日本フィジカルAI新聞

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屋内測位arXiv:2509.23118

Wi-Fi/LiDAR/IMUをEKFで融合した屋内測位・ナビゲーション

EKF-Based Fusion of Wi-Fi/LiDAR/IMU for Indoor Localization and Navigation

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Wi-Fi指紋法・LiDAR SLAM・IMUを拡張カルマンフィルタで統合し、屋内測位の精度と安定性を向上させる手法を提案した論文。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 屋内測位・ナビゲーションのためのマルチセンサ融合フレームワーク - Wi-Fi RSSI fingerprinting、LiDARベースのSLAM、IMUをEKFで統合 - 対象は屋内環境での2D位置推定とナビゲーション - 実世界実験はXi'an Jiaotong-Liverpool UniversityのIR buildingで実施

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来のWi-Fi RSSI fingerprintingは精度が低く、要求を満たせない - LiDARベース手法は精度は良いが、導入コストと複雑さが高い - 提案手法は両者とIMUを融合し、個別手法の不安定性を抑制 - 実験でWi-Fi単体(最大1.3404 m)やLiDAR/IMU(0.6233〜2.8803 m)より安定した精度(0.2449〜0.3781 m)を報告

3. 技術・手法の肝は?

- DNNベースのWi-Fi RSSI fingerprintingで粗測位 - GmappingベースのSLAMでoccupancy grid mapを生成 - IMUによる動的測位と高頻度の姿勢推定で補正 - EKFのprediction-updateでセンサ情報を統合 - Wi-Fi由来のノイズとIMUドリフト誤差を抑制

4. どうやって有効だと検証した?

- IR buildingでの複数グループの実世界実験 - 全path configurationで平均2D誤差0.2449〜0.3781 mを達成 - 比較対象: Wi-Fi RSSI fingerprintingは信号干渉の厳しい領域で最大1.3404 m - LiDAR/IMU測位は累積ドリフトにより0.6233〜2.8803 m

5. 議論はある?

- 個別手法の不安定性を融合で抑制できることを実験的に示す - Wi-Fi誘起ノイズとIMUドリフトの抑制が安定精度に寄与 - 導入コスト・複雑さと精度のトレードオフに関する詳細な議論は要旨からは不明 - 他環境や3Dへの一般化可能性は要旨からは不明

6. 次に読むべき論文は?

- GmappingベースのSLAM(関連手法) - DNNベースのWi-Fi RSSI fingerprinting(比較対象) - LiDAR/IMU localization(比較対象) - EKFを用いたマルチセンサ融合の定番研究

※ AIが要旨から生成した要約です。正確性は原文をご確認ください。

著者: Zeyi Li, Zhe Tang, Kyeong Soo Kim, Sihao Li, Jeremy S. Smith

分類: cs.RO, cs.LG, cs.NI

原文アブストラクト

Conventional Wi-Fi received signal strength indicator (RSSI) fingerprinting cannot meet the growing demand for accurate indoor localization and navigation due to its lower accuracy, while solutions based on light detection and ranging (LiDAR) can provide better localization performance but is limited by their higher deployment cost and complexity. To address these issues, we propose a novel indoor localization and navigation framework integrating Wi-Fi RSSI fingerprinting, LiDAR-based simultaneous localization and mapping (SLAM), and inertial measurement unit (IMU) navigation based on an extended Kalman filter (EKF). Specifically, coarse localization by deep neural network (DNN)-based Wi-Fi RSSI fingerprinting is refined by IMU-based dynamic positioning using a Gmapping-based SLAM to generate an occupancy grid map and output high-frequency attitude estimates, which is followed by EKF prediction-update integrating sensor information while effectively suppressing Wi-Fi-induced noise and IMU drift errors. Multi-group real-world experiments conducted on the IR building at Xi'an Jiaotong-Liverpool University demonstrates that the proposed multi-sensor fusion framework suppresses the instability caused by individual approaches and thereby provides stable accuracy across all path configurations with mean two-dimensional (2D) errors ranging from 0.2449 m to 0.3781 m. In contrast, the mean 2D errors of Wi-Fi RSSI fingerprinting reach up to 1.3404 m in areas with severe signal interference, and those of LiDAR/IMU localization are between 0.6233 m and 2.8803 m due to cumulative drift.

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