Inperlys – independente personal location system

Abstract

O desenvolvimento de sistemas de localização pedestre com recurso a técnicas de dead reckoning tem mostrado ser uma área em expansão no mundo académico e não só. Existem algumas soluções criadas, no entanto, nem todas as soluções serão facilmente implementadas no mercado, quer seja pelo hardware caro, ou pelo sistema em si, que é desenvolvido tendo em conta um cenário em particular. INPERLYS é um sistema que visa apresentar uma solução de localização pedestre, independentemente do cenário, utilizando recursos que poderão ser facilmente usados. Trata-se de um sistema que utiliza uma técnica de dead reckonig para dar a localização do utilizador. Em cenários outdoor, um receptor GPS fornece a posição do utilizador, fornecendo uma posição absoluta ao sistema. Quando não é possível utilizar o GPS, recorre-se a um sensor MEMS e a uma bússola para se obter posições relativas à última posição válida do GPS. Para interligar todos os sensores foi utilizado o protocolo de comunicações sem fios ZigBee™. A escolha recaiu neste protocolo devido a factores como os seus baixos consumos e o seu baixo custo. Assim o sistema torna-se de uso fácil e confortável para o utilizador, ao contrário de sistemas similares desenvolvidos, que utilizam cabos para interligarem os diferentes componentes do sistema. O sensor MEMS do tipo acelerómetro tem a função de ler a aceleração horizontal, ao nível do pé. Esta aceleração será usada por um algoritmo de reconhecimento do padrão das acelerações para se detectar os passos dados. Após a detecção do passo, a aceleração máxima registada nesse passo é fornecida ao coordenador, para se obter o deslocamento efectuado. Foram efectuados alguns testes para se perceber a eficiência do INPERLYS. Os testes decorreram num percurso plano, efectuados a uma velocidade normal e com passadas normais. Verificou-se que, neste momento, o desempenho do sistema poderá ser melhorado, quer seja a nível de gestão das comunicações, quer a nível do reconhecimento do padrão da aceleração horizontal, essencial para se detectar os passos. No entanto o sistema é capaz de fornecer a posição através do GPS, quando é possível a sua utilização, e é capaz de fornecer a orientação do movimento.

The development of pedestrian localization systems using the dead reckoning technique has been growing not only in academic world, but also in the industrial one. There are some solutions that can be found, however, not all of them are easy be implemented due to factors like expensive hardware, or the system architecture which was developed to work in a particular scenario. INPERLYS is a pedestrian location system intended to give a solution for pedestrian location, regardless of the surrounding environment, using resources that can be handled easily. It implements a dead reckoning technique to achieve the user localization. In outdoor environments, it uses the GPS to give the localization, providing an absolute coordinate to the system. When it is not possible establish communication between GPS receiver and satellites, the system uses a MEMS sensor to estimate the distance traveled and a digital compass for orientation. To connect the sensors and the GPS, it is used the wireless ZigBee™ network protocol. This protocol was chosen because it has low power consumption and low cost. The system uses a wireless network because it is comfortable to use with clothes, unlike many similar systems, that use cables to connect all modules of the system. The MEMS accelerometer sensor has the purpose of measuring the horizontal acceleration, at foot level. This acceleration will be used by an algorithm developed to detect steps by recognizing particular patterns in the measured acceleration. When a step is detected, it will be sent to the network coordinator the maximum measured step acceleration, in order to obtain the distance traveled. The system was evaluated in order to understand his reliability. The test consisted in user walking in a flat path, at constant velocity. As result from the test, I realize that the system performance can be improved. The acceleration messages routing management can be enhanced and there are some steps that are not detected. However, the system is able to give the users position, whenever it´s possible to use GPS and it is also able to provide the user´s movement orientation.