Indoor Navigation Using Unity Augmented Reality

Loading...
Thumbnail Image
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Perustieteiden korkeakoulu | Master's thesis
Date
2023-05-15
Department
Major/Subject
Computer Science
Mcode
SCI3042
Degree programme
Master’s Programme in Computer, Communication and Information Sciences
Language
en
Pages
65
Series
Abstract
The technological advancements and capabilities of mobile devices has allowed for a wider audience to use more complex applications on their devices, such as those that use augmented reality. This thesis aims to overview the state of the art indoor positioning methods, discuss and compare them, review indoor positioning mobile device applications that use augmented reality, to develop a Unity indoor navigation application and measure its reliability and accuracy. The indoor positioning technologies discussed in this thesis are magnetic field systems, radio frequency systems including WLAN, Bluetooth, UWB, RFID and NFC and also optical systems including deployed coded target systems, projected target systems, systems without reference, building model systems, image-based systems and other sensor-based systems. Some systems require pre-deployment of separate sensors or other tools, with different costs and signal ranges. The use cases range from industrial use to more consumer-friendly navigation use. The combination of different technologies or methods are also discussed, as disadvantages of some methods can be decreased this way. Applications that make use of augmented reality also face similar problems as indoor positioning systems, where the number of tools and approaches is very extensive. Many of these AR applications use floor plans of buildings or other pre-generated models to navigate indoor environments with varying accuracy. Different positioning methods are used and combined, but optical system-based approaches, such as those that make use of images as reference, are more commonly used in the AR applications. The developed Unity indoor navigation application uses images taken by the camera of the device and pre-generated building model for localization. Users can navigate using a minimap with the floor plan and 2D and 3D points of interest markers. The measurements show that the application is reliable and performs the localization within 10 to 140 centimeters accuracy, with a duration of 2 to 48 seconds. The application is viable for indoor navigation, but also has room for further improvements.

Mobiililaitteiden teknologinen kehitys ja ominaisuudet ovat mahdollistaneet monimutkaisempien sovellusten kuten lisätyn todellisuuden sovellusten käytön laajemmalle yleisölle. Tämän työn tavoitteena on tehdä katsaus nykypäivän sisätilapaikannusmenetelmiin, tutkia ja vertailla niitä, tarkastella lisättyä todellisuutta käyttäviä sisätilanpaikannussovelluksia sekä kehittää Unity-sisätilapaikannussovellus ja mitata sen luotettavuutta ja tarkkuutta. Työssä tarkasteltavat sisätilapaikannusmenetelmät ovat magneettikenttäjärjestelmät, radiotaajuusjärjestelmät, joihin lukeutuu WLAN, Bluetooth, UWB, RFID ja NFC. Lisäksi työssä tarkastellaan optisia järjestelmiä, joihin lukeutuu kuviokoodikohdejärjestelmät, heijastetut kohdejärjestelmät, viitteettömät järjestelmät, rakennusmallijärjestelmät, kuvapohjaiset järjestelmät ja muut anturipohjaiset järjestelmät. Osa järjestelmistä vaatii erillistä käyttöönottoa, anturien asennusta tai ulkoisia työkaluja. Käyttötapa myös vaihtelee teollisesta kuluttajaystävällisempään. Tekniikoita käytetään myös yhdessä, jolloin haitat ja hyödyt voivat kumota toisensa. Lisättyä todellisuutta hyödyntävillä sovelluksilla on sisätilapaikannusmenetelmien tapaan toteutuksessa laaja määrä työkaluja ja lähestymistapoja. Moni lisättyä todellisuutta hyödyntävä sovellus käyttää rakennusten pohjapiirustusta tai muuta ennalta luotua mallia sisätilassa liikkumiseen. Erilaisia sisätilapaikannusmenetelmiä hyödynnetään sovelluksissa, mutta optisia järjestelmiä, kuten kuvapohjaisia järjestelmiä, käytetään lisätyn todellisuuden sovelluksissa eniten. Unity-sisätilapaikannussovellus, joka kehitettiin työtä varten, käyttää laitteen kameran ottamia kuvia käyttäjän paikannukseen hyödyntäen erikseen luotua rakennusmallia. Sisätilanavigointi onnistuu käyttämällä pohjapiirrosta karttana, jossa käyttäjän merkki liikkuu reaaliajassa, sekä siihen sijoitettuja kaksiulotteisia karttamerkkejä, jotka löytyvät myös kamera näkymästä kolmiulotteisina merkkeinä. Mittaustulokset osoittavat, että sovellus on luotettava, ja suorittaa käyttäjän paikannuksen 10–140 senttimetrin tarkkuudella 2–48 sekunnissa. Sovellus soveltuu sisätilapaikannukseen, mutta parannettavaa on esimerkiksi käyttöliittymässä.
Description
Supervisor
Ylä-Jääski, Antti
Thesis advisor
Ylä-Jääski, Antti
Keywords
indoor navigation, unity, augmented reality, localization
Other note
Citation