a rfid landmark navigation auxiliary system

8/4/2019 A RFID Landmark Navigation Auxiliary System

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- W o r l d A u t o m a t i o n C o n g r e s s (WAC) 2 0 0 6 , J u l y 2 4 - 2 6 , B u d a p e s t , Hungary

A RFID LANDMARK NAVIGATION AUXILIARY SYSTEMGANG YANG, GARY ANDERSOND e p a r t m e n t o f A p p l i e d S c i e n c e , U n i v e r s i t y o f A r k a n s a s a t L i t t l e RockL i t t l e R o c k , AR 7 2 2 0 4 USA; g t a n d e r s o n @ u a l r . e d u

EDWARD TUNSTELNASA J e t P r o p u l s i o n L a b o r a t o r y , C a l i f o r n i a I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g yP a s a d e n a , CA 9 1 1 0 9 USA; t u n s t e l @ r o b o t i c s . j p l . n a s a . g o vABSTRA CTT h i s p ap e r p r op o s es t h e d e v e l o p m e n t o f a n RFID s y s t e m t o a i d i n t h e n a v i g a t i o n o f a u t o n o m o u sm o b i l e r o b o t s . T h e u s e o f t h e s y s t e m t o e n a b l e a m o b i l e r o b o t t o e s t i m a t e i t s p o s e i s d e s c r i b e d .T h e p a p e r p r e s e n t s a m e t h o d t o o b t a i n f i n e o r i e n t a t i o n r e a d i n g s , a t a s k n e g l e c t e d b y f o r m e rw o r k s . W e a l s o a n a l y z e o n e u n c e r t a i n t y s o u r c e o f t h i s a p p r o a c h . E x p e r i m e n t a l a n d s i m u l a t i o nr e s u l t s a r e p r e s e n t e d i n t h e p a p e r t o d e m o n s t r a t e t h e e f f e c t o f t h e m e t h o d . F i n a l l y , we p r e s e n t a

p o s s i b l e a l t e r n a t i v e m e t h o d t o a d a p t t o n o n - c o n s t a n t s p e e d m o v e m e n t .KEYWORDS: m o b i l e r o b o t , R F I D , t a g s , n a v i g a t i o n , c a l i b r a t i o n , p o s e e s t i m a t i o n .

1 . INTRODUCTIONF o r m o b i l e r o b o t s m o s t m e t h o d s f o r m e a s u r i n g p o s i t i o n a r e r e l a t i v e m e a s u r e m e n t s . R e a d i n g so f s h a f t e n c o d e r s o n r o b o t w h e e l s a r e f r e q u e n t l y u s e d t o c o l l e c t d i s p l a c e m e n t i n f o r m a t i o n , s i n c et h i s i n f o r m a t i o n i s s i m p l e t o g e t a n d i n e x p e n s i v e . By c o u n t i n g t h e n u m b e r o f r o t a t i o n s o f ar o b o t ' s w h e e l s a n d u s i n g k n o w l e d g e o f t h e w h e e l s i z e , t h e c h a n g e i n t h e p o s i t i o n o f a r o b o t b eo b t a i n e d . A r o b o t c a n t h e n c a l c u l a t e i t s c u r r e n t p o s i t i o n b y i n t e g r a t i n g a l l p a s t d i f f e r e n t i a lm o t i o n s . T h i s m e t h o d i s k n o w n a s d e a d - r e c k o n i n g . H o w e v e r d e a d - r e c k o n i n g c a n n o t b e u s e d t od e t e r m i n e a r o b o t ' s e x a c t p o s i t i o n o v e r l o n g d i s t a n c e s b e c a u s e t h e t e c h n i q u e s u f f e r s f r o m b o t hs y s t e m a t i c a n d n o n - s y s t e m a t i c e r r o r s . E v e n i f t h e s y s t e m a t i c e r r o r s a r e m o d e l e d a n d c o m p e n s a t e df o r , t h e r e w i l l s t i l l e x i s t u n c e r t a i n t y i n t h e s e n s o r o u t p u t s [ 1 ] , p l u s u n p r e d i c t a b l e n o n - s y s t e m a t i ce r r o r s s u c h a s w h e e l s l i p p a g e . T h e r e f o r e , t h e e s t i m a t e d p o s i t i o n o f a r o b o t i s d e s c r i b e d b y a n a r e a( f o r e x a m p l e , a n e r r o r e l l i p s e [ 2 ] ) r a t h e r t h a n a p o i n t .One way t o i m p r o v e t h e p o s i t i o n e s t i m a t i o n i s t o f u s e o d o m e t r y i n f o r m a t i o n w i t h a d d i t i o n a ls e n s o r d a t a f r o m s o u r c e s s u c h a s GPS [ 3 ] , I N S [ 4 ] o r c a m e r a s [ 5 ] . H o w e v e r , t h e a b o v e s o l u t i o n sa r e n o t f i t f o r a l l e n v i r o n m e n t s o r a l l m o b i l e a g e n t s . F o r e x a m p l e , s o m e r o b o t s a r e n o t b i g e n o u g ht o h o l d GPS o r I N S s y s t e m s . I n a d d i t i o n , GPS s i g n a l s a r e n o t a v a i l a b l e i n many p l a c e s , s u c h a s i nb u i l d i n g s , c a v e s , a r e a s t h a t a r e a d j a c e n t t o t a l l b u i l d i n g s , a n d t h e s u r f a c e s o f o t h e r p l a n e t s . Ar o b o t ' s v i s i o n may l o s e t h e a b i l i t y t o a i d i n n a v i g a t i o n i n l o w v i s i b i l i t y e n v i r o n m e n t s a n d i n o p e na r e a s t h a t l a c k d i s t i n c t i v e f e a t u r e s . I n t h i s p a p e r , we p r o p o s e a RFID ( R a d i o F r e q u e n c yI d e n t i f i c a t i o n ) b a s e d p o s e ( p o s i t i o n a n d o r i e n t a t i o n ) c a l i b r a t i o n s y s t e m f o r r o b o t s a s a s u p p l e m e n tf o r o t h e r l o c a l i z a t i o n m e t h o d s . A c h e a p , d u r a b l e , a n d r o b u s t RFID s y s t e m i s d e p l o y e d i n t h er o b o t ' s w o r k i n g e n v i r o n m e n t , a n d i s u s e d a s a n a r t i f i c i a l l a n d m a r k t o h e l p m o b i l e a g e n t s c a l i b r a t et h e i r p o s e .RFID i s a n i n f o r m a t i o n e x c h a n g e s o l u t i o n b a s e d o n a n e l e c t r o m a g n e t i c t r a n s m i s s i o nt e c h n i q u e . A t y p i c a l RFID s y s t e m i s c o m p o s e d o f a r e a d e r / a n t e n n a a n d a t r a n s p o n d e r / t a g . T h ea n t e n n a i s u s e d t o r e a d / w r i t e o r c h a r g e u p t a g s . Many t y p e s o f a nt e nn as a n d t a g s c a n b e u s e d . Ag a t e l i k e a n t e n n a h a s a l a r g e r e a d i n g r a n g e , w h i l e a s t i c k l i k e a n t e n n a h a s b e f f e r o r i e n t a t i o ns e l e c t i v i t y . T h e t a g i s e m b e d d e d i n t h e e n v i r o n m e n t a n d u s e d t o s t o r e b r i e f i n f o r m a t i o n .C u r r e n t l y , R F I D s a r e u s e d i n m a n y f i e l d s : s e c u r i t y a n d a c c e s s c o n t r o l , a n i m a l i d e n t i f i c a t i o n ,


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p a c k a g e t r a c k i n g , e t c . Some f e a t u r e s o f t h e RFID s ys te m a ll o w t h e i r a p p l i c a t i o n f o r u s e i nl o c a l i z a t i o n o f m o b i le a g e n t s : 1 ) S u c h a s y st em c an e x c h a n g e d a t a w i t h o u t v i s u a l c o n t a c t o rp h y s i c a l c o n t a c t . T h i s m e a n s i t c a n b e e m b e d d e d i n t h e e n v i r o n m e n t a n d d u s t o r l o w v i s i b i l i t yw i l l n o t a f f e c t i t s f u n c t i o n . 2 ) S i n c e t h e p a s s i v e t a g c a n h o l d i n f o r m a t i o n w i t h o u t u s i n g a n y p o w e rf o r a l o n g t i m e , i t ' s a d u r a b l e s o u r c e o f i n f o r m a t i o n . 3 ) RFID t a g s c a n b e d i s t i n c t i v e f r o m e a c ho t h e r b y a s s i g n i n g t h e m d i f f e r e n t I D s . T h i s m a k e s RFID t a g s a n i d e a l l a n d m a r k f o r u s e i n r o b o tl o c a l i z a t i o n . T h i s p a p e r i n t r o d u c e s t h e i m p l e m e n t a t i o n o f a n a r t i f i c i a l l a n d m a r k / c a l i b r a t i o ns y s t e m t h a t u s e s R F I D s . T h e c a l i b r a t i o n s y s t e m may b e p l a c e d i n a n e n v i r o n m e n t b y a r o b o td u r i n g e x p l o r a t i o n , a n d u s e d b y s u b s e q u e n t r o b o t s t r a v e r s i n g t h e s a m e a r e a . I n t h i s s c e n a r i o , t h es e c o n d r o b o t w i l l b e n e f i t f r o m t h e e x p e r i e n c e o f t h e f i r s t r o b o t .

2 . RELATEDWORKRF t e c h n i q u e s h a v e b e e n u s e d f o r r o b o t l o c a l i z a t i o n a n d t r a c k i n g f o r many y e a r s . B a h l a n dV e n k a t a p r e s e n t e d a n RF b a s e d s y s t e m , RADAR, f o r l o c a t i n g a n d t r a c k i n g u s e r s i n s i d e a b u i l d i n g[ 6 ] . O l a f K u b i t z , e t a l . , p r e s e n t e d a n RFID a p p l i c a t i o n f o r a u t o n o m o u s m o b i l e r o b o t s ' n a v i g a t i o ni n [ 7 ] . I n t h e i r a p p r o a c h , a n RFID i s u s e d a s a r t i f i c i a l l a n d m a r k t o o f f e r t o p o l o g i c a l p o s i t i o ni n f o r m a t i o n a n d t o f a c i l i t a t e a map m a t c h i n g p r o c e s s . G . K a n t o r , e t a l . , d e s c r i b e d a s y s t e m w h e r eRF t a g s a r e p l a c e d i n k n o w n l o c a t i o n s a n d , i n c o nj u nc t i on w i t h e n c o d e r a n d g y r o d a t a , a r e u s e d t ol o c a l i z e a r o b o t m o v i n g i n a n o p e n a r e a [ 8 ] . E v e n i n t h e c a s e t h a t t h e t a g l o c a t i o n s a r e i n i t i a l l yu n k n o w n , t h e t a g l o c a t i o n s c a n b e a p p r o x i m a t e l y d e t e r m i n e d u s i n g a b a t c h s c h e m e . T h e s e w e r ec o n t i n u o u s l y u p d a t e d u s i n g t h e p o s i t i o n o f t h e r o b o t a n d a K a l m a n f i l t e r . T h e y a l s o a t t e m p t t o u s et h i s t e c h n o l o g y t o h e l p f i r e f i g h t e r s n a v i g a t e i n a b u r n i n g b u i l d i n g . K u r a b a y a s h i a n d Asamad e v e l o p e d a n IDC ( I n t e l l i g e n t D a t a C a r r i e r ) m o d u l e t o h e l p m o b i l e r o b o t s n a v i g a t e [ 9 ] . I D C s a r ed e p l o y e d n e a r k e y p o s i t i o n s ( s u c h a s p i t s , r o a d j u n c t i o n s ) t o t r a n s m i t i n f o r m a t i o n a b o u t t h e l o c a le n v i r o n m e n t v i a a n RF s i g n a l , s o t h a t m o b i l e r o b o t s may a v o i d o b s t a c l e s a n d d e a d e n d s . I nV l a d i m i r K u l y u k i n ' s r e s e a r c h w o r k , RFID t a g s w e r e d e p l o y e d a t c r i t i c a l p o s i t i o n s t o t r i g g e rd i f f e r e n t r o b o t s b e h a v i o r s , s u c h a s w a l l - f o l l o w i n g , l e f t / r i g h t t u r n i n g , p a s s i n g d o o r w a y s , e t c . [ 1 0 ] .H a e Don C h o n , e t a l . , p r o p o s e d e m b e d d i n g RFID t a g s i n r o a d s t o h e l p v e h i c l e s ' n a v i g a t e i nt u n n e l s a n d d o w n t o w n a r e a s [ 1 1 ] . D . H a h n e l , e t a l . , p r e s e n t e d a p r o b a b i l i s t i c m e a s u r e m e n t m o d e lf o r RFID r e a d e r s t h a t a l l o w f o r a c c u r a t e l y l o c a l i z i n g RFID t a g s i n a n e n v i r o n m e n t u s i n g l o n gr e a d i n g r a n g e g a t e a n t e n n a [ 1 2 ] . T h e y a l s o p r e s e n t e d a n a p p r o a c h t o g e n e r a t e m a p s o f RFID t a g sw i t h m o b i l e r o b o t s . W e i g u o L i n , e t a l . , p r e s e n t e d a t a g - c a m e r a c o m b i n a t i o n a s a n i n d o o re n v i r o n m e n t l o c a l i z a t i o n s o l u t i o n [ 1 3 ] . I n t h e i r a p p r o a c h , l o c a l i z a t i o n i s i m p l e m e n t e d w i t h t w os t e p s : d e t e c t i n g I D t a g i n o n e n o d e w i t h RF c o mm un i c a t i o n a nd m e a s u r i n g p o s i t i o n a n do r i e n t a t i o n o f a r o b o t r e l a t i v e t o t h i s n o d e w i t h a c a m e r a . T h e y u s e a d d i t i o n a l h a r d w a r e a n dc a m e r a s t o a c h i e v e f i n e h e a d i n g i n f o r m a t i o n .A l l o f t h e a b o v e m e t h o d s a r e u s e d f o r r o b o t l o c a l i z a t i o n . T h e y e i t h e r d o n o t g i v e f i n e o r i e n t a t i o ni n f o r m a t i o n o r n e e d a d d i t i o n a l d e v i c e s t o c a l c u l a t e r o b o t p o s e . T h e p u r p o s e o f t h i s i n v e s t i g a t i o ni s t o d e v e l o p a m o r e a f f o r d a b l e a n d l e s s c o m p l e x s y s t e m . W e p r o p o s e a m e t h o d t h a t u s e s R F I D st o d e t e r m i n e b o t h a r o b o t ' s p o s i t i o n a n d i t s o r i e n t a t i o n .

3 . WORKING THEORY OF RFID CALIBRATE ARRAY3 . 1 Hardware S e t t i n gRFID a n t e n n a s c a n r e a d t a g s t h a t a r e l o c a t e d i n a r e g i o n a r o u n d t h e a n t e n n a . T h e c o m b i n a t i o no f t h e a n t e n n a a n d t r a n s p o n d e r ( R F I D t a g ) t y p e s d e t e r m i n e s t h e d i s t a n c e a n d t h e s h a p e o f t h i sr e a d a b l e z o n e . B e c a u s e a s t i c k a n t e n n a h a s h i g h e r o r i e n t a t i o n s e l e c t i v i t y , i t c a n d i s t i n g u i s hd i f f e r e n t t a g s i n a n a r r o w e r r e g i o n t h a n a g a t e a n t e n n a c a n . A l s o , d i f f e r e n t t y p e s o f t r a n s p o n d e r sw i l l b e d e t e c t e d d i f f e r e n t l y b y a n a n t e n n a . F i g . 1 ( a ) s h o w s s e v e r a l T e x a s I n s t r u m e n t t a g s . A f t e rc o m p a r i n g t h e i r p e r f o r m a n c e ( s i z e , r e a d a b l e d i s t a n c e , r e a d a b l e z o n e s i z e , w h e t h e r r e a d a b l e z o n ei s i s o t r o p i c , e t c . ) we c h o s e a 3 0 mm d i s k t r a n s p o n d e r a s t h e t a g i n t h i s p r o j e c t . F i g . 1 ( b ) s h o w s


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m - i g s( a ) ( b ) ( c ( dF i g u r e 1 . ( a ) A s e l e c t i o n o f R E I D t r a n s p o n d e r s i s s h o w n . F r o m l e f t t o r i g h t , t h e y a r e a 1 2 m mw e d g e , 2 3 m m g l a s s , 3 2 m m g l a s s , 30mm d i s k , 8 5 m m d i s k , a n d 1 2 0 m m c y l i n d r i c a l t r a n s p o n d e r .( b ) T h e r e a di ng a r e a o f a s t i c k a n t e n n a a n d 3 0 m m d i s k t r a n s p o n d e r i s s h ow n. T h e a n t en n a i sm o u n t e d 4 " a b o v e t h e g r o u n d a n d i s s e t a t a 4 5 0 a n g l e b e t w e e n g r o u n d a n d a n t e n n a . ( c ) Ana n t e n n a s e t m o u n t e d o n a P 2 r o b o t . ( d ) A P 2 r o b o t m o u n t e d w i t h a n a nt e nn a s e t a n d m u l t i p i l e x e r .

O n e l o w f r e q u e n c y 3 0 mm d i s k t a g ' s r e a d a b l e z o n e f o r a s t i c k a n t e n n a . F i g . 1 ( c ) s h o w s t h er e a d a b l e a r e a t h a t w a s m e a s u r e d f o r a n a nt e nn a s e t w i t h t h r e e s t i c k a n t e n n a s m o u n t e d o n t h e f r o n to f a r o b o t . T h e p o s e s o f t h e t h r e e a n t e n n a s a r e a d j u s t e d s o t h a t e a c h a n t e n n a ' s r e a d i n g a r e a i sa p p r o x i m a t e l y a r o u n d s h a p e r e g i o n w i t h 1 1 0 mm r a d i u s , w i t h a p a r t i a l o v e r l a p i n e a c h a n t e n n a ' sr e a d a b l e r a n g e . F i g . 1 ( d ) s h o w s t h e a n t e n n a g r o u p m o u n t e d o n a P i o n e e r m o b i l e r o b o t f r o mA c t i v e M e d i a R o b o t i c s ( a k a M o b i l e R o b o t s , I n c . ) . T h e s e t h r e e a n t e n n a s w o r k a l t e r n a t i v e l y t o s c a nt h e a r e a i n f r o n t o f t h e m o b i l e r o b o t . A m u l t i p l e x e r , l o c a t e d o n t h e r e a r d e c k o f t h e r o b o t , i s u s e dt o s w i t c h r e a d i n g s b e t w e e n a n t e n n a s .3 . 2 B a s i c I d e a o f t h e ApproachF i g . 2 s h o w s t h e a n t e n n a s e t ' s r e a d i n g z o n e i n f r o n t o f t h e r o b o t f o r a 3 0 mm d i s k t a g . A l , A2a n d A3 r e p r e s e n t t h e t h r e e a n t e n n a ' s c i r c u l a r s h a p e r e a d i n g z o n e s , r e s p e c t i v e l y . O n e t a g h a s 4p o s s i b l e s t a t e s w h e n c a p t u r e d b y a m o b i l e r o b o t : 1 ) d e t e c t e d b y a n t e n n a A l o n l y ; 2 ) d e t e c t e d b yb o t h A l a n d A 2 ; 3 ) d e t e c t e d b y b o t h A2 a n d A 3 ; a n d 4 ) d e t e c t e d b y A 3 o n l y . F o r e x a m p l e , i n t h ec a s e s h o w n i n F i g . 2 t h e t a g f a l l s i n A l ' s r e a d i n g z o n e . A s a r o b o t m o v e s f o r w a r d , a f i x e d t a g w i l le n t e r t h e r e a d i n g r a n g e o f a n a n t e n n a , a n d t h e n l e a v e i t . T h e p o s i t i o n o f t h e t a g r e l a t i v e t o t h ea n t e n n a w i l l c u t a t r a j e c t o r y , b , t h r o u g h t h e a n t e n n a ' s r e a d i n g r a n g e , w h i c h i s i n d i c a t e d b y c i r c l eA l . T h e l e n g t h o f s e g m e n t b i s o b t a i n e d b y m u l t i p l y i n g t h e v e l o c i t y o f t h e r o b o t b y t h e h a l f -l e n g t h o f t im e t h e t a g i s s e n s e d . T h e r a d i u s o f c i r c l e r i s k n o w n a n d a c a n b e c a l c u l a t e d f r o m ra n d b . T h u s t h e d i s t a n c e b e t w e e n t a g a n d r o b o t ' s a x i s d i s o b t a i n e d :

d = + | r 2 - ( l v t 2 ) 2 + r ( 1 )K n o w i n g d a n d h ( t h e d i s t a n c e b e t w e e n t h e r o b o t ' s c e n t e r ( 0 ) a n d a n t e n n a s e t ' s c e n t e r ( 0 ' ) ,t h e d i s t a n c e b e t w e e n t h e r o b o t ' s c e n t e r a n d t h e t a g i s d e t e r m i n e d .W i t h a s i n g l e t a g , a r o b o t ' s p o s i t i o n c a n b e c a l c u l a t e d , b u t n o t i t s b e a r i n g . F o r t h i s , m o r e t a g sa r e r e q u i r e d . I n t h i s p r o j e c t , a s e t o f 7 RFID t a g s i s u s e d t o d e t e r m i n e t h e p o s e o f a r o b o t . E a c ht a g i s g i v e n a d i f f e r e n t I D n um b e r , a nd t h e t a g s a r e p l a c e d t o g e t h e r i n a h e x a g o n s h a p e d a r r a y( F i g . 3 ) . T h i s a r r a y c a n b e u s e d t o d e t e r m i n e b o t h p o s i t i o n a n d h e a d i n g i n f o r m a t i o n , a n d i t s s i z e

m e a n s t h a t i t i s m o r e l i k e l y t o b e s e n s e d b y a r o b o t t h a n a s i n g l e t a g i s . Any t w o t a g s c a n b et r e a t e d a s a t a g p a i r . E a c h t a g p a i r ' s r e l a t i v e h e a d i n g a n d l e n g t h r e l a t i o n s h i p s a r e s t o r e d i n l o o k u pt a b l e s a s f o l l o w s : t h e r o w i n d e x i s f o r t h e f i r s t d e t e c t e d t a g ' s I D n u m b e r , t h e c o l u m n i n d e x i s f o rt h e I D s o f s ub s e qu en t d e t e c t e d t a g s .


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t a g t a g 2 t a g 7Figur 2. Scan range of the antenna set Figure 3. A scheme of RFID a r r a y 0 0r~~~~~~~r~~~~~~ t a g 3 t a g 6 9 0 0 4 00Q~~~

t a g l

ID3~~ ~~ 100 \ 3 0 9 2 I3 40 40 0 40 63 8 0 0 69

-d ~ ~ ~ h t a g 4 t g 50~~~~

F i g u r e 2 . S c a n r a n g e o f t h e a n t e n n a s e t F i g u r e 3 . A s c h e m e o f RFID a r r a y .r i s t h e r a d i u s o f r e a d i n g z o n e ; 0 r e p r e s e n t s t h e A n y t w o t a g s can b e u s e d t o c a l c u l a t e a r o b o t ' sp o s i t i o n o f r o b o t ' s c e n t e r a n d 0 ' r e p r e s e n t s p o s e . An a r r a y i s u s e d t o i n c r e a s e t h e c h a n c ea n t e n n a s e t ' s c e n t e r . h , t h e d i s t a n c e b e t w e e n t h e t h a t r o b o t c a p t u r e a t l e a s t t w o t a g sr o b o t ' s c e n t e r a n d t h e c e n t e r o f t h e a n t e n n a s e t .I D i 1 D 2 1 D 3 1 D 4 I D 5 1 D 6 1 D 7 I D iI1D2 1 D 3 1 D 4 I D 5 1 D 6 1 D 7I D i \ - 1 5 0 - 9 0 - 3 0 3 0 9 0 1 5 0 I D I 0 4 0 0 4 0 0 4 0 0 4 0 0 4 0 0 4 0 01 D 2 3 0 \ - 3 0 0 3 0 6 0 9 0 1 D 2 4 0 0 0 4 0 0 6 9 3 8 0 0 6 9 3 4 0 01 D 3 9 0 1 5 0 \ 3 0 6 0 9 0 1 2 0 1 D 3 4 0 0 4 0 0 0 4 0 0 6 9 3 8 0 0 6 9 3I D 4 1 5 0 1 8 0 - 1 5 0 \ 9 0 1 2 0 1 5 0 I D 4 4 0 0 6 9 3 4 0 0 0 4 0 0 6 9 3 8 0 0I D 5 - 1 5 0 - 1 5 0 - 1 2 0 - 9 0 \ 1 5 0 1 8 0 I D 5 4 0 0 8 0 0 6 9 3 4 0 0 0 4 0 0 6 9 3I D 6 - 9 0 - 1 2 0 - 9 0 - 6 0 - 3 0 \ - 1 5 0 I D 6 4 0 0 6 9 3 8 0 0 6 9 3 4 0 0 0 4 0 0I D 7 - 3 0 - 9 0 - 6 0 - 3 0 0 3 0 \ I D 7 4 0 0 4 0 0 6 9 3 8 0 0 6 9 3 4 0 0 0T a b l e 1 . A n g l e s B e t w e e n D i f f e r e n t T a g P a i r s T a b l e 2 . D i s t a n c e B e t w e e n D i f f e r e n t T a g P a i r s( U n i t : 0 ) i n mm ( T h e l e n g t h o f e ac h s i d e o f t h e h e x a g o n :4 0 0 m m ) .A t y p i c a l c a l i b r a t i n g p r o c e d u r e c a n b e d e mo n st r a te d w i t h t h e h e l p o f F i g . 4 . As a r o b o t movesw i t h a c o n s t a n t s p e e d v o v e r t h e t a g a r r a y , two t a g s a r e s e n s e d , one a f t e r t h e o t h e r . S e c o n d l y ,a c c o r d i n g t o e a c h t a g ' s c o n t a c t t i m e d u r a t i o n a n d w h i c h a n t e n n a c a p t u r e d t h e t a g , t wo t a g s 'd i s t a n c e t o t h e r o b o t ' s m o v i n g t r a j e c t o r y ( d l a n d d 2 i n F i g . 4 ) c a n b e d e t e r m i n e d . T h e a n g l eb e t w e e n t h e c a l i b r a t i n g b a s e l i n e , t a g 2 - t a g l ( s h o w n b y t h e l i n e i n d i c a t e d b y L i n F i g . 4 ) , a n dr o b o t ' s h e a d i n g c a n b e c a l c u l a t e d b y :

= sin( dl+d2 ( 2 )

L 4 lt l

F i u e . I l u t a i o f t h aluaio froo eaig


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T h e l e n g t h o f b a s e l i n e L c a n b e f o u n d i n T a b l e 2 , a n d t h e r e l a t i v e a n g l e b e t w e e n t h e b a s e l i n et a g s c a n b e f o u n d i n T a b l e 1 . T h e r o b o t o n l y n e e d s t o r e c o r d how l o n g t h e a n t e n n a m a i n t a i n sc o n t a c t w i t h a n y t w o t a g s . T h e n a h e a d i n g d i f f e r e n c e f r o m t h e b a s e l i n e ( d e t e r m i n e d b y t h o s e t w ot a g s ) c a n b e c a l c u l a t e d . S u p p o s e t h e d i s t a n c e f r o m a t a g t o a m o v i n g r o b o t ' s t r a j e c t o r y i s D , t h eh e a d i n g o f t h e r o b o t i s a o , a n d t h e a n g l e b e t w e e n b a s e l i n e t a g s i s / 3 . T h e p o s e o f t h e r o b o t c a n b ec a l c u l a t e d b y t h e f o l l o w i n g f o r m u l a e :a / + s i n C r 2 - ( v l ) 2 r 2 - ( v t 2 ) 2 ( 3 a )L

D=C r 2 - ( - v t 2 ) 2 ( 3 b )2T h e v a l u e o f C c o u l d b e 2 r , r , 0 , - r , o r - 2 r , a n d t h e v a l u e o f C ' c o u l d b e r , 0 , o r - r , d e p e n d i n g o nw h i c h a n t e n n a ' s r e a d i n g z o n e t h e t a g s f a l l i n t o . t i a n d t 2 a r e t h e l e n g t h o f t i m e t h e t a g s a r es e n s e d b y t h e a n t e n n a s . E q s . ( 3 a ) a n d ( 3 b ) r e s o l v e t h e r e l a t i v e p o s i t i o n b e t w e e n r o b o t a n d t h ea r r a y . A s i m p l e c o o r d i n a t e t r an sf o r m t h e n l e a d s t o t h e r o b o t ' s c u r r e n t c o o r d i n a t e s .3 . 3 U n c e r t a i n t y A n a l y s i s o f t h e C a l i b r a t i n g S y s t e mT h e p r e c i s i o n o f t h e a b o v e m e t h o d d e p e n d s o n a n a n t e n n a ' s s c a n s p e e d a n d t h e s p ee d o f t h er o b o t s i n c e d 1 a n d d 2 i n F i g . 4 a r e b a s e d o n E q . ( 1 ) . T h e f i n i t e RFID a n t e n n a s c a n r a t e l i m i t s t h ec e r t a i n t y o f t . A n t e n n a s f i r s t n e e d t o c h a r g e t a g s b e f o r e t h e y c a n r e a d t h e i n f o r m a t i o n s t o r e d i n t h et a g . I n g e n e r a l , t h e h i g h e r t h e m a g n e t i c f i e l d s t r e n g t h t h e a n t e n n a h a s , t h e s h o r t e r c h a r g e t i m e . F o rt h e a n t e n n a - t a g c o m b i n a t i o n s u s e d , t h e n o m i n a l c h a r g e a n d r e a d t i m e i s 1 0 0 ms [ 1 3 ] .I f 1 = 1 / 2 v t , t h e u n c e r t a i n t y i n t h e m e a s u r e m e n t o f I d u e t o t h e t i m e r e q u i r e d t o r e a d a t a g i s d l= 1 / 2 v d t . L e t d l = d 2 f o r p u r p o s e s o f s i m p l i c i t y . D i f f e r e n t i a t i n g ( 3 a ) a n d ( 3 b ) t h e n g i v e s t h eu n c e r t a i n t y o f t h e c a l i b r a t i o n d u e t o d l :

d a = - 2 1 d l ( 4 a )L 2 - _ 4 ( r 2 - 1 2 ) r 2 _ 1 2d D= d l ( 4 b ), r 2 _ 1 2E q s . ( 4 a ) a n d ( 4 b ) i n d i c a t e t h a t t h e u n c e r t a i n t i e s d e p e n d o n b o t h d l a n d 1 , t h u s t h e t r a j e c t o r y o f ar o b o t a s i t t r a v e r s e s t h e t a g a r r a y a l s o c o n t r i b u t e s t o t h e u n c e r t a i n t y i n t h e p o s e e s t i m a t i o n s .S u p p o s e a r o b o t ' s s p e e d i s 1 0 0 m m / s , t h e a n t e n n a s a m p l e r a t e i s 1 0 H z ( i . e . , t h e u n c e r t a i n t yc a u s e d b y t h e l i m i t e d s c a n r a t e i s d l = 1 / 2 x 1 O O m m / s x O . 1 s = 5 m m ) , a n t e n n a ' s r e a d i n g z o n e i s s e t a s ac i r c l e w i t h r a d i u s o f 1 1 0 mm, a n d t h e d i s t a n c e b e t w e e n t a g I a n d t a g 2 i s 4 0 0 mm. T h eu n c e r t a i n t i e s i n p o s e c a l c u l a t i o n s i n t h i s c a s e a r e s h o w n i n T a b l e 3 .

( d l = 1 1 2 v d t = 5 m m )I 1 / 2 v t ( m m ) 1 0 0 9 0 8 0 7 0 6 0 5 0 4 0 3 0 2 0 1 0Aa ( - ) 3 . 2 2 . 2 1 . 7 1 . 3 1 . 1 0 . 9 0 . 7 0 . 5 0 . 3 0 . 2AD(mm) 1 1 7 6 4 3 . 5 3 2 1 . 5 1 0 . 5T a b l e 3 .

4 . SIMULATION AND EXPERIMENT RESULTA s e r i e s o f e x p er i me nt s w a s p e r f o r m e d t o t e s t t h e e f f e c t o f t h e RFID a u x i l i a r y n a v i g a t i o ns y s t e m . A P i o n e e r 2-DX r o b o t w a s e q u i p p e d w i t h a n RFID a n t e n n a s e t ( s e e F i g . 3 a ) , a n d t h e t h r e ea n t e n n a s s e q u e n t i a l l y s c a n n e d t h e g r o u n d i n f r o n t o f t h e r o b o t f o r m a g n e t i c t a g s a t a s c a n r a t e 2 . 5


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H z . T h e r o b o t w a s p l a c e d a t d i f f e r e n t o r i e n t a t i o n s t o a t a g a r r a y , a n d s e t i n m o t i o n s u c h t h a t i tt r a v e r s e d t h e a r r a y a t a s e t s p e e d o f 1 0 0 m m / s . R e s u l t s a r e s h o w n i n T a b l e s 4 a n d 5 . I n T a b l e 4 ,d a t a f r o m 3 0 e x p e r i m e n t a l r u n s i s s h o w n . " R e a l " i s t h e r o b o t ' s a c t u a l o r i e n t a t i o n p a s s i n g t h e a r r a ya s m e a s u r e d b y p r o t r a c t o r , " C a l c u l a t e d " i s t h e r e s u l t f r o m RFID s c a n s y s t e m . T h e s t a t i s t i c a lp a r a m e t e r s o f t h e RFID s y s t e m ' s e r r o r a r e s h o w n i n T a b l e 5 .I n d e x 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5R e a l 0 0 0 - 1 - 1 4 - 1 6 - 2 0 - 3 0 - 4 0 - 4 2 - 4 7 - 5 4 - 5 5 - 7 2 - 7 8C a l c u l a t e d - 4 1 1 1 4 - 1 9 - 1 3 1 - 2 3 - 3 0 - 4 2 - 4 4 - 4 7 1 - 5 1 - 5 9 - 7 5 - 8 2I n d e x [ 1 6 T 1 7 1 1 8 [ 1 9 1 2 0 2 1 T 2 2 1 2 3 | 2 4 | 2 5 T 2 6 T 2 7 1 2 8 | 2 9 1 3 0R e a l - 1 1 0 - 1 1 8 - 1 7 1 1 6 7 1 4 0 1 2 9 1 2 0 1 1 7 8 5 6 1 5 9 5 7 5 0 3 11 3 0C a l c u l a t e d - 1 0 9 - 1 1 1 - 1 7 1 1 6 5 1 4 0 1 2 7 1 1 7 1 1 8 8 4 6 2 5 8 5 9 4 5 2 0 | 2 4T a b l e 4 . E x p e r i m e n t R e s u l t . ( U n i t : 0 )

n Mean V a r i a n c e S t d . D e v . S t d . E r r .3 0 - 0 . 4 6 7 8 . 8 2 . 9 7 0 . 5 4T a b l e 5 . M e a s u r e m e n t E r r o r S t a t i s t i c s .C o m p u t e r s i m u l a t i o n s w e r e r u n t o d e m o n s t r a t e t h e e f f e c t t h e RFID c a n h a v e o n a r o b o t ' s p o s ee s t i m a t i o n s . I n F i g . 5 ( a ) , a r o b o t i s r e q u i r e d t o f o l l o w a p r e d e t e r m i n e d p a t h , u s i n g o n l y o d o m e t r y .T h e u n c e r t a i n t y i n t h e o d o m e t r y r e a d i n g s i s s e t s u c h t h a t t h e s t a t i s t i c a l v a r i a n c e i n t h e p o s i t i o n i s5 . 4 mm f o r e v e r y 1 0 0 mm o f f o r w a r d m o t i o n a nd t h e s t a t i s t i c a l v a r i a n c e i n a n g l e i s 0 . 4 f o r e v e r yt u r n . T h e s e v a l u e s come f r o m t e s t s o n a P i o n e e r 2 r o b o t t r a v e r s i n g a s m o o t h s u r f a c e i n a l a b o r a t o r y

s e t t i n g . U n c e r t a i n t y e s t i m a t i o n s w e r e u p d a t e d i n b o t h t h e x a n d y d i r e c t i o n s ( c T 2 , ( 2 y ) a f t e r e a c hi n c r e m e n t a l t i m e s t e p i n t h e s i m u l a t i o n . F o r s i m p l i c i t y , we c h o s e Max(6 , 6 y ) a s t h e r a d i u s o fa c i r c l e ( r a t h e r t h a n a n e l l i p s e ) t o i n d i c a t e t h e u n c e r t a i n t y i n t h e r o b o t ' s p o s i t i o n . T h e c i r c l e s s h o wt h e 95% c o n f i d e n c e r e g i o n f o r r o b o t p o s i t i o n a f t e r e v e r y 5 m e t e r s o f m o v e m e n t , a s s u m i n g t h ee r r o r s a r e n o r m a l l y d i s t r i b u t e d d u r i n g e a c h t i m e s t e p . T h e s o l i d l i n e i n F i g . 5 i s t h e p a t h t h e r o b o ti s i n s t r u c t e d t o f o l l o w , w h i l e t h e d a s h e d l i n e s i n d i c a t e a 5 0 0 mm w i d t h " s a f e p a t h " a r o u n d t h ed e s i r e d p a t h . I t i s s e e n t h a t t h e s e c i r c l e s g r o w w i t h i n c r e a s i n g d i s t a n c e t r a v e l e d , a n d e v e n t u a l l ye x t e n d f a r b e y o n d t h e s a f e r e g i o n a r o u n d t h e d e s i r e d p a t h . T h e s i m u l a t i o n s w e r e r u n a g a i n w i t h at a g a r r a y p l a c e d e v e r y f i v e m e t e r s a l o n g t h e d e s i r e d p a t h . T h e a c c u r a c y o f t h e c a l i b r a t i o n s y s t e mw a s s e t t o t h e w o r s t c a s e s h o w n i n T a b l e 3 . T h e r e s u l t s a r e s h o w n i n F i g . 5 ( b ) , w h i c h i n d i c a t e st h a t w i t h t h e t a g c a l i b r a t i o n s y s t e m , t h e r o b o t c a n s t a y w i t h i n t h e 5 0 0 mm w i d e s a f e z o n e a l o n g a25m p a t h .

4 0 0 0 4 0 0 0i n t e n d e dpaht ll_ n t e n d e d p a h t3 0 0 0 - l - s a f e p a t h l e f tboundry 3000 safe p a t h l e f t b o u n d r ys a f e p a t h r i g h t boundry 3 0 0 0 -A - safea t h r i g h t b o u n d r y

u n c e r t a i n t y a r e a - 2 s a f u n c e r t a n t y a r e a o2 0 0 0 - 2000 --netin y ae1 0 0 0 t i o '

- 1 0 0 0 V - 1 0 0 0 -- 2 0 0 0 - - 2 0 0 0 - 6

- 3 0 0 0 - 3 0 0 0 -- 4 0 0 0 - 4 0 0 0CO 2 0 0 l 0000; 0 0 0 8 0 0 1 0 0 0 0 1 2 0 0 0 1 4 0 0 0 0 2 0 0 0 4 0 0 0 6 0 0 080000 0 0 02 0 0 0

( a ) ( b )


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F i g u r e 5 . S i m u l a t i o n o f RFID a r r a y ' s c a l i b r a t i o n e f f e c t .( a ) A r o b o t t r a v e r s e s a p a t h u s i n g o d o m e t r y r e a d i n g s o n l y . T h e c i r c l e s s h o w t h e u n c e r t a i n t y i n p o s s i b l ep o s i t i o n s o f t h e r o b o t . ( b ) T h e r o b o t t r a v e r s e s a s e t p a t h u s i n g b o t h o d o m e t r y a n d t h e RFID s y s t e m .4 . DISCUSSION AND FURTHERWORKT h e r e a r e s e v e r a l p o s s i b l e a p p l i c a t i o n s o f t h e RFID s y s t e m . T h e RFID t a g s c a n b e d ep l o y ed

a s " c h e c k p o i n t s " b y a r o b o t e x p l o r i n g a n u n k n o w n e n v i r o n m e n t , s u c h a s a p l a n e t ' s s u r f a c e .T h e s e c h e c k p o i n t s c a n b e u s e d a s a n a i d i n n a v i g a t i o n a n d t o d e s i g n a t e l a n d m a r k s . I n s u c he n v i r o n m e n t s , t h e r e i s n o e x i s t i n g GPS a n a l o g u e a v a i l a b l e f o r g l o b a l p o s i t i o n i n g . I n a d d i t i o n ,d e v i c e s s u c h a s c o m p a s s e s , w h i c h p r o v i d e g o o d a b s o l u t e h e a d i n g m ea s u r em e n t s o n E a r t h w i t hr e s p e c t t o t r u e n o r t h o f i t s m a g n e t i c f i e l d a r e n o t a s e f f e c t i v e o n p l a n e t s u r f a c e s w i t h n e g l i g i b l em a g n e t i c f i e l d s ( s u c h a s M a r s ) . T h e RFID s y s t e m p r o v i d e s a s o l u t i o n f o r i m p r o v i n g t h e a c c u r a c yo f n a v i g a t i o n i n f i n i t e w o r k a r e a s t h a t l a c k s u p p o r t i n g i n f r a s t r u c t u r e l i k e G P S , o r s u f f i c i e n tf e a t u r e s a n d t e x t u r e s c o n d u c i v e t o v i s i o n - b a s e d l o c a l i z a t i o n m e t h o d s . I n t h e f u t u r e , r o b o t s w i l lb u i l d i n f r a s t r u c t u r e a t o u t p o s t s f o r h u m a n s o n p l a n e t a r y s u r f a c e s . T o s u c c e e d t h e y w i l l p e r f o r mt a s k s s u c h a s c o n s t r u c t i o n a n d m o b i le d o c ki n g w i t h v a r i o u s s t r u c t u r e s i n f i n i t e a r e a s o f t h eo u t p o s t s . RFID s y s t e m s w o u l d b e u s e f u l i n v a r i o u s w a y s . T h e y c o u l d f a c i l i t a t e h a n d l i n g a n dm a t i n g o f s t r u c t u r a l a s s e m b l i e s t h a t u s e t a g s t o c o m m u n i c a t e a l i g n m e n t o r a s s e m b l y i n s t r u c t i o n st o r o b o t s t h a t m a n i p u l a t e t h e m . T o f a c i l i t a t e o p e r a t i o n s a t a n o u t p o s t s u c h a s m u l t i - r o b o te x c a v a t i o n o f t e r r a i n , p r o s p e c t i n g f o r a n d m a p p i n g o f r a w m a t e r i a l s , a n d n a v i g a t i o n i n h a z a r d o u st e r r a i n t o p o g r a p h i e s , RFID t a g a r r a y s c o u l d b e u s e d t o e n s u r e t h e r e q u i r e d l e v e l s o f l o c a l i z a t i o na c c u r a c y , d e m a r c a t e l o c a t i o n s o f r a w m a t e r i a l s a s r e s o u r c e l a n d m a r k s , a n d d e s i g n a t e h a z a r d o u sk ee p - ou t z o n es a s l a n d m a r k s t o a v o i d . I n a d d i t i o n t o e m b e d d i n g a b s o l u t e p o s i t i o n d a t a i n t h e t a g ,a p p l i c a t i o n s c o u l d e m b e d i n f o r m a t i o n a b o u t r o b o t i n s t r u c t i o n s , r a w m a t e r i a l s , t e r r a i n p r o p e r t i e s ,e t c . Of c o u r s e a m e a n s f o r i n i t i a l s t r a t e g i c p l a c e m e n t a n d i n s t a l l a t i o n o f t a g s a r r a y s w o u l d b en e e d e d .W e b e l i e v e R J F I D c h e c k p o i n t s c a n b e c o m b i n e d w i t h o t h e r p o s i t i o n e s t i m a t i o n t e c h n i q u e s t oc o n t i n u a l l y i m p r o v e l o c a l i z a t i o n e s t i m a t e s . E a c h r o b o t ' s p o s i t i o n e s t i m a t i o n c a n b e w e i g h t e d b yi t s u n c e r t a i n t y v a r i a n c e a n d f u s e d i n t o t h e o r i g i n a l c a l i b r a t i o n s y s t e m ' s e s t i m a t i o n b y a d a t af u s i o n a l g o r i t h m s u c h a s K a l m a n f i l t e r [ 1 4 ] [ 1 5 ] [ 1 6 ] . An d a n y v i s i t i n g r o b o t w i t h a n RFID r e a d e ra n d a n t e n n a c a n e a s i l y u p d a t e t h e i n f o r m a t i o n s t o r e d i n t h e t a g s .A l l o f t h e a b o v e w o r k i s b a s e d o n p e r f e c t m e a s u r e m e n t a s s u m p t i o n . H o w e v e r , i n t h e r e a lw o r l d , RF d e t e c t i o n r a n g e a n d s i z e c a n b e a f f e c t e d b y e n v i r o n m e n t a l f a c t o r s , s u c h a s t h e p r e s e n c eo f m e t a l o r w a t e r i n t h e r e a d i n g z o n e . S i n c e l o w f r e q u e n c y RFID s y s t e m s h a v e b e t t e rp e r f o r m a n c e u n d e r a b o v e c i r c u m s t a n c e t h a n h i g h f r e q u e n c y s y s t e m s , o u r l a n d m a r k s y s t e mw o r k i n g f r e q u e n c y i s a t 1 3 4 k H z w h i c h i s b e l o n g t o l o w f r e q u e n c y r a n g e .

5 . CONCLUSIONT h i s p a pe r p r o po s es a new a p p l i c a t i o n o f RFID t e c h n o l o g y . S e v e r a l RFID t a g s f o r m a n a r r a yt h a t c a n b e u s e d t o c a l c u l a t e b e a r i n g a n d p o s i t i o n i n f o r m a t i o n f o r m o b i l e r o b o t s . T h e u n c e r t a i n t yc a u s e d b y R F I D ' s l i m i t e d s c a n s p e e d i s a n a l y z e d : w h e n r o b o t s move w i t h a 1 0 0 m m / s s p e e d , t h ew o r s t o r i e n t a t i o n e r r o r i s l e s s t h a n 5 d e g r e e s . E x p e r i m e n t s a n d s i m u l a t i o n s i n d i c a t e d t h a t t h em e t h o d h a s t h e p o t e n t i a l f o r u s e i n p r a c t i c a l a p p l i c a t i o n s . A l t h o u g h s o m e w o r k n e e d s t o b e d o n et o i m p r o v e t h e p e r f o r m a n c e o f t h i s a p p r o a c h , t h e p r o p o s e d m e t h o d i s a p r o m i s i n g , i n e x p e n s i v ea n d r o b u s t way t o i m p r o v e r o b o t n a v i g a t i o n . M o r e o v e r , t h e m e t h o d c a n b e e m p l o y e d i n s e v e r a la p p l i c a t i o n s , s u c h a s a u t o n o m o u s p l a n e t s u r f a c e e x p l o r a t i o n , r o b o t i c t o u r g u i d i n g , c a v e o r m i n er e s c u e o p e r a t i o n s a n d h e l p i n g t h e v i s u a l l y i m p a i r e d .

6 . REFERENCES[ 1 ] J . L . C r o w l e y a n d P . R e i g n i e r , " A s y n c h r o n o u s c o n t r o l o f r o t a t i o n a n d t r a n s l a t i o n f o r a r o b o tv e h i c l e , " R o b o t i c s a n d A u t o n o m o u s S y s t e m s , V o l . 1 0 , 1 9 9 2 , p p . 2 4 3 - 2 5 1 .


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[ 2 ] J . B o r e n s t e i n , L . F e n g , " U M B m a r k : A b e n c h m a r k t e s t f o r m e a s u r i n g o d o m e t r y e r r o r s i nm o b i l e r o b o t s , " S P I E C o n f . o n M o b i l e R o b o t s , P h i l a d e l p h i a , O c t o b e r 2 2 - 2 6 , 1 99 5 .[ 3 ] R . T h r a p p , C . W e s t b r o o k , D . S u b r a m a n i a n , " R o b u s t l o c a l i z a t i o n a l g o r i t h m s f o r a na u t o n o m o u s c a m p u s t o u r g u i d e , " P r o c . I n t . C o n f . R o b o ti c s & A u t o m a t i o n , 2 0 0 1 , p p . 2 0 6 5 - 2 0 7 1 .[ 4 ] J . B o r e n s t e i n , L . F e n g , " G y r o d o m e t r y : A new m e t h o d f o r c o m b i n i n g d a t a f r o m g y r o s a n do d o m e t r y i n m o b i l e r o b o t s , " P r o c . IEEE I n t . C o n f . o n R ob o t i c s a n d A u t o m a t i o n , M i n n e a p o l i s ,MN, A p r i l 1 9 9 6 .[ 5 ] I . A b u h a d r o u s , F . N a s h a s h i b i , C . L a u r g e a u , " 3 - D l a n d v e h i c l e l o c a l i z a t i o n : A r e a l - t i m e m u l t i -s e n s o r d a t a f u s i o n a p p r o a c h u s i n g RT MAPS," P r o c . 1 1 t h I n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e o n A d v a n c e dR o b o t i c s , C o i m b r a , P o r t u g a l , J u n e , 2 0 0 3 .[ 6 ] P . B a h l , V . P a h m a n a b h a n , " R a d a r : A n i n - b u i l d i n g R F - b a s e d u s e r l o c a t i o n a n d t r a c k i n gs y s t e m , " P r o c . IEEE INFOCOM 2 0 0 0 , T e l - A v i v , I s r a e l , v o l . 2 , M a r . 2 0 0 0 , p p . 7 7 5 - 7 8 4 .[ 7 ] 0 . K u b i t z , M . O . B e r g e r , M. P e r l i c k , R . D u m o u l i n , " A p p l i c a t i o n o f r a d i o f r e q u e n c yi d e n t i f i c a t i o n d e v i c e s t o s u p p o r t n a v i g a t i o n o f a u t o n o m o u s m o b i le r o b o t s , " P r o c . IEEE 4 7 t t hV e h i c u l a r T e c h n o l o g y C o n f e r e n c e , 1 9 9 7 , p p . 1 2 6 - 1 3 0 .[ 8 ] G . K a n t o r , S . S i n g h , R . P e t e r s o n , D . R u s , A . D a s , V . K u m a r , G . P e r e i r a , a n d J . S p l e t z e r ," D i s t r i b u t e d s e a r c h a n d r e s c u e w i t h r o b o t a n d s e n s o r t e a m s " , P r o c . 4 t h I n t . C o n f . o n F i e l d a n dS e r v i c e R o b o t i c s , J u l y 1 4 - 1 6 , 2 0 0 3 .[ 9 ] D . K u r a b a y a s h i a n d H . A s a m a , " K n o w l e d g e s h a r i n g a n d c o o p e r a t i o n o f a u t o n o m o u s r o b o t s b yi n t e l l i g e n t d a t a c a r r i e r s y s t e m , " P r o c . IEEE I n t . C o n f . o n R o b o ti c s & A ut o ma t i o n, S a n F r a n c i s c o ,C A , 2 0 0 0 .[ 1 0 ] V . K u l y u k i n , G . C h a i t a n y a , J . N i c h o l s o n , S . P a v i t h r a n , "RFID i n r o b o t - a s s i s t e d i n d o o rn a v i g a t i o n f o r t h e v i s u a l l y i m p a i r e d , " P r o c . I E E E / R S J I n t e r n a t i o n a l C o n f . o n I n t e l l i g e n t R o b o t sa n d S y s t e m s , S e n d a i , J a p a n , 2 0 0 4 .[ 1 1 ] H . D . C h o n , S . J u n , H . J u n g , S . W . A n , " U s i n g RFID f o r a c c u r a t e p o s i t i o n i n g , " P r o c .I n t e r n a t i o n a l S y m p o s i u m o n G N S S / G P S . S y d n e y , A u s t r a l i a . D ec . 2 0 0 4 .[ 1 2 ] D . H a h n e l , W. B u r g a r d , D . F o x , K . F i s h k i n , a n d M. P h i l i p o s e , " M a p p i n g a n d l o c a l i z a t i o nw i t h RFID t e c h n o l o g y , " P r o c . IEEE I n t . C o n f . o n R o b o t i c s a n d A u t o m a t i o n , 2 0 0 4 .[ 1 3 ] W. L i n , S . J i a , T . A b e a n d K . T a k a s e , " L o c a l i z a t i o n o f m o b i l e r o b o t b a s e d o n I D t a g a n dw e b c a m e r a , " P r o c . IEEE C o n f . o n R o b o t i c s , A u t o m a t i o n a n d M e c h a t r o n i c s , S i n g a p o r e , 2 0 0 4 .[ 1 4 ] F . D u d e k , M. J e n k i n , C o m p u t a t i o n a l P r i n c i p l e s o f M o b i l e R o b o t i c s , C a m b r i d g e U n i v e r s i t yP r e s s 2 0 0 0 .[ 1 5 ] R . E . K a l m a n , "A new a p p r o a c h t o l i n e a r f i l t e r i n g a n d p r e d i c t i o n p r o b l e m s , " T r a n s . ASME,S e r i e s D , J . B a s i c E n g . , V . 8 2 , M a r c h , 1 9 6 0 , p p . 3 5 - 4 5 .[ 1 6 ] R . M u r p h y , I n t r o d u c t i o n t o A l R o b o t i c s , MI T P r e s s , 2 0 0 0

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