[논문]각도 및 거리 유효성 검사를 적용한 블루투스 도래각 기반의 측위 방식

송경희; 백정훈

doi:10.5909/jbe.2021.26.6.790

각도 및 거리 유효성 검사를 적용한 블루투스 도래각 기반의 측위 방식
Bluetooth AoA based Positioning Scheme using Angle and Distance Validation Test 원문보기

방송공학회논문지 = Journal of broadcast engineering, v.26 no.6, 2021년, pp.790 - 798

초록
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본 논문에서는 기존의 도래각을 활용한 블루투스 기반의 측위방식에 각도 및 거리 유효성 검사를 추가하여 측위의 정확도를 개선하는 방식을 제안한다. 기존의 측위방식은 비 가시거리 환경에서 유발되는 다중경로 현상 등에 의하여 측위 값에 오차가 발생하는 현상이 발생한다. 제안된 방식은 피 측위 장치의 이동속도를 고려하여 측정될 수 있는 최대 도래각과 최소 도래각을 도출한 후 측정된 도래각이 최대 도래각과 최소 도래각 범위를 초과하는지를 검사하는 각도 유효성 검사와 측정된 피 측위 장치의 위치 및 측위 장치와의 거리가 유효거리를 초과하는지 검사하는 거리 유효성 검사를 시행하여 측위의 정확성을 제고한다. 제안된 방식과 기존 방식과의 측위 성능을 분석하기 위하여 모의실험을 실시하고, 모의실험 결과를 통해 측위 오차가 증대되는 상황에서는 기존의 방식에 비하여 각도 및 거리 유효성 검사를 통해 측위 성능이 개선됨을 확인한다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, we propose a method to improve the accuracy of positioning by adding angle and distance validation to the existing Bluetooth-based positioning method using the angle of arrival. In the existing positioning method, an error occurs in the positioning value due to a multipath phenomenon induced in a non-visible distance environment. The proposed method derives the maximum and minimum angles of arrival that can be measured in consideration of the moving speed of the positioned device, and then examines whether the measured angle of arrival exceeds the range of the maximum and minimum angles of arrival. The accuracy of positioning is improved by conducting a distance validation check to see if the location of the device to be positioned and the distance to the positioning device exceed the effective distance. A simulation was conducted to analyze the positioning performance between the proposed method and the existing method, and it was confirmed that the positioning performance was improved through angle and distance validation compared to the existing method in a situation where the positioning error increased through the simulation results.

주제어

표/그림 (17)

그림 그림 1. 블루투스 도래각 방식과 발사각 방식 Fig. 1. AoA and AoD Scheme in Bluetooth
그림 그림 2. 위상 차이를 사용한 도래각 측정 Fig. 2. Measurement of Angle of Arrival using Phase Difference
그림 그림 3. 도래각을 이용한 송신기 위치 측정 Fig. 3. Positioning of Transmitter using AoA
그림 그림 4. 최대 도래각 Fig. 4. Maximum AoA
그림 그림 5. 최소 도래각 Fig. 5. Minimum AoA
그림 그림 6. 거리 유효성 검사 Fig. 6. Distance Validation Test
표 표 1. 모의실험 환경변수 Table 1. Simulation Environment Variables
표 표 2. 도래각 오차 Table 2. AoAA Error
그림 그림 7. 모의실험 환경 Fig. 7. SImulation environment
그림 그림 8. 제안하는 위치 측정 방식에 대한 모의실험 절차 Fig. 8. Simulation for Suggested Location Positioning Scheme
그림 그림 9. 송신기 속도 5km/h 의 오류상황별 위치 오차(CDF=0.8 )Fig. 9. Location Positioning Error for 5km/h of transmitter moving speed(CDF=0.8)
그림 그림 10. 송신기 속도 3km/h 의 오류상황별 위치 오차(CDF=0.8) Fig. 10. Location Positioning Error for 3km/h of transmitter moving speed(CDF=0.8)
그림 그림 11. 송신기 속도 7km/h 의 오류상황별 위치 오차(CDF=0.8) Fig. 11. Location Positioning Error for 7km/h of transmitter moving speed(CDF=0.8)
그림 그림 12. 수신기 설치 간격별 위치 오차(E_std=1) Fig. 12. Location Positioning Error for Installation Interval of Receivers(E_std=1)
그림 그림 13. 수신기 설치 간격별 위치 오차(E_std=10) Fig. 13. Location Positioning Error for Installation Interval of Receivers(E_std=10)
그림 그림 14. 제안한 방식의 수신기 설치 간격별 위치 오차(E_std=1) Fig. 14. Location Positioning Error for Installation Interval of Receivers for Suggested Scheme(E_std=1)
그림 그림 15. 제안한 방식의 수신기 설치 간격별 위치 오차(E_std=10) Fig. 15. Location Positioning Error for Installation Interval of Receivers for Suggested Scheme(E_std=10)

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