Mobile robot system for autonomous surveys of wireless networks
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Sähkötekniikan korkeakoulu |
Master's thesis
Authors
Date
2024-08-19
Department
Major/Subject
Control, Robotics and Autonomous Systems
Mcode
ELEC3025
Degree programme
AEE - Master’s Programme in Automation and Electrical Engineering (TS2013)
Language
en
Pages
110
Series
Abstract
Wi-Fi surveys are a tool to evaluate Wi-Fi networks through physical measurement. They are typically performed by a human operator carrying measuring hardware around the space to be surveyed. This thesis describes the development of a system automating this manual survey process by combining a mobile robot platform with a commercial Wi-Fi measurement device. The system development comprises the implementation of the robotic capabilities required to autonomously navigate a typical enterprise office environment, the generation of survey paths, and the integration of the mobile robot platform with the existing commercial surveying functionality. The used mobile robot platform is based on the Robot Operating System, allowing quick adaptation of well-established robotic concepts to implement the desired robotic capabilities via use-case specific configuration. A novel grid-based algorithm is developed to generate meaningful survey paths based on a map of the survey space. The developed system is then used to conduct a set of test surveys, demonstrating its successful overall operation and collecting data for system evaluation. This data and the observed system operation indicate robust autonomous navigation and surveying of the used office environment and the Wi-Fi networks deployed in it. Analysis of the test survey data suggests overall equivalent performance of the automated system when compared to traditional manual surveys, with the robot offering at most a slight improvement in terms of survey repeatability and access point localization accuracy. The absolute difference between manual and robot survey results is also minimal, suggesting that the value of automated surveys lies in automation itself and not in the prospect for different or significantly better results. The thesis is concluded by an outline of future prospects, comprising ideas for the improvement of the prototype and alternative approaches to survey automation.Wi-Fi-kartoitukseksi sanotaan prosessia, jossa selvitetään Wi-Fi-verkon ominaisuuksia fyysisin mittauksin. Kartoitukset suorittaa yleensä ihminen kantamalla mittauslaitetta ympäri kartoitettavaa aluetta. Tässä opinnäytteessä esitellään järjestelmän kehitys, joka automatisoi manuaalisen kartoitusprossesin yhdistämällä mobiilirobotin ja Wi-Fi- mittauslaitteen. Kehitykseen sisältyvät robottikyvykkyyksien toteutus autonomista na- vigointia varten, kartoitusreittien generointi ja mobiilirobotin ja Wi-Fi-mittauslaitteen integrointi. Valittu mobiilirobottialusta perustuu Robot Operating System:iin, mikä mahdollistaa robotiikan alan vakiintuneiden käsitteiden nopean toimeenpanon ja siten haluttujen kyvykkyyksien saavuttamisen edellyttämällä vain käyttötapauskohtaista konfigurointia. Kartoitusreittien generoimiseksi langattoman verkon alueen kartan perusteella kehitetään uusi, ruudukkoon perustava algoritmi. Valmiilla järjestelmäl- lä suoritetaan muutama testikartoitus sen onnistuneen toiminnan osoittamiseksi ja testidatan keräämiseksi. Havainnot ja kerätty data osoittavat vakaata autonomista na- vigointia testiympäristönä toimivassa toimistossa ja sen verkkojen tarkkaa kartoitusta. Manuaalisen ja automatisoidun kartoituksen vertailun osalta, testikartoitusten tulokset viittaavat vertailukelpoiseen laatuun molemmissa tapauksissa. Automatisoitu kartoitus tarjoaa korkeintaan hieman parempaa kartoitusten toistettavuutta ja Wi-Fi-tukiasemien paikannusta. Myös molempien kartoitustapojen mittausarvojen absoluuttinen ero paljastuu minimaaliseksi, mikä viittaa siihen, että automatisoitujen kartoitusten arvo piilee automaatiossa itsessään, ei merkittävän erilaisissa tai paremmissa tuloksissa. Opinnäytteen päätteksi esitetään tulevaisuudennäkyminä ideoita kehitetyn järjestelmän parantamiseksi sekä muita vaihtoehtoja Wi-Fi-kartoitusten automatisoimiseksi.Description
Supervisor
Kyrki, VilleThesis advisor
Kurjenniemi, JanneKeywords
automation, mobile robotics, Robot Operating System, wireless networks, wireless network surveys, Wi-Fi