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Tesi etd-04012010-112154


Thesis type
Tesi di laurea specialistica
Author
BONACCORSI, MANUELE
URN
etd-04012010-112154
Title
“Progettazione e realizzazione sperimentale di un sistema di localizzazione indoor basato su reti sensoriali ZigBee per applicazioni di Ambient Assisted Living “
Struttura
INGEGNERIA
Corso di studi
INGEGNERIA BIOMEDICA
Commissione
relatore Prof. Nepa, Paolo
correlatore Prof. Landini, Luigi
Parole chiave
  • Localizzazione
  • ZigBee
  • Indoor
  • WSN
  • AAL
Data inizio appello
27/04/2010;
Consultabilità
parziale
Data di rilascio
27/04/2050
Riassunto analitico
Il lavoro di tesi presentato in questo documento ha avuto come obiettivo la realizzazione di un sistema di localizzazione domestico da utilizzare nell&#39;ambito dell&#39;assistenza domiciliare di anziani e disabili.<br>Il sistema di localizzazione si basa su una rete di sensori wireless che utilizza il protocollo di comunicazione IEEE802.15.4 ZigBee, adatto alla realizzazione di reti estese a basso costo, basso consumo energetico e basso data-rate. Questo studio si inserisce all&#39;interno dei progetti per Ambient Assisted Living (AAL) ovvero in quella branca di ricerca che utilizza e sviluppa le moderne Information Computer Technologies (ICT) per migliorare la qualità della vita e fornire nuovi servizi a persone anziane, non autosufficienti e al personale preposto alla loro assistenza.<br>In letteratura esistono esempi di WSN utilizzate per monitorare le attività di persone, restringere l&#39;accesso in zone pericolose, riconoscere potenziali situazioni ri rischio per gli utenti o facilitare le comunicazioni interpersonali. Questo tipo di reti possono registrare parametri fisiologici, inferire conoscenza sullo stato di salute e sulle abitudini di vita dei soggetti, segnalarne eventuali variazioni ed associare tali variazioni alla possibile insorgenza di patologie o alterazioni fisico/motorie. Monitorare l&#39;attività fisica di una persona all&#39;interno della propria abitazione può essere utile per bilanciare la dieta o programmare attività fisico/motorie per mantenere uno stato di salute ottimale. <br>La localizzazione di persone all&#39;interno delle loro abitazioni è un fattore chiave per indirizzare servizi, sviluppare nuovi sistemi di automazione e riconoscere situazioni di pericolo come cadute accidentali o variazioni nello stato di salute generale del soggetto. Grazie all&#39;uso di dispositivi elettronici sempre più piccoli e a basso consumo energetico è possibile realizzare moduli wireless indossabili dal soggetto monitorato e stimare la sua posizione in una stanza attraverso il calcolo delle distanze relative tra il modulo indossato (nodo mobile) e moduli fissi (boe) in posizioni note nella stanza. <br>I sistemi attualmente sviluppati utilizzano diverse tecnologie, reti WLAN ZigBee, Wi-Fi, RFID, protocolli proprietari o reti cablate, integrando sensori di diversa natura e metodi differenti per la stima delle distanze fra nodo mobile e sensori fissi di riferimento, come ad esempio il Time of Arrival (TOA), il Time Difference Of Arrival (TDOA)., l&#39;Angle Of Arrival (AOA) ed il Recieved Signal Strenght (RSS).<br>In questo lavoro di tesi si è sfruttato il principio fisico dell&#39;attenuazione delle onde elettromagnetiche durante l&#39;attraversamento di un mezzo fisico per stimare la distanza fra antenna in trasmissione ed antenna in ricezione. Il MAC Layer del protocollo di comunicazione ZigBee fornisce direttamente il rapporto tra la potenza del segnale ricevuto dalle antenne delle boe e la potenza del segnale inviato dal nodo mobile. Questo rapporto prende il nome di RSSI (Recieved Signal Strenght Indicator) e può essere relazionato con la distanza fra le antenne dei moduli a patto di conoscere, o stimare attraverso un modello, il coefficiente di attenuazione del mezzo di propagazione.<br>Il sistema di localizzazione è costituito da una rete wireless basata sul protocollo di comunicazione ZigBee, realizzata con moduli integrati EMBER® EM250 e ST® SPZB250. I moduli commerciali utilizzati contengono al loro interno un microprocessore (SNDEV250) integrato con un modulo di rice-trasmissione compatibile con lo standard IEEE802.15.4 e le periferiche necessarie al suo funzionamento. Assieme alla rete fisica sono state realizzate le interfacce grafiche che consentono la gestione della rete e la localizzazione in tempo reale di un nodo mobile all&#39;interno di un corridoio. Inoltre è stata fatta una caratterizzazione preliminare del segnale RSSI ed è stato implementato un set-up sperimentale per la localizzazione di nodi all&#39;interno di una stanza.<br>
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