무선센서 네트워크에서 위치인식 기법을 거리정보기반 위치인식방식과 거리정보에 기반하지 않는 위치인식 방식으로 분류 된다. 무선센서 네트워크에서 거리정보기반 위치인식기법에서 거리를 측정하는 과정에서의 오차로 인해 정확한 위치데이터를 얻기가 어렵다. 본 논문에서는 거리정보기반 위치인식 방식의 대표적인 기술들과 위치계산방법을 소개하고, 위치계산방식의 삼변측량 알고리즘을 다양한 측면에서 체계적이고 실증적인 분석을 통해 비교평가 하였다.
최근 WPAN 분야의 솔루션인 IEEE 802.15.4a는 저소비 전력으로 통신과 거리측정을 동시에 가능케 하는 PHY 제정을 목표로 하고 있다. 본 논문은 IEEE802.15.4a 물리계층에서 사용하는 UWB 신호를 대상으로 거리인식 시스템을 위한 Link Budget을 분석한다. 거리인식 시스템의 성능은 무선 채널의 다중경로 프로파일에도 관계된다. 따라서 본 연구에서는 IEEE 802.15.4a 채널 특성인 Residential 및 Office 환경을 고려하여 거리인식 시스템을 위한 Link Budget을 분석하였으며 연구된 내용은 다양한 거리추정 방식에 적용하여 거리추정 정밀도 향상에 기여할 수 있을 것이다.
본 논문에서는 IEEE 802.15.4a 기반 무선 센서네트워크의 통신시스템 구현 고려사항에 관한 연구를 수행하였고 UWB 위치인식 시스템 설계에 대하여 분석하였다. 먼저, 위치인식을 위한 UWB 신호의 설계 및 다양한 신호 파라미터 선정에 대하여 연구하였다. 또한, 거리에 따른 UWB 신호의 품질을 결정하기 위하여 링크분석을 수행하였다.
위치인식 기술은 무선 센서 네트워크에서 매우 중요한 문제 중 하나이다. 위치인식을 위해서는 무선 센서 노드간 거리를 먼저 알아야 한다. 하지만 노드간 거리는 실제 환경에서 매우 많은 영향을 받는다. 이러한 부정확한 거리는 위치의 정확성을 떨어뜨리게 한다. 따라서 정확한 위치를 얻기 위해서는 먼저 정확한 거리 측정이 선행되어야 한다. 본 논문에서는 다양한 노이즈와 물체를 갖는 동적 환경에서 정확하고 효율적인 위치를 측정하는 위치 인식 알고리즘을 제안한다. 실험 결과를 통해서 제안한 알고리즘은 다른 알고리즘에 비하여 우수함을 알 수 있다.
본 논문에서는 이동중인 물체의 인식거리 확대와 트랜스폰더의 저전력소비를 갖는 능동형 무선인식시스템을 설계하였다. 설계된 무선인식시스템의 송신주파수는 120 kHz, 응답주파수는 60 kHz로서 부반송파에 의한 ASK방식으로 쌍방향 전송방식을 채택하였다. 실험결과 9600 bps의 전송속도로 40 km의 이동속도를 갖는 물체에 대하여 무선인식 쌍방향 전송거리는 2 m를 나타내었으며 이때 응답기의 전류소비량은 15 ${mu}A$로서 우수한 저전력소모의 특성을 얻을 수 있었다.
본 연구에서 제안하는 위치인식시스템은 전파의 위상 및 크기를 이용하여 거리를 구하고 여기서 구한 거리 정보를 보다 정확하게 측정하기 위해서 비젼에 의한 영상 히스토그램 기법을 이용하여 보완하는 기술이다. 제안하는 기술은 거리측정용 무선송수신기로부터 송수신된 900Mhz대 RF 신호로부터 중간주파수인 450Khz의 아날로그 데이터를 디지털신호처리를 통하여 얻어내며, 여기서 얻어진 거리 정보에다 비젼에 의해 얻어진 거리를 상호 보완하여 보다 정확한 거리 정보를 획득한다. 측정된 거리의 평가를 위해서 실제거리와 측정된 거리를 비교 분석하고, 또한 평균처리 및 진폭특성을 통한 측정오차 개선 방법과 기존의 RF 신호만 이용하는 경우와 비교 검토한다.
본 연구에서는 2톤 미만 소형선박에 대한 효율적인 안전관리를 위하여 RFID(Radio Frequency IDentification)시스템의 실제 해양환경에서의 도입타당성을 검증하였다. 이를 위하여 FRP Fiber Glass Reinforced Plastic 선박을 중심으로 목선과 알루미늄선에 태그를 부착하고 이동형 Reader를 활용하여 태그정보를 확인하는 실제 해양환경 인식실험을 실시하였다. 해양환경 인식실험을 위하여 4종의 태그를 선정하였으며 다양한 각도에서 인식률 및 인식거리를 측정하여 그 특성을 파악하고자 하였다. 특히, 선박에 설치된 무선설비로 인한 전파장애, 염분, 수분, 온도 등 열악한 해양환경에서 무선인식(RFID)기술의 기술적 환경적 문제점 유무를 분석하였으며, 2톤 미만 소형선박 소유자의 편의성 제고를 위하여 유관기관과의 관련정보 공유를 통한 연계방안으로 무선인식(RFID)기술을 적용한 효율적인 선박안전관리체계 구축방안을 강구하여 선박등록 및 검사업무에서의 활용방안을 제시하였다.
이동로봇의 위치인식과 이를 바탕으로 하는 주행시스템은 이동로봇 핵심기술 중의 하나이다. 무선 센서 네트워크는 저전력, 저가, 단순성 등이 주된 특징으로서 실내 위치인식 시스템의 응용에 있어서 많은 가능성을 지니고 있다. 본 논문에서는 ZigBee 기반 무선 센서 네트워크에 퍼지 모델링 방법을 사용하여 이동로봇의 실내 위치인식 알고리즘을 구현하여 이를 주행시스템에 적용하고자 한다. ZigBee 기반 센서 네트워크에서는 노드들 간의 거리를 인식하기 위해서 RSSI (Received Signal Strength Indication) 값을 이용하게 된다. 그러나 이 RSSI 값은 건물 주위 물체에 의해 왜곡되거나 반사되는 수신 신호의 특성에 의해 영향을 받게 된다. 따라서 정확한 거리 정보를 알아내기 위해서는 적절한 교정 방법이 필요하며, RSSI 값에 퍼지 모델링 기법을 이용하여 정확한 거리 정보를 추출하고자 한다. 또한 이 거리 정보를 바탕으로 동적 삼각측량법을 이용하여 이동로봇의 실내 위치를 효율적으로 인식하고 주변 상항 변화에 효과적으로 대처할 수 있는 주행 알고리즘을 개발하고자 한다.
노드의 위치인식은 M2M 무선센서네트워크에서의 위치에 기반을 둔 여러 응용들을 위해 매우 중요한 문제이다. 센서 네트워크에서의 위치인식은 거리 정보가 사용되느냐 그렇지 않느냐에 따라 range-free와 range-based 기법으로 분류될 수 있는데, 센서노드 특성상 제한된 하드웨어로 동작해야 한다는 점에서 range-free 위치인식 기법이 range-based 기법에 비해 효율적인 방법이라 할 수 있다. DV-Hop은 range-free 위치인식 기법 중 대표적인 것으로서 홉 수와 거리 간 추정을 사용한다. 본 논문에서는 홉 수와 거리 간 추정을 위해 홉 수보다 거리와의 상관도가 높은 홉 수 평균을 사용하여 DV-Hop 에 비해 정확도를 향상시킨 DV-ANHC 알고리즘을 제시한다.
본 논문은 근거리무선통신을 포함한 위치서비스를 위한 무선통신응용분야에 적용될 수 있는 고신뢰 고정밀 무선위치인식기술 방법을 제안한다. 제안된 위치인식방법은 양방향통신을 통해 추정된 무선태그의 신호세기 및 시간차를 측정된 거리정보를 바탕으로 상대적 위치에 대한 확률적 계산을 수행하게 되며, 측정데이터의 부정확성으로 인한 위치측정의 오차를 줄일 수 있다. 또한 제안된 고신뢰 무선측위 코아 스택을 근거리무선네트워크 형성이 가능한 2.4 GHz ISM 협대역 밴드의 ZigBee 무선비콘 및 무선태그 디바이스들에 탑재하고 실증시험을 위하여 스마트 홈 실내 환경 아래에서 $1m\;{\times}\;1m$ 의 위치인지를 가능케 하는 위치인식시스템을 구현한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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