IMag:Accurate and Rapidly Deployable Inertial Magneto-Inductive Localisation

Localisation is of importance for many applications. Our motivating scenarios are short-term construction work and emergency rescue. Not only is accuracy necessary, these scenarios also require rapid setup and robustness to environmental conditions. These requirements preclude the use of many traditional methods e.g. vision-based, laser-based, Ultra-wide band (UWB) and Global Positioning System (GPS)-based localisation systems. To solve these challenges, we introduce iMag, an accurate and rapidly deployable inertial magneto-inductive (MI) localisation system. It localises monitored workers using a single MI transmitter and inertial measurement units with minimal setup effort. However, MI location estimates can be distorted and ambiguous. To solve this problem, we suggest a novel method to use MI devices for sensing environmental distortions, and use these to correctly close inertial loops. By applying robust simultaneous localisation and mapping (SLAM), our proposed localisation method achieves excellent tracking accuracy, and can improve performance significantly compared with only using an inertial measurement unit (IMU) and MI device for localisation

WLAN-paikannuksen elinkaaren tukeminen

The advent of GPS positioning at the turn of the millennium provided consumers with worldwide access to outdoor location information. For the purposes of indoor positioning, however, the GPS signal rarely penetrates buildings well enough to maintain the same level of positioning granularity as outdoors. Arriving around the same time, wireless local area networks (WLAN) have gained widespread support both in terms of infrastructure deployments and client proliferation. A promising approach to bridge the location context then has been positioning based on WLAN signals. In addition to being readily available in most environments needing support for location information, the adoption of a WLAN positioning system is financially low-cost compared to dedicated infrastructure approaches, partly due to operating on an unlicensed frequency band. Furthermore, the accuracy provided by this approach is enough for a wide range of location-based services, such as navigation and location-aware advertisements. In spite of this attractive proposition and extensive research in both academia and industry, WLAN positioning has yet to become the de facto choice for indoor positioning. This is despite over 20 000 publications and the foundation of several companies. The main reasons for this include: (i) the cost of deployment, and re-deployment, which is often significant, if not prohibitive, in terms of work hours; (ii) the complex propagation of the wireless signal, which -- through interaction with the environment -- renders it inherently stochastic; (iii) the use of an unlicensed frequency band, which means the wireless medium faces fierce competition by other technologies, and even unintentional radiators, that can impair traffic in unforeseen ways and impact positioning accuracy. This thesis addresses these issues by developing novel solutions for reducing the effort of deployment, including optimizing the indoor location topology for the use of WLAN positioning, as well as automatically detecting sources of cross-technology interference. These contributions pave the way for WLAN positioning to become as ubiquitous as the underlying technology.GPS-paikannus avattiin julkiseen käyttöön vuosituhannen vaihteessa, jonka jälkeen sitä on voinut käyttää sijainnin paikantamiseen ulkotiloissa kaikkialla maailmassa. Sisätiloissa GPS-signaali kuitenkin harvoin läpäisee rakennuksia kyllin hyvin voidakseen tarjota vastaavaa paikannustarkkuutta. Langattomat lähiverkot (WLAN), mukaan lukien tukiasemat ja käyttölaitteet, yleistyivät nopeasti samoihin aikoihin. Näiden verkkojen signaalien käyttö on siksi alusta asti tarjonnut lupaavia mahdollisuuksia sisätilapaikannukseen. Useimmissa ympäristöissä on jo valmiit WLAN-verkot, joten paikannuksen käyttöönotto on edullista verrattuna järjestelmiin, jotka vaativat erillisen laitteiston. Tämä johtuu osittain lisenssivapaasta taajuusalueesta, joka mahdollistaa kohtuuhintaiset päätelaitteet. WLAN-paikannuksen tarjoama tarkkuus on lisäksi riittävä monille sijaintipohjaisille palveluille, kuten suunnistamiselle ja paikkatietoisille mainoksille. Näistä lupaavista alkuasetelmista ja laajasta tutkimuksesta huolimatta WLAN-paikannus ei ole kuitenkaan pystynyt lunastamaan paikkaansa pääasiallisena sisätilapaikannusmenetelmänä. Vaivannäöstä ei ole puutetta; vuosien saatossa on julkaistu yli 20 000 tieteellistä artikkelia sekä perustettu useita yrityksiä. Syitä tähän kehitykseen on useita. Ensinnäkin, paikannuksen pystyttäminen ja ylläpito vaativat aikaa ja vaivaa. Toiseksi, langattoman signaalin eteneminen ja vuorovaikutus ympäristön kanssa on hyvin monimutkaista, mikä tekee mallintamisesta vaikeaa. Kolmanneksi, eri teknologiat ja laitteet kilpailevat lisenssivapaan taajuusalueen käytöstä, mikä johtaa satunnaisiin paikannustarkkuuteen vaikuttaviin tietoliikennehäiriöihin. Väitöskirja esittelee uusia menetelmiä joilla voidaan merkittävästi pienentää paikannusjärjestelmän asennuskustannuksia, jakaa ympäristö automaattisesti osiin WLAN-paikannusta varten, sekä tunnistaa mahdolliset langattomat häiriölähteet. Nämä kehitysaskeleet edesauttavat WLAN-paikannuksen yleistymistä jokapäiväiseen käyttöön