Kapalı mekân konum belirlemede mesafe tabanlı yeni bir yöntem önerisi ve doğruluk analizi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, -, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2017
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: Veli İlçi
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Vahap Engin GÜLAL
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:GNSS ile dış mekânlarda santimetre-milimetre mertebesinde konum doğrulukları elde edilebilmektedir. Ancak, GNSS sinyallerinin kapalı mekâna hiç veya yeterli oranda ulaşamaması sebebiyle bu sistemler kapalı mekânlarda konum belirleme amacıyla kullanılamamaktadır. Günümüzde insanlar başta havaalanları, alışveriş merkezleri, fuar alanları gibi oldukça büyük yapılar olmak üzere zamanlarının önemli bir kısmını kapalı mekânlarda geçirmekte ve dolayısıyla dış ortamlarda GNSS ile elde edilebilen konum bilgisinin kapalı ortamlarda da sağlanmasını talep etmektedirler. Bu amaçla araştırma merkezleri, akademisyenler ve ticari firmalar çeşitli teknoloji, teknik ve algoritmaları kullanılarak kapalı mekânlarda yüksek konum doğruluğu elde etme çalışmaları yürütmektedirler. Bu çalışmaların bazılarında yüksek maliyetli sistemler kullanılarak metre-altı konum doğrulukları elde edilirken, bazılarında ise kullanıcılara hiçbir maliyet sunmadan birkaç metre mertebesinde konum doğrulukları sağlamaktadırlar. Ancak şu ana kadar üzerinde uzlaşılmış ve her mekânda uygulanabilecek bir çözüm elde edilememiştir. Bu çalışmada sadece bir dizi test çalışması ve yazılım bilgisi gerektirmesi, başka hiçbir donanım ve yazılım maliyetinin olmaması sebebiyle WiFi tabanlı kapalı mekân konum belirleme tercih edilmiştir. Bu çalışma üç temel bölümden oluşmaktadır. Birinci bölümde 2.4 ve 5 GHz WiFi sinyallerinin mesafeye bağlı davranışları araştırılmıştır. 5 GHz sinyallerin 2.4 GHz sinyallere oranla daha kararlı davranış sergiledikleri ve standart sapma değerlerinin daha düşük olduğu belirlenmiştir. Sonrasında sinyallerin mesafeye bağlı davranışları eğri geçirme fonksiyonları kullanılarak modellenmiş ve en uygun eğri geçirme fonksiyonunun logaritmik mesafe fonksiyonu olduğu tespit edilmiştir. İkinci olarak 4 erişim noktası (EN) kullanılarak 27 farklı noktada hareketsiz konum belirleme uygulaması gerçekleştirilmiştir. Bu uygulamada üç farklı karşılaştırma yapılmıştır. İlk olarak 2.4 ve 5 GHz sinyallerin hareketsiz konum belirleme performansları karşılaştırılmış ve 5 GHz sinyallerin daha doğru konum doğruluğu sağladığı belirlenmiştir. İkinci olarak Bilaterasyon, Trilaterasyon, iteratif ağırlıklandırılmış en küçük kareler (İAEKK) ve genişletilmiş Kalman filtresi (GKF) metotlarının hareketsiz konum belirleme performansları karşılaştırılmış ve en yüksek konum doğruluğunu Bilaterasyon metodunun sağladığı görülmüştür. Üçüncü olarak International Telecommunication Union (ITU), Logaritmik mesafe, Chipcon ve Mesafe/alınan sinyal gücü (ASG) mesafe belirleme modellerinin konum belirleme performansları karşılaştırılmış ve Mesafe/ASG modelinin en yüksek konum doğruluğunu sağladığı tespit edilmiştir. Son olarak kapalı mekânda hareket halindeki kişinin konumunu belirlemek amacıyla 6 uygulama gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmada Bilaterasyon ve GKF metotlarının birlikte kullanıldıkları yeni bir yöntem önerilmektedir. Bu yöntem ile elde edilen konum doğrulukları Bilaterasyon ve GKF metotlarından elde edilen konum doğruluklarıyla karşılaştırılmıştır. Ayrıca 2.4 ve 5 GHz sinyallerinin kinematik konum belirleme performansları da değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre önerilen yöntemin 2.4 GHz sinyalleri kullanılarak Bilaterasyon ve GKF metotlarından % 30, 5 GHz sinyaller kullanılarak ise % 50 daha yüksek konum doğruluğu sağladığı görülmektedir. Ayrıca 5 GHz sinyallerinin 2.4 GHz sinyallerden önerilen yöntem ile yaklaşık 1.5 metre, GKF metodu ile yaklaşık 1.3 metre ve Bilaterasyon metodu ile yaklaşık 1 metre daha yüksek konum doğruluğu sağladığı belirlenmiştir.