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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/40385| Título: | Human tracking system for indoor environments using bluetooth low energy triangulation and millimeter-wave radar sensor fusion |
| Título(s) alternativo(s): | Sistema de rastreamento de pessoas em ambientes internos utilizando utilizando fusão de sensores millimeter-wave radar e bluetooth low energy |
| Autor(es): | Queiroz, Jayme de |
| Orientador(es): | Brante, Glauber Gomes de Oliveira |
| Palavras-chave: | Tecnologia bluetooth Radar de ondas milimétricas Detectores Sistemas de posicionamento interno (localização sem fio) Bluetooth technology Millimeter wave radar Detectors Indoor positioning systems (Wireless localization) |
| Data do documento: | 6-Abr-2026 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Curitiba |
| Citação: | QUEIROZ, Jayme de. Human tracking system for indoor environments using bluetooth low energy triangulation and millimeter-wave radar sensor fusion. 2026. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e Informática Industrial) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2026. |
| Resumo: | Este trabalho propõe um sistema de rastreamento de humanos para ambientes fechados utilizando fusão descentralizada de sensores que combina Bluetooth Low Energy (BLE) com estimação de Ângulo de Chegada (AoA) e radar de ondas milimétricas (mmWave). A configuração do experimento é composta por um radar Texas Instruments IWR6843ISK, operando na faixa de 60 GHz e gerando nuvens de pontos 3D em tempo real, e por âncoras BLE Silicon Labs BG22-RB4191A com antenas de dupla polarização para extração de AoA, além de um dispositivo móvel Silicon Labs xG24-DK2601B que transmite sinais com Constant Tone Extension (CTE). As medidas BLE são convertidas em uma trajetória planar por triangulação, porém apresentam alta variância devido a propagação multipercurso e oclusões em ambientes fechados. O radar, por sua vez, fornece estimativas robustas em zonas com boa visada, mas apresenta degradação com a distância e com as oclusões. Como contribuição, é proposto um pipeline de pré-processamento e fusão Track-to-Track (T2TF) que realiza sincronização temporal entre modalidades, alinhamento de coordenadas e rejeição de outliers no BLE por meio de um filtro de mediana em janela deslizante (SWMF). A fusão é formulada por ponderação inversa de covariância, com matrizes ajustadas por distância utilizando tabelas de consulta obtidas empiricamente. A validação experimental em um cenário de laboratório com pontos de referência anotados demonstra que a fusão reduz o erro quadrático médio (RMSE) em 42,83% em relação ao BLE isolado e em 25,40% em relação ao mmWave isolado, apresentando robustez espacial frente às interferências e zonas de baixa confiabilidade. |
| Abstract: | This work proposes a Human Tracking System for Indoor Environments using decentralized sensor fusion that combines Bluetooth Low Energy (BLE) with Angle of Arrival (AoA) estimation and Millimeter Wave (mmWave) Radar. The experimental setup consists of a Texas Instruments IWR6843ISK 60 GHz FMCW radar producing real-time 3D point clouds, Silicon Labs BG22 BLE anchor boards with dual-polarized antenna arrays for AoA triangulation, and a mobile tag broadcasting beacons with a Constant Tone Extension (CTE). BLE-based triangulation provides high coverage tracking but suffers from large variance due to indoor multipath fading, whereas mmWave centroid estimates are robust with clear line-of-sight but degrade with range and occlusions. The proposed methodology performs coordinate alignment and time synchronization across measurements, applies a Sliding Window Median Filter (SWMF) to reject BLE outliers, and fuses the resulting tracks using an inverse-covariance Track-to-Track Fusion (T2TF) formulation. Distance dependent covariance lookup tables are employed to adapt sensor trust to spatial zones. Experimental results in a laboratory environment with annotated reference points show that fusion reduces Root Mean Square Error (RMSE) by 42.83% compared to BLE alone and by 25.40% compared to mmWave alone, yielding improved robustness across challenging indoor conditions. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/40385 |
| Aparece nas coleções: | CT - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial |
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