근접노드와 거리변화량분석기법을 이용한 선내 위치인식 개선 알고리즘
An improvement algorithm for localization using adjacent node and distance variation analysis techniques in a ship
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초록
최근 정보 통신 기술의 발전에 따라 GPS를 이용한 실외 위치 기반 서비스와 더불어 정밀한 위치추적이 필요한 실내 위치 기반 서비스에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만 철골 구조로 이루어진 선박은 전파의 회절 및 굴절에 의한 레인징 오차로 인하여 정확한 위치 측정이 어렵다. 이러한 실내 환경에서 발생하는 위치측정 오차를 줄이기 위하여 본 논문에서는 다중경로에 강인하고 자유공간에서 수 센티미터의 오차를 가지는 UWB(Ultra-wide-band)를 이용하여 어떠한 부가적인 센서 없이도 선내복도와 같은 좁은 통로에 적합한 거리 개선 알고리즘을 제안한다. 이 개선 방법은 고정노드 배치로 인한 거리 오차는 피타고라스 이론과 근접노드기법으로 해결하고 복도의 코너 구역에서 크게 발생하는 레인징 오차는 거리변화량분석기법을 적용하여 보정하였다. 실험결과 제안한 방법이 기존의 CSS(Chirp spread spectrum) 방법과 비교할 때 노드 수와 거리오차를 각각 66%와 57.41%로 줄였다.
Abstract
Recently, with the rapid advancement in information and communication technology, indoor location-based services(LBSs) that require precise position tracking have been actively studied with outdoor-LBS using GPS. However, in case of a ship which consists of steel structure, it is difficult to measure a precise localization due to significant ranging error by the diffraction and refraction of radio waves. In order to reduce location measurement errors that occur in these indoor environments, this paper presents distance compensation algorithms that are suitable for a narrow passage such as ship corridors without any additional sensors by using UWB(Ultra-wide-band), which is robust to multi-path and has an error in the range of a few centimeters in free space. These improvement methods are that Pythagorean theory and adjacent node technique are used to solve the distance error due to the node deployment and distance variation analysis technique is applied to reduce the ranging errors which are significantly fluctuated in the corner section. The experimental results show that the number of nodes and the distance error are reduced to 66% and 57.41%, respectively,compared with conventional CSS(Chirp spread spectrum) method.
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