Shahzad, Farrukh;Sheltami, Tarek R.;Shakshuki, Elhadi M.
Journal of Communications and Networks
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v.18
no.5
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pp.796-805
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2016
In many wireless sensor network (WSN) applications, the information transmitted by an individual entity or node is of limited use without the knowledge of its location. Research in node localization is mostly geared towards multi-hop range-free localization algorithms to achieve accuracy by minimizing localization errors between the node's actual and estimated position. The existing localization algorithms are focused on improving localization accuracy without considering efficiency in terms of energy costs and algorithm convergence time. In this work, we show that our proposed localization scheme, called DV-maxHop, can achieve good accuracy and efficiency. We formulate the multi-objective optimization functions to minimize localization errors as well as the number of transmission during localization phase. We evaluate the performance of our scheme using extensive simulation on several anisotropic and isotropic topologies. Our scheme can achieve dual objective of accuracy and efficiency for various scenarios. Furthermore, the recently proposed algorithms require random uniform distribution of anchors. We also utilized our proposed scheme to compare and study some practical anchor distribution schemes.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.8
no.8
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pp.2663-2674
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2014
For cognitive radio sensor networks (CRSNs) that use underlay-based spectrum access, the location of the primary user (PU) plays an important role in the power control of the secondary users (SUs), because the SUs must keep the minimum interference level required by the PU. Received signal strength (RSS)-based localization schemes provide low-cost implementation and low complexity, thus it is suitable for the PU localization in CRSNs. However, the RSS-based localization schemes have a high localization error because they use an inexact path loss exponent (PLE). Thus, applying a RSS-based localization scheme into the PU localization would cause a high interference to the PU. In order to reduce the localization error and improve the channel reuse rate, we propose a RSS-based PU localization scheme that uses distance calibration for CRSNs using underlay model-based spectrum access. Through the simulation results, it is shown that the proposed scheme can provide less localization error as well as more spectrum utilization than the RSS-based PU localization using the mean and the maximum likelihood calibration.
Location-based service providing the customized information or service according to the user's location has attracted a lot of attention from the mobile communication industry. The service is realized by means of several building blocks, a localization scheme, service platform, application and service. The localization scheme figures out a moving target's position through measuring and processing a wireless signal. In this paper, we propose an adaptive localization scheme in an indoor localization system based on IEEE 802.15.4 standard. In order to enhance the localization accuracy, the proposed scheme selects the best reference points and adaptively reflects the changes of propagation environments of a moving target to approximate distances between the target and the reference points in RSS(Received Signal Strength) based localization system using triangulation. Through the implementation of the localization system, we verify the performance of the proposed scheme in terms of the localization accuracy.
Park, Daegil;Kwak, Kyungmin;Jung, Jaehoon;Kim, Jinhyun;Chung, Wan Kyun
Journal of Ocean Engineering and Technology
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v.31
no.2
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pp.170-176
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2017
In this paper, we propose an underwater localization scheme through the fusion of an inertial navigation system (INS) and the received signal strength (RSS) of electromagnetic (EM) wave sensors to guarantee precise localization performance with high sampling rates. In this localization scheme, the INS predicts the pose of the unmanned underwater vehicle (UUV) by dead reckoning at every step, and the RF sensors corrects the UUV position functions using the Earth-fixed reference when the UUV is located in underwater wireless sensor networks (UWSN). The localization scheme and state modeling were conducted in the extended Kalman filter framework, and UUV localization experiments were conducted in a basin environment. The scheme achieved reliable localization accuracy during long-term navigation, demonstrating the feasibility of exploiting EM wave attenuation as Earth-fixed reference sensors.
In this paper, we present a fine-grained localization algorithm for wireless sensor networks using a mobile beacon node. The algorithm is based on distance measurement using RSSI. The beacon node is equipped with a GPS sender and RF (radio frequency) transmitter. Each stationary sensor node is equipped with a RF. The beacon node periodically broadcasts its location information, and stationary sensor nodes perceive their positions as beacon points. A sensor node's location is computed by measuring the distance to the beacon point using RSSI. Our proposed localization scheme is evaluated using OPNET 8.1 and compared with Ssu's and Yu's localization schemes. The results show that our localization scheme outperforms the other two schemes in terms of energy efficiency (overhead) and accuracy.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.6
no.11
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pp.2992-3007
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2012
Recently there has been an increasing interest in exploring the radio irregularity research problem in Wireless Sensor Networks (WSNs). Measurements on real test-beds provide insights and fundamental information for a radio irregularity model. In our previous work "LMAT", we solved the path planning problem of the mobile anchor node without taking into account the radio irregularity model. This paper further studies how the localization performance is affected by radio irregularity. There is high probability that unknown nodes cannot receive sufficient location messages under the radio irregularity model. Therefore, we dynamically adjust the anchor node's radio range to guarantee that all the unknown nodes can receive sufficient localization information. In order to improve localization accuracy, we propose a new 2-hop localization scheme. Furthermore, we point out the relationship between degree of irregularity (DOI) and communication distance, and the impact of radio irregularity on message receiving probability. Finally, simulations show that, compared with 1-hop localization scheme, the 2-hop localization scheme with the radio irregularity model reduces the average localization error by about 20.51%.
Most of ubiquitous computing devices such as stereo camera, ultrasonic sensor based MIT cricket system and other wireless sensor network devices are widely applied to the 2 Dimensional(2D) localization system in today. Because stereo camera cannot estimate the optimal location between moving node and beacon node in Wireless Personal Area Network(WPAN) under Non Line Of Sight(NLOS) environment, it is a great weakness point to the design of the 2D localization system in indoor environment. But the conventional 2D triangulation scheme that is adapted to the MIT cricket system cannot estimate the 3 Dimensional(3D) coordinate values for estimation of the optimal location of the moving node generally. Therefore, the 3D triangulation scheme based on the space segmentation in WPAN is suggested in this paper. The measuring data in the suggested scheme by computer simulation is compared with that of the geographic measuring data in the AutoCAD software system. The average error of coordinates values(x,y,z) of the moving node is calculated to 0.008m by the suggested scheme. From the results, it can be seen that the location correctness of the suggested scheme is very excellent for using the localization system in WPAN.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.36
no.5A
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pp.521-528
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2011
In sensor network environment, it is very important to localize sensor nodes. In order to know the position of nodes without GPS signals, the anchor robot approach is representatively used. Therefore, in this paper, we propose 4-Robot Localization Scheme (4RLS) that uses four mobile robots to efficiently localize sensor nodes for the fast time. Then, we show the improved performance of 4RLS in comparison with previously used three robot scheme through the real implementation and analysis.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.19
no.2
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pp.81-86
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2013
In this paper, the parameter identification for localization scheme for the optics-based micro sensor node is conducted. We analyzed short measurement range problem which can be occurred in optical based micro sensor node localization method using a time of flight. And we set up the theory for distance and maximum reflected laser power to overcome the problem by identifying hardware parameters like laser power, effective area of MEMS CCR, sensitivity of photodetector, and so on. Experimental results of measurement of maximum reflected laser power were compared with results of the theory. By using the theory, we can identify hardware parameters of localization scheme to measure particular position of the optics-based micro sensor node.
As the development of the computer and communication technologies, the ubiquitous society can be realized to the world early in the future. Thus, the localization system in Wireless Personal Area Network (WPAN) is required for many users of ubiquitous society to provide the ubiquitous computing based applications in respective of anytime and anywhere. In this paper, we propose the distance measurement scheme that is based on the distance measurement using RSSI (Received Signal Strength Indicator) of sensor module considering of two distance conditions for the localization system using Zigbee in WPAN. Also, the localization errors of the proposed scheme are analyzed in the three scenarios that the mobile module tracks in the in $6m{\times}6m$ scaled experimentation area. In addition to this, the monitoring subsystem is developed using GUI (Graphical User Interface) in order to monitor the location of the moving objects accurately and user-friendly.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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