근래의 위치 측위 방법으로 GPS(Global Positioning System) 위성정보를 활용하는 전파항법 방식을 많이 사용하고 있다. GPS 활용범위가 넓어지고 다양한 측위 정보를 기반으로 하는 분야가 생기면서 보다 높은 정확도를 얻기 위한 새로운 방법들이 요구되고 있다. 자율주행차의 경우 IMU(Inertial Measurement Unit)를 사용한 항법 시스템인 INS(Inertial Navigation System)와 차량 내부 센서를 이용한 DR(Dead Reckoning) 알고리즘을 사용하여 GPS의 정확도 저하나 음영지역에서의 위치 측정방법으로 사용하고 있다. 그러나 이러한 측위 방법은 대형화되는 빌딩 지역, 터널, 지하 주차장 등 다양한 음영지역과 시간이 지남에 따라 오차가 계속 증가하는 누적 기반 위치추정 방법의 한계로 인해 많은 문제 요소가 있다. 본 논문은 GPS 음영지역에서 차량의 위치 측위를 위해, 대중적 무선 통신인 WLAN을 이용한 Fingerprint 기법을 4개의 Anchor 형태로 AP(Access Point)와 지향성 안테나를 위치하여 넓은 지하 주차공간에서 효율적인 측위 방법을 제시하고 시간이 지남에 따라 주차된 차량이 이동하는 환경에서도 변화가 없는 위치 측위 결과를 입증하였다.
근래의 위치 측위 방법으로 GPS(Global Positioning System) 위성정보를 활용하는 전파항법 방식을 많이 사용하고 있다. GPS 활용범위가 넓어지고 다양한 측위 정보를 기반으로 하는 분야가 생기면서 보다 높은 정확도를 얻기 위한 새로운 방법들이 요구되고 있다. 자율주행차의 경우 IMU(Inertial Measurement Unit)를 사용한 항법 시스템인 INS(Inertial Navigation System)와 차량 내부 센서를 이용한 DR(Dead Reckoning) 알고리즘을 사용하여 GPS의 정확도 저하나 음영지역에서의 위치 측정방법으로 사용하고 있다. 그러나 이러한 측위 방법은 대형화되는 빌딩 지역, 터널, 지하 주차장 등 다양한 음영지역과 시간이 지남에 따라 오차가 계속 증가하는 누적 기반 위치추정 방법의 한계로 인해 많은 문제 요소가 있다. 본 논문은 GPS 음영지역에서 차량의 위치 측위를 위해, 대중적 무선 통신인 WLAN을 이용한 Fingerprint 기법을 4개의 Anchor 형태로 AP(Access Point)와 지향성 안테나를 위치하여 넓은 지하 주차공간에서 효율적인 측위 방법을 제시하고 시간이 지남에 따라 주차된 차량이 이동하는 환경에서도 변화가 없는 위치 측위 결과를 입증하였다.
Recently, the radio navigation method utilizing the GPS(Global Positioning System) satellite information is widely used as the method to measure the position of objects. As GPS applications become wider and fields based on various positioning information emerge, new methods for achieving higher accu...
Recently, the radio navigation method utilizing the GPS(Global Positioning System) satellite information is widely used as the method to measure the position of objects. As GPS applications become wider and fields based on various positioning information emerge, new methods for achieving higher accuracy are required. In the case of autonomous vehicles, the INS(Inertial Navigation System) using the IMU(Inertial Measurement Unit), and the DR(Dead Reckoning) algorithm using the in-vehicle sensor, are used for the purpose of preventing degradation of accuracy of the GPS and to measure the position in the shadow area. However, these positioning methods have many elements of problems due not only to the existence of various shaded areas such as building areas that are continually enlarged, tunnels, underground parking lots and but also to the limitations of accumulation-based location estimation methods that increase in error over time. In this paper, an efficient positioning method in a large underground parking space using Fingerprint method is proposed by placing the AP(Access Points) and directional antennas in the form of four anchors using WLAN, a popular means of wireless communication, for positioning the vehicle in the GPS shadow area. The proposed method is proved to be able to produce unchanged positioning results even in an environment where parked vehicles are moved as time passes.
Recently, the radio navigation method utilizing the GPS(Global Positioning System) satellite information is widely used as the method to measure the position of objects. As GPS applications become wider and fields based on various positioning information emerge, new methods for achieving higher accuracy are required. In the case of autonomous vehicles, the INS(Inertial Navigation System) using the IMU(Inertial Measurement Unit), and the DR(Dead Reckoning) algorithm using the in-vehicle sensor, are used for the purpose of preventing degradation of accuracy of the GPS and to measure the position in the shadow area. However, these positioning methods have many elements of problems due not only to the existence of various shaded areas such as building areas that are continually enlarged, tunnels, underground parking lots and but also to the limitations of accumulation-based location estimation methods that increase in error over time. In this paper, an efficient positioning method in a large underground parking space using Fingerprint method is proposed by placing the AP(Access Points) and directional antennas in the form of four anchors using WLAN, a popular means of wireless communication, for positioning the vehicle in the GPS shadow area. The proposed method is proved to be able to produce unchanged positioning results even in an environment where parked vehicles are moved as time passes.
본 논문에서는 실내 측위 추정과 실외에서도 보조적 측위에 사용될 수 있는 무선랜 기반 위치 추정에 대한 방법을 제안한다.
제안 방법
, 2014). 또한, 동일한 장소에서 차량의 내부 센서와 DR 알고리즘을 사용한 위치 측위와 비교를 하였으며, 주차된 차들의 변화에 따른 위치 측위도 확인하였다.
차량의 위치 측위를 위해 루프에 무선 안테나를 부착한 후 SSID와 신호 강도 값을 검출하여 FP DB에 매칭시켜 위치를 결정한다. 매칭단계에서 위치 측위를 위한 검출된 신호 강도 값을 FP DB에 비교하는 모든 연산과정을 거쳐야 하는데, 빠르고 정확한 매칭을 위해 서는 데이터의 경량화가 필요하며, 이를 위해 신호 세기를 기반으로 한 FP DB를 분할 하는 것을 제안한다.
본 논문은 단 4개의 AP와 지향성 안테나를 사용하여 넓고 큰 공간과 불특정 다수의 전파 방해 요소들이 산재 되어있는 환경에서 최대 2m 이내의 위치 오차범위를 가지는 FP DB를 구축하여 GPS 음영 환경에서 위치 추정 시스템을 구현하였다. 기존의 FP DB 매칭 알고리즘에서 연산을 줄이기 위해 신호 세기를 기반으로 구간 분할 매칭을 제안하여 최대 49.
대상 데이터
본 실험의 비교군을 위하여 두 대의 차량을 이용하여 동일한 장소에서 GPS와 차량의 내부 센서를 이용한 DR 알고리즘으로 위치 데이터[Fig. 12]를 측정하였다.
실험은 본 대학 지하주차장 한 층을 대상으로 진행하였으며, AP를 교차 구성하여 전역에서 모든 신호가 검출되도록 하였다.
이론/모형
그리고 Fingerprint(FP) 기법을 사용하여 무선신호 세기(RSSI: Received Signal Strength Indicator)를 측정 수집하여 전파지도를 제작하고 차량의 무선 안테나를 통해 위치 측위를 확인하였다(Jung et al., 2014). 또한, 동일한 장소에서 차량의 내부 센서와 DR 알고리즘을 사용한 위치 측위와 비교를 하였으며, 주차된 차들의 변화에 따른 위치 측위도 확인하였다.
성능/효과
본 논문은 단 4개의 AP와 지향성 안테나를 사용하여 넓고 큰 공간과 불특정 다수의 전파 방해 요소들이 산재 되어있는 환경에서 최대 2m 이내의 위치 오차범위를 가지는 FP DB를 구축하여 GPS 음영 환경에서 위치 추정 시스템을 구현하였다. 기존의 FP DB 매칭 알고리즘에서 연산을 줄이기 위해 신호 세기를 기반으로 구간 분할 매칭을 제안하여 최대 49.95% 단축된 연산시간을 확인하였다. 그리고, 이러한 측위 시스템을 구축 하는 과정과 방법을 제시하였다.
14]과 같이 실험하여 결과를 확인하였다. 실험결과 탐색 위치 1, 4, 5지점에서는 정확한 위치 추정을 하였고 2, 3, 6, 7 지점은 분할된 구간에서 중복 으로 탐색되어 셀 1개의 범위(1m) 이내에서 차량의 위치를 추정할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.
측정된 위치 추정 방법은 차량만이 아닌 비상구와 소화전 등 비상안전과 관련된 위치의 참조 점으로 활용 할 수 있으며, 비가시거리 또는 사각지대에 있는 사람이나 차량의 위치를 확인하는 효율적인 보조 방법이 될 수 있다.
후속연구
이러한 문제점들을 해결하기 위해 측위 과정에서 탐색한 신호강도 값을 Machine Learning을 이용한 분류기법을 이용하여 FP DB를 구축에 적용하고, 매칭하는 시스템을 보완한다면 향후 좋은 연구 방향이 될 것이다.
하지만, FP DB를 만드는 과정에서 소요되는 시간과 차량의 차체로 인한 측정값의 변수는 추가적인 연구가 필요하고, AP와 무선 안테나의 신호 주기의 동기화에 관한 연구도 필요함을 확인할 수 있었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
무선 네트워크 장비와 인프라만으로 실내위치 측위와 관련된 다양한 연구는 어떤 것이 있는가?
대표적으로 WI-FI(Wireless Fidelity), Bluetooth, RFID(Radio Frequency Identification), UWB(Ultra-Wideband)를 이용하며, 이러한 연구들은 대표적으로 GPS에서 사용되는 삼변측량법과 이동 통신망과 같이 격자 형태로 지 역을 분할 하여 셀(Cell) 단위로 위치를 측정하는 FP 기법 두 가지 방식이 있다(Lim and Choi, 2011).
셀 분할 과정은 무엇인가?
셀 분할 과정은 FP 방법의 기본이 되는 무선신호 자료수집의 전 단계로 위치 측정 대상 지역을 임의 크기 의 셀로 분할하는 과정으로 가로 1m, 세로 1m의 크기로 나누었다. 지하주차장의 도로 폭은 6m로 일방통행 으로 방향이 정해져 있다.
일반적인 실내위치 측위 방식의 요구사항은 무엇이 있는가?
일반적인 실내위치 측위 방식에서는 정밀도(Accuracy), 적용 거리(Coverage area), 가용성(Availability), 무결성((Integrity), 연속성(Continuity), 강인성(Robustness), 가격(Cost), 상호 간섭(Interferences) 등의 기술적 요구사항이 있다(Kim et al., 2015).
참고문헌 (12)
Jung J., Kim K., Yoo S., Lee S. and Kim H.(2014), "Indoor Localization based on the observation of distance using RSSI value," Communications of the Korean Institute of Information Scientists and Engineers, pp.379-380.
Kim H., Kim Y. and Park B.(2018), "Selecting a Landmark for Repositioning Driving Vehicle in a Tunnel," The Korea Institute of Intelligent Transport Systems, vol. 17, pp.200-209.
Kim S., Moon J. and Bae I.(2015), "Review and Future Perspectives on the Indoor Positioning Technology for Indoor Navigation and Autonomous Parking Service," The Korean Society of automotive Engineers, vol. 37, pp.35-42.
Lee S. and Moon N.(2018), "Design and Implementation of Indoor Location Recognition System based on Fingerprint and Random Forest," The Korean Institute of Broadcast and Media Engineers, vol. 23, pp.154-161.
Lim J. and Choi G.(2011), "A Study on a Location Determination System using Infrastructure Information of a WLAN Network," The Korea Institute of Intelligent Transport Systems, vol. 10, pp.98-107.
Nam D. and Han H.(2008), "Indoor Positioning System Using Fingerprinting Technique," The Korea Institute of Intelligent Transport Systems, vol. 7, pp.1-9.
Park H., Min G., Zin H., Kim Y. and Kim C.(2015), "An effective AP alignment for the Wi-Fi signal based location," Communications of the Korean Institute of Information Scientists and Engineers, pp.1205-1207.
Paul A. S. and Wan E. A.(2009), "Rssi-based indoor localization and tracking using sigma-point kalman smoothers," IEEE Transactions on Mobile Computing, vol. 3. pp.860-873.
Pu Y. C. and You P. C.(2018), "Indoor positioning system based on BLE location fingerprinting with classification approach," Applied Mathematical Modelling, vol. 62, pp.654-663.
Sheu J., Chen P. and Hsu C.(2008), "A Distributed Localization Scheme for Wireless Sensor Network with Improved Grid-Scan and Vector-based Refinement," IEEE Transactions on Mobile Computing, vol. 7, pp.1110-1123.
Son S., Park Y., Kim B. and Baek Y.(2013), "Wi-Fi Fingerprint Location Estimation System Based on Reliability," The Korean Institute of Communications and Information Sciences, vol. 38, pp.531-539.
Wang Y., Xu Y., Yutian Z., Yue L. and Cuthbert L.(2013), "Bluetooth positioning using RSSI and triangulation methods," IEEE 10th Consumer Communications and Networking Conference(CCNS), pp.837-842.
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