seminario davide carboni, 14-06-2012
DESCRIPTION
i sistemi di navigazione indoor rappresentano applicazioni di sicuro interesse per una vasta gamma di utenti di: musei, centri commerciali, ospedali, campus universitari, tutti luoghi potenzialmente interessati a fornire sistemi di navigazione a supporto della fruizione dei propri servizi. Tuttavia in ambienti interni il segnale GPS non è sempre disponibile e ciò determina la ricerca di sistemi alternativi che funzionino in assenza di segnale. Roodin è un sistema di navigazione indoor che funziona in assenza di segnale GPS mediante le dotazioni dei moderni smartphone.TRANSCRIPT
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Location, why and how
LBS Research @ CRS4
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A location-based service (LBS): Servizio d'informazione o d'intrattenimento accessibile attraverso un device mobile che sfrutta la posizione dell'utente per ottenere un valore aggiunto
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-Sistemi di “raccomandazione” mobili-Navigazione turn by turn-Notifiche geo-referenziate (push or pull)-Marketing geolocalizzato-Pagamenti e checkin-Scatola nera per assicurazioni
I campi di applicazione
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Hype Cycle 2008
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Hype Cycle 2012
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Yelp
Aiuta nella ricerca diNegozi, bar, ristoranti etc.
Nata a San Francisco60 milioni di visitatori al mese50,000,000$ revenue nel 2010Google offre 500M$ nel 2010
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WAZE
Nato in Israele (80 dipendenti)Navigatore social, sempre aggiornato dagli utentiApp: 12 milioni di downloadFund rising: 50M$
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Foursquare
Social network geolocalNata a NY100 dipendenti20,000,000 di utentiFund rising > 70M$Asset > 600M$
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Wikitude
Augmented RealityUser generatedFreewareNata in Austria
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GPS
24 - 32 satelliti
Calcola posizione, altitudine, velocità, direzione
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Il GPS usa la Trilaterazione
Cos'è?
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Trilaterazione
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Trilaterazione
Nel piano ho bisogno di 3 punti noti per la trilaterazione
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Trilaterazione
Nel piano ho bisogno di 3 punti noti per la trilaterazione
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Trilaterazione
Nello spazio
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GPS e relatività
Relatività ristretta Satelliti e velocità 14,000 Km/h (il tempo si allunga)
Relatività generale
Satelliti e gravità 20,000 Km di quota (il tempo si accorcia)
al netto gli orologi sul satellite vanno avanti di 38micros al giorno
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Time-to-Fix
• Cold 15': • Non conosce la posizione corrente
• Vede 1+ satelliti
• Scarica l'almanacco (info sulla costellazione dei satelliti)
• Warm: • Conosce la posizione con un errore di 100Km
• Ha già l'almanacco
• Scarica le effemeridi.
• Hot or standby: • Conosce la posizione
• Ha l'almanacco e le effemeridi
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Spazio, ultima frontiera
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GPS is broken indoor
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Nel futuro ci saranno gliPseudolites = Pseudo Satellites
Problema: interferenza tra segnale del pseudolite e quello del satellite
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Dead reckoning
where I was 1 second ago
where I'll be in 1 second?
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As each estimate of position is relative
to the previous one, errors are
cumulative.
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Il contapassi
Notte dei ricercatori – Cagliari 23 Settembre 2011Alberto Serra – CRS4
• Dispositivo usato in ambito sportivoo parte elettronica formata
da accelerometroo parte software che conta
i passi• Distanza nel sistema
misurata mediante passi utente
• Lunghezza passo costante
• Smartphone in qualsiasi posizione
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How to detect a step
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Accelerometri
http://www.youtube.com/watch?v=KZVgKu6v808
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How to detect a step
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Compass dell ' iPhone
effetto Hall
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I codici a barre 2D
Notte dei ricercatori – Cagliari 23 Settembre 2011Alberto Serra – CRS4
Dati posizione
URL
JPGDati
• Barcode + Server: Ricavare i dati sulla posizione (nota) dell’utente JSON
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Posizionamento mediante QR
Notte dei ricercatori – Cagliari 23 Settembre 2011Alberto Serra – CRS4
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Checkpoint + Compass + Step detection
video di alberto http://www.youtube.com/watch?v=HTZFRDBdQck
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Problemi ...
Errore della bussolaFalso positivo del passoAttraversamento dei muri
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Errore Bussola
Campi magnetici di errore:
apparecchi elettrici,dischi computer,altri telefoni cell
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Giroscopio
Giroscopio - tende a mantenere il suo asse di rotazione orientato in una direzione fissa: in questo modo può essere usato per misurare le velocità angolari.
Giroscopio Triassiale - Un giroscopio triassiale permette di misurare le velocità di rotazione attorno ai tre assi (x, y e z)
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Giroscopio
Data una direzione iniziale nota θ0 (es. Nord)
ω velocità angolare
θ (t )=θ0+∫
t 0
t
ω (τ ) dτ
Errori nei giroscopi - I giroscopi sono affetti da un errore che, se integrato, fa divergere linearmente l’angolo. Questo errore, se non trattato, porta alla completa inconsistenza delle misure.
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Come caratterizzare l'errore
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L’errore medio rilevato nelle diverse sessioni di test è dell'ordine 0,1%
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Probabilità totale
X= un certo evento, es. sono in "Cucina adesso"A = stavo in "Soggiorno prima"B = stavo in "Camera prima"C = stavo in "Bagno prima"D = stavo in "Cucina prima" P(X) = P(X|A)P(A) + P(X|B)P(B) + P(X|C)P(C) + P(X|D)P(D)
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Trattazione semplificata 3x3
al checkpoint so che la p(x,y) è distribuita come in figura
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Trattazione semplificata 3x3
al passo successivo rilevato dai sensori devo ricalcolare la p(x,y) in ogni casella dato che la bussola indica una direzione z:p(A) = p(da B ad A | z) * p(B) + p(da C ad A | z)*p(C) +...
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Stima di posizione = casella con probabilità max
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Filtro Bayesiano Ricorsivoricalcola la stima della posizione in un sistema di coordinate sulla base dei dati forniti dai sensori
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Dalla mappa alla griglia
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WiFi fingerprinting
RSS := Received Signal Strength
Esempio: nel tinello davanti al camino misuro il vettore RSS=[-54,-33,-89]
Wi-Fi Fingerprinting := mappa radio di un'area sulla base del RSS
Stima di posizione := calcolo la probabilità che io sia in X,Y dato che ricevo un certo vettore di RSS
Ho bisogno di un training set preparato in precedenza
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Algoritmo della distanza
Dati due vettori RSS (es. x misurato ieri in un posizione nota ed y misurato adesso in una posizione sconosciuta)
Lp :=1N (∑
i=1
N
(x i− y i )p)
1p
Cerca il vettore x nel training set che ha la distanzaLp minima rispetto a y
La posizione di x è la stima della posizione attuale
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In alternativa ...
Scegli ad esempio 3 vettori x1,x2, x3 del training set che hanno la distanza Lp minima rispetto a y
Prendi le loro posizioni p1,p2,p3 e calcola il baricentro
Il baricentro è la tua stima
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dBm
RSS è un vettore di valori dBm
0 dBm = 1mW
10dBm = 10mW potenza di tx di un laptop
-50dBm = 10nW potenza in rx massima
-90dBm = 1pW potenza in rx minima
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Position is Not Enough
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to go where we need to go, where we need to go?
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Mappa
![Page 55: Seminario Davide Carboni, 14-06-2012](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052523/55599d10d8b42a5b2a8b4587/html5/thumbnails/55.jpg)
Dalla mappa al grafo
Se ho il grafo posso usare l'algoritmo per il cammino minimo
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Referenze
http://www.marcomonetti.it/?tag=trilaterazione Hype Cycle di Gartner engineerguyvideo channel on youtube http://en.wikipedia.org/wiki/Bayes%27_theorem http://en.wikipedia.org/wiki/Recursive_Bayesian_estimation P. Prasithsangaree, P. Krishnamurthy, e P. Chrysanthis, «On indoor position location with wireless LANs», in Personal, Indoor and Mobile Radio Communications, 2002. The 13th IEEE International Symposium on, 2002, vol. 2, pagg. 720–724.
![Page 58: Seminario Davide Carboni, 14-06-2012](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052523/55599d10d8b42a5b2a8b4587/html5/thumbnails/58.jpg)
Domande?