GPS측위는 수신한 신호를 바탕으로 계산된 위성의 위치와, 의사거리를 이용하여 수신기의 위치를 결정한다. 위성의 신호는 전달되는 과정에서 주변 물체에 의해 반사 및 굴절되는데, 이에 신호전달이 지연되어 다중경로 오차가 유발된다. 본 논문에서는 정확도 향상을 위해 영상을 활용한 다중경로 오차 경감 방식을 제안하고자한다. 연구의 목표는 영상처리를 이용하여 신호의 차폐환경을 계산하고 GPS측위에 적용하여 오차를 보정하는 것이다. 먼저, 영상의 잡음 제거를 위한 전처리 기법을 수행한다. 다음으로, 허프변환을 적용하여 건물옥상의 외곽선을 검출하고, 연산을 통해 차폐각과 허용가능한 방위각 범위를 계산한다. 이후, 영상처리 결과를 바탕으로 위성을 차폐에 따라 분류한다. 최종적으로, 분류된 위성에 서로 다른 무게를 적용하는 가중치 모델을 세우고 단독측위방식을 기반으로 수신기 위치를 결정한다. 실험에는 600개의 GPS데이터를 사용하였으며, 수평방향 RMSE의 경우 2.29m, 수직방향 RMSE의 경우 15.62m 오차가 절감된 것을 확인할 수 있었다. 본 연구를 통해서, GPS측위기술에 영상처리기술을 융합한 복합측위 방식의 가능성을 확인할 수 있었다.
사용자들이 위치 정보를 가장 많이 요구하는 분야가 바로 육상교통 분야이다. 특히 보다 정확한 위치 정보를 제공함으로써 지능형 도로 교통 관리가 가능하고, 일반 사용자에게도 편리를 가져다준다. 무선 통신망의 발달로 언제 어디서나 주변 기준국의 GPS 정보를 수신할 수 있기 때문에 차량에서도 정밀 측위가 가능하다. 일반적으로 정밀 측위를 위해서는 코드, 반송파 측정치를 사용한다. 하지만 수신기에서는 코드, 반송파 측정치 뿐 아니라 도플러 측정치도 제공하고 있고 도플러 측정치는 속도에 대한 측정치이다. 속도는 육상교통 환경에서 요구되는 중요한 정보이기 때문에 본 논문에서는 도플러 측정치까지 추가하여 육상교통 환경에 적합한 정밀 측위 기법을 연구하였다. 정밀 측위 기법으로는 RTK(Real-Time Kinematic) 기법을 사용하였고, 여기에 측정치로 이중 차분된 도플러 측정치를 추가하였다. 그 결과 도심지역에서 발생하는 다중 경로 또는 반송파의 사이를 슬립(Cyde Slip)에 의한 위치 오차가 완화되었다. 하지만 여전히 발생하는 위치 오차를 완화시키기 위해서 도플러 측정치를 이용한 위치 영역에서의 스무딩 기법을 적용하였다.
본 논문에서는 이동 클라우딩 환경에서 LBS(Location Based Services)를 지원하는 핸드오프 기법을 제안한다. 이동 클라우딩 컴퓨팅은 핸드오프 지연과 함께 재인증 지연이 발생한다. 단말이 새로운 AP에 도착하면 클라우드 서버로부터 다시 인증을 받는 절차가 필요하다. 하지만 위치정보를 이동 단말의 재인증에 사용하면 인증에 따른 지연시간을 감축시킬 수 있다. 이를 위해 제안하는 기법은 위성신호를 받지 못하는 실내에서 사용할 수 없는 GPS기반 기술을 보완할 수 있는 WiFi 기반의 위치정보 서버에 AP의 위치정보를 구축하고 핸드오프 수행 시에 위치정보를 수집하도록 하였다. 또한 핸드오프 시에 위치정보 요청을 분리하여 처리하도록 하여 핸드오프지연 시간의 증가 없이 LBS 처리를 가능하도록 하였다. 성능 분석은 핸드오프 지연시간과 위치정보 처리시간과 이에 따라 발생하는 데이터의 양을 기존의 클라우드 환경에서의 핸드오프 기법과 비교 분석하였다. 제안한 기법은 핸드오프 시에 위치정보 서버를 통해 위치정보를 수신하도록 하여 LBS 처리에 따른 지연시간이 낮았으며 핸드오프 수행시간이 증가하지 않는 것을 확인하였다.
GPS 안전성에 대한 문제가 제기 되면서 ADS-B 대안 기술로 다변측정감시(MLAT; multilatration)시스템이 각광 받고 있다. MLAT는 항공기에 탑재된 트랜스폰더에서 송출되는 Mode A,C,S는 물론 1090ES(ADS-B) 신호를 지상의 여러 개의 수신기로 수신하여 항공기를 탐지하고 위치를 계산하며, GPS를 이용하는 ADS-B 수준의 위치 정밀도를 갖고 있으면서도 ADS-B와 달리 독립적으로 표적 위치를 계산 할 수 있다. 전 세계적인 환경변화에 따라 우리나라에서도 공항지역 이동차량 및 항공기 감시용으로 지역다변측정(LAM; local area multilateration)감시 시스템 개발 하고 있다. LAM시스템에 대한 지상 필드 시험을 태안 비행장에서 진행하고 있다. 본 논문에서는 태안 비행장에서 필드 시험 중인 MLAT의 위치 정확도를 확인하기 위하여, 지상에서 고정된 타겟과 움직이는 타겟에 대하여 MLAT 트렌스폰더와 RTK Rover를 설치하여 MLAT의 위치 정보와 RTK의 위치정보를 확인하여, RTK에서 보정된 위치 정보와 MLAT에서 계산되어진 위치정보를 비교하여 성능을 분석 하였다.
건설현장에서 공사 진행 사항을 실시간으로 취득하여 3차원 공간정보와 센서네트웍을 결합한 유비쿼터스 기반 건설현장 관리시스템을 구현함으로써 건설현장에 가서 공사 진척 현황을 확인해야 하는 수고와 시간을 아낄 수 있고 실시간 정보를 PC, 노트북 또는 스마트 폰 등으로 전송하여 공사 관련 담당자나 담당자가 있는 사무실 등에서 수신할 수 있도록 하였다. 특히, 건설현장의 공사 진행 현황은 물론 공사에 영향을 미칠 수 있는 온도, 습도 등의 환경정보 및 GPS 정보를 모바일 스마트 폰으로 제공함으로써 언제 어느 곳에서든지 필요한 정보를 제공받을 수 있을 뿐만 아니라 공사의 진행과 설계변경 등에 도움을 줄 수 있도록 하여 건설현장 실시간 자동관리가 가능할 수 있도록 연구되었다.
국토해양부에서는 NDGPS 서비스의 광역화와 상용화를 위하여 2012년 현재 지상파 DMB 기반 DGPS 서비스를 구축하여 전국적으로 실험방송을 하고 있다. 이 연구에서는 저가의 GPS 수신 장비를 사용하여 지상파 DMB 기반 DGPS 서비스를 이용한 동적환경에서의 이동측위를 수행하고 정확도를 평가하였다. GPS 단독측위, NTRIP 기반의 단일기준국 NDGPS 측위, 그리고 지상파 DMB 기반의 가상기준국 DGPS 측위를 동시에 수행하였으며 고정밀 측위 결과와의 비교를 통해 수평오차를 산출하였다. 그 결과 GPS 단독, NTRIP-DGPS, DMB-DGPS 측위의 수평오차가 DMB 송출간격이 3초일 때 2.3m, 1.0m, 0.7m, 1초일 때 2.0m, 1.2m, 0.8m로 나타났다. 이를 통해 해당 서비스를 이용할 경우에 단일기준국 기반의 NDGPS 서비스를 이용하는 경우보다 수평 정확도가 향상되는 것을 확인하였다.
기존 전자발찌 시스템은 GPS 위성 및 휴대폰 기지국 통신을 통해 성범죄자의 위치를 추적하고 재범을 방지하는 장치이다. 하지만 GPS 위성통신 방식은 위성 신호 수신이 어려운 도심 건물의 실내나 지하철에서는 제대로 작동하지 않는다. 이러한 경우 휴대폰 기지국 통신을 통해 위치추적을 할 수 있다. 그러나 휴대폰 기지국은 설치범위가 수백 미터 간격으로 넓기 때문에, 위치추적을 할 경우 오차범위가 최대 2 km일 만큼 정확도가 떨어진다. 만약 도심의 5층 건물에서 유치원이 2층에 위치해 있고 커피숍과 성범죄자가 3층에 위치해 있다면, 기존 전자발찌는 건물 내부로 인해 GPS 위성통신으로 위치추적이 안되고 휴대폰 기지국 통신으로도 정확한 층에 대한 위치인식이 안 된다. 전자발찌는 위치인식 기반의 시스템으로 이러한 현상은 커다란 문제가 된다. 따라서 본 논문은 이런 위치인식 불가의 극한환경에서 USN을 이용하여 성범죄자들을 감시할 수 있는 스마트 전자발찌 시스템을 제안한다.
사용자의 위치를 파악하는 것은 위치기반서비스 시스템 개발에 필수 요소이다. 본 논문은 액세스 포인트의 신호의 세기를 참조하여 사용자의 위치를 파악하는 방법을 소개한다. 기존의 위치 파악 시스템은 옥외용과 옥내용으로 분류되고, 옥내용은 실내의 일정 영역에 적외선 센서를 부착하거나, 천정에 초음파와 RF 신호 발생기를 부착하는 등 특수한 환경을 꾸며주는 것이 필수적이다. 옥외용으로는 GPS가 대표적으로 사용되는데 옥내에서는 GPS 데이터를 수신할 수 없다는 단점이 있다. 근래에 들어 무선 랜이 흔히 설치됨에 따라 본 논문은 무선 랜에 이미 설치된 액세스 포인트의 신호 세기를 이용한 측위 방법을 제안한다. 이 방법은 무선 랜이 설치된 곳이라면 옥내나 옥외에서도 적용이 가능한 장점이 있다.
위치기반 서비스 시스템은 유비쿼터스 환경으로의 변화와 함께 여러 응용모델과의 접목으로 가치창출에 대한 가능성이 높은 분야이다. 기존의 버스교통시스템은 Active Badge System 또는 GPS 수신정보를 이용한 일방적 push 형태로 현재위치에 대한 정보만을 사용자에게 알려주었으며 그 정보를 접할 수 있는 특정한 장소가 아니면 정보를 획득할 수 없는 시스템이다. 이 논문에서 제안하는 지능형 버스교통정보 시스템은 근거리 무선 통신이 가능하며 측위시스템을 활용할 수 있는 단말기와, 버스교통의 정보를 담고 있는 ITS(Intelligent Transport System)의 권역교통정보센터서브시스템(RTICS)에 호스트를 이동하면서 사용자 대신 업무를 수행하는 객체인 이동 에이전트를 적용한 시스템으로서, ITS API 표준을 요구하지 않으며 단말기를 소지한 사용자가 어느 곳에서든 능동적으로 버스교통에 대한 다양한 정보를 획득 할 수 있다.
전기자동차 또는 로봇의 자율 주행에 필요한 여러 가지 기술 가운데 위치 인식과 진행 방향을 결정하는 외부 환경인지 능력은 매우 중요하다. 본 논문에서는 GPS 수신 장치와 각종센서를 내장한 안드로이드 폰을 활용하여 자율 운행 중인 골프카트의 위치 정보를 획득하고 도로이탈 여부를 판별할 수 있는 시뮬레이션 시스템을 개발한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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