بخشی از مقاله
چکیده
در این تحقیق، ما سیستمی را طراحی کردهایم که مکانیابی در محیط بسته زیر سقف را با استفاده از وای فای 2 با رویکرد یادگیری عمیق انجام میدهد. با توجه به غیر قابل پیشبینی بودن نحوه انتشار امواج وای فای در محیط بسته زیر سقف که در نتیجه این امر دادههای ذخیره شده از رفتار امواج وای فای در محیط بسته زیر سقف دارای نویز بسیار زیاد میباشد، ما از یک شبکه عصبی که با استفاده از اتوانکدر انبوه3 که در قسمت پیش آموزش شبکه عصبی عمیق پیشنهادی در این مقاله، آموزش دیده است و پس از آن با استفاده از ترکیب قسمت رمزگذار4 اتوانکدر و یک طبقه بند 5 که در قسمت افزایش دقت6 آموزش دیده است توانستهایم ویژگیهایی از رفتار و نحوه انتشار امواج وای فای در محیط بسته زیر سقف را یاد بگیریم که قابلیت اطمینان بیشتر و دارای ارزش بالاتری میباشند. البته این یادگیری فارغ از هر گونه فرایند آمادهسازی دستی و پیچیده برای دادههای ذخیره شده در نقشه رادیویی میباشد.
برای آزمایش سیستم پیشنهادی از نقشه رادیویی از قبل ساخته شده دانشگاهی از اسپانیا استفاده کردهایم. نتایج بدست آمده در آزمایشات مختلف و دقت مناسب مکانیابی سیستم پیشنهادی ما نشان دهنده کارایی بالای یادگیری عمیق در هنگام مواجه شدن با امواج آشفته وای فای به عنوان ورودی خود میباشد.
مقدمه
مکانیابی یکی از جذابترین و پرکاربردترین شاخههای علمی در بین شاخههای مختلف فناوریاطلاعات می باشد. اهمیت ا ستفاده از این موقعیت یابها در صنایع نظامی و غیر نظامی بر همگان وا ضح ا ست. به همین علت تحقیقات این حوزه علمی هر روز پاسخ های متونعتری برای بهینه کردن مساله و از بین بردن نقاط کور عرضه می کنند.
سیستم مکانیاب براساس وای فای 1 زمانی استفاده می شود که بکارگیری GPS2 و GLONASS3 یا همان موقعیتیابهای ماهوارهای رضایت بخش یا در دسترس نباشد. دلیل این عدم رضایت و ناکارامدی میتواند به خاطر عواملی چون بلاک سیگنال مورد ا ستفاده در GPS و GLONASS در موقعیت مکانی هدف و یا عدم وجود و ضعف سیگنالی این نوع تکنولوژیهای مکانیابی در هنگام مواجه شدن با عوامل محیطی مثل دیوارهای با ضخامت بالا باشد.
مردم غالبا بین 80 تا 90 درصد زمان خود در طول یک روز را در محیط بسته زیر سقف میگذرانند و مکانیابی با دقت قابل قبول در محیطهای زیر سقف مانند مترو ، بیمارستان ،زندان و یا یک فروشگاه بزرگ و... بسیار مهم است.
دو دلیل اصلی برای انتخاب این مسئله متصور است . در ادامه این دو دلیل را شرح میدهم.
· دلیل اول : مشکلات انتشار امواج در داخل محیط بسته زیر سقف
مکانیابهای ماهوارهای در محیط باز به بلوغ و شکوفایی ر سیدهاند ولی همچنان ضعفهای زیادی در مکانیابی در محیط بسته زیر سقف که دارای دقت بالایی باشند دارند. اما سختی مکانیابی بر پایه امواج الکترومغناطیس در محیط بسته زیر سقف چیست؟
پس از مطالعه منابع مختلف به این نتیجه ر سیدیم که سه دلیل دید غیر خطی4 ، محو شدن سایه5، محو شدن چندگانه6در هنگام انتشار امواج سبب سخت شدن و در نتیجه کاهش دقت مکانیابی بر پایه امواج الکترومغناطیس می شود. گفتنی است سه دلیل بالا از ا صلیترین چالشهای انت شار امواج در محیطهای مختلف هستند ولی در داخل یک محیط ب سته زیر سقف این چالش ها تشد ید میشو ند که در نتی جه م کان یابی بر پا یه امواج سختتر و پیچیده تر میشود
· دلیل دوم : حریم خصوصی و امنیت:
نکته مهم دیگری که باید به آن توجه شود مسئله بسیار مهمی به نام حریم خصوصی و امنیت مخصوصا در مکانهایی که دارای ارزش مکانی بالا - مانند پادگانها - هستند، میباشد . به آن علت که آگاهی از مکان تجهیزات الکترونیکی ، آن هم به صورت دقیق و جز به جز می تواند باعث ایجاد خطرهای غیر قابل جبران شود. پس در صورت استفاده از یک سیستم عمومی مانند - - GPS که نمی دانیم چه ک سانی به اطلاعات ذخیره شده در آن د ستر سی دارند می تواند بسیار خطرناک با شد و در نتیجه میتواند سطح امنیتی را کاهش دهد.
پس از رشد تکنولوژی و رشد شبکههای کامپیوتری در شاخه شبکههای بدون سیم در قرن نوزدهم ، ایده استفاده از امواج برای تعیین موقعیت مکانی در جهان مطرح شد.
در اوایل قرن بیستم بود که اولین نمونه از سیستم های رادار1 توسعه یافت. در این سیستم پالسهایی از امواج رادیویی ارسال می شد و موج منعکس شده یا برگشتی برای محاسبه ارتفاع ، محدوده ، اندازه و یا سرعت اشیا استفاده میشد. پس از آن تعدادی سیستم های تعیین موقعیت مکانی براساس امواج رادیویی2 مانند GEE, Long Range Navigation - LORAN - , OMEGA, Decca توسعه یافتند
در این سی ستمها از روش hyperbolic positioning systems ا ستفاده می شد. یعنی این سی ستمها از تفاوت زمانی بین موج های ورودی از دو ارسالکننده متفاوت در یک گیرنده برای محاسبه مکان گیرنده استفاده می کردند.
تو سعه مهم دیگری که در این سالها اتفاق افتاد ، ساخت تکنولوژی تلفن همراه با ساختار سلولی می با شد . اما در سال1996بود که کمیسیون ارتباطات فدرال ایالات متحده آمریکا دستور E-911 را اعلام کرد. در این دستور خواسته شده بود که اپراتورها باید بتوانند در صورت نیاز مکان حدودی کاربرانشان را اعلام کنند. این دستور باعث توسعه سیستمهای مکانیابی سلولی شد.
در سال 1997 بود که IEEE استاندارد 802.11 را برای شبکههای خانگی و اداری کوچک تنظیم کرد، در این زمان بود که اولین شبکه بی سیم محلی3 به وجود آمد.
شرکت »وای فای - «امروزه مضافاً: اتحادیه وای فای - قصد دارد با این نام به مخفف بسیار معروف و قدیمی …HiFi» - به معنای وفاداری یا شباهت زیاد به ا صل - تلویحاً ا شاره کند تا در ذهن م صرف کننده مخفف عبارت …Wireless Fidelity» تداعی شود که در حقیقت ا شتباه ا ست»وای فای« برعکس »های فای« مخفف کلمات یک جمله نی ست و برای خود یک لغت م ستقل م صنوعی مح سوب می شود. با توجه به فرکانس بالا 2.4GHz - تا - 5GHz و طول موج پایین، امواج وای فای دارای برد کم - در برخی نسخهها این برد به 100متر میرسد - میباشند
قاب بیکن4 یکی از فریمهای مدیریتی در ا ستاندارد IEEE 802.11 میبا شد که شامل تمام اطلاعات درباره شبکه میباشد. قاب بیکنها به صورت منظم و زمان بندی شده توسط اکسسپوینتها ارسال میشوند و به منظور اعلام حضور شبکه.
