Step Characterization using Sensor Information Fusion and Machine Learning

A pedestrian inertial navigation system is typically used to suppress the Global Navigation Satellite System limitation to track persons in indoor or in dense environments. However, low- cost inertial systems provide huge location estimation errors due to sensors and pedestrian dead reckoning inherent characteristics. To suppress some of these errors we propose a system that uses two inertial measurement units spread in person’s body, which measurements are aggregated using learning algorithms that learn the gait behaviors. In this work we present our results on using different machine learning algorithms which are used to characterize the step according to its direction and length. This characterization is then used to adapt the navigation algorithm according to the performed classifications

PSiS Mobile

In this paper, we present a state of the art on applications of mobile devices to support decision of a tourist running on a trip. We focus on two types of applications, tourism recommendation and tourism guide, making a brief description of the main characteristics of each one of them. We also refer the main problems encountered on the development of applications for mobile devices, and present PSiS (Personalized Sightseeing Tours Recommendation System) Mobile, our proposal to a mobile recommendation and planning support system, which is designed to provide an effective support during the tourist visit, providing contextaware information and recommendations about places of interest (POI) to visit, based on tourist preferences and his current context

Tourism mobile and recommendation systems - a state of the art

Recommendation systems have been growing in number for the last fifteen years. To evolve and adapt to the demands of the actual society, many paradigms emerged giving birth to even more paradigms and hybrid approaches. Mobile devices have also been under an incredible growth rate in every business area, and there are already lots of mobile based systems to assist tourists. This explosive growth gave birth to different mobile applications, each having their own advantages and disadvantages. Since recommendation and mobile systems might as well be integrated, this work intends to present the current state of the art in tourism mobile and recommendation systems, as well as to state their advantages and disadvantages

Personalized sightseeing tours support using mobile devices

In this paper, we present PSiS (Personalized Sightseeing Tours Recommendation System) Mobile. PSiS Mobile is our proposal to a mobile recommendation and planning support system, which is designed to provide effective support during the tourist visit with context-aware information and recommendations about places of interest (POI), exploiting tourist preferences and context

All over the place localization system

The MAP-i Doctoral Programme in Informatics, of the Universities of Minho, Aveiro and PortoA localização é normalmente obtida utilizando um sistema de navegação baseado num ambiente estruturado. No entanto, estes sistemas não funcionam ou são difíceis de serem implantados em ambientes densos. Assim, considerando que as pessoas se deslocam geralmente a pé, neste trabalho é proposto um Sistema de Navigação Inercial para Pedestres (PINS). Nesta tese são identificadas as principais vantagens e desvantagens dos PINS, bem como, os algoritmos que estão na base destes sistemas. O objetivo é fornecer uma perspectiva abrangente sobre o que é necessário para desenvolver um PINS e quais os problemas encontrados mais frequentemente durante o seu desenvolvimento. São também identificados e comparados os sistemas e tecnologias mais importantes da literatura. Duas unidades de medição inercial foram desenvolvidas, sendo que os sensores inerciais foram combinados com sensores de força para melhorar a detecção das diferentes fases (fase de apoio e fase de balanço) da marcha humana, assim como, para ter uma informação mais precisa sobre a força de contacto. É muito importante que a fase de apoio seja devidamente detectada. Assim três diferentes algoritmos, utilizando diferentes sensores e métodos de fusão sensorial, são explicados e avaliados. A marcha humana representa um padrão que é repetido ao longo do tempo, o qual é aprendido utilizando algoritmos de aprendizagem com base nos dados obtidos pelas diferentes fontes de informação para realizar uma caracterização do passo. Esta caracterização leva a uma melhoria no desempenho do sistema, uma vez que os erros sistemáticos podem ser aprendidos, para depois serem corrigidos em tempo real. Como neste sistema existe mais do que uma fonte de informação, além das técnicas de fusão sensorial, são também aplicadas técnicas de fusão de informação. Depois dos dados serem obtidos com o equipamento desenvolvido, e do passo ser caracterizado com os dados aprendidos, são aplicados os algoritmos que fazem a estimativa do deslocamento. A arquitetura proposta é avaliada em quatro cenários de utilização real, dentro de um edifício, envolvendo diferentes tipos de caminhadas. Esta arquitectura levou a uma melhoria significativa da precisão da estimativa do deslocamento.Nowadays location information is typically obtained using a navigation system based on a structured environment. However, these systems do not work or are very difficult to be deployed in dense environments. Thus, considering that persons are usually on foot, in this work is proposed a Pedestrian Inertial Navigation System (PINS). In this thesis are identified the main advantages/disadvantages about PINS, as well as, the algorithms that are the base of this type of systems. It is provided a good insight about what is necessary to create a PINS and the problems that are encountered during its development. To complement these insights the fundamentals about Human Gait are presented, along with the main sensor and information fusion strategies used in this type of system. Also, the most important systems and technologies are identified and compared. Two inertial measurement units were developed, where the inertial sensors were combined with force sensors to improve the detection of different phases (stance and swing phase) of the human gait, as well as, to have proper information about the contact force. The stance phase is very important to be properly detected, therefore, three different algorithms using different sensors and sensor fusion methods are explained and evaluated. The human gait cycle represents a pattern that is a repeatable over time. Thus, this pattern is learned using machine learning algorithms, which are applied to the data obtained from the different data sources to perform a step characterization. This characterization leads to an improvement on the system’s performance, since the systematic errors can be learned to then be corrected in real-time. Since there is more than one source of information, besides sensor fusion techniques, it was also implemented an information fusion strategy. After collecting the data with the developed hardware and characterize the step according to the learned data, it is demonstrated the developed displacement estimation architecture. The proposed architecture and algorithms are evaluated through four real use case scenarios in a typical indoor environment involving different types of walking paths. This architecture led to a significant improvement on the displacement estimation accuracy.This work is funded by the ERDF (European Regional Development Fund) through the COMPETE Programme and by the Portuguese Government through the FCT (Portuguese Foundation for Science and Technology) within the doctoral grant SFRH/BD/70248/2010

Providing location everywhere

Anacleto R., Figueiredo L., Novais P., Almeida A., Providing Location Everywhere, in Progress in Artificial Intelligence, Antunes L., Sofia Pinto H. (eds), Lecture Notes in Artificial Intelligence 7026, Springer-Verlag, ISBN 978-3-540-24768-2, (Proceedings of the 15th Portuguese conference on Artificial Intelligence - EPIA 2011, Lisboa, Portugal), pp 15-28, 2011.The ability to locate an individual is an essential part of many applications, specially the mobile ones. Obtaining this location in an open environment is relatively simple through GPS (Global Positioning System), but indoors or even in dense environments this type of location system doesn’t provide a good accuracy. There are already systems that try to suppress these limitations, but most of them need the existence of a structured environment to work. Since Inertial Navigation Systems (INS) try to suppress the need of a structured environment we propose an INS based on Micro Electrical Mechanical Systems (MEMS) that is capable of, in real time, compute the position of an individual everywhere

Server to mobile device communication: A case study

When we want to implement a client-server applications we must consider the mobile devices limitations. So, in this paper we discuss what can be the more reliable way to exchange information between a server and an Android mobile application, since it is important for users to have an application that really works in a responsive way and preferably without any errors. In this discussion two data transfer protocols (Socket and HTTP) and to serialize data three different data structure formats (XML, JSON and Protocol Buffers) were tested using some metrics to evaluate which is the most practical and fast to use.(undefined

Recommendation & mobile systems - a state of the art for tourism

Recommendation systems have been growing in number over the last fifteen years. To evolve and adapt to the demands of the actual society, many paradigms emerged giving birth to even more paradigms and hybrid approaches. These approaches contain strengths and weaknesses that need to be evaluated according to the knowledge area in which the system is going to be implemented. Mobile devices have also been under an incredible growth rate in every business area, and there are already lots of mobile based systems to assist tourists. This explosive growth gave birth to different mobile applications, each having their own advantages and disadvantages. Since recommendation and mobile systems might as well be integrated, this work intends to present the current state of the art in tourism mobile and recommendation systems, as well as to state their advantages and disadvantages

Comparação do desempenho de diferentes abordagens para o desenvolvimento de aplicações móveis

Esta dissertação teve como objectivo principal a comparação de diversas tecnologias existentes para o desenvolvimento de aplicações móveis e componentes associados. Para o efeito foram definidos diversos testes com métricas e objectivos concretos. O resultado destes testes deu origem a um conjunto de recomendações que servem de base tanto ao projecto associado (VitaSenior) como a futuros projectos de software. Tendo sempre como principal foco a satisfação das necessidades do respectivo projecto, foram delineados alguns testes a realizar para então após os testes se conseguir fazer uma escolha assertiva da tecnologia a desenvolver a presença mobile do mesmo. Os testes seleccionados e respectivas finalidades foram então os seguintes: Medição do tempo em milissegundos da execução de pedidos para as rotas de login e registo da interface de programação de aplicações (do inglês Aplication Programing Interface – API) com a finalidade de medir os tempos médios necessários à realização de uma operação de rotina da aplicação. Medição do tempo em milissegundos da execução de uma tarefa de uso intensivo do processador, quer numa única thread como em múltiplos threads, com a finalidade de verificar diferenças de desempenho caso seja necessária efectuar tal operação. Medição do tempo em milissegundos do carregamento de imagens com endereçamento local e remoto, de modo a determinar a detentora da melhor performance. Medição do tempo de execução em milissegundos de uma série de pedidos encadeados de forma a verificar a performance média de execução de pedidos à API. Medição do consumo de memória e verificação do mecanismo de gestão de memória. Medição do consumo de bateria máximo estimado. Sendo também efectuada uma análise da simplicidade e facilidade de manutenção de código bem como uma comparação da usabilidade entre nativo e uma outra tecnologia/framework abordada. vi Relativamente aos pedidos de rede, foi também avaliada a capacidade de resposta da API a utilizar no projecto do VITASENIOR, onde foram efectuados todos os pedidos de rede realizados, sendo realizados testes de carga com a aplicação JMeter, determinando então o número de pedidos médio a que a interface de programação de aplicações (do inglês Aplication Programing Interface – API) e diversas rotas utilizadas é capaz de dar resposta sem interferir na performance da aplicação. Para a realização das diversas aplicações de teste foram seleccionadas após um estudo inicial das tecnologias/frameworks existentes, Android nativo, aplicação web progressiva (do inglês Progressive Web App - PWA) com interface gráfica desenvolvida com a framework VueJS e desenvolvimento recorrendo a uma tecnologia de desenvolvimento hibrido neste caso IONIC, com código elaborado com recurso a AngularJS. Após a elaboração de todos os testes e análises verificou-se que Android nativo apresenta uma melhor performance em termos gerais, sendo que a PWA apresenta um melhor equilíbrio entre performance, simplicidade de código, facilidade de manutenção e permite obter presença em todas as plataformas com apenas uma base de código desenvolvida. Verificou-se ainda que a usabilidade nativa de Android pode ser replicada na PWA, sendo também o consumo de bateria máximo expectável equivalente. Constatou-se contudo que o browser onde a PWA corre terá também impacto na sua performance, sendo no entanto esta a escolha para um cenário onde o pretendido é um equilíbrio entre todos os factores mencionados e testados

Mobile application to provide personalized sightseeing tours

Tourist recommendation systems have been growing over the last few years, mainly because of the use of mobile devices to obtain user context. This work discusses some of the most relevant systems on the field and presents PSiS Mobile, which is a mobile recommendation and planning application designed to support a tourist during his vacations. It provides recommendations about points of interest to visit based on tourist preferences and on user and sight context. Also, it suggests a visit planning which can be dynamically adapted based on current user and sight context. This tool works also like a journey dairy since it records the tourist moves and tasks to help him remember how the trip was like. To conclude, some field experiences will be presented.This work is part-funded by the ERDF European Regional Development Fund through the COMPETE Programme (operational programme for competitiveness) and by the National Funds through the FCT Fundação para a Ciência e a Tecnologia (Portuguese Foundation for Science and Technology) within projects PSIS (PTDC/TRA /72152/2006), FCOMP-01- 0124 - FEDER-028980 (PTDC/EEI-SII/1386/2012) and PEst- OE / EEI / UI0752 / 2011