BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

BÙI THỊ DUYÊN

NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ VÔ TUYẾN
TRONG NHÀ SỬ DỤNG ANTEN ĐIỀU KHIỂN BÚP SÓNG

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

Hà Nội – 2019


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

BÙI THỊ DUYÊN

NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ VÔ TUYẾN
TRONG NHÀ SỬ DỤNG ANTEN ĐIỀU KHIỂN BÚP SÓNG

Ngành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa
Mã số: 9520216

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS. NGUYỄN QUỐC CƯỜNG

Hà Nội – 2019


trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội và TS. Phan Hồng Phương,
phòng thí nghiệm IMEP-LAHC, Đại học Grenoble, Pháp luôn giúp đỡ về đo kiểm
các mẫu anten và các mạch điện tử cho luận án.
Qua đây, tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thành viên nhóm
nghiên cứu thuộc phòng Lab – RF3I, Viện Điện, các bạn bè và đồng nghiệp đã quan
tâm giúp đỡ, động viên tôi trong thời gian vừa qua.
Cuối cùng, tôi xin gửi những tình cảm yêu quý nhất đến các thành viên trong
gia đình, những người luôn động viên, hỗ trợ tôi về mọi mặt để tôi hoàn thành luận
án này.

ii


MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... ii
MỤC LỤC ................................................................................................................iii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ..................................................................... vi
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU TOÁN HỌC ........................................................ viii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ................................................................................. ix
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ........................................................................... xii
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1
1. Tính cấp thiết của đề tài ................................................................................... 1
2. Những vấn đề còn tồn tại và hướng nghiên cứu của luận án ....................... 1
3. Mục tiêu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu .................................................. 1
4. Ý nghĩa khoa học của đề tài ............................................................................. 1
5. Những đóng góp chính của luận án ................................................................ 1
6. Cấu trúc nội dung của luận án ........................................................................ 1
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ VÔ TUYẾN TRONG

dải quạt hẹp ........................................................................................................... 2
Cấu hình và hoạt động của hệ thống ........................................................ 2
Thử nghiệm các phương pháp định vị ...................................................... 2
Kết luận và đánh giá hệ thống .................................................................. 2
2.4. Kết luận chương 2 ......................................................................................... 2
HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ VÔ TUYẾN TRONG NHÀ ĐƠN TRẠM
SỬ DỤNG ANTEN ĐIỀU KHIỂN BÚP SÓNG .................................................... 2
3.1. Giới thiệu chương .......................................................................................... 2
Hệ định vị đơn trạm sử dụng AĐKBS mảng pha ..................................... 2
Hệ định vị đơn trạm sử dụng AĐKBS chuyển búp .................................. 2
3.2. Giải pháp thiết kế anten điều khiển búp sóng mảng pha dải quạt rộng .. 2
3.3. Giải pháp thiết kế anten điều khiển búp sóng chuyển búp phân cực tròn
2
Anten phân cực tròn sử dụng kỹ thuật quay tuần tự................................. 2
Thiết kế anten điều khiển búp sóng chuyển búp phân cực tròn ............... 2
3.4. Thực nghiệm hệ thống định vị đơn trạm tích hợp anten điều khiển búp
sóng mảng pha dải quạt rộng .............................................................................. 2
Cấu hình và hoạt động của hệ thống ........................................................ 2
Thử nghiệm các phương pháp định vị ...................................................... 2
Kết luận và đánh giá hệ thống .................................................................. 2
3.5. Thực nghiệm hệ thống đơn trạm tích hợp anten điều khiển búp sóng
chuyển búp phân cực tròn ................................................................................... 2
Cấu hình hệ thống..................................................................................... 2
Phương pháp định vị dấu vân tay ............................................................. 2
Kết luận và đánh giá hệ thống .................................................................. 2
iv


3.6. Kết luận chương 3 ......................................................................................... 2
KẾT LUẬN CHUNG CỦA LUẬN ÁN ................................................................... 3

PoA
QPD
RB
RF
RFID
RP
RSS
RSSI

Tiếng Anh

Tiếng Việt

Artificial Neural Networks
Mạng trí tuệ nhân tạo
Angle of Arrival
Góc tới
Access Point
Điểm truy cập
Bilateral Greed Iteration
Lặp tham lam
Bandwidth
Độ rộng băng thông
Channel State Information
Thông tin trạng thái kênh
Direction of Arrival
Hướng góc tới
Estimation of Signal Parameters via Ước lượng tham số tín hiệu dựa
Rotational Invariance Technique
vào kỹ thuật bất biến quay

Bộ chia đôi nguồn vuông pha
Router Board
Bộ định tuyến
Radio Frequency
Sóng vô tuyến
Radio Frequency Identification
Định danh bằng sóng điện từ
Remote-Positioning
Định vị từ xa
Received Signal Strength
Cường độ tín hiệu thu
Received Signal Strength Indicator Chỉ số cường độ tín hiệu thu

vi


SR
SSID
SVD
TDoA
ToA
UWB
VSWR
Wi-Fi

Space and Frequency Division Đa truy cập theo không gian và tần
multiple access
số
Sequential Rotated
Quay tuần tự

TĐVGT

K hàng xóm gần nhất có trọng số
Anten điều khiển búp sóng
Cơ sở dữ liệu
Đối tượng
Định vị từ xa
Định vị từ xa gián tiếp
Lưỡng cực mạch in đa hướng
Lưỡng cực mạch in dẫn xạ
Lưỡng cực mạch in định hướng
Tự định vị
Tự định vị gián tiếp

vii


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU TOÁN HỌC
TT

Ký hiệu

Mô tả

1

k

Hệ số sóng trong không gian tự do (k = 2π/)


7

φ

Góc lệch pha

8



Bước sóng trong không gian tự do

9

g

Bước sóng trong môi trường

10



Hệ số sóng trong môi trường ( = 2π/g)

11

φ

Pha ban đầu


17

Γ

Hệ số phản xạ

viii


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Hình ảnh khái quát về hệ thống định vị vô tuyến trong nhà 2012-2017. ... 1
Hình 1.2: Tổng hợp các hệ thống định vị vô tuyến tiêu biểu sử dụng anten truyền
thống và anten điều khiển búp sóng những năm gần đây........................................... 1
Hình 1.3: Phân loại hệ thống định vị dựa trên cấu hình hệ thống định vị vô tuyến ... 1
Hình 1.4: Sơ đồ khối chức năng của hệ thống định vị vô tuyến ................................ 1
Hình 1.5: Khối đo tham số vị trí ................................................................................. 1
Hình 1.6: Các kỹ thuật định vị được sử dụng trong luận án....................................... 2
Hình 1.7: Mô hình truyền sóng tồn tại hiệu ứng đa đường ........................................ 2
Hình 1.8: Xác định vị trí đối tượng dựa vào hai góc tới thu được từ hai trạm ........... 2
Hình 1.9: Định vị dựa vào góc của tín hiệu tới khi tồn tại sai lệch. ........................... 2
Hình 1.10: Xác định vị trí đối tượng trong hệ định vị hai chiều ................................ 2
Hình 1.11: Các trường hợp có thể xảy ra ở phương pháp giao khoảng cách ba trạm 2
Hình 1.12: Các trường hợp có thể xảy ra giữa hai đường tròn................................... 2
Hình 1.13: Xác định điểm thứ hai trong thuật toán BGI là M2 .................................. 2
Hình 1.14: Thuật toán MinMax xác định vị trí đối tượng từ bốn trạm ...................... 2
Hình 1.15: Hệ định vị dựa vào khoảng cách và hướng sóng tới ................................ 2
Hình 1.16: Hệ định vị theo phương pháp dấu vân tay ................................................ 2
Hình 1.17: Sơ đồ hướng bức xạ và góc lệch pha giữa các phần tử trong mảng ......... 2
Hình 1.18: Sơ đồ khối của AĐKBS chuyển búp N phần tử. ...................................... 2
Hình 1.19: Sơ đồ khối của anten điều khiển búp sóng mảng pha với N phần tử. ...... 2

Hình 2.24: Cấu trúc của bộ dịch pha lai 900 và cầu nối thu nhỏ kích thước .............. 2
Hình 2.25: Kết quả mô phỏng các tham số của bộ QPD ............................................ 2
Hình 2.26: Kết quả mô phỏng các tham số của bộ cầu nối chéo................................ 2
Hình 2.27: Kết quả mô phỏng độ lệch của các bộ dịch pha 22,5; 45 và 67,5 ....... 2
Hình 2.28: Anten điều khiển búp sóng mảng pha sử dụng ma trận Butler 8×8 ......... 2
Hình 2.29: Kết quả mô phỏng và đo tham số S của AĐKBS đề xuất. ....................... 2
Hình 2.30: Kết quả mô phỏng và đo giản đồ bức xạ của AĐKBS. ............................ 2
Hình 2.31: Hệ định vị ba trạm sử dụng mạng cảm biến không dây ........................... 2
Hình 2.32: Các loại nút cảm biến được sử dụng trong hệ thống định vị ba trạm ...... 2
Hình 2.33: Hình ảnh hệ thống định vị triển khai tại sảnh tầng 4-C1-ĐHBK Hà Nội 2
Hình 2.34: Vùng khảo sát và lưới điểm chuẩn 9×9 .................................................... 2
Hình 2.35: Biểu đồ trình tự hoạt động của mạng cảm biến không dây ...................... 2
Hình 2.36: Lưu đồ thuật toán bình phương tối thiểu (a) và thuật toán BGI (b) ......... 2
Hình 2.37: Hàm phân phối sai số của hệ thống định vị dựa trên phương pháp giao
khoảng cách với các kịch bản và thuật toán khác nhau. ............................................. 2
Hình 2.38: Phương pháp giao góc dựa trên tham số RSSI lớn nhất........................... 2
Hình 2.39: Hàm phân phối sai số của hệ thống khi khảo sát các Delta khác nhau. ... 2
Hình 2.40: Lưu đồ thuật toán ước lượng hướng sóng tới MUSIC ............................. 2
Hình 2.41: Lưu đồ thuật toán của phương pháp RSSI lớn nhất ................................. 2
Hình 2.42: Hàm phân phối sai số theo phương pháp giao góc dựa trên thuật toán RSSI
lớn nhất, MUSIC và phương pháp giao khoảng cách BGI. ....................................... 2
Hình 2.43: Hình ảnh lưới điểm chuẩn và 10 điểm thử trong giai đoạn trực tuyến .... 2
Hình 2.44: Lưu đồ thuật toán dấu vân tay .................................................................. 2
Hình 3.1: Vùng phủ của một AĐKBS khi quét theo trục OX .................................... 2
Hình 3.2: Hình ảnh AĐKBS mảng pha dải quạt rộng ................................................ 2
Hình 3.3: Kết quả mô phỏng và đo của AĐKBS đề xuất ........................................... 2
Hình 3.4: Kết quả mô phỏng và đo giản đồ bức xạ của AĐKBS ............................... 2
x



Hình 3.34: Mô hình mạng nơ-ron được sử dụng trong trường hợp 1 ........................ 2
Hình 3.35: Mô hình mạng nơ-ron được sử dụng trong trường hợp 2 ........................ 2

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Tổng hợp các hệ thống định vị vô tuyến sử dụng AĐKBS ....................... 1
Bảng 1.2: So sánh ba phương pháp và những đặc điểm của chúng trong hệ thống định
vị được khảo sát từ năm 2012 đến năm 2017 ............................................................. 2
xi


Bảng 2.1: Các tham số kích thước của anten LC-ĐaH .............................................. 2
Bảng 2.2: Các tham số kích thước của anten LC-ĐiH; đơn vị mm ........................... 2
Bảng 2.3: Các tham số của anten LC- DâX tại 2,45GHz; đơn vị mm ....................... 2
Bảng 2.4: Các tham số của anten LC-DâX tại 5GHz; đơn vị mm ............................. 2
Bảng 2.5: Băng thông và hệ số tăng ích của anten LC-DâX khi thay đổi số lượng chấn
tử dẫn xạ (n) tại tần số trung tâm 5GHz ..................................................................... 2
Bảng 2.6: Kết quả mô phỏng độ lệch pha giữa các đầu ra của Butler 4×4 ................ 2
Bảng 2.7: So sánh với các công bố khác có liên quan ............................................... 2
Bảng 2.8: Theo nguyên lý độ lệch pha giữa các đầu ra của Butler 8x8 ..................... 2
Bảng 2.9: So sánh với các công bố khác trên thế giới................................................ 2
Bảng 2.10: Các kịch bản của hệ thống định vị dựa trên chuẩn IEEE 802.15.4 ......... 2
Bảng 2.11: Sai số định vị của các phương pháp và thuật toán khác nhau; đơn vị m . 2
Bảng 2.12: So sánh với các công bố có liên quan trên thế giới.................................. 2
Bảng 3.1: Giản đồ bức xạ của AĐKBS mảng pha dải quạt rộng ............................... 2
Bảng 3.2: So sánh với AĐKBS mảng pha đã đề xuất ở chương 2 ............................. 2
Bảng 3.3: Các tham số của mạng tiếp điện ................................................................ 2
Bảng 3.4: Các công bố nghiên cứu anten phân cực tròn dựa trên kỹ thuật SR .......... 2
Bảng 3.5: Kết quả định vị của hai phương pháp AoA và dấu vân tay ....................... 2
Bảng 3.6: So sánh với các công bố có liên quan ........................................................ 2
Bảng 3.7: Kết quả định vị của hai phương pháp AoA và dấu vân tay ....................... 2

trên sóng vô tuyến đã được sử dụng trực tiếp trong luận án này. Các mô hình truyền
sóng trong nhà cũng được phân tích và đề cập trong mục này. Phần cuối của chương
trình bày về anten, nguyên lý anten mảng và anten điều khiển búp sóng tích hợp trong
mạch đo tham số vị trí sử dụng trong hệ thống định vị vô tuyến.

1.1. Tổng quan về các hệ thống định vị vô tuyến trong nhà
1.2. Các cấu hình định vị
1.3. Sơ đồ khối chức năng của hệ thống định vị
1


1.4. Các kỹ thuật định vị
1.5. Anten và anten điều khiển búp sóng trong hệ thống định vị vô
tuyến
1.6. Kết luận chương 1

HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ VÔ TUYẾN BA TRẠM
TRONG NHÀ
2.1. Giới thiệu chương
2.2. Giải pháp anten điều khiển búp sóng mảng pha dải quạt hẹp
2.3. Thực nghiệm hệ thống định vị ba trạm sử dụng anten điều
khiển búp sóng dải quạt hẹp
2.4. Kết luận chương 2

HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ VÔ TUYẾN TRONG NHÀ
ĐƠN TRẠM SỬ DỤNG ANTEN ĐIỀU KHIỂN BÚP SÓNG
3.1. Giới thiệu chương
3.2. Giải pháp thiết kế anten điều khiển búp sóng mảng pha dải
quạt rộng
3.3. Giải pháp thiết kế anten điều khiển búp sóng chuyển búp phân

+ AĐKBS mảng pha dải quạt hẹp với tần số trung tâm 2,45GHz, 5GHz với
góc mở dải quạt 60 đến 100
+ AĐKBS mảng pha dải quạt rộng với tần số trung tâm 2,45GHz với góc
mở dải quạt ~200
- Đề xuất AĐKBS chuyển búp phân cực tròn với tần số trung tâm 5,8 GHz, có
những đặc điểm được cải thiện như hệ số tăng ích và hiệu suất, thêm vào đó là
băng thông siêu rộng, chất lượng phân cực tròn tốt, phủ được vùng 360.
(2) Đề xuất ba mô hình định vị đơn trạm và ba trạm trong môi trường trong nhà, ứng
dụng các mẫu anten điều khiển búp sóng đề xuất ở trên:
- Hệ thống định vị ba trạm dựa trên chuẩn IEEE 802.15.4, các trạm tích hợp
AĐKBS mảng pha có búp sóng dải quạt hẹp trên vùng định vị 32m2. Sai số
trung bình của hệ thống: 0,75m (WKNN); 1,64m (giao khoảng cách); 1,07m
(giao góc-RSSImax)
- Hệ thống định vị đơn trạm tích hợp hai AĐKBS mảng pha có búp sóng dải quạt
rộng dựa trên chuẩn IEEE 802.11, vùng định vị 25m2. Sai số trung bình hệ
thống: 0,526m (WKNN); 0,952m (AoA-MUSIC).
3


Hệ thống định vị đơn trạm tích hợp AĐKBS chuyển búp phân cực tròn dựa
trên chuẩn IEEE 802.11, vùng định vị 29m2, sử dụng phương pháp dấu vân
tay. Sai số trung bình hệ thống khi trạm phát 0dBm, đối tượng tích hợp TDAA:
0,35m (WKNN); 0,58m (Bayes).
Hướng phát triển của luận án
- Nghiên cứu phát triển thêm hệ thống định vị dựa trên công nghệ UWB sử dụng
AĐKBS chuyển búp phân cực tròn có băng thông siêu rộng.
- Khảo sát khi đối tượng di chuyển với tốc độ nhanh, áp dụng thêm các thuật
toán lọc hiện đại
-


yếu hội nghị khoa học kỹ thuật đo lường toàn quốc lần thứ sáu, pp 605-611, Hà
Nội, tháng 5.
2. Bùi Thị Duyên, Ngô Văn Đức, Lê Minh Thùy, and Nguyễn Quốc Cường, (2015)
“Anten định hướng cao sử dụng lớp siêu vật liệu phản xạ bề mặt PRS,” Tạp chí
khoa học và công nghệ năng lượng, Trường Đại học Điện Lực, số 9, pp. 78–84,
ISSN 1859 - 4557.
3. N. Nhu Huan, L. Anh Dung, B. Thi Duyen, N. Thanh Tung, and L. Minh Thuy,
(2016) “Wideband left-Handed Metamaterial: Analysis, modelling, and testing for
antennagain enhancement,” in Proceedings of the 2016 VIETnam-Japan, pp 7984, Nha Trang.
4. Nhu Huan Nguyen, Thi Duyen Bui, Anh Dung Le, Anh Duc Pham, Thanh Tung
Nguyen, Quoc Cuong Nguyen and Minh Thuy Le, (2018) “A Novel Wideband
Circularly Polarized Antenna for RF Energy Harvesting in Wireless Sensor
Nodes,” Int. J. Antennas Propag., vol. 2018, pp. 1–9, ISSN: 1687-5869 (SCIE-Q3)

5


TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]
[2]

[3]
[4]

[5]

[6]
[7]

[8]

https://medium.com/@the_manifest/7-examples-of-location-based-servicesapps-82b8be3bdcac.
C. Esposito and M. Ficco, (2011), “Deployment of RSS-Based Indoor
Positioning Systems,” Int. J. Wirel. Inf. Netw., vol. 18, no. 4, pp. 224–242.
Dr. Rainer Mautz, (2012), “Indoor Positioning Technologies,” thesis,
Institute of Geodesy and Photogrammetry, ETH Zurich, Switzerland.
A. Yassin et al., (2017), “Recent Advances in Indoor Localization: A Survey
on Theoretical Approaches and Applications,” IEEE Commun. Surv. Tutor., pp.
1–1.
Y. Gu, A. Lo, and I. Niemegeers, (2009), “A survey of indoor positioning
systems for wireless personal networks,” IEEE Commun. Surv. Tutor., vol. 11,
no. 1, pp. 13–32.
S. Doiphode, J. W. Bakal, and M. Gedam, (2016), “Survey of Indoor
Positioning Measurements, Methods and Techniques,” Int. J. Comput. Appl.,
vol. 140, no. 7, pp. 1–4.
P. Davidson and R. Piche, (2017), “A Survey of Selected Indoor Positioning
Methods for Smartphones,” IEEE Commun. Surv. Tutor., vol. 19, no. 2, pp.
1347–1370.
J. Biswas and M. Veloso, (2010), “WiFi localization and navigation for
autonomous indoor mobile robots,” in 2010 IEEE International Conference on
Robotics and Automation, Anchorage, AK, pp. 4379–4384.
Y. Shi et al., (2018), “Design of a Hybrid Indoor Location System Based on
Multi-Sensor Fusion for Robot Navigation,” Sensors, vol. 18, no. 10, p. 3581.
Christ, Godwin, and Lavigne, (1993), “A prison guard Duress alarm location
system,” in Proceedings of IEEE International Carnahan Conference on
Security Technology CCST-94, Albuquerque, NM, USA, pp. 106–116.
6


[17] Phạm Thị Thanh Thủy, (2017), “Nghiên cứu và phát triển các kỹ thuật định vị
và định danh kết hợp thông tin hình ảnh và wifi,” Đại học Bách khoa Hà Nội,

International Conference on Pervasive Computing and Communications, 2003.
(PerCom 2003)., Fort Worth, TX, USA, pp. 407–415.
[27] P. Bahl and V. N. Padmanabhan, (2000), “RADAR: an in-building RF-based
user location and tracking system,” , vol. 2, pp. 775–784.
[28] M. Youssef and A. Agrawala, (2004), “Handling samples correlation in the
Horus system,” in IEEE INFOCOM 2004, Hong Kong, China, vol. 2, pp. 1023–
1031.
[29] Ekahau, Inc., “Ekahau Positioning EngineTM 3.0 User Guide,”
https://www.ekahau.com/.
[Online].
Available:
https://www.comp.nus.edu.sg/~medialab/graphics%20lab/Ekahau%20Positio
ning%20Engine%20UserGuide.pdf.
[30] M. M. Perez, G. V. Gonzalez, J. R. V. Hermida, I. M. Herranz, and C. Dafonte,
(2016), “Improving the Locating Precision of an Active WIFI RFID System to
7


[31]

[32]

[33]

[34]

[35]

[36]


W. Chen, W. Wang, Q. Li, Q. Chang, and H. Hou, (2016), “A Crowd-Sourcing
Indoor Localization Algorithm via Optical Camera on a Smartphone Assisted
by Wi-Fi Fingerprint RSSI,” Sensors, vol. 16, no. 3, p. 410.
K. Khoshelham and S. O. Elberink, (2012), “Accuracy and Resolution of
Kinect Depth Data for Indoor Mapping Applications,” Sensors, vol. 12, pp.
1437–1454.
H. Liu, H. Darabi, P. Banerjee, and J. Liu, (2007), “Survey of Wireless Indoor
Positioning Techniques and Systems,” IEEE Trans. Syst. Man Cybern. Part C
Appl. Rev., vol. 37, no. 6, pp. 1067–1080.
C.-H. Lim, Y. Wan, B.-P. Ng, and C.-M. See, (2007), “A Real-Time Indoor
WiFi Localization System Utilizing Smart Antennas,” IEEE Trans. Consum.
Electron., vol. 53, no. 2, pp. 618–622.
S. Maddio, M. Passafiume, A. Cidronali, and G. Manes, (2015), “A Distributed
Positioning System Based on a Predictive Fingerprinting Method Enabling
Sub-Metric Precision in IEEE 802.11 Networks,” IEEE Trans. Microw. Theory
Tech., vol. 63, no. 12, pp. 4567–4580.
M. Passafiume, S. Maddio, G. Collodi, and A. Cidronali, (2017), “An enhanced
algorithm for 2D indoor localization on single anchor RSSI-based positioning
systems,” in 2017 European Radar Conference (EURAD), Nuremberg, pp.
287–290.
L. Brás, N. B. Carvalho, and P. Pinho, (2012), “Pentagonal Patch-Excited
Sectorized Antenna for Localization Systems,” IEEE Trans. Antennas Propag.,
vol. 60, no. 3, pp. 1634–1638.
S.-T. Sheu, M.-T. Kao, Y.-M. Hsu, and Y.-C. Cheng, (2013), “Indoor Location
Estimation Using Smart Antenna System,” in 2013 IEEE 78th Vehicular
Technology Conference (VTC Fall), Las Vegas, NV, USA, pp. 1–5.
M. Rzymowski and L. Kulas, (2018), “RSS-Based Direction-of-Arrival
Estimation with Increased Accuracy for Arbitrary Elevation Angles Using

8

S. Wielandt, J.-P. Goemaere, and L. D. Strycker, (2016), “2.4 GHz Synthetic
Linear Antenna Array for Indoor Propagation Measurements in Static
Environments,” in Indoor Positioning and Indoor Navigation (IPIN), Madrid,
Spain.
L. Brás, N. B. Carvalho, P. Pinho, L. Kulas, and K. Nyka, (2012), “A Review
of Antennas for Indoor Positioning Systems,” Int. J. Antennas Propag., vol.
2012, pp. 1–14.
G. Giorgetti, A. Cidronali, S. Gupta, and G. Manes, (2009), “Single-anchor
indoor localization using a switched-beam antenna,” IEEE Commun. Lett., vol.
13, no. 1, pp. 58–60.
A. Cidronali, S. Maddio, G. Giorgetti, and G. Manes, (2010), “Analysis and
Performance of a Smart Antenna for 2.45-GHz Single-Anchor Indoor
Positioning,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 58, no. 1, pp. 21–31.
Ayman M. El-Tager and Mohamed A. Eleiwa, (2009), “Design and
Implementation of a Smart Antenna Using Butler Matrix for ISM-band,” in
Progress In Electromagnetics Research Symposium, Beijing, China.
W. H. Wan Mohamed, (2011), “Integration of PIN diode switching circuit with
butler matrix for 2.45 GHz frequency band,” Optoelectron. Adv. Mater. –
RAPID Commun., vol. 5, no. 7, pp. 793–798.
M. Fernandes, A. Bhandare, C. Dessai, and H. Virani, (2013), “A wideband
switched beam patch antenna array for LTE and Wi-Fi,” in Annual IEEE India
Conference, Mumbai, India, pp. 1–6.
F. Y. Zulkifli, N. Chasanah, Basari, and E. T. Rahardjo, (2015), “Design of
Butler matrix integrated with antenna array for beam forming,” in 2015
International Symposium on Antennas and Propagation (ISAP), pp. 1–4.
L. Brás, M. Oliveira, N. B. Carvalho, and P. Pinho, (2011), “Improved
sectorised antenna for indoor localization systems,” in 2011 41st European
Microwave Conference, pp. 1003–1006.
M. Cremer, U. Dettmar, C. Hudasch, R. Kronberger, R. Lerche, and A. Pervez,
(2016), “Localization of Passive UHF RFID Tags Using the AoAct Transmitter

components using directional antennas and circular polarization for indoor
wireless positioning systems,” in 2007 European Radar Conference, Munich,
Germany, pp. 401–404.
[62] C. Drane, M. Macnaughtan, and C. Scott, (1998), “Positioning GSM
telephones,” IEEE Commun. Mag., vol. 36, no. 4, pp. 46–54, 59.
[63] S. A. Zekavat and R. M. Buehrer, Eds., (2012), Handbook and Position
location: theory, practice and advances. Hoboken, N.J: Wiley-IEEE Press.
[64] Fernando Joaquim Leite Pereira, (2016), “Positioning systems for underground
tunnel environments,” Faculdade de engenharia da universidade do porto,
Portugal.
[65] F. Zafari, A. Gkelias, and K. K. Leung, (2017), “A Survey of Indoor
Localization Systems and Technologies,” Cornell Univ. Libr..
[66] A. Khalajmehrabadi, N. Gatsis, and D. Akopian, (2017),“Modern WLAN
Fingerprinting Indoor Positioning Methods and Deployment Challenges,”
IEEE Commun. Surv. Tutor., vol. 19, no. 3, pp. 1974–2002.
[67] W. Sakpere, M. Adeyeye Oshin, and N. B. Mlitwa, (2017), “A State-of-theArt Survey of Indoor Positioning and Navigation Systems and Technologies,”
South Afr. Comput. J., vol. 29, no. 3.
[68] P. Bahl, V. N. Padmanabhan, and A. Balachandran, (2000), “Enhancements to
the RADAR User Location and Tracking System,” Technical Report MSR-TR2000-12.
[69] J. Hightower and G. Borriello, (2001), “Location systems for ubiquitous
computing,” Computer, vol. 34, no. 8, pp. 57–66.
[70] K. W. Kolodziej and J. Hjelm, (2006), Local positioning systems: LBS
applications and services. Boca Raton, FL: CRC/Taylor & Francis.
[71] M. A. Youssef, A. Agrawala, and A. Udaya Shankar, (2003), “WLAN location
determination via clustering and probability distributions,” in Proceedings of
the First IEEE International Conference on Pervasive Computing and
Communications, 2003. (PerCom 2003)., Fort Worth, TX, USA, pp. 143–150.
[72] Ekahau, Inc., (2012), “RF Localization for the Next Generation Wireless
Devices,” in WPI Campus Workshop 2012, Boynton Hall, USA.
10

[83] J.-R. Jiang, C.-M. Lin, F.-Y. Lin, and S.-T. Huang, (2013), “ALRD: AoA
Localization with RSSI Differences of Directional Antennas for Wireless
Sensor Networks,” Int. J. Distrib. Sens. Netw., vol. 9, no. 3, p. 529489.
[84] C.-Y. Chen, (2016), “The Sectored Antenna Array Indoor Positioning System
with Neural Networks,” Autom. Control Intell. Syst., vol. 4, no. 2, p. 21.
[85] N. Honma, R. Tazawa, A. Miura, Y. Sugawara, and H. Minamizawa, (2018),
“RSS-Based DOA / DOD Estimation Using Bluetooth Signal and its
Application for Indoor Tracking,” in 2018 International Conference on Indoor
Positioning and Indoor Navigation (IPIN), Nantes, pp. 1–7.
[86] Mohammad Heidari, (2005), “A Testbed for Real-Time Performance
Evaluation of RSS-based Indoor Geolocation Systems in Laboratory
Environment,”, Masters Theses, Worcester Polytechnic Institute, USA.
[87] A. A. Khudhair, S. Q. Jabbar, M. Qasim Sulttan, and D. Wang, (2016),
“Wireless Indoor Localization Systems and Techniques: Survey and
Comparative Study,” Indones. J. Electr. Eng. Comput. Sci., vol. 3, no. 2, p. 392.

11