Mesh síť pro podporu kooperativní lokalizace

Abstract

Cílem práce bylo vytvoření vlastní bezdrátové mesh sítě, která jako službu poskytuje lokalizaci mobilních zařízení na základě přístupových bodů sítě. Proběhlo seznámení se s problematikou bezdrátových mesh sítí a lokalizace. Následně byly zvoleny vhodné technologie k implementaci a byl vytvořen návrh mesh sítě s podporou lokalizace a konfigurační aplikace pro mobilní zařízení s operačním systémem Android. Bylo dosaženo vytvoření vlastní bezdrátové ad-hoc mesh sítě, která se skládá z bezdrátových modulů ESP32 od výrobce Espressif. Mesh síť je založena na technologii WiFi a směrování v této síti je řešeno pomocí protokolu ESP-WIFI-MESH. Komponenta lokalizace je založena na technologii Bluetooth, konkrétně na hodnotě síly signálu (RSSI), která je měřena moduly mesh sítě na mobilní zařízení. Na naměřené hodnoty RSSI byl použit Kálmánův filtr, který napomohl redukci odchylek při určování polohy. Výsledky testování ukázaly, že vlastní implementace mesh sítě s podporou lokalizace je v interiéru přesnější než GNSS. Naopak v exteriéru vyšší přesnost vykazuje GNSS.

The goal of the work was to create a custom wireless mesh network that provides mobile device localization as a service based on network access points. An introduction to wireless mesh networks and localization was made. Subsequently, suitable technologies were selected for implementation and a design of a mesh network with localization support and a configuration application for Android mobile devices was created. The creation of a custom wireless ad-hoc mesh network consisting of ESP32 wireless modules from Espressif was achieved. The mesh network is based on WiFi technology and the routing in this network is handled using the ESP-WIFI-MESH protocol. The localization component is based on Bluetooth technology, specifically on the signal strength value (RSSI), which is measured by the mesh network modules on the mobile device. A Kálmán filter was applied to the measured RSSI values to help reduce the bias in the location determination. The test results showed that the custom implementation of the mesh network with localization support is more accurate than GNSS in indoor applications. On the other hand, GNSS shows higher accuracy in the exterior.