무선 네트워크 인프라의 확산 및 스마트폰의 대중화에 따라 사용자 위치를 바탕으로 하는 여러 증강현실 서비스들이 상용화되고 있으며, 유비쿼터스 컴퓨팅의 핵심 기술인 위치 인식과 관련하여 실내/외 환경에서 사용자 위치정보를 획득하기 위한 다양한 기술들이 개발되고 있다. 본 논문에서는 실내 및 실외 환경에서 사용자의 위치를 인식하고 서비스를 제공하는데 필요한 공간정보 요소를 도출하고, 이와 관련된 국제 표준화 현황과 향후 표준화 요구사항을 제안하고자 한다.
스마트폰에 대한 사용빈도와 그 기술에 대한 관심이 높아지고 있는 현대사회에서는 다양한 응용 서비스를 만족하기 위한 위치기반 서비스의 필요성이 증대하고 있으며, 특히 Wi-Fi 기반의 실내 측위는 RFID와 같이 측위를 위한 추가 장비가 필요하지 않은 장점을 가지고 있기에, 본 연구에서는 다양한 측위 기술 가운데 오차 범위가 적은 Fingerprinting 방식에 무선 네트워크에서 대표적으로 사용되는 IEEE 802.11를 기반으로 KNN 방식을 이용한 실내 측위 시스템을 제안한다.
유비쿼터스 컴퓨팅 시대로 진입하면서 사물의 위치 정보를 기반으로 다양한 응용이 개발되고 있다. 무선 센서 네트워크는 저전력, 저가, 배치의 용이성 등이 주된 특징으로서 실내 위치 인식 시스템에 적합하다. 크리켓과 같은 실내 위치 인식 시스템에서는 노드간의 거리를 인식하기 위해서 초음파 신호와, 라디오 신호를 주기적으로 전송한다. 하지만 배치되는 센서 노드의 수가 증가할수록 신호간의 간섭 및 충돌 횟수가 증가하여 위치 인식 시스템의 정확도가 저하된다. 본 논문에서는 On-demand 비콘 관리 기법을 제안하여 리스너와 물리적으로 근접한 비콘 노드가 비콘 신호를 전송하여 간섭 및 충돌 현상을 최소화 시키고, 초음파 신호의 특성으로 인한 오차율을 감소시키는 알고리즘을 제안한다.
최근 스마트폰의 빠른 보급으로 다양한 사용자의 위치정보를 기반으로 하는 위치기반 서비스가 제공되고 있다. 다수의 위치기반서비스는 다양한 네트워크기반의 측위 기술을 이용하여 제공되고 있지만, 실외 측위에 사용되는 GPS(Global Positioning System)의 이용이 불가능한 실내 이동 환경에서는 실내 측위를 하기 위한 전문적인 시스템이 필요하다. RFID(Radio Frequency Identification)기술은 적은 인프라 구축비용과 낮은 유지보수 비용으로 실내 측위에서 많은 가능성을 보이고 있다. RFID기술을 이용한 대표적인 실내측위 시스템 LANDMARC는 기타 시스템과 달리 RFID리더기의 배치 수량을 줄이는 동시에 위치 측정의 정확성을 보장함으로써 높은 사용 가능성을 제공한다. 본 논문에서는 위치기반 서비스를 제공하기 위하여 RFID를 이용한 실내 측위 기법을 제안하여 기존의 LANDMARC 시스템에 비하여 더 높은 정확성을 보장함을 보였다.
본 연구에서는 실내의 활동추적 시스템을 위해 가속도센서와 지자계 센서를 이용하여 외부로부터 독립적인 소형의 관성항법장치를 제안하였다. 기존의 실내 위치추적은 주로 GNSS(global navigation satellite system)의 정보를 가져와 실내 환경에 맞게 초음파와 RSSI(received signal strength indicator)등을 이용하여 구성한 경우가 연구되었으나 이러한 위성항법은 좌표 값이 미리 저장된 고정 노드가 필수적이라는 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 실내 환경과 같이 이동거리가 길지 않으며, 기존 환경 및 외부로부터의 영향에서 자유로운 관성항법을 이용한 실내 활동추적시스템을 제안하였다. 이를 위해 지자계 센서와 3축 가속도 센서를 사용한 신호 계측부와 Zigbee기반의 무선 센서 네트워크를 이용한 무선 전송부를 구성하였으며, 계측된 데이터의 분석으로부터 실내 위치추적의 가능성을 평가하였다.
공공건물, 대학교, 공항 등에 무선 네트워크의 설치가 증가하면서 장소와 시간에 관계없이 모바일 환경에 접근 할 수 있게 되었으며, 모바일 사용자의 급격한 증가로 위치기반서비스의 중요성과 활용에 대한 관심이 증가하고 있다. 본 연구는 무선 랜의 신호세기를 이용하여 모바일 사용자의 위치를 추적하는 실내측위 시스템을 개발하는 것이다. 사용자의 위치를 결정하기 위해 유클리디안 거리 모델과 베이시안 추론 모델을 사용하였다. 실험 결과 유클리디안 거리 모델보다 베이시안 추론 모델이 더 높은 정확도로 위치를 결정하는 것으로 나타났다. 정지상태에서 베이시안 추론 모델은 약 2m 이내의 측위 정확도를 제공하며, 누적좌표수가 증가할수록 그 정확도는 더 향상되었다. 그러나 모바일 사용자의 이동에 따른 누적좌표의 거리오차 및 모바일 기기의 연산량을 감소시키기 위하여, 누적좌표가 5개 일 때의 베이시안 추론 모델이 실내측위에 가장 최적화된 방법이라 생각된다.
본 논문은 실내에 구축된 무선센서네트워크 데이터를 효과적으로 가시화하기 위해 증강현실을 통한 WSN 모니터링 시스템을 제안한다. 본 논문에서 제안하는 시스템을 구현하기 위해서는 무선센서네트워크, 실내위치측위, 위치기반 증강현실 기술의 연동이 필요하다. 이를 위해 먼저, 실내에 무선센서네트워크 환경을 구성하고 웹서버를 구축한 후, 안드로이드폰을 이용하여 서버 DB에서 데이터를 획득한다. 다음으로 사용자의 (x, y) 좌표를 측위하기 위해 실내에 설치된 AP중에서 신호세기가 가장 강한 3곳의 RSSI를 수집하여 삼각측량법을 통해 좌표를 얻는다. 그리고 칼만필터를 통해 위치를 보정하였다. 마지막으로, 칼만 필터를 통해 보정된 (x, y) 좌표를 Mixare에서 사용하는 GPS 신호의 위도와 경도에 대입하고, 현재 사용자의 위치와 서버 DB에 저장되어 있는 무선센서들의 위치를 획득하였다. 그 후, 안드로이드폰을 사용하여 현실세계의 영상과 무선센서의 위치 및 데이터를 정합하여 증강현실을 구현하였다.
본 논문에서는 다양한 가스 센서들을 이용하여 실내 공기 질을 측정, 수집하고 실시간으로 모니터링할 수 있는 센서 네트워크와 이를 효과적으로 사용자들에게 인식될 수 있도록 하기 위하여 빌딩 정보 모델링을 활용한 시스템을 제안한다. 기존 실내 공기질 모니터링 시스템은 휴대용 단말기 형태이거나 모니터 상으로 센서의 위치와 측정값을 보여주는 정도로서 사용자들이 쉽게 건물 내 공기질의 상태를 파악하는 것이 어려웠다. 따라서, 본 시스템에서 제안하는 방법은 건축물의 실내 공간을 모델링하고 실제 센서가 설치되어 있는 위치를 모델링 자료와 동기화시켜 사용자들이 직관적으로 실내 공기질을 모니터링할 수 있도록 하였다.
스마트 휴대 단말기의 보급으로 인해 다양한 휴대 단말용 서비스가 보급되고 있다. 대부분의 서비스는 휴대 단말기의 가장 큰 특징인 이동성을 이용하여 위치 정보와 결합된 서비스이다. 따라서 정확도 높은 측위 기술은 휴대 단말용 서비스에 매우 중요하다. 현재 실외에서는 GPS를 이용해 고정밀의 측위가 가능하지만 실내에서의 측위에는 GPS를 사용할 수 없기 때문에 또 다른 고정밀 측위 시스템이 필요하다. 현재 주로 연구 개발되고 있는 실내 측위 기술은 주로 네트워크 기반의 측위 기술로써 설치 장소 및 인프라 구축 비용 등의 문제를 가지고 있으며 일부 지역에는 신호가 잡히지 않는 음영 지역 또한 존재하므로 정확한 실내 측위를 할 수 없다. 따라서 본 논문에서는 현재 휴대 단말에 기본적으로 탑재되어 있는 가속도 센서를 이용해 실내 측위를 하고 측위 오차를 QR코드를 이용해 보정하는 방안을 연구한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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