WLAN-pohjaisten paikannusmenetelmien toteutus ja kehitys

Abstract

Langattomissa lähiverkoissa (engl. Wireless Local Area Network, WLAN) toteutettavasta paikannuksesta on tullut langattomien lähiverkkojen laajan yleistymisen ja teknologian kehittymisen myötä hyvin lupaava paikannusmenetelmä. Langatonta lähiverkkopaikannusta hyödynnetään paikkaamaan sateliittipohjaisen paikannuksen heikkouksia sisätiloissa, esimerkiksi tehtaissa ja sairaaloissa. Tämän työn tarkoituksena on selvittää millaisilla tavoilla WLAN-pohjaista paikannusta on mahdollista toteuttaa, ja tutkia miten WLAN-paikannuksessa käytettävät teknologiat ovat kehittyneet lähiaikoina.

Työ on toteutettu kirjallisuuskatsauksena ja jakaantuu kolmeen osaan. Työn alkuosa esittelee langattoman lähiverkkoteknologian teorian perusteet, ottaen huomioon paikannuksen kannalta merkittävät ominaisuudet. Toinen osa käsittelee erilaisia WLAN-pohjaisia paikannusmenetelmiä, jotka on jaettu kolmeen kategoriaan. Nämä kolme kategoriaa ovat sormenjälkipaikannus, geometriset menetelmät ja hybridimenetelmät. Työn loppuosa kerää yhteen vuosien 2018-2025 aikana tapahtuneita kehityksiä langattomassa lähiverkkopaikannuksessa ja esittelee esimerkkejä WLAN-pohjaiseen paikannukseen kehitetyistä ratkaisuista.

Langaton lähiverkkopaikannus tarkoittaa WLAN-signaalin mitattavien ominaisuuksien avulla suoritettavaa paikannusta. WLAN-paikannuksen suurin etu on olemassaolevan infrastruktuurin hyödyntäminen. Teknologian käyttöönotto vaatii huomattavasti vähemmän erillistä laitteistoa kuin vastaavat langattomat paikannusratkaisut, sillä langattomia lähiverkkoja on käytössä hyvin laajasti etenkin kaupunkiolosuhteissa. Työssä esitellyistä paikannusmenetelmistä käytetyin on sormenjälkipaikannus, jonka suosio perustuu kustannustehokkuuteen ja käyttöönoton helppouteen. Erilaiset hybridimenetelmät mahdollistavat kuitenkin tarkempia mittaustuloksia ja niitä kehitetäänkin paljon. Kirjallisuuden perusteella uusien ja olemassaolevien teknologioiden, kuten tekoälyn ja uusien standardien, kehityksen myötä langaton lähiverkkopaikannusteknologia on edistynyt merkittävästi. Mittausten automatisointi, useiden tukiasemien samanaikainen hyödyntäminen ja nopeammat tiedonsiirtonopeudet ovat muiden ominaisuuksien ohella merkittävimpiä edistyksiä. Kaikkien näiden muutosten on todistettu tai ennustetaan parantavan WLAN-pohjaisten paikannnusmenetelmien tarkkuutta, luotettavuutta ja kustannustehokkuutta tulevaisuudessa.

Wireless Local Area Network (WLAN) -based positioning has become a very promising wireless positioning method due to the widespread use of WLAN networks and the development of the technology. WLAN-based positioning is mostly used indoors in place of satellite positioning, in places such as factories or hospitals. The purpose of this thesis is to examine how WLAN-based positioning can be implemented and to display some of the recent developments related to the technology.

This thesis is a literature review and is divided into three parts. The first part of the thesis presents the theoretical background needed to understand the basics of wireless local area networks, taking into account the details mostly related to positioning. The second part of this thesis lists and describes in detail the various implementation methods for WLAN-based positioning, which can be divided into three categories. These categories are fingerprinting, geometric methods, and hybrid methods. The last part of this thesis takes a look at the technological developments affecting WLAN-based positioning from year 2018 to 2025. In this chapter, a few examples of specific WLAN-based positioning solutions are also presented.

The most important benefit of WLAN-based positioning is the ability to use it with existing infrastructure. The use of this technology often relies only on the pre-existing wireless local area networks, which are widely used in all urban environments, making the implementation notably less complex when compared to other wireless positioning methods. From the methods presented in this thesis, fingerprinting is the most used due to its cost-effectiveness and ease of implementation. However, various hybrid methods achieve more accurate measurements and are being developed extensively. Based on the literature, the developments in new and existing technologies, such as artificial intelligence and new standards, are driving notable improvements in WLAN-based positioning. Automatisation of measurements, built-in support for multi-device simultaneous use, and greatly increased data rates are, among others, the most notable developments related to WLAN positioning. All of these improvements have been shown to or are expected to increase the accuracy, reliability and cost-effectiveness of WLAN-based positioning in the near future.