Kapalı alan konum belirlemede RFID ve UWB teknolojilerinin performans karşılaştırılması

Abstract

Kapalı alan konum belirleme, bir iç mekan ortamında bir cihazın veya kullanıcının konumunun tahmin edilmesidir. Son yirmi yılda internet ile insanların bilgisayarlar ve akıllı telefonlar aracılığıyla birbirleriyle haberleştiği zamandan git gide nesnelerin insanlarla haberleştiği ve nesnelerin kendi aralarında haberleştiği bir zamana dönüşmesi, kapalı alan konum belirlemeye ihtiyacı arttırmaktadır. Açık alanlardan farklı olarak elektromanyetik dalgalar kapalı alanlarda çok daha fazla yansımaya, kırılmaya ve saçılmaya uğrarlar. Bu da kapalı alan konum belirlemenin zorluğunu arttırır. Ayrıca alınan sinyaller direk vericiden gelen sinyalin yanında yansımalardan gelen sinyalleri de içerebilir (çoklu yol etkisi). Kapalı alan konumlandırmasında bu sorunları aşmak için RFID (Radyo Frekansı ile Tanımlama), UWB (Ultra Geniş Bant), Wi-Fi (Kablosuz yerel ağ), Bluetooth gibi çeşitli teknolojiler kullanılmaktadır. Bu çalışmada RFID ve UWB teknolojileri kullanılarak kapalı bir odada aktif bir etiketin konum kestirimi iki okuyucu ile yapılmış olup, teknolojilerin konum doğruluğu performansları karşılaştırılmıştır. Bunu yaparken RFID, konum belirleme yöntemlerinden parmak izi yöntemi kullanılmıştır. Parmak izi yöntemini kullanırken oda içerisinde aktif etiketten belirli noktalarda (çevrim dışı) sinyal gücü seviyeleri alınarak bir veri tabanı oluşturulmuştur. Burada oluşturulan veri ile aktif etiketin gerçek konumu arasındaki karşılaştırma; k en yakın komşu algoritması, maksimum olabilirlik kestirimi ve olasılık dağılımı yaklaşımlarıyla yapılmıştır. Ultra geniş bant teknolojisinde kapalı alan konum belirlemede bilaterasyon konum belirleme yöntemi kullanılmıştır. Okuyucuların bilinen sabit konumları ve iki yönlü mesafe ölçümünün (TWR) verdiği üçüncü nokta ile mobil etiketin konumunu tahmin etmemizi sağlar. Bilaterasyon yönteminde ortaya çıkan iki kesişim noktasından sadece biri oda içerisinde bulunduğundan, konum kestirimi sadece bu nokta için yapılmıştır. Deney sonucunda UWB teknolojisi bilaterasyon yöntemi RFID parmak izi yöntemine göre konum doğruluğu daha yüksek sonuçlar vermiştir. RFID parmak izi yönteminde alının sinyal seviyelerinin aralığının geniş olması konum doğruluğunu olumsuz etkilemiştir. Sinyal seviyesindeki dalgalanmalarının üstesinden gelebilmek için istatistiksel yaklaşımlardan yararlanılarak konum doğruluklarının arttığı deneylenmiştir. Bunun yanında, iki teknolojinin de oda içerisindeki saçıcı cisimlerden etkilendiği ve bunun sonucunda da ölçüm sonuçlarındaki hataların arttığı tespit edilmiştir.