP Asincrone “Burst”
 Interpretazione DatiInformazione a valle
del sistema
 Adattabilità:
frequenza_polling = f(delay_rete,
delay_calcolo, length_code)
Piattaforma Sw - SNMP
ROOT
Agente SNMP
SUB1
SUB2
SUB4
Get
GetNext
Set
Response
Trap
SUB3
MIB
Internet
/
Intranet
Manager SNMP
“Contratto” fra Manager ed Agente
Management Information Base (MIB);
 Ogni Entry del MIB è una coppia OID  Valore
Architettura Master/Ext. Agent
Manager SNMP Centrale
Internet / Intranet
Forward Response
Richiesta SNMP
Master Agent (Servizio SNMP di Windows)
Dispatch richiesta
Extension Agent
Terminale Mobile
Response
“Extension Agent” sviluppato
 Necessità di interrogare la scheda WLAN per ottenere informazioni
di potenza (RSSI);
Agente SNMP “QueryWLan Agent-Ext”
Wrapper NIC/Driver/DLL “QueryWLan”
User
Mode
DLL BreezeCom
Kernel
Mode
Driver BreezeCom
NIC WLan BreezeCom
Modulo ‘Manager SNMP’
Request
DataResponse
Manager SNMP
Funzione di
Callback
Su ogni Response
Richiesta
GetNext
Asincrona
API CastleRock
Manager CastleRock “SNMPc”
GetNext
Response
Internet / Intranet
GetNext
Response
Modulo ‘Guess Position’
INDOOR Algo
Data
Response
Forward
GPS Algo
LLA
Thread
‘Guess Position’
 Unico Thread che elabora in modo
sequenziale i DataResponse
Ogni DataResponse è elaborato
dai vari algoritmi
Choice può essere più o meno
complesso (scelta del
“migliore” combinazione)
Choice
/
Sensor Fusion
OTHER…
STATIC
DATA
DYNAMIC
DATA
Algoritmo di Localizzazione Indoor
 Utilizzo delle informazioni di potenza
APTerminale
 Difficoltà di modellazione del legame
RSSIDistanza (Multipath fading e
ostacoli)
Metodo di “Analisi della scena” basato su
Feature di Potenza (RSSI)
Metodo RADAR
Fase OFF-LINE(Calibrazione)
N punti campione
Potenze ricevute rispetto alle
quattro direzioni cardinali
Mappa delle Potenze: entry
[x,y,dir,MAC_AP]RSSI
Fase ON-LINE(Misura)
AP1
AP2
P1
AP3
P2
P3
Potenze ricevute in un PUNTO
INCOGNITO
[MAC_AP]RSSI
Algoritmo di localizzazione Pattern Matching
Posizione del PUNTO INCOGNITO=
=f(rssi, dir, mappa delle potenze)
Prove Sperimentali
 Risultati:
Punti 1 e 2 facilmente
distinguibili
 Punti 3 e 4 problematici a
causa della posizione
rispetto ad AP1 e AP2
 Problemi:
 Numero di AP
 Posizionamento degli AP
 Numero di punti campione
 Algoritmo prototipale
CSITE (Facolta’ di Ingegneria)
 Soluzioni:
 Ridondanza di AP
 Calibrazione dell’ambiente
 Miglioramento dell’algoritmo
Conclusioni e lavori futuri
 Il sistema risulta adatto al problema da affrontare
 Caratteristiche principali:
 Indipendenza dai metodi di localizzazione
 Espandibilità verso nuovi algoritmi
 Tolleranza della latenza dei terminali
 Scalabilità verso un alto numero di terminali
 Adattabilità rispetto al carico di lavoro
 Prossimi passi:
 Algoritmo INDOOR da migliorare
 Confronto con altre soluzioni, anche commerciali
 Sviluppo di ulteriori metodi di localizzazione mediante
altri sensori: bussola,GPS,telecamera…(Sensor Fusion)
 Tracking dell’utente
Università degli Studi di Bologna
FACOLTA’ DI INGEGNERIA
Corso di Laurea in Ingegneria Informatica
MONITORAGGIO
della POSIZIONE
di UNITA’ MOBILI
in AREE CONFINATE
FINE
Tesi di Laurea di:
GIUSEPPE RAFFA
Relatore:
Chiar.mo Prof. Ing. TULLIO SALMON CINOTTI
Docente di Calcolatori Elettronici I
Correlatori:
Prof. Ing. LUIGI DI STEFANO
Dott.Ing. LUCA ROFFIA
Dott.Ing. FABIO SFORZA
Anno Accademico 2001-2002