Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Indoor Positioning Technology Exploration for Mobile-Robots in GPS-Denied Environments
KTH, School of Electrical Engineering and Computer Science (EECS).
2019 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

This thesis provides theoretical and practical indoor-positioning technology exploration specific to autonomous mobile-robots for their operation in a GPS-denied environment, a closed room of dimensions 12.2x6.6 m2. A mobile-robot, capable of driving autonomously was used, with a Single Board Computer (SBC) responsible for collecting the positioning data from the different Indoor positioning system (IPS) receivers mounted on the mobile robot. The IPS used during the thesis includes the Ultrasonic positioning system, Ultra-wideband (UWB) system and Visible Light Communication (VLC). The VLC system provided by Philips uses Smartphones as receivers, providing the position-estimation primarily using all the sensors present on the smartphone. An alternative to this approach is to use dedicated electronics and sensors to provide position data, without the use of smart-phones. In this thesis, steps to implement this alternative system to support the mobile-robot are discussed along with their advantages and disadvantages.

A method that resulted from this alternative approach were a combination of camera receiver and photo-diode based receiver. A camera receiver uses Computer vision algorithms to make sense out of environmental geometry-information in combination with Philips-VLC to provide a 2D fine position data. A photo-diode VLC-receiver provides the coarse 2D VLC co-ordinate reference. The accuracy obtained after combining fine and coarse data from the two systems is measured down to 5 cm, which is better than the former approach which uses a smartphone as a receiver. Discarding the use of smartphone removes the additional software overhead, latency and power usage. The implemented system also serves as a unified indoor positioning testbench, providing positioning plots on the same User-Interface (UI), making it easier to compare the performances and functionality of the IPS.

The accuracy at High-Speed operation is discussed when combining OpenCV with the PhilipsVLC system. The test and results highlight the accuracy of the positioning, which demonstrates the ability of the current setup to solve other practical issues associated with using Phillips VLC-fixtures, furthering the scope of this thesis.

Abstract [sv]

Denna avhandling innehåller en teoretisk och praktisk undersökning av inomhuspositioneringsteknik för autonoma mobilrobotar för funktion i en GPS-nekad miljö, ett slutet rum med dimensioner 12.2 x 6.6 m2. En mobilrobot, som kan köras autonomt, användes tillsammans med en enkortsdator (Single-Board Computer SBC). SBCn var ansvarig för att samla in positionsdata från de olika IPS-mottagarna monterade på mobilroboten. De IPS som användes under avhandlingsarbetet inkluderar Ultrasonics positioneringssystem, Ultra-wide band (UWB) systemet och Visible Light Communication (VLC). VLC-systemet, som tillhandahölls av Philips, använder smarttelefoner som mottagare, vilket ger en positionskalkyl baserad på de sensorer som finns på smarttelefonen. Ett alternativ till denna metod är att använda dedikerad elektronik och sensorer för att tillhandahålla data, utan användning av smarta telefoner. I denna avhandling diskuteras steg för att implementera detta alternativa system för att stödja mobilroboten tillsammans med dess fördelar och nackdelar.

De två metoderna som var resultatet av det alternativa tillvägagångssättet är dels en kameramottagare och dels en foto-diodbaserad mottagare. Kameramottagaren använder sig av datorvisionsalgoritmer för att behandla information om lokalens geometri i kombination med en Philips-VLC för att ge 2D finpositionering. En fotodiod VLC-mottagare ger en grov uppskattning av 2D-koordinaten. Noggrannheten som uppnåtts efter att ha kombinerat findata och grovdata från de två systemen når ner till 5 cm, vilket är bättre än det tidigare tillvägagångssättet med smartphone-mottagare. Genom att smarttelefonen tas bort ur ekvationen, reduceras overhead för programvaran, latensen och strömförbrukningen. Det implementerade systemet fungerar också som en enhetlig testbänk för inomhuspositionering, och tillhandahåller positioneringsdiagram på samma användarinterface (UI), vilket gör det lättare att jämföra prestanda och funktionalitet hos IPS:en. Noggrannheten vid hög hastighet disuteras, när OpenCV kombineras med Philips-VLC-systemet. Tester och resultat belyser positioneringsmetodens noggrannhet, vilket vittnar om den aktuella lösningens förmåga att lösa andra praktiska problem förknippade med användningen av Philips VLC-fixturer, vilket ökar uppsatsens omfattning.

Place, publisher, year, edition, pages
2019. , p. 43
Series
TRITA-EECS-EX ; 2019:708
National Category
Electrical Engineering, Electronic Engineering, Information Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-268873OAI: oai:DiVA.org:kth-268873DiVA, id: diva2:1395650
External cooperation
Philips
Subject / course
Electrical Engineering
Examiners
Available from: 2020-02-24 Created: 2020-02-24 Last updated: 2020-02-24Bibliographically approved

Open Access in DiVA

No full text in DiVA

By organisation
School of Electrical Engineering and Computer Science (EECS)
Electrical Engineering, Electronic Engineering, Information Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 29 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf