Диссертация (1090554), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Этиточки должны обеспечивать связь устройств с сервером на всей территории позиционирования и иметь уникальное (одинаковое) значение идентификатора сети (SSID).2) Для снижения нагрузки на существующей сетевое оборудование при решении задачи связи устройств с сервером нужно отдавать предпочтениедополнительным точкам доступа, устанавливаемым вместе с системой(при наличии);983) Радиоканалы точек доступа должны выбираться, исходя из принципаминимизации их взаимного влияния, с учетом сформулированных вышерекомендаций;4) Необходимо использовать WPA2 в качестве метода шифрования точекдоступа.Параметры точек доступа гипотетического объекта, рассмотренного в п. 3.1,с учѐтом требований этапа настройки сетевой инфраструктуры представлены втаблице 3.4. Точки доступа с идентификатором сети (SSID) RTLS используютсядля связи устройств с сервером позиционирования.Таблица 3.4Настройка точек доступаПорядковыйИдентификаторНомерМетодномер точкиSSIDрадиоканалашифрования1Access Point 19WPA22Access Point 211WPA23Access Point 38WPA24RTLS1WPA25RTLS6WPA26RTLS5WPA27RTLS4WPA28Access Point 810WPA29RTLS2WPA2993.3.
Планирование и проведение экспериментальной настройкиЗадачей планирования экспериментальной настройки является определениеопорных точек для измерения уровней мощности Wi-Fi сигнала. Данные измерений формируют обучающую выборку, на основании которой система позиционирования выносит суждение о местоположении устройств.Планирование эксперимента должно включать в себя:1) Определение количества опорных точек измерений;2) Расстановку опорных точек на плане контролируемых помещений;3) Выбор количества и способа измерений в каждой точке;4) Составление списка устройств, с помощью которых будут производитьсяизмерения.В связи с тем, что система позиционирования не экстраполирует данные оместоположении устройств, опорные точки должны располагаться как внутриконтролируемых помещений, так и по их периметру [108].Количество опорных позиций зависит от требований к точности системыпозиционирования.
В таблице 3.5 приведены предложенные рекомендации по количеству и интервалу расстановки опорных точек в контролируемых помещенияхв зависимости от требуемой точности.Таблица 3.5Количество и интервалы расстановки опорных точекТребования кИнтервал поИнтервал внутриКоличество точекточностипериметрупериметрав помещении1–5м4–5м3–4м55 – 10 м5–6м4–5м310 – 20 м6–7м5–6м1Тело человека значительно ослабляет Wi-Fi сигнал, поэтому измерения требуется проводить в каждом из четырех относительных направлений, перпендикулярных друг другу и отсчитываемых от опорной точки. Условно их можно100назвать «север», «юг», «запад» и «восток», хотя они могут не иметь ничего общего с географическими направлениями. Для увеличения точности позиционирования можно дополнительно проводить измерения в смежных направлениях –условных «северо-западе», «северо-востоке», «юго-западе» и «юго-востоке».Так как сигнал Wi-Fi точки доступа в опорной точке с заданными координатами бывает в значительной мере зашумлен [109, 110], то в каждом направлениинужно производить серию из нескольких измерений.
На этапе обучения системырекомендуется задавать количество измерений в серии не меньше пяти.На рис. 3.4 изображены опорные точки измерений для объекта позиционирования, описанного в п. 3.1. Интервалы между опорными точками выбраны в соответствии с требованиями к точности системы:1) Внутри помещений здания опорные точки расставлены с промежутком в4 метра (как по периметру, так и внутри него);2) Вне здания (на улице) значение интервала расстановки опорных точеквыбрано равным 5 метрам.Рис.
3.4. Опорные точки измерений гипотетического объекта101Для того чтобы в дальнейшем оценить качество экспериментальнойнастройки требуется производить измерения либо с помощью несколькихустройств одновременно, либо с использованием одного и того же устройства, нос разницей во времени. В первом случае данные части устройств используютсядля обучения, а данные остальных устройств применяются для проверки. Во втором случае данные для обучения и оценки качества разделяются по времени проведения измерений.Критериями выбора измерительных устройств являются:1) Наличие открытого API (Application Programming Interface, интерфейсприкладного программирования) для работы с модулем Wi-Fi;2) Скорость получения уровней мощности точек доступа, находящихся взоне прямой радиовидимости, позволяющая производить измерения нереже 1 раза в 2 секунды.В соответствии с этими критериями для настройки систем позиционирования рекомендуется использование устройств под управлением операционной системы Android, которая обладает необходимым программным интерфейсом и может предоставлять нужную информацию с требуемой скоростью [111, 112].Проведение измерений по существу является организаторской работой, которая направлена на обеспечение выполнения плана эксперимента.
В результатеизмерений исследователь получает файл или группу файлов, в которых компактно записаны полученные от устройств данные.Для непосредственного получения экспериментальных данных должно бытьзадействовано соответствующее прикладное программное обеспечение.1023.4. Постэкспериментальный анализ качества работы системыЗадача анализа качества работы системы позиционирования состоит в выработке рекомендаций по модернизации обучающей выборки, а также в выборесписка используемых методов позиционирования и определении параметров ихнастройки. Для решения этой задачи необходимо:1) Оценивать точность системы по данным обучающей и тестовой выборок;2) Выявлять наличие в обучающей выборке выбросов и противоречивыхданных;3) Определять состав и параметры методов позиционирования для достижения требуемых значений целевых критериев точности;4) Дополнять систему средствами коррекции (также именуемыми методамиувеличения точности позиционирования) при актуальности таких проблем как недостаточная зональная точность системы или снижение точности позиционирования групп близкорасположенных объектов до значений, не соответствующих требованиям к точности системы.Оценка точности системы является базовой функцией постэкспериментального анализа.
Она заключается в расчѐте значений средней и максимальной ошибок позиционирования по данным обучающей и тестовой выборок и выполняетсяна каждом шаге анализа для оценки эффективности вносимых изменений.Функция поиска выбросов и противоречивых данных состоит в том, чтобыисключить из обучающей выборки наборы измерений, отрицательно влияющие наеѐ результирующую точность. К таким наборам измерений относятся:1) Выбросы – наборы измерений, отличающиеся от других измерений, произведѐнных в данной опорной точке, больше чем на 1,96 СКО (среднеквадратическое отклонение).
Их наличие рекомендуется выявлять с использованием, так называемых, диаграмм «ящик с усами» (box-whiskersdiagram), также именуемых диаграммами Тьюки [113]. Наличие такихизмерений чаще всего говорит об ошибках, совершѐнных в процессеэкспериментальной настройки. Они могут быть вызваны резким изменением радиочастотной обстановки за счѐт появления в процессе измере-103ний новых источников сигнала или объектов, изменяющих интерференционную картину распределения сигналов в помещении.
К числу такихобъектов относятся, например, транспортные средства, грузы и предметымебели;2) Противоречивые данные – наборы измерений, близкие с точки зрениязначений уровней мощности принимаемого сигнала, но находящиеся наплане помещений на расстоянии, превышающем значение уставки. Рекомендуется выбирать значение уставки равным удвоенному предельному значению точности системы. Например, для высокоточных системрекомендуемое значение уставки составит 10 м.
На практике наличиепротиворечивых данных чаще всего означает несоблюдение требованийпо радиопокрытию (одновременной радиовидимости заданного числа источников сигнала), т.к. противоречивые данные обычно содержат измерения, значения которых близки к значению чувствительности системы,т.е. это такие измерения, в которых объект практически не получает сигнал необходимого числа Wi-Fi точек доступа. Если в обучающей выборке присутствуют противоречивые данные, то в тех позициях, которыеони характеризуют, система будет допускать ошибки, зачастую большиепредельных значений, определяемых требованиями к точности системы.Помимо выявления и исключения из обучающей выборки противоречивых данных необходимо также удостовериться в том, что требования крадиопокрытию в тех местах, к которым они относятся, действительновыполняются.
В противном случае нужно либо увеличить число Wi-Fiточек доступа (если это возможно), либо разместить источники сигнала,относящиеся к другой беспроводной технологии. Подробнее этот вопросрассматривается далее.Определение состава и параметров используемых методов позиционирования выполняется последовательной оценкой точности различных методов обработки информации, а также их комбинаций. При этом, основываясь на данныхэкспериментального исследования точности существующих методов позициони-104рования (п. 2.1.3) рекомендуется отдавать предпочтение методам, базирующимсяна идеях теории классификации – модифицированном методе k-ближайших соседей и наивном байесовском классификаторе.
В качестве меры близости модифицированного метода k-ближайших соседей рекомендуется использовать меруобобщѐнной фазовой корреляции, предложенную в п. 2.2.4.Дополнение системы средствами коррекции (методами увеличения точности) является обоснованным в следующих случаях:1) При выявления противоречивых данных была определена необходимостьв дополнительных источниках сигнала другой беспроводной технологии;2) Ошибки позиционирования в одной или нескольких областях превышают предельные значения, зафиксированные в требованиях к системе.3) Объекты позиционирования располагаются или перемещаются группами.В первых двух случаях рекомендуется дополнить систему источникамисигнала BLE (Bluetooth Low Energy) и воспользоваться методом комбинированного использования технологий Wi-Fi и BLE, предложенным в п.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
