Διδακτορικές διατριβές
Τρέχουσα Εγγραφή: 62 από 121
|
|
| Κωδικός Πόρου |
000386805 |
| Τίτλος |
Location sensing via sparse and low rank signal models |
| Άλλος τίτλος |
Εκτίμηση θέσης με τεχνικές αραιών αναπαραστάσεων και μοντέλα σημάτων χαμηλής τάξης |
|
Συγγραφέας
|
Νικητάκη, Σοφία
|
|
Σύμβουλος διατριβής
|
Τσακαλίδης, Παναγιώτης
|
|
Μέλος κριτικής επιτροπής
|
Τραγανίτης, Απόστολος
Παπαδοπούλη, Μαρία
|
| Περίληψη |
Η εκτίμηση της θέσης ενός χρήστη και η διαχείριση της κινητικότητας του αποτελούν βασικά χαρακτηριστικά για τη δημιουργία έξυπνων χώρων. Τα έξυπνα δίκτυα αισθητήρων με ικανότητα αυτό-οργάνωσης, η παρακολούθηση ασθενών και η περιήγηση σε εσωτερικούς ή εξωτερικούς χώρους είναι ορισμένες από τις εφαρμογές που απαιτούν την ικανότητα για εύρεση θέσης. Τεχνικές εντοπισμού θέσης που χρησιμοποιούν την ένταση του λαμβανόμενου σήματος μιας κινητής συσκευής σε κάποιο δεδομένο χώρο έχουν το σημαντικό πλεονέκτημα ότι εκμεταλλεύονται τις ήδη υφιστάμενες υποδομές και αποφεύγουν το πρόσθετο κόστος εγκατάστασης νέου εξοπλισμού. Τα συστήματα εντοπισμού θέσης με βάση μετρήσεις της έντασης σήματος υιοθετούν μια αρχική διαδικασία εκπαίδευσης προκειμένου να δημιουργήσουν χάρτες υπογραφών έντασης σήματος που αντιπροσωπεύουν το φυσικό χώρο και καταγράφουν τις διακυμάνσεις του δυναμικού χαρακτήρα της διάδοσης σήματος. Στη συνέχεια, κατά τη φάση της εκτίμησης θέσης, οι χάρτες αυτοί χρησιμοποιούνται ως βάσεις σύγκρισης με τις τρέχουσες μετρήσεις έντασης σήματος ώστε να εντοπιστεί ο χρήστης.
Σε αυτή τη διατριβή, διερευνάται η έννοια της αραιότητας της θέσης του χρήστη στο χώρο ώστε το πρόβλημα εκτίμησης θέσης να μοντελοποιηθεί ως ένα πρόβλημα αραιής προσέγγισης. Οι προτεινόμενες τεχνικές εντοπισμού βασίζονται στα ίχνη του λαμβανόμενου σήματος κι υιοθετούν τεχνικές συμπιεσμένης δειγματοληψίας (compressed sensing). Οι τεχνικές συμπιεσμένης δειγματοληψίας παρέχουν ένα νέο πρότυπο για την ανάκτηση σημάτων που είναι αραιά σε κάποια βάση, μέσω ενός περιορισμένου πλήθους τυχαία λαμβανομένων μετρήσεων. Συγκεκριμένα, αξιοποιώντας την παρατήρηση ότι οι σταθμοί βάσης λαμβάνουν συσχετισμένα σήματα από τις κινητές συσκευές, προτείνουμε δύο αλγορίθμους: έναν κεντρικό και έναν κατανεμημένο. Σύμφωνα με τον κεντρικό αλγόριθμο όλες οι τοπικές μετρήσεις που λαμβάνονται από την κινητή συσκευή αποστέλλονται σε μία κεντρική μονάδα ώστε να εκτιμηθεί η θέση του χρήστη. Αντίθετα, το κατανεμημένο σύστημα βασίζεται σε αλγορίθμους κοινής συναίνεσης για τη διανομή των εκτιμήσεων θέσης σε όλο το δίκτυο.
Τα συστήματα που χρησιμοποιούν χάρτες έντασης σήματος και υιοθετούν τεχνικές συμπιεσμένης δειγματοληψίας επιτυγχάνουν υψηλή ακρίβεια. Ωστόσο, παρουσιάζουν θέματα τα οποία μπορούν δυνητικά να περιορίσουν την ακρίβεια και την επεκτασιμότητα τους. Για να επιταχύνουμε την διαδικασία εκπαίδευσης, προτείνουμε την αυτοματοποίηση της μέσω ενός συστήματος που χρησιμοποιεί λέιζερ σαρωτή για τη λήψη ιχνών έντασης σήματος στο χώρο. Κατά τη διάρκεια της εκτίμησης θέσης, το σύστημα μας υλοποιεί μία Μπεϋζιανή τεχνική όπου η υπόθεση αραιού σήματος ανάγεται στη μοντελοποίηση της στατιστικής κατανομής του μέσω μιας εκ των προτέρων κατανομής πιθανότητας καθορίζοντας δυναμικά τον επαρκή αριθμό των μετρήσεων που απαιτούνται για την ακριβή εκτίμηση θέσης του χρήστη.
Υπάρχοντα συστήματα που βασίζονται σε ίχνη σήματος υποθέτουν ότι η κινητή συσκευή επικοινωνεί στο ίδιο κανάλι συχνότητας κατά τη διάρκεια των φάσεων εκπαίδευσης και εκτίμησης. Όταν αυτή η υπόθεση παραβιάζεται, οι αναντιστοιχίες μεταξύ των χαρτών έντασης σήματος των φάσεων εκπαίδευσης και εκτίμησης μπορεί να επιδεινώσει σημαντικά την απόδοση. Επιπρόσθετα, σε δυναμικά περιβάλλοντα απαιτείται μία εξαντλητική διαδικασία βαθμονόμησης κατά τη διάρκεια της φάσης εκπαίδευσης γεγονός που περιορίζει την εφαρμογή αυτών των μεθόδων, ιδιαίτερα στην περίπτωση όπου δεν χρησιμοποιείται επιπρόσθετος εξοπλισμός.
Για την αντιμετώπιση αυτών των περιορισμών, προτείνουμε μια νέα τεχνική συλλογής ιχνών έντασης σήματος που βασίζεται στη ψευδοτυχαία δειγματοληψία καναλιού η οποία μειώνει σημαντικά το χρόνο εκπαίδευσης. Σε αυτή τη περίπτωση, ο λαμβανόμενος υπό-δειγματοληπτημένος χάρτης ιχνών σήματος αναδομείται μέσω τεχνικών συμπλήρωσης πίνακα (matrix completion) χαμηλής τάξης. Η προτεινόμενη μέθοδος αξιοποιεί τα δυναμικά χαρακτηριστικά του περιβάλλοντος και θεωρεί ότι πρόσφατες μετρήσεις συσχετίζονται άμεσα με παρελθοντικές μετρήσεις. Πιο συγκεκριμένα, βελτιστοποιούμε τη διαδικασία δειγματοληψίας υιοθετώντας ψευδοτυχαία υποδειγματοληψία στο χώρο. Η προτεινόμενη τεχνική εκμεταλλεύεται τη συσχέτιση των λαμβανόμενων σημάτων στο χώρο εξετάζοντας παράλληλα προηγούμενες πληροφορίες που παρέχονται από παρελ-θοντικές μετρήσεις ώστε να ανακατασκευάσει τον υπό-δειγματοληπτημένο χάρτη ιχνών.
|
| Φυσική περιγραφή |
106 σ. : χάρτ., πίν., έγχ. εικ. ; 30 εκ. |
| Γλώσσα |
Αγγλικά |
| Θέμα |
Compressed sensing |
|
Indoor localization |
|
Matrix completion |
|
Spatial sparsity |
|
Αραιότητα στο χώρο |
|
Συμπιεσμένη δειγματοληψία |
|
Συμπλήρωση πίνακα |
| Ημερομηνία έκδοσης |
2014-07-08 |
| Συλλογή
|
Σχολή/Τμήμα--Σχολή Θετικών και Τεχνολογικών Επιστημών--Τμήμα Επιστήμης Υπολογιστών--Διδακτορικές διατριβές
|
|
|
Τύπος Εργασίας--Διδακτορικές διατριβές
|
| Μόνιμη Σύνδεση |
https://elocus.lib.uoc.gr//dlib/4/0/8/metadata-dlib-1409558277-644860-21940.tkl
|
| Εμφανίσεις |
565 |
Συλλογές
