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Radiolocalizzazione in ambiente urbano:analisi delle prestazioni in presenza di rumore

L’analisi, nella prima parte di questo lavoro, delle caratteristiche e delle limitazioni delle varie tecniche convenzionali di radiolocalizzazione, note per il loro ruolo fondamentale sia dal punto di vista tecnologico che da quello commerciale, già proposte in letteratura e collaudate nei sistemi di radiolocalizzazione outdoor, è preliminare alla presentazione di un nuovo metodo di localizzazione per individuare sorgenti elettromagnetiche in ambienti urbani. Tale procedura sfrutta il software EXACT, utilizzato per la simulazione della propagazione elettromagnetica in ambiente urbano, e l’algoritmo di ottimizzazione numerica Hooke-Jeeves.
Nel corso del lavoro, viene affrontato lo studio della propagazione elettromagnetica in ambiente urbano tramite simulatore EXACT ed è presentato l’algoritmo di localizzazione suddetto. La ricerca è stata svolta su due livelli: sono stati delineati dapprima i criteri che stanno alla base del metodo; successivamente si è passati alla progettazione e alla realizzazione di simulazioni in ambiente IDL per validare il metodo proposto. Sono state sviluppate due varianti dell’algoritmo di localizzazione basate su due metriche diverse, ognuna con caratteristiche proprie.

L’obiettivo della tesi è valutare le prestazioni delle due metriche al variare delle condizioni di funzionamento. In particolare, l’attenzione è stata concentrata sull’analisi delle prestazioni del metodo di localizzazione in assenza e in presenza di rumore. Il metodo realizzato è stato applicato a diversi scenari operativi, per valutarne stabilità e adattabilità. I risultati ottenuti con le due differenti metriche sono stati confrontati al fine di evidenziare, per ognuna, vantaggi e svantaggi.

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1 Introduzione L’esigenza di localizzare un utente mobile nasce, storicamente, soprattutto per motivi legati alla sicurezza. Infatti, una direttiva della Federal Communication Commision (FCC) impose che negli Stati Uniti d’ America, a partire dal ottobre 2001, tutte le chiamate di emergenza (E-911) provenienti da cellulari dovessero essere localizzate con una accuratezza di 125 metri nel 67% dei casi. Successivamente, le tecniche di radiolocalizzazione si sono rivelate molto utili anche per ulteriori applicazioni. La necessità di realizzare un sistema di radiolocalizzazione, dunque, è direttamente collegata all’aumento dei sistemi wireless e all’introduzione, su larga scala, dell’uso della telefonia mobile; dall’analisi effettuata da diversi centri di ricerca, si è constatato, infatti, che un’alta percentuale di chiamate d’emergenza sono originate da utenti mobili: tali chiamate non ricevono la stessa qualità di assistenza che possono avere le chiamate da rete fissa e ciò è dovuto ad una mancanza di informazione legata alla posizione della chiamata. Nasceva da simili esigenze la direttiva della FCC sopra richiamata, che ha stimolato la ricerca di algoritmi di localizzazione per reti cellulari e ha consentito incremento un notevole sviluppo delle tecniche di wireless location. La FCC non richiedeva una tecnica di localizzazione solo per l’ambiente indoor o solo per quello outdoor, ma una tecnica compatibile per entrambi, estensibile a tutte le possibili e molteplici esigenze. Oltre a necessità legate alle emergenze, possono essere quindi diverse le applicazioni che richiedono una localizzazione di dispositivi emettitori, in ambienti wireless: monitoraggio e tracciabilità per motivi di sicurezza; protezione da frodi; sistemi di trasporto intelligenti; gestione di flotte e di sistemi cellulari. Per meglio comprendere le potenzialità dei servizi di radiolocalizzazione analizziamo una sequenza parziale di applicazioni (Applicazioni governative, Applicazioni commerciali, Applicazioni business, Applicazioni per gli operatori mobili etc.) che usufruiscono, o che usufruiranno, di sistemi di radiolocalizzazione. Vediamo in dettaglio alcuni esempi che rientrano nelle suddette categorie.  Applicazioni Consumer: di un’accurata localizzazione potranno beneficiare pubblicità e marketing: per esempio, le catene commerciali saranno in grado di determinare la posizione di maggior concentrazione di utenze, intensificando la potenza attrattiva con luci e insegne, e, utilizzando tale informazione, potranno pianificare l’installazione di nuovi centri commerciali, etc. .  Asset Tracking: la wireless location technology può essere un utile supporto per svariate applicazioni di sicurezza come individuazione e ritrovamento di bambini, pazienti o animali

Laurea liv.II (specialistica)

Facoltà: Ingegneria

Autore: Valerio Fiorenza Contatta »

Composta da 174 pagine.

 

Questa tesi ha raggiunto 266 click dal 31/05/2012.

Disponibile in PDF, la consultazione è esclusivamente in formato digitale.