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流行病期间的接近检测:直接 UWB TOA 与基于机器学习的 RSSI
International Journal of Wireless Information Networks Pub Date : 2022-10-14 , DOI: 10.1007/s10776-022-00577-4 Zhuoran Su 1 , Kaveh Pahlavan 1 , Emmanuel Agu 2 , Haowen Wei 1, 2
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更新日期:2022-10-14
International Journal of Wireless Information Networks Pub Date : 2022-10-14 , DOI: 10.1007/s10776-022-00577-4 Zhuoran Su 1 , Kaveh Pahlavan 1 , Emmanuel Agu 2 , Haowen Wei 1, 2
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在本文中,我们比较了直接基于 TOA 的 UWB 技术与使用机器学习算法在流行病期间进行接近检测的基于 RSSI 的 BLE 技术,从实现的复杂性、现有智能手机的可用性以及结果的精度方面进行了比较。我们使用 Cramer Rao 下界 (CRLB) 建立了这两种技术的邻近估计的精度和置信度的理论限制,并使用在不同实际操作场景中收集的经验数据验证了理论基础。我们在三种平坦环境和一种非平坦环境中进行了八个距离的实证实验,其中包括视线 (LOS) 和障碍视距 (OLOS) 情况。我们还分析了携带传感器的人的各种姿势(八个角度)以及传感器的四个身体位置的影响。为了使用 BLE RSSI 估计范围,我们使用 14 个特征来训练梯度增强机器 (GBM) 学习算法,并将结果的精度与无记忆 UWB TOA 测距算法获得的结果的精度进行比较。我们表明,无记忆 UWB TOA 算法的置信度达到了 93.60%,略优于具有更复杂的 GBM 机器学习 (ML) 算法且需要大量训练的 BLE RSSI 的 92.85% 置信度。基于 RSSI 的 BLE 社交距离测量的训练过程涉及 3000 次测量,为每个场景创建训练数据集,并对数据进行后处理以提取 RSSI 的 14 个特征,ML 分类算法消耗了 200 秒的计算时间。无记忆 UWB 测距算法无需任何训练即可在不到 0.5 秒的计算时间内获得更稳健的结果。
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