Esquema de Posicionamiento Interior Tridimensional para Drones con Clasificador de Aprendizaje Profundo Basado en Huellas Dactilares
Autores: Liu, Shuzhi; Lu, Houjin; Hwang, Seung-Hoon
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Esquema de Posicionamiento Interior Tridimensional para Drones con Clasificador de Aprendizaje Profundo Basado en Huellas Dactilares
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Uav
Posicionamiento en interiores
Basado en wifi
3d
Clasificador de aprendizaje profundo
Reconocimiento de huellas dactilares
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Los vehículos aéreos no tripulados (VANT) tienen un potencial significativo para diversas aplicaciones en interiores, como mapeo, vigilancia, navegación y operaciones de búsqueda y rescate. Sin embargo, el posicionamiento en interiores es un desafío importante para los VANT, debido a la falta de señales GPS y la complejidad de los entornos interiores. Por lo tanto, este estudio tuvo como objetivo desarrollar un esquema de posicionamiento tridimensional (3D) en interiores basado en Wi-Fi, adaptado a entornos de variación temporal, que involucra el movimiento humano y las incertidumbres en los estados de los dispositivos inalámbricos. Específicamente, establecimos un innovador sistema de posicionamiento 3D en interiores para satisfacer las demandas de localización de los VANT en entornos interiores. Se desarrolló una base de datos de posicionamiento 3D en interiores utilizando un clasificador de aprendizaje profundo, lo que permite el posicionamiento 3D a través de la tecnología Wi-Fi. Además, mediante una integración pionera del reconocimiento de huellas dactilares en la tecnología de posicionamiento inalámbrico, mejoramos la precisión y fiabilidad del posicionamiento en interiores a través de un análisis detallado y un proceso de aprendizaje de las características de la señal Wi-Fi. Se diseñaron dos casos de prueba (Caso 1 y Caso 2) con intervalos de altura de posicionamiento de 0.5 m y 0.8 m, respectivamente, correspondientes a la altura de la escena de prueba para la simulación y prueba de posicionamiento. Con un margen de error de 4 m, las precisiones de simulación para la dimensión (X,Y) alcanzaron el 94.08% (Caso 1) y el 94.95% (Caso 2). Cuando el margen de error fue de 0 m, las mayores precisiones de simulación para la dimensión H fueron del 91.84% (Caso 1) y del 93.61% (Caso 2). Además, se llevaron a cabo 40 experimentos de posicionamiento en tiempo real en la dimensión (X,Y,H). En el Caso 1, las tasas promedio de éxito de posicionamiento fueron del 50.8% (Margen-0), 72.9% (Margen-1) y 81.4% (Margen-2), y los valores correspondientes para el Caso 2 fueron del 52.4%, 74.5% y 82.8%, respectivamente. Los resultados demostraron que el método propuesto puede facilitar el posicionamiento 3D en interiores basado únicamente en tecnologías Wi-Fi.
Descripción
Los vehículos aéreos no tripulados (VANT) tienen un potencial significativo para diversas aplicaciones en interiores, como mapeo, vigilancia, navegación y operaciones de búsqueda y rescate. Sin embargo, el posicionamiento en interiores es un desafío importante para los VANT, debido a la falta de señales GPS y la complejidad de los entornos interiores. Por lo tanto, este estudio tuvo como objetivo desarrollar un esquema de posicionamiento tridimensional (3D) en interiores basado en Wi-Fi, adaptado a entornos de variación temporal, que involucra el movimiento humano y las incertidumbres en los estados de los dispositivos inalámbricos. Específicamente, establecimos un innovador sistema de posicionamiento 3D en interiores para satisfacer las demandas de localización de los VANT en entornos interiores. Se desarrolló una base de datos de posicionamiento 3D en interiores utilizando un clasificador de aprendizaje profundo, lo que permite el posicionamiento 3D a través de la tecnología Wi-Fi. Además, mediante una integración pionera del reconocimiento de huellas dactilares en la tecnología de posicionamiento inalámbrico, mejoramos la precisión y fiabilidad del posicionamiento en interiores a través de un análisis detallado y un proceso de aprendizaje de las características de la señal Wi-Fi. Se diseñaron dos casos de prueba (Caso 1 y Caso 2) con intervalos de altura de posicionamiento de 0.5 m y 0.8 m, respectivamente, correspondientes a la altura de la escena de prueba para la simulación y prueba de posicionamiento. Con un margen de error de 4 m, las precisiones de simulación para la dimensión (X,Y) alcanzaron el 94.08% (Caso 1) y el 94.95% (Caso 2). Cuando el margen de error fue de 0 m, las mayores precisiones de simulación para la dimensión H fueron del 91.84% (Caso 1) y del 93.61% (Caso 2). Además, se llevaron a cabo 40 experimentos de posicionamiento en tiempo real en la dimensión (X,Y,H). En el Caso 1, las tasas promedio de éxito de posicionamiento fueron del 50.8% (Margen-0), 72.9% (Margen-1) y 81.4% (Margen-2), y los valores correspondientes para el Caso 2 fueron del 52.4%, 74.5% y 82.8%, respectivamente. Los resultados demostraron que el método propuesto puede facilitar el posicionamiento 3D en interiores basado únicamente en tecnologías Wi-Fi.