The effect of multifrequency channels on indoor RSSI-based device free localization

Received signal strength indicator (RSSI) based device-free localization is a novel technology in wireless sensor network (WSN). The basic idea of this technology is to deploy WSN nodes around an area of interest. Every pair of nodes communicate with each other, forming a large number of wireless links. When people or objects (referred to as “objects” in the following paragraphs) enter this area, radio waves of the links nearby would be absorbed, reflected, or diffracted, and the RSS values of these links would be changed. Based on these variations of RSS measurements and the positions of wireless links, as well as appropriate models and algorithms, we can then localize the locations of objects in real time. In this work, a series of radio signals coming from different channels are transmitted in an indoor localization system based on IEEE 802.15.4 compliant devices. In order to study the effect of multi-frequency signals on the localization accuracy, firstly we analyze the multipath phenomenon in the indoor localization scenario and try to find the dominant decay wave paths according to the fact that the difference of the phase differences between two waves is π when one is constructive combination and the other one is destructive combination. Then we calibrate the equipment error using different attenuators to check which scenario corresponds to the reality most and find it is impossible to remove the multipath effects. With these results, we deploy the indoor device-free localization, which basically consists of two phases: off-line training and on-line tracking. In both the two phases, maximum likelihood estimation (MLE) is used to get the location map where both the average path-loss and the fluctuations of the received signal strength induced by the moving target are jointly modeled based on the theory of diffraction. Finally it turns out that multi-frequency channels can improve the localization performance.

Localizzazione senza dispositivo alla base di segnale ricevuto indicatore di potenza ( RSSI ) è una nuova tecnologia in rete di sensori wireless ( WSN ) . L'idea di base di questa tecnologia è quello di distribuire i nodi WSN intorno ad una zona di interesse . Ogni coppia di nodi comunicano tra loro , formando un gran numero di collegamenti wireless . Quando le persone o gli oggetti (di seguito "oggetti" nei seguenti paragrafi) entrare in questo settore , le onde radio dei collegamenti vicina dovrebbe essere assorbita , riflessa, o diffrazione , ei valori RSS di questi collegamenti sarebbe cambiato . Sulla base di queste variazioni di misurazioni RSS e le posizioni dei collegamenti wireless , nonché modelli appropriati e algoritmi , possiamo localizzare le posizioni degli oggetti in tempo reale . In questo lavoro , una serie di segnali radio provenienti da diversi canali vengono trasmessi in un sistema di localizzazione indoor basato su IEEE 802.15.4 dispositivi compatibili . Per studiare l'effetto di segnali multifrequenza sulla precisione di localizzazione , in primo luogo si analizza il fenomeno multipath nello scenario localizzazione indoor e cercare di trovare i percorsi onda decadimento dominanti base al fatto che la differenza delle differenze di fase tra le due onde è π quando uno è combinazione costruttiva e l'altro è combinazione distruttiva . Poi abbiamo calibrare l' errore di apparecchiature che utilizzano diversi attenuatori per verificare quale scenario corrisponde alla realtà più e scoprire che è impossibile rimuovere gli effetti multipath . Con questi risultati , si distribuisce la localizzazione senza dispositivo interno , che consiste essenzialmente di due fasi : la formazione off-line e monitoraggio on-line . In entrambe le due fasi , la massima verosimiglianza stima ( MLE ) viene utilizzato per ottenere la mappa della posizione in cui sia il percorso - perdita media e le fluttuazioni della potenza del segnale ricevuto indotto dal bersaglio mobile sono congiuntamente modellati basati sulla teoria della diffrazione . Infine si scopre che i canali multifrequenza in grado di migliorare la precisione della localizzazione .