Received signal strength measurements utilizing signals of opportunity. A feasibility study on the use of RSS for loop-closure in multisensor indoor positioning systems

Denna rapport analyserar möjligheten att använda mätningar av mottagen signalstyrka (RSS) på godtyckliga signaler, s.k. signals-of-opportunity, i syfte att förbättra noggrannheten i ett multisensorsystem för soldatpositionering. Radiosignalerna utsätts normalt för kraftig flervägsutbredning och dämpning inuti byggnader. Signalstyrkemätningar som görs på enskilda frekvenser utsätts för kraftig fädning, där flervägsutbredningskomponenter adderas konstruktivt eller destruktivt beroende på position, vilket medför en kraftigt varierande signalstyrka. Genom att istället jämföra signalstyrkemätningar vid multipla frekvenser (där sändarna ofta är placerade på olika positioner) så kan däremot en unik matchning erhållas mellan de uppmätta signalstyrkorna och en position. I militära tillämpningar finns normalt inte möjligheten att i förväg skapa databaser med RSS-mätningar med tillhörande positionsangivelser. Det är först när en soldat, eller annan plattform, återvänder till en position som den redan har varit på som de har möjlighet att använda denna information. Soldaterna måste därför själva samla in och lagra uppmätta signalstyrkor (på flera samtidiga frekvenser) tillsammans med positionsinformation (och osäkerhetsestimat) från sina egna positioneringssystem. När de signalstyrkor som soldaten senare mäter är tillräckligt lika en uppsättning RSS-värden som tidigare lagrats i databasen så är soldaten nära en position som denne tidigare har varit på. Denna information kan då användas till att förbättra positionsnoggrannheten. Mätningar har genomförts på signaler från TV och FM radio sändare, samt mobilmaster och TETRA-basstationer. Mätningarna visar att de mottagna signalstyrkorna, när multipla frekvenser mäts och jämförs samtidigt, kan ge ett positionsestimat. Försvårande faktorer är dock att signalstyrkorna varierar med tiden, och att antennens rotation och placeringen av antennen på soldaten kan påverka signalstyrkorna kraftigt. Påverkan skiljer dock kraftigt för de olika frekvenserna så en viktig frågeställning rör valet av frekvenser. Inomhuspositionering baserat på enbart signalstyrkemätningar bedöms inte vara realiserbart med tillräckligt hög noggrannhet och tillförlitlighet, eftersom det Euklidiska avståndsmåttet kan indikera felaktiga positioner. Dessa felaktiga positionsangivelser kan dock filtreras bort genom att använda information från andra sensorer om mottagarna integreras i ett multisensorsystem. Tekniken med att använda signalstyrkemätningar kan då användas till att förbättra positionsnoggrannheten i ett framtida multisensorsystem för soldatpositionering, exempelvis genom att möjliggöra lopslutning då soldaten återkommer till tidigare besökta platser.