최근 고령화 인구 증가에 따라 u-헬스케어가 주목을 받고 있으며 다양한 분야의 기술을 융합한 새로운 제품 및 서비스 시장을 창출할 것으로 전망된다. 또한 '언제 어디서나'라는 유비쿼터스의 사상에 기초하여 다양한 서비스를 제공하기 위해 위치인식 서비스의 중요성이 커지고 있다. 본 논문에서는 거주자의 위치 탐색 및 추적을 위한 서비스를 제공하는 시스템을 설계 및 구현한다. 이 시스템은 센서와 RFID를 통해 사용자의 움직임을 데이터화 하고 우너격지에서 모니터링 할 수 있는 실내위치인식 시스템으로 현재 홈네트워크 미들웨어 중 가장 큰 주목을 받고 있는 OSGi(Open Service Gateway initiative) Alliance의 플랫폼을 사용하여 재사용성과 확장성이 높도록 설계 및 구현한다.
유비쿼터스 컴퓨팅 시대로 진입하면서 사물의 위치 정보가 더욱 중요시 되고 있다. 대표적인 실내 위치 인식 시스템인 크리켓은 노드 간의 거리를 인식하기 위해서 RF 신호와 초음파 신호를 주기적으로 전송한다. 하지만 배치되어 있는 센서 노드 수가 증가할수록 신호간의 간섭 및 충돌 횟수가 증가하여 위치 인식 시스템의 정확도를 떨어뜨린다. 본 논문에서는 초음파 위치인식 시스템을 구성하기 위해, 무선 센서 네트워크 표준인 IEEE 802.15.4 MAC 프로토콜을 사용하였다. 신호간의 간섭과 충돌 횟수를 감소시키기 위해, 노드 번호와 이동통신에서 사용하는 주파수 재사용 방식을 변형하여 오차율을 감소시키는 알고리즘을 제안하였다. 성능평가 결과 제안한 알고리즘이 기존의 크리켓시스템보다 수율과 에너지 효율 면에서 더 좋은 성능을 보였다.
본 논문은 ZigBee 기술을 이용하여 실내 위치 인식 알고리즘을 설계하고 구현하였다. ZigBee의 가장 큰 장점은 RFID, 적외선, 초음파 기술 등과 비교하여 저전력으로 오랜 시간 동안 사용할 수 있으면서도 가격이 저렴하다는 것이다. 본 논문은 ZigBee를 이용한 위치 인식 기술에 RSSI와 삼각 측량법, 그리고 다수의 데이터에서 정확한 RSSI값을 선택하는 알고리즘을 설계하였고, 위치 인식의 정확도를 높이는데 초점을 두었다. RSSI값을 미리 실측하여 Curve Fitting을 이용하여 각각의 고정 AP마다 RSSI와 거리의 관계식을 산출하여 위치 계산에 사용하였다. 또한 실제 위치 인식 시스템을 기존의 삼각 측량법만을 사용하는 방법과 본 논문에서 제안하는 방법을 각각 구현하였다. 또한 모의실험을 통해 실제 모바일 노드의 위치와 측정된 위치의 오차율을 비교하여 성능을 측정하였다. 모의실험을 통해 성능을 비교하여 모바일 노드의 위치 인식 오차율을 줄이고, 정확도를 향상하였다.
실내 복잡한 환경에서 이동 로봇의 정확한 이동 동작과 작업의 정확도를 높이기 위해서는 보다 정확한 위치 및 방향 추정이 요구된다. 본 논문에서는 실내 환경에서 이동 로봇이 실내 GPS(iGPS) 정보와 이동속도를 기반으로 위치 및 진행 방향을 강인하게 추정하는 기법을 제안하였다. 초음파를 사용한 iGPS를 기반으로 하는 실내 위치 추정 시스템은 외부 잡음과 초음파 자체의 오차를 가지고 있다. 외부 잡음과 자체 오차 한계를 가지는 환경에서 강인한 위치 및 방향 추정 시스템을 구현하기 위해 로봇의 이동 속도와 취득된 위치 정보의 불확실성을 고려한 소속 함수를 활용하여 강인한 추정 시스템을 제안하였다. 제안된 추정방법은 센서의 개수와 다양한 위치 오차를 고려한 모의실험을 통해 검증하였다.
본 논문은 유비쿼터스 환경하에서 수신된 RF 신호의 수신 강도를 이용하여 위치를 추정하고 이를 기반으로 각종 서비스를 제공하는 시스템이다. 이는 크게 무선 송신 단말기, 정보처리 기지국 위치인식 서버 및 시스템 호스트의 네 부분으로 구성되었으며, 30층 규모의 건물에 5000여 개의 단말기가 운영 중에 있다. 실내에서의 이동 객체 위치를 추정하기 위하여 자체 개발, 제작된 송/수신기의 RF 감쇠 특성을 살펴보고, 이를 이용하여 책상, 파티션 등 사무 기기로 이루어진 사무실에서의 위치추정 방법을 소개한다. 실내 환경의 변화와 주변 시설물 등의 영향으로 RF 신호는 감쇠, 흡수, 반사, 회절 등 많은 영향을 받으며, 특히 복층의 경우 층간 효과도 존재한다. 이러 한 실내 상황에서 위치추정 결과를 제시하며, BAS등 회부 시스템과의 연계를 통한 지능적인 서비스를 제공한다. 제고하는 서비스에는 사용자 위치에 근거한 자동 조명/공조 연동 및 주차장 Gate 연동 서비스 등 기본적인 공공 서비스부터 개인별 시강/wellness 이용 현황 등을 자동 체크하여 이에 근거한 요금 부과 및 Schedule 관리 등을 할 수 있게 하는 개인 서비스가 있다. 또한 본 시스템을 실제로 설치, 운영하고 있는 적용 사이트에 관한 사례를 통해 앞으로의 개선 방향 및 서비스 효율성 등에 관해 논의한다.
RSSI기반의 실내위치인식 시스템과 무선센서네트워크를 이용하여 자율 이동 로봇의 기능 중에서 가장 선행적으로 요구되는 위치 추정 기능을 가진 지능형 실내위치추정 로봇을 설계, 구현하였다. 지능형 실내위치추정 로봇은 장치로 Spartan III(Xilinx, USA)를 사용하였으며 실내위치인식 시스템에서 현재의 위치데이터를 수집하여 Zigbee/IEEE802.15.4 무선통신으로 전송을 하면 이동로봇에 부착되어 있는 무선센서네트워크 노드에서 데이터를 수신받아서 위치를 인식하게되고 Magnetic Compass의 데이터로 로봇이 향하고있는 방향을 감지하여 목적지로 이동하게 된다. 이렇게 구성된 지능형 실내위치 추정 로봇은 장애물이 없는 평활 실내 공간에서 사용자가 원하는 목적지로 효율적이고 능동적으로 이동할 수 있다.
본 연구는 저속의 UWB를 이용하여 지하 주차장, 터널 등 GPS로 위치 인식이 불가능한 실내 지역에서 차량관리 및 위치 인식을 하기 위한 목적으로 진행되었다. 본 논문에서는 IEEE802.15.4a의 2.45GHz 대역 표준으로 채택된 CSS(Chirp Spread Spectrum)를 이용하여 Ranging과 TOA(Time-of-Arrival)방식의 실내 위치인식 시스템을 제안 하였다. 기존의 실내 위치 인식기술로 사용되고 있는 Zigbee의 RSSI(Received Signal Strength Indication)는 환경 변화에 따른 오차율과 항상 최대 전력 사용을 필요로 하기 때문에 전력 소비가 많은 단점을 갖고 있다. 본 논문에서는 위에서 언급된 단점을 보완하기 위하여 위치기반으로 표준화된 801.15.4a Chirp 신호와 스펙트럼 방식의 특성을 이용한 SDS-TWR(Symmetrical Double Side-Two Way Ranging) 방식을 채택하여 TOA(Time of Arrival) 알고리즘을 통해 계산된 거리와 좌표를 측정하였다.. 컴퓨터 모의실험을 통해 오류 방지 알고리즘을 적용한 데이터 오류율이 1% 미만으로 줄었으며, 가중치 팩터와 노드 운영 방안을 이용한 좌표 측정에서 $6m{\times}3m$ 공간 안에 5cm 미만의 오차를 갖는 위치인식 시스템을 검증할 수 있었다.
본 논문은 실내에서 홈 거주자의 위치를 인식하기 위해 근접성을 이용한 위치 추적 시스템 환경을 제안하고자 한다. 이를 위해 기존 실내의 고정된 위치에 있는 구조/시설물 및 가전제품의 ON/OFF 스위치를 이용하며 기타 추가적인 스위치 및 센서를 부착하여 개폐동작이 일어날 때 발생되는 신호를 검출하여 실제위치를 얻는다. 발생되는 신호는 Pull-up 저항을 이용한 신호 검출 방법으로 눌려진 스위치나 센서에서 발생된 아날로그 신호를 검출한다. 검출된 신호의 고유한 ID값은 Sensor TMO로 송신되어 수집된다. 수집된 센서ID는 소켓통신을 이용하여 홈서버인 실내위치추적시스템으로 보내질 뿐아니라 원격 모니터링 GUI를 통해 실내 거주자의 위치를 GUI의 가상공간 좌표와 매핑된 홈 거주자의 위치를 보인다. 본 논문에서 제안한 실내위치추적시스템은 홈 거주자의 위치를 주기적으로 모니터링하고 거주자의 이동 패턴과 활동 상황을 파악하여 헬스케어 정보로 활용할 예정이다.
최근 무선 센서 네트워크의 실내 응용분야에 대한 관심이 높이자고 있다. 본 논문에서는 RSSI 기반의 실내 환경의 위치 인식 시스템을 제안한다. 거리와 RSSI의 관계를 검증하기 위하여 log-normal path loss 모델을 사용하고, 태그를 부착한 사용자와 고정 위치의 다수의 노드를 배치하여 사용자의 위치를 결정한다. RSSI 정보를 베이스 스테이션에서는 저장하고, 계산한다. 유클리드 거리 방법을 이용하여 실시간으로 사용자의 위치를 계산한다. 실험을 통해서 제안한 시스템의 위치 인식 정확도를 확인한다.
렌티큘러 위치기반 시스템은 지상 및 실외중심의 지역, 건물, 선박, 지하 등 실내에 있는 사용자가 스스로 자신의 위치를 실시간으로 알릴 수 있는 위치정보 기술이다. 본 논문에서는 이전의 실내 위치 인식기술의 한계성과 문제점을 분석하고, 이용자 중심의 위치서비스 방법을 제안한다. 제안된 방법은 렌티큘러 스티커, 데이터베이스(DB) 수집 및 분석기술, 측위시스템으로 구성되어 있고, 측위오차기반 서비스를 실행하기 위한 기반 인프라로 활용될 수 있을 것이며, 실내 렌티큘러를 이용한 위치기반시스템 개발을 통하여 사용자 중심의 측위 정확도 향상뿐만 아니라, 각종 재난안전 상황에서 신속한 구조활동에 사용자 중심의 위치기반 시스템으로 활용할 수 있을 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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