Trilaterationsansätze für WLAN-Positionierung in Gebäuden

Günther Retscher, Jonathan Kleine und Lisa Whitemore

Hersteller von Smartphones integrieren immer mehr Sensoren und Empfänger in die Geräte, um eine Positionierung zu ermöglichen und zu verbessern. Einerseits können inertiale Sensoren, wie Beschleunigungssensoren, Gyroskop und Magnetometer, und andererseits Signalempfänger für Wireless-Local-Area-Network-(WLAN-) und GNSS-Signale für die Positionierung genutzt werden. Für die Positionierung mit WLAN werden in diesem Beitrag drei Methoden der Trilateration angewendet und weiterhin wird die Auswirkung unterschiedlicher Kalibrierungsmodelle, welche aus empirischen Messdaten gewonnen wurden, für den Zusammenhang zwischen gemessener Signalstärke und Entfernung zum Access Point (AP) untersucht. Zum einen wird der Ansatz des einfachen Bogenschnitts zur Neupunktbestimmung betrachtet. Die zweite Methode basiert auf einer Schwerpunktberechnung innerhalb eines Dreiecks von APs, wobei auf Basis einer Gewichtung der empfangenen Signalstärken vorgegangen wird. Die dritte Methode basiert auf einem differenziellen Ansatz, bei dem Korrekturwerte wie bei Differential-GNSS (DGNSS) an den Messwerten angebracht werden. Dabei wird durch Verwendung von Referenzstationen, die mit preiswerten Raspberry-Pi-Computern realisiert werden, versucht, zeitliche Variationen in der Signal ausbreitung zu minimieren. Mit der zweiten und dritten Methode konnten in den Testmessungen in zwei Indoor-Umgebungen bei guter Punktlage im Raum Positionsabweichungen von 1 m bis 2 m erzielt werden.
Schlüsselwörter:Indoor-Positionierung, Positionierung mit Smartphones, WLAN, Trilateration, Schwerpunktsberechnung, Differenzieller Ansatz

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