小白看物联网论文——EchoTag: Accurate Infrastructure-Free Indoor Location Tagging with Smartphones

论文总结
一、论文题目
EchoTag: Accurate Infrastructure-Free Indoor Location Tagging with Smartphones
二、研究问题
想象一下，有一天，当把手机放在床边静音模式会自动激活，以避免在将电话放在床边时干扰用户的睡眠。同样，只要手机方在床头柜固定位置，就可以播放喜欢的歌曲。这种应用程序结合了功能和物理位置，已方便用户实现功能。但是，现阶段这种功能与位置的组合还是不普及，因为智能手机无法在没有其他传感器或预装基础设施的帮助下，足够准确地感应位置。如下图1所示

三、研究方法
3.1 核心思想
在本论文中，我们提出了一种称为EchoTag的移动定位系统，该系统可以在不需要任何附加传感器或预装基础设施的情况下，通过超过1cm的分辨率进行标记和成员定位。EchoTag背后的主要思想是通过使用电话扬声器传输声音和电话麦克风感知其反射来主动呈现声学特征。与常用的被动传感相比，这种主动传感提供了对采集到的信号的更细粒度控制。例如，EchoTag在正确的通道发射不同延迟的声音信号，以丰富用于感测附近位置的特征空间，并利用发送方和接收方之间的同步作为锚定，以消除来自目标位置的对象的反射。此外，这种主动传感技术还可以在手机上安装传感器，从而方便了它的部署。请注意，EchoTag并不是为了取代任何定位系统而设计的，因为它只能记住以前放置的位置，而不能识别任意的室内位置。但是，这种用于记住位置标记的细粒度位置检测可以启用许多重要的应用程序，这些应用程序由于位置检测错误过大或预先安装在框架结构中而尚不可行。如图2使用EchoTag的四个步骤。用户用铅笔绘制目标位置的轮廓，然后命令手机感知环境。感知环境后，选择要在此位置执行的应用程序和功能的组合。最后，用户只需将手机放回轮廓区域，即可自动激活选定的应用程序。

3.2 主要技术
图3给出由记录和识别阶段组成的EchoTag的概述。在录音阶段，手机扬声器会发出多个短序列的声音信号。每一个序列在左声道和右声道之间以不同的延迟重复几次，以丰富接收到的标签信号。还记录了内置惯性传感器的读数，以便进一步优化。记录标签信号后，所选目标应用功能和收集的标签信号将被处理并保存在设备的存储器中。在识别阶段，手机将继续检查是否与收集到的签名相匹配。如果倾斜角度和WiFi读数与记录的目标位置之一相似，则再次执行声感应过程以收集标签信号。此新收集的标签信号与使用支持向量机（SVM）的数据库中的先前记录进行比较。如果结果匹配，则目标应用功能将自动激活。

3.3 实验
作者们进行了一系列实验，评估传感器的性能。在手机上上重复了一些实验，第一个测试环境是办公室，第二个是家中。这两个场景都代表了现实世界中的设置，即人们通常在生活中使用这些网络环境。此数据集的目的是评估性能变化。
实验准确率：

感应分辨率：1cm和30°
假触发：3%（大约每天2个假触发器）
不同时长准确性：30分钟：办公室98%/家庭95%
7天：办公室90%/家庭56% 192%
4.对放置变化的耐受性为4毫米-1/4波长（20千赫）110毫米
四、优缺点
4.1优点
Ecotag实现了无设备室内定位。具有以下优点：
1.定位方法具有1cm分辨率、90%以上的准确度，分辨率灵敏，准确率高。
基于主动感知声信号的标记室内较低的开销和较短的预测延迟。
易于在现有移动平台上部署。
4.2 局限
Ecotag实现了无设备室内定位。但是仍然有一些局限性：
1.Ecotag运用的是声学感应，在解决周围环境干扰，容忍噪声方面做得不够到位。
2.而且这个功能的实现并没有论文中所说的那样方便，虽然在任意空间就可以设置标记，但是标记的具体实现和用户对标记位置的记忆都不太切实可行。
3.而且这个功能可以被一个简单的手机app应用实现，比如现在流行的AI助手，用户只需说出袭击的需求，这些都可以实现。
五、我的看法
这篇论文提出并实现了一种新的室内定位标签EchoTag，它仅基于商品手机中的内置传感器。EchoTag设计为能够以1厘米的分辨率记住室内位置，从而实现许多新的应用。利益比较新颖，而且十分有创意，但是实用性有待商榷。运用的是一些现有的技术，声学传感，SVM机器学习训练等等。在论文中，能看到作者已经大面积实现这个应用，而且还要继续推广，应该不是纸上谈兵，做到了真正的实现。

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