Trabalho de Graduação (TG) Uma Avaliação de Desempenho e Análise do Sistema de Localização RFID VIRE Trabalho de Graduação (TG) Ivan Luiz de França Neto

Sumário Motivação Sistemas de Localização RFID Objetivos do Trabalho Resultados Conclusões

Motivação Serviços dependem da informação de localização E.g. sistemas “Context-aware” Uso de GPS Precisão da estimativa de localização? Ambientes Internos? Diversos serviços oferecidos por diferentes tipos de aplicação dependem da local.. Sensível ao contexto Quando falar, dizer: “localização física de objetos’’ O GPS tem problemas em determinar a localização do objeto em ambientes internos com alta precisão A precisão é ponto muito importante para tais aplicações..como oferecer alta precisao em ambientes internos.. É um sistema que conhece o usuário e se antecipa para atender as necessidades dele, prestando atendimento personalizado, seja na entrega de serviços, produto ou conteúdo

Motivação RFID (Radio Frequency IDentification) Componentes Ambientes internos Identificação automática de objetos Comunicação através de sinais RF Componentes Etiquetas RFID Leitores RFID RSS (Received Signal Strength) Essas características tem impulsionado o desenvolvimento de sistemas de localização RFID para se obter automaticamente uma estimativa de posicionamento de objetos de interesse em ambientes internos

Sistema RFID Tipos de Etiquetas Passivas Semi-passivas Ativas

Sistemas de Localização RFID Sistemas mais conhecidos LANDMARC Eficiência de localização bem conhecida VIRE Eficiência em diversos cenários de propagação de sinais Impacto na escolha de seus parâmetros de projeto Falar que nenhum estudo em cima do VIRE considerou o algoritmo em diferentes condições de propagação de sinais

Objetivos do Trabalho Estudar o VIRE em ambientes mais realísticos Identificar ineficiências e características do VIRE Realizar uma análise de desempenho do algoritmo (por meio de simulações.) Comparar o desempenho do VIRE e do LANDMARC Falar que nenhum dos trabalhos relacionados considerou as questoes de variabilidade do sinal nos estudos Dizer que realísticos é sujeito a variações no RSS pelos leitores do sistema

O estudo demonstra que o desempenho do VIRE depende Do posicionamento real do objeto Das condições de propagação de sinais Da escolha de seus dois parâmetros de projeto Falar disso no slide anterior

Sistemas de Localização RFID LANDMARC Dizer que realísticos é sujeito a variações no RSS pelos leitores do sistema

LANDMARC Pioneiro na utilização da tecnologia RFID para localização de objetos Introduz o conceito de etiquetas de referência Reduz a influência do ambiente Reduz número de leitores Fornece informações mais precisas Falar a frase completa: ‘Pioneiro na utilização da tecnologia RFID para localização de objetos em ambientes fechados’ Aumenta a precisão do sistema sem adicionar leitores caros

LANDMARC Processo de Localização S = (S1, S2, ..., Sn), (n leitores.) θ = (θ1, θ2, ..., θn), (n leitores.) . , (objeto j.) Ej = (E1, E2, ..., Em) (m etiquetas de referência.) KNN (K-Nearest Neighbors) . Falar a frase completa: ‘Pioneiro na utilização da tecnologia RFID para localização de objetos em ambientes fechados’ Aumenta a precisão do sistema sem adicionar leitores caros O landmarc estabele pesos em funcao da distancia euclidiana e juntamente com as coordenadas das k etiquetas de referência estima o posicionamento dos objetos

LANDMARC Limitações Alternativa? Seu desempenho depende do número de etiquetas de referência Aumento no custo e na complexidade do sistema Fenômeno da interferência de RF Alternativa? VIRE Etiquetas virtuais de referência Falar a frase completa: ‘Pioneiro na utilização da tecnologia RFID para localização de objetos em ambientes fechados’ Aumenta a precisão do sistema sem adicionar leitores caros O landmarc estabele pesos em funcao da distancia euclidiana e juntamente com as coordenadas das k etiquetas de referência estima o posicionamento dos objetos

Sistemas de Localização RFID VIRE Dizer que realísticos é sujeito a variações no RSS pelos leitores do sistema

VIRE Possui 3 etapas 1ª Etapa A escolha de n é simples Célula Real Estabelecimento da Grade Virtual Parâmetro n (densidade de etiquetas virtuais de referência.) Determinar o RSS das etiquetas virtuais de referência A escolha de n é simples Célula Real

VIRE Possui 3 etapas 2ª Etapa threshold FIXO Construção dos mapas de proximidade Parâmetro threshold Conjunto das possíveis regiões de localização da etiqueta alvo threshold FIXO Falar que o centro de cada regiao corresponde a uma etiqueta de referencia

VIRE Possui 3 etapas 3ª Etapa Definição dos pesos Estimativa das coordenadas da etiqueta alvo Falar que o centro de cada regiao corresponde a uma etiqueta de referencia

Ambiente de Estudo Estudo realizado em um simulador desenvolvido em C++ Modela o ambiente, as etiquetas e leitores Modela o canal de comunicação Modelo de propagação de Sinais Modelo empírico para ambientes internos (Path Loss - PL) . Modelo Path Loss Estendido . , Γ denota uma variável randômica Gaussiana com variância σ² e média PL.

Cenário Layout similar ao layout utilizado estudado no VIRE Nove objetos dispostos no ambiente de estudo

Resultados O threshold ótimo depende das condições de variabilidade do RSS no canal Variância Threshold 2,75 5 3,25 10 3,75 20 4,00

Resultados O threshold ótimo depende da localização do objeto no ambiente de estudo Variância/Objeto Threshold 5 / Objeto 6 2,75 5 / Objeto 9 3,75 10 / Objeto 6 10 / Objeto 9 4,00

Resultados

Resultados O uso de um threshold dinâmico aumentaria a eficiência de localização do VIRE Objeto 8 σ² igual 0 => 92% σ² igual 5 => 16,5% σ² igual 10 => 17% σ² igual 20 => 16%

Resultados O aumento no valor de n não implica em um aumento na precisão do sistema, como se acreditava A escolha de um valor de n apropriado não é tão simples, como indicavam os estudos anteriores Objeto 4 σ² igual 0 => 66% (n = 9) σ² igual 5 => 34% (n = 3) σ² igual 10 => 31% (n = 3) σ² igual 20 => 24,5% (n = 3) Falar q a escolha de um valor apropriado de n depende das condiçoes de variabilidade do RSS no canal de comunicacao

Resultados Se faz necessário um estudo mais detalhado em outros cenários, para que este fato possa ser melhor analisado VIRE é melhor em alguns casos: σ² igual 0 => 1, 5, 6 e 7. σ² igual 5 => 1, 2, 5, 6 e 7. σ² igual 10 => 1, 2, 6 e 7. σ² igual 20 => 6 e 7.

Conclusões A eficiência de localização do VIRE depende Do posicionamento real do objeto Das condições de variabilidade do RSS Foi apresentado que A eficiência de localização do VIRE pode ser melhorada com o uso de um threshold dinâmico A escolha de um valor apropriado para n não é tão simples, como se acreditava Em estudos futuros Analisaremos a relação existente entre o threshold e o n Realizaremos um estudo mais detalhado da eficiência do VIRE comparada a eficiência do LANDMARC Utilizaremos mais cenários, com diferentes configurações de posicionamento de leitores e etiquetas A eficiência de localização pode ser melhorada com o uso de um threshold dinâmico q considere o posicionamento do objeto e as condições do canal

Ivan Luiz de França Neto OBRIGADO Ivan Luiz de França Neto ilfn@cin.ufpe.br