A Study of Using a moving average filter for reducing noise in distance data from ultrasonic sensors used in obstacle aviodance of autonomous ground vehicles
Keywords:
Autonomous Ground Vehicle (AGVs) , Ultrasonics sensor, Moving average filteringAbstract
This research article investigates a method to mitigate cross-talk interference between two identical ultrasonic sensors used for obstacle detection in front of an Automated Guided Vehicle (AGV). The proposed approach involves alternating the operation of each sensor at 50 ms intervals, combined with the application of a moving average filter using 5 and 10 data points. The study is divided into 1) The experiment with both ultrasonic sensors simultaneously measuring distance to a wall without using the alternating control program showed that the sensors exhibited measurement errors due to interference occurring every 18–19 seconds. The moving average filter helped smoothly the distance data in the time domain but was not sufficiently effective. 2) Both ultrasonic sensors are set to detect objects immediately. The sensors are mounted on a cart and move along a rail that moves across the front of a target object located at distances ranging from 40,70 and 100 centimeters. The result that shown in raw data of distance measurements occurred greatest mean deviation of 100 centimeters at 48.06 centimeters. Applying a moving average filter with 5 and 10 can reduced fluctuations by 80.25% and 88.24%, respectively. 3) The AGV robot automatically stops when the ultrasonic sensors detect object at distances of 40, 70, and 100 centimeters. The resulting is shown moving average filter coefficients of 5 and 10 are stop away from 22.7 and 37.1 centimeters, respectively. In case of 40 centimeters and defined filter coefficients 10, the robot cannot process the stop command and collides with an object
References
Aizat M, Qistina N, Rahiman W. A comprehensive review of recent advances in automated guided vehicle technologies: Dynamic obstacle avoidance in complex environment toward autonomous capability. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. 2024;73:1-25.
Moshayedi AJ, Jinsong L, Liao L. AGV (automated guided vehicle) robot: Mission and obstacles in design and performance. J Simul Anal Novel Technol Mech Eng. 2019;12(4):5-18.
Zhou X, Chen T, Zhang Y. Research on intelligent AGV control system. In: 2018 Chinese Automation Congress (CAC); 2018 Nov 30-Dec 2; Xi'an, China. IEEE; 2018. p. 58-61.
Wang C, Mao J. Summary of AGV path planning. In: 2019 3rd International Conference on Electronic Information Technology and Computer Engineering (EITCE); 2019 Oct 18-20; Xiamen, China. IEEE; 2019. p. 332-335.
AGV Network. Mobile robot sensors - The eyes and ears of AGVs and AMRs. Available from: https://www.agvnetwork.com/mobile-robot-sensors-agv-amr. Accessed June 19, 2024.
A. B. R. Tonmoy, M. D. S. Zinan, S. Sultan and A. Sarker, "A comparative study on LIDAR and Ultrasonic Sensor for Obstacle Avoidance Robot Car," in *Proc. 2023 Int. Conf. Adv. Electron., Commun., Comput. Intell. Inf. Syst.(ICAECIS)*, Bangalore, India, 2023, pp. 582–587.
Li C, Guo S, Guo J. Study on obstacle avoidance strategy using multiple ultrasonic sensors for spherical underwater robots. IEEE Sens J. 2022;22 (24):24458-24470.
Zhang Y, Hsiung-Cheng L, Zhao J, Zewen M, Ye Z, Sun H. A multi-DoF ultrasonic receiving device for indoor positioning of AGV system. In: 2018 International Symposium on Computer, Consumer and Control (IS3C); 2018 Jun 6-8; Taichung, Taiwan. IEEE; 2018. p. 97-100.
Park G-R, Park S-H, Baek K-R. Improved frequency sweep keying CDMA using faster R-CNN for extended ultrasonic crosstalk reduction. Sensors. 2023;23: 9550.
M. Kubinyi and R. Smid, "Ultrasonic denoising with a modified wavelet filter," Proceedings of the 6th IEEE International Conference on Intelligent Data Acquisition and Advanced Computing Systems, Prague, Czech Republic, 2011, pp. 479-482
Shankar P, Bencharit U, Bilgutay N, Saniie J. Grain noise suppression through bandpass filtering. J Mater Eval. 1988;46(8):1100-1104.
Prasetyono AP, Adiyasa IW, Yudianto A, Agit SNK. Multiple sensing method using moving average filter for automotive ultrasonic sensor. J Phys Conf Ser. 2020;1700(1):012075.
Kelemen M, Virgala I, Kelemenová T, Miková L’, Frankovský P, Lipták T, Lörinc M. Distance measurement via using of ultrasonic sensor. J Autom Control. 2015;3(3):71-74.
Zhmud VA, Kondratiev NO, Kuznetsov KA, Trubin VG, Dimitrov LV. Application of ultrasonic sensor for measuring distances in robotics. J Phys Conf Ser. 2018; 1015(3):032189
Narumol A. การวัดระยะทางของวัตถุด้วยการใช้คลื่นความถี่สูง (Ultrasonic). Available from: https://medium.com/@narumol.aomam/การวัดระยะทางของวัสดุด้วยการใช้คลื่นความถี่สูง-ultrasonic-db35883a17f. Accessed June 28, 2024.
MaxBotix.LV-MaxSonar-EZ datasheet. Available from:https://maxbotix.com/pages/lv-maxsonar-ez-datasheet. Accessed June 28, 2024.
Micontech Lab. โซลิดสเตทรเลย์ 4 ช่อง G3MB-202P 240VAC 2A. Available from:http://www.micontechlab.com/product/774/1x-โซลิดสเตทรีเลย์-4-ช่อง-g3mb -202p-240vac-2a. Accessed June 26, 2024.
Smith SW. The Scientist and Engineer's Guide to Digital Signal Processing. 2nd ed. San Diego, CA: California Technical Publishing; 1999. Chapter 15, Moving Average Filters; p. 277-285.
Welch PD. The use of fast Fourier transform for the estimation of power spectra: a method based on time averaging over short, modified periodograms. IEEE Trans Audio Electroacoust. 1967;15(2):70-73.
MathWorks. pwelch. Available from:https://www.mathworks.com/help/signal/ref/pwelch.html. Accessed June 26, 2024
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2025 UTK RESEARCH JOURNAL

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
กองบรรณาธิการวารสารวิชาการ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลกรุงเทพ มีความยินดีที่จะรับบทความจากอาจารย์ นักวิจัย นักวิชาการทั้งภายในและภายนอกมหาวิทยาลัย ในสาขาวิชาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ได้แก่ สาขาวิชาวิทยาศาสตร์ วิศวกรรมศาสตร์ และสาขาอื่นๆ ที่เกี่ยวข้อง รวมถึงสาขาต่างๆ ที่มีการบูรณาการข้ามศาสตร์ที่เกี่ยวข้องวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ที่เขียนเป็นภาษาไทยหรือภาษาอังกฤษ ซึ่งผลงานวิชาการที่ส่งมาขอตีพิมพ์ต้องไม่เคยเผยแพร่ในสิ่งพิมพ์อื่นใดมาก่อน และต้องไม่อยู่ในระหว่างการพิจารณาของวารสารอื่น
การละเมิดลิขสิทธิ์ถือเป็นความรับผิดชอบของผู้ส่งบทความโดยตรง บทความที่ได้รับการตีพิมพ์ต้องผ่านการพิจารณากลั่นกรองคุณภาพจากผู้ทรงคุณวุฒิและได้รับความเห็นชอบจากกองบรรณาธิการ
ข้อความที่ปรากฏอยู่ในแต่ละบทความที่ตีพิมพ์ในวารสารวิชาการเล่มนี้ เป็นความคิดเห็นส่วนตัวของผู้เขียนแต่ละท่าน ไม่เกี่ยวข้องกับมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลกรุงเทพแต่อย่างใด ความรับผิดชอบด้านเนื้อหาและการตรวจร่างบทความแต่ละบทความเป็นของผู้เขียนแต่ละท่าน หากมีความผิดพลาดใดๆ ผู้เขียนแต่ละท่านจะต้องรับผิดชอบบทความของตนเองแต่ผู้เดียว
กองบรรณาธิการขอสงวนสิทธิ์มิให้นำเนื้อหา หรือข้อคิดเห็นใดๆ ของบทความในวารสารวิชาการ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลกรุงเทพ ไปเผยแพร่ก่อนได้รับอนุญาตจากกองบรรณาธิการ อย่างเป็นลายลักษณ์อักษร ผลงานที่ได้รับการตีพิมพ์ถือเป็นลิขสิทธิ์ของวารสาร