최근 실내공간의 대형화에 따른 대형 복합매장, 종합병원, 대형주차장 등 다양한 대형 공간 및 복합시설이 많이 생겨나고 있으며, 이에 따라서 실내 공간에서의 위치 결정 시스템의 필요성이 대두되고 있다. 위치 결정 시스템의 대표적인 예로는 GPS(global positioning system)측위 기술을 이용한 위치기반서비스가 있다. 하지만 GPS 측위 기술은 실내 환경에서 적용할 수 없는 한계를 가진다. 이를 극복하기 위하여 사용자의 위치에 따라 서비스를 제공하는 위치기반서비스(LBS, location-based service)를 위하여 다양한 측위 기술이 제안되었다. 그 대표적인 예로는 ...
최근 실내공간의 대형화에 따른 대형 복합매장, 종합병원, 대형주차장 등 다양한 대형 공간 및 복합시설이 많이 생겨나고 있으며, 이에 따라서 실내 공간에서의 위치 결정 시스템의 필요성이 대두되고 있다. 위치 결정 시스템의 대표적인 예로는 GPS(global positioning system)측위 기술을 이용한 위치기반서비스가 있다. 하지만 GPS 측위 기술은 실내 환경에서 적용할 수 없는 한계를 가진다. 이를 극복하기 위하여 사용자의 위치에 따라 서비스를 제공하는 위치기반서비스(LBS, location-based service)를 위하여 다양한 측위 기술이 제안되었다. 그 대표적인 예로는 와이파이(Wi-Fi), 블루투스(bluetooth), RFID(radio frequency identification), UWB(ultra wide band) 등 무선 통신을 이용한 기술과 다양한 센서가 내장되어있는 스마트폰 측위 기술 그리고 지구자기장 측위 기술 등이 있다. 다양한 측위 기술은 기술의 특성을 활용할 수 있는 삼변측량, 삼각측량, 핑거프린트 등과 같은 측위 방법을 활용하여 위치 측위가 가능해진다. 본 논문에서는 블루투스4.0 기반의 실내위치시스템(IPS, indoor positioning system)의 측위 단계에 따른 정확도 향상을 위하여 단계별로 제안을 하였다. 블루투스4.0의 저 전력과 저비용을 강점으로 내세우는 BLE(bluetooth low energy)기술 중 비콘은 수신신호강도를 바탕으로 수신기의 위치를 결정하는 기술이다. 하지만 수신신호는 실내의 다양한 전기제품과 장애물로 인해 많은 방해를 받는다. 이러한 요소들 때문에 실내 측위는 높은 정확성을 보장하지 못하는 상황이다. 이에 따라 거리정확도 향상을 위하여 기존에 공간별로 제안된 경로감쇠지수의 한계점을 제시하고, 비콘별로 경로감쇠지수를 제안하였다. 또한, 변경이 가능한 비콘의 설정 중 거리정확도를 보장하는 비콘의 설정을 선정하였다. 비콘으로부터 얻어진 거리정보는 삼변측량을 통하여 3차원 위치추적이 가능해진다. 이때, 각 비콘의 기하배치는 3차원 위치정확도에 영향을 미치며 GPS 측위 기술에서 사용되는 위치 정도 저하율(PDOP, position dilution of precision) 개념을 도입하였다. 위치 정도 저하율은 위치 정밀도를 방해하는 정도를 의미하며 센서가 이루는 체적에 반비례하므로 이 값은 작을수록 높은 정확성을 보장한다. 최적의 비콘 배치를 산정하기 위하여 유전 알고리즘을 사용하였으며 실내 공간에 따른 최소 비콘을 산정하고 그에 따른 위치 정도 저하율을 산정하였다. 위치 정밀도 저하율이 실제로 3차원 정확도에 미치는 영향을 확인하고자 유전 알고리즘을 통한 비콘 배치와 천장에 비콘을 배치를 실제로 실내 공간을 대상으로 수행하여 계산된 수신기의 정확도를 비교 분석하였다.
최근 실내공간의 대형화에 따른 대형 복합매장, 종합병원, 대형주차장 등 다양한 대형 공간 및 복합시설이 많이 생겨나고 있으며, 이에 따라서 실내 공간에서의 위치 결정 시스템의 필요성이 대두되고 있다. 위치 결정 시스템의 대표적인 예로는 GPS(global positioning system)측위 기술을 이용한 위치기반서비스가 있다. 하지만 GPS 측위 기술은 실내 환경에서 적용할 수 없는 한계를 가진다. 이를 극복하기 위하여 사용자의 위치에 따라 서비스를 제공하는 위치기반서비스(LBS, location-based service)를 위하여 다양한 측위 기술이 제안되었다. 그 대표적인 예로는 와이파이(Wi-Fi), 블루투스(bluetooth), RFID(radio frequency identification), UWB(ultra wide band) 등 무선 통신을 이용한 기술과 다양한 센서가 내장되어있는 스마트폰 측위 기술 그리고 지구자기장 측위 기술 등이 있다. 다양한 측위 기술은 기술의 특성을 활용할 수 있는 삼변측량, 삼각측량, 핑거프린트 등과 같은 측위 방법을 활용하여 위치 측위가 가능해진다. 본 논문에서는 블루투스4.0 기반의 실내위치시스템(IPS, indoor positioning system)의 측위 단계에 따른 정확도 향상을 위하여 단계별로 제안을 하였다. 블루투스4.0의 저 전력과 저비용을 강점으로 내세우는 BLE(bluetooth low energy)기술 중 비콘은 수신신호강도를 바탕으로 수신기의 위치를 결정하는 기술이다. 하지만 수신신호는 실내의 다양한 전기제품과 장애물로 인해 많은 방해를 받는다. 이러한 요소들 때문에 실내 측위는 높은 정확성을 보장하지 못하는 상황이다. 이에 따라 거리정확도 향상을 위하여 기존에 공간별로 제안된 경로감쇠지수의 한계점을 제시하고, 비콘별로 경로감쇠지수를 제안하였다. 또한, 변경이 가능한 비콘의 설정 중 거리정확도를 보장하는 비콘의 설정을 선정하였다. 비콘으로부터 얻어진 거리정보는 삼변측량을 통하여 3차원 위치추적이 가능해진다. 이때, 각 비콘의 기하배치는 3차원 위치정확도에 영향을 미치며 GPS 측위 기술에서 사용되는 위치 정도 저하율(PDOP, position dilution of precision) 개념을 도입하였다. 위치 정도 저하율은 위치 정밀도를 방해하는 정도를 의미하며 센서가 이루는 체적에 반비례하므로 이 값은 작을수록 높은 정확성을 보장한다. 최적의 비콘 배치를 산정하기 위하여 유전 알고리즘을 사용하였으며 실내 공간에 따른 최소 비콘을 산정하고 그에 따른 위치 정도 저하율을 산정하였다. 위치 정밀도 저하율이 실제로 3차원 정확도에 미치는 영향을 확인하고자 유전 알고리즘을 통한 비콘 배치와 천장에 비콘을 배치를 실제로 실내 공간을 대상으로 수행하여 계산된 수신기의 정확도를 비교 분석하였다.
In recent years, a large number of large and complex facilities such as a large complex store, a general hospital, and a large parking lot have been formed due to the enlargement of the indoor space. Accordingly, there is a need for a positioning system in an indoor space. A typical example of a pos...
In recent years, a large number of large and complex facilities such as a large complex store, a general hospital, and a large parking lot have been formed due to the enlargement of the indoor space. Accordingly, there is a need for a positioning system in an indoor space. A typical example of a positioning system is a location based service using global positioning system (GPS) positioning technology. However, GPS positioning technology has limitations that can not be applied in indoor environment. In order to overcome this problem, various positioning technologies have been proposed for location-based services (LBS) that provide services according to the user's location. Typical examples include wireless communication technologies such as Wi-Fi, bluetooth, radio frequency identification (RFID) and ultra wide band (UWB), smartphone positioning technology with various sensors, Technology. Various positioning technologies can be positioned by utilizing positioning methods such as trilateration, triangulation, and fingerprint, which can utilize the characteristics of technology. In this paper, we propose a step - by - step method to improve the accuracy of the indoor positioning system (IPS) based on Bluetooth 4.0. Of the bluetooth low energy (BLE) technologies that promise low power and low cost of Bluetooth 4.0, beacon is a technology that determines receiver position based on received signal strength. However, the received signal is very disturbed by various electric appliances and obstacles in the room. Because of these factors, indoor positioning does not guarantee high accuracy. In order to improve the distance accuracy, we propose a limit of proposed path attenuation index for each space and propose a path attenuation index for each beacon. In addition, the beacon setting that guarantees the distance accuracy is selected among the beacon setting which can be changed. Distance information obtained from the beacon can be traced in three dimensions through trilateration. At this time, the geometrical arrangement of each beacon affects the 3-dimensional position accuracy and introduces the concept of position dilution of precision (PDOP) used in GPS positioning technology. Since the position declining rate means the degree of disturbance of the position accuracy and is inversely proportional to the volume of the sensor, the smaller the value, the higher the accuracy. We used the genetic algorithm to calculate the optimal beacon placement and calculate the minimum beacon according to the indoor space and calculate the rate of positional decline according to it. In order to verify the effect of the positional accuracy degradation on the 3D accuracy, we compared the accuracy of the calculated receiver by performing beacon placement through genetic algorithm and placement of beacon on the ceiling.
In recent years, a large number of large and complex facilities such as a large complex store, a general hospital, and a large parking lot have been formed due to the enlargement of the indoor space. Accordingly, there is a need for a positioning system in an indoor space. A typical example of a positioning system is a location based service using global positioning system (GPS) positioning technology. However, GPS positioning technology has limitations that can not be applied in indoor environment. In order to overcome this problem, various positioning technologies have been proposed for location-based services (LBS) that provide services according to the user's location. Typical examples include wireless communication technologies such as Wi-Fi, bluetooth, radio frequency identification (RFID) and ultra wide band (UWB), smartphone positioning technology with various sensors, Technology. Various positioning technologies can be positioned by utilizing positioning methods such as trilateration, triangulation, and fingerprint, which can utilize the characteristics of technology. In this paper, we propose a step - by - step method to improve the accuracy of the indoor positioning system (IPS) based on Bluetooth 4.0. Of the bluetooth low energy (BLE) technologies that promise low power and low cost of Bluetooth 4.0, beacon is a technology that determines receiver position based on received signal strength. However, the received signal is very disturbed by various electric appliances and obstacles in the room. Because of these factors, indoor positioning does not guarantee high accuracy. In order to improve the distance accuracy, we propose a limit of proposed path attenuation index for each space and propose a path attenuation index for each beacon. In addition, the beacon setting that guarantees the distance accuracy is selected among the beacon setting which can be changed. Distance information obtained from the beacon can be traced in three dimensions through trilateration. At this time, the geometrical arrangement of each beacon affects the 3-dimensional position accuracy and introduces the concept of position dilution of precision (PDOP) used in GPS positioning technology. Since the position declining rate means the degree of disturbance of the position accuracy and is inversely proportional to the volume of the sensor, the smaller the value, the higher the accuracy. We used the genetic algorithm to calculate the optimal beacon placement and calculate the minimum beacon according to the indoor space and calculate the rate of positional decline according to it. In order to verify the effect of the positional accuracy degradation on the 3D accuracy, we compared the accuracy of the calculated receiver by performing beacon placement through genetic algorithm and placement of beacon on the ceiling.
주제어
#경로감쇠모델 칼만 필터 알고리즘 삼변측량 유전 알고리즘 실내위치시스템 BLE(bluetooth low energy) 비콘 신호강도(RSSI received signal strength indication)
학위논문 정보
저자
김원진
학위수여기관
명지대학교 대학원
학위구분
국내석사
학과
토목환경공학과
발행연도
2018
총페이지
viii, 74 p.
키워드
경로감쇠모델 칼만 필터 알고리즘 삼변측량 유전 알고리즘 실내위치시스템 BLE(bluetooth low energy) 비콘 신호강도(RSSI received signal strength indication)
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