실내 측위 시스템에서 위치를 판단하기 위해 주로 Wi-Fi를 사용해왔다. BLE의 개발과 함께 실내 측위에 사용되는 신호에 대한 관심이 바뀌었다. BLE는 Wi-Fi와 비교했을 때 손 쉬운 설치, 적은 전력 소모량, 적은 신호 간섭, 설정 값 변경가능(송출 세기, 송출 주기 등)과 같은 장점을 가진다. 이러한 점들은 실내 측위 시스템에 효율성과 정확성 개선을 불러올 수 있다. 최근 실내 측위 시스템에서는 이러한 장점들로 인해 Wi-Fi 대신 BLE를 채택하여 측위를 수행하고 있다. BLE를 사용한 실내 측위가 늘어남에 따라 실내 측위 결과의 정확도를 높이기 위해 BLE 기반 실내 측위의 측정 오차 요인에 대한 연구되어져야 한다. 본 연구에서는 몇 가지 실험 시나리오를 설정하고 기술적, 환경적 요소의 변화에 따라 실내 측위 결과에 어떤 영향이 있는지 관찰한다. 최대수신신호세기를 사용하여 측위를 수행한 경우 실시간으로 수신한 신호를 그대로 사용했을 때 보다 적은 평균 오차를 보였다. 이는 연속적으로 수신한 신호에 평균 및 표준편차를 적용한 실험에서도 같은 결과를 보였다. 비콘의 송출주기에 변화를 주는 실험에서는 송출 주기가 짧을수록 측위 정확도가 높아진다는 결과를 관찰 할 수 있었다.
이 논문에서는 안전하고, 오래 지속되고, 휴대기능의 하이브리드 측위 시스템을 제안하고 구현한다. 제안된 시스템은 목표물의 위치정보에 대응하는 가시광 데이터를 생산하는 LED 조명, 저 전력 우수한 보안성, 서비스 확장 범위 기능 특성을 가지는 지그비 무선 네트워크 모듈로 구성이 된다. 제작된 하이브리드 측위 시스템을 목표물과 관측자사이 23.62m 거리이고 장애물이 있는 실내 환경에서 시험하여 지그비 삼단 다중홉 애드혹 무선 네트워킹과 가시광 동작 기능들을 검증하고, 하이브리드 측위 알고리즘, 신호 추정 과정, 하드웨어 구현, 임베디드 소프트웨어 개발 등에 대해 설명하고, 측위 시험 결과에 대해 다룬다.
최근 위치 기반 서비스는 실외에서 GPS와 같이 실외 위치 정보를 이용할 수 없는 실내의 서비스로 확대되고 있다. 이와 같이 BLE(Bluetooth Low Energy) iBeacon 기술의 발전과 더불어 실내 측위 시스템의 연구가 확대되고 있다. 그러나 측위를 위해 iBeacon과 단말의 거리정보로 사용되는 RSSI(Received Signal Strength Indicator) 신호는 무선 전파의 특성으로 인해 신호 감쇄 및 지연과 같은 왜곡된 정보의 발생이라는 문제점을 갖는다. 본 논문에서는 신뢰성 있는 실내 위치 측위 시스템을 위한 왜곡된 iBeacon 신호의 신뢰성을 검증하기 위한 거리의 정보 검증 기법을 제안한다.
자기부상열차는 자기력에 의해 차량이 부상되어 전용선로를 따라 비접촉으로 운행되는 철도운송시스템이다. 자기부상열차에서는 열차가 운영 선로위에 부상되어 비접촉으로 운행되기 때문에 일반 철도시스템에서 적용되고 있는 측위기술의 적용이 어렵다. 따라서 자기부상열차에는 다양한 측위기술들이 개발되어 적용 되고 있다. 본 논문에서는 자기부상열차에 적용중인 다양한 측위기술 및 측위장치에 대하여 검토하고, 독자적인 초고속자기부상열차 개발시 필요한 열차위치검지기술의 개발방향을 제시한다.
본 논문은 실내 환경에서 정확도를 고려한 효과적인 도래시간 기반 무선 측위 방법을 제안하였다. 위치 측위의 목적은 타겟의 위치를 추정하는 것이다. 실내 환경에서 타겟의 정확한 위치를 추정하는 것은 다양한 오류들 때문에 어렵다. 무선 측위의 정확성은 비가시성 오류에 큰 영향을 받는다. 도래시간 기반 측위는 수신기와 3개 이상의 송신기 들 사이에서 거리 값을 이용하여 위치를 추정한다. 그러나 송신기와 수신기의 위치에 따라 장애물들로 인해 각각의 비가시성 오류도 다르다. 수신기의 위치를 정확하게 추정하기 위해서는 최적화된 위치 측위 방법이 필요하다. 본 논문은 무선 센서 네트워크에서 정확도를 높이기 위한 효과적인 측위 방법을 제안한다. 측위 시스템의 정밀도를 높이기 위해 거리 측정 단계에서의 거리 값을 보정하는 방법과 비가시성 환경에서 발생하는 오차들을 최소화시켜 효율적으로 송신기들을 선택하는 알고리즘을 제안하여 성능을 향상시켰다. 제안한 방법의 성능 평가는 다양한 오차들이 존재하는 실제 환경에서의 실험들로 인해 제시되었고, 실험적인 결과들은 기존의 방법과 제안된 방법을 가진 측위 절차의 추정 오차 결과들의 비교를 통해 측위 시스템의 정확도가 향상된 것을 증명하였다.
본 논문은 균등거리비율의 측위좌표를 이용한 무선측위 오차 보정 알고리즘인 CADE(Compensation Algorithm using Determination Coordinator Value of Equivalent Distance Rate)를 제안하고, 실험을 통해 무선측위 정확도 성능을 분석하였다. 실험 결과, CADE는 4개의 비컨노드(Beacon Node) 영역내와 영역외에서 각각 37.5%, 69.8% 정도 무선측위 정확도 성능을 향상시켰다. 그리고 CADE는 2m 이상의 무선측위 오차를 보정하는 성능이 약 76.3%로 매우 우수하였다. 또한 CADE는 4개의 비컨노드 영역외에서도 보정성능이 우수함에 따라 4개 비컨노드의 설치만으로 넓은 범위의 무선측위 시스템 구현이 가능함을 확인하였다. 이와 같은 결과를 볼 때, 제안하는 CADE는 SDS-TWR을 이용한 무선측위 시스템의 성능향상에 매우 유용하다.
저비용, 저전력 운영이 가능한 초광대역(UWB) 통신기술의 핵심 기술 분야 가운데 하나인 무선위치기반 시스템(Wireless Location Based System) 혹은 무선측위기술은 향후 전기-IT융합 유비쿼터스 메쉬네트워크에서 휴먼인터페이스접목, 지능형홈 뿐만아니라, 유비쿼터스 환경의 ad-hoc 센서 네트워크에서 중요한 역할을 맡게된다. 본 논문에서는 다양한 방식의 무선측위기술에 대해 소개하고자 하며, 순차송수신방식을 이용한 UWB 무선측위기반 시스템 및 운영방안을 새롭게 제안하고자 한다.
본 논문은 UWB(Ultra Wide Band) 펄스 기반의 단일 송수신을 통한 근거리 무선측위 시스템 및 방법에 관한 것으로서, UWB 펄스의 높은 시간 분해능을 이용하여 근거리에서 높은 정밀도를 가지고 태그의 위치를 획득할 수 있다. 특히, 마스터-슬레이브 형태로 구성된 비콘(beacon)들 간의 사전 설정을 통해 마스터 비콘과 무선측위 대상인 태그 사이의 단일 송수신만으로 ToA(Time of Arrival) 및 TDoA(Time Difference of Arrival) 기법을 적용할 수 있도록 하며, 이로써 태그의 신호 송신을 최소화하여 태그의 저전력 동작을 가능케하는 UWB기반 단일송수신을 통한 근거리 무선측위 시스템이다.
최근 위치기반 서비스의 중요도가 갈수록 늘어나고 있다. 그리고 이와 관련하여 Ultra-Wideband(UWB) 기술이 많은 모바일 단말들과 차량 등에 장착되고 있다. 하지만 일반적인 UWB 기반 측위 시스템의 경우 단순히 두 단말 사이의 거리와 방향을 파악하는 데에 사용되거나, 빌딩이나 공장, 쇼핑몰 같은 곳에 UWB anchor를 미리 설치한 후, 근로자나 고객의 위치를 확인하기 위하여 사용하기도 한다. 본 논문에서는 이러한 기법들과는 다른 방식으로 노드들의 위치를 파악하는 분산 노드 기반 Anchor-less UWB 측위 시스템의 특성에 대해서 분석하였으며, 노드 수의 증가 및 설정한 Ranging 주기에 따라 시스템의 실제 Ranging 주기 및 거리 추정 오차에 대해서 측정하였다. 또한, 본 시스템을 활용한 측위 시스템의 정확도를 실험을 통해 분석하였다. 실험 결과, Anchor를 설치하지 않고, 노드 간의 시동기 작업을 하지 않은 상태에서도 평균 0.32m의 오차를 가지는 것을 확인할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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