Localização de dispositivos móveis usando roteadores com antenas direcionais e classificação de dados - Cunha, Atacílio Costa (Universidade Federal do Amazonas, 2015)
Os sistemas de Localização WiFi estão cada vez mais presentes no nosso dia-a-dia devido à grande facilidade que os dispositivos utilizados nesta tecnologia podem proporcionar para os usuários, como mobilidade, independência de fatores que limitam e causam desconforto na usabilidade como cabos, por exemplo, e também por ser mais conveniente para o usuário utilizar algo de fácil manuseio. Além destes pontos, sabese que os dispositivos WiFi estão cada vez mais desenvolvidos, proporcionando mais possibilidades de uso no cotidiano dos usuários. Sistemas de Localização WiFi realizam a localização de dispositivos ou pessoas em um determinado ambiente com base em medições de potência de sinal, obtidas através da troca de pacotes entre os dispositivos que compõem tais sistemas. Neste trabalho é proposto um método de Localização WiFi utilizando múltiplos roteadores com antenas direcionais no ambiente de localização. Os roteadores com antenas direcionais são utilizados neste trabalho devido a sua capacidade de limitar a cobertura sinal para uma determinada área, diferente dos sistemas com antenas omnidirecionais. O impacto que um pacote enviado por um dispositivo com posição desconhecida gera nas antenas direcionais do sistema é capaz de proporcionar valores de RSSI diferentes. Através da fase offline do sistema onde é realizado a parte de treinamento, um banco de dados é criado com todos os valores de RSSI obtidos a partir de cada pacote recebido pelos roteadores direcionais e as posições de onde os pacotes foram enviados. Essa base de dados é utilizada como conhecimento para que o algoritmo de classificação possa estimar de onde um pacote foi enviado, somente com base nos valores de RSSI obtidos em cada roteador direcional. Foram comparados dois algoritmos de classifição nesta proposta como forma de analisar as características de comportamento de cada um deles nos ambientes de localização. São eles os algoritmos kNN e Naive Bayes, ambos bastante utilizados na literatura. Durante a experimentação do sistema de localização composto pelos roteadores direcionais, foi analisado também como organizar os roteadores para ser obter resultavii dos com maior precisão de localização. Desta forma, foi possível analisar nos ambientes de localização a organização dos roteadores unidos apontando para direções diferentes, e separados focados para o centro do ambiente de localização. Outro ponto importante desta proposta é a aplicação do sistema de localização com base em dois tipos de localização: Localização Precisa e Localização Contextual. A Localização Precisa permite estimar a posição exata de um dispositivo nos eixos x e y de um determinado ambiente onde ele está instalado. Já a Localização Contextual, permite estimar posição de um determinado dispositivo com base na análise do contexto do ambiente onde ele está inserido. Todos os dados obtidos durante os experimentos foram analisados e testados, e demonstram que o sistema proposto neste trabalho pode ser utilizado como sistema de localização WiFi para ambientes internos como alternativa do sistema comumente de localização encontrado na literatura, composto por roteadores omnidirecionais. Conforme a estrutura do ambiente de localização onde o sistema estava inserido e a organização dos roteadores direcionais foi possível obter resultados bem semelhantes ao do sistema de localização convecional composto por roteadores omnidirecionais. Isto pode ser visto nos resultados obtidos em um ambiente pequeno de localização composto pelos laboratórios do IComp onde, com roteadores direcionais e classifição de dados a partir do algoritmo kNN, foi possível obter 84,26% de precisão na localização comparada com 83,93% conseguida com roteadores direcionais juntos utilizando o mesmo algoritmo de classifição. Outro ponto interessante visto nos resultados deste trabalho é a utilização do algoritmo Naive Bayes tende a ser melhor para o sistema quando o mesmo utiliza roteadores direcionais ao invés de omnidirecionais, já que este algoritmo consegue analisar como o direcionamento de cada antena impacta nas características de recepção de sinal em um determinado ambiente. Isto pode ser visto por exemplo nos resultados obtidos em um ambiente maior de localização composto pelas salas de professores do IComp onde o sistema de localização com antenas direcionais espalhadas obteve 80,16% de precisão na estimativa de localização comparado com o sistema composto por antenas omnidirecionais que obteve 71,68%. Com isto, pretende-se mostrar que os sistemas de localização podem ser compostos por roteadores direcionais como alternativa para o sistema convecional de localização WiFi.