Systèmes de localisation en temps réel basés sur les réseaux de communication sans fil

Des techniques fiables de radiolocalisation s’avèrent indispensables au développement d’un grand nombre de nouveaux systèmes pertinents. Les techniques de localisation basées sur les réseaux de communication sans-fil (WNs) sont particulièrement adéquates aux espaces confinés et fortement urbanisés. Le présent projet de recherche s’intéresse aux systèmes de localisation en temps réel (RTLS) basés sur les technologies de communication sans-fil existantes. Deux nouvelles techniques de radiolocalisation alternatives sont proposées pour améliorer la précision de positionnement des nœuds sans-fil mobiles par rapport aux méthodes conventionnelles basées sur la puissance des signaux reçus (RSS). La première méthode de type géométrique propose une nouvelle métrique de compensation entre les puissances de signaux reçus par rapport à des paires de stations réceptrices fixes. L’avantage de cette technique est de réduire l’effet des variations du milieu de propagation et des puissances d’émission des signaux sur la précision de localisation. La même métrique est sélectionnée pour former les signatures utilisées pour créer la carte radio de l’environnement de localisation durant la phase hors-ligne dans la deuxième méthode de type analyse de situation. Durant la phase de localisation en temps réel, la technique d’acquisition comprimée (CS) est appliquée pour retrouver les positions des nœuds mobiles à partir d’un nombre réduit d’échantillons de signaux reçus en les comparant à la carte radio préétablie. Le calcul d’algèbre multilinéaire proposé dans ce travail permet l’utilisation de ce type de métrique ternaire, équivalemment la différence des temps d’arrivée (TDOA), pour calculer les positions des cibles selon la technique de CS. Les deux méthodes sont ensuite validées par des simulations et des expérimentations effectuées dans des environnements à deux et à trois dimensions. Les expériences ont été menées dans un bâtiment multi-étages (MFB) en utilisant l’infrastructure sans-fil existante pour retrouver conjointement la position et l’étage des cibles en utilisant les techniques proposées. Un exemple emblématique de l’application des RTLS dans les zones urbaines est celui des systèmes de transport intelligents (ITS) pour améliorer la sécurité routière. Ce projet s’intéresse également à la performance d’une application de sécurité des piétons au niveau des intersections routières. L’accomplissement d’un tel système repose sur l’échange fiable, sous des contraintes temporelles sévères, des données de positionnement géographique entre nœuds mobiles pour se tenir mutuellement informés de leurs présences et positions afin de prévenir les risques de collision. Ce projet mène une étude comparative entre deux architectures d’un système ITS permettant la communication entre piétons et véhicules, directement et via une unité de l’infrastructure, conformément aux standards de communication dans les réseaux ad hoc véhiculaires (VANETs)

A Meta-Review of Indoor Positioning Systems

An accurate and reliable Indoor Positioning System (IPS) applicable to most indoor scenarios has been sought for many years. The number of technologies, techniques, and approaches in general used in IPS proposals is remarkable. Such diversity, coupled with the lack of strict and verifiable evaluations, leads to difficulties for appreciating the true value of most proposals. This paper provides a meta-review that performed a comprehensive compilation of 62 survey papers in the area of indoor positioning. The paper provides the reader with an introduction to IPS and the different technologies, techniques, and some methods commonly employed. The introduction is supported by consensus found in the selected surveys and referenced using them. Thus, the meta-review allows the reader to inspect the IPS current state at a glance and serve as a guide for the reader to easily find further details on each technology used in IPS. The analyses of the meta-review contributed with insights on the abundance and academic significance of published IPS proposals using the criterion of the number of citations. Moreover, 75 works are identified as relevant works in the research topic from a selection of about 4000 works cited in the analyzed surveys

Localization and Tracking of Intestinal Paths for Wireless Capsule Endoscopy

Wireless capsule endoscopy (WCE) is a non-invasive technology used for visual inspection of the human gastrointestinal (GI) tract. Localization of the capsule is a vital component of the system, as this enables physicians to identify the position of abnormalities. Several approaches exist that use the received signal strength (RSS) of the radio frequency (RF) signals for localization. However, few of these utilize the sparseness of the signals. Due to intestinal motility, the capsule positions will change with time. The distance travelled by the capsule in the intestine, however, remains more or less constant with time. In this thesis, a compressive sensing (CS) based localization algorithm is presented, that utilize signal sparsity in the RSS measurements. Different L1-minimization algorithms are used to find the sparse location vector. The performance is evaluated by electromagnetic (EM) simulations performed on a human voxel model, using narrow-band (NB) and ultra wide-band (UWB) signals. From intestinal positions, the distance the capsule has travelled is estimated by use of Kalman- and particle filters. It was found that localization accuracy of a few millimeters is possible under ideal conditions, when the RSS measurements are generated from a path loss model. When using path loss data from the EM simulations, localization accuracy on the order of 20-30 mm was achievable for NB signals. Use of UWB signals resulted in localization errors between 35-60 mm, depending on frequency range and bandwidth. From generated intestinal positions, the travelled distance was estimated with a minimum accuracy of a few millimeters, when using a VNL Kalman filter and moderate amounts of observation noise. The results are found from a limited amount of data. In order to increase the confidence in the presented results, the performance of the localization algorithm and the filters should be evaluated with a larger number of datasets

Proceedings of the NASA Conference on Space Telerobotics, volume 3

The theme of the Conference was man-machine collaboration in space. The Conference provided a forum for researchers and engineers to exchange ideas on the research and development required for application of telerobotics technology to the space systems planned for the 1990s and beyond. The Conference: (1) provided a view of current NASA telerobotic research and development; (2) stimulated technical exchange on man-machine systems, manipulator control, machine sensing, machine intelligence, concurrent computation, and system architectures; and (3) identified important unsolved problems of current interest which can be dealt with by future research