KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제13권10호
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pp.4908-4922
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2019
The popularization of smartphones in recent years has created a rich ground for online-to-offline (O2O) services based on location information. In the process of finding user locations in O2O services, BLE (Bluetooth Low Energy) beacons are widely used because the beacons are economical in many ways. The current BLE method does not specify the direction of user movement, but adding that information could enrich the user experience for various O2O services. This paper proposes a method that identifies the user movement direction through data analysis on data sets generated by a pair of BLE beacons. Also we demonstrate its implementation with examples of services that need the direction information of users in order to show the feasibility of the method proposed.
코로나 팬데믹 이후 비대면 주문 결제가 뉴 노멀로 자리잡고 있다. BLE 비콘은 블루투스 페어링 없이 70m이내의 범위에서 저전력 무선 통신을 지원하는 기술로, 실내측위에 특화되어 있다. 따라서 B2C(Business to Consumeri), B2B(Business to Business)서비스를 넘어 O2O(Online to Offline)서비스를 구축하고 제공하는데에 적합하다. 그러나 비콘은 장거리 무선 통신을 지원하는 wifi에 비해 구축된 플랫폼이 적어서 이용률이 낮은 편이다. 이에 본 논문에서는 BLE 비콘을 활용한 O2O 서비스 플랫폼을 설계 및 제안함으로써 이전보다 편리한 비대면 관련 서비스 제공을 목적으로 한다. 비콘을 스캐닝할 때, 단순히 비콘이 가진 광고 데이터를 수신하는 것만이 아니라 사용자 단말기와 비콘간 실제거리가 정확히 산출되도록 한다. 해당 O2O 서비스 플랫폼은 정확한 위치 파악을 통해 쿠폰이나 할인혜택 같은 상점정보, 박물관 전시물 정보, 교통정보 등을 적시적소에 사용자에게 제공할 수 있게 될 것이다. 비콘 거리 측정실험은 비콘 측위의 특징인 실내 공간을 가정하고 수행되었다.
본 연구에서는 블루투스 비콘이 송신하는 저전력 블루투스 신호의 세기와 전파 방향성에 따른 수신 강도(Received Signal Strength Index, RSSI) 변화를 분석하였다. 자수정 지하광산에서 스마트폰을 이용하여 저전력 블루투스 신호의 RSSI 변화를 조사한 결과, 무지향성 비콘의 경우 비콘과 스마트폰 사이의 거리가 감소할수록 신호 세기가 증가할수록 RSSI 평균이 점차 증가하였다. 지향성 비콘의 RSSI 평균은 비콘과 스마트폰이 마주 보는 각도와는 연관성 없이 변화하였다. 본 연구의 결과는 블루투스 비콘 기반의 지하광산 근접경고시스템 개발을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.
과거 건설공사의 목표는 원가절감과 공사기간의 단축을 통한 효율성 증진이었다. 하지만 최근 안전관리의 중요성이 부각되고 있으며, 고용 노동부는 산업 재해로 인한 사망자를 절반으로 감소하겠다는 목표를 설정하였으며, 이에 따라 제도적 및 법적 개선이 추구되고 있으며 안전에 대한 필요성이 강조되고 있다. 하지만 일부 대형 건설 회사를 제외한 대부분의 건설업체는 안전관리에 많은 부족함을 보이고 있다. 이러한 건설현장의 안전문제를 해결하기 위하여 본 논문에서는 스마트 안전모와 비콘을 이용하여 건설현장 안전관리 시스템을 설계 및 구현하였다.
In this paper, we propose an electronic attendance management system using the bluetooth function of the beacon and BLE advertising function of the smart phone. In the beacon-only bluetooth attendance confirmation system, it is needed more than one beacons according to the class room sizes. A BLE advertising function based attendance confirmation system can not provide the information about the location of the attendances. In the proposed system, we can identify the location of the instructor using the beacon of the class room, and confirm the attendances by checking the position of the attendances's smart phone. In this system, we can achieves the goals of electronic attendance management system using only one beacon per a class room.
최근에 BLE 비콘의 낮은 배터리 소모와 저렴한 인프라 비용의 특징 때문에 실내 정밀 측위 시스템에 폭넓게 활용되고 있다. 하지만 기존의 BLE 비콘 기반 실내 측위 알고리즘은 사용자의 이동 속도 변화에 따라 유동적인 위치 오차 보정이 어렵다. 따라서 본 논문은 BLE 비콘을 활용한 Bounced cancellation 및 최소 거리 유지 알고리즘과 방향벡터를 이용한 측위오차 보정 기법을 결합한 위치 오차 보정 알고리즘을 제안했다. 본 논문의 실험 결과는 제안된 알고리즘이 기존의 실내 측위 알고리즘에 비해 유저 이동속도가 변화함에도 우수한 측위 성능을 보장하며 개선된 위치 오차 보정 성능을 나타냈다.
BLE 비콘을 이용한 실내측위 시스템의 성능 개선을 위해 BLE5.1에서 지원하는 방향탐지 기술 중 도래각을 측정하는 수신기를 제작하고 머신러닝으로 분석하여 최적의 위치를 측정하였다. 머신러닝 모델의 생성과 테스트를 위해 k-최근접 이웃 분류 및 회귀, 로지스틱 회귀, 서포트 벡터머신, 결정트리 인공신경망 및 심층신경망 등을 이용하여 학습하고 시험하였다. 결과로서, 연구에서 제작한 테스트 세트 4를 이용하는 경우 최대 99%의 정확도를 보였다.
외부인들이 시설을 무단으로 이용하는 등의 범죄가 계속해서 발생하고 있다. 본 논문은 기존의 시설물에서 사용하고 있는 단순 인증 절차가 아닌 BLE 비콘과 영상데이터를 활용한 비승인자 감지 시스템이다. 이 시스템은 스마트폰 어플리케이션에서 BLE 비콘의 데이터를 받은 후 UUID 값과 RSSI 값을 서버로 전송한다. 이후 전송된 데이터들로 핑거프린팅 기반 RadioMap을 구성하고 RNN 기반 딥러닝 학습을 진행하여 사용자 위치 데이터를 도출한다. CCTV를 통해 수집된 영상데이터는 서버로 전송되며, YOLOv4를 이용하여 객체탐지를 위한 프로세스를 진행한 후 Person 클래스를 추출한다. 이후 승인된 사용자의 위치 데이터에 실시간 영상데이터를 더하여 인증 과정 절차가 진행되지 않은 비승인자들을 추적한다. 본 논문은 COVID-19로 인해 시설물 인증 절차에 사용이 증가하고 있는 QR코드를 이용해 인증 과정 절차의 진행 방식으로 시스템에 대한 확장성까지 기대할 수 있다.
지능형 사물인터넷 (AIoT)의 핵심 응용 분야인 스마트시티는 안전, 보안, 의료 분야에서 위치 추적 및 위치 기반의 다양한 서비스를 제공한다. 위치 기반 서비스를 구현하기 위해서 실내 측위 시스템 (IPS)이 필요하며, WiFi, UWB, BLE 등의 무선통신 기술이 적용되고 있다. 저전력으로 데이터 송수신이 가능한 BLE는 저비용으로 센서, 비콘 등의 다양한 사물인터넷 소형 장치에 적용될 수 있어서 실내 측위를 위한 가장 적합한 무선통신 기술 중 하나이다. BLE는 RSSI(Received Signal Strength Indicator)를 이용하여 거리를 추정하는데, 다중 경로 페이딩(fading)의 영향으로 인한 신호 강도 변화로 인해서 수 미터 수준의 오차가 발생하게 된다. 본 논문에서는 근접 서비스를 제공하기 위한 BLE 실내 측위 시스템에 적용할 수 있는 경로 손실 모델을 연구하고, 자유공간 경로손실 계수의 최적화로 송·수신 장치 사이의 거리 오차를 줄일 수 있다는 것을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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