Location of Visually Impaired in Indoor Environments through Data Fusion of Wireless Network and the Inertial Sensor
Authors: Simões Walter Charles Sousa Seiffert 
Published: June 2022

Wireless sensor networks have been presented as an alternative to location and navigation systems for the visually impaired in environments where GPS is not effective. However, dealing with the information obtained from these sensors for this purpose may present some challenges. The difficulties described by several authors are related to the oscillation of the signals, which are susceptible to numerous interfering agents such as the scene itself, the presence of people, etc. Therefore, this paper proposes to apply a data fusion of wireless networks with inertial sensors in an experiment protocol to allow its use in the indoor location of visually impaired persons with greater reliability. The methodology adopted was to construct a database obtained from several readings of the wireless sensors and inertial devices, to construct a reference curve and to compare the data of the test readings to this curve and indicate through three models (raw data Moving average and weighted average) reliability in indoor location. The results show that RSSI with SNR and magnetometer with gyroscope provide high error rates with raw and isolated data, but when associated, they show a more efficient location, decreasing the error rates observed in isolated mode. The data obtained from the fusion were submitted to the moving average and the weighted average, presenting respectively a reduction of the variations and a smoothing. In meters, the error margins between the actual position and those indicated by the system were 1,200 m, 0,300 m and 0,148 m in each meter traveled.

As redes de sensores sem fios têm sido apresentadas como uma alternativa aos sistemas de localização e navegação para os deficientes visuais em ambientes onde o GPS não é eficaz. No entanto, lidar com a informação obtida a partir destes sensores para este fim pode apresentar alguns desafios. As dificuldades descritas por vários autores estão relacionadas com a oscilação dos sinais, que são susceptíveis a numerosos agentes interferentes tais como a própria cena, a presença de pessoas, etc. Portanto, este artigo propõe a aplicação de uma fusão de dados de redes sem fios com sensores inerciais num protocolo experimental para permitir a sua utilização na localização interior de pessoas com deficiências visuais com maior fiabilidade. A metodologia adoptada foi a de construir uma base de dados obtida a partir de várias leituras dos sensores sem fios e dispositivos inerciais, construir uma curva de referência e comparar os dados das leituras de teste com esta curva e indicar através de três modelos (dados brutos Média móvel e média ponderada) a fiabilidade em localização interior. Os resultados mostram que RSSI com SNR e magnetómetro com giroscópio fornecem altas taxas de erro com dados brutos e isolados, mas quando associados, mostram uma localização mais eficiente, diminuindo as taxas de erro observadas em modo isolado. Os dados obtidos a partir da fusão foram submetidos à média móvel e à média ponderada, apresentando respectivamente uma redução das variações e um alisamento. Em metros, as margens de erro entre a posição real e as indicadas pelo sistema eram de 1.200 m, 0.300 m e 0.148 m em cada metro percorrido.