Liikehavaintojen estimointi langattomissa lähiverkoissa. Diplomityöseminaari Jukka Ahola

Transkriptio

1 Liikehavaintojen estimointi langattomissa lähiverkoissa Diplomityöseminaari Jukka Ahola

2 ESITYKSEN SISÄLTÖ Työn tausta Tavoitteen asettelu Johdanto Liikehavaintojen jakaminen langattomassa mesh-verkossa Liikehavaintojen estimointi Toteutus Liikkeenestimointijärjestelmä Kokeet Testaus ja toiminnan varmistaminen Pohdinta Käyttökelpoisuus sovelluksessa Haasteet ja jatkokehitysmahdollisuudet

3 TAUSTAA TAVOITTEEN ASETTELU Valaisimista muodostetun langattoman lähiverkon laitteisiin on kehitettävä algoritmi, joka jatkuvasti estimoi laitteen liikehavainnon suhdetta verkon muiden laitteiden havaintoihin verrattuna Eli kysymys on: Miten nopeasti laitteen oma liikehavainto seuraa lähistön laitteen havainnon jälkeen?

4 JOHDANTO HAVAINTOJEN JAKAMINEN Miten ihminen verkon näkee Miten verkko näkee itsensä Binääriset liikehavainnot tehdään räätälöityä PIR-liikeanturia käyttäen Huomioitavaa: Tunnistaa kaikkien säteilevien kappaleiden liikkeen, mutta vain määritellyllä nopeusalueella ja ilman suuntaa tai suuruutta. Binääritieto myös viiveellinen. Sovellusprosessori käsittelee viestien vastaanottamisen Huomioitavaa: Käytettävissä olevan muistin määrä Viestit välittyvät hyppien solmulta toiselle käyttäen radioliikennettä Huomioitavaa: Viestien katoaminen ja latenssi

5 JOHDANTO- HAVAINTOJEN ESTIMOINTI Estimoinnissa huomioidaan lähestymistavat, jotka soveltuvat tilan estimointiin tapahtumapohjaisia havaintoja käyttäen Kirjallisuudesta löydetyissä tutkimuksissa merkittävimmät olivat: Liikeanturin tunnistusaikaan perustuvat kohteen seurantamenetelmät Tapahtumien perusteella samalla alueella olevien tunnistus Liikehavaintojen ominaisuuksien perusteella tutkittiin seuraavia tekniikoita: Havainnot ovat satunnaista,eri sekvenssejä on useita sekä havainnoilla on suhde ja kustannus Todennäköisyyslaskenta Sumea logiikka Puurakenteet Toteutuksessa käytettävien tekniikoiden valinta tehtiin sovellusympäristön rajoitukset huomioonottaen eli valittiin yksinkertainen (muisti) ja häiriönsietokykyinen lähestymistapa (viestien välittyminen ja liikkeentunnistus)

6 TOTEUTUS-LIIKKEENESTIMOINTIJÄRJESTELMÄ 1/3 Havainnon lähteen perusteella algoritmi jakautuu kahteen eri haaraan Haaroista on eroteltavissa kolme eri osaa: 1) Liikehavaintojen talletus ja vertailu 2) Oman ja verkon solmun liikehavainnon suhteen estimointi 3) Verkon keskinäisten linkkien muodostus ja niistä saatujen suhteiden perusteella välillä olevan suhteen estimointi 1) 2) 3) Seuraussuhde on muuttuja, joka kertoo liikehavaintojen suhteen vahvuuden

7 TOTEUTUS-LIIKKEENESTIMOINTIJÄRJESTELMÄ 2/3 Seuraussuhteen laskenta:

8 TOTEUTUS-LIIKKEENESTIMOINTIJÄRJESTELMÄ 3/3 Lopputuloksen rakenne: Algoritmissa on myös huomioitu uudelleenoppimisen vaatimus Estimoinnin jälkeen tehdään alustuksia ja seuraavaan estimointiin vaadittavan datan määrää muutetaan tilanteen mukaan

9 KOKEET 1) Vaatimusmäärittelyjen mukaisen toiminnan testaus suoritettiin Matlabilla sekä simulaattorilla Liikehavaintojen talletuksen ja vertailun sekä niiden välillä olevan suhteen estimoinnin testaus tehtiin simulaattorilla Liikehavaintojen suoran suhteen estimoinnin testaus tehtiin Matlabilla 2) Kokeellinen analyysi tehtiin simulaattorin sekä lisäksi testiasennuksella Toiminnan ymmärtämiseksi tehtiin testiajoja, jotka havainnollistavat kokonaistoimintaa

10 KOKEET 1/2 Liikehavaintojen suhteen estimoinnin testaus : Sumean logiikan toimivuus tarkistettiin ensin vertaamalla Matlabin työkalun lopputulokseen ja sen jälkeen testattiin kaikilla mahdollisilla sisääntuloarvojen yhdistelmillä

11 KOKEET 2/2 Kokeellinen analyysi: Valaisimien ohjaus toteutettiin liikkeenestimointijärjestelmän tuottamaa lopputulosta käyttäen

12 POHDINTA Kehitettiin vaatimusten mukaan toimiva algoritmi, jota tullaan käyttämään lopullisessa kaupallisessa tuotteessa Haasteet : Parametrien oletusarvojen määrittäminen Esimerkiksi vaadittavien liikehavaintojen määrä Oikeiden liikehavaintotietojen tunnistaminen Jatkokehitysmahdollisuudet: Muiden tietojen käyttö algoritmin tukena Esimerkiksi signaalien voimakkuudet ja hyppyjen määrän hyödyntäminen Liikehavaintojen vastaanottamisen suodattaminen Liikehavaintotiedon parantaminen

13 Kysymyksiä? Kommentteja? Kiitos!