Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Magnetometer Modeling and Validation for Tracking Metallic Targets
Linköping University, Department of Electrical Engineering, Automatic Control. Linköping University, The Institute of Technology.
Linköping University, Department of Electrical Engineering, Automatic Control. Linköping University, The Institute of Technology.
2014 (English)In: IEEE TRANSACTIONS ON SIGNAL PROCESSING, ISSN 1053-587X, Vol. 62, no 3, 545-556 p.Article in journal (Refereed) Published
Abstract [en]

With the electromagnetic theory as basis, we present a sensor model for three-axis magnetometers suitable for localization and tracking as required in intelligent transportation systems and security applications. The model depends on a physical magnetic dipole model of the target and its relative position to the sensor. Both point target and extended target models are provided as well as a target orientation dependent model. The suitability of magnetometers for tracking is analyzed in terms of local observability and the Cramér Rao lower bound as a function of the sensor positions in a two sensor scenario. The models are validated with real field test data taken from various road vehicles which indicate excellent localization as well as identification of the magnetic target model suitable for target classification. These sensor models can be combined with a standard motion model and a standard nonlinear filter to track metallic objects in a magnetometer network.

Place, publisher, year, edition, pages
IEEE Signal Processing Society, 2014. Vol. 62, no 3, 545-556 p.
National Category
Signal Processing
Identifiers
URN: urn:nbn:se:liu:diva-88963DOI: 10.1109/TSP.2013.2274639ISI: 000330771300002OAI: oai:DiVA.org:liu-88963DiVA: diva2:606532
Funder
Swedish Foundation for Strategic Research
Available from: 2013-02-19 Created: 2013-02-19 Last updated: 2014-11-26Bibliographically approved
In thesis
1. Localization using Magnetometers and Light Sensors
Open this publication in new window or tab >>Localization using Magnetometers and Light Sensors
2013 (English)Licentiate thesis, comprehensive summary (Other academic)
Abstract [en]

Localization is essential in a variety of applications such as navigation systems, aerospace and surface surveillance, robotics and animal migration studies to mention a few. There are many standard techniques available, where the most common are based on information from satellite or terrestrial radio beacons, radar networks or vision systems.

In this thesis, two alternative techniques are investigated.The first localization technique is based on one or more magnetometers measuring the induced magnetic field from a magnetic object. These measurements depend on the position and the magnetic signature of the object and can be described with models derived from the electromagnetic theory. For this technology, two applications have been analyzed. The first application is traffic surveillance, which has a high need for robust localization systems. By deploying one or more magnetometer in the vicinity of the traffic lane, vehicles can be detected and classified. These systems can be used for safety purposes, such as detecting wrong-way drivers on highways, as well as for statistical purposes by monitoring the traffic flow.

The second application is indoor localization, where a mobile magnetometer measures the stationary magnetic field induced by magnetic structures in indoor environments. In this work, models for such magnetic environments are proposed and evaluated.The second localization technique uses light sensors measuring light intensity during day and night. After registering the time of sunrise and sunset from this data, basic formulas from astronomy can be used to locate the sensor. The main application is localization of small migrating animals. In this work, a framework for localizing migrating birds using light sensors is proposed. The framework has been evaluated on data from a common swift, which during a period of ten months was equipped with a light sensor.

Abstract [sv]

Förmågan att kunna bestämma var ett objekt befinner sig är viktigt inom många olika tillämpningar, till exempel inom flyg- och sjöbevakning, robotik och studier av djurs flyttvägar, för att nämna några.  Det är speciellt önskvärt att kunna utföra denna positionering utan mänsklig inblandning, antingen för att kunna positionerna objekt som en människa inte skulle klara av att göra, eller för att effektivisera arbetet. För att automatiskt bestämma en position behövs sensorer, som mäter olika saker i dess omgivning och omvandlar detta till en elektrisk signal. Med ett datorprogram kan denna elektriska signal i sin tur sedan omvandlas till en position. Det finns många standardteknologier tillgängliga som använder sig av olika typer av sensorer som mäter olika saker. De vanligaste är baserade på satelliternavigering (GPS), radiovågor, radar och kameror.  I denna avhandling har två alternativa teknologier undersökts som i vissa tillämpningar har olika fördelar gentemot standardteknologierna.Den första teknologin för att positionera ett objekt är baserad på en eller flera sensorer som känner av magnetfältet från objekt som innehåller mycket metall, till exempel fordon. Från detta magnetfält kan man bestämma position och även storlek på objektet. Med denna teknologi som grund har två tillämpningar analyserats.

Den första tillämpningen är trafikövervakning, där det finns ett stort behov av teknologi som kan bestämma position på bilar. Genom att placera ut en eller flera sensorer längs vägrenen kan man känna av bilar som kommer i närheten. Dessa system kan användas för säkerhetsändamål, som att varna för bilar som kör i fel riktning på motorvägar, eller för statistiska ändamål genom att övervaka trafikflödet. Den andra tillämpningen handlar om att bestämma position för ett objekt i en inomhusmiljö. I många byggnader finns det många objekt som innehåller metall. Dessa objekt omges av ett magnetfält. Genom att i en inomhusmiljö vandra runt med en sensor, så kommer den att känna av olika starka magnetfält beroende på var i byggnaden man befinner sig. I denna avhandling kommer vi undersöka matematiska modeller för att beskriva sådana magnetiska objekt.

Den andra teknologin använder ljussensorer för att studera till vilka områden som flyttfåglar flyger. Fågeln utrustas med en ljussensor som mäter ljusstyrka under hela dygnet. Därefter släpps fågeln iväg och förhoppningsvis hittar man den ett år senare igen så att all information från sensorn kan analyseras. Från dessa mätningar kan man i efterhand beräkna vid vilken tidpunkt som soluppgången och solnedgången har inträffat. Därefter kan fågels flyttväg bestämmas med hjälp av formler från astronomin. I detta arbete föreslås en metod för hur denna information kan analyseras. Metoden har utvärderats på data från en tornseglare som under en period på tio månader flyttat till Afrika och sedan tillbaka till Sverige igen.

Place, publisher, year, edition, pages
Linköping: Linköping University Electronic Press, 2013. 150 p.
Series
Linköping Studies in Science and Technology. Thesis, ISSN 0280-7971 ; 1581
National Category
Signal Processing
Identifiers
urn:nbn:se:liu:diva-88967 (URN)LIU-TEK-LIC-2013:15 (Local ID)978-91-7519-663-3 (ISBN)LIU-TEK-LIC-2013:15 (Archive number)LIU-TEK-LIC-2013:15 (OAI)
Presentation
2013-03-13, Visionen, Hus B, Campus Valla, Linköpings universitet, Linköping, 10:15 (Swedish)
Opponent
Supervisors
Funder
Swedish Foundation for Strategic Research
Available from: 2013-02-21 Created: 2013-02-19 Last updated: 2013-02-21Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(1139 kB)494 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 1139 kBChecksum SHA-512
215f96cc1786448acbbfcd7892dc154524fe59c29ebb0415147bbdfc3826902e22c89799cf86fb54e06e4a9635e6d6a5bb260fca639c5ce9cf3c8ad5160fb9f7
Type fulltextMimetype application/pdf

Other links

Publisher's full text

Search in DiVA

By author/editor
Wahlström, NiklasGustafsson, Fredrik
By organisation
Automatic ControlThe Institute of Technology
Signal Processing

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 494 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

doi
urn-nbn

Altmetric score

doi
urn-nbn
Total: 641 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf