본 논문은 실내 이동개체의 위치추정을 위한 방법으로 기존의 초음파 센서를 포함하는 Beacon 시스템의 단점을 개선하여 단위 Beacon당 더 넓은 공간과 더 정확한 위치추정의 결과 그리고 효율성을 얻을 수 있는 능동 Beacon 시스템을 제안한다.초음파 센서는 구조적으로 신호각을 가지고 있으며, 신호의 세기 또한 신호각에 매우 의존적이다. 그러므로 실내의 천정과 같은 일정 높이의 위치에서 지면을 향하고 있는 Beacon은 그 가용공간의 제약을 가지고 있으며, 그 크기는 비교적 크지 않다. 따라서 제안된 시스템은 기존의 고정각을 갖는 Beacon ...
본 논문은 실내 이동개체의 위치추정을 위한 방법으로 기존의 초음파 센서를 포함하는 Beacon 시스템의 단점을 개선하여 단위 Beacon당 더 넓은 공간과 더 정확한 위치추정의 결과 그리고 효율성을 얻을 수 있는 능동 Beacon 시스템을 제안한다.초음파 센서는 구조적으로 신호각을 가지고 있으며, 신호의 세기 또한 신호각에 매우 의존적이다. 그러므로 실내의 천정과 같은 일정 높이의 위치에서 지면을 향하고 있는 Beacon은 그 가용공간의 제약을 가지고 있으며, 그 크기는 비교적 크지 않다. 따라서 제안된 시스템은 기존의 고정각을 갖는 Beacon 모듈에 pan-tilt 기계장치를 부착한 능동 Beacon을 사용한다. 능동 Beacon 시스템은 Beacon이 실내 이동개체에 가장강한 초음파 신호를 송신할 수 있도록 Pan-tilt 기계장치를 사용하여 신호각의 중심이 수신기로 향하도록 할 수 있다. 그러므로, 능동 Beacon 시스템은 동일 면적의 공간을 기준으로 기존의 Beacon 시스템에서 사용되었던 Beacon의 수보다 절반이상 줄일 수 있으며, 그 설치비용 또한 효과적으로 줄일 수 있다.능동 Beacon 시스템의 성능을 입증하기위해 본 논문에서는 두 가지 실험을 수행하였으며, 첫 번째 실험으로 기존의 고정각을 갖는 Beacon 시스템과 같은 조건의 시스템을 구성하여 그 문제점을 분석하였으며, 그 결과 기존의 고정각을 갖는 Beacon 시스템의 경우, 3.75m × 4.25m × 2.8m 크기의 공간에서 특정위치(공간의 중앙)를 제외한 나머지 위치에서 평균 75%이하의 위치추정 성공률과 ±6cm ∼ ±10cm의 결과를 얻었다. 또한, 약 2.5m × 2.5m이하의 공간에서만 90% 이상의 위치추정 성공률을 보였다. 하지만, 제안된 능동 Beacon 시스템을 같은 환경에서 비교 실험한 결과 3.75m × 4.25m × 2.8m 크기의 공간의 모든 위치에서 100%의 위치추정 성공률과 ±3cm ∼ ±4cm의 결과를 얻었으며, 약 6m × 6m의 공간에서 90% 이상의 위치추정 성공률을 보였다.또한 두 번째 실험으로, 실제 이동로봇에 구현 되어져 있는 Dead-reckoning 방법을 이용한 이동경로추적 결과와 능동 Beacon 시스템을 이용한 이동경로추적의 결과를 비교함으로서, Dead-reckoning 방법의 경우 오차가 누적됨으로 인해 실제 최종 로봇의 경로가 추적된 경로와는 매우 상이하게 나타난 반면, 능동 Beacon 시스템을 이용하여 경로를 추적한 결과 일정량의 추적된 경로의 오차는 포함하고 있으나, 누적된 오차가 없음으로 인해 최종 경로가 크지 않은 오차를 가지고 있음을 보임으로써 그 효율성을 입증하였다.
본 논문은 실내 이동개체의 위치추정을 위한 방법으로 기존의 초음파 센서를 포함하는 Beacon 시스템의 단점을 개선하여 단위 Beacon당 더 넓은 공간과 더 정확한 위치추정의 결과 그리고 효율성을 얻을 수 있는 능동 Beacon 시스템을 제안한다.초음파 센서는 구조적으로 신호각을 가지고 있으며, 신호의 세기 또한 신호각에 매우 의존적이다. 그러므로 실내의 천정과 같은 일정 높이의 위치에서 지면을 향하고 있는 Beacon은 그 가용공간의 제약을 가지고 있으며, 그 크기는 비교적 크지 않다. 따라서 제안된 시스템은 기존의 고정각을 갖는 Beacon 모듈에 pan-tilt 기계장치를 부착한 능동 Beacon을 사용한다. 능동 Beacon 시스템은 Beacon이 실내 이동개체에 가장강한 초음파 신호를 송신할 수 있도록 Pan-tilt 기계장치를 사용하여 신호각의 중심이 수신기로 향하도록 할 수 있다. 그러므로, 능동 Beacon 시스템은 동일 면적의 공간을 기준으로 기존의 Beacon 시스템에서 사용되었던 Beacon의 수보다 절반이상 줄일 수 있으며, 그 설치비용 또한 효과적으로 줄일 수 있다.능동 Beacon 시스템의 성능을 입증하기위해 본 논문에서는 두 가지 실험을 수행하였으며, 첫 번째 실험으로 기존의 고정각을 갖는 Beacon 시스템과 같은 조건의 시스템을 구성하여 그 문제점을 분석하였으며, 그 결과 기존의 고정각을 갖는 Beacon 시스템의 경우, 3.75m × 4.25m × 2.8m 크기의 공간에서 특정위치(공간의 중앙)를 제외한 나머지 위치에서 평균 75%이하의 위치추정 성공률과 ±6cm ∼ ±10cm의 결과를 얻었다. 또한, 약 2.5m × 2.5m이하의 공간에서만 90% 이상의 위치추정 성공률을 보였다. 하지만, 제안된 능동 Beacon 시스템을 같은 환경에서 비교 실험한 결과 3.75m × 4.25m × 2.8m 크기의 공간의 모든 위치에서 100%의 위치추정 성공률과 ±3cm ∼ ±4cm의 결과를 얻었으며, 약 6m × 6m의 공간에서 90% 이상의 위치추정 성공률을 보였다.또한 두 번째 실험으로, 실제 이동로봇에 구현 되어져 있는 Dead-reckoning 방법을 이용한 이동경로추적 결과와 능동 Beacon 시스템을 이용한 이동경로추적의 결과를 비교함으로서, Dead-reckoning 방법의 경우 오차가 누적됨으로 인해 실제 최종 로봇의 경로가 추적된 경로와는 매우 상이하게 나타난 반면, 능동 Beacon 시스템을 이용하여 경로를 추적한 결과 일정량의 추적된 경로의 오차는 포함하고 있으나, 누적된 오차가 없음으로 인해 최종 경로가 크지 않은 오차를 가지고 있음을 보임으로써 그 효율성을 입증하였다.
In this paper, we propose an improved beacon system, to which ultrasonic sensors are attached, for the indoor localization of mobile objects. We have researched so that it can cover the wider space and estimate more accurate positions than the existent beacon systems. The existent beacon systems hav...
In this paper, we propose an improved beacon system, to which ultrasonic sensors are attached, for the indoor localization of mobile objects. We have researched so that it can cover the wider space and estimate more accurate positions than the existent beacon systems. The existent beacon systems have the constraint that one beacon cannot cover wide area since ultrasonic sensors have limits in the angle of signal on which their signal strength depends. Hence, we used the active beacon which consists of a pan-tilt mechanism and a beacon module. The active beacon system can always aim at mobile objects in order to transmit the strongest signal of the ultrasonic sensors by using the pan-tilt mechanism. In addition, this system is inexpensive because it can decrease the number of beacons by about a half of the beacons of the existent system. Finally, the results show what is the difference between the active beacon system and existing beacon systems, and how accurate it is.
In this paper, we propose an improved beacon system, to which ultrasonic sensors are attached, for the indoor localization of mobile objects. We have researched so that it can cover the wider space and estimate more accurate positions than the existent beacon systems. The existent beacon systems have the constraint that one beacon cannot cover wide area since ultrasonic sensors have limits in the angle of signal on which their signal strength depends. Hence, we used the active beacon which consists of a pan-tilt mechanism and a beacon module. The active beacon system can always aim at mobile objects in order to transmit the strongest signal of the ultrasonic sensors by using the pan-tilt mechanism. In addition, this system is inexpensive because it can decrease the number of beacons by about a half of the beacons of the existent system. Finally, the results show what is the difference between the active beacon system and existing beacon systems, and how accurate it is.
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