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LED 조명 기반 가시광 무선 통신을 이용한 실내 위치 인식 실험 및 분석
Experiments and its analysis on the Identification of Indoor Location by Visible Light Communication using LED lights 원문보기

한국해양정보통신학회논문지 = The journal of the Korea Institute of Maritime Information & Communication Sciences, v.15 no.5, 2011년, pp.1045 - 1052  

공인엽 (금오공과대학교 전자공학부) ,  김호진 (금오공과대학교 전자공학과 대학원)

초록
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최근 복합 문화 시설이 증가하면서 지하 공간 활용이 확대됨에 따라, 사용자의 실내 위치에 따른 주변 정보만을 무선으로 제공해주는 맞춤형 서비스에 대한 요구도 확산되고 있다. LED 조명을 이용한 가시광 통신 방식의 경우, GPS를 사용할 수 없는 실내 공간에서 위치 기반 서비스를 구현하기에 적합하다. 이에 본 논문에서는 가시광 통신을 이용한 실내 위치 기반 서비스를 구현하기 위해 기준 위치를 구분하는 실험에 대해 다룬다. LED 조명의 특성을 고려하여 LED와 PD 간의 각도 및 거리에 따라 LED 조명별로 서로 다른 식별 패턴을 ASCII 코드로 전송한 결과 최대 1.75m의 거리까지 LED 조명의 식별자를 수신할 수 있음을 확인한다. 이러한 실험 결과를 통하여 LED 조명을 이용한 실내 네비게이션의 가능성을 확인해볼 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Recently, because of complex cultural space, underground space are becoming larger. Therefore, the demand for location-based services is growing. VLC (Visible Light Communication) is based on the LED lighting infrastructure so that suitable LBS (Location-based service) is possible for the targeted p...

주제어

#가시광 통신   #실내 위치 인식   #위치 기반 서비스  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 향후과제로는 현재 상용화된 LED 조명을 이용하여 실내 공간을 구현하고, 휴대용 광 태그를 제작하여 시각장애인을 위한 안내서비스 또는 실내 내비게이션으로 확대하도록 한다. 그리고 형광등과 같은 다른 조명이나 태양광의 간섭에 따른 성능 평가를 추가하여, 다양한 실내 공간에서도 위치를 파악할 수 있도록 한다.
  • 본 논문에서는 GPS 정보를 수신할 수 없는 실내에서 위치기반서비스를 구현하기 위해 무선 전파 통신이 아닌 가시광 통신을 이용하여 위치 정보를 인식하였다. 그리고LED 조명마다 식별번호(ID)를 부여하여 수신기에서 ID를 확인하였다.
  • 본 논문에서는 LED 조명 인프라를 이용한 가시광 통신으로 실내에서 위치기반서비스가 가능하도록 시스템을 구현하였다. 이에 대한 실험으로 LED 조명(송신기)과 수신기 사이의 수신거리를 각도의 변화에 따라 측정하였다.
  • 본 논문에서는 조명의 ID를 다양하게 하기위하여 주파수의 종류를 다양하게 주는 것이 아니라 조명에 아스키 코드를 주기적으로 전송하고 이것의 수신여부를 확인하는 실험하였다. 그림 6에서는 본 실험에서 문자를 보내고 수신기에서 확인하는 진행과정을 순서도로 표현하였다.
  • 실험은 수신기의 각도에 따라 조명과 수신기의 수신거리를 측정하는 실험과 각 조명마다 다른 문자를 전송하여 조명아래에서 문자를 수신하여 현재 위치를 알 수 있도록 하는 실험을 진행하였다. 이 실험들을 바탕으로 실내에서 조명을 이용한 위치기반서비스의 가능성을 확인하였다.

가설 설정

  • 08m와 1m로 조사되었다[21]. 이를 바탕으로 연구실의 바닥에서 조명까지의 높이를 2.6m로 여성의 높이로 수신기와의 거리를 가정한다면 1.6m 정도의 거리가 예상된다. 따라서 앞선 실험들을 통하여 확보되는 최대 1.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
가시광 통신의 장점은? 가시광 통신은 사람의 눈에 보이는 빛을 이용하기 때문에 인체에 무해하며, 주파수허가를 받을 필요가 없고, ISM(industrial scientific and medical) 대역과의 간섭도 없으며, 물리적으로 보안기능을 제공하고, 조명을 이용하여 초정밀 측위에 사용할 수 있는 장점이 있다[1]. 최근에는 가시광 통신에 대한 관심이 선진국인 미국, 일본, 영국 등을 중심으로 높아지고 있으며 기존 조명 기구를 LED 조명으로 변경하도록 권장하는 법률 제정을 추진 중이다.
가시광 통신이란? 과거에는 빛을 이용하여 신호를 전달하거나 조명으로 우리에게 빛을 비춰주는 기능이 구분되어 있었지만, 조명과 통신을 융합한 기술인 가시광 통신에 의해 우리는 조명 아래에서 정보를 받아 볼 수 있는 가시광 통신 방식을 통해 유비쿼터스 서비스를 제공받을 수 있다. 가시광 통신이란, 가시광 대역을 사용하는 LED 조명을 통해 사람의 눈이 인식할 수 없는 속도로 점멸하여 정보를 보내면, 빛 에너지를 전기 에너지로 바꿔주는 PD(Photo Diode)를 통해 정보를 전송하는 기술이다[1]-[2]. 이는 LED 조명 인프라를 이용하기 때문에 다른 근거리 무선 통신 기술보다 추가적인 비용 부담이 적다[3].
위치 측정 기술의 활용이 제한되는이유는? 종래의 경쟁 기술인 Galileo나 GPS 시스템은 기술적으로 성숙되어져 있고, 측위의 정확도 측면에서도 만족할만한 성능을 제공한다. 하지만, 실내 환경에서는 위성 신호를 수신하기 어려우므로 그 활용이 제한되어 있다. RFID (Radio Frequency Identification), USN (Ubiquitous Sensor Networks) 기술은 칩과 센서의 단가가 아직 비싸므로 보급에 어려움을 격고 있다.
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참고문헌 (21)

  1. 강태규, 김유진, 박광로, "그린IT를 위한 LED응용 네트워크 조명 제어 기술 동향", 정보통신연구진흥원, 주간기술동향 통권, 1406호, pp. 25-36, 2009. 

  2. 김호진, 윤영준, 공인엽 "LED 기반 가시광 무선 통신을 이용한 자동차 안전 프로토콜 제안", 대한임베디드공학회, 2009. 

  3. 강태규, 박광로, 손승원, "녹색성장 저탄소 가시광무선통신 국내외 표준 동향 분석", 한국통신학회지, 제 26권, 제 5호, pp. 43-49, 2009 

  4. 김대호, 임상규, 강태규, "LED 조명통신 융합 가시광 무선통신 응용 서비스 모델", 한국통신학회지, 제 26권, 제 5호, pp. 3-9, 2009 

  5. 한국 고덴시 홈페이지 http://www.kodenshiauk.com 

  6. 서울 반도체 홈페이지 http://www.acriche.com 

  7. 강태규, 김태완, 정명애, 손승원 "LED 조명과 가시광 무선통신의 융합 기술 동향 분석", 전자통신동향분석, 제 23권, 제 5호, 2008 

  8. Visible Light Communications: Tutorials, IEEE 802.15 VLC SG, 2008. 

  9. 정보통신 중점기술 표준화로드맵 Ver. 2008, 이동통신분야, 가시광 무선통신, pp. 410-426. 

  10. 강태규, 이권호, 김대호, 임상규, "LED 조명을 이용한 유비쿼터스 가시광 무선통신 서비스", 한국인터넷정보학회, 제 10권, 제 1호, pp. 85-92, 2009. 

  11. 배태한, "IEEE 802.15.7 가시광 무선 통신 국제 표준 동향", 가시광 무선통신 및 LED 융합 제어 세미나, 2009. 

  12. 원은태, "VLC 표준화 동향", 가시광 무선통신 및 LED 표준기술 세미나, 2010. 

  13. 이성호, 민경욱, 김재철, 김주완, 박종현, "위치기반 서비스 기술 동향", 전자통신동향분석, 제 20권, 제 3호, 2005. 

  14. 김병준, 이명성, 문승진, "Location based service 기반 플랫폼 분석 및 새로운 서비스 모델 연구", 한국인터넷정보학회, pp. 105-108, 2009. 

  15. Claire Boonstra, Guus van Knippenbergh, Sander Meijers, Paul Brackel, "Location Based Service on Mobile Internet", 2008. 

  16. Woo-Chan Kim, Chi-Sung Bae, Dong-Ho Cho, Hong-Seok Shin, D.K. Jung, and Y.J. Oh, "Efficient Resource Allocation Scheme for Visible-Light Communication System", Broadband Access Communication Technologies III, Proc. of SPIE Volume 7234, pp. 72340M-72340M-9, 2009 

  17. 장수영, "가시광 무선 통신의 기술 특징 분석", 한국통신학회지, 제 26권, 제 5호, pp. 15-22, 2009. 

  18. 김병준, 이명성, 문승진, "Location based service 기반 플랫폼 분석 및 새로운 서비스 모델 연구", 한국인터넷정보학회, pp. 105-108, 2009. 

  19. Woo-Chan Kim, Chi-Sung Bae, Dong-Ho Cho, Hong-Seok Shin, D.K. Jung, and Y.J. Oh, "Efficient Resource Allocation Scheme for Visible-Light Communication System", Broadband Access Communication Technologies III, Proc. of SPIE Volume 7234, pp. 72340M-72340M-9, 2009. 

  20. 장수영, "가시광 무선 통신의 기술 특징 분석", 한국통신학회지, 제 26권, 제 5호, pp. 15-22, 2009. 

  21. 한국인 인체치수조사 홈페이지 http://sizekorea.kats.go.kr/ 

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