Tên đề tài luận án: Các thuật toán định vị không dây cho các dịch vụ dựa trên vị trí

1. Họ và tên nghiên cứu sinh: Dương Ngọc Sơn.                             2. Giới tính: Nam.

3. Ngày sinh: 24/10/1996.                                                                  4. Nơi sinh: Bắc Giang.

5. Quyết định công nhận NCS số 1200/QĐ-CTSV ngày 29 tháng 12 năm 2020 của Hiệu trưởng Trường Đại học Công Nghệ, ĐHQGHN.

6. Các thay đổi trong quá trình đào tạo: Thay đổi cán bộ hướng dẫn theo Quyết định số 528/QĐ-ĐHCN ngày 25 tháng 03 năm 2024 của Hiệu trưởng Trường Đại học Công Nghệ, ĐHQGHN…

7. Tên đề tài luận án: Các thuật toán định vị không dây cho các dịch vụ dựa trên vị trí

8. Ngành đào tạo: Kỹ thuật Viễn thông.                                9. Mã số: 9520208.

10. Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS. TS. Đinh Thị Thái Mai (cán bộ hướng dẫn chính) và PGS. TS. Lâm Sinh Công (cán bộ hướng dẫn phụ).

Thông tin luận án Tiến sỹ của NCS Dương Ngọc Sơn (tiếng Anh)

11. Tóm tắt các kết quả mới của luận án: Mục tiêu của luận án là phát triển các thuật toán định vị hoặc hỗ trợ định không dây cho môi trường bị hạn chế tín hiệu GPS như môi trường trong nhà và môi trường ngoài trời có tỉ lệ che chắn cao. Với định vị trong nhà sử dụng BLE, các phương pháp được sử dụng để phát triển các thuật toán bao gồm tối ưu hình học, Least Square, hoặc mạng nơ-ron nhân tạo. Chúng đều là những phương pháp phổ biến, có tính chặt chẽ cao, được nhiều nhà khoa học trong và ngoài nước lựa chọn khi nghiên cứu về bài toán định vị trong nhà. Với định vị ngoài trời sử dụng hệ thống 5G MIMO mmWave, luận án phát triển các phương pháp ước lượng tham số kênh hỗ trợ định vị mới dựa trên các công trình quan trọng của nhóm nghiên cứu về định vị của giáo sư Henk Wymeersch tại Đại học Chalmers, Thụy Điển. Chúng bao gồm các giả định không có tính thực nghiệm hoặc có độ phức tạp tính toán quá cao. Thuật toán cơ bản được sử dụng là các thuật toán họ OMP – một loại thuật toán được sử dụng rộng rãi để ước lượng kênh thưa. Các thuật toán tối ưu giúp tinh chỉnh các tham số kênh thô được sử dụng bao gồm suy giảm tuần tự, suy giảm theo đạo hàm phương pháp Newton và tìm kiếm dựa trên tỉ lệ vàng. Luận án sử dụng phương pháp phân tích đại số kết hợp với mô phỏng và thí nghiệm thực tế để đánh giá hiệu năng của các hệ thống. Các đóng góp chính của luận án được liệt kê như sau:

Đóng góp 1: Một phương pháp bố trí các nút đèn hiệu hiệu quả, giúp hệ thống định vị trong nhà sử dụng BLE có thể đạt được độ chính xác tương đối cao với số lượng beacon ít nhất.

Đóng góp 2: Một phương pháp chọn lựa đèn hiệu để xác định vị trí mục tiêu dựa trên mạng nơ-ron nhân tạo và thuật toán Least Square có trọng số đề xuất.

Đóng góp 3: Một phương pháp là kết hợp của thuật toán StOMP phân tán và phương pháp Silhouette sửa đổi giúp ước lượng kênh MIMO mmWave mà không cần biết trước số lượng đường dẫn (độ thưa tín hiệu).

Đóng góp 4: Một phương pháp ước lượng kênh thưa có xem xét đến sự ảnh hưởng của các đường dẫn tới nhau. Phương pháp này lợi dụng một cấu trúc đặc biệt có tên là Dirichlet để cố gắng hợp nhất nhiều hàm Dirichlet vào tín hiệu biểu diễn sự tương quan giữa các cột của ma trận cảm nhận và tín hiệu nhận được. Thuật toán OMP khi sử dụng rằng buộc này cho độ chính xác cao hơn khi xác định tập hỗ trợ.

Đóp góp 5: Một phương tinh chỉnh các tham số thô cho hệ thống mmWave sử dụng phương pháp suy giảm tuần tự, tối ưu sử dụng tỉ lệ vàng và Least Square. Phương pháp này có độ phức tạp thuật toán nhỏ hơn phương pháp chỉ sử dụng thuật toán Newton.

12. Khả năng ứng dụng trong thực tiễn: (nếu có)

13. Những hướng nghiên cứu tiếp theo: Sử dụng học máy để nâng cao độ chính xác cho định vị sử dụng RSS và xem xét chức năng cảm nhận để hỗ trợ định vị trong mạng 6G.

14. Các công trình đã công bố có liên quan đến luận án: 

• Thai-Mai Dinh-Thi, Ngoc-Son Duong, Quoc-Tuan Nguyen, “Developing a Novel Real-Time Indoor Positioning System Based on BLE Beacons and Smartphone Sensors,” IEEE Sensors Journal, vol. 21, no. 20, pp. 23055-23068, Oct. 2021, doi: 10.1109/JSEN.2021.3106019. (ISI-Q1)
• Ngoc-Son Duong, Thanh-Phuc Nguyen, Quoc-Tuan Nguyen, Thai-Mai Dinh Thi, “Improving indoor positioning system using weighted linear least square and neural network,” International Journal of Sensor Networks, vol. 41, no. 2, pp. 67-77, Mar. 2023, doi: 10.1504/IJSNET.2023.129632. (ISI-Q3)
• Ngoc-Son Duong, Lan-Nhi Vu Thi, Phuong-Dung Chu Thi, Sinh-Cong Lam, Thai-Mai Dinh Thi “A novel Distributed Stagewise Orthogonal Matching Pursuit algorithm for mmWave MIMO channel estimation,” IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences, http://doi.org/10.1587/transfun.2024EAL2064. (ISI-Q4)
• Ngoc-Son Duong, Quoc-Tuan Nguyen, Thai-Mai Dinh-Thi, “OMP-Based Channel Estimation with Dynamic Grid for mmWave MIMO Positioning Systems,” IEEE Communications Letters, vol. 27, no. 10, pp. 2623-2627, Oct. 2023, doi: 10.1109/LCOMM.2023.3303453. (ISI-Q1)
• Ngoc-Son Duong, Thu-Trang Nguyen, Lan-Nhi Vu Thi, Sinh-Cong Lam, Thai-Mai Dinh-Thi, “An improved OMP-based mmWave channel estimation for MIMO systems,” in Proc. The 3rd International Conference on Advances in Information and Communication Technology, 2024, doi: 10.1007/978-3-031-80943-9_97
• Ngoc-Son Duong, Quoc-Tuan Nguyen, Khac-Hoang Ngo, Thai-Mai Dinh-Thi, “Sparse Bayesian Learning with Atom Refinement for mmWave MIMO Channel Estimation,” in Proc. IEEE Statistical Signal Processing Workshop (SSP), 2023, doi: 10.1109/SSP53291.2023.10208044.
• Ngoc-Son Duong, Quoc-Tuan Nguyen, Thai-Mai Dinh-Thi, “mmWave Channel Estimation for Location-based Application in 5G MIMO systems,” in Proc. 2022 IEEE Region 10 Conference (TENCON), Hong Kong, 2022, pp. 1-6, doi: 10.1109/TENCON55691.2022.9977818.
• Ngoc-Son Duong, Ngoc-Thuy Nguyen, Phuong-Dung Chu-Thi, Quoc-Tuan Nguyen and Thai-Mai Dinh-Thi, “Cải thiện độ chính xác của hệ thống định vị trong nhà dựa trên phân tích lỗi truyền lan”, Hội thảo Quốc gia lần thứ XXIV về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ Thông tin, Hanoi, 2021