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TDOA 위치 추정 시스템에서의 신호 샘플링 속도에 따른 위치 오차에 관한 연구
A Study on Positioning Error according to Signal Sampling Rate in TDOA Positioning System 원문보기

The journal of the institute of internet, broadcasting and communication : JIIBC, v.16 no.6, 2016년, pp.191 - 196  

오종택 (한성대학교 전자정보공학과)

초록
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실내에서의 위치를 추정하기 위한 기술들과 이를 이용한 다양한 서비스들이 활발하게 연구 개발되고 있다. 다양한 위치 추정 기술들이 있으며 그 중에서 음향 신호를 이용한 TDOA(Time Difference of Arrival) 위치 추정 기술의 정밀도가 가장 높은 장점이 있다. 특히 일반 사용자들이 스마트폰을 보편적으로 사용하므로 스마트폰의 실내 위치를 추정하는 것이 매우 중요하며, 스마트폰에서 음향 신호를 사용하여 상대 위치를 추정하기 위해서는 TDOA 기술이 사용된다. 한 편 음향 신호를 수신하여 상대 위치를 추정하기 위해서는 음향 신호를 디지털 신호로 변환하여 신호 처리를 해야 하는데, 샘플링 주파수가 높을수록 위치 추정 정확도가 증가하지만 신호 처리 시간이 증가하는 단점이 있다. 본 논문에서는 음향 신호의 샘플링 속도에 따른 위치 추정 오차를 분석하고, 위치 추정 장치에서의 적절한 샘플링 속도를 제시한다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

A development on the indoor positioning technologies and services has been proceeded very actively. Among the several positioning technologies, the TDOA(Time Difference of Arrival) technology using acoustic signal has the best positioning performance. Because so many people use their own smartphones...

주제어

#sampling rate   #position error   #indoor positioning   #TDOA  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 실내 위치 추정을 허용되는 오차 범위 이내에서 수행하기 위해서는 적절한 샘플링 속도를 분석해야 한다. 본 논문에서는 스마트폰의 음향 신호를 사용한 TDOA 방식에 대하여, 음향 신호의 샘플링 속도에 따른 상대 위치 추정 오차를 분석하고, 적절한 샘플링 속도를 도출한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
실외에서의 위치 추정은 어떻게 이루어지는가? 실외에서의 위치는 동시에 4개 이상의 미국의 GPS(Global Positioning System) 위성의 신호를 수신받아 절대 좌표를 추정하고 있고, 이를 기반으로 차량 항법 장치를 비롯한 다양한 서비스가 개발되어 사용되고 있다. 또한 스마트폰이 크게 활성화되어 대부분의 사용자들이 항상 스마트폰을 휴대하고 생활하므로 스마트폰에 내장된 GPS 수신기와, 인터넷으로 내려 받을 수 있는 전자 지도를 기반으로 현재의 위치와 목적지에 대한 경로 정보 및 주변 정보에 대해 매우 편리하게 사용할 수 있다.
TDOA 기술은 무엇인가? 하나의 신호원으로부터 여러 개의 수신기까지의 전파 지연 시간을 측정하여 신호원의 상대 위치를 추정하는 TDOA 기술은 오래 전부터 연구되어 왔다[2~4]. 특히 TOA(Time of Arrival) 방식은 신호 발생의 기준 시간 정보가 필요한 것에 비해 TDOA 방식은 이것이 필요없으므로 음향 신호를 이용한 스마트폰의 상대 위치 추정에 적합하다.
음향 신호의 샘플링 시간오차와 샘플링 속도는 어떤 관계가 있는가? 음향 신호의 샘플링 시간오차는 샘플링 속도에 반비례한다. 즉, 샘플링 속도가 클수록 수신 지연 시간 측정의 오차가 줄어들어 위치 추정의 정확도가 증가된다.
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참고문헌 (7)

  1. S.Son, Y.Park, B.Kim, and Y.Baek, "Wi-Fi Fingerprint Location Estimation System Based on Reliability," J. KICS, vol.38C, no.6, pp.31-539, June 2013. 

  2. S. Zekavat and R. Buehrer, Handbook of position location: Theory, practice, and Advances, IEEE Press, 2012. 

  3. G. Wang and H. Chen, "An importance sampling method for TDOA-based source localization," IEEE Tr. Wireless Comm., vol. 10, no. 5, pp. 1560-1568, May 2011. 

    상세보기 crossref

  4. Y.Lu and A.Finger, "Ultrasonic beacon-based local positioning system using broadband PN - chirp codes," in proc. Int. Conf. Wireless Optical Comm., Banff, Canada, July 2009. 

  5. J.Oh, "A Study on Trigger Signal to Mitigate Multipath Effect for the 3D TDOA Positioning System," J. IIBC, vol. 14, no. 4, pp.149-155, Aug. 2014. 

  6. K.Ho and W.Xu, "An Accurate Algebraic Solution for Moving Source Location using TDOA and FDOA Measurements," IEEE Tr. SIGNAL PROCESSING, vol. 52, no. 9, pp.2453-2463, Sep. 2004. 

    상세보기 crossref

  7. http://kr.mathworks.com/help/comm/ref/quantiz.html?s_tidgn_loc_drop 

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