[논문]비컨 신호를 이용한 실내 경로 안내 시스템의 설계 및 구현

김동현; 김상연; 윤주현; 반재훈

doi:10.13067/jkiecs.2017.12.1.31

비컨 신호를 이용한 실내 경로 안내 시스템의 설계 및 구현
The Design and Implementation of an Indoor Navigation System using Beacon Signal 원문보기

한국전자통신학회 논문지 = The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, v.12 no.1, 2017년, pp.31 - 38

김동현 (동서대학교 컴퓨터공학부) , 김상연 (동서대학교 컴퓨터공학부) , 윤주현 (동서대학교 컴퓨터공학부) , 반재훈 (고신대학교 IT경영학과)

초록
AI-Helper

건축 기술의 발전에 따라 건축물이 대형화되고 실내 구조가 복잡해지고 있기 때문에 사용자가 목적지까지 이동하기 위한 경로를 파악하기 어려워지고 있다. 그러나 기존의 경로 안내 시스템은 GPS를 사용하기 때문에 실내에서 사용하기 어려운 문제가 있다. 이 논문에서는 이를 해결하기 위하여 비컨을 이용한 실내 경로 안내 시스템을 제안한다. 제안한 시스템은 사용자의 스마트폰에서 블루투스를 이용하여 기 설치되어 있는 비컨에 접속한다. 그리고 수신된 비컨의 데이터를 이용하여 현재 위치를 파악하고 목적지까지 경로를 생성한 다음에 사용자에게 안내한다. 구현된 시스템은 복잡한 실내에서 사용자가 쉽게 목적지까지 이동할 수 있는 경로를 안내할 수 있는 장점이 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

As the structure of a construction, such as a building and a shopping mall, becomes more wide and complex, it is difficult for an user to find out a path to a desginated destination. However, since the existing navigation systems exploit the Global Positioning System in order to measure a current position, it is impossible to be used on the indoor environment. To solve this problem, we propose an indoor navigation system using beacon signal. The proposed system connects to a pre-installed beacon exploiting bluetooth on the user's smartphone. After receiving the data of the beacon, the system generates and displays a path based on the destination which the user put on and the current position measured by the beacon's data. The implemented indoor navigation system has the benefit to show the path to the destination easily at the complex indoor structure.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

이 논문에서는 건축물 실내에서 사용자에게 경로를 제공하기 위하여 비컨을 이용한 실내 경로 안내 시스템을 설계하고 구현한다. 제안한 시스템은 기 설치되어 있는 비컨과 통신하여 비컨의 위치를 중심으로 사용자의 현재 위치를 파악한다.
이 논문에서는 사용자가 쉽게 실내에서 목적지를 찾아 가기 위하여 비컨을 이용한 실내 경로 안내 시스템을 설계하고 구현하였다. 제안한 경로 안내 시스템은 기 설치되어 있는 비컨과 블루투스로 접속하여 비컨의 위치 데이터를 획득한다.

제안 방법

[2]에서는 iBeacon을 이용하여 측정된 사용자의 위치를 개선하는 기법에 대하여 제시하였다. iBeacon 의 상황별 신호를 측정한 뒤에 간섭 요인을 분석하고 확장형 칼만 필터를 이용하여 위치 데이터를 보정하였다. 수신된 비컨 신호를 기반으로 삼각 측량법을 이용하여 사용자의 위치를 측정하는 기법은 [3]에서 제시되었다.
제안한 시스템은 기 설치되어 있는 비컨과 통신하여 비컨의 위치를 중심으로 사용자의 현재 위치를 파악한다. 그리고 사용자의 스마트폰을 이용하여 사용자가 이동하고자 하는 목적지까지의 경로를 시각적으로 제시한다. 이를 위하여 시스템은 비컨 위치 데이터와 이동 가능 경로를 이용한 네트워크를 구축하고 최단경로알고리즘을 사용한다.
[7]에서는 비컨을 이용하여 외국인을 인식하고 이에 따라 스마트 TV에서 해당 외국어로 서비스하기 위한 플렛폼을 제안하였다. 그리고 이를 위하여 비컨을 중심으로 한 각 디바이스, 앱, 게이트웨이로 구성된 IoT 플랫폼을 설계하였다. [8]에서는 비컨을 이용한 유치원 안전 체계에 대하여 제안하였다.
위치를 측정하기 위하여 비컨 수신 장치는 비컨으로부터 장치ID, 비컨서비스장소명, 송신신호세기 등을 수신한다. 그리고 장치ID 또는 장치간 거리를 이용하여 기준점 측위 또는 다변 측위로 수신 장치의 위치를 계산한다.
수신된 비컨 신호를 기반으로 삼각 측량법을 이용하여 사용자의 위치를 측정하는 기법은 [3]에서 제시되었다. 이 기법에서는 건축물의 기본 구조중 하나인 복도의 형태를 고려하여 비컨 신호간의 간섭을 최대한 배제하면서 최소한의 비컨으로 위치를 측정하기 위한 배치 기법을 제안하였다.
그림 5는 경로 안내 시스템을 구동 후 보여주는 초기 화면을 보여준다. 이 논문에서는 시스템 구현을 위하여 가상의 쇼핑몰을 가정하고 도면을 구성한 다음에 실내 광장에 도면대로 비컨을 배치하였다. 별표는 비컨을 나타낸다.
비컨을 이용하는 응용 시스템으로 [6]에서는 비컨을 이용한 출석 확인 시스템을 제안하였다. 이를 위하여 강의실 출입문마다 비컨을 설치한 후에 학생과 교수의 BLE 통신을 매개 수단으로 이용한다. [7]에서는 비컨을 이용하여 외국인을 인식하고 이에 따라 스마트 TV에서 해당 외국어로 서비스하기 위한 플렛폼을 제안하였다.
이 논문에서는 건축물 실내에서 사용자에게 경로를 제공하기 위하여 비컨을 이용한 실내 경로 안내 시스템을 설계하고 구현한다. 제안한 시스템은 기 설치되어 있는 비컨과 통신하여 비컨의 위치를 중심으로 사용자의 현재 위치를 파악한다. 그리고 사용자의 스마트폰을 이용하여 사용자가 이동하고자 하는 목적지까지의 경로를 시각적으로 제시한다.

대상 데이터

이 논문에서는 사용자가 쉽게 실내에서 목적지를 찾아 가기 위하여 비컨을 이용한 실내 경로 안내 시스템을 설계하고 구현하였다. 제안한 경로 안내 시스템은 기 설치되어 있는 비컨과 블루투스로 접속하여 비컨의 위치 데이터를 획득한다. 그리고 저장되어 있는 비컨들의 데이터를 이용하여 사용자가 입력한 목적지까지의 경로를 생성하고 사용자에게 안내한다.

이론/모형

Path 클래스는 클라이언트로부터 전송받은 출발지와 목적지 데이터를 이용하여 데이터베이스에 저장되어 있는 비컨의 설치 데이터와 비교한 다음에 경로를 생성하기 위한 클래스이다. 이 논문에서는 경로를 생성하기 위한 최단경로알고리즘 으로 다이젝스트라 알고리즘을 이용한다. DBConnector 클래스는 데이터베이스에 접속하기 위한 클래스이고 SendPath 클래스는 생성된 경로를 클라이언트로 전송하기 위한 클래스이다.
그리고 사용자의 스마트폰을 이용하여 사용자가 이동하고자 하는 목적지까지의 경로를 시각적으로 제시한다. 이를 위하여 시스템은 비컨 위치 데이터와 이동 가능 경로를 이용한 네트워크를 구축하고 최단경로알고리즘을 사용한다.
[4]에서는 비컨을 이용하여 사용자의 위치 데이터를 획득한 후에 누적된 위치 데이터를 이용하여 사용자의 주요 이동 경로와 사용자 분포를 분석하고 시각화하기 위한 시스템을 제시하였다. 이를 위하여 오픈 소스 통계 패키지인 시스템R을 사용하였다. [5]에서는 비컨을 이용한 실내 측위 데이터의 신뢰성을 높이기 위하여 유전 연산을 사용하는 기법을 제안하였다.

후속연구

그리고 저장되어 있는 비컨들의 데이터를 이용하여 사용자가 입력한 목적지까지의 경로를 생성하고 사용자에게 안내한다. 향후 연구로는 비컨의 신호 세기 등을 이용하여 사용자의 위치 정확도를 향상시키고 증강 현실과 접목한 경로 안내 기법에 대한 연구가 필요하다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	비컨을 이용한 실내 경로 안내 시스템의 원리는?	이 논문에서는 건축물 실내에서 사용자에게 경로를 제공하기 위하여 비컨을 이용한 실내 경로 안내 시스템을 설계하고 구현한다. 제안한 시스템은 기 설치되어 있는 비컨과 통신하여 비컨의 위치를 중심으로 사용자의 현재 위치를 파악한다. 그리고 사용자의 스마트폰을 이용하여 사용자가 이동하고자 하는 목적지까지의 경로를 시각적으로 제시한다. 이를 위하여 시스템은 비컨 위치 데이터와 이동 가능 경로를 이용한 네트워크를 구축하고 최단경로알고리즘을 사용한다.
	비컨이란?	실내 위치 측정을 위하여 와이파이, 무선주파수식별기(RFID: Radio Frequency IDentification) 등을 이용할 수 있으며 최근에는 비컨을 이용하여 위치를 측정하는 연구가 이루어지고 있다. 비컨은 근거리 무선 통신인 블루투스를 이용하여 일정 범위내에서 무선 신호를 발생시키는 저전력 무선 장치이다. [2]에서는 IBeacon을 이용 하여 측정된 사용자의 위치를 보정하기 위하여 확장 칼만 필터를 이용하였다.
	실내 경로 안내 시스템의 서버는 어떤 클래스로 구성되는가?	서버는 Path, SendPath 그리고 DbConnector인 세개의 클래스로 구성된다. Path 클래스는 클라이언트로부터 전송받은 출발지와 목적지 데이터를 이용하여 데이터베이스에 저장되어 있는 비컨의 설치 데이터와 비교한 다음에 경로를 생성하기 위한 클래스이다.

참고문헌 (10)

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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