Avaliação de métodos de calibração livre aplicados à radiolocalização fingerprinting baseada em aprendizado de máquina

Abstract

Os serviços baseados em localização têm se tornado essenciais no cotidiano das pessoas em diversas aplicações, especialmente em ambientes indoor, como, por exemplo, shoppings, ae- roportos e hospitais. Uma das técnicas tradicionalmente utilizadas em localização indoor é a radiolocalização baseada em fingerprinting, que utiliza a similaridade entre os níveis de sinal de RF para estimar a localização do usuário. Contudo, essa técnica enfrenta desafios devido à heterogeneidade de dispositivos, mesmo quando estes são posicionados no mesmo local físico, resultando em variações nos níveis de sinal coletados, ocasionando o aumento do erro de pre- dição na localização. Tais variações são causadas, em grande parte, pela falta de padronização de hardware entre os fabricantes, resultando em diferentes chipsets de RF. Para lidar com esse problema, métodos de calibração são empregados para normalizar as variações dos níveis de sinal, indiretamente contribuindo para a redução do erro de predição de distância. No entanto, alguns desses métodos, como o HLF, o RSC e o DIFF, podem prejudicar o desempenho da localização em cenários homogêneos, uma vez que constroem um novo fingerprint em vez de utilizar os valores brutos dos níveis de sinal coletados. Para abordar as limitações de cada método, foi proposto um novo método de calibração, resultante da combinação dos métodos previamente analisados. Este método se mostrou adaptável tanto em cenários heterogêneos quanto homogêneos, melhorando assim o desempenho global do sistema de localização. Por exemplo, o método RSC/W-RSS conseguiu reduzir o erro médio de predição de 7 a 22% em relação ao método RSC. Em relação ao custo computacional, o método RSC/W-RSS se des- tacou por sua eficiência entre os métodos combinados. Esse resultado era esperado, pois esse método se baseia no método RSC, que por sua vez teve o menor tempo de processamento entre os métodos isolados. A depender do algoritmo de AM utilizado no processo, a combina- ção dos métodos de calibração na técnica FP tem o potencial de aprimorar o desempenho da localização, desde que seja mantido um custo computacional viável. O principal destaque foi o algoritmo FA juntamente com o método RSC/W-RSS, que superou os algoritmos k-NN e SVR devido à sua eficiência em termos de custo computacional e menor erro de predição de distância em boa parte dos casos avaliados.