Localizzazione wireless in ambienti indoor per assistenza al parcheggio. Architettura di servizio e caratterizzazione statistica dell’ambiente elettromagnetico.

L’enorme diffusione di prodotti tecnologici sempre nuovi, nonché l’evoluzione delle applicazioni, ci consente di sfruttare tutta una serie di servizi che fino a qualche anno fa erano impensabili. Tra questi vi è la possibilità di localizzare un singolo individuo attraverso i dispositivi di comunicazione che esso possiede. Col passare del tempo poi, questa capacità di localizzazione sta diventando sempre più accurata, sollecitando lo sviluppo di applicazioni che si basano proprio sulla conoscenza del luogo in cui è posto l’utente, i cosiddetti servizi Location-Based.
Questa tesi si occupa in modo particolare della localizzazione di terminali mobili all’interno di un ambiente indoor. Questo lavoro è parte di un progetto che ha come obiettivo la gestione automatica di un parcheggio, nell’ambito del quale è prevista la localizzazione continua degli autoveicoli che fruiscono del servizio. La base da cui si parte per la progettazione di un servizio di localizzazione, comprensivo di architettura del sistema e software di localizzazione, è rappresentata da una rete di accesso wireless già dispiegata all’interno della struttura per la comunicazione degli autoveicoli col server di gestione del parcheggio. L’obiettivo è quello di raggiungere delle prestazioni elevate in termini di precisione, per poter discriminare la posizione delle auto in aree quanto più piccole possibili. L’altro fattore di cui bisognerà tener conto è rappresentato dalle caratteristiche della propagazione indoor, che causeranno il cosiddetto multipath fading, che rende problematica la localizzazione dei terminali e costringe a ricorrere a metodologie di posizionamento diverse dai tradizionali metodi di triangolazione.
La finalità di questo lavoro è quella di progettare un’architettura di servizio che consenta di raggiungere buone prestazioni, e che sia facilmente riutilizzabile. Nello sviluppo dell’architettura, pur partendo dalla necessità di operare in un contesto ambientale specifico, si è cercato sempre di guardare ad applicazioni generali del servizio, così che il nostro sistema possa essere utilizzato in tutti quei casi in cui c’è bisogno di localizzare un gran numero di terminali mobili all’interno di ambienti indoor, e le esigenze siano paragonabili alle nostre.
Un secondo obiettivo è la caratterizzazione statistica dell’ambiente elettromagnetico di nostro interesse, partendo da una serie di misure effettuate sul campo, per realizzare un emulatore. Questo potrà essere utile nella valutazione dei vari algoritmi di posizionamento, per identificare quello con prestazioni migliori.
Nel corso del presente lavoro abbiamo dapprima valutato tutte le tecnologie che consentivano di realizzare la localizzazione, e scelto la tecnologia Wi-Fi, rispondente alle proprietà richieste in quanto ad accuracy raggiungibile, costi e robustezza. Prendendo in considerazione i tipi di architettura disponibili e tenendo in conto pure esigenze di precisione, sicurezza e capacità di elaborazione dei vari componenti dell’architettura, abbiamo scelto di realizzare un tipo di architettura chiamato posizionamento remoto indiretto. Inoltre si sono valutate le metodologie di localizzazione e si è deciso di utilizzare degli algoritmi di tipo fingerprinting per il servizio e l’ambiente in esame. Tali algoritmi sono stati sviluppati realizzando un software specifico, basato sulla piattaforma Place Lab, che prevede una fase di studio preliminare dell’ambiente di lavoro, svolta in maniera empirica. Inoltre, sfruttando la modularità dell’architettura software proposta, abbiamo valutato una maniera alternativa di realizzare parte dell’algoritmo di localizzazione. Quindi si è fornito un approccio di tipo statistico che ci consentisse di ottenere l’emulatore per l’ambiente sotto esame. A tale scopo si sono affrontate le problematiche tipiche di propagazione indoor, che hanno complicato la realizzazione del simulatore. La nostra attenzione si è concentrata su un modello di path-loss che tiene in considerazione l’attenuazione logaritmica dell’intensità del segnale con la distanza. Le misure realizzate nell’ambiente di nostro interesse hanno confermato la validità del modello e ci hanno consentito di stimare i parametri tipici della struttura. Abbiamo poi verificato la possibilità di tenere in considerazione l’attenuazione delle pareti, mediante l’impiego di un modello apposito proposto in letteratura, il Wall Attenuation Factor . Le misure effettuate sul campo in tal caso non hanno confermato quanto previsto dal modello a causa della particolarità della struttura sede del nostro lavoro. Infine si è valutata la distribuzione dell’intensità del segnale ricevuto dai terminali mobili, prendendo in considerazione tre possibili distribuzioni.