본 논문에서는 거리계산 보정 알고리즘을 이용하여 거리 인식 측정을 LED 디밍제어를 통해 구현하였다. 원거리에서 측정되는 RSSI 값의 오차를 줄이기 위해 RSSI평균 필터링과 Feedback 필터링에 대한 계산 값을 산출 적용시켰다. 평균 필터링을 통한 RSSI 값과 Feedback, 필터링의 계수 값을 0.5로 설정하여 측정한 RSSI 값이 일반적인 측정에 비해 최대 -61dBm에서 최소 -52.5dBm으로 약 -2dBm에서 -6dBm 정도로 불규칙하고 높은 값이 다소 감소하는 것을 확인하였다. 정확도 향상을 위한 거리계산 보정 알고리즘을 응용하였으며 이를 통하여 거리가 증가함에 따라 오차의 범위가 감소하는 것을 확인하였다. 최종적으로 RSSI 측정결과 필터링을 이용해 불안정한 신호를 보정하였으며, 오차 범위를 줄이기 위해 거리계산 보정 알고리즘을 적용 시행하였다. 또한 거리판별과 신호의 안정도를 표시하기 위해 LED로 RGB 색상을 구현하였다.
본 논문에서는 거리계산 보정 알고리즘을 이용하여 거리 인식 측정을 LED 디밍제어를 통해 구현하였다. 원거리에서 측정되는 RSSI 값의 오차를 줄이기 위해 RSSI 평균 필터링과 Feedback 필터링에 대한 계산 값을 산출 적용시켰다. 평균 필터링을 통한 RSSI 값과 Feedback, 필터링의 계수 값을 0.5로 설정하여 측정한 RSSI 값이 일반적인 측정에 비해 최대 -61dBm에서 최소 -52.5dBm으로 약 -2dBm에서 -6dBm 정도로 불규칙하고 높은 값이 다소 감소하는 것을 확인하였다. 정확도 향상을 위한 거리계산 보정 알고리즘을 응용하였으며 이를 통하여 거리가 증가함에 따라 오차의 범위가 감소하는 것을 확인하였다. 최종적으로 RSSI 측정결과 필터링을 이용해 불안정한 신호를 보정하였으며, 오차 범위를 줄이기 위해 거리계산 보정 알고리즘을 적용 시행하였다. 또한 거리판별과 신호의 안정도를 표시하기 위해 LED로 RGB 색상을 구현하였다.
In this paper, Distance recognition measurement using distance calculation correction algorithm, was realization through LED dimming control. The calculation values for the RSSI average filtering and the RSSI feedback filtering were calculated and applied to reduce the error of the RSSI value measur...
In this paper, Distance recognition measurement using distance calculation correction algorithm, was realization through LED dimming control. The calculation values for the RSSI average filtering and the RSSI feedback filtering were calculated and applied to reduce the error of the RSSI value measured from a long distance. It was confirmed that the RSSI values through the average filtering and the RSSI values measured by setting the coefficient value of the feedback filtering to 0.5 were ranged from -61 dBm to - 52.5 dBm, which shows irregular and high values decrease slightly as much as about -2 dBm to -6 dBm as compared to general measurements. A distance calculation correction algorithm to improve the accuracy was applied, which confirmed that as the distance increases, the range of errors decreases. In conclusion, unstable signals were corrected using the RSSI measurement result filtering, and the distance calculation correction algorithm was applied and performed to reduce the range of errors. In addition, RGB colors were implemented by LED to indicate the distance determination and the signal stability.
In this paper, Distance recognition measurement using distance calculation correction algorithm, was realization through LED dimming control. The calculation values for the RSSI average filtering and the RSSI feedback filtering were calculated and applied to reduce the error of the RSSI value measured from a long distance. It was confirmed that the RSSI values through the average filtering and the RSSI values measured by setting the coefficient value of the feedback filtering to 0.5 were ranged from -61 dBm to - 52.5 dBm, which shows irregular and high values decrease slightly as much as about -2 dBm to -6 dBm as compared to general measurements. A distance calculation correction algorithm to improve the accuracy was applied, which confirmed that as the distance increases, the range of errors decreases. In conclusion, unstable signals were corrected using the RSSI measurement result filtering, and the distance calculation correction algorithm was applied and performed to reduce the range of errors. In addition, RGB colors were implemented by LED to indicate the distance determination and the signal stability.
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문제 정의
본 논문에서는 거리계산 보정 알고리즘을 이용하여 거리 인식 측정을 위해 LED 디밍제어를 통해 구현하였다. 거리 및 장애물에 따른 실내 환경적인 요소들로 인해 수신감도의 차이가 있고 원거리에서 위치 측위에 대한 오차율을 줄이기 위한 연구를 하였다. 거리를 측정하기 위해 블루투스4.
인간의 활동 영역이 실외에서 실내로 바뀌게 되면서 조명의 비중이 커지게 되고 조명 제어 기술에 대한 관심이 높아지고 있다. 기존의 GPS 기술 대신 Wi-Fi, 적외선, Bluetooth 등 무선통신과 멀티센서를 이용한 사용자가 원하는 조명 환경을 제공하는 것을 목적으로 한다[7]. 에너지 절감 사업을 통해 실내조명이 LED로 변화되고 있어 가시광 통신, 카메라를 이용 한 위치 측위에 대한 연구가 이루어지고 있다[3].
본 논문에서 제안하는 거리계산 보정 알고리즘을 이용한 LED 거리 인식 측정의 목적은 조명제어 방식을 최신 IT 기술을 기반으로 함으로써 조명에너지의 이용을 효율적으로 제어하고 사용자의 상황에 맞게 LED를 연출할 수 있는 시스템을 구현하고자 한다. LED 디밍 제어를 위하여 PWM 제어방식을 적용하여 짧은 시간동안 LED 에 입력되는 전류를 반복적으로 On/Off 시키는 방법으로 제어한다.
본 논문에서는 블루투스4.0을 이용하는 비콘의 송출 신호인 RSSI 값을 이용해 움직이는 사용자를 대상으로 하는 실내 위치기반 서비스를 제안하였다. 무선 신호의 수신강도를 이용하는 RSSI 기술은 송신 신호의 강도와 수신 신호의 세기를 측정하여 송신기와 수신기 간의 거리를 측정하는 방법으로 별도의 비용이 들지 않고 측정 구현이 간단한 장점을 이용하였다.
제안 방법
본 논문에서 제안하는 거리계산 보정 알고리즘을 이용한 LED 거리 인식 측정의 목적은 조명제어 방식을 최신 IT 기술을 기반으로 함으로써 조명에너지의 이용을 효율적으로 제어하고 사용자의 상황에 맞게 LED를 연출할 수 있는 시스템을 구현하고자 한다. LED 디밍 제어를 위하여 PWM 제어방식을 적용하여 짧은 시간동안 LED 에 입력되는 전류를 반복적으로 On/Off 시키는 방법으로 제어한다. 그림 1, 2, 3은 거리계산 보정 알고리즘 측정 결과 값을 이용하여 디밍 제어를 통해 거리별로 LED의 RGB 색상을 출력한다.
0의 주요 송출 신호인 RSSI 값을 이용하여 거리계산 보정 알고리즘을 구현한다. 거리계산 보정 알고리즘을 통해 측정된 거리판별과 신호의 안정도를 표시하기 위해 LED를 이용하여 RGB 색상 구현에 대해 연구한다.
거리 및 장애물에 따른 실내 환경적인 요소들로 인해 수신감도의 차이가 있고 원거리에서 위치 측위에 대한 오차율을 줄이기 위한 연구를 하였다. 거리를 측정하기 위해 블루투스4.0의 주요 송출 신호인 RSSI 값을 이용하여 거리계산 보정 알고리즘을 구현한다. 거리계산 보정 알고리즘을 통해 측정된 거리판별과 신호의 안정도를 표시하기 위해 LED를 이용하여 RGB 색상 구현에 대해 연구한다.
RSSI 신호 특성상 환경에 대한 영향을 받아서 정확도가 떨어지기 때문에 정확도를 높이기 위한 연구가 많이 진행되고 있다. 거리에 따른 신호 세기 감쇠 모델에 적용시키기 위해 RSSI 측정값을 필터링 하는 과정을 제안한다. 측정값을 필터링 하는 과정에는 크게 두 가지 방법이 있다.
본 논문에서는 거리계산 보정 알고리즘을 이용하여 거리 인식 측정을 위해 LED 디밍제어를 통해 구현하였다. 거리 및 장애물에 따른 실내 환경적인 요소들로 인해 수신감도의 차이가 있고 원거리에서 위치 측위에 대한 오차율을 줄이기 위한 연구를 하였다.
원거리에서 측정되는 RSSI 값의 오차를 줄이기 위해 RSSI 평균 필터링과 Feedback 필터링에 대한 계산 값을 산출 적용시켰다. 비교적 오차가 큰 원거리 측정에 대한 보정값 알고리즘은 최적의 위치파악 설계를 통하여 시행 구현하였으며, 오차의 범위를 줄이기 위해서 측정된 거리에 따른 거리계산 보정 알고리즘을 제안 시행하였다. 거리계산 보정 알고리즘을 통해 위치 측위를 한 결과는 필터링을 사용하지 않았을 경우에 비해 실제 거리 2m, 3m에서 측정거리 간의 오차가 0.
그림 1, 2, 3은 거리계산 보정 알고리즘 측정 결과 값을 이용하여 디밍 제어를 통해 거리별로 LED의 RGB 색상을 출력한다. 신호가 매우 안정적이면서 거리 의 오차가 2m 이하일 경우 가깝다는 것을 의미하기 위해 LED의 색상 출력을 파란색으로 하였다. 신호가 안정적이면서 거리의 오차가 3m ～ 5m 이하일 경우 조금 멀다는 것을 의미하기 위해 LED의 색상 출력을 초록색으로 하였고, 신호가 불안정하고 거리의 오차가 5m 이상일 경우 멀다는 것을 의미하기 위해 붉은색으로 하였다.
신호가 매우 안정적이면서 거리 의 오차가 2m 이하일 경우 가깝다는 것을 의미하기 위해 LED의 색상 출력을 파란색으로 하였다. 신호가 안정적이면서 거리의 오차가 3m ～ 5m 이하일 경우 조금 멀다는 것을 의미하기 위해 LED의 색상 출력을 초록색으로 하였고, 신호가 불안정하고 거리의 오차가 5m 이상일 경우 멀다는 것을 의미하기 위해 붉은색으로 하였다.
무선 신호의 수신강도를 이용하는 RSSI 기술은 송신 신호의 강도와 수신 신호의 세기를 측정하여 송신기와 수신기 간의 거리를 측정하는 방법으로 별도의 비용이 들지 않고 측정 구현이 간단한 장점을 이용하였다. 원거리에서 측정되는 RSSI 값의 오차를 줄이기 위해 RSSI 평균 필터링과 Feedback 필터링에 대한 계산 값을 산출 적용시켰다. 비교적 오차가 큰 원거리 측정에 대한 보정값 알고리즘은 최적의 위치파악 설계를 통하여 시행 구현하였으며, 오차의 범위를 줄이기 위해서 측정된 거리에 따른 거리계산 보정 알고리즘을 제안 시행하였다.
이론/모형
블루투스 비콘과 같은 무선통신 기반의 실내 위치 측정 기술은 RSSI를 이용한다. RSSI(Received Signal Strength Indicator)는 수신 신호 세기를 의미한다.
성능/효과
비교적 오차가 큰 원거리 측정에 대한 보정값 알고리즘은 최적의 위치파악 설계를 통하여 시행 구현하였으며, 오차의 범위를 줄이기 위해서 측정된 거리에 따른 거리계산 보정 알고리즘을 제안 시행하였다. 거리계산 보정 알고리즘을 통해 위치 측위를 한 결과는 필터링을 사용하지 않았을 경우에 비해 실제 거리 2m, 3m에서 측정거리 간의 오차가 0.3m에서 최대 7m까지 줄어드는 것을 확인하였다. 거리계산 보정 알고리즘을 통해 측정된 거리판별과 신호의 안정도를 표시하기 위해 LED를 이용하였으며, 결과 값을 통해 향후 RGB 색상 구현이 응용 가능하리라 판단된다.
실제거리가 1m일 때에는 일반적인 방법이나 Feedback 필터링을 사용했을 경우 오차의 범위가 크지 않았다. 반면에 Feedback 필터링을 이용한 위치 측정 결과에서는 일반적인 측정 결과에 비해 2m와 3m에서 오차가 최대 7m이상 차이가 나는 것을 확인하였다. 본 논문에서 적용된 거리계산 보정 알고리즘은 실험치 허용범위의 약 5m 이내에서 수신이 좋고 오차가 적기 때문에 사용 적절하였다.
반면에 Feedback 필터링을 이용한 위치 측정 결과에서는 일반적인 측정 결과에 비해 2m와 3m에서 오차가 최대 7m이상 차이가 나는 것을 확인하였다. 본 논문에서 적용된 거리계산 보정 알고리즘은 실험치 허용범위의 약 5m 이내에서 수신이 좋고 오차가 적기 때문에 사용 적절하였다.
후속연구
3m에서 최대 7m까지 줄어드는 것을 확인하였다. 거리계산 보정 알고리즘을 통해 측정된 거리판별과 신호의 안정도를 표시하기 위해 LED를 이용하였으며, 결과 값을 통해 향후 RGB 색상 구현이 응용 가능하리라 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
현재의 조명은 어떤 역할을 하는가?
환경 친화적이고, 에너지를 저감하는 고효율 인증 조명 기기의 필요성이 요구 되고 있다[6]. 현재의 조명은 기능적인 측면 외에도 인간의 감성적인 측면에도 영향을 주어 조명에 따라 편안함, 안정감, 능률 향상 등의 여러 역할을 한다. 인간의 활동 영역이 실외에서 실내로 바뀌게 되면서 조명의 비중이 커지게 되고 조명 제어 기술에 대한 관심이 높아지고 있다.
위치 기반 서비스란 무엇인가?
스마트 기기와 무선통신 기술의 발전으로 인해 위치 기반 서비스(LBS: Location Based Service) 시장이 확대되고 있다. 위치 기반 서비스는 GPS나 이동통신망을 통해 얻은 위치 정보를 바탕으로 하여 사용자에게 여러 서비스를 제공하는 서비스 시스템이다. 다양한 서비스를 언제 어디서나 받을 수 있게 다양한 방식을 이용한 실내 위치 측위 기술 연구가 이루어지고 있다.
스마트조명 시스템이 어떻게 조명에너지를 활용하는가?
스마트조명 시스템이란 자연광과 부합되는 색온도 및 조도를 변화시킴으로써 인간의 감성을 반영하고 동작 감응을 통하여 사용자 편의를 제공하며 작업 환경에 따른 조도 조절로 에너지를 절감하는 지속가능 발전을 위한 21세기 첨단조명이다[5]. 기존의 조명 제어 방식을 고효율 광원으로 한 조명제어시스템을 설계함으로써 조명에너지를 활용할 수 있다. 환경 친화적이고, 에너지를 저감하는 고효율 인증 조명 기기의 필요성이 요구 되고 있다[6].
참고문헌 (12)
Pratap Enge, Per Misra, "Special issue on global positioning system", Proc. IEEE, Vol. 87, No. 1, pp.3-15, 1999
Young-ho Song, "Capacity analysis of bluetooth access point for location based service with mobile phones and bluetooth", The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication, Vol. 10, no. 5, pp187-192, Sep. 2010
Deok-weon Song, "Location based service system using illuminance changeable smart LED lighting", Ph. D. Dissertations, Yeungnam University, Feb. 2016
Hui-chae Jin, "", The Journal of the korean institute of communication sciences, Vol. 25, No. 7, Jun. 2008
Kyng-hoon Lee, "Design of LED lighting control system using Zigbee based on USN", Ph. D. Dissertations, Chonnam national university, Feb. 2012
Kee-hong Um, Soo-yeub Yoo, "A study for designing of intelligent lighting control LED apparatus", The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication, Vol. 8, No. 5, pp221-227, Oct. 2008
Woo-hyeok Choi, "Design of smart lighting system using bluetooth", Ph. D. Dissertations, Hoseo University, Dec. 2013
Song-ju Kim, "A Study on low power multi-channel wireless communication system possible to estimate location using RSSI", Ph. D. Dissertations, chonnam national university, Feb. 2012
Myung-gwan Kim, "Implementation of indoor location-aware system based on probability distribution of rssi", The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication, Vol. 8, no. 4, pp9-14, Aug. 2008
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