دانش و فناوری هوافضا

دانش و فناوری هوافضا

موقعیت‌یابی کاربران Wi-Fi با رویکرد TDOA به کمک اصلاح خطای زمان نمونه‌برداری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 مجتمع دانشگاهی برق و کامپیوتر، دانشگاه صنعتی مالک‌اشتر، ایران
2 استادیار، مجتمع دانشگاهی برق و کامپیوتر، دانشگاه صنعتی مالک‌اشتر، تهران
چکیده
موقعیت‌‌‌یابی در بسیاری از زمینه‌های نظامی و تجاری از جمله امنیت داخلی، جنگ الکترونیک و سامانه‌های کنترل، هدایت و ناوبری هوشمند کاربرد گسترده‌‌‌‌‌‌‌‌‌ای دارد. در این مقاله، موقعیت‌یابی غیرفعال کاربران شبکه Wi-Fi با استفاده از روش TDOA مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور ارزیابی عملکرد سامانه در محیط‌های واقعی، سیگنال‌های رادیویی توسط دستگاه‌های رادیو نرم‌افزاری USRP N210 از محیط جمع‌آوری شده‌اند. با توجه به اختلاف موجود بین سرعت نمونه‌برداری گیرنده‌ها، یک روش برای اصلاح نسبی خطای زمان نمونه‌برداری ارائه شده و با استفاده از درونیابی نقاط نمونه‌برداری، ظرفیت موقعیت‌یابی نیز به میزان قابل توجهی افزایش یافته است. با اجرای یک الگوریتم همگام‌سازی چند مرحله‌ای، همزمانی دقیق بین گیرنده‌ها برقرار شده است. سپس، با استفاده از دو روش تخمین LS و میانگین‌گیری از نقاط تقاطع، موقعیت کاربر با میانگین خطای 36/2 متر و 52/1 متر تخمین زده شده است. نتایج حاصل از شبیه‌سازی نشان می‌دهد که روش پیشنهادی، پتانسیل بالایی جهت کاربرد در سامانه‌های موقعیت‌یابی مبتنی بر شبکه‌های بدون‌سیم دارد. این سامانه در مقایسه با سامانه‌های مشابه به طور قابل توجهی هزینه‌ها را کاهش داده و قادر است بدون ایجاد تداخل در زیرساخت شبکه‌های Wi-Fi موجود، به صورت غیرفعال اقدام به ردیابی کاربران نماید. این ویژگی، سامانه پیشنهادی را به گزینه‌ای مطلوب برای کاربردهای امنیتی تبدیل می‌کند.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Wi-Fi user localization using TDOA with sampling time error correction

نویسندگان English

Maryam Nazari 1
Hossein Bahramgiri 2
Mohsen Farhang 1
Reza Bahrampour 1
1 Faculty of Electrical & Computer Engineering, Malek Ashtar University of Technology, Iran
2 Assist. Prof., Faculty of Electrical & Computer Engineering, Malek Ashtar University of Technology, Iran
چکیده English

Localization plays a pivotal role in numerous military and commercial applications, including homeland security, electronic warfare, and intelligent control, guidance, and navigation systems. This paper investigates passive localization of Wi-Fi network users employing the Time Difference of Arrival (TDOA) method. Real-world radio signals were acquired using USRP N210 devices for evaluating the system's performance in practical environments. This paper presents a method to improve localization accuracy by correcting sampling time errors and interpolating sampling points, addressing discrepancies in receiver sampling rates. Accurate synchronization between receivers is achieved by implementing a multi-stage synchronization algorithm. The user's position was calculated with a mean error of 3.62 meters using the LS method and 1.52 meters using intersection averaging. Simulation results demonstrate that the proposed method holds significant potential for application in wireless network-based localization systems. Compared to similar systems, this system significantly reduces costs and can passively track users without interfering with existing Wi-Fi infrastructure, making it an attractive option for security applications.

کلیدواژه‌ها English

Time Difference of Arrival (TDOA)
Least Squares (LS)
Passive localization
Universal Software Radio Peripheral (USRP N210)
Wi-Fi