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[국내논문] 무선 센서 네트워크 상에서 정확도를 고려한 효과적인 도래시간 기반 무선실내측위방법
Effective ToA-Based Indoor Localization Method Considering Accuracy in Wireless Sensor Networks 원문보기

한국통신학회논문지 = The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences, v.41 no.6, 2016년, pp.640 - 651  

고승렬 (Agency for Defense Development (ADD))

초록
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본 논문은 실내 환경에서 정확도를 고려한 효과적인 도래시간 기반 무선 측위 방법을 제안하였다. 위치 측위의 목적은 타겟의 위치를 추정하는 것이다. 실내 환경에서 타겟의 정확한 위치를 추정하는 것은 다양한 오류들 때문에 어렵다. 무선 측위의 정확성은 비가시성 오류에 큰 영향을 받는다. 도래시간 기반 측위는 수신기와 3개 이상의 송신기 들 사이에서 거리 값을 이용하여 위치를 추정한다. 그러나 송신기와 수신기의 위치에 따라 장애물들로 인해 각각의 비가시성 오류도 다르다. 수신기의 위치를 정확하게 추정하기 위해서는 최적화된 위치 측위 방법이 필요하다. 본 논문은 무선 센서 네트워크에서 정확도를 높이기 위한 효과적인 측위 방법을 제안한다. 측위 시스템의 정밀도를 높이기 위해 거리 측정 단계에서의 거리 값을 보정하는 방법과 비가시성 환경에서 발생하는 오차들을 최소화시켜 효율적으로 송신기들을 선택하는 알고리즘을 제안하여 성능을 향상시켰다. 제안한 방법의 성능 평가는 다양한 오차들이 존재하는 실제 환경에서의 실험들로 인해 제시되었고, 실험적인 결과들은 기존의 방법과 제안된 방법을 가진 측위 절차의 추정 오차 결과들의 비교를 통해 측위 시스템의 정확도가 향상된 것을 증명하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

We propose an effective ToA-based localization method considering accuracy in indoor environments. The purpose of the localization system is to estimate the coordinates of the geographic location of target device. In indoor environments, accurately estimating the location of a target device is not e...

Keyword

#Location based service   #Localization   #Location Estimation   #Non-line of sight   #Time of arrival  

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
ToA를 기반으로 하는 거리 측정 시스템으로 어떤 방법들이 있는가? ToA를 기반으로 하는 거리 측정 시스템으로는 단 방향 거리 측정 (OWR: One-way ranging)[6], 양 방향 거리 측정 (TWR: Two-way ranging)[7], 그리고 대칭적인 두 면의 양 방향 거리 측정 (SDS-TWR: Symmetric double sided TWR)[8], [9]방법 들이 있다. 그림 2는 이와 같은 두 노드 사이의 거리 측정 방법들을 표현하였다.
OWR 방법으로 측위 시스템을 설계하는데 적합하지 않는 이유는? OWR 방법은 거리 측정을 위한 두 노드 사이의 정확한 시간을 요구한다. 그러나 무선 센서 네트워크에 서는 거리 측정을 위해 필요한 정확한 시간을 구하기  위한 비용과 복잡도의 증가 때문에 측위 시스템을 설 계하는 데는 적합하지 않다. 그림 2에서는 i번째 노드에서의 신호의 도착시간을 구하기 위한 tp가 계산되어  있다.
측위 시스템은 크게 어떻게 나뉠수 있는가? 그 중 대표적인 응용분야로는 측위 시스템을 들 수 있다.측위 시스템은 크게 실외와 실내에서 이용하는 측위 시스템으로 나눌 수 있다. 실외환경에서는 GPS (Global Positioning System) 신호를 이용하는 측위 시스템이 대표적이다.
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참고문헌 (22)

  1. J. Y. Lee and D. M. Lee, "Indoor localization algorithm using smartphone sensors and probability of normal distribution in Wi-Fi environment," J. KICS, vol. 40, no. 9, pp. 1856-1864, Sept. 2015. 

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  2. M. S. Lee, J. W. Kim, and S. S. Lee, "Pedestrian positioning method using multi-level transmission signal strength," J. KICS, vol. 40, no. 1, pp. 124-131, Jan. 2015. 

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  4. Y. T. Chan, W. Y. Tsui, H. C. So, and P. C. Ching, "Time-of-arrival based localization under NLOS conditions," IEEE Trans. Veh. Technol., vol. 55, no. 1, pp. 17-24, Jan. 2006. 

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  5. H. J. Ahn, T. V. Thuy, and Y. H. Lee, "Bluetooth beacon planing considering position estimation accuracy in small and isolated in-door environment," J. KICS, vol 40, no. 7, pp. 1307-1312, Jul. 2015. 

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  6. H. S. Ahn, H. Hur, and W. S. Choi, "One-way ranging technique for CSS-based indoor localization," 6th IEEE Int. Conf. Ind. Informat., 2008 (INDIN 2008), pp. 1513-1518, Jul. 2008. 

  7. H. Kim, "Double-sided two-way ranging algorithm to reduce ranging time," IEEE Commun. Lett., vol. 13, no. 7, pp. 486-488, Jul. 2009. 

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  8. L. J. Xing, L. Zhiwei, and F. C. P. Shin, "Symmetric double side two way ranging with unequal reply time," IEEE 66th Veh. Technol. Conf. 2007 (VTC-2007), pp. 1980-1983, Sept. 2007. 

  9. D. G. Oh, S. R. Go, and J. W. Chong, "Packet-reduced ranging method with supperresolution TOA estimation algorithm for chirp-based RTLS," ETRI J., vol. 35, no. 3, pp. 361-370, Jun. 2013. 

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  19. B. H. Lee, H. Hur, and H. S. Ahn, "Environmental-adaptive bias calibration in wireless localization," IEEE Commun. Lett., vol. 17, no. 4, pp. 717-720, Apr. 2013. 

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  20. IEEE Standard 802.15.4a-2007, pp. 1-203, Aug. 2007. 

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  22. D. G. Oh, M. K. Kwak, and J. W. Chong, "A subspace-based two-way ranging system using a chirp spread spectrum modem, robust to frequency offset," IEEE Trans. Wirel. Commun., vol. 11, no. 4, pp. 1478-1487, Apr. 2012. 

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