MagicMapVAB

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Diese Seite beschäftigt sich mit der Ortung von Bussen auf Betriebshöfen, als eines der Anwendungsbereiche für Ortungssysteme. Speziell interessiert uns die erreichbare Ortungsgenauigkeit, Robustheit und Wirtschaftlichkeit verschiedener Ortungssysteme für dieses Anwendungsszenario. Eine GPS-basierte Ortung kommt wegen der Abschattung der Sateliten durch teilweise Überdachung (Carport, Werkshallen) und der zu geringen Genauigkeit (gewünscht ist eine Spur-genaue Ortung) nicht in Betracht.

Kooperation mit VAB

Zur MagicMap Übersicht bzw. zur Übersicht Positionsbestimmung

Inhaltsverzeichnis

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WLAN-Positionsbestimmung in dynamischen Umgebungen

Studienarbeit von Sebastian Lindstaedt und Thorsten Radetzki in Kooperation mit VAB

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Aufgabe

Evaluierung der am Markt verfügbarer Systeme zur signalstärkebasierten WLAN-Positionsbestimmung in Umgebungen mit beweglichen Hindernissen, die die Signalausbreitung stören. Erarbeitung von Empfehlungen und Perspektiven für den praktischen Einsatz. Fallstudie und Messungen: Bushalle Potsdam

MessungenPotsdam.jpg

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Systeme für signalstärkebasierte WLAN-Positionsbestimmung

  • MagicMap
    • Problem: auf manchen Laptops funktioniert kein konkurrierender Zugriff auf WLAN
  • Ekahau
    • Status: erste Messungen bereits erfolgt
  • HORUS
  • RADAR
    • vstantchev: Request an Microsoft
  • Fraunhofer IIS (Nürnberg/Erlangen)
    • Status: Lizenzvertrag unterzeichnet, Software erhalten
  • Fraunhofer Fokus
    • Status: Gemeinsames Paper bei GI Jahrestagung eingereicht. Wir kriegen das System asap.
  • Fraunhofer logmotionlab (Magdeburg) - haben angeblich System zur RFID/WLAN Ortung
  • PlaceLab
    • Status: aweiss/lederer: Funktioniert problemlos unter XP mit WLAN Bluetooth aber nicht. Unter CE wird J9 von Borland verwendet. GUI läuft, Stumbling nicht.
    • vstantchev: Request for Support an PlaceLab Team
    • therbst: Installation problemlos (gibt Support)
  • CraftStumbler
    • Status: vergeben an aweiss/lederer
  • LEASE
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Fragestellungen

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Signalstärkeausbreitung

  • wie kann die Signalstärkeausbreitung effizient gemessen werden?
    • Thorsten: Abgeschlossen! Habe ein Mess-Tool in PHP geschrieben, dass die Signalstärken und das Rauschen jeder einzelnen Access Points sammelt und speichert. Die Werte kommen aus UDP-Paketen, die über den NetStumbler verschickt werden.
    • Pibach: hm. Netstumbler geht nicht mit den x50v! Hast Du berücksichtigt: a) der CE client ist soweit, dass er selber stumbelt und b) kann Wifigraph das ja auch. Frage ist, wie man die Positionsannotationen an die Messwerte klebt und dabei Standards einhält, so das die Visualisierungstools das direkt darstellen. Wifigraph kann das glaub ich, wenn man GPS anschließt. Vielleicht sollt man NMEA-Interface machen das GPS emuliert?
  • wie können die Werte visualisiert werden?
    • Höhenlinien/Farbverläufe über einer Karte
  • wie ist der Zusammenhang von Signalstärke und Abstand?
  • wie lassen sich die stochastischen Störungen dabei erklären?
    • zu der Messung des beweglichen Objektes zusätzliche zeitsynchrone Messungen an Referenzobjekten durchführen. Dann können Umgebungsstöreinflüsse gegen den Einfluss des Abstandes gegengerechnet werden.
    • ggb. lassen sich Störungen durch Winkelabhängigkeit eliminieren. Wie sieht die Abstandsabhängigkeit aus, wenn man eine Mittelwertbildung über alle Winkel macht (also alle 2m den Laptop beim Messen der Signalstärke zu diesem Abstand entsprechend um alle Achsen drehen und Mittelwert bilden)?
    • wie läßst sich das systematisch erfassen und mitteln? z.B. PDA zum Messen an eine Pendelschnur hängen? Oder "Drehteller" aus Lego/Fischertechnik?
    • vermutlich gibt es dominante Störgrößen (z.B. Temperatur- und Feutigkeitsabhängigkeit) die zu Perioden bei den Störungen führen, z.B. Tag/Nacht-Rythmus. Tritt so etwas bei Zeitreihenanalysen auf? Wie stark ist der Effekt quantitativ?
  • wie genau ist die Messung?
    • Anzahl der unterschiedlichen messbaren Werte? ich denke rund 60 bei rund 100-200m Reichweite, das ist aber HW-abhängig.
  • wie wirken sich Hindernisse auf die Signalausbreitung aus (hier: Busse mit metalischer Karosserie)?
  • wie genau können die WLAN-Signalstärken ermittelt werden, wenn sich Objekte bewegen (hier: CE-Gerät in einem langsam fahrenden Bus sowie Geräte im Umfeld der bewegten Objekte)
  • Vergleich clientbasierte Ortung (CE Gerät in einem fahrenden Bus) versus infrastrukturbasierte Ortung (AP in einem fahrenden Bus) versus Hybrid (Entweder scan im Monitor Modus oder dynamischer Wechsel der Modi)
  • wie ist die Signalausbreitung von aussen nach innen bzw. von innen nach aussen?
  • sind die gemessenen Signalstärken HW-abhängig? Wie stark?
    • haben 2x Laptop, unterschiedliche WLAN Karten (Orinoco, Siemens, SanDisk+Ausleihe bei CMS), Dell X5, x50v, Burak hat MDA III, Jan/Felix Zaurus, Sigmar einen Treo,...)
  • wie beeinflusst eine Antenne die empfangene Signalstärke?
  • was ist eine geeignete Bauform, wo sollte die an den beweglichen Onjekten angebracht werden?
  • wie ist die Winkelabhängigkeit?
    • Messung mit mehreren Empfängern an der gleichen Position. Nur einer davon wird gedreht. Die Werte der übrigen müssen zeitsynchron sein. Alle Werte kommen in Excel. So kann man die zeitlichen Schwankungen (wir vermuten, dass die dominieren) auf die winkelabhängigen Messungen gegenrechnen und den tatsächlichen Einfluss der Winkel herausfiltern.
  • stören andere Signalquellen (z.B. Microwelle, Bluetooth) die Signalausbreitung? Wie ist der quantitative Effekt?
    • wie wird Packet loss und Signalstärke gestört?
    • wie ändert sich das, wenn das Netz unter Last ist?
  • Wird die Signalstärke vom Traffic im Netz beeinflusst?
    • Radetzki: Habe heute Messungen dazu gemacht. Der erste Eindruck lässt darauf schliessen, dass der Traffic die Signalstärke nicht beeinflusst. Jedoch kommt es zu einer Erhöhung der Kollisionen. Auswertung kommt nächste Tage.
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Infrastruktur

  • Platzierung und Anbringung der APs
    • verändern reflektierende Hintergünde (Metallwand, Betonwand, Säule) die emfangbare Signalstärke? Wie stark ist dieser Einfluss? Welcher Abstand sollte ggf. zu solchen Hindernissen eingehalten werden?
    • verursachen Reflektionen und damit entstehende Multipath-Ausbreitung inkonsistente Signalstärken bei Clients an der gleichen Position (d.h. der eine misst die direkte Ausbreitung, der zweite die reflektierte Ausbreitung und damit andere Signalstärke)?
  • HW-Abhängigkeit: Wie ist das Abstrahlungsverhalten unterschiedlicher APs?
    • Winkelabhängigkeit
    • wie stark ist die Abweichung von einer radialen Abstrahlung in den 3 Achsen?
    • welche Faktoren haben darauf Einfluß (Reflektierende Hintergrund, Antenne, Positionierung,...)?
  • wie wird die nötige Infrastruktur ad-hoc aufgebaut?
    • Ethernet Verkabelung zwischen den APs
    • oder je 2APs - einer im AP-Modus, einer im Client-Modus zu drahtlosen Vernetzung
  • geeignete Anbringung und Stromversorgung in den beweglichen Objekten (in den Bussen)
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Peer-to-Peer

  • wie ist die Abstrahlung von Clients in den verschiedenen Modi und mit unterschiedlicher HW?
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Erreichbare Genauigkeit

  • wie groß wird die Abweichung, wenn sich die Hindernisse bewegen (hier: herumfahrende Busse)?
  • welche Genauigkeit kann mit den verfügbaren Systemen erreicht werden?
  • welche Ergänzungen der Systeme können die Genauigkeit erhöhen?
  • welche Genauigkeit ist dann zu erreichen?
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Fragestellung bei Zeitdifferenztrilateration

  • Narrowband Disturbances
  • Broadband Disturbances
  • Multipath Fading
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Offene Fragen

  • Netstumbler & MeshNode liefern nur stark schwankende Werte
  • Wie läßt sich die Empfangsempfindlichkeit maximieren (u.a. Abhängigkeiten zur Bandbreite)?
  • Freiraumdämpfung sollte bei 50m rund 71dBm sein, Messungen liefern lediglich 6-10 dBm Dämpfung auf 50m. Woran könnte das liegen?

+++ Dämpfung hier bitte in dB angeben und nicht in dBm (= Absolutwert) +++

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