sbrc – wgrs 2011

Planejamento do Posicionamento de Leitores e Etiquetas de Referência em Sistemas de Localização RFID

SBRC – WGRS 2011

Bruno Almeida da SilvaPaulo André da S. Gonçalves

Sumário

Motivação e Problema Abordado Trabalhos Relacionados Ambiente Interno e Configurações de

Posicionamento Estudados Avaliações de Desempenho Conclusões

Motivação

O que é o RFID (Radio Frequency IDentification)?

)))))Etiquetas Leitor Base de Dados

Sinal de rádio

Motivação

Sistemas de Localização RFID

leitor

etiqueta de referência

objeto a ser localizado

RSS Etiquetas ativas

Motivação

Variabilidade do RSS (Received Signal Strength)

leitor



posicionamento estimadodo objeto

erro nalocalização

Problema Abordado

Qual é a aplicação?

leitor



posicionamento estimadodo objeto

erro nalocalização

A B

C D

sala ou áreaincorreta

sala ou áreacorreta

Objetivos do Trabalho

Estudar o impacto do posicionamento da infraestrutura de localização na eficiência de localização da aplicação estudada

Prover orientação para um posicionamento mais adequado

Considerações Ambiente interno: Aberto e Fechado Variabilidade de medidas de RSS Sistemas de localização: LANDMARC e LANDMARC+ 27 configurações de posicionamento da infraestutura de localização

(leitores e etiquetas de referências)

Trabalhos Relacionados

LANDMARC

Trabalhos Relacionados

LANDMARC+

Ambiente Interno

Fechado Aberto

2,75 m

2,75

m

x

y

2,75 m2,

75 m

x

y

Posicionamentos Estudados

Etiquetas de Referência

A

B

C

Ambiente fechadoAmbiente aberto

0,1 m da borda de cada área




Leitores

Posicionamentos válidos para ambientes abertos e fechados

3

6

9

2

5

8

1

4

7


Notação adotada: XY X: posicionamento de etiquetas de referências Y: posicionamento de leitores

Exemplo:

3A

Avaliações de Desempenho

Implementação de simulador

Implementação dos sistemas LANDMARC e LANDMARC+

RSS Necessidade de definir modelo de propagação de

sinais

Avaliações de Desempenho: Modelo de Propagação

Path Loss

PL estendido

variável aleatória com variância e média

Avaliações de Desempenho: Modelo de Propagação

Desvanecimento


CenáriosCenários Tipo Modelo Frequência

Cenário 1 Fechado Desvanecimento 915 Mhz

Cenário 2 Aberto Desvanecimento 915 Mhz

Cenário 3 Fechado Path Loss estendido 915 Mhz

Cenário 4 Aberto Path Loss estendido 915 Mhz

Intervalo de confiança: 99% 27 configurações de

posicionamento Número de áreas: 9 Número de objetos (a localizar)

aleatoriamente posicionados por área: 2.000

em passos de 0,5

em passos de 2 Número de simulações por

cenário: 2.000 x {aberto, fechado} x 27 x 9 x {( x quantidade de passos), ( x quantidade de passos)}


Métrica de Avaliação

Eficiência Global

LANDMARC: probabilidade de acertar com sua única estimativa a sala/área onde se encontra o objeto

LANDMARC+: probabilidade de uma de suas duas estimativas acertar a sala/área onde se encontra o objeto


Cenário

1

Posicionamento A de etiquetas de referência

Pior eficiência global para o LANDMARC:

41,83%

Melhor eficiência global para o LANDMARC:

73,87%

Desvanecimento

Eficiê

ncia

Glo

bal

Posicionamento de Leitores


Cenário

1

Posicionamento B de etiquetas de referência

Desvanecimento


54,09%


83,5%

Eficiê

ncia

Glo

bal



Cenário

1

Posicionamento C de etiquetas de referência

Desvanecimento


57,63%


86,61%

Eficiê

ncia

Glo

bal



Cenário

2


Desvanecimento


44%


63,69%

Eficiê

ncia

Glo

bal



Cenário

2


Desvanecimento


45,66%


70,6%

Eficiê

ncia

Glo

bal



Cenário

2


Desvanecimento


51,28%


73,32%

Eficiê

ncia

Glo

bal



Análise dos cenários 1 e 2 O posicionamento 6 de leitores

produz o pior desempenho de localização em qualquer situação

O posicionamento 4 de leitores associado ao posicionamento C de etiquetas de referência produzem o melhor desempenho de localização

4C


Cenário

3


Path Loss estendido


42,31%


66,8%

Eficiê

ncia

Glo

bal



Cenário

3


Path Loss estendido


49,35%


72,5%

Eficiê

ncia

Glo

bal



Cenário

3


Path Loss estendido


52,63%


73,98%

Eficiê

ncia

Glo

bal



Cenário

4


Path Loss estendido


40,69%


55,16%

Eficiê

ncia

Glo

bal

2º melhor caso: 54,45%



Cenário

4


Path Loss estendido


40,99%


59,82%

2º melhor caso: 59,41%

Eficiê

ncia

Glo

bal



Cenário

4


Path Loss estendido


44,56%


57,93%Posicionamento de

Leitores 2º melhor caso: 56,48%

Eficiê

ncia

Glo

bal


Análise dos cenários 3 e 4 O posicionamento 6 de leitores

produz o pior desempenho de localização em qualquer situação

C6 produz os melhores resultados em ambientes fechados

Cenário 4 O melhor posicionamento de

leitores varia em função do posicionamento das etiquetas de referência

A8 (55,16%), B5 (59,82%) e C4 (57,93%)

5B

Avaliações de Desempenho:Análise Global

Cenários 1, 2 e 3 Posicionamento C4 produz os melhores

resultados

Cenário 4 Melhor configuração: B5

C4 é ligeiramente inferior

O posicionamento C4 mostra-se o mais adequado como planejamento de posicionamento

4C

Avaliações de Desempenho: Análise Global

Fatores importantes para o posicionamento C4 ser a escolha mais adequada

Layout único de posicionamento em ambientes reais Infraestrutura de localização precisa ser fixa Posicionamento previamente mapeado

Propagação de sinais variam ao longo do tempo Inviável readequar o posicionamento em função das condições

do canal de comunicação

Avaliações de Desempenho: Análise Global

4C


Eficiência Global por sala com o posicionamento C4

Cenário 1 (fechado/desvanecimento)

Eficiê

ncia

Glo

bal

Eficiê

ncia

Glo

bal

K K


Eficiência Global por sala com o posicionamento C4

Cenário 3 (fechado/path loss estendido)

Eficiê

ncia

Glo

bal

Eficiê

ncia

Glo

bal

σ2 σ2

Avaliações de Desempenho:Posicionamento Restrito

Proposto emSilva, R. A., and Gonçalves, P. A. S., “Um Novo Algoritmo de Auxílio à Localização de Etiquetas RFID Ativas em Ambientes Internos”, In Proceedings of Simpósio Brasileiro de Redes de Computadores e Sistemas Distribuídos (SBRC), v. 1, p. 539-552, Recife, 2009.

Motivação

leitor


objetos a seremlocalizados

SEM posicionamentorestritoCOM posicionamentorestrito


Eficiência Global por sala com o posicionamento restrito de objetos C4

Cenário 1 (fechado/desvanecimento)

Eficiê

ncia

Glo

bal

Eficiê

ncia

Glo

bal

K K


Eficiência Global por sala com o posicionamento restrito de objetos C4

Cenário 3 (fechado/path loss estendido)

Eficiê

ncia

Glo

bal

Eficiê

ncia

Glo

bal

σ2 σ2


Comparativo de Eficiência Global

Cenário 3 SEM posicionamento restrito

Cenário 3 COM posicionamento restrito

Eficiê

ncia

Glo

bal

Eficiê

ncia

Glo

bal

σ2 σ2

Aumento da eficiência de localização quando os objetos a serem localizados

estão na região interna das etiquetas de referência de uma área

Melhoria de 11,02 a 13,05% entre as salas 2, 4, 6 e 8

Conclusões Posicionamento da infraestrutura de localização afeta

significativamente a eficiência de localização da aplicação estudada

Melhor configuração de posicionamento: C4

27 configurações de posicionamento estudadas

Ambiente interno aberto ou fechado similares ao estudado

Sistemas de localização LANDMARC e LANDMARC+

Diferentes condições de propagação de sinais

Comunicação dos leitores com todas as etiquetas

A6 (aberto/PL estendido) é o pior caso dos estudos com Eficiência Global de 40,69%

C4 (fechado/desvanecimento) é o melhor caso dos estudos com Eficiência Global de 86,61%

4C

Questionamentos?

OBRIGADO!

Bruno Almeida da SilvaPaulo André da S. Gonçalves

[email protected]

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