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Planejamento do Posicionamento de Leitores e Etiquetas de Referência em Sistemas de Localização RFID SBRC – WGRS 2011 Bruno Almeida da Silva Paulo André.

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1 Planejamento do Posicionamento de Leitores e Etiquetas de Referência em Sistemas de Localização RFID SBRC – WGRS 2011 Bruno Almeida da Silva Paulo André da S. Gonçalves

2 Sumário Motivação e Problema Abordado Trabalhos Relacionados Ambiente Interno e Configurações de Posicionamento Estudados Avaliações de Desempenho Conclusões

3 Motivação O que é o RFID (Radio Frequency IDentification)? ) ) ) ) ) Etiquetas Leitor Base de Dados Sinal de rádio

4 Motivação Sistemas de Localização RFID leitor etiqueta de referência objeto a ser localizado RSS Etiquetas ativas

5 Motivação Variabilidade do RSS (Received Signal Strength) leitor etiqueta de referência objeto a ser localizado posicionamento estimado do objeto erro na localização

6 Problema Abordado Qual é a aplicação? leitor etiqueta de referência objeto a ser localizado posicionamento estimado do objeto erro na localização AB C D sala ou área incorreta sala ou área correta

7 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)

8 Trabalhos Relacionados

9

10 Ambiente Interno Fechado Aberto 2,75 m x y x y

11 Posicionamentos Estudados Etiquetas de Referência A B C Ambiente fechado Ambiente aberto 0,1 m da borda de cada área 0,6 m da borda de cada área 1,1 m da borda de cada área

12 Posicionamentos Estudados Leitores Posicionamentos válidos para ambientes abertos e fechados

13 Posicionamentos Estudados Notação adotada: X Y X: posicionamento de etiquetas de referências Y: posicionamento de leitores Exemplo: 3 A

14 Avaliações de Desempenho Implementação de simulador Implementação dos sistemas LANDMARC e LANDMARC+ RSS Necessidade de definir modelo de propagação de sinais

15 Avaliações de Desempenho: Modelo de Propagação

16

17 Avaliações de Desempenho Cenários TipoModeloFrequência Cenário 1FechadoDesvanecimento915 Mhz Cenário 2AbertoDesvanecimento915 Mhz Cenário 3FechadoPath Loss estendido915 Mhz Cenário 4AbertoPath Loss estendido915 Mhz

18 Avaliações de Desempenho 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

19 Avaliações de Desempenho Cenário1Cenário1 Cenário1Cenário1 Posicionamento A de etiquetas de referência Pior eficiência global para o LANDMARC: 41,83% Melhor eficiência global para o LANDMARC: 73,87% Desvanecimento Eficiência Global Posicionamento de Leitores

20 Avaliações de Desempenho Cenário1Cenário1 Cenário1Cenário1 Posicionamento B de etiquetas de referência Desvanecimento Pior eficiência global para o LANDMARC: 54,09% Melhor eficiência global para o LANDMARC: 83,5% Eficiência Global Posicionamento de Leitores

21 Avaliações de Desempenho Cenário1Cenário1 Cenário1Cenário1 Posicionamento C de etiquetas de referência Desvanecimento Pior eficiência global para o LANDMARC: 57,63% Melhor eficiência global para o LANDMARC: 86,61% Eficiência Global Posicionamento de Leitores

22 Avaliações de Desempenho Cenário2Cenário2 Cenário2Cenário2 Posicionamento A de etiquetas de referência Desvanecimento Pior eficiência global para o LANDMARC: 44% Melhor eficiência global para o LANDMARC: 63,69% Eficiência Global Posicionamento de Leitores

23 Avaliações de Desempenho Cenário2Cenário2 Cenário2Cenário2 Posicionamento B de etiquetas de referência Desvanecimento Pior eficiência global para o LANDMARC: 45,66% Melhor eficiência global para o LANDMARC: 70,6% Eficiência Global Posicionamento de Leitores

24 Avaliações de Desempenho Cenário2Cenário2 Cenário2Cenário2 Posicionamento C de etiquetas de referência Desvanecimento Pior eficiência global para o LANDMARC: 51,28% Melhor eficiência global para o LANDMARC: 73,32% Eficiência Global Posicionamento de Leitores

25 Avaliações de Desempenho 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 4 C

26 Avaliações de Desempenho Cenário3Cenário3 Cenário3Cenário3 Posicionamento A de etiquetas de referência Path Loss estendido Pior eficiência global para o LANDMARC: 42,31% Melhor eficiência global para o LANDMARC: 66,8% Eficiência Global Posicionamento de Leitores

27 Avaliações de Desempenho Cenário3Cenário3 Cenário3Cenário3 Posicionamento B de etiquetas de referência Path Loss estendido Pior eficiência global para o LANDMARC: 49,35% Melhor eficiência global para o LANDMARC: 72,5% Eficiência Global Posicionamento de Leitores

28 Avaliações de Desempenho Cenário3Cenário3 Cenário3Cenário3 Posicionamento C de etiquetas de referência Path Loss estendido Pior eficiência global para o LANDMARC: 52,63% Melhor eficiência global para o LANDMARC: 73,98% Eficiência Global Posicionamento de Leitores

29 Avaliações de Desempenho Cenário4Cenário4 Cenário4Cenário4 Posicionamento A de etiquetas de referência Path Loss estendido Pior eficiência global para o LANDMARC: 40,69% Melhor eficiência global para o LANDMARC: 55,16% Eficiência Global 2º melhor caso: 54,45% Posicionamento de Leitores

30 Avaliações de Desempenho Cenário4Cenário4 Cenário4Cenário4 Posicionamento B de etiquetas de referência Path Loss estendido Pior eficiência global para o LANDMARC: 40,99% Melhor eficiência global para o LANDMARC: 59,82% 2º melhor caso: 59,41% Eficiência Global Posicionamento de Leitores

31 Avaliações de Desempenho Cenário4Cenário4 Cenário4Cenário4 Posicionamento C de etiquetas de referência Path Loss estendido Pior eficiência global para o LANDMARC: 44,56% Melhor eficiência global para o LANDMARC: 57,93% Posicionamento de Leitores 2º melhor caso: 56,48% Eficiência Global

32 Avaliações de Desempenho Análise dos cenários 3 e 4 O posicionamento 6 de leitores produz o pior desempenho de localização em qualquer situação C 6 produz os melhores resultados em ambientes fechados Cenário 4 O melhor posicionamento de leitores varia em função do posicionamento das etiquetas de referência A 8 (55,16%), B 5 (59,82%) e C 4 (57,93%) 5 B

33 Avaliações de Desempenho: Análise Global Cenários 1, 2 e 3 Posicionamento C 4 produz os melhores resultados Cenário 4 Melhor configuração: B 5 C 4 é ligeiramente inferior O posicionamento C 4 mostra-se o mais adequado como planejamento de posicionamento 4 C

34 Avaliações de Desempenho: Análise Global Fatores importantes para o posicionamento C 4 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

35 Avaliações de Desempenho: Análise Global 4 C

36 Avaliações de Desempenho Eficiência Global por sala com o posicionamento C 4 Cenário 1 (fechado/desvanecimento) Eficiência Global KK

37 Avaliações de Desempenho Eficiência Global por sala com o posicionamento C 4 Cenário 3 (fechado/path loss estendido) Eficiência Global σ2σ2 σ2σ2

38 Avaliações de Desempenho: Posicionamento Restrito Proposto em Silva, 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 , Recife, Motivação leitor etiqueta de referência objetos a serem localizados SEM posicionamento restrito COM posicionamento restrito

39 Avaliações de Desempenho Eficiência Global por sala com o posicionamento restrito de objetos C 4 Cenário 1 (fechado/desvanecimento) Eficiência Global KK

40 Avaliações de Desempenho Eficiência Global por sala com o posicionamento restrito de objetos C 4 Cenário 3 (fechado/path loss estendido) Eficiência Global σ2σ2 σ2σ2

41 Avaliações de Desempenho Comparativo de Eficiência Global Cenário 3 SEM posicionamento restrito Cenário 3 SEM posicionamento restrito Cenário 3 COM posicionamento restrito Cenário 3 COM posicionamento restrito Eficiência Global σ2σ2 σ2σ2 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 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

42 Conclusões Posicionamento da infraestrutura de localização afeta significativamente a eficiência de localização da aplicação estudada Melhor configuração de posicionamento: C 4 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 A 6 (aberto/PL estendido) é o pior caso dos estudos com Eficiência Global de 40,69% C 4 (fechado/desvanecimento) é o melhor caso dos estudos com Eficiência Global de 86,61% 4 C

43 Questionamentos?

44 OBRIGADO! Bruno Almeida da Silva Paulo André da S. Gonçalves


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