Smart hierarchical WiFi localization system for indoors

Abstract

En los últimos años, el número de aplicaciones para smartphones y tablets ha crecido rápidamente. Muchas de estas aplicaciones hacen uso de las capacidades de localización de estos dispositivos. Para poder proporcionar su localización, es necesario identificar la posición del usuario de forma robusta y en tiempo real. Tradicionalmente, esta localización se ha realizado mediante el uso del GPS que proporciona posicionamiento preciso en exteriores. Desafortunadamente, su baja precisión en interiores imposibilita su uso. Para proporcionar localización en interiores se utilizan diferentes tecnologías. Entre ellas, la tecnología WiFi es una de las más usadas debido a sus importantes ventajas tales como la disponibilidad de puntos de acceso WiFi en la mayoría de edificios y que medir la señal WiFi no tiene coste, incluso en redes privadas. Desafortunadamente, también tiene algunas desventajas, ya que en interiores la señal es altamente dependiente de la estructura del edificio por lo que aparecen otros efectos no deseados, como el efecto multicamino o las variaciones de pequeña escala. Además, las redes WiFi están instaladas para maximizar la conectividad sin tener en cuenta su posible uso para localización, por lo que los entornos suelen estar altamente poblados de puntos de acceso, aumentando las interferencias co-canal, que causan variaciones en el nivel de señal recibido. El objetivo de esta tesis es la localización de dispositivos móviles en interiores utilizando como única información el nivel de señal recibido de los puntos de acceso existentes en el entorno. La meta final es desarrollar un sistema de localización WiFi para dispositivos móviles, que pueda ser utilizado en cualquier entorno y por cualquier dispositivo, en tiempo real. Para alcanzar este objetivo, se propone un sistema de localización jerárquico basado en clasificadores borrosos que realizará la localización en entornos descritos topológicamente. Este sistema proporcionará una localización robusta en diferentes escenarios, prestando especial atención a los entornos grandes. Para ello, el sistema diseñado crea una partición jerárquica del entorno usando K-Means. Después, el sistema de localización se entrena utilizando diferentes algoritmos de clasificación supervisada para localizar las nuevas medidas WiFi. Finalmente, se ha diseñado un sistema probabilístico para seguir la posición del dispositivo en movimiento utilizando un filtro Bayesiano. Este sistema se ha probado en un entorno real, con varias plantas, obteniendo un error medio total por debajo de los 3 metros.