MARC

 008260126s2024        us                              c    eng  d
■001000017360622
■00520260202105556
■006m          o    d                
■007cr#unu||||||||
■020    ▼a9798263399061
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI32315899
■035    ▼a(MiAaPQ)GeorgiaTech75220
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a004.62
■1001  ▼aCao,  Yifeng.
■24510▼aHigh-Precision  Ranging  Matters:  Uncovering  the  Potential  of  Ultra-Wideband  Radios  in  Real-World  Applications
■260    ▼a[Sl]▼bGeorgia  Institute  of  Technology▼c2024
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2024
■300    ▼a184  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  87-06,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Dhekne,  Ashutosh.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--Georgia  Institute  of  Technology,  2024.
■520    ▼aUltra-wideband  (UWB)  radio  is  an  upcoming  wireless  technology  characterized  by  an  extremely  large  bandwidth  (≥  500MHz).  Such  a  wide  band  enables  UWB  to  perform  ranging  in  decimeter-level  accuracy,  making  it  a  superior  option  for  accurate  localization.  The  recent  incorporation  of  UWB  in  mobile  devices  like  iPhones,  Samsung  smartphones  and  AirTags  has  demonstrated  its  feasibility  in  medium-range  positioning.  However,  we  believe  the  potential  of  UWB  is  still  under-explored  even  in  today's  market  for  three  reasons.  First,  accurate  ranging  measurement  is  an  important  modality  in  extensive  sensing  applications  beyond  localization,  including  physical  distancing,  human  action  recognition,  autonomous  parking,  etc.  Merely  using  UWB  for  object  positioning  ignores  the  vast  possibilities  to  apply  UWB  in  the  general  mobile  computing  field.  Second,  most  current  use  cases  of  UWB  focus  on  the  baseband.  The  potential  of  UWB's  carrier  wave,  and  particularly  its  phase,  has  not  been  exploited.  Third,  as  a  radio  technology  working  on  an  independent  band,  UWB  does  not  interfere  with  other  widely  used  wireless  technologies,  including  Wi-Fi,  Bluetooth,  etc.The  objective  of  this  dissertation  is  to  explore  and  extend  the  possibilities  of  UWB,  enabling  various  applications.  Our  exploration  demonstrates  that  introducing  UWB  can  both  achieve  better  performance  in  solving  a  problem  which  is  traditionally  tackled  by  other  technologies,  and  open  the  gates  to  new  applications.  We  proposed  UWB's  applications  in  four  areas  in  this  dissertation.  In  the  first  work  6Fit-a-Part,  we  use  UWB  to  achieve  accurate  and  real-time  physical  distancing  using  a  custom  wearable  device.  More  specifically,  we  design  a  one-to-all  ranging  protocol  that  is  able  to  accurately  estimate  the  distance  to  neighboring  devices  and  warn  the  user  if  the  distance  falls  below  a  certain  established  threshold  within  a  short  time.  This  work  still  employs  UWB's  fundamental  ranging  capabilities,  but  targets  a  more  challenging  dynamic,  multi-user  ranging  scenario.  Our  second  work  ITrackU  goes  one  step  further  to  answer  the  question  whether  UWB  can  be  used  to  perform  high-precision  tracking.  In  this  work,  we  present  a  system  that  enables  millimeter-level  tracking  of  a  pen-like  instrument  across  a  large  surface  by  fusing  UWB  with  inertial  sensors  (IMU).  The  core  idea  that  permits  mm-level  tracking  is  to  use  UWB  carrier  phase  captured  from  multiple  vantage  points.  Fusing  the  phase  measurements  with  IMU  offers  the  ability  to  perform  continuous  tracking  despite  wireless  occlusions.  Continuing  on  the  UWB-IMU  fusion  approach,  the  third  work  ViSig  extends  the  use  of  UWB  to  human  action  recognition  with  wearable  devices.  In  this  work,  UWB  primarily  provides  inter-appendage  distance  measurements  while  IMU  captures  the  angles  (or  orientation)  of  different  body  segments.  The  results  show  that  by  deploying  only  a  small  number  of  sensors  (6)  on  the  body,  we  can  achieve  90%  accuracy  in  interpreting  various  body  signal  applications  such  as  cricket  umpire  signals,  baseball  umpire  signals,  crane  signals,  flag  semaphore,  and  football  official  signals.  Finally,  in  the  fourth  work,  we  show  UWB  can  even  be  applied  in  the  online  authentication  field,  where  the  location  of  a  token  close  to  the  login  device  is  an  important  consideration.  We  present  a  UWB-based  two-factor  authentication  (2FA)  platform,  called  UWB-Auth,  designed  as  carriable  or  wearable  devices,  which  eliminates  various  social  engineering  attacks  including  phishing  attack,  2FA-fatigue  attack,  co-located  attack,  etc,  while  maintaining  short  authentication.  The  evaluation  with  our  custom  prototype  shows  UWB-Auth  completes  the  whole  authentication  process  in  4  seconds,  and  completely  rejects  malicious  requests  when  the  adversary  is  20cm  and  10°  outside  a  small  valid  physical  area  near  the  login  device.  Overall,  we  have  significantly  expanded  the  application  space  for  UWB  beyond  the  traditional  indoor  localization  and  lost-and-found  use  cases.  In  doing  so,  we  have  made  algorithmic  and  architectural  innovations  which  are  expected  to  become  cornerstones  in  future  research  around  UWB.
■590    ▼aSchool  code:  0078.
■650  4▼aProtocol
■650  4▼aSystems  design
■650  4▼aElectrical  engineering
■653    ▼aUltra-wideband
■653    ▼aRadio  technology
■690    ▼a0544
■71020▼aGeorgia  Institute  of  Technology.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g87-06B.
■790    ▼a0078
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2024
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17360622▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

미리보기

내보내기

chatGPT토론

Ai 추천 관련 도서