NLOS 환경에서 ETOA 알고리즘을 적용한 위치 추적 시스템 구현

Abstract

최근 무선 통신과 전자 공학의 발전은 인간 삶의 질을 더욱 높이고 있다. 이러한 인간의 생활 속에 가장 밀접해 있는 실내 환경에서의 서비스를 제공하기 위해 인간과 컴퓨터, 사물이 유기적으로 연계되어 다양하고 편리한 새로운 서비스를 제공해 주는 유비쿼터스가 각광을 받고 있다. 특히 유비쿼터스 컴퓨팅 환경에서 인간 외부 환경의 감지와 제어 기능을 수행하는 유비쿼터스 센서 네트워크 (USN) 기술이 최근 활발히 연구되고 있으며 이러한 유비쿼터스 시대로 진입하면서 사람에게 다양한 서비스를 제공할 수 가 있다. 그 중에 실내 환경에서 다양한 서비스를 제공하기 위해서는 실내 위치 추적 기술이 필요하다. 이러한 실내 위치 추적 기술은 헬스, 군사, 홈네트워크, 환경감시, 공장관리, 재난 감지 등의 다양한 분야에 적용될 수 있다. 현재 가장 대표적인 위치 탐지 시스템으로는 GPS (Global Positioning System)가 있다. GPS는 위성에서 보내는 신호에 대한 시간과 사용자 단말기의 리시버에서 수신할 때 시간의 차를 이용하여 위치 추적을 수행한다. 하지만 GPS는 실내와 같이 밀폐된 환경에 진입하게 되면 신호가 매우 미약해 지거나 끊어지므로 이를 이용하여 실내 환경에서의 위치를 추적하기에는 무리가 있다. 이에 다양한 매체를 이용한 실내 위치 추적 시스템이 제시되었다. 실내 위치 추적을 수행하는 대표적인 시스템은 초음파를 이용한 Cricket 시스템과 Active Bat 등이 있고, 적외선을 이용한 Active Badge등이 있으며, IEEE 802.11 또는 ISM (Industrial, Scientific and Medical)대역의 무선 RF (Radio Frequency)를 이용하는 RADAR와 3D-ID 등이 개발 되었다. 이렇게 실내 환경에서의 해당 객체의 위치를 알게 되면 다양한 응용산업으로 발전할 수 있으며, 휴대 인터넷, DMB, RFID/USN 등의 기술발달과 유비쿼터스 컴퓨팅 환경의 조성으로 위치 정보의 활용성은 더욱 다양해 질 것으로 예상된다. 하지만 위치 추적시스템이 여러 가지 방법을 통해 연구되어 왔으나, 기존의 연구들은 대부분 LOS (Line of Sight)환경의 제약을 두고 위치를 인식할 수 있는 기술이다. 실내 환경 상 대부분의 공간이 인간이 사용하는 가전제품, 가구, 생활용품 등의 물건으로 차지되고 있기 때문에 실내 환경에서 NLOS (Non Line of Sight)환경을 무시해서는 안된다. 이에 본 논문에서 NLOS 환경을 극복할 수 있는 ETOA 알고리즘을 제안하고, ETOA 알고리즘의 성능분석을 통해 해당 알고리즘의 효용성에 대해 검증한다.|Recently, the quality of human life is improved by the development of electronic engineering and wireless communication technology. Ubiquitous technology is being spotlight to provide various services for Human. Ubiquitous computing is a post-desktop model of human-computer interaction in which information processing has been thoroughly integrated into everyday objects and activities. Recently, ubiquitous sensor network (USN) technology are being actively researched. This is performed for Human detection and control device for better then service. Indoor location tracking technology is needed for to support service. Indoor location tracking technology can be applied various fields such as health, military, home networks, environmental monitoring or factory management service. Currently, the most typical location tracking system is GPS (Global Positioning System). GPS possible to tracking using difference time between when sending a signal from satellite and when receiving a signal from receiver. However, it hard for tracking in indoor environment because if receiver is located airtight space, GPS signal is very weak. Therefore, many indoor location tracking systems are presented like the Cricket and Active bat system using ultrasonic wave, Active badge system using Infrared, and RADAR and 3D-ID using RF(Radio Frequency). Conventional indoor location tracking systems are mainly designed for LOS (Line of Sight) environment. Therefore, it is hard to tracking at NLOS (Non Line of Sight) environment. However, NLOS environment always must be considered because the indoor is full of house stuffs. In this paper, the ETOA algorithm is proposed for NLOS environment operation, implemented in hardware, and verified its performance by experimental results.