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Global Positioning by using Environmental Lighting Fingerprints

Research Project

Project/Area Number 20K12016
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 61050:Intelligent robotics-related
Research InstitutionOsaka Institute of Technology

Principal Investigator

Kobayashi Hiroyuki  大阪工業大学, ロボティクス&デザイン工学部, 教授 (80338219)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2022: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2021: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Keywords自己位置推定 / 機械学習 / 深層学習 / 屋内定位 / IoT / 移動ロボット / CEPHEID / 照明光 / 照明装置 / 環境フィンガープリンティング / スマートフォン / 環境照明光
Outline of Research at the Start

本研究は、既設の照明光をそのまま用いて、屋内において、精度・速度・コスト面でバランスの良い位置推定手法を明らかにすることが目的である。そのためにもっとも中心となるのが、深層学習を用いた照明光の特徴の分類手法を確立することで、本研究はまずここから始まり、これを研究期間全体を通じた中心的なテーマとする。その一方で、提案している手法はそのまま規模を大きくすることが本質的に難しいという問題を持つ。その解決手法の一つとして、クラウドとデータベースを用いた「照明光屋内定位《システム》」としての拡張が考えられる。本研究ではこれについても検討を行う。

Outline of Final Research Achievements

This research aimed to achieve a new indoor self-localization using existing lighting fixture as-is. The underling mechanism of the method is identification of the flickering of the lights caused by the inverter circuits. As a consequence, we have three achievements. The first is the establishment of the basic technique itself described above, and the second is creating a total "system" of this technique, and the third is proposing a new method for improvement of its positional estimation accuracy from classification to regression by extending machine learning model.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ロボットやIoT機器、あるいは人間のための自己位置推定の手法は既にさまざま存在するが、本研究で提案した手法はそれらのいずれとも異なる新手法であるためその点において学術的な意義は大きい。また一般的に、異なる位置推定手法は互いを補完し合うように用いることが行われており、手法自体がユニークな本手法は、従来手法が苦手としていたシーンにおいて従来手法を補うことが期待できる。その点において社会的な意義も十分にある。加えて、本手法は実装のための技術的要求が低いため、社会の中に普及させやすいという特徴がある点でも社会的意義の一つと言える。

Report

(5 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (17 results)

All 2023 2022 2021 2020 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results) Remarks (5 results)

  • [Journal Article] Improvement of the Interpolation for the Self Localization Technique “CEPHEID” Using Neural Network with Attention Mechanism2023

    • Author(s)
      Kobayashi Hiroyuki
    • Journal Title

      Journal of Robotics and Mechatronics

      Volume: 35 Pages: 780-787

    • DOI

      10.1109/csde59766.2023.10487741

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] CEPHEID: An Environment Lighting Classification Technique for Indoor Localization2021

    • Author(s)
      KOBAYASHI Hiroyuki
    • Journal Title

      Transactions of the Society of Instrument and Control Engineers

      Volume: 57 Issue: 1 Pages: 2-10

    • DOI

      10.9746/sicetr.57.2

    • NAID

      130007972671

    • ISSN
      0453-4654, 1883-8189
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Improvement of the Interpolation for the Self Localization Technique “CEPHEID” Using Neural Network with Attention Mechanism2023

    • Author(s)
      Hiroyuki Kobayashi
    • Organizer
      2023 IEEE Asia-Pacific Conference on Computer Science and Data Engineering (CSDE)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A Study on Acquisition of 3D Self-Localization by Fluorescent Lights2023

    • Author(s)
      Rikuto Ozawa and Hiroyuki Kobayashi
    • Organizer
      the 20th International Conference on Informatics in Control, Automation and Robotics
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 深層学習を用いた室内照明光による3次元空間での自己位置推定に関する研究2023

    • Author(s)
      小澤 陸人, 小林 裕之
    • Organizer
      電気学会電子・情報・システム部門大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 既設照明光の個体識別手法”CEPHEID“による自己位置情報の次元拡張2023

    • Author(s)
      小澤 陸人, 小林 裕之
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2023
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 既設照明光の個体差を利用した3次元での自己位置推定の検討2023

    • Author(s)
      小澤 陸人, 小林 裕之
    • Organizer
      第24回 公益社団法人計測自動制御学会 システムインテグレーション部門講演会(SI2023)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 室内における照明機器による3次元自己位置推定の検討2023

    • Author(s)
      小澤 陸人、小林 裕之
    • Organizer
      電気学会産業応用部門次世代産業システム研究会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 既設照明装置の個体差を用いた自己位置推定手法 "CEPHEID" の精度向上の検討2022

    • Author(s)
      小林裕之
    • Organizer
      計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 深層学習を用いた既設照明光による 3 次元自己位置推定2022

    • Author(s)
      小澤 陸人、小林 裕之
    • Organizer
      計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 照明光を利用した手軽に使えるノーコード×オーダーメイド屋内定位サービスの開発2021

    • Author(s)
      小林裕之
    • Organizer
      第22回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Improvement of the lighting fixtures based indoor localization method CEPHEID2020

    • Author(s)
      Hiroyuki Kobayashi
    • Organizer
      Computer Science and Data Engineering (CSDE), IEEE Asia-Pacific Conference on
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 照明光の個体差を用いた自己位置推定技術 : CEPHEID

    • URL

      https://www.oit.ac.jp/rd/labs/kobayashi-lab/pages/researches/research31.html

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Remarks] 深層学習を用いた既設照明光の個体差による3次元自己位置推定

    • URL

      https://www.oit.ac.jp/rd/labs/kobayashi-lab/pages/researches/2023/ozawa.html

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Remarks] cepheiddemo

    • URL

      https://youtu.be/Ih_vuh6v3hs

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Remarks] 既設証明による屋内高性能定位技術CEPHEID(セファイド)

    • URL

      https://www.youtube.com/watch?v=K0IfoOJEo-U

    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Remarks] 【大阪工業大学 OIT BREAKTHROUGH】既設照明光を用いた屋内定位技術CEPHEID

    • URL

      https://www.youtube.com/watch?v=ehuETFQ_ewg

    • Related Report
      2022 Research-status Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2025-01-30  

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