Um estudo sobre a geração de gridmaps irregulares para localização de estações móveis em ambientes sem fio

Abstract

A melhoria contínua e o aprimoramento dos sistemas para localização de estações móveis em ambientes sem Ąo constitui um dos principais desaĄos técnicos associados a ascensão do conceito de cidades inteligentes. Entre as técnicas de localização outdoor disponíveis, aquelas baseadas em fingerprinting de rádio frequência (RF fingerprinting) são capazes de fornecer uma boa acurácia para estimativa de localização, agregado a um baixo custo energético e de implementação. Em geral, seu funcionamento consiste em dividir uma área de cobertura em uma malha quadricular (gridmap) e deĄnir um vetor com características de RF para cada célula dessa malha. O objetivo Ąnal é garantir que cada célula dessa malha possa ser unicamente identiĄcada por meio de um vetor de características de RF que lhe foi atribuído. A principal característica dessa malha quadricular é que as células se encontram uniformemente espaçadas, além disso, a quantidade de células presentes em um gridmap determina a complexidade computacional associada ao modelo de localização. Recentemente, alguns estudos introduziram um conceito de gridmap que privilegia a dis- tribuição de células em determinada região em detrimento de outras. Quando comparado aos gridmaps de malha quadricular, essa distribuição irregular das células na região de cobertura acarretou em uma diminuição da complexidade computacional necessária para assegurar que o erro associado a estimativa de localização não ultrapasse um determinado limite. Esse limite máximo para o erro é tipicamente imposto por órgãos reguladores, como ocorre com a US Federal Communications Commission (FCC), que impõe 50 me- tros como o erro máximo para chamadas de emergência. Diferentemente dos trabalhos anteriores, esse estudo propõe uma generalização sobre alguns dos conceitos que deĄnem um gridmap irregular, introduzindo novas técnicas e algoritmos para automatizar seu pro- cesso de geração. Para validar a inĆuência dos algoritmos de geração sobre a acurácia do sistema de localização, foram realizados experimentos utilizando o módulo LENA LTE da ferramenta Network Simulator 3 (NS-3). Em seguida, foi efetuada uma avaliação com 4.617 medições RF, obtidas na cidade de Recife/PE para o padrão de telefonia móvel LTE com portadora na faixa de 1, 8 GHz. Os resultados indicam que, quando confrontado com o gridmap de malha quadricular, o gridmap irregular proporcionou uma redução signiĄ- cativa na complexidade computacional necessária para satisfazer as exigências atuais da FCC para o erro de localização horizontal.