RF-based indoor localization for wireless sensor networks

Abstract

Wireless Sensor Networks (WSNs) are an emerging ad hoc networking technology. Typically, WSN nodes are deployed in large quantities, they are highly resource constrained, and must operate autonomously. This sets strict requirements and boundary conditions to the utilized applications and networking protocols. Especially, energy-efficiency is a major requirement because of small size, price and wireless deployment. Localization is a valuable functionality in wireless networks. The existence of location information enables numerous appilications, including location and asset tracking, location-aware monitoring, personal positioning and position-based routing. The thesis presented a design for real-time indoor localization using WSNs. The developed localization design targets at resource-efficiency, scalability, room-level accuracy and real-time operation. The energy-efficiency of mobile localized nodes is maximized by developing a Localization Medium Access Control (LocMAC) protocol. It is an asymmetric protocol combining Time Division Miltiplexing (TDM) and Frequency Division Multiplexing (FDM). The asymmetric design relieves the localized nodes from doing energy comsuming neighbour discoveries. Furthermore, LocMAC performs low-latency data relay for real-time operation.

AB3:Langattomat sensoriverkot (eng. Wireless Sensor Network, WSNs) on uusi nouseva ad hoc -verkkoteknologia. Tyypillisesti langattomat sensoriverkot koostuvat suurista määristä langattomia laitteita, laitteilla on erittäin vähän resursseja ja niiden täytyy toimia täysin autonomisesti. Nämä ominaisuudet asettavat tiukat vaatimukset aplikaatioille ja verkkoprotokollille. Etenkin energiatehokkuus on avainasemassa pienen koon, hinnan ja langattomuuden takia. Mahdollisuus paikkatietoon on arvokas ominaisuus langattomissa verkoissa. Sen olemassaolo mahdollistaa monia aplikaatioita, kuten paikan ja tavaroiden seurannan, paikkatietoon perustuvan monitoroinnin, henkilökohtaisen paikannuksen ja paikkaan perustuvan reitityksen. Diplomityössä esiteltiin suunnittelu reaaliaikaiseen paikannukseen sisätiloissa käyttäen langattomia sensoriverkkoja. Suunnittelu perustui neljään tavoitteeseen: tehokas resurssien käyttö, skaalautuvuus, huoneen tarkkuus paikannuksessa ja reaaliaikainen toiminta. Liikkuvien paikannettavien laitteiden energiatehokkuus perustuu diplomityössä suunniteltuun MAC-protokollaan (Localization Medium Access Control, LocMAC). LocMAC on asymmetrinen protokolla, joka yhdistää median aika- ja taajuusjakoa.