위치기반 서비스를 위한 실용적인 실내 측위 시스템 설계

Abstract

오늘날의 위치 기반 서비스는 GPS 기반 측위 기술의 발전과 더불어 스마트폰에 내장된 다양한 근거리 무선 기술 및 센서, 향상된 컴퓨팅 성능을 가진 모바일 프로세서를 바탕으로 일상 생활의 일부가 되었다. 하지만 오늘날 스마트폰 사용자들의 대부분이 실내에서 보내는 시간이 많아짐에 따라, GPS 위성 신호의 수신이 제한되는 실내 환경에서 이용 가능한 위치 기반 서비스에 대한 수요가 증가하고 있다. 본 논문에서는 실내 환경을 대상으로 하는 스마트폰 기반 LBS 시스템을 제안하고자 한다. 사용자 친화형의 서비스 제공을 위해, 제안 시스템은 LBS 서버와 스마트폰 어플리케이션으로 구성되어 있으며, 기존 건물에도 저비용으로 신속하게 서비스 모델을 구축할 수 있도록 인프라 요소를 블루투스 비콘과 종이로 인쇄된 마커로 제한하였다. 제한된 인프라 요소를 활용하면서 정확한 위치 추정을 하기 위해, 본 논문에서는 블루투스 비콘, IMU 센서, 스마트폰 카메라를 이용하며, 이들의 상호 보완을 통해 개별 기술들이 갖는 측위 한계를 보완해줄 하이브리드 알고리즘을 제안하였다. 제안하는 하이브리드 알고리즘은 3가지 유형의 실내 LBS 어플리케이션을 고려하여 설계했으며, 실제 건물 내부에서의 실험을 통해 제안 시스템이 2m 이내의 위치 정확도와 80% 이상의 정밀도를 유지할 수 있음을 확인하였다. 실험 결과를 통해, 제안 시스템은 다양한 실내 위치 기반 서비스 관련 수요를 충족시켜 줄 수 있는 솔루션이 될 수 있을 것으로 기대된다.|Location-based services (LBS) have become a part of daily life because of advances in GPS-based positioning technology, various short-range wireless technologies and sensors embedded in smartphone, and mobile processors with improved computing performance. However, as the majority of smartphone users spend more time indoors, there is an increasing demand for location-based services in indoor environments where the reception of the GPS signal is limited. This thesis proposes a practical smartphone-based LBS system for the indoor environment. To provide a user-friendly service, the proposed system consists of an LBS server and a smartphone application. Additionally, the infrastructure elements are limited to BLE beacons and paper-printed markers to propose a service model that is cost-effective and can be deployed in existing buildings. This dissertation uses BLE beacons, IMU sensor, the smartphone camera and proposes a hybrid algorithm that complements the limitations of positioning performance for individual technologies by complementing each other to estimates the accurate position while using limited infrastructure elements. The proposed hybrid algorithm was designed considering three types of indoor LBS applications, and it is verified that each positioning method maintains the desired accuracy in the indoor environment through positioning experiments. As the experimental results show that the suggested system can maintain positioning accuracy to within 2m 80% of the time, it is expected that the proposed system can be a real solution for various indoor LBS needs.