Sensor Position Estimation Method for IoT Using Mobile Reference Node - Publikacja - MOST Wiedzy


Sensor Position Estimation Method for IoT Using Mobile Reference Node


The paper proposes an innovative method of locating objects for the Internet of Things (IoT). The proposed method allows the position of a fixed measuring sensor (MS) to be estimated using one mobile base station with a known position moving around the MS. The mathematical analysis of the method, and three algorithms — Newton’s (NA), gradient descent (GD) and genetic (GA) — for solving the system of non-linear positional equations are presented. Next, the analysis of the position dilution of precision (PDoP) parameter for the proposed method, and the Cramér-Rao lower bound (CRLB), limiting the accuracy of the method, are presented. Finally, the results of complex simulation studies on the efficiency of the proposed method for various selected system parameters of the sensor network and convergence of the algorithms used to solve the system of non-linear equations are described.


  • 0


  • 0

    Web of Science

  • 0


Cytuj jako

Pełna treść

pobierz publikację
pobrano 8 razy
Wersja publikacji
Accepted albo Published Version
Creative Commons: CC-BY otwiera się w nowej karcie

Słowa kluczowe

Informacje szczegółowe

Publikacja w czasopiśmie
artykuły w czasopismach
Opublikowano w:
IEEE Access nr 8, strony 79287 - 79298,
ISSN: 2169-3536
Rok wydania:
Opis bibliograficzny:
Stefański J., Sadowski J.: Sensor Position Estimation Method for IoT Using Mobile Reference Node// IEEE Access -Vol. 8, (2020), s.79287-79298
Cyfrowy identyfikator dokumentu elektronicznego (otwiera się w nowej karcie) 10.1109/access.2020.2990385
Bibliografia: test
  1. J. D. Bard and F. M. Ham, ''Time difference of arrival dilution of pre- cision and applications,'' IEEE Trans. Signal Process., vol. 47, no. 2, pp. 521-523, Feb. 1999, doi: 10.1109/78.740135. otwiera się w nowej karcie
  2. C. Chang and A. Sahai, ''Cramér-Rao-type bounds for localization,'' EURASIP J. Adv. Signal Process., vol. 2006, Dec. 2006, Art. no. 094287, doi: 10.1155/ASP/2006/94287. otwiera się w nowej karcie
  3. Z. Chen, F. Xia, T. Huang, F. Bu, and H. Wang, ''A localization method for the Internet of Things,'' J. Supercomput., vol. 63, no. 3, pp. 657-674, Mar. 2013, doi: 10.1007/s11227-011-0693-2. otwiera się w nowej karcie
  4. Universal Mobile Telecommunications System (UMTS); Evaluation of the Inclusion of Path Loss Based Location Technology in the UTRAN, ETSI TR 125 907 ver. 9.0.1, Eur. Telecommun. Standards Inst., Sophia Antipolis, France, Feb. 2010. otwiera się w nowej karcie
  5. D. E. Fasshauer, Meshfree Approximation Methods with MATLAB. Singa- pore: World Scientific Publishing, 2007. otwiera się w nowej karcie
  6. J. Figueiras and S. Frattasi, Mobile Positioning and Tracking: From Con- ventional to Cooperative Techniques. London, U.K.: Wiley, 2010. otwiera się w nowej karcie
  7. R. Fletcher and M. J. D. Powell, ''A rapidly convergent descent method for minimization,'' Comput. J., vol. 6, no. 2, pp. 163-168, Aug. 1963, doi: 10.1093/comjnl/6.2.163. otwiera się w nowej karcie
  8. W. Foy, ''Position-location solutions by Taylor-series estimation,'' IEEE Trans. Aerosp. Electron. Syst., vols. AES-12, no. 2, pp. 187-194, Mar. 1976, doi: 10.1109/TAES.1976.308294. otwiera się w nowej karcie
  9. R. F. Hartl, ''A global convergence proof for a class of genetic algorithms,'' Inst. Manage., Univ. Vienna, Tech. Rep., Vienna, Austria, Jan. 1990, pp. 1-6. [Online]. Available: summary?doi= otwiera się w nowej karcie
  10. C. L. Karr, B. Weck, and L. M. Freeman, ''Solutions to systems of non- linear equations via a genetic algorithm,'' Eng. Appl. Artif. Intell., vol. 11, no. 3, pp. 369-375, Jun. 1998, doi: 10.1016/S0952-1976(97)00067-5. otwiera się w nowej karcie
  11. S. M. Kay, Fundamentals of Statistical Signal Processing: Estimation Theory. Upper Saddle River, NJ, USA: Prentice-Hall, 1993.
  12. P. Lea, Internet of Things for Architects. Birmingham, U.K.: Packt Pub- lishing, 2018.
  13. X. Lin, J. Bergman, F. Gunnarsson, O. Liberg, S. M. Razavi, H. S. Razaghi, H. Rydn, and Y. Sui, ''Positioning for the Internet of Things: A 3GPP per- spective,'' IEEE Commun. Mag., vol. 55, no. 12, pp. 179-185, Dec. 2017, doi: 10.1109/MCOM.2017.1700269. otwiera się w nowej karcie
  14. Y. Liu and Z. Yang, Localizability: Location-awareness Technology for Wireless Networks. New York, NY, USA: Springer, 2011. otwiera się w nowej karcie
  15. R. N. McDonough and A. D. Whalen, Detection of Signals in Noise, 2nd ed. San Diego, CA, USA: Academic, 1995.
  16. M. Miszewski, J. Sadowski, and J. Stefanski, ''A method of transmitting information for the Internet of Things (IoT), especially outside the area of radio communications networks,'' Patent Appl. 432 108, Dec. 6, 2019.
  17. I. Nevat, G. W. Peters, K. Avnit, F. Septier, and L. Clavier, ''Location of things: Geospatial tagging for IoT using Time-of-Arrival,'' IEEE Trans. Signal Inf. Process. over Netw., vol. 2, no. 2, pp. 174-185, Jun. 2016, doi: 10.1109/TSIPN.2016.2531422. otwiera się w nowej karcie
  18. K. Radnosrati, G. Hendeby, C. Fritsche, F. Gunnarsson, and F. Gustafsson, ''Performance of OTDOA positioning in narrowband IoT systems,'' in Proc. IEEE 28th Annu. Int. Symp. Pers., Indoor, Mobile Radio Commun. (PIMRC), Oct. 2017, pp. 1-7, doi: 10.1109/PIMRC.2017.8292365. otwiera się w nowej karcie
  19. J. Sadowski and J. Stefanski, ''Asynchronous phase-location sys- tem,'' J. Mar. Eng. Technol., vol. 16, no. 4, pp. 400-408, Feb. 2017, doi: 10.1080/20464177.2017.1376372. otwiera się w nowej karcie
  20. J. Sadowski and J. Stefanski, ''Asynchronous WAM with irregular pulse repetition,'' J. Navigat., vol. 72, no. 1, pp. 85-100, Jan. 2019, doi: 10.1017/S0373463318000607. otwiera się w nowej karcie
  21. D.-H. Shin and T.-K. Sung, ''Comparisons of error characteristics between TOA and TDOA positioning,'' IEEE Trans. Aerosp. Electron. Syst., vol. 38, no. 1, pp. 307-311, Jan. 2002, doi: 10.1109/7.993253. otwiera się w nowej karcie
  22. R. C. Shit, S. Sharma, D. Puthal, and A. Y. Zomaya, ''Location of things (LoT): A review and taxonomy of sensors localization in IoT infras- tructure,'' IEEE Commun. Surveys Tuts., vol. 20, no. 3, pp. 2028-2061, 3rd Quart., 2018, doi: 10.1109/COMST.2018.2798591. otwiera się w nowej karcie
  23. P. Silva, V. Kaseva, and E. Lohan, ''Wireless positioning in IoT: A look at current and future trends,'' Sensors, vol. 18, no. 8, p. 2470, Jul. 2018, doi: 10.3390/s18082470. otwiera się w nowej karcie
  24. J. Stefanski, ''Asynchronous time difference of arrival (ATDOA) method,'' Pervas. Mobile Comput., vol. 23, pp. 80-88, Oct. 2015, doi: 10.1016/j.pmcj.2014.10.008. otwiera się w nowej karcie
  25. J. Stefanski and J. Sadowski, ''TDOA versus ATDOA for wide area multi- lateration system,'' EURASIP J. Wireless Commun. Netw., vol. 2018, no. 1, pp. 1-13, Dec. 2018, doi: 10.1186/s13638-018-1191-5. otwiera się w nowej karcie
  26. J. B. Y. Tsui, Fundamentals of Global Positioning System Receivers: A Software Approach. New York, NY, USA: Wiley, 2000. otwiera się w nowej karcie
  27. H. Yasuura, C. M. Kyung, Y. Liu, and Y. L. Lin, Smart Sensors at the IoT Frontier. Cham, Switzerland: Springer, 2017. otwiera się w nowej karcie
  28. R. Tiwari, S. Bhattacharya, P. K. Purohit, and A. K. Gwal, ''Effect of TEC variation on GPS precise point at low latitude,'' Open Atmos. Sci. J., vol. 3, no. 1, pp. 1-12, Jan. 2009, doi: 10.2174/1874282300903010001. otwiera się w nowej karcie
Politechnika Gdańska

wyświetlono 22 razy

Publikacje, które mogą cię zainteresować

Meta Tagi