Design and realization of precise indoor localization mechanism for Wi-Fi devices

Despite the abundant literature in the field, there is still the need to find a time-efficient, highly accurate, easy to deploy and robust localization algorithm for real use. The algorithm only involves minimal human intervention. We propose an enhanced Received Signal Strength Indicator (RSSI) based positioning algorithm for Wi-Fi capable devices, called the Dynamic Weighted Evolution for Location Tracking (DWELT). Due to the multiple phenomena affecting the propagation of radio signals, RSSI measurements show fluctuations that hinder the utilization of straightforward positioning mechanisms from widely known propagation loss models. Instead, DWELT uses data processing of raw RSSI values and applies a weighted posterior-probabilistic evolution for quick convergence of localization and tracking. In this paper, we present the first implementation of DWELT, intended for 1D location (applicable to tunnels or corridors), and the first step towards a more generic implementation. Simulations and experiments show an accuracy of 1m in more than 81% of the cases, and less than 2m in the 95%.Peer ReviewedPostprint (published version

A review of relay network on UAVS for enhanced connectivity

One of the best evolution in technology breakthroughs is the Unmanned Aerial Vehicle (UAV). This aerial system is able to perform the mission in an agile environment and can reach the hard areas to perform the tasks autonomously. UAVs can be used in post-disaster situations to estimate damages, to monitor and to respond to the victims. The Ground Control Station can also provide emergency messages and ad-hoc communication to the Mobile Users of the disaster-stricken community using this network. A wireless network can also extend its communication range using UAV as a relay. Major requirements from such networks are robustness, scalability, energy efficiency and reliability. In general, UAVs are easy to deploy, have Line of Sight options and are flexible in nature. However, their 3D mobility, energy constraints, and deployment environment introduce many challenges. This paper provides a discussion of basic UAV based multi-hop relay network architecture and analyses their benefits, applications, and tradeoffs. Key design considerations and challenges are investigated finding fundamental issues and potential research directions to exploit them. Finally, analytical tools and frameworks for performance optimizations are presented

Infrared ranging in multipath environments for indoor localization of mobile targets

Esta tesis aborda el problema de la medida de diferencias de distancia mediante señales ópticas afectadas por multicamino, aplicada a la localización de agentes móviles en espacios interiores. Los avances en robótica, entornos inteligentes y vehículos autónomos han creado un campo de aplicación específico para la localización en interiores, cuyos requerimientos de precisión (en el rango de los cm) son muy superiores a los demandados por las aplicaciones de localización orientadas a personas, en cuyo contexto se han desarrollado la mayor parte de las alternativas tecnológicas. La investigación con métodos de geometría proyectiva basados en cámaras y de multilateración basados en medida de distancia con señales de radiofrecuencia de banda ancha, de ultrasonido y ópticas han demostrado un rendimiento potencial adecuado para cubrir estos requerimientos. Sin embargo, todas estas alternativas, aún en fase de investigación, presentan dificultades que limitan su aplicación práctica. En el caso de los sistemas ópticos, escasamente estudiados en este contexto, los trabajos previos se han basado en medidas de diferencia de fase de llegada de señales infrarrojas moduladas sinusoidalmente en intensidad. Una infraestructura centralizada computa medidas diferenciales, entre receptores fijos, de la señal emitida desde el móvil a posicionar, y calcula la posición del móvil mediante trilateración hiperbólica a partir de éstas. Estas investigaciones demostraron que se pueden alcanzar precisiones de pocos centímetros; sin embargo, las interferencias por multicamino debidas a la reflexión de la señal óptica en superficies del entorno pueden degradar esta precisión hasta las decenas de centímetros dependiendo de las características del espacio. Así pues, el efecto del multicamino es actualmente la principal fuente de error en esta tecnología, y por tanto, la principal barrera a superar para su implementación en situaciones reales. En esta tesis se propone y analiza un sistema de medida con señales ópticas que permite obtener estimaciones de diferencias de distancia precisas reduciendo el efecto crítico del multicamino. El sistema propuesto introduce una modulación con secuencias de ruido pseudoaleatorio sobre la modulación sinusoidal típicamente usada para medida de fase por onda continua, y aprovecha las propiedades de ensanchamiento en frecuencia de estas secuencias para reducir el efecto del multicamino. El sistema, que realiza una doble estimación de tiempo y fase de llegada, está compuesto por una etapa de sincronización que posibilita la demodulación parcialmente coherente de la señal recibida, seguida de un medidor diferencial de fase sobre las componentes desensanchadas tras la demodulación. Las condiciones de multicamino óptico típicas en espacios interiores, con una componente de camino directo claramente dominante, permiten que el proceso de demodulación recupere más potencia del camino directo que del resto de contribuciones, reduciendo el efecto del multicamino en la estimación final. Los resultados obtenidos demuestran que la aplicación del método propuesto permitiría realizar posicionamiento a partir de señales ópticas con el rendimiento adecuando para aplicaciones de robótica y guiado de vehículos en espacios interiores; además, el progresivo aumento de la potencia y el ancho de banda de los dispositivos optoelectrónicos disponibles permite esperar un incremento considerable de las prestaciones de la propuesta en los próximos años

Signals and Images in Sea Technologies

Life below water is the 14th Sustainable Development Goal (SDG) envisaged by the United Nations and is aimed at conserving and sustainably using the oceans, seas, and marine resources for sustainable development. It is not difficult to argue that signals and image technologies may play an essential role in achieving the foreseen targets linked to SDG 14. Besides increasing the general knowledge of ocean health by means of data analysis, methodologies based on signal and image processing can be helpful in environmental monitoring, in protecting and restoring ecosystems, in finding new sensor technologies for green routing and eco-friendly ships, in providing tools for implementing best practices for sustainable fishing, as well as in defining frameworks and intelligent systems for enforcing sea law and making the sea a safer and more secure place. Imaging is also a key element for the exploration of the underwater world for various scopes, ranging from the predictive maintenance of sub-sea pipelines and other infrastructure projects, to the discovery, documentation, and protection of sunken cultural heritage. The scope of this Special Issue encompasses investigations into techniques and ICT approaches and, in particular, the study and application of signal- and image-based methods and, in turn, exploration of the advantages of their application in the previously mentioned areas

Evolution Toward 5G Mobile Networks - A Survey on Enabling Technologies

In this paper, an extensive review has been carried out on the trends of existing as well as proposed potential enabling technologies that are expected to shape the fifth generation (5G) mobile wireless networks. Based on the classification of the trends, we develop a 5G network architectural evolution framework that comprises three evolutionary directions, namely, (1) radio access network node and performance enabler, (2) network control programming platform, and (3) backhaul network platform and synchronization. In (1), we discuss node classification including low power nodes in emerging machine-type communications, and network capacity enablers, e.g., millimeter wave communications and massive multiple-input multiple-output. In (2), both logically distributed cell/device-centric platforms, and logically centralized conventional/wireless software defined networking control programming approaches are discussed. In (3), backhaul networks and network synchronization are discussed. A comparative analysis for each direction as well as future evolutionary directions and challenges toward 5G networks are discussed. This survey will be helpful for further research exploitations and network operators for a smooth evolution of their existing networks toward 5G networks