본 논문에서는 실내에서의 정확한 위치 파악을 하여 넓은 실내에서 사람의 길 안내 및 로봇 청소기 등의 위치 파악에 적용 할 수 있는 기술을 개발 하고자 한다. 이를 위해 RFID tag를 지면에 부착하여, tag 배치 패턴을 다르게 하면서, 위치 파악을 하는데 있어서 어떤 패턴이 오차가 적은지를 확인하고자 한다. 연구에는 MT92(900MHz대 안테나)와 ALR 9900+(리더기)를 이용하여 실험을 하였다. 그 결과 마름모, 직사각형, 정육각형 그리고 정사각형 tag 배치 중 정사각형 배치에서 21.19cm의 적은 오차를 확인하였다. 그러나 단위 면적 당 배치된 tag수가 6개인 정육각형 배치를 함께 고려하였을 때, 정육각형 배치가 비교적 효율적인 배치라는 것을 확인하였다.
본 논문에서는 실내에서의 정확한 위치 파악을 하여 넓은 실내에서 사람의 길 안내 및 로봇 청소기 등의 위치 파악에 적용 할 수 있는 기술을 개발 하고자 한다. 이를 위해 RFID tag를 지면에 부착하여, tag 배치 패턴을 다르게 하면서, 위치 파악을 하는데 있어서 어떤 패턴이 오차가 적은지를 확인하고자 한다. 연구에는 MT92(900MHz대 안테나)와 ALR 9900+(리더기)를 이용하여 실험을 하였다. 그 결과 마름모, 직사각형, 정육각형 그리고 정사각형 tag 배치 중 정사각형 배치에서 21.19cm의 적은 오차를 확인하였다. 그러나 단위 면적 당 배치된 tag수가 6개인 정육각형 배치를 함께 고려하였을 때, 정육각형 배치가 비교적 효율적인 배치라는 것을 확인하였다.
In this paper a technology which gives directions to people and also localization of the robotic vacuum cleaners inside some spacious buildings is developed. For this purpose, it is confirmed that which pattern has a small error in dealing with the indoor localization with various RFID tag arrangeme...
In this paper a technology which gives directions to people and also localization of the robotic vacuum cleaners inside some spacious buildings is developed. For this purpose, it is confirmed that which pattern has a small error in dealing with the indoor localization with various RFID tag arrangements attached on the ground. This experiment was conducted by using MT92(900MHz range Antenna) and ALR 9900+(Reader). As a result, the square arrangement has the least error, 21.19cm, among other patterns which are diamond, rectangle and regular hexagon. However, it is necessary to consider the number of tags in the unit area, from this point of view the regular hexagon arrangement is the most efficient arrangement among other patterns because it needs only 6 tags in the unit area.
In this paper a technology which gives directions to people and also localization of the robotic vacuum cleaners inside some spacious buildings is developed. For this purpose, it is confirmed that which pattern has a small error in dealing with the indoor localization with various RFID tag arrangements attached on the ground. This experiment was conducted by using MT92(900MHz range Antenna) and ALR 9900+(Reader). As a result, the square arrangement has the least error, 21.19cm, among other patterns which are diamond, rectangle and regular hexagon. However, it is necessary to consider the number of tags in the unit area, from this point of view the regular hexagon arrangement is the most efficient arrangement among other patterns because it needs only 6 tags in the unit area.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
다양한 tag 배치를 해보고, tag의 정보를 리더기로 읽어 들인 후 어떤 패턴의 배치가 가장 오차가 적고 효율적인지 알아보고자 한다.
본 논문에서는 무게중심의 원리로 물체의 위치를 파악 하였다.
본 논문에서는 이러한 오차를 줄이기 위하여 tag 배치를 다르게 하면서, 배치에 따라서 리더를 보유한 물체가 있다고 예상되는 위치와 실제의 위치가 어떻게 다른지 확인해봤다
제안 방법
Table 3은 직사각형 tag 배치에서 물체를 10회 이동시켜가며 실험한 결과표이다. 각각의 위치마다 실제 좌표를 구하고, 읽힌 tag들을 이용해 무게 중심 좌표를 구하여 오차를 도출하였다. 그리고 마지막에는 10번의 모든 실험의 평균 오차를 구하였다.
5와 같이 tag를 원하는 모양으로 바닥에 배치한다. 넓은 건물의 실내에서 바닥재에 내장 및 부착된 tag 로부터 수신된 정보를 이용하여 이동 로봇의 위치파악 및 길 안내를 받을 수 있기 때문에, Fig. 5와 같이 tag들을 바닥에 놓고 실험을 진행하였다. 브라켓을 이용하여 안테나가 바닥을 향하도록 고정시킨 철제 선반을 통째로 이동시키는 것이 물체의 이동이 된다.
브라켓을 이용하여 안테나가 바닥을 향하도록 고정시킨 철제 선반을 통째로 이동시키는 것이 물체의 이동이 된다. 물체를 각 배치별로 10회 다른 위치로 이동시켜 가며 마름모, 직사각형, 정사각형 그리고 정육각형의 4개의 모양 총 40회의 실험을 진행 하였다. 그리고 실험 시 30cm를 좌표 1.
통신은 RS- 232케이블을 이용한 통신과 LAN선을 이용한 통신 두 가지가 가능하다. 본 실험에서는 LAN선을 이용해 기존 IP를 리더기가 통신할 수 있는 IP로 바꾸어 통신하는 방식으로 진행하였다. 안테나는 4개까지 연결 할 수 있다.
본 연구는 tag의 배치를 기본적인 도형들인 직사각형, 정사각형, 마름모 그리고 정육각형 등의 모양으로 실험을 하였으며, 이들 중 최적의 tag 배치를 찾아보았다. 이를 위해 물체의 위치는 무게중심법을 사용하여 계산 하였다.
색칠된 부분이읽힌 tag이고, 1번째 실험에서 물체는 동그라미 부분에위치하였다. 총 11개의 tag가 인식 되었고, 각 tag의 x, y좌표를 구해 무게중심 값을 측정하였다. 실제 물체의 위치의 좌표는 (2,2)이고 측정한 무게중심 좌표는 (2.
색칠 된 부분이 읽힌 tag 이고, 4번째 실험에서 물체는 동그라미 부분에 위치하였다. 총 15개의 tag가 인식 되었고, 각 tag의 x, y좌표를 구해무게중심 값을 측정하였다. 실제 물체의 위치의 좌표는 (6,3)이고 측정한 무게중심 좌표는 (6.
색칠 된 부분이 읽힌 tag이고, 8번째 실험에서 물체는 동그라미부분에 위치하였다. 총 9개의 tag가 인식 되었고, 각 tag 의 x, y좌표를 구해 무게중심 값을 측정하였다. 실제 물체의 위치의 좌표는 (2,6)이고 측정한 무게중심 좌표는 (2.
색칠 된 부분이 읽힌 tag이고, 3번째 실험에서 물체는 동그라미 부분에 위치하였다. 총7개의 tag가 인식 되었고, 각 tag의 x, y좌표를 구해 무게중심 값을 측정하였다. 실제 물체의 위치의 좌표는 (4,6) 이고 측정한 무게중심 좌표는 (4.
대상 데이터
3은 본 실험에 직접 사용한 리더기와 안테나이다. Alien사의 ALR-9900+ 리더기를 사용하였고, 안테나는 동일 사의 MT92 제품을 사용 하였다.
7은 정사각형 tag 배치 실험에서 가장 오차가 작은 1번째 실험 결과를 나타낸 그림이다. 정사각형 1개당가로, 세로 30cm의 크기로 배치하였다. 색칠된 부분이읽힌 tag이고, 1번째 실험에서 물체는 동그라미 부분에위치하였다.
6은 직사각형 tag 배치 실험에서 가장 오차가 작은 8번째 실험 결과를 나타낸 그림이다. 직사각형 1개당가로 30cm, 세로 60cm의 크기로 배치하였다. 색칠 된 부분이 읽힌 tag이고, 8번째 실험에서 물체는 동그라미부분에 위치하였다.
데이터처리
각각의 위치마다 실제 좌표를 구하고, 읽힌 tag들을 이용해 무게 중심 좌표를 구하여 오차를 도출하였다. 그리고 마지막에는 10번의 모든 실험의 평균 오차를 구하였다. 직사각형 tag 배치 실험에서는 8번째 실험에서 오차가 3.
이론/모형
본 연구는 tag의 배치를 기본적인 도형들인 직사각형, 정사각형, 마름모 그리고 정육각형 등의 모양으로 실험을 하였으며, 이들 중 최적의 tag 배치를 찾아보았다. 이를 위해 물체의 위치는 무게중심법을 사용하여 계산 하였다. 10번의 실험의 결과 실제 위치와 측정 위치와의평균 오차가 가장 작은 tag 배치는 평균 오차 21.
성능/효과
이를 위해 물체의 위치는 무게중심법을 사용하여 계산 하였다. 10번의 실험의 결과 실제 위치와 측정 위치와의평균 오차가 가장 작은 tag 배치는 평균 오차 21.19cm인 정사각형 tag 배치로 나타났다. 그 다음 오차가 작은 순서로는 정육각형이 22.
그러나 평균 오차와 단위 면적 당 배치된 tag수를 모두 고려하였을 때, 6개의 tag가 소요되는 정육각형 배치가 9개의 tag가 소요되는 정사각형 배치보다 효율적이라고 할 수 있다. 둘의 오차의 차이는 1.12cm밖에 나지 않지만, 단위 면적 당 소모되는 tag 수의 차이는 3개이므로 정육각형 배치가 오차와 경제성을 함께 고려 할 때 효율적인 배치라는 것을 확인하였다.
Table 5는 마름모 tag 배치에서 물체를 10회 이동시켜가며 실험한 결과표이다. 마름모 tag 배치 실험에서는3번째 실험에서 오차가 8.70cm로 가장 작은 오차를 보였고, 10회의 실험 평균 오차는 24.96cm이다.
Table 4는 정사각형 tag 배치에서 물체를 10회 이동시켜가며 실험한 결과표이다. 정사각형 tag 배치 실험에서는 1번째 실험에서 오차가 3.84cm로 가장 작은 오차를 보였고, 10회의 실험 평균 오차는 21.19cm이다.
Table 6은 정육각형 tag 배치에서 물체를 10회 이동시켜가며 실험한 결과표이다. 정육각형 tag 배치 실험에서는 3번째 실험에서 오차가 11.46cm로 가장 작은 오차를 보였고, 10회의 실험 평균 오차는 22.31cm이다.
30cm의 오차를 보이는 보다 정확한 실험이 존재 하였지만, 10번의 실험 중 다른 실험들의 오차 분포가 커 평균 오차는 정사각형보다 컸다. 정육각형 tag 배치는 비교적 다른 tag 배치보다 오차의 분포가 고르고 평균 오차도 비교적 작았다. 하지만 정사각형 tag 배치보다 오차가 컸다.
그리고 마지막에는 10번의 모든 실험의 평균 오차를 구하였다. 직사각형 tag 배치 실험에서는 8번째 실험에서 오차가 3.30cm로 가장 적은오차를 보였고, 10회의 실험 평균 오차는 29.36cm이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
tag의 정육각형 배치가 정사각형 배치보다 경제성을 고려할 때 더 효율적인 이유는?
그러나 평균 오차와 단위 면적 당 배치된 tag수를 모두 고려하였을 때, 6개의 tag가 소요되는 정육각형 배치가 9개의 tag가 소요되는 정사각형 배치보다 효율적이라고 할 수 있다. 둘의 오차의 차이는 1.12cm밖에 나지 않지만, 단위 면적 당 소모되는 tag 수의 차이는 3개이므로정육각형 배치가 오차와 경제성을 함께 고려 할 때 효율적인 배치라는 것을 확인하였다.
신호세기를 이용한 거리측정 방식은 언제 오차가 발생하게 되는가?
장애물이 없는 가까운 거리에서는 실제와 비슷하게 나타나는 것을 확인 할 수 있다. 그러나 거리가 멀어지거나, 장애물이 있을 경우에는 오차가 발생하게 된다[4-5].
데이터 저장 면에서 RFID의 장점은?
RFID를 이용하는 이유는 인식뿐만 아니라 데이터의 저장에서도 나타난다. RFID는 데이터 저장 능력과 활용 능력 그리고 손상을 막는 능력까지 모두 우수하다[6]. 특히 RFID기술은 쓰여진 데이터를 읽는 능력뿐만 아니라그 위에 데이터를 쓸 수 있는 능력까지 갖추고 있기 때문에 활용도가 더욱 높다. 손상확률이 드물며, 또한 재활용도 가능하다.
참고문헌 (10)
Jae Ho Shin, Yeon Chan Hong, "Development of High-Speed RFID Reader System", Journal of Control, Automation and System Engineering Vol. 13, No. 9 pp. 915-919, Sep. 2007. DOI: http://dx.doi.org/10.5302/J.ICROS.2007.13.9.915
Sae Hyeon Nam, You Chung Chung "RFID Location Based Tree Management System Using Insertion UHF RFID TAG and GPS", The Journal of The Korean Institute Of Communication Sciences '12-10 Vol. 37C No.10', Oct. 2012.
R. Want, "An introduction to RFID technology.", IEEE Pervasive Computing, pp. 25-33, Jan-Mar. 2006. DOI: http://dx.doi.org/10.1109/MPRV.2006.2
Juels, A, "RFID security and privacy: a research survey", IEEE Volume:24 pp. 381-394, Feb. 2006. DOI: http://dx.doi.org/10.1109/JSAC.2005.861395
Hyeon Tae Kim, Yong Kwan Ji, Jang Hyeon Park, "RFID Tag Arrangement Algorithm for Estimation of Mobile Robot Position in an Indoor Environment", The Journal of The Korean Society of Mechanical Engineers, Jun. 2006.
Nichapat Pathanawongthum, Panarat Cherntan-omwong, "Empirical Evaluation of RFID-based Indoor Localization with Human Body Effect", Proceedings of the 15th Asia-Pacific Conference on Communications pp. 479 - 482, Oct. 2009.
Jian Zhu, Prof. regory D. Durgin, "Indoor/ Outdoor Location of Cellular Handsets Based on Received Signal Strength", IEEE Electronics Letters, vol. 41, no. 1, pp. 24-26, Jan. 2005. DOI: http://dx.doi.org/10.1049/el:20056605
Dae Sung Seo, Ho Gil Lee Hong Suck Kim, Gwang Woong Yang, Dae Hee Won, "Monte Carlo Localization for Mobile Robots Under RFID Tag Infrastructures", Journal of Institute of Control, Robotics and System 12(1) pp. 47-53, Jan. 2006.
Lingfei Zhang, "A Fast Center of Mass Estimation Algorithm for Coordinates of IR Markers", The 9th International Conference pp. 1120-1125, Nov. 2008. DOI: http://dx.doi.org/10.1109/icycs.2008.506
Beong Ju Ryu, Je Hun Lee, Jin Hwan Koh, "Signal analysis of Hangul shaped Chipless RFID Tag" The Journal of The Korean Institute Of Communication Sciences, 38(12) pp.983-990, Dec. 2013. DOI: http://dx.doi.org/10.7840/kics.2013.38A.12.983
AI-Helper
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.