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BLE 비콘 시스템에서 측위 정밀도 향상을 위한 위치 오차 보정 알고리즘
Position Error Correction Algorithm for Improvement of Positioning Accuracy in BLE Beacon Systems 원문보기

한국위성정보통신학회논문지 = Journal of satellite, information and communications, v.11 no.4, 2016년, pp.63 - 67  

정준희 (광운대학교 전파공학과 유비쿼터스 통신 연구실) ,  황유민 (광운대학교 전파공학과 유비쿼터스 통신 연구실) ,  홍승관 (광운대학교 전파공학과 유비쿼터스 통신 연구실) ,  김태우 ((주)미래이앤아이 경영지원부) ,  김진영 (광운대학교 전파공학과 유비쿼터스 통신 연구실)

초록
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최근에 BLE 비콘의 낮은 배터리 소모와 저렴한 인프라 비용의 특징 때문에 실내 정밀 측위 시스템에 폭넓게 활용되고 있다. 하지만 기존의 BLE 비콘 기반 실내 측위 알고리즘은 사용자의 이동 속도 변화에 따라 유동적인 위치 오차 보정이 어렵다. 따라서 본 논문은 BLE 비콘을 활용한 Bounced cancellation 및 최소 거리 유지 알고리즘과 방향벡터를 이용한 측위오차 보정 기법을 결합한 위치 오차 보정 알고리즘을 제안했다. 본 논문의 실험 결과는 제안된 알고리즘이 기존의 실내 측위 알고리즘에 비해 유저 이동속도가 변화함에도 우수한 측위 성능을 보장하며 개선된 위치 오차 보정 성능을 나타냈다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Recently, BLE beacons are widely used in indoor precision positioning systems because of their low battery consumption and low infrastructure cost. However, existing BLE beacon based indoor positioning algorithms are difficult to compensate for position errors due to the user's moving speed. Therefo...

주제어

#Bluetooth Low Energy   #Beacon   #Location based service   #Direction vector   #Bounced cancellation  

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

문제 정의

  • 따라서 본 논문에서는 BLE 비콘 기반의 실내 측위 방식을 연구한다. BLE 신호의 두 가지 후처리 방식인, Bounced cancellation 및 최소 거리 유지 알고리즘과 방향벡터를 활용한 측위 오차 보정 기법을 결합하여 측위 오차를 보정한다.
  • 본 연구에서는 Bounced cancellation 및 최소 거리 유지알고리즘과 방향벡터를 결합한 측위오차 보정 기법을 개발하고 이에 대한 성능을 분석하였다. 성능은 사용자의 이동속도 변화에 따른 평균 거리 오차 측정을 기준으로 분석하였다.

가설 설정

  • d가 최소 거리와 좌표 이탈 한계 거리 사이에 있다면 수신 좌표의 신뢰값을 기준으로 위치를 보정한다. 신뢰값은 비콘과 사용자사이의 거리값으로 설정되며 그 값이 작을수록 수신 좌표의 정확도가 떨어진다고 가정한다. 따라서 수신 좌표의 신뢰값이 작다면 최소거리 지점인 점 (x2,y2)로 수신 좌표의 위치를 보정한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
싱글모드의 블루투스 4. 0의 BLE의 장점은? 0의 BLE(Bluetooth Low Energy) 기술은 기존 방식과 다르게 전력 소모를 낮추고 사용자의 접근성을 높인 무선통신 기술이다. 싱글모드의 BLE 통신을 위한 용도로만 사용하면, 동전 크기의 배터리로도 몇 년간 동작할 수 있을 만큼 적은 전력을 소모하고, 보안 및 전송 속도 측면에서도 뛰어나다. 또한, 통신을 위해 서로 연결하는 설정 시간(Paring Time)도 굉장히 짧은 장점을 가지기 때문에 실내 무선 측위 시스템에서 BLE 비콘을 활용하고 있다 [5].
GPS를 이용한 실외 측위는 무엇을 통해 널리 쓰이는가? GPS(Global Positioning System)를 이용한 실외 측위는 현재 스마트폰의 지도나 네비게이션 어플을 통해 널리 쓰이고 있다. 하지만 위성 통신의 특성상 실내에서는 GPS를 이용한 위치 측위가 불가능하다.
무선랜의 장점은? 현재 가장 보편적인 실내 측위를 위한 기술은 무선랜으로, 실내에 설치된 AP(Access Point)를 활용할 수 있으며 그에 따라 추가적인 비용이 발생하지 않다는 장점을 가지고 있지만 장애물이 많아지고 거리가 멀어짐에 따라 오차범위가 증가하는 단점이 있다 [3]. UWB(Ultra Wide Banc, 초광대역 통신)는 투과성이 좋아서 음영지역에서도 사람이나 사물의 위치를 파악할 수 있다는 장점을 가지나 대역폭이 확산되어 많은 대역폭을 차지하게 되므로, 기존에 사용하고 있는 ISM 대역 (Industry-Science-Medical)에 장애를 일으킬 수 있고, 비용이 높아 널리 쓰인다는 단점이 있다 [4].
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참고문헌 (7)

  1. J. Chung, M. Donahoe, C. Schmandt, I. Kim, P. Razavai, and M. Wiseman, "Indoor Location Sensing Using Geo-Magnetism", in Proc. of the 9th international conference on Mobile systems, applications, and services, ser. MobiSys '11. p. 141C154, New York, NY, USA: ACM, 2011. 

  2. C. M. Wang, Z. M. Wang and L. Z. Zhu, "Problems and Methods in the Location-Based Services," Geomatics & spacial information technology, vol. 32, pp. 124-127, June 2007. 

  3. H. Qi and J. B. Moore, "Direct Kalman filtering approach for GPS/INS integration," IEEE Trans. Aerosp. Electron. Syst., vol. 38, no. 2, pp. 687-693, Apr. 2002. 

    상세보기 crossref

  4. J. Ge, G. Li, S. Deng, "Research of location prediction for location-based services," Application Research of Computers, vol. 25, no. 12, Dec. 2008. 

  5. Salas, A.C., "Indoor Positioning System based on Bluetooth Low Energy," A Degree's Thesis Submitted to the Faculty of the Escola Tecnicad'Enginyeria de Telecomunicacio de Barcelona Universitat Politecnica de Catalunya, June 2014. 

  6. 손종훈, 황기현, "개선된 삼변측량법을 이용한 위치인지 알고리즘 개발," 한국정보통신학회논문지, vol. 17, no. 2, pp. 473-480, Feb. 2013. 

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  7. 조현종, 김종수, 이성근, 김정우, 서동환, "상대좌표 추정 알고리즘을 이용한 고정노드 저감기법," 한국마린엔지니어링학회지, vol. 37, no. 2, pp. 220-226, Mar. 2013. 

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