지그비 무선 네트워크 환경에서 실시간 위치 인식을 이용한 이동체 추적 시스템의 설계와 구현 Design and Implementation of Moving Object Tracking System Using RTLS in Zigbee Wireless Network Environment원문보기
위치인식 시스템은 LBS(Location Based Service)와 RTLS(Real Time Location System)로 구분된다. LBS는 대표적으로 두 종류가 있으며, 이동통신의 Cell-ID는 낮은 위치정확도, GPS는 실내 측위의 제약이 있다. 따라서 실내의 제한된 공간에서 ...
위치인식 시스템은 LBS(Location Based Service)와 RTLS(Real Time Location System)로 구분된다. LBS는 대표적으로 두 종류가 있으며, 이동통신의 Cell-ID는 낮은 위치정확도, GPS는 실내 측위의 제약이 있다. 따라서 실내의 제한된 공간에서 근거리 통신 기술을 이용하여 실시간 측위가 가능한 RTLS가 등장하였다. RTLS는 이동노드와 비컨노드 간 수신신호세기(RSSI)나 신호의 도달 시간(TOA/TDOA)을 주로 이용하여 실시간으로 위치를 인식한다. 그중 RSSI를 이용한 방법은 신호의 경로 손실(Path Loss)을 거리로 산출하는 방식이며, TOA 또는 TDOA와 달리 클럭 동기가 없어 구현방식이 단순하여 저가, 저복잡도로 시스템을 구현할 수 있으나 위치의 정확도가 낮다. 위치를 결정하는 알고리즘으로는 삼각측량과 핑거프린팅, 근접방식 등이 있다. 삼각측량 방식은 전파의 난반사나 장애물 등에 민감하며, 핑거프린팅과 근접방식은 표본데이터 또는 위치태그 개수에 따라 위치의 정확도가 의존적이다. 기존 RTLS의 위치 결정 방식은 비컨노드가 주변 이동노드의 정보를 수집하여 서버로 전송하고, 서버에서 측위를 위한 연산과 맵 매칭을 진행하게 된다. 그리고 서버에서 이동노드로 위치정보를 송신하는 과정을 거쳐야 이동노드에서 위치인식이 가능하다. 본 논문에서는 지그비 맥 프로토콜(IEEE 802.15.4)이 적용된 모듈을 이용하여 RTLS를 구현하였으며, 비컨노드(Beacon Node)를 Range-free 방식의 Centroid 기법으로 구성함과 동시에 Range-base 방식의 LQI(RSSI)를 활용하여 이동노드의 실시간 위치 결정 알고리즘을 제안하며, 제안한 알고리즘을 적용하여 RTLS를 설계 및 구현한다. 본 논문에서 제안하는 위치 결정 방법은 기존의 Centroid 기법과 유사하지만 비컨노드의 송신출력을 최소화하고 송신반경에 따라 배치하며, Range-base 방식인 LQI(RSSI)를 같이 사용하여 최댓값을 갖는 비컨노드를 획득하는 점이 다르다. 따라서 비컨노드 정보를 수집할 때 중첩 영역이 아닌 같은 공간 내 유일한 비컨노드를 획득하게 되며 이를 파싱하여 얻은 IEEE 주소를 각 이동노드가 갖고 있는 맵 데이터와 실제 위치 정보의 매칭을 하게 된다. 즉, 건물 내 호실단위 실시간 위치 결정 알고리즘을 통해 지그비 네트워크의 서버에 집중되는 오버헤드를 줄이고 비컨노드의 밀집도를 줄이면서 네트워크 구축비용을 줄일 수 있는 위치 결정 방법을 제안한다. 본 논문에서 구현된 실시간 위치 결정 알고리즘은 블루투스, WLAN 등 RSSI 방식으로 측위하는 다른 통신 시스템에도 적용가능하다. 향후 연구에서 전원부 회로개선 및 비컨노드의 클럭 동기화와 이동노드의 송신예측기법을 통해 시스템의 저전력화가 가능하며, 부가기능을 탑재한 애플리케이션 개발을 추가적으로 기대할 수 있다.
위치인식 시스템은 LBS(Location Based Service)와 RTLS(Real Time Location System)로 구분된다. LBS는 대표적으로 두 종류가 있으며, 이동통신의 Cell-ID는 낮은 위치정확도, GPS는 실내 측위의 제약이 있다. 따라서 실내의 제한된 공간에서 근거리 통신 기술을 이용하여 실시간 측위가 가능한 RTLS가 등장하였다. RTLS는 이동노드와 비컨노드 간 수신신호세기(RSSI)나 신호의 도달 시간(TOA/TDOA)을 주로 이용하여 실시간으로 위치를 인식한다. 그중 RSSI를 이용한 방법은 신호의 경로 손실(Path Loss)을 거리로 산출하는 방식이며, TOA 또는 TDOA와 달리 클럭 동기가 없어 구현방식이 단순하여 저가, 저복잡도로 시스템을 구현할 수 있으나 위치의 정확도가 낮다. 위치를 결정하는 알고리즘으로는 삼각측량과 핑거프린팅, 근접방식 등이 있다. 삼각측량 방식은 전파의 난반사나 장애물 등에 민감하며, 핑거프린팅과 근접방식은 표본데이터 또는 위치태그 개수에 따라 위치의 정확도가 의존적이다. 기존 RTLS의 위치 결정 방식은 비컨노드가 주변 이동노드의 정보를 수집하여 서버로 전송하고, 서버에서 측위를 위한 연산과 맵 매칭을 진행하게 된다. 그리고 서버에서 이동노드로 위치정보를 송신하는 과정을 거쳐야 이동노드에서 위치인식이 가능하다. 본 논문에서는 지그비 맥 프로토콜(IEEE 802.15.4)이 적용된 모듈을 이용하여 RTLS를 구현하였으며, 비컨노드(Beacon Node)를 Range-free 방식의 Centroid 기법으로 구성함과 동시에 Range-base 방식의 LQI(RSSI)를 활용하여 이동노드의 실시간 위치 결정 알고리즘을 제안하며, 제안한 알고리즘을 적용하여 RTLS를 설계 및 구현한다. 본 논문에서 제안하는 위치 결정 방법은 기존의 Centroid 기법과 유사하지만 비컨노드의 송신출력을 최소화하고 송신반경에 따라 배치하며, Range-base 방식인 LQI(RSSI)를 같이 사용하여 최댓값을 갖는 비컨노드를 획득하는 점이 다르다. 따라서 비컨노드 정보를 수집할 때 중첩 영역이 아닌 같은 공간 내 유일한 비컨노드를 획득하게 되며 이를 파싱하여 얻은 IEEE 주소를 각 이동노드가 갖고 있는 맵 데이터와 실제 위치 정보의 매칭을 하게 된다. 즉, 건물 내 호실단위 실시간 위치 결정 알고리즘을 통해 지그비 네트워크의 서버에 집중되는 오버헤드를 줄이고 비컨노드의 밀집도를 줄이면서 네트워크 구축비용을 줄일 수 있는 위치 결정 방법을 제안한다. 본 논문에서 구현된 실시간 위치 결정 알고리즘은 블루투스, WLAN 등 RSSI 방식으로 측위하는 다른 통신 시스템에도 적용가능하다. 향후 연구에서 전원부 회로개선 및 비컨노드의 클럭 동기화와 이동노드의 송신예측기법을 통해 시스템의 저전력화가 가능하며, 부가기능을 탑재한 애플리케이션 개발을 추가적으로 기대할 수 있다.
Location recognition systems can be classified as two types such as LBS(Location Based Service) and RTLS(Real Time Location System). Typically, there are the LBS of two types. The Cell-ID method of the mobile communication has low positioning accuracy, and GPS has the limit on indoor positioning. Th...
Location recognition systems can be classified as two types such as LBS(Location Based Service) and RTLS(Real Time Location System). Typically, there are the LBS of two types. The Cell-ID method of the mobile communication has low positioning accuracy, and GPS has the limit on indoor positioning. Therefore, the RTLS having real-time positioning capability using a local area communication technique in limited indoor space has emerged. The RTLS locates positions of targets in real-time by using mainly RSSI(Received Signal Strength Indicator) or TOA(Time of Arrival) /TDOA(Time Difference Of Arrival) between a mobile node and beacon nodes. The RSSI is the method of converting the path loss of the signal strength between the transceiver and receivers into the distances. The algorithms to determine the location of the target are triangulation, fingerprinting, proximity method, and so on. In the positioning systems of the conventional RTLS, the beacon node gather information of the surrounding mobile node and transmits them to a server, for the calculation of map-matching of the location at the server. After sending the location information from the server to the mobile node, the location of the mobile node can be calculated. In this paper, the RTLS was implemented by using modules of the ZigBee MAC Protocol(IEEE 802.15.4). Utilizing the LQI(RSSI) of the range-based method, we propose real-time positioning algorithm for a mobile node location. The RTLS has been designed and implemented by applying the proposed algorithm. The location method proposed in this paper is similar to the conventional centroid method, while it minimizes the transmission power of the beacon node, and by arranging them, according to transmission radius. Using the LQI (RSSI) of the range-based method, a beacon node that has a maximum RSSI value is selected. Then by using the beacon node information, the mobile node determines whether beacon node is within the same space. An IEEE address is obtained by parsing each mobile node, and then the IEEE address is matched with the actual position information embedded in the beacon node. That is the reason why this positioning method can reduce network construction costs and density overhead. The real-time positioning algorithm proposed in this paper is also applicable to other communication systems for the RSSI positioning method such as Bluetooth, WLAN, and so on. In future research, by designing improved power supply circuit, the clock synchronization of the beacon nodes, and the transmission prediction techniques of the mobile nodes, the low power implementation of the system is possible.
Location recognition systems can be classified as two types such as LBS(Location Based Service) and RTLS(Real Time Location System). Typically, there are the LBS of two types. The Cell-ID method of the mobile communication has low positioning accuracy, and GPS has the limit on indoor positioning. Therefore, the RTLS having real-time positioning capability using a local area communication technique in limited indoor space has emerged. The RTLS locates positions of targets in real-time by using mainly RSSI(Received Signal Strength Indicator) or TOA(Time of Arrival) /TDOA(Time Difference Of Arrival) between a mobile node and beacon nodes. The RSSI is the method of converting the path loss of the signal strength between the transceiver and receivers into the distances. The algorithms to determine the location of the target are triangulation, fingerprinting, proximity method, and so on. In the positioning systems of the conventional RTLS, the beacon node gather information of the surrounding mobile node and transmits them to a server, for the calculation of map-matching of the location at the server. After sending the location information from the server to the mobile node, the location of the mobile node can be calculated. In this paper, the RTLS was implemented by using modules of the ZigBee MAC Protocol(IEEE 802.15.4). Utilizing the LQI(RSSI) of the range-based method, we propose real-time positioning algorithm for a mobile node location. The RTLS has been designed and implemented by applying the proposed algorithm. The location method proposed in this paper is similar to the conventional centroid method, while it minimizes the transmission power of the beacon node, and by arranging them, according to transmission radius. Using the LQI (RSSI) of the range-based method, a beacon node that has a maximum RSSI value is selected. Then by using the beacon node information, the mobile node determines whether beacon node is within the same space. An IEEE address is obtained by parsing each mobile node, and then the IEEE address is matched with the actual position information embedded in the beacon node. That is the reason why this positioning method can reduce network construction costs and density overhead. The real-time positioning algorithm proposed in this paper is also applicable to other communication systems for the RSSI positioning method such as Bluetooth, WLAN, and so on. In future research, by designing improved power supply circuit, the clock synchronization of the beacon nodes, and the transmission prediction techniques of the mobile nodes, the low power implementation of the system is possible.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.