Väitös automaatiotekniikan alalta, Jose Vallet

Väitöksen nimi on Paikannus langattomissa anturiverkoissa käyttäen liikkuvaa robottia

Nykyään saatavilla olevat robotit kykenevät luomaan kartan ympäristöstään ja paikantamaan itsensä automaattisesti, minkä vuoksi niitä voidaan käyttää liikkuvina antureina useissa sovelluksissa. Tässä väitöskirjassa tutkitaan miten liikkuvaa robottia voidaan hyödyntää, kun tarkoitus on paikantaa langattoman anturiverkon radioanturit mittaamalla signaalien voimakkuuksia eri paikoissa. Paikantaminen signaalin voimakkuuden perusteella on tunnettu tutkimusalue, mutta liikkuvien robottien mittaaman spatiaalisen tiedon hyödyntämistä koskevaa tutkimusta on tehty huomattavasti vähemmän.

Tutkimus tehtiin erityisesti ns. ad hoc -verkkojen eli yhtä käyttötapausta varten pystytettyjen järjestelmien näkökulmasta. Tällaisille verkoille ominaista on muun infrastruktuurin ja toimintaympäristöä koskevan ennakkotiedon puuttuminen. Ad hoc -verkkoja voidaan käyttää esimerkiksi tilannetietoisuuden ylläpitämiseen hätä- ja pelastustehtävissä. Keskeiset tutkimuskysymykset koskevat liikkuvan robotin keräämän laajan spatiaalisen tiedon hyödyntämistä radiolähetinten paikantamiseen laskennallisesti tehokkaalla tavalla. Lisäksi tutkimuksessa selvitettiin, voidaanko tämä tehdä käyttämättä etukäteen kerättyä opetusdataa.

Tutkimuksessa kehitettiin useita tieteellisesti perusteltuja paikannusalgoritmeja, joista osa hyödyntää opetusdataa ja osa ei. Algoritmit kehitettiin huolellisen tilastollisen analyysin ja käytännön kokeiden pohjalta, ja niiden suorituskyky ja laskennallinen tehokkuus analysoitiin. Menetelmien paikannustarkkuus mitattiin kolmessa erilaisessa sisätilaympäristössä, ja kaikissa paikannusvirhe oli pienempi kuin yksi metri. Näin ollen tutkimus pystyi osoittamaan algoritmien toimivuuden totuudenmukaisissa käyttötapauksissa ja liikkuvien robottien potentiaalin paikannusta avustavina välineinä.

Tutkimuksen tulokset hyödyttävät erityisesti sovelluksia, joissa useiden paikannusalgoritmien vaatiman opetusdatan kerääminen etukäteen on mahdotonta, mittausdataa on suuri määrä ja laskentakapasiteetti on vähäinen. Tällaisille sovelluksille ominaisia piirteitä ovat esim. ad hoc –verkkojen käyttö tai pienikokoiset päätelaitteet.

Vastaväittäjänä toimii professori Fredrik Gustafsson, Linköping University, Ruotsi

Valvojina toimivat professori Ville Kyrki ja emeritusprofessori Aarne Halme, Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulu, Sähkötekniikan ja automaation laitos

Contact information:
José María Vallet García
tel +358 415619321
e-mail: jose.vallet@aalto.fi