FELHŐ ALAPÚ HELYMEGHATÁROZÓ SZOLGÁLTATÁS KIFEJLESZTÉSE MOBIL ESZKÖZÖK SZÁMÁRA

TÁMOP-4.2.2.C-11/1/KONV-2012-0004 Nemzeti kutatóközpont fejlett infokommunikációs technológiák kidolgozására és piaci bevezetésére

FELHŐ ALAPÚ HELYMEGHATÁROZÓ SZOLGÁLTATÁS KIFEJLESZTÉSE MOBIL ESZKÖZÖK SZÁMÁRA

TÁMOP-4.2.2.C-11/1/KONV-2012-0004

BEVEZETÉS

Nemzeti kutatóközpont fejlett infokommunikációs technológiák kidolgozására és piaci bevezetésére

Probléma felvetés

• beltéri vs. kültéri lokalizáció elterjedtsége – – –

már több mint egy évtizede a WiFi eszközök terjedése megállíthatatlan léteznek ezekre épülő lokalizációs megoldások is (pl. Cisco) beltéri lokalizációra épülő szolgáltatások piaca még mindig nagyságrendekkel a kültéri, GPS-alapú megoldások elterjedtsége alatt van

• beltéri lokalizáció jellegéből adódó nehézségek – – –

a jelenlegi megoldások nagyon érzékenyek a szolgáltatási környezet változásaira (bútorok/ajtó helyzete vagy módosuló lokalizációs infrastruktúra) a helyiségben tartózkodó felhasználók számára (pl. csúcsidő egy metró aluljáróban) nehézkes és időigényes menedzsmentet igényelnek (pl. fingerprint-alapú megoldásoknál az épület aprólékos feltérképezése)

2

TÁMOP-4.2.2.C-11/1/KONV-2012-0004

BEVEZETÉS


Jelenlegi megoldások

• Napjaink beltéri lokalizációs kutatási irányzatai: – – –

lokalizációs infrastruktúra használata (épületen belüli WiFi AP-k) az egyre elterjedtebb inerciális szenzorok (IMU) bevetése (gyorsulásmérő, giroszkóp, magnetométer) mozgási pályák építése ún. dead-reckoning (DR) algoritmusokkal, ezek ötvözése a lokalizációs infrastruktúra felhasználásával

• Hátrányaik – –

még mindig nagyban igénylik a lokalizációs infrastruktúra jelenlétét (pl. WiFi AP-k) nem rendelkeznek olyan mechanizmusokkal melyek az automatizált működést (a változások nyomon követését), a szolgáltatás robusztusságát és fenntarthatóságát a kellő szintre tudnák emelni

• Megoldás – –

a jelenlegi eszközpalettát (rádiófrekvenciás lokalizáció, dead-reckoning) tovább szélesítve bevezetni az infrastruktúra nélküli megoldásokat (metró, alúljárók) ezeket kombinálva az infrastruktúra alapú megoldásokkal új, hibrid lokalizációs megoldások kidolgozása 3

TÁMOP-4.2.2.C-11/1/KONV-2012-0004

BEVEZETÉS


Célunk a beltéri lokalizációs szolgáltatások kutatása a következő szempontok mentén: • Robusztosság –

olyan megoldásokat vizsgálunk, melyek nagyfokú robusztusságot és kellő mértékű lokalizációs QoS-t tudnak garantálni erősen heterogén szolgáltatási körülmények között is

• Heterogenitás –

– –

több típusú lokalizációs „szcenáriót” megvizsgálása, melyek különböző igényeket és lehetőségeket rejtenek a felhasználandó mechanizmusok tekintetében metrók/aluljárók környezete: ahol a lokalizációs infrastruktúra (WiFi AP-k) jelenléte nem feltételezhető bevásárlóközpontok/plázák: ahol bár feltételezhető lokalizációs infrastruktúra, de a QoS-e gyakran változhat, mivel a topológiája gyakran változhat viszont ennek menedzsmentje nem megoldott.

• Technológia elterjedtsége –

csak a nagyközönség számára is elérhető eszközökre szeretnénk alapozni a szolgáltatásokat: csak mobil eszközökre

• Hibrid lokalizációs „eszközpark” létrehozása –

mely segítségével a lokalizációs szolgáltatások képesek a különböző szcenáriók kihívásainak megfelelni

4

TÁMOP-4.2.2.C-11/1/KONV-2012-0004

FELADATOK


Megvalósítandó főbb algoritmusok/építőelemek: • RF infrastruktúra alapú lokalizációs algoritmusok/megoldások – – –

melyek nem igénylik a lokalizációs infrastruktúra hosszadalmas feltérképezését vagy menedzsmentjét, képesek egy DR-alapú megoldással kombinálva kellő szintű lokalizációs QoS elérésére Ehhez megvizsgáljuk a lehetséges lokalizációs módszereket, kidolgozunk egy, a hibrid lokalizációs keretrendszerbe beilleszthető modellt és megvizsgáljuk a modell tulajdonságait valós környezetben

• Szenzor-alapú lokalizációs algoritmusok/megoldások – – – – –

a DR-alapú helymeghatározás mellett itt fontos szerepet kap az aktivitás detekciós algoritmusok kutatása is a beltéri topológia jellegzetességek felismerése (pl. mozgólépcsők) és ezek alapján a pozíció pontosítása (főleg metrók esetén fontos, de a plázában is segíthet) a különböző DR hibák (irány, útvonalhossz) kezelésére, korrigálása a DR és az aktivitás detekciós algoritmusok kölcsönhatásának vizsgálatára a szenzor-alapú helymeghatározás beillesztése a hibrid lokalizációs modellbe

5

TÁMOP-4.2.2.C-11/1/KONV-2012-0004

FELADATOK


• Hibrid lokalizációs modell és keretrendszer – –

fúzionált lokalizációt valósít meg (IMU + aktivitás detekció + WiFi) a keretrendszer kliensszerver alapú modelljében szerepe az infostruktúra menedzsmentjéhez szükséges információk begyűjtése és feldolgozása: az RF infrastruktúra (WiFi AP-k), DR és aktivitás detekciós információk elemzése, amikből egy konzisztens infostruktúra létrejön.

• Mobil mozgási és lokalizációs middleware – – –

–

az okostelefon platformjára optimalizált képes a hibrid lokalizációs keretrendszerrel interakcióba lépni és ennek segítségével az alkalmazások számára a kellő lokalizációs QoS-t garantálni a különböző szenzor adatok begyűjtését és mobil-oldali feldolgozását, másrészt a keretrendszer részeként egy mobil kommunikáció alapú kliens-szerver interakciót valósít meg hozzá kapcsolódik a navigációs alkalmazás, ami a felhasználói interfészt (GUI), a személyre szabható profilt és a navigációs szolgáltatás felsőbb szintű funkcióit fogja megvalósítani

6

TÁMOP-4.2.2.C-11/1/KONV-2012-0004

FELADATOK


• Lokalizációs szolgáltatások keretrendszerének architektúrája – – – –

ahol az elosztott mobil és szerver-alapú lokalizáció, az adatgyűjtés, az igényelt szolgáltatások és az igénylő alkalmazások egy integrált egésszé fognak szerveződni. Itt történik a lokalizációs infostruktúrát és a felhasználói profilokat alkotó adatok menedzsmentje a hibrid lokalizációs algoritmusok szerver oldali megvalósításának integrálására a szolgáltatások üzemeltetőjének menedzsment és bizonyos vizualizációs (infostruktúra szerkezete, lokalizáció megjelenítése tesztelésekhez) feladatokat is biztosítania kell.

• Infostruktúrák – – – –

a felhasználói nyomvonalak, melyek a IMU-alapú DR algoritmusok kimeneteléből keletkeznek digitális térkép az épületről (ha rendelkezésre áll) és PoI-k a fontosabb helyszínekről lokalizációs infrastruktúra: WiFi AP-k paraméterei, pozíciójuk. jellegzetes, felismerhető beltéri topológiai pontok (lépcső, mozgólépcső, lift): jellemzésük, pozíciójuk

7

TÁMOP-4.2.2.C-11/1/KONV-2012-0004

EREDMÉNYEK


• RF infrastruktúra alapú lokalizációs algoritmusok/megoldások

Az elérhető átlag hiba a lokalizáció során: 3,34 – 3,52 méter valószínűségi térkép alapú lokalizáció esetében, 3,84 – 4,05 méter háromszögelés esetében, legközelebbi három jelforrás adatait alkalmazva. 8

TÁMOP-4.2.2.C-11/1/KONV-2012-0004

EREDMÉNYEK


• Szenzor-alapú lokalizációs algoritmusok/megoldások

9

TÁMOP-4.2.2.C-11/1/KONV-2012-0004

EREDMÉNYEK


• Szenzor-alapú lokalizációs algoritmusok/megoldások

10

TÁMOP-4.2.2.C-11/1/KONV-2012-0004

EREDMÉNYEK


• Keretrendszer

11

TÁMOP-4.2.2.C-11/1/KONV-2012-0004

EREDMÉNYEK


• Mobil middleware

12

TÁMOP-4.2.2.C-11/1/KONV-2012-0004

FELADATOK ÜTEMEZÉSE


• RF infrastruktúra alapú lokalizációs algoritmusok/megoldások – – –

rádiófrekvenciás lokalizációs megoldások keresése, szakirodalom kutatása, használható technológiák tanulmányozása és bemutatása Mérési környezet és metodika kidolgozása, RF mérések lebonyolítása Range-only alapú lokalizációs algoritmus implementációja és vizsgálata

• Szenzor-alapú lokalizációs algoritmusok/megoldások – –

Dead-Reckoning módszerek szakirodalmának tanulmányozása; DR zónák és felismert mozgástípusok rendező algoritmusának kidolgozása, implementálása Trajektória korrekciós algoritmus implementációja és vizsgálata

• Hibrid lokalizációs modell és keretrendszer – – – –

Hibrid lokalizációs szolgáltatások koncepciója, keretrendszer és mobil middleware megtervezése Keretrendszert alkotó szoftver modulok megismerése és integrációja több felhasználós üzemmód implementációja felhasználó menedzsment front/back-end implementációja

13

TÁMOP-4.2.2.C-11/1/KONV-2012-0004

FELADATOK ÜTEMEZÉSE


• Mobil mozgási és lokalizációs middleware – – – –

–

mozgási és lokalizációs middleware koncepciója, lokalizációs middleware tulajdonságainak kidolgozása, bemutatása okostelefon platformok vezetéknélküli technológiáinak megismerése, middleware RF lehetőségeinek megismerése, dokumentálása okostelefon kommunikációs képességeinek megismerése, lehetőségek vizsgálata a keretrendszerbeli adatcserére, tanulmány mobil alkalmazások és middleware lehetséges platformjainak, megvalósíthatóságának a tanulmányozása, dokumentálása Kiválasztott lépésszámláló és orientációs algoritmusok implementációja a middleware-be

• Lokalizációs szolgáltatások keretrendszerének architektúrája – –

a lokalizációs módszerek szerver oldali támogatása, kliens-szerver összekapcsolása az algoritmusok szempontjából, tanulmány Hibrid lokalizáció komponenseinek implementációja, szerver oldali integráció megkezdése

• Infostruktúrák –

Szakirodalom kutatás, koncepció kidolgozása, lehetséges technológiák/megoldások tanulmányozása, adatstruktúrák megtervezésének elkezdése

14

TÁMOP-4.2.2.C-11/1/KONV-2012-0004

RÉSZTVEVŐK


Projektben résztvevő személyek és feladataik: • Török Attila (kutató) –

Feladata a hibrid lokalizációs keretrendszer és szolgáltatások koncepciójának a kidolgozása, a rendszer megtervezése, a kutatások irányítása és a szoftveres vezetőkkel való kapcsolattartás. Az infostruktúrák megtervezése és a térképépítő algoritmusok kidolgozása, modellezése szintén az ő feladatköre

• Dezső Géza (kutató) –

Feladata a kutatások alapján kidolgozott szenzor-alapú (IMU jelfeldolgozási, dead-reckoning és aktivitás detekciós) lokalizációs algoritmusok valós környezetre optimalizált változatának megtervezése és implementálása.

• Tóth Emil (fiatal kutató) –

Feladata a lehetséges rádiófrekvenciás lokalizációs technológiák és megoldások kutatása és vizsgálata, továbbá egy, a céljainkra alkalmas megoldás kidolgozása, a létrejött modell beilleszthetőségének tanulmányozása a megvalósítandó hibrid lokalizációs szolgáltatás igényeinek alapján.

15

TÁMOP-4.2.2.C-11/1/KONV-2012-0004

RÉSZTVEVŐK


• Nagy András (fiatal kutató) –

Feladata a hibrid lokalizációhoz szükséges okostelefon szenzor alapú megoldások (IMU jelfeldolgozás, dead-reckoning, aktivitás detekció) kutatása, kidolgozása és beilleszthetőségük vizsgálata a megvalósítandó hibrid lokalizációs keretrendszerbe.

• Baksa Anita (kutató) –

Feladata a kutatások alapján kidolgozott RF adatgyűjtési és lokalizációs algoritmusok valós környezetre optimalizált változatának implementálása.

• Baksa Attila (kutató) –

Feladata a mobil alkalmazás kidolgozása és implementációja, a mobil navigációs GUI megtervezése és implementációja.

• Koltai Gábor (kutató) –

Feladata a hibrid lokalizációs modell és a szenzor fúziós algoritmusok implementálása a mobil kliens oldalon

16

TÁMOP-4.2.2.C-11/1/KONV-2012-0004

RÉSZTVEVŐK


• Baksa Róbert (kutató) –

Feladata a lokalizációs szolgáltatások keretrendszerének és a szerver oldali szolgáltatási és menedzsment moduljainak a megtervezése és implementációja.

• Erdei Csaba (kutató) –

Feladata a kutatások során létrehozott hibrid modell szerver oldali szoftveres megvalósítása a keretrendszer környezetében; az integrált lokalizációs szolgáltatás vizsgálata és tesztelése a hibrid lokalizációs szolgáltatás szempontjából.

17

TÁMOP-4.2.2.C-11/1/KONV-2012-0004 Nemzeti kutatóközpont fejlett infokommunikációs technológiák kidolgozására és piaci bevezetésére

KÖSZÖNÖM A FIGYELMET!

FELHŐ ALAPÚ HELYMEGHATÁROZÓ SZOLGÁLTATÁS KIFEJLESZTÉSE MOBIL ESZKÖZÖK SZÁMÁRA

Recommend Documents