RFID Positioning System Evaluation for Improved Locating Efficiency

1. Planejamento do Posicionamento de Leitores e Etiquetas de Referência em Sistemas de Localização RFID SBRC – WGRS 2011 Bruno Almeida da Silva Paulo André da S. Gonçalves

2. Sumário • Motivação e Problema Abordado • Trabalhos Relacionados • Ambiente Interno e Configurações de Posicionamento Estudados • Avaliações de Desempenho • Conclusões

3. Motivação • O que é o RFID (Radio FrequencyIDentification)? ) ) ) ) ) Sinal de rádio Base de Dados Etiquetas Leitor

4. Motivação • Sistemas de Localização RFID leitor etiqueta de referência objeto a ser localizado • RSS • Etiquetas ativas

5. Motivação • Variabilidade do RSS (ReceivedSignalStrength) leitor erro na localização etiqueta de referência objeto a ser localizado posicionamento estimado do objeto

6. Problema Abordado • Qual é a aplicação? leitor A B etiqueta de referência objeto a ser localizado D C posicionamento estimado do objeto sala ou área correta sala ou área incorreta erro na localização

7. Objetivos do Trabalho • Estudar o impacto do posicionamento da infraestrutura de localização na eficiência de localização da aplicação estudada • Prover orientação para um posicionamento mais adequado • Considerações • Ambiente interno: Aberto e Fechado • Variabilidade de medidas de RSS • Sistemas de localização: LANDMARC e LANDMARC+ • 27 configurações de posicionamento da infraestutura de localização (leitores e etiquetas de referências)

8. Trabalhos Relacionados • LANDMARC

9. Trabalhos Relacionados • LANDMARC+

10. Ambiente Interno • Aberto • Fechado y y 2,75 m 2,75 m 2,75 m 2,75 m x x

11. Posicionamentos Estudados • Etiquetas de Referência 0,1 m da borda de cada área A 0,6 m da borda de cada área B 1,1 m da borda de cada área C Ambiente fechado Ambiente aberto

12. Posicionamentos Estudados • Leitores • Posicionamentos válidos para ambientes abertos e fechados 1 3 2 4 6 5 7 9 8

13. Posicionamentos Estudados • Notação adotada: XY • X: posicionamento de etiquetas de referências • Y: posicionamento de leitores • Exemplo: A 3

14. Avaliações de Desempenho • Implementação de simulador • Implementação dos sistemas LANDMARC e LANDMARC+ • RSS • Necessidade de definir modelo de propagação de sinais

15. Avaliações de Desempenho: Modelo de Propagação • Path Loss • PL estendido variável aleatória com variância e média

16. Avaliações de Desempenho: Modelo de Propagação • Desvanecimento

17. Avaliações de Desempenho • Cenários • Intervalo de confiança: 99% • 27 configurações de posicionamento • Número de áreas: 9 • Número de objetos (a localizar) aleatoriamente posicionados por área: 2.000 • em passos de 0,5 • em passos de 2 • Número de simulações por cenário: 2.000 x {aberto, fechado} x 27 x 9 x {( x quantidade de passos), ( x quantidade de passos)}

18. Avaliações de Desempenho • Métrica de Avaliação • Eficiência Global • LANDMARC: probabilidade de acertar com sua única estimativa a sala/área onde se encontra o objeto • LANDMARC+: probabilidade de uma de suas duas estimativas acertar a sala/área onde se encontra o objeto

19. Avaliações de Desempenho Posicionamento A de etiquetas de referência C e n á r i o 1 Pior eficiência global para o LANDMARC: 41,83% Eficiência Global Melhor eficiência global para o LANDMARC: 73,87% Posicionamento de Leitores Desvanecimento

20. Avaliações de Desempenho Posicionamento B de etiquetas de referência C e n á r i o 1 Pior eficiência global para o LANDMARC: 54,09% Eficiência Global Melhor eficiência global para o LANDMARC: 83,5% Posicionamento de Leitores Desvanecimento

21. Avaliações de Desempenho Posicionamento C de etiquetas de referência C e n á r i o 1 Pior eficiência global para o LANDMARC: 57,63% Eficiência Global Melhor eficiência global para o LANDMARC: 86,61% Posicionamento de Leitores Desvanecimento

22. Avaliações de Desempenho Posicionamento A de etiquetas de referência C e n á r i o 2 Pior eficiência global para o LANDMARC: 44% Eficiência Global Melhor eficiência global para o LANDMARC: 63,69% Posicionamento de Leitores Desvanecimento

23. Avaliações de Desempenho Posicionamento B de etiquetas de referência C e n á r i o 2 Pior eficiência global para o LANDMARC: 45,66% Eficiência Global Melhor eficiência global para o LANDMARC: 70,6% Posicionamento de Leitores Desvanecimento

24. Avaliações de Desempenho Posicionamento C de etiquetas de referência C e n á r i o 2 Pior eficiência global para o LANDMARC: 51,28% Eficiência Global Melhor eficiência global para o LANDMARC: 73,32% Posicionamento de Leitores Desvanecimento

25. Avaliações de Desempenho Análise dos cenários 1 e 2 • O posicionamento 6 de leitores produz o pior desempenho de localização em qualquer situação • O posicionamento 4 de leitores associado ao posicionamento C de etiquetas de referência produzem o melhor desempenho de localização C 4

26. Avaliações de Desempenho Posicionamento A de etiquetas de referência C e n á r i o 3 Pior eficiência global para o LANDMARC: 42,31% Eficiência Global Melhor eficiência global para o LANDMARC: 66,8% Posicionamento de Leitores Path Loss estendido

27. Avaliações de Desempenho Posicionamento B de etiquetas de referência C e n á r i o 3 Pior eficiência global para o LANDMARC: 49,35% Eficiência Global Melhor eficiência global para o LANDMARC: 72,5% Posicionamento de Leitores Path Loss estendido

28. Avaliações de Desempenho Posicionamento C de etiquetas de referência C e n á r i o 3 Pior eficiência global para o LANDMARC: 52,63% Eficiência Global Melhor eficiência global para o LANDMARC: 73,98% Posicionamento de Leitores Path Loss estendido

29. Avaliações de Desempenho Posicionamento A de etiquetas de referência C e n á r i o 4 Pior eficiência global para o LANDMARC: 40,69% 2º melhor caso: 54,45% Eficiência Global Melhor eficiência global para o LANDMARC: 55,16% Posicionamento de Leitores Path Loss estendido

30. Avaliações de Desempenho Posicionamento B de etiquetas de referência C e n á r i o 4 Pior eficiência global para o LANDMARC: 40,99% Eficiência Global Melhor eficiência global para o LANDMARC: 59,82% Posicionamento de Leitores 2º melhor caso: 59,41% Path Loss estendido

31. Avaliações de Desempenho Posicionamento C de etiquetas de referência C e n á r i o 4 Pior eficiência global para o LANDMARC: 44,56% Eficiência Global Melhor eficiência global para o LANDMARC: 57,93% Posicionamento de Leitores 2º melhor caso: 56,48% Path Loss estendido

32. Avaliações de Desempenho Análise dos cenários 3 e 4 • O posicionamento 6 de leitores produz o pior desempenho de localização em qualquer situação • C6 produz os melhores resultados em ambientes fechados Cenário 4 • O melhor posicionamento de leitores varia em função do posicionamento das etiquetas de referência • A8 (55,16%), B5 (59,82%) e C4(57,93%) B 5

33. Avaliações de Desempenho:Análise Global Cenários 1, 2 e 3 • Posicionamento C4produz os melhores resultados Cenário 4 • Melhor configuração: B5 • C4 é ligeiramente inferior O posicionamento C4 mostra-se o mais adequado como planejamento de posicionamento C 4

34. Avaliações de Desempenho: Análise Global Fatores importantes para o posicionamento C4 ser a escolha mais adequada • Layout único de posicionamento em ambientes reais • Infraestrutura de localização precisa ser fixa • Posicionamento previamente mapeado • Propagação de sinais variam ao longo do tempo • Inviável readequar o posicionamento em função das condições do canal de comunicação

35. Avaliações de Desempenho: Análise Global C 4

36. Avaliações de Desempenho • Eficiência Global por sala com o posicionamentoC4 Eficiência Global Eficiência Global K K Cenário 1 (fechado/desvanecimento)

37. Avaliações de Desempenho • Eficiência Global por sala com o posicionamentoC4 Eficiência Global Eficiência Global σ2 σ2 Cenário 3 (fechado/path loss estendido)

38. Avaliações de Desempenho:Posicionamento Restrito • Proposto em Silva, R. A., and Gonçalves, P. A. S., “Um Novo Algoritmo de Auxílio à Localização de Etiquetas RFID Ativas em Ambientes Internos”, In Proceedingsof Simpósio Brasileiro de Redes de Computadores e Sistemas Distribuídos (SBRC), v. 1, p. 539-552, Recife, 2009. • Motivação leitor etiqueta de referência COM posicionamento restrito objetos a serem localizados SEM posicionamento restrito

39. Avaliações de Desempenho • Eficiência Global por sala com o posicionamento restrito de objetosC4 Eficiência Global Eficiência Global K K Cenário 1 (fechado/desvanecimento)

40. Avaliações de Desempenho • Eficiência Global por sala com o posicionamento restrito de objetosC4 Eficiência Global Eficiência Global σ2 σ2 Cenário 3 (fechado/path loss estendido)

41. Avaliações de Desempenho • Comparativo de Eficiência Global Aumento da eficiência de localização quando os objetos a serem localizados estão na região interna das etiquetas de referência de uma área Melhoria de 11,02 a 13,05% entre as salas 2, 4, 6 e 8 Eficiência Global Eficiência Global σ2 σ2 Cenário 3 COMposicionamento restrito Cenário 3 SEM posicionamento restrito

42. Conclusões • Posicionamento da infraestrutura de localização afeta significativamente a eficiência de localização da aplicação estudada • Melhor configuração de posicionamento: C4 • 27 configurações de posicionamento estudadas • Ambiente interno • aberto ou fechado • similares ao estudado • Sistemas de localização LANDMARC e LANDMARC+ • Diferentes condições de propagação de sinais • Comunicação dos leitores com todas as etiquetas • A6 (aberto/PL estendido) é o pior caso dos estudos com Eficiência Global de 40,69% • C4 (fechado/desvanecimento) é o melhorcaso dos estudos com Eficiência Global de 86,61% C 4

43. Questionamentos?

44. OBRIGADO! Bruno Almeida da Silva Paulo André da S. Gonçalves bas2@cin.ufpe.br