Определение минимально необходимого числа базовых станций в задачах локации

Работа нацелена на повышение точности определения местоположения мобильных объектов в закрытых помещениях при использовании системы локации на основе беспроводной сети. Предлагаются новые способы автоматического определения мест установки базовых станций и их количества.

Основными понятиями, фигурирующими в работе, являются: базовая станция - приемопередатчик сигнала; карты уровня сигналов базовых станций - совокупность карт, которые отражают для каждой зоны помещения распределения уровня сигналов и их вероятностей при фиксированном расположении базовых станций; «узкие» места помещения - зоны помещения, для которых нет ни одного принимаемого сигнала от установленных базовых станций.

Актуальность работы обусловлена ростом внедрения и использования систем локации в закрытых помещениях. Обычно установка систем локации сопровождается длительной настройкой системы, то есть используется следующий итерационный сценарий: сначала помещение разбивают на зоны с произвольными площадями (не обязательно равными), после устанавливают «узловые» базовые станции в расчетных зонах здания, вручную обучают систему, строят карты уровня сигналов, а затем по мере необходимости в разных частях здания добавляют еще несколько станций, улучшая точность локации в этих зонах.

При использовании заданного сценария возникают такие проблемы, как длительное время на процесс обучения системы, затраты на дополнительное оборудование и проблема «узких» мест. Первую проблему можно решить с помощью автоматизированного построения карт уровня сигналов. В таком случае, система будет настроена автоматически только при наличии знаний о технических характеристиках базовых станций и самой карты помещения. На решение второй и третьей проблемы как раз и направлена данная работа. Автоматическая расстановка базовых станций позволяет рассчитать точное количество приемопередатчиков, необходимых для покрытия всего помещения.

Предлагаемый алгоритм автоматической расстановки базовых станций основан на понятии информационной энтропии. Информационная энтропия - это мера неопределенности. В нашем случае получаемое значение информационной энтропии показывает насколько точными будут знания о местонахождении мобильного объекта при данной расстановке базовых станций. Самая лучшая расстановка базовых станций будет характеризоваться минимальным значением энтропии.

Разработанный мною алгоритм решения задачи является эвристическим. Все устанавливаемые базовые станции между собой совпадают по всех техническим характеристикам. На вход алгоритму подаются карты уровней сигналов (таких карт будет столько, на сколько зон разбито помещение).

Алгоритм определения минимально необходимого числа базовых станций в задачах локации будет применим для закрытых помещений с любой конфигурацией, будет независим от протокола сити и от типа базовых станций, а также может быть использован как самостоятельный продукт или встраиваемый в уже существующие системы локации.

И. С. Тимофеева