Radio map construction for WiFi positioning systems

Dissertação de Mestrado Ciclo de Estudos Integrados Conducentes ao Grau de Mestre em Engenharia de Telecomunicações e InformáticaA utilização de dispositivos móveis em ambientes empresariais e académicos proliferou pelo mundo inteiro contribuindo para a criação de aplicações nas mais diversas áreas. Há situações em que o conhecimento sobre o local onde o utilizador se encontra traz várias vantagens no domínio aplicacional. Há muitos anos que a localização é explorada em aplicações de navegação ou na localização de objetos e pessoas. A localização de dispositivos móveis em ambientes interiores poderá ter relevância para a monitorização e gestão de recursos humanos ou mesmo para o melhoramento do mercado para o consumidor. Normalmente, a tecnologia utilizada na obtenção da localização é o GPS, mas em ambientes indoor esta tecnologia não apresenta bons resultados. Nos últimos anos observaram-se bastantes desenvolvimentos nas tecnologias de posicionamento que exploram as infraestruturas já existentes nos edifícios. Uma das tecnologias de posicionamento em ambientes interiores mais utilizada é o Wi-Fi fingerprinting, que usufrui das redes Wi-Fi para obter informações que permitem associar um local aos níveis de sinal rádio dos pontos de acesso existentes nesse local. Como estes sistemas oferecem soluções de baixo custo que permitem a localização de objetos e/ou pessoas, esta é uma área que tem obtido muito interesse por parte de empresas e investigadores. Por outro lado, surgem outros desafios que se devem à escalabilidade, por exemplo quando se trata de um edifício de grande dimensão. O objetivo principal desta dissertação é desenvolver uma solução, baseada numa aplicação para tablets, que facilite a construção de mapas de rádio para sistemas de posicionamento de interiores recorrendo a técnicas de Wi-Fi fingerprinting com o intuito de facilitar o mapeamento de um edifício. Além disso espera-se que a aplicação forneça informação relativa à qualidade do mapa de rádio à medida que este vai sendo construído. Nesta dissertação é feito o estudo do estado da arte e a análise do problema. Posteriormente, é apresentada uma solução, a descrição da mesma assim como a discussão dos resultados obtidos a partir dos testes realizados. Também se pretende desenvolver uma solução para a visualização da posição de utilizadores de um sistema de posicionamento de interiores. Espera-se que esta solução apresente a localização dos utilizadores ao nível dos espaços interiores de um edifício. A arquitetura e o desenvolvimento desta solução são descritos nesta dissertação assim como os testes realizados.The use of mobile devices in business and academic environments has proliferated across the world contributing for the development of mobile applications in many areas. In the application domain, the knowledge of the user’s location can bring several advantages. The localization has been explored for many years in navigation apps or in locating objects and people. The indoor localization in indoor environments is relevant for human resource monitoring and management or even to improve consumer’s market. Usually, GPS is the most used technology to obtain the location, but in indoor environments this technology is not reliable. Over the recent years, there has been many developments in positioning technologies that explore the already existing building infrastructures. Wi-Fi fingerprinting is one of the most used indoor positioning technologies which uses Wi-Fi networks to obtain information that allows to link the existing radio signal levels from access points to that place. Since these systems offer low cost solutions allowing to locate people and/or objects, this is an area that has got a lot of interest from companies and researchers. On the other hand, there are challenges due to scalability, for example when the building is large. The main objective is to develop a solution based on a tablet application that facilitates radio map construction for indoor positioning systems using Wi-Fi fingerprinting techniques in order to simplify the building’s mapping. Furthermore, it is expected that the application provides feedback regarding the quality of the radio map as it’s being built. The state of the art study and the problem analysis is made in this thesis. Subsequently, a solution and its description is presented, as well as the discussion of the obtained results from the tests. Also, it is intended to develop a solution for viewing the position of users of an indoor positioning system. It is expected that this solution presents the users’ location at the level of the building’s indoor spaces. Both the architecture and the development of this solution are described in this thesis as well as the carried tests