한국통신학회논문지 (The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences)

한국통신학회 (The Korean Institute of Commucations and Information Sciences)
권호 표지

청취자 거리정보가 필요 없는 도달각 기반 실내 위치 추정기법

An Indoor Positioning Algorithm Based on 3 Points Near Field Angle-of-Arrival Estimation without Side Information

  • 김영문 (건국대학교 전자정보통신공학부) ;
  • 유승수 (건국대학교 전자정보통신공학부) ;
  • 김선용 (건국대학교 전자정보통신공학부)
  • 투고 : 2010.06.27
  • 심사 : 2010.11.01
  • 발행 : 2010.11.30
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초록

본 논문에서는 근접장 (near field) 실내측위환경에 적합한 도움정보가 필요 없는 도달각 기반 위치추정기법을 제안한다. 기존 도달각 기반 실내 위치추정기법은 청취자와 마이크 사이의 거리정보를 청취자와 마이크사이의 수신신호세기로 추정하고 이와 측정된 신호의 도달시간차를 이용해 위치를 추정한다. 하지만 수신선호세기는 실내구조 및 가구배치나 신호의 특성에 따라 많은 영향을 받으며, 이는 도달각 추정에 큰 오차를 야기한다. 본 논문에서는 청취자 거리정보 없이 위치를 알고 있는 3개 이상의 마이크에서 수신한 신호의 도달지연시간차이에 기반한 도달각 기반 위치추정기법을 제안하고, 그 성능을 근평균제곱오차의 누적분포함수로 보인다.

In this paper, we propose an indoor positioning algorithm based on 3 points near field angle-of-arrival estimation without side information. The conventional angle-of-arrival based positioning scheme requires the distance between the listener and the center of two points which is obtained by a received signal strength based range estimation. However, a received signal strength is affected by structure of room, placement of furniture, and characteristic of signal, these effects cause a large error to estimation of angle. In this paper, the proposed positioning scheme based on near field angle-of-arrival estimation can be used to estimate the position of listener without a prior distance information, just using time-difference-of-arrival information given from 3 points microphones. The performance of the proposed scheme is shown by cumulative distribution function of root mean squared error.

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과제정보

연구 과제 주관 기관 : 학술진흥재단

참고문헌

  1. 최범석, 홍진우, "입체음향(3D 오디오) 기술과 원리", 한국방송공학회논문지, 제6권, 제1호, 36-45쪽, 2001년 3월.
  2. 박영철, "멀티채널 실감 오디오 기술 동향", 대한전자공학회논문지, 제36권, 제4호, 55-63쪽, 2009년 4월.
  3. W. Gardner, 3-D Audio using Loudspeakers, Kluwer Academic Publisher, Norwell, MA, 1998.
  4. G. De Sanctis, D. Rovetta, A. Sarti, G. Scarparo, and S. Tubaro, "Localization of tactile iterations through TDOA analysis: geometric vs. inversion-based method," Proceedings on European Signal Processing Conference, CD-ROM, Florence, Italy, Sep. 2006.
  5. J. Chen, L. Yip, J. Elson, H. Wang, D. Maniezzo, R. Hudson, K. Yao, and D. Estrin, "Coherent acoustic array processing and localization on wireless sensor networks," Proceedings on IEEE, vol. 91, no. 8, pp. 1154-1162, Piscataway, NJ, Aug. 2003. https://doi.org/10.1109/JPROC.2003.814924
  6. S. Valaee, B. Champagne, and P. Kabal, "Parametric localization of distributed sources," IEEE Transactions on Signal Processing, vol. 43, no. 9, pp. 2144-2153, Sep. 1995. https://doi.org/10.1109/78.414777
  7. M. Dias, "On the performance of new and classical approaches to AOA estimation for near-field acoustic waves," Proceedings on the International Workshop on Telecommunications, pp.146-151, Santa Rita do Sapucai, Brazil. Aug. 2004.
  8. C. A. Balanis, Advanced Engineering Electromagnetics, Wiley, New York, 1989.
  9. X. Chen, Y. Shi, and W. Jiang, "Speaker tracking and identifying based on indoor localization system and microphone array," Proceedings on International Conference on Advanced Information Networking and Applications Workshops (AINAEW), pp. 347-352, Ontario, Canada, May 2007.
  10. D. Bohn, "Environmental effects on the speed of sound," Journals of Audio Engineering Society, Vol.36, No.4, pp.223-231, Everett, WA, Apr. 1988.
  11. J. Rose, P. Nelson, B. Rafaely, and T. Takeuchi, "Sweet spot size of virtual acoustic imaging systems at asymmetric listener locations," Journals of Acoustical Society of America, Vol. 112, No.5, pp.1992-2002, Nov. 2002. https://doi.org/10.1121/1.1510532
  12. 김영문, 유승수, 김선용, "도달지연시간차에 기반한 새로운 근거리 도달각 추정기법", 한국통신학회 추계종합학술대회논문집, CD-ROM, 대한민국 수원, 2009년 11월.
  13. 김영문, 유승수, 김선용, "근접장 음향측위환경에 적합한 향상된 도달각 추정기법", 통신정보합동학술대회 논문집, CD-ROM, 대한민국 안면도,2010년 4월.