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A. Leb, G. Retscher:
"Study for the Development of a Guidance and Information System Based on Wi Fi for TU Wien";
Talk: FIG Working Week 2021, The Netherlands (invited); 2021-06-20 - 2021-06-25; in: "FIG Working Week 2021 20 - 25 June Smart Surveyors for Land and Water Management Challenges in a new Reality", (2021), Paper ID 10863, 15 pages.

A guidance and information system based on Wi-Fi signals using fingerprinting for localization is currently under development for the whole University campus of TU Wien (Vienna University of Technology). In a first step, the availability, performance, and usability of Wi-Fi in selected areas of the University are analyzed. For this purpose, Wi-Fi received signal strengths (RSS) of the surrounding access points (APs) were measured in front of the main building of the University, in the library and in a large multi-storey office building called Freihaus under real conditions. The measurements were carried out in static, kinematic and stop-and-go mode with six different smartphones. In this paper, the kinematic measurements of users walking along predefined trajectories are analyzed. Kinematic measurements, however, pose much greater challenges than the usual static or stop-and-go measurements. The analysis of the system training measurements showed that there are sufficiently stable signals available everywhere on the campus to carry out a position determination using Wi-Fi fingerprinting. A probabilistic fingerprinting approach based on the Mahalanobis distance was then applied. The resulting deviations from the ground truth in the positioning phase were in the range of 1 to 3 m in the Freihaus office building. A significant dependence of the results in the kinematic mode, however, is caused by the duration of a single Wi-Fi scan. The durations were in the range of 2.4 to 4.1 s depending on the used smartphone. This can result in different accuracies for kinematic positioning, as fewer measurements along the trajectories for interpolation are available for a device with longer scan duration.

Ein campusweites Führungs- und Informationssystem für die Technische Universität Wien soll durch die Nutzung von WLAN-Signalen und der Positionierungsmethode Fingerprinting realisiert werden. In einem ersten Schritt werden daher die Verfügbarkeit, Leistungsfähigkeit und Nutzbarkeit von WLAN in ausgewählten Bereichen untersucht. Für diesen Zweck wurden die WLAN-Signalstärken vor dem Hauptgebäude am Karlsplatz, in der Universitätsbibliothek sowie im Freihaus-Bürogebäude unter realen Bedingungen gemessen. Die Messungen wurden dabei statisch, kinematisch und im Stop-and-Go Modus mit sechs verschiedenen Smartphones durchgeführt. In diesem Beitrag werden die kinematischen Messungen entlang von vordefinierten Trajektorien, die mit normaler Schrittgeschwindigkeit abgegangenen wurden, analysiert. Kinematische Messungen stellen jedoch eine wesentlich größere Herausforderung dar als die üblichen statischen bzw. Messungen im Stop-and-Go Modus. Die Analyse der Trainingsmessungen zeigte, dass genügend stabile WLAN-Signale campusweit für die Positionierung mittels Fingerprinting vorhanden sind. Für das Fingerprinting wurde ein probabilistischer Ansatz mit Berechnung der Mahalanobis-Distanz gewählt. Die ermittelten Abweichungen der berechneten Positionen zu den Sollwerten in der Positionierungsphase lagen im Freihaus-Gebäude bei 1 bis 3 m. Eine signifikante Abhängigkeit der Ergebnisse vom Smartphone zeigt sich jedoch bei den kinematischen Messungen durch die unterschiedliche Dauer eines einzelnen WLAN-Scans. Diese lag durchschnittlich im Bereich von 2,4 bis 4,1 s und kann damit zu unterschiedlichen Genauigkeiten für die kinematische Positionierung je nach verwendetem Endgerät führen, da bei einer längeren Scandauer weniger Messwerte entlang der Trajektorie für eine Interpolation zur Verfügung stehen.

Wi-Fi positioning, probabilistic fingerprinting approach, Mahalanobis distance, kinematic system training, continuous training, RSSI scan duration dependence

https://publik.tuwien.ac.at/files/publik_296772.pdf