Journal of IKEEE (전기전자학회논문지)

Institute of Korean Electrical and Electronics Engineers (한국전기전자학회)
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A Study On RTLS(Real Time Location System) Based on RSS(Received Signal Strength) and RSS Characteristics Analysis with the External Factors

외적요인에 따른 RSS 특성 분석과 이를 이용한 실시간 위치 추적 시스템 구현에 관한 연구

  • Lee, Seung-Ho (Department of Electronic Engineering, Hanbat National University)
  • Received : 2011.03.05
  • Published : 2011.03.31
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Abstract

In this paper, we analysed RSS characteristics by external factors and presented an efficient algorithm for real-time location tracking and its hardware system. The proposed algorithm enhanced the ranging accuracy using Kalman Filter based on the RSS DB. The location tracking system that consists of the tag, AP(Access Point), a data collector(Data Receiver) with IEEE 802.15.4(ZigBee) network environment, and location tracking application that reveal locations of each tag is implemented for the test environment. The location tracking system presented in this paper is implemented with MSP430 microprocessor manufactured by TI(Texas Instrument), CC2420 RF chipset and the location tracking application. With the results of the experiment, the proposed algorithm and the system can achieve the efficiency and the accuracy of location tracking with the average error of 19.12cm, and its standard deviation of 5.31cm in outdoor circumstance. Also, the experimental result shows that exact tracking of position in indoor circumstance cannot achieve because of vulnerable RSS with external circumstance.

본 논문에서는 외적요인에 따른 RSS 특성을 분석하고, RSS를 이용한 효율적인 실시간 실외 위치 추적 알고리즘과 그에 기반 한 시스템을 제안하였다. 제안된 알고리즘은 지정된 공간 내에서의 위치별 신호 세기를 DB화하여 칼만 필터 이론을 적용한 예측을 통한 정확한 좌표를 선별하는 방법을 적용하여 위치 추적의 정확도를 높였다. 제안된 알고리듬의 검증을 위한 하드웨어 장치로는 802.15.4(ZigBee) 네트워크 환경에서 위치 정보를 전송하기 위해 태그(Tag), AP(Access Point), 데이터 수집기(Data Receiver) 등으로 구현하였다. 각각의 하드웨어는 Texas Instrument(TI)사의 MSP430 마이크로프로세서와 CC2420 무선통신 칩을 사용하여 구현되었다. 또한 태그 위치를 2차원 평면상에 나타내기 위한 실시간 위치 추적 프로그램을 구현하였다. 제안된 알고리즘에 기반 한 실시간 위치추적 시스템을 구축하여 태그의 위치를 추적한 결과 외적요인에 비교적 안정한 RSS 값을 갖는 실외 환경에서는 19.12cm의 평균 거리 오차와 5.31cm의 표준편차를 갖는 실시간 위치 추적 시스템의 효율성과 정확성이 나타남을 확인 할 수 있었다. 한편, 외적요인에 의해 불안정한 RSS 값을 갖는 실내 환경에서는 제안한 알고리즘과 그에 기반 한 시스템이 정확한 실시간 위치 추적에 다소 어려움이 있음을 확인 할 수 있었다.

Keywords

References

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