본 고에서 다루고자 하는 지능형 로봇 공간(intelligent robotic space)은 이동성(mobility), 조작성(manipulability)으로 대표되는 로봇의 독특한 기능을 분산센싱, 분산처리환경을 구축하여 고기능화함으로써 자연스러운 이동, 조작기능의 구현이 가능한 공간으로 정의할 수 있다. 이는 개념적으로 가상 공간(virtual space), 추론 공간(semantic space), 물리 공간(physical space)으로 구성된다. 가상 공간은 로봇-센서간 융합을 통한 환경지도 작성 및 표현을 위한 플랫폼 기술이고 추론 공간은 로봇 및 로봇과 연동된 사람이나 사물의 상태 해석을 위한 객체 모델 기술이다. 물리 공간은 지능형이동성과 로봇 조작 능력의 향상을 위한 지능형 하드웨어 공간이다. 본 고에서는 물리공간에서 가장 핵심적인 이슈인 실내 측위기술에 대해서 알아본다. 측위기술은 사람이나 사물의 위치를 정밀하게 결정하여 로봇이 인간과 공존할 수 있도록 안정적이고 신뢰성 있는 측위 정보를 제공하는 것을 목적으로 한다. 지능형 로봇을 위한 측위기술은 크게 무선 센서네트워크 기반의 광역(coarse) 위치 결정과 RFID 및 로봇 비전(vision)을 기반으로 하는 정밀(fine) 위치 결정으로 나뉘어진다. 본 고에서는 Wi-Fi, ZigBee, UWB를 이용하는 무선 센서네트워크 기반의 실내 위치 측정에 관한 연구 개발 동향을 분석하고 각각의 기술이 가지는 장단점을 비교한다.
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.
LBS 기술은 현재까지 이동통신 기술의 발전 및 측위 기술의 고도화를 통해 다양한 측위 인프라를 기반으로 발전되어 왔다. 측위 환경 및 방식에 따른 다양한 LBS 솔루션이 공존하며 대부분의 표준 단체에서 새로운 기술을 개발하고 있다. 네트워크 기반 측위 기술은 쉽게 접근할 수 있는 인프라임에도 불구하고 상용 수준에서 만족할 만한 성능을 보이고 있지 않다. 따라서 본 논문에서는 네트워크 기반 측위의 중요성 및 범용성을 감안하여 관련 기술 및 표준화 동향을 살펴보고 현재의 기술 수준을 향상시키고 고정밀 위치인자를 가능하게 하기 위해서 해결되어야 할 과제에 대해 고찰해 보도록 한다.
현재 IoT의 발달로 인해서 많은 위치기반 서비스들이 개발되고 있고 이러한 서비스들을 위해서는 사용자의 정확한 위치 획득이 요구되고 있다. 현재 실내 환경에서 사용자의 위치 획득을 위한 여러 장치들 중 블루투스 비콘이 널리 사용되고 있는데, 비콘은 저전력으로 수명이 길고 설치하기 용이한 장점이 있지만 비콘으로부터 수신되는 신호 자체의 불안정성과 수신신호에 여러 잡음들이 섞이는 문제점 때문에 측위 결과에 큰 오차가 발생하게 되는 단점도 있다. 한편, 최근에는 보다 원할한 위치기반 서비스 제공을 위하여 UWB 기능이 스마트폰에 내재되어 나오면서 사용자에게 점차 보급되는 추세이다. UWB는 블루투스 비콘에 비해 가격이 비싸고 전력소모가 많지만 측위에서의 높은 정확도를 얻을 수 있다고 알려져 있다. 본 논문에서는 비콘과 UWB의 두 방식을 이용하여 실내측위를 수행할 때 실제 측정을 통해서 실내 전파수신 환경을 분석하고, 측정된 데이터를 바탕으로 실내 전파수신 환경을 모델링하여 시뮬레이션을 수행하였다. 측정 데이터와 시뮬레이션 결과의 정확도를 상호 분석하였으며, 블루투스 비콘과 UWB 방식의 실내측위 수행결과를 측정과 시뮬레이션 결과를 바탕으로 비교, 분석하였다.
전 세계에서 보편 일률적으로 사용되는 실외 측위 기술인 GPS와 달리, 실내 측위 기술분야는 아직 다양한 기술이 난립하고 있다. 정확한 실내 위치 정보를 획득하기 위해 대표적인 실내 측위 기술의 표준이 필요한 실정이다. 최근 실내 측위 기술이 고정밀 위치 데이터를 기반으로 한 RTLS(Real Time Location Service) 영역으로 확대되고 있다. 이에 따라 새로운 방식의 실내 측위 기술들이 제안되고 있는데, 인공지능의 발전에 힘입어 스마트폰의 무선 신호 데이터를 사용하는 인공지능 기반의 실내 측위 기술이 빠르게 발전하고 있다. 이때 인공지능 학습에 필요한 데이터를 수집하는 과정에서, 왜곡되거나 학습에 부적합한 데이터가 포함되어 실내 측위 정확도가 낮아지는 결과가 발생하기도 한다. 본 연구에서는 수집된 데이터의 정제 과정을 통해 향상된 실내 위치 확인 결과를 얻기 위한 인공지능학습용 데이터 전처리 기술을 제안한다.
물체의 위치정보는 많은 응용분야에 매우 유용한 요소를 제공한다. 현재 GPS가 이를 위하여 일반화되어 있으나, GPS의 실내측위, 비용 및 전력소모 등의 한계성을 극복하기 위해 최근 이동통신 망, 무선 센서 망 및 ad hoc 네트워크를 이용한 무선 측위 기술에 대한 연구가 활발한 진행되고 있다. 따라서 본고에서는 무선망에서 구현이 가능한 대표적인 무선 측위 기술들을 조사하고 이들의 측위 원리와 성능을 연구자료 들을 토대로 분석하였다. 결론적으로, 무선 측위 기술의 선택은 측위환경, 정확도, 소요시간, 계산 양, 구현의 용이성 등의 설계요소로부터 응용분야에 가장 적합한 요소들을 고려하여야 하겠다.
MBC 기술연구소 산하 기술정보사업팀에서는 수 센티미터 이하의 오차정밀도를 요구하는 측지측량, 3D 건설기계 제어 등의 응용분야부터, 극도의 서비스 안정성을 요구하는 자율주행차, 드론 등의 응용분야에 걸쳐 정밀위치 보정정보를 제공하는 'MBC RTK' 상용서비스를 실시하고 있다. 본 고에서는 MBC의 정밀위치측위 서비스인 'MBC RTK' 서비스를 소개하고, 자율주행차의 적용적합성을 설명하고자 한다.
최근 위치 기반 서비스의 지속적인 발전이 이루어지면서 측위 기술에 대한 관심이 고조되고 있다. 측위 기술 중 무선 AP의 RSSI를 이용한 WPS(Wireless Positioning System)는 GPS의 단점인 실내 측위의 한계를 보완할 수 있는 대표적인 실내 측위 기술로 각광받고 있다. 본 논문에서는 이러한 WPS 기술을 기반으로 무선 AP의 RSSI 신호를 이용하여 실내에 위치한 모바일 노드들의 위치 정보를 파악한 후, 위치 정보를 기반으로 사용자들의 실내 위치를 모니터링하는 시스템을 제안한다. 제안하는 방식을 사용할 경우 실내에 위치한 모바일 노드 사용자의 위치 분포를 실시간으로 추정할 수 있어, WPS를 적용할 수 있는 다양한 서비스에 응용할 수 있을 것으로 기대된다.
위치기반 서비스는 사용자의 지리적인 현재 위치를 기반으로 사용자에게 제공되는 서비스를 일컫는다. 위치기반 서비스는 고부가가치를 제공하기 때문에 기업, 산업, 그리고 개인 생활에까지 널리 적용되고 있다. 사용자의 위치 판단(측위)은 위치기반 서비스 시스템 구축에 반드시 필요한 요소 기술이다. GPS로 인하여 건물 외부에서의 측위는 성공적으로 실용되고 있으나, 옥내 측위는 많은 전략이 발표되었음에도 불구하고 일반적인 해법이 아직도 존재하지 않는다. 성공적인 옥내 측위 해법이 존재하지 않는 이유 중 하나는 현존하는 대부분의 측위 전략이 전적으로 측위에만 사용되는 특수 장치를 사용하기 때문이다. 본 논문에서는 부가적인 장비를 사용하지 않는 옥내 측위 전략을 소개한다. 또한, 제안하는 옥내 측위 전략과 GPS 기반의 옥외 측위 방법을 통합하여 옥내외 겸용 측위 시스템을 구축하고, 이 시스템의 실험 결과를 소개한다.
본 논문에서는 극초단의 임펄스 초광대역 (IR-UWB) 기술을 이용한 실시간 위치 추적 및 위치 인식 응용에 대해 소개한다. 소개되는 임펄스 UWB 시스멤은 임펄스 신호의 크기만을 검출하는 Noncoherent방식을 사용하며, 무선측위 방법은 TDoA 방식을 사용하였다. IR-UWB를 이용한 실시간 위치인식용 태그 칩과 비콘 칩을 제작하여 실제 환경에서 시험하였고, 제안된 시스템은 우수한 무선측위 및 인식성능을 나타내었다. 제안된 기술은 현재 제정 중에 있는 ISO/IEC 24730-6(61) 표준의 주요 항목을 준용하고 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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