Reliable and precise indoor localization is crucial for personal navigation, emergency rescue, and monitoring workers indoors. To use this technology in different applications, it is important to make it less dependent on infrastructure and to keep the error as small as possible. Fingerprinting stands out as a popular choice for indoor positioning because it leverages existing infrastructure and works with just a smartphone. However, its accuracy heavily relies on the quality of that infrastructure. For instance, having too few access points or beacons can greatly reduce its effectiveness. To reduce dependence on RF infrastructure, we have developed surface correlation (SC) using accumulated Received Signal Strength Indicator (RSSI) signals This approach constructs a user mask for radio map comparisons using an accumulated RSSI vector and the trajectory of the user, which is estimated through PDR. The location with the highest correlation is considered as the user's position after comparison. Through a simulation, the performance of short RSSI vector-based technology and SC is analyzed, and future directions for the development of SC are discussed.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.17
no.5
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pp.1339-1355
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2023
Localization is a hot research spot for many areas, especially in the mobile robot field. Due to the weak signal of the global positioning system (GPS), the alternative schemes in an indoor environment include wireless signal transmitting and receiving solutions, laser rangefinder to build a map followed by a re-localization stage and visual positioning methods, etc. Among all wireless signal positioning techniques, Wi-Fi is the most common one. Wi-Fi access points are installed in most indoor areas of human activities, and smart devices equipped with Wi-Fi modules can be seen everywhere. However, the localization of a mobile robot using a Wi-Fi scheme usually lacks orientation information. Besides, the distance error is large because of indoor signal interference. Another research direction that mainly refers to laser sensors is to actively detect the environment and achieve positioning. An occupancy grid map is built by using the simultaneous localization and mapping (SLAM) method when the mobile robot enters the indoor environment for the first time. When the robot enters the environment again, it can localize itself according to the known map. Nevertheless, this scheme only works effectively based on the prerequisite that those areas have salient geometrical features. If the areas have similar scanning structures, such as a long corridor or similar rooms, the traditional methods always fail. To address the weakness of the above two methods, this work proposes a coarse-to-fine paradigm and an improved localization algorithm that utilizes Wi-Fi to assist the robot localization in a geometrically similar environment. Firstly, a grid map is built by using laser SLAM. Secondly, a fingerprint database is built in the offline phase. Then, the RSSI values are achieved in the localization stage to get a coarse localization. Finally, an improved particle filter method based on the Wi-Fi signal values is proposed to realize a fine localization. Experimental results show that our approach is effective and robust for both global localization and the kidnapped robot problem. The localization success rate reaches 97.33%, while the traditional method always fails.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.21
no.5
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pp.490-495
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2015
As flying robots are becoming popular, there are increased needs to use themforsuch purposes as parcel delivery, serving in restaurants, and stage performances. To control flying robots such as quad copters, localization is essential. In order to properly position flying robots, many techniques are in development, including IR (infra-red)-based systemswhich catch markers on a flying robot in order that it can position itself. However, this technique demonstrates only short coverage. Furthermore, localization from inertial sensors diverges as time passes. For this reason, this paper suggests a TWR (two-way ranging) based positioning technique. Despite the weaknesses in currently available TWR system, this paper suggests a self-positioning and outlier detection technique in order to provide reliable position information with a faster update rate. The self-positioning system sends a shorter message which reduces wireless traffic. By detecting and removing outlier measurements, a positioning result with better accuracy is acquired. Finally, this paper shows that the suggesting system detects outlierssequentially from less than half the number of anchors in localization system according to the degree of outlier in measurement and the noise level. By performing an outlier algorithm, better positioning accuracy is acquired as shown in the experimental result.
For a practical mobile robot team such as carrying out a search and rescue mission in a disaster area, the localization have to be guaranteed even in an environment where the network infrastructure is destroyed or a global positioning system (GPS) is unavailable. The proposed architecture supports localizing robots seamlessly by finding their relative locations while moving from a global outdoor environment to a local indoor position. The proposed schemes use a cooperative positioning system (CPS) based on the two-way ranging (TWR) technique. In the proposed TWR-based CPS, each non-localized mobile robot act as tag, and finds its position using bilateral range measurements of all localized mobile robots. The localized mobile robots act as anchors, and support the localization of mobile robots in the GPS-shadow region such as an indoor environment. As a tag localizes its position with anchors, the position error of the anchor propagates to the tag, and the position error of the tag accumulates the position errors of the anchor. To minimize the effect of error propagation, this paper suggests the new scheme of full-mesh based CPS for improving the position accuracy. The proposed schemes assuring localization were validated through experiment results.
Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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v.2
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pp.311-315
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2006
Precision location and positioning of Asset within a network is an attractive feature with various applications, especially in indoor environments. Such a demand is met by the standard task group, IEEE 802.15.4a. Several methods, that is, pulse, chirp and chaotic communications have been proposed so far to satisfy the requirements of the standard. Among them, ultra wideband direct chaotic communications has advantageous features such as low hardware complexity, low cost, lower power consumption and flexible frequency band plan. In this paper, the feasibility of the ranging system using non-coherent chaotic transceiver is investigated by designing and implementing the system and the performance is proved by conducting location experiments in real indoor environments.
The Journal of Korea Institute of Information, Electronics, and Communication Technology
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v.17
no.1
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pp.25-30
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2024
Smart City, a key application area of the AIoT (Artificial Intelligence of Things), provides various services in safety, security, and healthcare sectors through location tracking and location-based services. an IPS (Indoor Positioning System) is required to implement location-based services, and wireless communication technologies such as WiFi, UWB (Ultra-wideband), and BLE (Bluetooth Low Energy) are being applied. BLE, which enables data transmission and reception with low power consumption, can be applied to various IoT devices such as sensors and beacons at a low cost, making it one of the most suitable wireless communication technologies for indoor positioning. BLE utilizes the RSSI (Received Signal Strength Indicator) to estimate the distance, but due to the influence of multipath fading, which causes variations in signal strength, it results in an error of several meters. In this paper, we conducted research on a path loss model that can be applied to BLE IPS for proximity services, and confirmed that optimizing the free space propagation loss coefficient can reduce the distance error between the Tx and Rx devices.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.39
no.2
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pp.187-194
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2015
Accurate relative location estimation is a key requirement in indoor localization systems based on wireless sensor networks (WSNs). However, although these systems have applied not only various optimization algorithms but also fusion with sensors to achieve high accuracy in position determination, they are difficult to provide accurate relative azimuth and locations to users because of cumulative errors in inertial sensors with time and the influence of external magnetic fields. This paper based on ultra-wideband positioning system, which is relatively suitable for indoor localization compared to other wireless communications, presents an indoor localization system for estimating relative azimuth and location of location-unaware nodes, referred to as target nodes without applying any algorithms with complex variable and constraints to achieve high accuracy. In the proposed method, the target nodes comprising three mobile nodes estimate the relative distance and azimuth from two reference nodes that can be installed by users. In addition, in the process of estimating the relative localization information acquired from the reference nodes, positioning errors are minimized through a novel modified rounding estimation technique in which Kalman filter is applied without any time consumption algorithms. Experimental results show the feasibility and validity of the proposed system.
Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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2011.05a
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pp.239-241
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2011
Recently, studies on the indoor positioning system in application of wireless AP have been actively going on. The indoor wireless positioning system can be classified into several types according to the positioning techniques. Among them, the fingerprint technique is a technique that establishes the radio map by collecting MAC information of AP and RSSI (Received Signal Strength Indication) before executing positioning and then determines the position in comparison with the information of AP collected during the course of positioning. In the traditional fingerprint techniques, they control and manage by installing APs that are utilized for positioning. However, in case of specific indoors, the management can be done by installing a small number of APs but, in case of wide outdoors, it's practically impossible to install and manage equipments for positioning. In order to solve such problem, there is an improved fingerprint technique that utilizes the APs that are already scattered around. This technique will allow positioning without additional cost, but even the improved fingerprint positioning technique may incur dropped accuracy as well due to wide fluctuation of the AP information. In this paper, the traditional fingerprint technique and the improved fingerprint technique are explained in comparison, and we will compares difference in performance with the proposed WPS_WS (Wi-Fi Positioning System_Weak Signal) technique.
In this paper, the trend of evacuation path providing or guidance systems for safety on disaster situation is analyzed. For trend analysis, 31 papers of domestic and international, 29 patents of domestic, and the finished 9 national funded projects, which have been performed for recent 15 years are analysed. As the results of analysis, the previous researches were performed in the view of the guidance systems, but there is no study that can be used for peoples in dangerous situation until now. Also it has technical limitations in using indoor positioning technology for peoples. In this paper, therefore, we propose to use the indoor positioning technology for developing a novel evacuation guidance system for peoples in dangerous situation. It can be utilized to develop a novel evacuation guidance system which is considered indoor disaster situations.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.31
no.5A
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pp.526-536
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2006
According as Ubiquitous comes, interest for indoor location tracking system was more increased socially. However, existing indoor location tracking system doesn't correspond actively in frequent change of indoor environment, and there is a problem that correct location measurement of transfer object is difficult by NLOS property of indoor environment. Purpose of this paper proposes environment accommodation location tracking system that is improved location precision of transfer object and grasps location of indoor transfer object effectively that is essential element effectively to provide service to satisfy various user's request according as Ubiquitous comes.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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