Algoritmos de posicionamiento en interiores basados en comunicación óptica inalámbrica: optimización del rendimiento y modelado matemático
Autores: Ajmani, Manisha; Sinanovi, Sinan; Boutaleb, Tuleen
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2018
Acceso abierto
Artículo científico
2018
Algoritmos de posicionamiento en interiores basados en comunicación óptica inalámbrica: optimización del rendimiento y modelado matemático
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería de Sistemas
Palabras clave
Algoritmos
Posicionamiento en interiores
Error
TRIP
OBRIP
Simulación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 27
Citaciones: Sin citaciones
En este documento, se analiza el rendimiento de los algoritmos de posicionamiento interior de radio de haz óptimo (OBRIP) y de posicionamiento interior de dos receptores (TRIP) al variar los parámetros del sistema en presencia de un modelo de canal inalámbrico óptico interior modelado en configuración de línea de visión. De todas las simulaciones realizadas, el valor mínimo de error promedio obtenido para TRIP es de 0,61 m frente a los 0,81 m obtenidos para OBRIP para dimensiones de habitación de 10 m x 10 m x 3 m. Además, para cada condición simulada, TRIP, que utiliza dos receptores, supera a OBRIP y reduce el error de estimación de posición hasta en un 30%. Para comprender mejor el error en la estimación de posición para diferentes combinaciones de radio de haz y separación entre diodos emisores de luz, se determina el error del percentil 90 utilizando un gráfico de frecuencia de distribución acumulativa (CDF), que arroja un valor de error de 0,94 m para TRIP en comparación con 1,20 m obtenido para OBRIP. Ambos algoritmos también demuestran ser robustos ante el cambio en el ángulo de inclinación del receptor, lo que proporciona flexibilidad en la selección de los parámetros para adaptarse a cualquier entorno interior. Además, en este documento, se utiliza un modelo matemático basado en el concepto de momentos brutos para confirmar los hallazgos de los resultados de la simulación de los algoritmos propuestos. Utilizando este modelo matemático, se derivan expresiones en forma cerrada para la desviación estándar de puntos distribuidos uniformemente en un sistema de posicionamiento interior de comunicación inalámbrica óptica con formas de haz circular y rectangular.
Descripción
En este documento, se analiza el rendimiento de los algoritmos de posicionamiento interior de radio de haz óptimo (OBRIP) y de posicionamiento interior de dos receptores (TRIP) al variar los parámetros del sistema en presencia de un modelo de canal inalámbrico óptico interior modelado en configuración de línea de visión. De todas las simulaciones realizadas, el valor mínimo de error promedio obtenido para TRIP es de 0,61 m frente a los 0,81 m obtenidos para OBRIP para dimensiones de habitación de 10 m x 10 m x 3 m. Además, para cada condición simulada, TRIP, que utiliza dos receptores, supera a OBRIP y reduce el error de estimación de posición hasta en un 30%. Para comprender mejor el error en la estimación de posición para diferentes combinaciones de radio de haz y separación entre diodos emisores de luz, se determina el error del percentil 90 utilizando un gráfico de frecuencia de distribución acumulativa (CDF), que arroja un valor de error de 0,94 m para TRIP en comparación con 1,20 m obtenido para OBRIP. Ambos algoritmos también demuestran ser robustos ante el cambio en el ángulo de inclinación del receptor, lo que proporciona flexibilidad en la selección de los parámetros para adaptarse a cualquier entorno interior. Además, en este documento, se utiliza un modelo matemático basado en el concepto de momentos brutos para confirmar los hallazgos de los resultados de la simulación de los algoritmos propuestos. Utilizando este modelo matemático, se derivan expresiones en forma cerrada para la desviación estándar de puntos distribuidos uniformemente en un sistema de posicionamiento interior de comunicación inalámbrica óptica con formas de haz circular y rectangular.