Hyppää sisältöön
    • FI
    • ENG
  • FI
  • /
  • EN
OuluREPO – Oulun yliopiston julkaisuarkisto / University of Oulu repository
Näytä viite 
  •   OuluREPO etusivu
  • Oulun yliopisto
  • Avoin saatavuus
  • Näytä viite
  •   OuluREPO etusivu
  • Oulun yliopisto
  • Avoin saatavuus
  • Näytä viite
JavaScript is disabled for your browser. Some features of this site may not work without it.

Simultaneous localization and mapping using the indoor magnetic field

Vallivaara, Ilari (2018-01-02)

 
Avaa tiedosto
isbn978-952-62-1774-1.pdf (10.92Mt)
isbn978-952-62-1774-1_meta.xml (117.2Kt)
isbn978-952-62-1774-1_solr.xml (46.31Kt)
Lataukset: 


Vallivaara, Ilari
University of Oulu
02.01.2018
Tämä Kohde on tekijänoikeuden ja/tai lähioikeuksien suojaama. Voit käyttää Kohdetta käyttöösi sovellettavan tekijänoikeutta ja lähioikeuksia koskevan lainsäädännön sallimilla tavoilla. Muunlaista käyttöä varten tarvitset oikeudenhaltijoiden luvan.
Näytä kaikki kuvailutiedot
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:ISBN:9789526217741

Kuvaus

Academic dissertation to be presented with the assent of the Doctoral Training Committee of Technology and Natural Sciences of the University of Oulu for public defence in Auditorium TS101, Linnanmaa, on 12 January 2018, at 12 noon
Tiivistelmä

Abstract

The Earth’s magnetic field (MF) has been used for navigation for centuries. Man-made metallic structures, such as steel reinforcements in buildings, cause local distortions to the Earth’s magnetic field. Up until the recent decade, these distortions have been mostly considered as a source of error in indoor localization, as they interfere with the compass direction. However, as the distortions are temporally stable and spatially distinctive, they provide a unique magnetic landscape that can be used for constructing a map for indoor localization purposes, as noted by recent research in the field.

Most approaches rely on manually collecting the magnetic field map, a process that can be both tedious and error-prone. In this thesis, the map is collected by a robotic platform with minimal sensor equipment. It is shown that a mere magnetometer along with odometric information suffices to construct the map via a simultaneous localization and mapping (SLAM) procedure that builds on the Rao-Blackwellized particle filter as means for recursive Bayesian estimation. Furthermore, the maps are shown to achieve decimeter level localization accuracy that combined with the extremely low-cost hardware requirements makes the presented methods very lucrative for domestic robots. In addition, general auxiliary methods for effective sampling and dealing with uncertainties are presented.

Although the methods presented here are devised in mobile robotics context, most of them are also applicable to mobile device-based localization, for example, with little modifications. Magnetic field localization offers a promising alternative to WiFi-based methods for achieving GPS-level localization indoors. This is motivated by the rapidly growing indoor location market.

 

Tiivistelmä

Maan magneettikenttään perustuvat kompassit ovat ohjanneet merenkäyntiä vuosisatojen ajan. Rakennusten metallirakenteet aiheuttavat paikallisia häiriöitä tähän magneettikenttään, minkä vuoksi kompasseja on pidetty epäluotettavina sisätiloissa. Vasta viimeisen vuosikymmenen aikana on huomattu, että koska nämä häiriöt ovat ajallisesti pysyviä ja paikallisesti hyvin erottelevia, niistä voidaan muodostaa jokaiselle rakennukselle yksilöllinen häiriöihin perustuva magneettinen kartta, jota voidaan käyttää sisätiloissa paikantamiseen.

Suurin osa tämänhetkisistä magneettikarttojen sovelluksista perustuu kartan käsin keräämiseen, mikä on sekä työlästä että tarjoaa mahdollisuuden inhimillisiin virheisiin. Tämä väitöstutkimus tarttuu ongelmaan laittamalla robotin hoitamaan kartoitustyön ja näyttää, että robotti pystyy itsenäisesti keräämään magneettisen kartan hyödyntäen pelkästään magnetometriä ja renkaiden antamia matkalukemia. Ratkaisu perustuu faktoroituun partikkelisuodattimeen (RBPF), joka approksimoi täsmällistä rekursiivista bayesilaista ratkaisua. Robotin keräämien karttojen tarkkuus mahdollistaa paikannuksen n. 10 senttimetrin tarkkuudella. Vähäisten sensori- ja muiden vaatimusten takia menetelmä soveltuu erityisen hyvin koti- ja parvirobotiikkaan, joissa hinta on usein ratkaiseva tekijä.

Tutkimuksessa esitellään lisäksi uusia apumenetelmiä tehokkaaseen näytteistykseen ja epävarmuuden hallintaan. Näiden käyttöala ei rajoitu pelkästään magneettipaikannukseen- ja kartoitukseen.

Robotiikan sovellusten lisäksi tutkimusta motivoi voimakkaasti kasvava tarve älylaitteissa toimivalle sisätilapaikannukselle. Tämä avaa uusia mahdollisuuksia paikannukselle ympäristöissä, joissa GPS ei perinteisesti toimi.

 
Kokoelmat
  • Avoin saatavuus [38824]
oulurepo@oulu.fiOulun yliopiston kirjastoOuluCRISLaturiMuuntaja
SaavutettavuusselosteTietosuojailmoitusYlläpidon kirjautuminen
 

Selaa kokoelmaa

NimekkeetTekijätJulkaisuajatAsiasanatUusimmatSivukartta

Omat tiedot

Kirjaudu sisäänRekisteröidy
oulurepo@oulu.fiOulun yliopiston kirjastoOuluCRISLaturiMuuntaja
SaavutettavuusselosteTietosuojailmoitusYlläpidon kirjautuminen