Development and implementation of an indoor positioning system with applications to smart lighting

Abstract: Detta examensarbete behandlar ett ämne det forskats mycket på de senaste åren, positioneringinomhus. Utomhus är GPS standard men för positionering inomhus finns det än så länge ingenstandard. Syftet med lokaliseringssystemet som utvecklats i detta projekt är att lokaliserapersoner och andra föremål i rörelse i kontorsliknande miljöer. För ett sådant system finns mångamöjliga användningsområden. Ett av dessa är styrning av belysning.Inledningsvis gjordes en litteraturstudie vars syfte var att undersöka vilka teknologier samtmetoder som finns tillgängliga för positionering av personer och objekt inomhus. En mängdolika teknologier hittades. Många valdes bort då de inte uppfyllde de krav som ställts påkomplexitet, pris samt energiförbrukning. Ett system baserat på radiosignaler valdes,huvudsakligen för att hårdvaran fanns tillgänglig och för att ingen annan teknologi evalueradestill att vara bättre än ett radiobaserat system. Det system som utvecklats använderradiosignalernas styrka, mätt mellan den portabla enhet som ska positioneras samt noder medfast position placerade i taket. Dessa enheter är utvecklade för användning i sensornätverk.Nätverket använder sig av protokollet 802.15.4e. Detta är en standard utvecklad för enheter medlåg energiförbrukning och bandbredd.För ett positioneringssystem baserat på radiosignaler finns två nyckelfaktorer: radiosignalernasbeteende i olika situationer och vid användning av olika antenner samt valet avpositioneringsalgoritm som används för att beräkna en position utifrån tillgänglig data. Denförstnämnda faktorn har noga undersökts genom analys av sambandet mellan radiosignalersstyrka och avstånd. Denna analys har visat att mängden interferens från andra enheter samtanvänd antenntyp i stor utsträckning påverkar detta samband.Det positioneringssystem som implementerats har testats för olika förhållanden och parametrar.De huvudparametrar som varierats är antenntyp, typ av kalibreringssystem för förhållandetmellan signalstyrka och avstånd, mängd radiotrafik från andra enheter, positioneringsalgoritmsamt filtrering. När fyra noder med fast position och cirkulärpolariserade antenner användsuppnås en noggrannhet på 1,7 m som tack vare dessa antenner inte påverkas nämvärt av miljönomkring. Denna noggrannhet kan med stor sannolikhet förbättras om fler noder samt en bättreanpassad filtreringsmetod används. Det arbete som presenteras i denna rapport har godaförutsättningar att bli grunden till ett kommersiellt system riktat både till företag ochprivatpersoner.