In this paper, we propose an audio surveillance system which can detect and localize dangerous sounds in real-time. The location information about dangerous sounds can render a PTZ camera to be directed so as to catch a snapshot image about the dangerous sound source area and send it to clients instantly. The proposed audio surveillance system firstly detects foreground sounds based on adaptive Gaussian mixture background sound model, and classifies it into one of pre-trained classes of foreground dangerous sounds. For detected dangerous sounds, a sound source localization algorithm based on Dual delay-line algorithm is applied to localize the sound sources. Finally, the proposed system renders a PTZ camera to be oriented towards the dangerous sound source region, and take a snapshot against over the sound source region. Experiment results show that the proposed system can detect foreground dangerous sounds stably and classifies the detected foreground dangerous sounds into correct classes with a precision of 79% while the sound source localization can estimate orientation of the sound source with acceptably small error.
This study introduces an enhanced sound source localization technique, bolstered by a data-driven deep learning approach, to improve the precision and accuracy of direction of arrival estimation. Focused on refining Time Difference Of Arrival (TDOA) based sound source localization, the research hinges on accurately estimating TDOA from cross-correlation functions. Accurately estimating the TDOA still remains a limitation in this research field because the measured value from actual microphones are mixed with a lot of noise. Additionally, the digitization process of acoustic signals introduces quantization errors, associated with the sampling frequency of the measurement system, that limit the precision of TDOA estimation. A deep learning-based approach is designed to overcome these limitations in TDOA accuracy and precision. To validate the method, we conduct comprehensive evaluations using both two and three-microphone array configurations. Moreover, the feasibility and real-world applicability of the suggested method are further substantiated through experiments conducted in an anechoic chamber.
This paper suggests an algorithm that can estimate the direction of the sound source in real time. The algorithm uses the time difference and sound intensity information among the recorded sound source by four microphones. Also, to deal with noise of robot itself, the Kalman filter is implemented. The proposed method can take shorter execution time than that of an existing algorithm to fit the real-time service robot. Also, using the Kalman filter, signal ratio relative to background noise, SNR, is approximately improved to 8 dB. And the estimation result of azimuth shows relatively small error within the range of ${\pm}7$ degree.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.15
no.11
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pp.3950-3969
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2021
Radio Frequency (RF)-based indoor localization technologies play significant roles in various Internet of Things (IoT) services (e.g., location-based service). Most such technologies require that all the devices comply with a specified technology (e.g., WiFi, ZigBee, and Bluetooth). However, this requirement limits its application scenarios in today's IoT context where multiple devices complied with different standards coexist in a shared environment. To bridge the gap, in this paper, we propose a cross-technology localization approach, which is able to localize target nodes using a different type of devices. Specifically, the proposed framework reuses the existing WiFi infrastructure without introducing additional cost to localize Non-WiFi device (i.e., ZigBee). The key idea is to leverage the interference between devices that share the same operating frequency (e.g., 2.4GHz). Such interference exhibits unique patterns that depend on the target device's location, thus it can be leveraged for cross-technology localization. The proposed framework uses Principal Components Analysis (PCA) to extract salient features of the received WiFi signals, and leverages Dynamic Time Warping (DTW), Gradient Boosting Regression Tree (GBRT) to improve the robustness of our system. We conduct experiments in real scenario and investigate the impact of different factors. Experimental results show that the average localization accuracy of our prototype can reach 1.54m, which demonstrates a promising direction of building cross-technology technologies to fulfill the needs of modern IoT context.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.39
no.11
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pp.1060-1068
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2011
In this paper, we present a development of an Operation Flight Program(OFP) on Real Time Operating System(RTOS) and Java Virtual Machine(JVM) of real-time and embedded system. The OFPs are consisted of Multi Function Display(MFD), Integrated Up Front Control(IUFC), Head Up Display(HUD) and Fire Control(FC) and loaded for localization Mission Computer(MC). This paper describes the structure and implementation of a MFD OFP and middleware based on Java.
In managing building facilities, spatial information is the basic data for decision making. However, the method of acquiring spatial information is not easy. In many cases, the site and drawings are often different due to changes in facilities and time after construction. In this case, the site data should be scanned to obtain spatial information. The scan data actually contains spatial information, which is a great help in making space related decisions. However, to obtain scan data, an expensive LiDAR (Light Detection and Ranging) device must be purchased, and special software for processing data obtained from the device must be available.Recently, SLAM (Simultaneous localization and mapping), an advanced map generation technology, has been spreading in the field of robotics. Using SLAM, 3D spatial information can be obtained quickly in real time without a separate matching process. This study develops and tests whether SLAM technology can be used to obtain spatial information for facility management. This draws considerations for developing a SLAM device for real-time remote scanning for facility management. However, this study focuses on the system development method that acquires spatial information necessary for facility management through SLAM technology. To this end, we develop a prototype, analyze the pros and cons, and then suggest considerations for developing a SLAM system.
This paper presents a robust autonomous navigation and reconnaissance system for tracked robots, designed to handle complex multi-floor indoor environments with stairs. We introduce a localization algorithm that adjusts scan matching parameters to robustly estimate positions and create maps in environments with scarce features, such as narrow rooms and staircases. Our system also features a path planning algorithm that calculates distance costs from surrounding obstacles, integrated with a specialized PID controller tuned to the robot's differential kinematics for collision-free navigation in confined spaces. The perception module leverages multi-image fusion and camera-LiDAR fusion to accurately detect and map the 3D positions of objects around the robot in real time. Through practical tests in real settings, we have verified that our system performs reliably. Based on this reliability, we expect that our research team's autonomous reconnaissance system will be practically utilized in actual disaster situations and environments that are difficult for humans to access, thereby making a significant contribution.
Detecting obstacles and generating a suitable path to avoid obstacles in real time is a prime mission requirement for UAVs. In areas, close to buildings and people, detecting obstacles in the path and estimating its own position (egomotion) in GPS degraded/denied environments are usually addressed with vision-based Simultaneous Localization and Mapping (SLAM) techniques. This presents possibilities and challenges for the feasible path generation with constraints of vehicle dynamics in the configuration space. In this paper, a near real-time feasible path is shown to be generated in the ORB-SLAM framework using a chain-based path planning approach in a force field with dynamic constraints on path length and minimum turn radius. The chain-based path plan approach generates a set of nodes which moves in a force field that permits modifications of path rapidly in real time as the reward function changes. This is different from the usual approach of generating potentials in the entire search space around UAV, instead a set of connected waypoints in a simulated chain. The popular ORB-SLAM, suited for real time approach is used for building the map of the environment and UAV position and the UAV path is then generated continuously in the shortest time to navigate to the goal position. The principal contribution are (a) Chain-based path planning approach with built in obstacle avoidance in conjunction with ORB-SLAM for the first time, (b) Generation of path with minimum overheads and (c) Implementation in near real time.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.2
no.4
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pp.330-336
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1996
An real-time active beacon localization system for mobile robots is developed and implemented. This system permits the estimation of robot positions when detecting light sources by PSD(Position Sensitive Detector) sensor which are placed sparsely over the robots work space as beacons(or landmarks). An LSE(Least Square Estimation) method is introduced to calibrate the internal parameters of a model for the beacon and robot position. The proposed system has two operational modes of position estimation. One is the initial position calculation by the detection of two or more light sources positions of which are known. The other is the continuous position compensation that calculates the position and heading of the robot using the IEKF(Iterated Extended Kalman Filter) applied to the beacon and dead-reckoning data. Practical experiments show that the estimated position obtained by this system is precise enough to be useful for the navigation of robots.
In this paper, we present a mobile robot localization solution by using a Ubiquitous Vision System (UVS). The collective information gathered by multiple cameras that are strategically placed has many advantages. For example, aggregation of information from multiple viewpoints reduces the uncertainty about the robots' positions. We construct UVS as a multi-agent system by regarding each vision sensor as one vision agent (VA). Each VA performs target segmentation by color and motion information as well as visual tracking for multiple objects. Our modified identified contractnet (ICN) protocol is used for communication between VAs to coordinate multitask. This protocol raises scalability and modularity of thesystem because of independent number of VAs and needless calibration. Furthermore, the handover between VAs by using ICN is seamless. Experimental results show the robustness of the solution with respect to a widespread area. The performance in indoor environments shows the feasibility of the proposed solution in real-time.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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