위치 추적 시스템을 위한 정보융합 알고리즘 개발

Abstract

첨단기술들이 개발되고 점차 사회가 복잡하게 바뀌어 가는 현실에서, 이동하는 항체 및 사람의 위치에 관한 정보를 제공하는 항법기술의 발전과 이동통신 및 이동컴퓨팅 기술의 발전으로 현대 정보통신사회에서는 위치 정보에 관한 수요와 이의 응용분야가 점점 증대하고 있다. 위치 정보를 제공하는 항법 기술로 비교적 정확한 위치 정보를 제공하는 측위 기술 중에 대표적인 측위 기술이 위성항법시스템(Global Positioning System, GPS)이다. GPS는 미국에서 개발한 위성항법시스템으로 사용자는 소형 수신기만 있으면 지구상 어느 곳에서나 자신의 위치를 측정할 수 있다. 하지만 이 기술에서의 문제점은 밀도가 높은 도심이나 숲, 그리고 실내와 같은 음영지역에서 동작하지 않는 단점을 가지고 있다. 또 다른 측위 기술로 현재 활발히 연구되고 있는 WPS(Wi-Fi Positioning System, 무선랜을 이용한 방식) 측위 기술이 있다. WPS 측위 기술은 AP(Access Point, 무선랜 접속 포인트)에서 송신한 뒤에 단말기로 수신된 신호세기(Received Signal Strength Indicator, RSSI)를 이용하여 거리를 측정한다. 이 기술은 실내 및 음영지역에서도 사용이 가능하나 단점은 AP에서 신호를 보낼 수 있는 거리가 무척 짧고(100m 이내), 최소 3개 이상의 AP가 설치되어 있어야 한다. 그래서 GPS의 문제점인 음영지역 및 건물 등의 측위가 힘든 지역을 보완할 수 있는 기술로 근거리 무선통신 신호를 이용한 측위 기술과 결합하여 실내/외에서도 높은 수준의 정확도를 얻을 수 있는 측위 기술을 개발하는 것이 본 연구의 목적이다. 우리나라의 경우 매우 높은 비율로 AP가 설치되어 무선통신 인프라가 잘 갖추어져 있다. 이를 이용하면 큰 비용을 들이지 않고도 기존의 기술보다 더 정밀한 측위가 가능할 것으로 보인다. 일반적인 측위 방식으로 사용되는 삼각측량 법을 이용한 WPS 측위 기술에는 해결해야 할 문제점이 있다. 무선랜의 신호 세기를 측정할 때 사람의 움직임, 다른 무선신호, 컴퓨터 잡음 등 환경적인 영향에 의해 RSSI가 급격한 변화를 보인다는 것이다. 그래서 각 측위 기술을 적용하는 환경에 맞는 적절한 경로 손실 모델(Path Loss Model)을 구해야 한다. 그리고 경로 손실 모델로부터 구한 거리를 이용하여 측위 오차를 최대한 줄일 수 있는 측위 계산 방식을 연구 및 적용시켜야 한다. 본 논문에서는 건물 구조도, 벽과 벽 사이, 이동하는 사람, 거리 등 다양한 환경에서 측정한 RSSI 값을 이용하여 측정 환경에 맞는 가장 적절한 경로 손실 모델을 수립한다. 그리고 AP로부터 얻은 측정값을 이용, 여러 측위 계산 방법을 적용하여 단말기의 위치를 추정하는 시스템에 대한 내용을 기술한다. 보다 더 정확한 위치 추정 성능을 얻기 위해 단일 측위 방식을 결합한 융합 측위 방식을 제안하고 각 AP에 적절한 경로 손실 모델을 적용하여 추정 오차를 줄인다. 또한 추정한 위치는 단말기에 실시간으로 표시함으로써 단말기를 들고 있는 사용자의 위치 경로를 나타낼 수 있는 방법 및 적용 시스템에 대한 내용을 기술한다.