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BLE Beacon Plate 기법과 Pedestrian Dead Reckoning을 융합한 실내 측위 알고리즘
Indoor Positioning Algorithm Combining Bluetooth Low Energy Plate with Pedestrian Dead Reckoning 원문보기

한국정보통신학회논문지 = Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, v.22 no.2, 2018년, pp.302 - 313  

이지나 (Dept. of IT Policy and Management, Soongsil University) ,  강희용 (Dept. of IT Policy and Management, Soongsil University) ,  신용태 (Dept. of IT Policy and Management, Soongsil University) ,  김종배 (Graduate School of Software, Soongsil University)

초록
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스마트 기기의 생활화와 증강현실 활용 증가로 실내 위치 인식 시스템의 수요가 급증함에 따라, BLE(Bluetooth Lower Energy) 비콘 그리고 UWB(Ultra Wide Band) 등을 이용한 실내 측위 시스템이 개발되고 있다. 본 논문에서는 BLE Beacon을 기반으로 RSSI(Received Signal Strength Indicator)를 이용한 삼변측량(Trilateration) 기법을 사용하여 측위 플레이트(Plate)를 생성한다. 이에 IMU(Inertial Measurement Unit) 센서의 방향, 속도, 이동거리 등의 데이터를 이용하여 PDR(Pedestrian Dead Reckoning) 측위 좌표를 산출하여 정확도를 보정한다. 또, BLE 비콘(Beacon)의 RSSI를 적용한 플레이트(Plate) 기법과 PDR 기법이 융합된 정밀 실내 측위 알고리즘을 제안한다. 본 논문에서 제시한 알고리즘을 실제 대형 실내 경기장과 공항에 BLE 비콘을 설치, 실험하여 평균 2.2m 의 오차로 65%의 정확도가 개선됨을 검증하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

As the demand for indoor location recognition system has been rapidly increased in accordance with the increasing use of smart devices and the increasing use of augmented reality, indoor positioning systems(IPS) using BLE (Bluetooth Lower Energy) beacons and UWB (Ultra Wide Band) have been developed...

주제어

#실내측위   #플레이트 알고리즘   #비콘   #수신신호강도   #보행자관성항법  

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
핑거프린팅 기법은 무엇인가? 은 실내 공간을 작은 cell로 나누어 각 셀에서 직접 RSSI 값을 수집하고 이를 데이터베이스화하여 무선 지도 (Radio Map)를 구축한다[6]. 향후 사용자 위치에서 수신된 RSSI 값을 데이터베이스와 비교하여 가장 유사한 신호 패턴을 보이는 셀을 사용자의 위치로 추정하는 기법이다. 이 기법은 공간 특성이 반영된 데이터베이스를 보유하기 때문에 삼각측량 기법에 비해 정확도가 월등히 높다.
삼각 측량을 사용한 측위 추정 방법이 실내 공간에서는 적용이 힘든 이유는? 삼각측량은 실내 위치 추정의 대표적인 기법으로 3개 이상의 AP(Access Point)로부터 RSSI 값을 측정하고, 그 측정값을 거리로 환산, 위치를 추정 하는 기법이다. 그러나 실내 공간에서는 무선신호는 벽이나 기둥, 움직이는 인파 등 다양한 장애물에 의해 신호의 감쇄, 반사, 굴절 등의 다중경로전파(Multipath Propagation) 현상 때문에 3개 이상의 AP가 교차점을 이루기 어려워 RSSI 측정값의 오차가 크므로 위치추정 편차가 크다. 이러한 문제점을 극복하기 위한 대안으로 핑거프린팅(Fingerprinting) 기법을 사용한다.
UWB의 문제점은? 특히 스마트폰이 급속히 보급 되면서 실내 공간을 위한 위치기반 서비스 제공을 위한 연구들이 증가하고 있다. 실내 측위를 위한 다양한 실 증사업과 연구 중, 측위 목적으로 널리 활용되는 기술인 임펄스를 이용하는 UWB(Ultra Wide Band)는 많은 대역폭을 사용하므로 실내의 전기기기 및 무선기기 등 레거시 시스템에 전자파 장애(EMI, Electro Magnetic Interference)를 발생 시킬 수 있다. 기존의 블루투스 (Bluetooth) 기술은 통신거리가 짧아, 실내 측위를 위한 비콘의 설치나 유지보수 원가가 경제성에 반해 정밀한 측위를 보장하지 못했다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (13)

  1. R. Faragher and R. Harle, Innovation : Getting Closer to Everywhere, GPS World, Oct. 2013. [Internet]. Available: http://gpsworld.com/innovation-getting-closer-to-everywhere-accurately-tracking-smartphones-indoors/. 

  2. S. J. Jeong, J. H. Yim, "Implementation of the Passenger Positioning Systems using Beacon," Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, vol.20, no.1, pp.153-160, Jan. 2016. 

    원문보기 상세보기 crossref

  3. Y. I. Kim, M. J. Kim, H. C. Kim, "Implementation of total management system for exhibitions and Convention using beacon," Asia-pacific Journal of Multimedia Services Convergent with Art, Humanities, and Sociology, vol.6, no.2, pp.35-44, Feb. 2016. 

  4. X. Li, J. Wang, C. Liu, "A Bluetooth/PDR integration algorithm for an indoor positioning system", Sensors, vol. 15, no. 10, pp. 24862-24885, Sep. 2015. 

    상세보기 crossref

  5. L. Parv, How To Choose the Right Indoor Positioning System? [Internet]. Available: https://www.eliko.ee/chooseright-indoor-positioning-system/ 

  6. K. Kaemarungsi, and P. Krishnamurthy, "Modeling of Indoor Positioning Systems Based on Location Fingerprinting," in Proc. Institute of Electrical and Electronics Engineers International Conference on Computer Communications, pp. 1012-1022, May 2004. 

  7. Z. Li, C. Liu, J. Gao and X. Li, "An Improved WiFi/PDR Integrated System Using an Adaptive and Robust Filter for Indoor Localization," International Society for Photogrammetry and Remote Sensing International Journal of Geo-Information, vol. 5, no. 12, pp. 224-239, Nov. 2016. 

  8. J. Huh, C. Lee, and J. Kim, "A study of beacon delivery characteristics in BLE based fingerprinting indoor positioning system," in proc. Korean Institute of Information Scientists and Engineers, vol.2015. no.6, pp 1612-1614, 2015. 

  9. A. C. Salas, "Indoor Positioning System based on Blutetooth low Energy," Bachelor thesis, Universitat Politecnia de Catalunia Barcelonatech, Barcelona, Jun. 2014. 

  10. M. Rainer, Indoor Positioning Technologies, Ph.D. Dissertation, Eidgenossische Technische Hochschule Zurich, Zurich, Switzerland, 2012. 

  11. Y. Zhou, X. Zheng, H. Xiong and R. Chen, "Robust Indoor Mobile Localization with a Semantic Augmented Route Network Graph," International Society for Photogrammetry and Remote Sensing International Journal of Geo-Information, vol. 6, no. 7, pp. 221-246, Jul. 2017. 

  12. T. Heinecke and M. Wolfe, "The Role of Bluetooth Low Energy for Indoor Positioning Application," [Internet]. Available: https://www.authorea.com/users/109065/articles/138441-the-role-of-bluetooth-low-energy-for-indoor-positioning-applications/_show_article#. 

  13. L. Fang, P. J. Antsaklis, L. A. Montestruque, M. B. McMickell, M. Lemmon, Y. Sun, H. Fang, I. Koutroulis, M. Haenggi, M. Xie, and X. Xie, "Design of a Wireless Assisted Pedestrian Dead Reckoning System-The NavMote Experience," IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, vol. 54, no. 6, pp. 2342-2358, Nov. 2005. 

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