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Título: Métodos meta-heurísticos de localização pela potência do sinal óptico recebido
Título(s) alternativo(s): Metaheuristics methods of locating by the received optical signal strength
Autor(es): Braga, Gabriel Alexandre de Souza
Orientador(es): Mathias, Luis Carlos
Palavras-chave: Algorítmos computacionais
Comunicações digitais
Sistema de Posicionamento Global
Computer algorithms
Digital communications
Global Positioning System
Data do documento: 21-Jun-2023
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Toledo
Citação: BRAGA, Gabriel Alexandre de Souza. Métodos meta-heurísticos de localização pela potência do sinal óptico recebido. 2023. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia da Computação) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Toledo, 2023.
Resumo: Este trabalho acadêmico apresenta estruturas de sistemas de posicionamento por luz visível (VLP), que utilizam tanto o algoritmo clássico de Newton-Raphson quanto algoritmos metaheurísticos, como otimização por enxame de partículas, otimização por colônia de formigas e k-vizinhos mais próximos. O objetivo é comparar os impactos dos algoritmos meta-heurísticos em relação ao método clássico amplamente estabelecido pela comunidade científica. Todos os métodos de posicionamento avaliados aproveitam a informação da potência do sinal recebido (RSS) para evitar a necessidade de sincronização entre os relógios do receptor e dos transmissores. Isso possibilita o desenvolvimento de um sistema de VLP baseado em comunicação por luz visível (VLC), utilizando modulação baseada em multiplexação por divisão de frequências ortogonais (OFDM). Essa abordagem oferece a vantagem de discriminar as potências captadas pelo receptor, fornecendo informações valiosas sobre o RSS. Além disso, neste trabalho foram implementados os três algoritmos meta-heurísticos propostos, com o objetivo de otimizar o sistema de VLP. Para obter as melhores estimativas possíveis, os parâmetros desses algoritmos também foram ajustados. Os principais resultados obtidos foram analisados em termos de precisão, acurácia, taxa de convergência e tempo de execução, comparando os algoritmos meta-heurísticos com o clássico. Esses resultados validam as propostas apresentadas nesta monografia, demonstrando a eficácia dos algoritmos meta-heurísticos no contexto de sistemas de posicionamento por luz visível.
Abstract: This academic work presents the structures of visible light positioning (VLP) systems, which utilize the classical Newton-Raphson algorithm and metaheuristic algorithms such as particle swarm optimization, ant colony optimization, and k-nearest neighbors. The aim is to compare the impacts of the metaheuristic algorithms on the widely established classical method within the scientific community. All evaluated positioning methods leverage the received signal strength (RSS) information to eliminate the need for synchronization between the receiver and transmitter clocks. This enables to design a VLP system based on visible light communication (VLC) using orthogonal frequency-division multiplexing modulation (OFDM). This approach offers the advantage of distinguishing the received powers from the receiver, providing valuable information about RSS. Furthermore, this work implements the proposed three metaheuristic algorithms to optimize the VLP system. The parameters of these algorithms are tuned to obtain the most accurate estimates. The main results are analyzed in precision, accuracy, convergence rate, and execution time, comparing the metaheuristic algorithms with the classical method. These results validate the proposals presented in this thesis, demonstrating the effectiveness of the metaheuristic algorithms in the context of visible light positioning systems.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/36703
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