UAV-based hybrid localization of RF emitters using RSSI and AoA

This thesis presents the design and performance evaluation of localization algorithms based on Received Signal Strength Indicator (RSSI) and Angle of Arrival (AoA) techniques, developed within a macro-project proposed by a company in collaboration with the Politecnico of Milan. A software implementation of a hybrid RSSI-AoA localization strategy is realized and tested on a UAV platform in various simulated environments, including realistic urban scenarios featuring Non-Line-of-Sight (NLoS) conditions. The study includes detailed comparisons between simple RSSI, AoA-based, and hybrid methods, integrating enhancements such as Kalman filtering and Fingerprinting estimation. A greedy and real-time iterative approach to UAV path planning is proposed to improve localization precision. Multiple antenna configurations are analyzed to assess their impact on performance. The results highlight the advantages and limitations of each method, providing practical guidelines for real-world applications in emergency response and search-and-rescue missions.

Questa tesi presenta la progettazione e la valutazione delle prestazioni di algoritmi di localizzazione basati su tecniche RSSI (Received Signal Strength Indicator) e AoA (Angle of Arrival), sviluppati all'interno di un macro-progetto proposto da una compagnia in collaborazione con il Politecnico di Milano. È stata realizzata un’implementazione software di una strategia ibrida RSSI-AoA su una piattaforma UAV, testata in vari scenari simulati, inclusi ambienti urbani realistici con condizioni di Non-Line-of-Sight (NLoS). Lo studio comprende un confronto dettagliato tra approcci basati su RSSI, AoA e tecniche ibride, con integrazione di filtri di Kalman e stima di massima verosimiglianza. Viene proposto un metodo di pianificazione del percorso UAV, sia greedy che iterativo in tempo reale, al fine di migliorare la precisione della localizzazione. Diverse configurazioni d'antenna sono analizzate per valutarne l'impatto sulle prestazioni. I risultati evidenziano vantaggi e limiti dei vari metodi, offrendo linee guida concrete per applicazioni in ambiti di emergenza e operazioni di ricerca e soccorso.