Metody filtracji cząsteczkowej w systemach lokalizacyjnych

Celem niniejszej pracy jest analiza i porównanie skuteczności wybranych metod filtracji cząsteczkowej w zastosowaniu do wyznaczania położenia terminala wewnątrzbudynkowego bezprzewodowego systemu lokalizacyjnego. Lokalizacja wyznaczana jest na podstawie analizy parametrów sygnałów sieci WLAN odbieranych przez odbiornik terminala. Pierwsza część pracy zawiera przegląd metod lokalizowania obiektów wewnątrz budynku. Druga część pracy przedstawia zasadę działania filtrów cząsteczkowych, ich podstawowe parametry oraz problemy implementacyjne. W pracy zaprezentowano trzy różne warianty filtrów cząsteczkowych oraz szczegółowo opisano etapy tworzenia algorytmów filtracji.
W ramach realizacji części praktycznej pracy, napisany został skrypt umożliwiający śledzenie trasy po jakiej porusza się osoba wewnątrz budynku. Wykorzystano w tym celu oprogramowanie Matlab. Skrypt umożliwia wyznaczanie i bieżące monitorowanie położenia terminala użytkownika z wykorzystaniem wcześniej opisanych algorytmów filtracji cząsteczkowej. Algorytmy cechuje różna dokładność oraz wydajność. Wyniki działania zaimplementowanych algorytmów przedstawia rozdział piąty. Na podstawie porównania tras wyznaczonych przez badane filtry cząsteczkowe z rzeczywistą trasą przemieszczania się terminala obliczono błędy predykcji, a wyniki podsumowano w tabelach. Ostatni rozdział zawiera analizę wyników, wnioski wynikające z przeprowadzonych doświadczeń oraz porównanie wydajności zaimplementowanych algorytmów pod względem czasu potrzebnego do wyznaczenia przebytej trasy. W końcowej części pracy wskazano kierunki możliwego rozwoju zastosowanych metod oraz możliwe sposoby na poprawienie wyników predykcji.

The aim of this thesis was to analyze and compare computational efficiency of selected particle filters used in wireless indoor positioning system. Positioning is based on analysis of parameters of WLAN radio signals reaching the terminal receiver. First part of the thesis describes indoor positioning methods. Second part describes fundamentals of particle filter operation, its main parameters and problems related with practical implementation of particle filtering algorithms. The thesis describes three different variants of particle filters, as well as their design stages.
In practical part, a Matlab script for tracking mobile terminal inside building was developed. The script uses three different versions of particle filter algorithm to track a person moving inside the building. The accuracy and performance parameters of each variants of the algorithm were evaluated and compared. Chapter five contains results of the analysis presented in form of plots and tables. The plots present predicted traces for each of the algorithms. The tables present mean positioning errors for each of the traces and algorithms. The last chapter contains summary of the results and conclusions from the experiments. Performance of the algorithms was evaluated by analyzing the time required to predict a trace. At the end, possible directions of further system development and ways to improve prediction results were pointed out.