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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 엄대용
- 발행연도
- 2017
- 저작권
- 한국교통대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수3
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위치기반과 GIS기술이 접목되면서 최근에는 사용자 위치 중심의 공간정보에 대한 수요니즈가 증가함에 따라 센서 융합 및 데이터 처리 기술 개발이 본격화 되고 있다. 위치기반 기술의 핵심은 위치탐색, 위치기반정보 생성기술과 제공기술로 요약할 수 있으며, 이를 기반으로 무선통신 기술과 소프트웨어 융합기술이 접목된 비콘(Beacon)이 확대되고 있는 추세이다.
그러나 비콘은 신호의 수신 상태와 통신서비스의 상태에 따라 품질의 저하가 빈번히 발생하고 있으며, 때에 따라서는 관측이 불가능한 상황이 발생하는 등 그 안전성에 관하여 해결하여야 할 문제점들이 제기되고 있다. 또한 다양한 작업환경과 장애 요소에 따라 그 정확도의 변화가 발생하고 있어 정확도의 균일성 측면 역시 간과할 수 없는 문제점이 되고 있다. 이와 관련하여 비콘을 이용한 측위 정확성 및 안전성의 확보를 위한 연구가 다방면에 걸쳐 진행되고 있으나 현재 한정된 실험대상 지역에 국한되어 검증이 이루어진 상태로 기초적인 연구에 그치고 있는 실정이다. 그러므로 다양한 미래 서비스 확대를 위해 위치정보에 대한 정합성과 측위 성과의 정확도 및 안정성 확보와 실적용을 위해서 우선 다양한 작업 환경하에서의 정확도의 확보와 이를 통한 적용성에 대한 연구가 선행되어야 할 것으로 판단된다.
이에 본 논문에서는 주로 실내에서 사용되던 비콘을 실외로 확장·적용시키기 위해 비콘을 이용한 현장 측위정확도 확보를 위해 다양한 작업 환경하에서 비콘의 측위정확도를 분석함으로써 안정적인 정확도의 확보와 현장 등 외부환경에서의 적용 가능성을 검증하고자 하였다.
이를 위해 비콘을 이용한 측위 시 발생하는 오차요인들 중 안테나의 방향을 조건으로 전면방향과 방사방향으로 비콘을 배치하여 실제 실외현장에서 취득한 비콘의 수신신호세기(RSSI)를 토대로 회귀분석을 실시한 후 지수, 선형, 로그, 다항식 2차, 다항식 3차, 거듭제곱에 대한 회귀방정식을 도출하였다. 그리고 을 이용하여 기술통계법으로 분석한 후 최적의 선형회귀방정식을 도출하였다. 도출된 식을 토대로 비콘과 이동 측점간의 거리(d)를 산출하기 위한 최적의 식을 선정하고 이를 이용하여 이동 측점에 대한 좌표 결정에 대한 검증을 실시하였다. 또한 비콘을 현장 측위 용도로 사용하기 위하여 비콘과 이동체와의 거리, 신호의 안정적인 수신을 위한 비콘의 개수와 배치에 대한 검증을 실시하여 이동체에 대한 측위 정확도를 분석하였다. 그 결과 실외환경에서 이동체의 평면적인 위치결정을 위해 비콘을 이용한 측위 정확도를 확보할 수 있음을 확인할 수 있었다. 더불어 비콘의 현장 적용성을 검증하고 실외환경에서 이동체에 대한 실시간 측위정보의 제공 가능성을 확인하기 위하여 일정 트랙을 이동하는 이동체에 대한 트랙킹 실험을 실시하였다. 그 결과 이동체에 대한 실시간 위치정보의 획득이 가능하였으며, 이로써 실외현장에서 이동하는 다양한 이동체에 대한 실시간 위치정보의 파악이 가능할 것으로 사료된다.
본 연구를 통하여 도출한 성과는 비콘을 이용한 현장 측위의 가능성과 정확도의 확보를 위한 자료로서 이용 가능할 것으로 판단되며, 비콘의 측위 정확도 향상과 활용 범위의 확장에 기여할 수 있을 것으로 사료된다.
그러나 비콘은 신호의 수신 상태와 통신서비스의 상태에 따라 품질의 저하가 빈번히 발생하고 있으며, 때에 따라서는 관측이 불가능한 상황이 발생하는 등 그 안전성에 관하여 해결하여야 할 문제점들이 제기되고 있다. 또한 다양한 작업환경과 장애 요소에 따라 그 정확도의 변화가 발생하고 있어 정확도의 균일성 측면 역시 간과할 수 없는 문제점이 되고 있다. 이와 관련하여 비콘을 이용한 측위 정확성 및 안전성의 확보를 위한 연구가 다방면에 걸쳐 진행되고 있으나 현재 한정된 실험대상 지역에 국한되어 검증이 이루어진 상태로 기초적인 연구에 그치고 있는 실정이다. 그러므로 다양한 미래 서비스 확대를 위해 위치정보에 대한 정합성과 측위 성과의 정확도 및 안정성 확보와 실적용을 위해서 우선 다양한 작업 환경하에서의 정확도의 확보와 이를 통한 적용성에 대한 연구가 선행되어야 할 것으로 판단된다.
이에 본 논문에서는 주로 실내에서 사용되던 비콘을 실외로 확장·적용시키기 위해 비콘을 이용한 현장 측위정확도 확보를 위해 다양한 작업 환경하에서 비콘의 측위정확도를 분석함으로써 안정적인 정확도의 확보와 현장 등 외부환경에서의 적용 가능성을 검증하고자 하였다.
이를 위해 비콘을 이용한 측위 시 발생하는 오차요인들 중 안테나의 방향을 조건으로 전면방향과 방사방향으로 비콘을 배치하여 실제 실외현장에서 취득한 비콘의 수신신호세기(RSSI)를 토대로 회귀분석을 실시한 후 지수, 선형, 로그, 다항식 2차, 다항식 3차, 거듭제곱에 대한 회귀방정식을 도출하였다. 그리고 을 이용하여 기술통계법으로 분석한 후 최적의 선형회귀방정식을 도출하였다. 도출된 식을 토대로 비콘과 이동 측점간의 거리(d)를 산출하기 위한 최적의 식을 선정하고 이를 이용하여 이동 측점에 대한 좌표 결정에 대한 검증을 실시하였다. 또한 비콘을 현장 측위 용도로 사용하기 위하여 비콘과 이동체와의 거리, 신호의 안정적인 수신을 위한 비콘의 개수와 배치에 대한 검증을 실시하여 이동체에 대한 측위 정확도를 분석하였다. 그 결과 실외환경에서 이동체의 평면적인 위치결정을 위해 비콘을 이용한 측위 정확도를 확보할 수 있음을 확인할 수 있었다. 더불어 비콘의 현장 적용성을 검증하고 실외환경에서 이동체에 대한 실시간 측위정보의 제공 가능성을 확인하기 위하여 일정 트랙을 이동하는 이동체에 대한 트랙킹 실험을 실시하였다. 그 결과 이동체에 대한 실시간 위치정보의 획득이 가능하였으며, 이로써 실외현장에서 이동하는 다양한 이동체에 대한 실시간 위치정보의 파악이 가능할 것으로 사료된다.
본 연구를 통하여 도출한 성과는 비콘을 이용한 현장 측위의 가능성과 정확도의 확보를 위한 자료로서 이용 가능할 것으로 판단되며, 비콘의 측위 정확도 향상과 활용 범위의 확장에 기여할 수 있을 것으로 사료된다.
목차
목 차요 약 ⅰ목 차 ⅳ표 목 차 ⅵ그림목차 ⅸⅠ. 서 론 11.1 연구 배경 및 목적 11.2 연구동향 21.3 연구 내용 및 방법 5Ⅱ. 비콘의 측위원리 72.1 비콘(Beacon) 72.2 측위원리 182.3 기술적, 환경적 변화 요인 22Ⅲ. 비콘의 현장 측위정확도 분석 243.1 비콘 신호세기별 거리 환산 방정식 도출 243.1.1 신호세기 측정 243.1.2 회귀방정식 도출 333.1.3 회귀방정식 검증 403.2 비콘의 측위정확도 분석 및 최적 환경도출 443.2.1 추가 비콘에 따른 측위정확도 분석 443.2.2 관측거리에 따른 측위정확도 분석 483.2.3 최적 환경도출 523.3 비콘의 현장 측위정확도 분석 553.3.1 현장 측위 어플리케이션 제작 553.3.2 현장 측위 및 정확도 분석 및 검증 58Ⅳ. 결 론 69참고문헌 71부록 73Abstract 82
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