미아문제는 아이를 가진 모든 부모들이 고민해야 되는 사회적 문제가 되고 있다. 이러한 문제는 아이에 국한되지 않고 치매노인, 정신장애자 등 노약자의 경우에 있어서도 보호자가 없을 시에 동일한 문제를 안고 있다. 이러한 사회적 공공부문의 문제들은 시급히 개선해야 할 필요가 있으며, 세계적으로도 미아방지 문제는 관심이 높아지고 있는 분야로서 많은 연구가 진행되고 있다. 본 연구는 USN 기반 RFID와 통신망(유선망, 이동통신망, 유/무선 인터넷, 휴대인터넷 등) 기술을 융합하여 보호대상 이동체의 위치를 실시간으로 정확하게 확인할 수 있는 이동체 위치확인 서비스 시스템 및 그 방법에 대한 연구이다. 미아 관련 범죄를 예방하기 위해서는 보호 대상체(어린이, 노인, 정신장애자, 애완동물, 상품, 미술품, 그 외 보호 대상자 및 대상물품)의 정확한 위치 추적을 통한 실시간 모니터링이 필요하다. 본 논문에서 제안하는 미아방지 서비스 시스템은 정확한 위치 추적 기술을 통해 그 실효성을 높일 수 있는 방법을 제시하였다. 구체적으로 RFID 시스템 적용방안, 시설물 선정 및 설치방법, 위치추적 방법, 서비스 솔루션 수행과정을 중심으로 기술하였다. 제안하는 방법은 테스트베드를 통한 실험을 통해 활용가능성을 검증하였다.
미아문제는 아이를 가진 모든 부모들이 고민해야 되는 사회적 문제가 되고 있다. 이러한 문제는 아이에 국한되지 않고 치매노인, 정신장애자 등 노약자의 경우에 있어서도 보호자가 없을 시에 동일한 문제를 안고 있다. 이러한 사회적 공공부문의 문제들은 시급히 개선해야 할 필요가 있으며, 세계적으로도 미아방지 문제는 관심이 높아지고 있는 분야로서 많은 연구가 진행되고 있다. 본 연구는 USN 기반 RFID와 통신망(유선망, 이동통신망, 유/무선 인터넷, 휴대인터넷 등) 기술을 융합하여 보호대상 이동체의 위치를 실시간으로 정확하게 확인할 수 있는 이동체 위치확인 서비스 시스템 및 그 방법에 대한 연구이다. 미아 관련 범죄를 예방하기 위해서는 보호 대상체(어린이, 노인, 정신장애자, 애완동물, 상품, 미술품, 그 외 보호 대상자 및 대상물품)의 정확한 위치 추적을 통한 실시간 모니터링이 필요하다. 본 논문에서 제안하는 미아방지 서비스 시스템은 정확한 위치 추적 기술을 통해 그 실효성을 높일 수 있는 방법을 제시하였다. 구체적으로 RFID 시스템 적용방안, 시설물 선정 및 설치방법, 위치추적 방법, 서비스 솔루션 수행과정을 중심으로 기술하였다. 제안하는 방법은 테스트베드를 통한 실험을 통해 활용가능성을 검증하였다.
The missing child problem is no more a personal problem. It became a social problem that all parents must consider. To this, this study applies USN/RFID technology integrated with GIS for the prevention of missing child. Although RFID is not designed for location sensing, but now it is regarded as a...
The missing child problem is no more a personal problem. It became a social problem that all parents must consider. To this, this study applies USN/RFID technology integrated with GIS for the prevention of missing child. Although RFID is not designed for location sensing, but now it is regarded as a device to facilitate real time location awareness. Such advantages of RFID can be integrated with 4S(GIS/GPS/LBS/GNSS) achieving much synergy effects. In order to prevent kidnapping and missing child, it is necessary to provide a missing child preventing system using a ubiquitous computing system. Therefore, the missing child preventing system has been developed using high-tech such as RFID, GPS network, CCTV, and mobile communication. The effectiveness of the missing child prevention system can be improved through an accurate location tracking technology. This study propose and test a location sensing system using the active RFID tags. This study verifies technical applied service, and presents a system configuration model. Finally, this paper confirms missing child prevention system utilization possibility.
The missing child problem is no more a personal problem. It became a social problem that all parents must consider. To this, this study applies USN/RFID technology integrated with GIS for the prevention of missing child. Although RFID is not designed for location sensing, but now it is regarded as a device to facilitate real time location awareness. Such advantages of RFID can be integrated with 4S(GIS/GPS/LBS/GNSS) achieving much synergy effects. In order to prevent kidnapping and missing child, it is necessary to provide a missing child preventing system using a ubiquitous computing system. Therefore, the missing child preventing system has been developed using high-tech such as RFID, GPS network, CCTV, and mobile communication. The effectiveness of the missing child prevention system can be improved through an accurate location tracking technology. This study propose and test a location sensing system using the active RFID tags. This study verifies technical applied service, and presents a system configuration model. Finally, this paper confirms missing child prevention system utilization possibility.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
고정 시설물이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 RFID를 고정 시설물에 설치하여 해당 시설물의 위치 좌표를 기준점으로 사용함으로써 이동체의 위치를 실시간으로 추적하는 방안과 효용성 평가를 위해 실험하였다.
즉위를 목적하고 있다. 따라서 본 연구에서는 외부 환경에 대한 영향을 받지 않으면서 안정적이고 높은 정확도로 이동체의 위치를 실시간으로 파악하는 기술을 바탕으로 하는 이동체 위치 확인 서비스를 제안하였다. 본 절에서는 RFID와 통신망을 융합하여 보호 대상이 동체의 위치를 실시간으로 정확하게 확인할 수 있는 이 동체 위치 확인 서비스 시스템 및 그 방법에 대해 기술하였다.
하지만 가로등에 유선망이 설치되어있지 않은 현재의 RFID 위치추적 시스템 구성에서는 RFID 리시버 인식거리뿐만 아니라 무선통신망의 AP (Access Point) 통신가능 거리도 데이타 처리에 영향을 미치는 중요한 요소이다. 따라서 인식거리 측정 실험에서는 RFID 리시버 인식거리와 AP 통신가능 거리를 조합한 이상적인 설치거리를 결정하기 위한 실험을 수행하였다. RFID 리시버 설치 간격은 50m간격으로 250m 에서 50m로 점차적으로 줄여가면서 실험하였다(그림 4).
이러한 미아방지 시스템은 정확한 위치 추적 기술을 통해 그 실효성을 높일 수 있을 것으로 기대된다. 본 연구는 USN(Ubiquitous Sensor Networks) 기반 미아방지 시스템을 실제 현장에 적용하기 위한 선행연구 단계로서 시스템구성 모델을 제시하고 기술 응용서비스를 검증하였다. 최종적으로 본 논문에서 검증된 모델을 기반으로 미아방지 서비스 시스템으로의 적용 가능성을 현장실험을 통해 확인하였다.
본 연구를 통해서 위치좌표가 입력된 RFID 가로등을 이용해서 이동체의 실시간 위치를 추적할 수 있는 가능성을 확인하였다. 현재 상용화 되고 있는 측위용 RFID 장비는 수 미터 이내의 정확성을 확보하기 위해 나노세컨(n/sec)까지 시간 측정이 가능하다.
본 연구에서는 RFID를 이용한 위치측위 방법을 활용한 미아방지시스템으로의 적용가능성을 분석하였다. 4장에서는 실시간 위치측위가 가능한 Active RFID 기술의 타당성 평가를 위해 실시한 실험결과를 분석하였다.
본 장에서는 무선통신기술을 이용한 위치추적 기술의 장단점에 대해서 알아본다. 일반적으로 무선통신 기술은 통신 서비스를 제공할 수 있는 범위에 따라 매우 넓은 영역에서 무선통신 서비스를 제공하는 무선 이동통신기술과 근거리에서 무선통신 서비스를 제공하는 근거리무선통신 기술로 구분할 수 있다.
따라서 본 연구에서는 외부 환경에 대한 영향을 받지 않으면서 안정적이고 높은 정확도로 이동체의 위치를 실시간으로 파악하는 기술을 바탕으로 하는 이동체 위치 확인 서비스를 제안하였다. 본 절에서는 RFID와 통신망을 융합하여 보호 대상이 동체의 위치를 실시간으로 정확하게 확인할 수 있는 이 동체 위치 확인 서비스 시스템 및 그 방법에 대해 기술하였다.
연관되어 있다. 본 절에서는 유효성 평가 실험에 적용된 TDOA 위치추적 원리에 대하여 기술하였다. 2005년 이성히6]는 TDOA 위치추적 방법에 대하여 두 개의 신호원으로부터 전파도달 시각의 상대적인 차를 측정하여 위치를 추적하는 측위 방식으로, 다수의 신호원과 한 개의 수신기로 구성된 forward link 방식과 한 개의 신호원과 다수의 수신기로 구성된 reverse link 방식이 있음을 제시하였다.
한편 본 연구는 가로등과 같은 특정 기전 시설물에 RFID 리시버를 설치할 경우 가로등이 설치되어있는 도로를 벗어난 지역의 경우에 위치인식의 한계성을 갖고 있다. 이와 같은 문제점은 RFID 가로등과 같은 시설물 설치가 용이하면서 정교한 위치인식이 필요한 Local 지역에서는 RFID롤 활용하고 광범위한 지역에서는 기존의 GPS와 CDMA망을 공동 활용하는 향후 연구 과제를 통해서 해결하고자 한다.
이러한 RFID 측위용 장비가 국산화되고 대량 생산화가 이루어지면 비용 효율성이 증대하여 도심지역의 인프라 시설물로서 설치될 것으로 기대된다. 특히 본 논문에서는 가로등에 RFID 리시버를 이용하여 미아방지 서비스 시스템으로의 적용 가능성을 확인하였다. 이러한 RFID 가로등을 이용한 이동체 위치 확인 서비스가 도심지역의 인프라 시설물로서 설치되면 높은 건물이 밀집되어 있는 도심 및 GPS 불가능 지역에서 보행자(장애자) 관리, 범죄자 관리 등 정밀 측위가 필요한 곳에서 다양하게 활용될 수 있다.
가설 설정
측정하여 위치를 추적할 수 있다. RFID 태그의 송신 전력을 알고 있다고 가정하고 수신신호의 감쇄를 측정하면, 환경에 적합한 전자전파모델을 적용하여 RFID 태그로부터 RFID 리시버까지의 거리를 수학식을 이용하여 환산할 수 있다. 도로에 일정한 간격으로 위치한 가로등에 RFID 리시버를 설치하고자 할 때 어떤 기준으로 어떻게 설치할 것인가에 대한 문제는 단열 삼각망측량 기법을 적용하여 해결하였다.
제안 방법
따라서 인식거리 측정 실험에서는 RFID 리시버 인식거리와 AP 통신가능 거리를 조합한 이상적인 설치거리를 결정하기 위한 실험을 수행하였다. RFID 리시버 설치 간격은 50m간격으로 250m 에서 50m로 점차적으로 줄여가면서 실험하였다(그림 4). 결과 분석은 시스템에 축적된 Active 태그 위치 데이타를 Excel 파일 형태로 출력하는 프로그램을 작성하여 통계분석 하였다(그림 5).
RFID 리시버 설치 방법은 도로, 철도, 하천, 수로, 터널측량과 같이 거리가 길고 폭이 좁은 지역 측량에서 사용되는 단열삼각망 구성 원리를 적용하였다. 442절의 실험 결과에서도 태그가 위치인식에 필요한 최소 3개의 리시버를 세 꼭지점으로 하는 단열삼각망 내부에 위치할 경우 거리오차 값이 외부에 위치할 경우보다 확연히 감소함을 확인할 수 있었다.
RFID에 가로등을 설치하는 설치방법 결정 실험은 인식 거리 측정, 설치높이, 단열삼각망 내부/외부 위치정확도 비교 실험으로 구분하여 실행하였다(표 2).
본 논문에서는 시뮬레이션 실험에서 검증된 결과를 토대로 직접 현장에 적용하여 유효성을 검증하였다. 가로등에 RFID 리시버를 설치하기 위한 설치 방법 결정 실험은 가로등이 도로를 중심으로 설치되었다는 점에 착안하여, 도로를 따라 RFID 가로둥 설치 방법을 결정하는데 중점을 두었다. 이를 위해 단열 삼각망 구성 원리를 이용하였다.
가로등에 설치되는 RFID 리시버 설치높이 결정 실험에서는 RFID 리시버 설치 간격을 앞서 4.4.1 절의 인식 거리 측정 실험에서 획득한 100m로 고정하고, RFID 리시버 설치 높이는 2.5m와 3.5m 두 가지 경우로 구분하여 태그의 위치 정확도를 비교하였다. 설치높이 2.
본 절에서의 실험은 이 값이 우연에 의한 것인지, 유의한 차이인지를 밝히기 위해 도로를 중심으로 5m 간격의 측점을 형성하였다(그림 8). 각 측점에 태그를 위치시키고, RFID 리시버를 ON/ OFF하면서 단열삼각망 외부/내부 태그 위치 정확도를 계산하였다. 측점 5m 설치 간격은 실험장비의 실외 위치 정확도가 5m 내외임을 반영한 것이다.
따라서 실내에서는 GPS와 같은 기준좌표체계가 존재하지않으므로 RFID, UWB, 적외선, 초음파 등 각각의 시스템마다 다른 좌표 부여방식(거리, 층수 및 호수, 바닥이나 천장에 Cell ID 부여하기)을 사용하였다.
사전연구의 시뮬레이션 실험을 통해서 위치좌표가 입력된 RFID 가로등을 이용해서 이동체의 실시간 위치를 추적할 수 있는 가능성을 확인하였다. 본 논문에서는 시뮬레이션 실험에서 검증된 결과를 토대로 직접 현장에 적용하여 유효성을 검증하였다. 가로등에 RFID 리시버를 설치하기 위한 설치 방법 결정 실험은 가로등이 도로를 중심으로 설치되었다는 점에 착안하여, 도로를 따라 RFID 가로둥 설치 방법을 결정하는데 중점을 두었다.
설치방법 결정 실험에서는 단열삼각망 구성 원리를 RFID 설치방법에 적용하여 효율적인 RFID 설치 방법을 도출하였다' 가로등 위치는 위치좌표로부터 거리좌표를 획득한 후 위치추적시스템에 입력하였다. 본 실험에서는 RFID 가로등 설치방법을 결정하기 위한 실험항목을 인식 거리 측정실험, 설치높이 결정 실험, 단열삼각망 외부/ 내부 태그 위치 정확도 비교 실험으로 구분하여 실험하였다. 위치측정 원리 및 설치방법에 대한 각 실험내용은 4.
본 연구에서 제안하는 미아방지 시스템은 RFID 태그를 보유한 어린이를 포함한 보호대상 이동체의 위치를 실시간으로 모니터링 하는 시스템이다. 시스템은 보호 대상 이동체에 이상상황 발생(지역이탈, 긴급호출, 전원 이상, 장비손상)에 따라 관리 대상자에게 통보하는 기능을 포함한다.
본 연구에서는 이동체 위치확인을 위해서 가로등에 RFID 리시버를 결합시켜 인프라로 활용한다. GIS 기술을 이용하여 정확한 위치를 알고 있는 가로등에 기준점역 할의 RFID 리시버를 설치한다.
442절의 실험 결과에서도 태그가 위치인식에 필요한 최소 3개의 리시버를 세 꼭지점으로 하는 단열삼각망 내부에 위치할 경우 거리오차 값이 외부에 위치할 경우보다 확연히 감소함을 확인할 수 있었다. 본 절에서의 실험은 이 값이 우연에 의한 것인지, 유의한 차이인지를 밝히기 위해 도로를 중심으로 5m 간격의 측점을 형성하였다(그림 8). 각 측점에 태그를 위치시키고, RFID 리시버를 ON/ OFF하면서 단열삼각망 외부/내부 태그 위치 정확도를 계산하였다.
고정 시설물로 선정하였다. 사전연구의 시뮬레이션 실험을 통해서 위치좌표가 입력된 RFID 가로등을 이용해서 이동체의 실시간 위치를 추적할 수 있는 가능성을 확인하였다. 본 논문에서는 시뮬레이션 실험에서 검증된 결과를 토대로 직접 현장에 적용하여 유효성을 검증하였다.
특히 단열삼각망 구성 방법은 거리에 비해 관측수가 적으므로 경제적이다. 설치방법 결정 실험에서는 단열삼각망 구성 원리를 RFID 설치방법에 적용하여 효율적인 RFID 설치 방법을 도출하였다' 가로등 위치는 위치좌표로부터 거리좌표를 획득한 후 위치추적시스템에 입력하였다. 본 실험에서는 RFID 가로등 설치방법을 결정하기 위한 실험항목을 인식 거리 측정실험, 설치높이 결정 실험, 단열삼각망 외부/ 내부 태그 위치 정확도 비교 실험으로 구분하여 실험하였다.
TDOA 위치추적 개념은 그림 2에 나타나있다. 유효성 평가 실험에서는 M(N3)개의 RFID에 위치 좌표가 입력된 가로등으로부터의 위치정보를 이용하여 2차원 위치 좌표를 구하는 방법에 대하여 연구를 수행하였다.
가면서 실험했다. 이동체 실시간 위치확인을 위하여 별도의 뷰어 프로그램을 개발하여 실행하였다. 이 동체의 이동 경로는 별도의 데이타베이스에 일정한 간격(5초 간격)으로 저장되어 이동경로 흔적을 그림 16과 같이 보여줄 수 있다.
결과 분석은 시스템에 축적된 Active 태그 위치 데이타를 Excel 파일 형태로 출력하는 프로그램을 작성하여 통계분석 하였다(그림 5). 이때 RFID 태그 높이는 승용차 운전석과 사람이 휴대폰을 소지하는 일반적인 높이인 Im를 적용하였다.
도로에 일정한 간격으로 위치한 가로등에 RFID 리시버를 설치하고자 할 때 어떤 기준으로 어떻게 설치할 것인가에 대한 문제는 단열 삼각망측량 기법을 적용하여 해결하였다. 일측 도로변의 가로등에 RFID 리시버를 설치하고 이와 단열삼각망 구조를 형성하는 타측 도로변의 가로등 2개에 RFID 리시버 두 개를 각각 설치하는 방식을 적용하였다. 이러한 방법은 RFID 리시버의 설치 개수를 줄일 수 있는 장점이 있다.
첫째(리시버 1, 2, 3번 ON), 태그가 위치인식에 필요한 최소 3개의 리시버를 세 꼭지점으로 하는 단열삼각망 외부에 위치할 경우의 거리오차와 둘째(리시버 2, 3, 4번 ON), 태그가 단열 삼각망 내부에 위치할 경우 거리오차를 계산했다. 실험 결과 태그가 단열삼각망 외부에 위치한 경우의 위치 오차가 큰 편차를 보였으나, 단열삼각망 내부에 서는 고른 위치정확도를 나타냈다(그림 9).
본 연구는 USN(Ubiquitous Sensor Networks) 기반 미아방지 시스템을 실제 현장에 적용하기 위한 선행연구 단계로서 시스템구성 모델을 제시하고 기술 응용서비스를 검증하였다. 최종적으로 본 논문에서 검증된 모델을 기반으로 미아방지 서비스 시스템으로의 적용 가능성을 현장실험을 통해 확인하였다.
측점 5m 설치 간격은 실험장비의 실외 위치 정확도가 5m 내외임을 반영한 것이다. 측점은 정확한 거리측정을 위해서 수치지도로부터 측점 위치와 개수를 결정한 후 현장에서 광파거리 측정기 (Total Sta-tionX 이용하여 측점을 설치하였다. 그림 8에서 RFID 리시버 1, 2, 3, 4번을 설치한 후, 1번과 4번 리시버를 ON/OFF 하면서 태그가 단열삼각망 외부에 위치할 경우와 내부에 위치할 경우로 실험을 구성하였다.
현장에 설치된 장비는 (주)넥스트로닉스의 실시간 위치추적 시스템을 적용하였다. 가로등에 RFID 리시버를 설치하기 위한 공사는 전기배선공사와 RFID 함체공사로 진행했다.
대상 데이터
본 연구와 관련하여 2006년에 수행된 사전연구[5]에서 기술적 검토과정과 시뮬레이션 실험을 통해서 도로마다 가로등설치기준법 의거하여 일정한 간격으로 설치되어 있으며, 전원공급이 가능하고, 수치지도를 이용해서 세계 공통적으로 사용할 수 있는 정확한 위치데이타 (위치좌표)를 보유하고 있는 가로등을 RFID 리시버가 설치되는 고정 시설물로 선정하였다. 사전연구의 시뮬레이션 실험을 통해서 위치좌표가 입력된 RFID 가로등을 이용해서 이동체의 실시간 위치를 추적할 수 있는 가능성을 확인하였다.
전기배선 공사는 전력선 노출을 최소화하기 위하여 가로등 내부로 선을 연결하여 마지막 부분에 가로등 등주를 타공함으로써 선의 노출을 최소화하였다. 케이블 배선공사의 압착단자는 터미널러그(Terminal Lug)를 사용했다. RFID 함체는 RFID 리시버를 비와 강풍으로부터 보호하고 주/야간 중단 없는 전원공급을 위하여 함체 내에 축전지를 사용함으로써 상시전원이 아닌 가로등 전원공급 방식의 단점을 해결하였다(그림 13과 14).
데이터처리
4장에서는 실시간 위치측위가 가능한 Active RFID 기술의 타당성 평가를 위해 실시한 실험결과를 분석하였다. 타당성 평가 실험을 근거로 직접 서비스 가능한 미아방지 시스템 모델 및 시나리오를 5장에서 정립하고, 6장에서는 개발된 시스템을 현장에 적용하여 서비스 활용 가능성을 확인하였다.
RFID 리시버 설치 간격은 50m간격으로 250m 에서 50m로 점차적으로 줄여가면서 실험하였다(그림 4). 결과 분석은 시스템에 축적된 Active 태그 위치 데이타를 Excel 파일 형태로 출력하는 프로그램을 작성하여 통계분석 하였다(그림 5). 이때 RFID 태그 높이는 승용차 운전석과 사람이 휴대폰을 소지하는 일반적인 높이인 Im를 적용하였다.
인식거리 측정실험 정확도 평가를 위해서 실제 위치와 실험결과에 의한 위치와의 평균적인 거리차이를 분석하기 위해 표 3에서와 같이 RMSE(Root Mean Square Error)를 계산하였다. 실험결과 RFID 리시버 설치 간격이 줄어들수록 보다 정확한 위치를 결정할 수 있음을 확인하였다.
이론/모형
RFID 태그의 송신 전력을 알고 있다고 가정하고 수신신호의 감쇄를 측정하면, 환경에 적합한 전자전파모델을 적용하여 RFID 태그로부터 RFID 리시버까지의 거리를 수학식을 이용하여 환산할 수 있다. 도로에 일정한 간격으로 위치한 가로등에 RFID 리시버를 설치하고자 할 때 어떤 기준으로 어떻게 설치할 것인가에 대한 문제는 단열 삼각망측량 기법을 적용하여 해결하였다. 일측 도로변의 가로등에 RFID 리시버를 설치하고 이와 단열삼각망 구조를 형성하는 타측 도로변의 가로등 2개에 RFID 리시버 두 개를 각각 설치하는 방식을 적용하였다.
Cell ID 방식에서는 1개의 위치 기준점을 제공하고, 삼각측량 원리를 이용한 AoA, ToA, TDoA 방식에서는 3개의 위치 기준점을 제공하며, RSSI 방식에서는 1개 이상의 위치 기준점을 제공하고, DoA 방식에서는 2개 이상의 기준점을 제공한다. 본 미아방지 시스템에서 사용된 장비는 RSSI 방식에 의한 위치 추적 방식을 사용했다.
가로등에 RFID 리시버를 설치하기 위한 설치 방법 결정 실험은 가로등이 도로를 중심으로 설치되었다는 점에 착안하여, 도로를 따라 RFID 가로둥 설치 방법을 결정하는데 중점을 두었다. 이를 위해 단열 삼각망 구성 원리를 이용하였다. 단열삼각망은 폭이 좁고 길이가 긴 지역에 적합한 측량 방법으로서 노선측량 하천측량, 터널 측량에 주로 사용된다.
성능/효과
특히 설치간격을 250m에서 200m, 150m에서 100m로 감소시킬 때 RMSE가 현격히 감소하고 100m 이하부터는 감소 폭이 줄어듦을 확인할 수 있었다(그림 6). 200m에서의 RMSE 감소는 실험장비의 실외 위치인식 가능 거리가 200m라는 점을 반영한 것으로 판단되며, 100m에서의 RMSE 감소는 RFID 인식거리뿐만 아니라 실질적인 AP 통신 가능 거리가 100m라는 사실을 반영한 결과로 분석된다. 실험결과를 통해서 RFID 리시버 설치를 위한 경제적 비용 및 데이타 처리용량의 효율성을 감안하면 실험에 사용된 위치추적 장비의 이상적인 RFID 리시버 설치 간격은 100m라는 결과를 도출할 수 있었다.
첫째(리시버 1, 2, 3번 ON), 태그가 위치인식에 필요한 최소 3개의 리시버를 세 꼭지점으로 하는 단열삼각망 외부에 위치할 경우의 거리오차와 둘째(리시버 2, 3, 4번 ON), 태그가 단열 삼각망 내부에 위치할 경우 거리오차를 계산했다. 실험 결과 태그가 단열삼각망 외부에 위치한 경우의 위치 오차가 큰 편차를 보였으나, 단열삼각망 내부에 서는 고른 위치정확도를 나타냈다(그림 9). 단열삼각망 외부/내부에 따른 각 측점의 위치오차 RMSE는 Contour Map 에서는 등고선 면이 진하고, Surface Plot Map에서는 기복이 심할수록 위치정화도가 낮음을 나타내고 있다.
계산하였다. 실험결과 RFID 리시버 설치 간격이 줄어들수록 보다 정확한 위치를 결정할 수 있음을 확인하였다. 특히 설치간격을 250m에서 200m, 150m에서 100m로 감소시킬 때 RMSE가 현격히 감소하고 100m 이하부터는 감소 폭이 줄어듦을 확인할 수 있었다(그림 6).
200m에서의 RMSE 감소는 실험장비의 실외 위치인식 가능 거리가 200m라는 점을 반영한 것으로 판단되며, 100m에서의 RMSE 감소는 RFID 인식거리뿐만 아니라 실질적인 AP 통신 가능 거리가 100m라는 사실을 반영한 결과로 분석된다. 실험결과를 통해서 RFID 리시버 설치를 위한 경제적 비용 및 데이타 처리용량의 효율성을 감안하면 실험에 사용된 위치추적 장비의 이상적인 RFID 리시버 설치 간격은 100m라는 결과를 도출할 수 있었다.
실험결과 RFID 리시버 설치 간격이 줄어들수록 보다 정확한 위치를 결정할 수 있음을 확인하였다. 특히 설치간격을 250m에서 200m, 150m에서 100m로 감소시킬 때 RMSE가 현격히 감소하고 100m 이하부터는 감소 폭이 줄어듦을 확인할 수 있었다(그림 6). 200m에서의 RMSE 감소는 실험장비의 실외 위치인식 가능 거리가 200m라는 점을 반영한 것으로 판단되며, 100m에서의 RMSE 감소는 RFID 인식거리뿐만 아니라 실질적인 AP 통신 가능 거리가 100m라는 사실을 반영한 결과로 분석된다.
후속연구
그리고 RFID 기반 위치인식 장비의 구축을 위해 추가 시설물 설치 없이 가로등이라는 기존 시설물을 활용함으로써 경제적 비용절감 효과를 기대할 수 있다. 각 가로등의 RFID 리시버에는 자신 및 인접 RFID 리시버가 설치된 각 도시 기반 시설물의 위치좌표 기준점(위치 좌표정보)이 데이타베이스화되어 저장 및 관리된다.
현재 상용화 되고 있는 측위용 RFID 장비는 수 미터 이내의 정확성을 확보하기 위해 나노세컨(n/sec)까지 시간 측정이 가능하다. 이러한 RFID 측위용 장비가 국산화되고 대량 생산화가 이루어지면 비용 효율성이 증대하여 도심지역의 인프라 시설물로서 설치될 것으로 기대된다. 특히 본 논문에서는 가로등에 RFID 리시버를 이용하여 미아방지 서비스 시스템으로의 적용 가능성을 확인하였다.
최근에 미아방지 시스템은 RFID, GPS, Network CCTV, 이동통신 등 첨단기술을 이용하여 활발하게 추진되고 있다. 이러한 미아방지 시스템은 정확한 위치 추적 기술을 통해 그 실효성을 높일 수 있을 것으로 기대된다. 본 연구는 USN(Ubiquitous Sensor Networks) 기반 미아방지 시스템을 실제 현장에 적용하기 위한 선행연구 단계로서 시스템구성 모델을 제시하고 기술 응용서비스를 검증하였다.
이러한 RFID 가로등을 이용한 이동체 위치 확인 서비스가 도심지역의 인프라 시설물로서 설치되면 높은 건물이 밀집되어 있는 도심 및 GPS 불가능 지역에서 보행자(장애자) 관리, 범죄자 관리 등 정밀 측위가 필요한 곳에서 다양하게 활용될 수 있다. 한편 본 연구는 가로등과 같은 특정 기전 시설물에 RFID 리시버를 설치할 경우 가로등이 설치되어있는 도로를 벗어난 지역의 경우에 위치인식의 한계성을 갖고 있다. 이와 같은 문제점은 RFID 가로등과 같은 시설물 설치가 용이하면서 정교한 위치인식이 필요한 Local 지역에서는 RFID롤 활용하고 광범위한 지역에서는 기존의 GPS와 CDMA망을 공동 활용하는 향후 연구 과제를 통해서 해결하고자 한다.
참고문헌 (7)
손형철, "GPS 이동통신망의 통합을 이용한 이동국의 위치결정", 서울대학교 석사학위논문, pp. 2-3, 2003
최재원, "측위기준점을 이용한 무선랜의 실내측위 적용에 관한 연구", 서울대학교 석사학위논문, pp. 11-15, 2006
Nissanka B. Priyantha, Anit Chakraborty, Hari Balakrishnan, "The Cricket Location-Support System," 6th Annual ACM International Conference on Mobile Computing and Networking (MOBICOM), Aug., 2000
LIONEL M. NI, YUNHAO LIU, YIU CHO LAU, ABHISHEK P. PATIL, "LANDMARK: Indoor Location Sensing Using Active RFID," IEEE International Conference on Pervasive Computing and Communications (PerCom'03), pp. 701-710. Oct., 2004
차맹규, 장안진, 이재빈, 유기윤, "Active RFID 가로등을 이용한 이동체 실시간 위치결정기법 연구", 대한토목학회지, 제27권, 제1D호, pp. 152-156, 2007
H. Kong, Y. Kwon, T. Sung, "Comparisons of TDOA Triangulation Solutions for Indoor Positioning," The 2004 International Symposium on GNSS/GPS, GNSS, Australia, 2004
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.