Väitöstutkimus selvitti adaptiivisten menetelmien hyötyä sensoriverkkopaikannuksessa – apua paikannuksen haasteisiin vaihtelevissa ulko-olosuhteissa
FM Jari Luomala käsitteli väitöstutkimuksessaan referenssi- ja etäisyysperusteista paikannusta ulkona toimiville langattomille sensoriverkoille. Tutkimuksessa esitetään ratkaisuja sensoriverkon laitteiden eli noodien paikannustarkkuuden parantamiseksi vaihtelevissa olosuhteissa.
Jari Luomala tutki Jyväskylän yliopiston informaatioteknologian tiedekuntaan tekemässään väitöstutkimuksessa sensoriverkkopaikannukseen ulkona liittyviä haasteita sekä keinoja niiden ratkaisemiseksi. Langattoman sensoriverkon noodien tarkka ja robusti paikannus on oleellista verkon suorituskyvyn sekä monien sensoriverkkosovellusten kannalta. Halpojen ja resurssirajoitteisten sensorinoodien paikantamiseen ulkona liittyy kuitenkin monia haasteita.
”Tutkimuksessa selvitettiin eri tekijöiden vaikutusta paikannukseen sekä pyrittiin löytämään keinoja vaikutusten pienentämiseksi. Tavoitteena on paikannustarkkuuden parantaminen, ratkaisujen kustannustehokkuus huomioiden”, Luomala kertoo.
Yleisesti ulkona käytettävä GNSS- eli satelliittipaikannus ei ole kustannustehokas vaihtoehto noodien paikantamiseen laajassa mittakaavassa. GNSS-paikannuksen energiankulutus ja hinta nousevat liian suuriksi resurssirajoitteisille sensorinoodeille, joiden tulee usein toimia paristokäyttöisenä pitkiäkin aikoja.
”Onkin kehitettävä paikannusalgoritmeja ja -menetelmiä, jotka soveltuvat noodeille, joiden energia, laskentateho ja muisti ovat hyvin rajallisia”, Luomala toteaa.
Keskeisenä haasteena vaihtelevat sää- ja ympäristöolosuhteet
Monet sensoriverkot toimivat ulkona ja ovat alttiita vaihteleville sää- ja ympäristöolosuhteille. Ne voivat aiheuttaa virhettä etäisyysestimaatteihin ja referenssinoodien sijainteihin, jotka ovat keskeisiä tekijöitä referenssi- ja etäisyysperusteisessa paikannuksessa. Radiosignaalin voimakkuuteen perustuva RSSI-pohjainen paikannus on kustannustehokas vaihtoehto sensorinoodien paikantamiseen, mutta menetelmä on herkkä olosuhteiden vaihtelulle.
”Erilaiset ympäristötekijät ja sääolosuhteet vaikuttavat noodin laitteistoon ja radiosignaalin etenemiseen. Ellei niiden vaikutusta oteta huomioon, vaihtelee etäisyysmittaus- ja paikannustarkkuus olosuhteiden mukaan. Esimerkiksi lämpötilan vaihtelulla voi olla merkittävä vaikutus”, Luomala sanoo.
Paikannuksessa käytettävien referenssinoodien sijainnit perustuvat usein GNSS-järjestelmään. Ne ovat herkkiä olosuhteiden vaikutukselle, mikä lisää sijaintien epätarkkuutta. Tämä huonontaa paikannustarkkuutta entisestään.
Adaptiivisuudesta apua paikannuksen haasteisiin
Väitöstutkimuksessa esitettiin adaptiivisia menetelmiä RSSI-pohjaisen etäisyysmittauksen ja GNSS-pohjaisen referenssipaikannuksen parantamiseksi. Niillä ei kuitenkaan kokonaan voida poistaa esimerkiksi sää- ja ympäristöolosuhteista johtuvaa virhettä. Siksi kehitettiin myös adaptiivisia paikannusalgoritmeja ja -menetelmiä, jotka mukautuvat vaihteleviin olosuhteisiin ja ovat robusteja etäisyysmittausvirheille sekä verkon rakenteesta johtuville tekijöille.
”Paikannusvirhe johtuu pääosin etäisyysmittausvirheen ja paikannusgeometrian yhteisvaikutuksesta. Ne puolestaan riippuvat paikannukseen käytettävistä referenssinoodeista, joten referenssinoodien valintaan tulee kiinnittää erityistä huomiota”, Luomala kertoo.
Väitöstutkimuksessa kehitetyt ratkaisut ovat adaptiivisia, robusteja ja kustannustehokkaita. Ne parantavat resurssirajoitteisten sensorinoodien paikannustarkkuutta ulkona toimivissa langattomissa sensoriverkoissa.
Lisätietoja
FM Jari Luomalan väitöskirjan ”Adaptive Anchor- and Range-Based Localization for Outdoor Wireless Sensor Networks” tarkastustilaisuus järjestetään perjantaina 19.9.2025 klo 12 Kokkolan yliopistokeskus Chydeniuksessa. Vastaväittäjänä toimii professori Riku Jäntti (Aalto-yliopisto) ja kustoksena professori Ismo Hakala (Jyväskylän yliopisto).
Väitöstilaisuutta voi seurata Kokkolan yliopistokeskus Chydeniuksen Ulappa-salissa tai verkkovälitteisesti.
Yhteydenotot: jari.t.luomala@jyu.fi
Avainsanat
Yhteyshenkilöt
Anu RantamäkiViestintäsuunnittelijaKokkolan yliopistokeskus Chydenius
Puh:+358408247012anu.m.rantamaki@jyu.fiLinkit
Kokkolan yliopistokeskus Chydenius on monitieteinen, Jyväskylän, Oulun ja Vaasan yliopistojen muodostama yliopistokeskus, jonka toimintaa koordinoi Jyväskylän yliopisto. Kokkolan yliopistokeskus Chydenius on aikuisille suunnatun yliopistollisen opetuksen ja oppimisen edelläkävijä sekä kansainvälisesti ja alueellisesti verkottunut tutkimuskumppani.
www.chydenius.fi
Tilaa tiedotteet sähköpostiisi
Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat tiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.
Lue lisää julkaisijalta Jyväskylän yliopisto
Kokkolan yliopistokeskus Chydenius suuntaa katseensa merelle18.9.2025 15:00:00 EEST | Kutsu
Puhdas energiasiirtymä muuttaa muun muassa sellaisten yritysten liiketoimintaympäristöä, joiden asiakkaat toimivat merialueilla tai meriliikenteeseen sidoksissa olevilla aloilla. Siksi Kokkolan yliopistokeskus Chydenius on suunnannut katseensa myös merelle kehittäessään yritysten liiketoimintaa.
Väitös: Suomalaisten soiden karhukaiset: sitkeimmätkään eläimet eivät selviä kaikkialla (Mäenpää)18.9.2025 14:00:00 EEST | Tiedote
Jyväskylän yliopiston vastavalmistuneessa väitöskirjassa tutkittiin karhukaisia, mikroskooppisen pieniä ja sitkeydestään tunnettuja eläimiä, suomalaisissa soissa. Tutkimus on ensimmäinen, jossa tarkastellaan, miten karhukaisyhteisöt vaihtelevat eri suotyypeissä sekä luonnontilaisilla, ojitetuilla ja ennallistetuilla soilla.
Väitös: Kontekstisidonnaiset mallit ennustavat, milloin kuljettajan tarkkaamattomuus voi johtaa onnettomuuksiin18.9.2025 08:30:00 EEST | Tiedote
Abhishek Sarkar kehitti väitöstutkimuksessaan kontekstisensitiivisiä malleja, jotka auttavat tunnistamaan kuljettajan keskittymisen herpaantumisen eri ajotilanteissa. Mallit osaavat ottaa huomioon ajoympäristön, kuljettajan omat kyvyt ja erilaiset poikkeustilanteet. Tuloksia voidaan hyödyntää ajoneuvojen valvontajärjestelmien ja käyttöliittymien suunnittelussa ja kuljettajakoulutuksessa.
Raportti: SOTE-rahoitusmalli ei vastaa todellisuutta – tutkijat vaativat huomiota alueiden välisiin eroihin17.9.2025 08:00:00 EEST | Tiedote
Jyväskylän yliopiston ja Helsingin yliopiston tutkijoiden tuoreessa raportissa tarkasteltiin demografisten ja sosioekonomisten tekijöiden vaikutusta SOTE-palveluiden tarpeeseen ja kustannuksiin hyvinvointialueilla. Tutkijoiden mukaan nykyinen rahoitusmalli ei vastaa todellista tarvetta, eikä ota huomioon väestön rakenteellisia ja sosiaalisia eroja. Rahoitusmallia tulisi tutkijoiden mukaan uudistaa, jotta se ei johtaisi alueelliseen eriarvoisuuteen.
Tutkijoiden yössä pääset ihmettelemään maailmankaikkeuden aikajanaa ja kokemaan tieteen yhteisöllisyyden – Tutkijoiden yön 26.9.2025 ohjelmaa tänä vuonna neljällä paikkakunnalla!17.9.2025 07:00:00 EEST | Tiedote
Tutkijoiden yö on vuosittain järjestettävä tiedetapahtuma, jossa tutkijat ympäri Eurooppaa avaavat ovensa kaikenikäisille tiedonjanoisille. Tänä vuonna tutkijat avaavat ovensa laboratorioiden uumeniin Jyväskylän, Oulun ja Helsingin yliopistoissa sekä Hämeen ja Jyväskylän ammattikorkeakouluissa perjantaina 29.5.2025.
Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki tiedotepalvelussa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.
Tutustu uutishuoneeseemme