위치정보서비스를 위한 무선 측위 기법

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1 차장, 위치정보서비스를 충남 선문대학교 아산시 주운기 위한 탕정면 산업경영공학과 무선 갈산리 측위 기법 Localization methods for Location Services methods localization, This for paper we target can considers use locations. Global localization System, mobile phone, or wireless For Positing Local the 대규모 업용 위치정보 놀이시설 등과 같은 특수한 목적의 산 100 Abstract Area discusses of the Network. localization the advantage This methods. paper and Based classifies disadvantages upon and [2]. 서비스도 포함하고 있다[1] classification, topics for the further this studies. paper derives some the 하게 Mobile 위치기반서비스(LBS) 에 대한 정의도 다양 사용자가 되어있는데, GSM(Global Systems for 해 communications) Association에서는 로 원하는 개인화된 정보 제공을 위 1. 서론 Generation 목표 사용자의 위치를 이용하는 서비스 말의 정의하였고[3], 3GPP (the 3rd 위해 고 있으나, 위치 물류 정보는 및 이를 자산관리 위해서는 효율성 분야에서 향상과 위치 정보의 비용 많이 활용되 정확성 절감을 공자가 Partnership Project)에서는 단 아(Nokia)사에서는 가용한 위치 정보를 이용하여 서비스 제 하여 제공하는 서비스 라 정의하였고, 노키 이 률 요구된다. 하고, 사람이나 이용자에게 사물의 제공하는 유, 위치를 무선 것 이라고 정확하게 통신망을 정의하 이용 파악 이동성이 (2005년 위치 정보의 있는 1월 공포)에 물건 보호 또는 및 의하면, 이용 개인이 등에 위치 특정한 대한 정보는 시법 였다. 술, 위치정보서비스를 콘텐츠 기술, 인터넷 위한 및 핵심기술은 이동통신 기술로, 측위기 간에 보로서, 를 이용하여 존재하거나 전기통신 수집된 존재하였던 설비 것 이라고 및 전기통신회선 장소에 정의 관한 되어 설비 정 측위기술은 Positioning 이동통신망 System)기반 및 측위 GPS 기술에서 (Global 다. based 이러한 Service)라 정의는 일컬어지는 기존의 LBS 이동통신망에서 (Location- 있 WLAN UWB(Ultra Frequency (Wireless Identification) Wide Local Band), Area 등 근거리통신망 RFID(Radio Network), 의 론 공장 일반 및 사용자 생산 대상의 현장, 사무실, 위치 정보서비스는 매장, 창고, 물 기반 기술로 발전하고 있고, 콘텐츠 기술은 텍 주 스트 어 다. 기반의 그리고, 기반의 대용량 인터넷 단순한 정보 및 정보 이동통신 제공으로 제공에서 기술은 확장되고 멀티미디 측위 있

paper and Based classifies disadvantages upon and [2]. 서비스도 포함하고 있다[1] classification, topics for the further this studies.

2 기술과 및 이동성을 본 콘텐츠 논문은 지원하는 기술의 위치정보서비스를 기술로 발전 방향을 변화하고 위한 위해 있다. 고속 기술의 모색한다. 분석을 통해 측위 기술의 연구 방향을 측위 2. 측위 위치 기술 의 이동통신망을 유형에 정보 따라, 제공을 위성망을 위해 이용하는 이용하는 GPS 통신망 Service) 방식, 이용하는 근거리 LBS(Location 망(LAN)을 이용하는 Based 방식, RTLS(Real-Time 로 구분할 GPS는 수 주로 있다. 실외의 Location 위치정보 Service) 측위를 방식으 해 고층건물 사용하고 (음영지역) 무료로 이용 지역에서는 가능하지만, 적용이 실내나 어려위 운 (Wibro)와 용 기법이고, 같은 LBS는 휴대인터넷을 이동통신망이나 이용하여 와이브로 알려주는 단말기에 방식이지만 대한 이동통신 보통 별도의 기지국의 위치를 휴대 을 된 부담하는 방식이다. 반면에 RTLS는 요금 용료가 지역에서의 실내외 위치 정보를 별도의 한정 [1][2] 없이 실시간으로 제공해주는 방식이다. 이 2.1 GPS를 GPS를 위한 이용한 측위기술 용하여 통신이 가능한 단말기의 위치 정보서비스는 위치를 위성을 위성과 추적, 가까운 제공하는 장소 방식으로, 찾기 등에 네비게이션, 이용되고, 위치 구글 이 의 이용하여 Google GPS를 서비스가 위한 Maps나 측위 이루어지고 Google 기술은 Earth도 A-GPS 있다. GPS를 Conventional-GPS 방식이 있다. A-GPS 방식과 방 법은 를 하여 내장하고 위치 측위 있는 서버가 이동 측정하여 단말기의 GPS 위치를 수신기 Conventional-GPS 이동 단말기에 방식은 알려주는 이동 단말기가 방식이고, 측정 신의 GPS는 위치를 1970년대 측정하는 방식이다. 후반에 미국 국방성을 자 중심으로 System 것으로, 지구 with 구축한 상의 Time 어느 and NAVSTAR(Navigation Ranging)을 지점에서나 항상 이용하는 총 이상의 24개의 위성으로부터 위성으로 신호를 구성되어 받을 수 있도록 있는 4개 도, 위한다. NAVSTAR 속도 및 시스템을 시간 정보를 이용하여 사용자가 위도, 얻어서 경도, 고 이가 있으나, 위치 수직 정확도는 및 수평 군사용과 오차는 민간용에 5~150m이 차측 [1] 는 정확도가 장점이 GPS를 좋고, 있으나, 이용한 현재는 실내의 측위 별도의 방식은 추적 이용료가 대상에 실외의 대한 없다 경우 측위는 중인 성의 문제도 위성을 불가능하고, 있다. 사용함에 미국 따라 국방부가 추후 유료화 독점 가능 운용 2.2 LBS를 LBS는 위한 이동통신망을 측위 기술 친구 등에 찾기와 119/112 비상 이용하는 구조 지원 서비스로, 위는 이용되고 있다. 이동통신망을 이용한 에서도 기지국이 측위가 설치되어 가능하다는 있으면 장점이 실내 있다. 및 지하 그러측 측위 히 나, 기지국의 정확도가 커버리지(coverage)가 200~1500m로 좋지 않고, 크므로, 에서의 기지국이 정확도가 드물게 좋지 설치되어 않은 문제가 있는 있다. 시외 지역 또한, 특 이동통신 를 지불해야 요금 하는 외에도 단점도 별도의 있다. 서비스 더구나, 이용료 중계

실외의 Location 위치정보 Service) 측위를 방식으 해 고층건물 사용하고 (음영지역) 무료로 이용 지역에서는 가능하지만, 적용이 실내나 어려위 운 (Wibro)와 용 기법이고, 같은 LBS는 휴대인터넷을 이동통신망이나 이용하여 와이브로 알려주는 단말기에 방식이지만 대한 이동통신 보통 별도의 기지국의 위치를 휴대 을 된 부담하는 방식이다.

3 기를 기 인한 신호와 위치 이용한 정확도 기지국 통신 저하도 구조에서는 신호를 존재 구별하지 할 단말기가 수 못함으로 있다. 중계 2.3 RTLS를 실내의 밀집 위한 측위 지역이나 기술 GPS나 LBS 방법을 이용한 산림 측위의 지역에서는 해 높지 않으므로, 제한된 영역 내에서 측위를 정확도가 측위하는 RTLS 것으로 를 이용한다. 목표로 RTLS는 하기 때문에 실시간으로 유비쿼 위 FI 터스 초음파, 망을 UWB, 위해 Bluetooth, 가능한 ZigBee, 것으로, RFID, 적외선, [4][5] (무선 LAN), 등의 통신 방식을 이용한다. Wi- 인 태양광이 적외선을 비치는 이용한 장소에서는 방식은 형광이나 사용하기 직접적 며, 렵고, 초음파는 고가의 인프라 설비 비용이 어 시스템과의 UWB는 통신 유사 간섭 대역을 가능성이 사용하는 크다는 다른 문제들 위해 이는 있다. 개발된 이동성이 이동성이 bluetooth를 작은 적은 경우를 무선 이용할 위한 장치 수도 것이어서 간 있으나, 통신을 동 가 있다. 중인 개체의 무선 LAN은 측위에는 신호 부적합하다는 전달거리에 제한 문제 이 이 하며, 보 있으나, 한번 기술의 설치하면 성숙화로 추가 비용 설치 없이 비용이 위치 저렴 치 서비스를 받을 수 있다는 장점이 있고, 정 근접 정확도도 위치에서의 1~10m로 측위 시에는 비교적 NLOS 좋다. (비 더구나, 가시 위 가 거리) 용하면 짧은 오차 단점은 문제가 RFID 거의 능동(active) 없고, 신호도달 태그를 거리 RFID를 극복할 좀 더 자세히 수 있다. 살펴보기로 다음 장에서 한다. 이러한 사 3. RFID 시스템 용하는 식, 무선통신 기법에 기술을 따라 cell-id 이용한 측위 (proximity) 방법은 사 (triangulation) 확률적 방법 등이 (fingerprinting), 있다. [1][2] 삼각법 방 느 수 있는 cell-id 영역을 방식은 여러 위치 개의 추적 cell로 대상이 나눈 존재할 Cell-ID cell 에 탐색 존재하는 방법의 지를 예로, 알려주는 우리가 방식이다. 잘 후, 알고 어 의 잠수함 있는 탐색 OR 위치 문제가 방법론의 추적을 있다. 토대가 위해 세계 된 2차 탐색 추적 대전 영역을 대상 중, 적의 물체 최대화하기 구역으로 나눈 위한 후, 구역 잠수함의 탐색 위치 순서를 인지 연구하였 확률을 여러 다. 우는 치기반 [6] 위치 보안 Cell-ID 정확도가 서비스, 방법은 낮은 재고관리 cell 방식이지만, 의 서비스 크기가 등에 현재 큰 위경 용되고 에서의 fingerprinting 있다. 정보를 데이터베이스 방식은 이미 화해서 알려진 이를 위치 전파 용하여 측위 하는 방식이다. 즉, 각 위치 이 측위 특성을 대상체로부터 찾아내서 수신한 데이터베이스화 전파와 차이가 한 후, 적별 은 식이다. 하므로 것을 비교적 이 데이터베이스에 방식은 정확도가 실제 환경을 찾아서 높다는 반영한 측위하는 장점이 측위를 있으 방 나, 데이터베이스를 있다. 전파 환경 및 다시 적용 구축해야 환경이 변할 하는 때 문제가 마다 과 치 위치 삼각법은 추적 이미 대상과의 위치를 거리 알고 계산을 있는 통해 기준점 위해 측위를 삼각법을 하는 이용한다. 방식으로, 삼각법은 RFID에서는 3.2 측위를 장에서 위 자세히 3.1 위치 다루기로 추적 시스템 구성

Wi- 인 태양광이 적외선을 비치는 이용한 장소에서는 방식은 형광이나 사용하기 직접적 며, 렵고, 초음파는 고가의 인프라 설비 비용이 어 시스템과의 UWB는 통신 유사 간섭 대역을 가능성이 사용하는 크다는 다른 문제들 위해 이는 있다.

4 더 그 (tag), (reader), 위치 추적 액세스 안테나, 시스템은 포인트 그리고 위치 (access 중앙 추적 point)나 서버 대상인 또는 리태 된다. 위치계산 엔진(positioning 추적 시스템의 동작 engine)으로 방식은 인프라 구성 (infra) 방식이 (network) 있다. 기반 기반 방식과 인프라 방식이라고 단말기(terminal) 기반 방식은 도 하는데, 네트워크 기반 엑세스포인트가 가 주기적으로 비콘(beacon) 이 신호를 수신하는 신호를 방식으로, 방송하면, 태그 기만 간단하다는 태그는 하면 일정한 되므로 장점이 시간 전력 있으나, 간격으로 소모량이 엑세스포인트는 신호를 적고, 구현이 그 할 수 신호를 있는 수신하여 위치 추적 위치 전용의 계산 것 엔진에 (리더)여야 전달 태 한다는 식은 으로 비콘 일반적인 단점이 신호를 용도의 있다. 방송하면, 반면에, 엑세스포인트가 태그가 단말기 이 기반 주기적 신호를 수신하여 산 식)이다. 엔진에 이 위치 보내는 방식은 정보를 방식 태그가 추출하여 (클라이언트 위치 이를 정보 기반 위치 처리 방계 능을 전송 수행하므로 주기가 길어지는 소비 전력이 단점이 크고, 있다. 위치 따라서, 정보 기 만족시키기 한정된 무선 측위에서의 배터리 위해서 수명 주요 본 문제와 논문에서는 중 실 하나인 시간성 네트워크 요구를 태그의 기반 3.2 삼각법에 방식 (인프라 의한 측위 기반 방법 방식)을 주로 다룬다. 를 수집한 통해 위치 위치 추적 정보를 시스템은 수집(measuring)한 엑세스포인트나 리더 환(converting) 정보를 위치 하여 계산에 위치 필요한 값 정보로 계산 후, 변 (determination)하는 에 위치 정보의 수집은 과정을 시스템의 이용한다. 신호의 따라 비행시간, 태그나 엑세스 신호의 포인트에서 도착 각도 신호 구성 등을 세기, 이용 방식 한다. 이 위에 변환된 위치 적합한 정보 정보를 변환은 형태로 이용하여 수신한 변환하는 RSS 위치 (Received 정보를 과정으로, 측 Signal AOA(Angle Of Arrival: Strength: Of 전파도달시간), Arrival: 도래각), 수신신호 TDOA(Time TOA(Time 세기), Difference 등의 TDOA 삼각법을 Of 이용하여 Arrival: 상대적 측위한다. 전파도달시간) 비행 시간 방식을 정보를 이용하는 이용하여 경우는, 비콘과 비콘 예를 두개의 신호의 들어, 로 다른 리더간 거리 차이를 계산한다. 이 서 기도 보 변환 한다. 과정에서는 필터링은 필터링(filtering)을 수집한 신호 중 오류를 거치정 많이 소시키는 를 이용하여 가지고 기법으로, 있는 측위하는 신호를 수신된 것이 검출하여 신호 좋은 중 지를 어느 오류를 판단하 신호감 는 (smoothing)의 다. 과정이다. 과정을 결정 추가로 과정에서도 거칠 수도 스무딩 보를 스무딩은 이용하여 태그의 태그의 움직임 측위 추세나 결과에 과거의 반영하는 정있 과정으로 KF(Kalman 일반적으로 Filtering) 등의 평균값을 방법을 계산하거나 한 측위를 위해 이용하는 방법은 각각 이용한다. 온 정보에 신호의 차이가 세기를 있다. 측정하여 RSS는 측위 태그에서 하는 방식이 보내 가용 야 관계식이나 므로, 하고, 각 측위를 리더는 대응 위해서는 신호 관계를 세기 신호 알고 측정 세기와 있어야 기능이 거리간 한다. 있어 AOA는 신 위해서는 각도를 각 수신 측정하여 리더가 각도를 태그로부터 측위하는 측정할 수 받은 방식으로, 있는 신호의 다수의 이를 수

위치 추적 위치 전용의 계산 것 엔진에 (리더)여야 전달 태 한다는 식은 으로 비콘 일반적인 단점이 신호를 용도의 있다. 방송하면, 반면에, 엑세스포인트가 태그가 단말기 이 기반 주기적 신호를 수신하여 산 식)이다.

5 안테나가 그와 에 측위하는 각 리더간 필요하다는 방식으로, 직선 문제가 거리를 이를 있다. 알 위해서는 고 TOA는 있는 태그와 경우 태 모든 하는 제약이 리더가 있다. 동기화(synchronization)되어야 기준 요 없는 리더에 방식이 대한 TDOA로, 이러한 태그와의 TDOA는 동기화의 거리 차 제약이 각 값을 리더가 이필 별로 라지는데, 용하여 필요한 측위하는 장치에 방식이다. 따라 구현의 이와 같이 복잡도가 각 방법 렴하게 TDOA 방식은 구현이 용이하고 달 에 대한 실행할 연구가 수 가장 있으므로 많이 진행되고 이를 이용한 있다. 측위저 4. 측위 위치 기술 정보 개발 서비스를 필요성 높은 측위 방안 개발은 필수적이다. 위해서는 정확도가 이를 정확한 실행하는데 측위 정보를 필요한 얻을 비용이 수 있다고 과다한 하더라고, 그러나, 는 서, 그 다음과 가치가 같은 적을 위치정보 수 밖에 활용의 없을 것이다. 활성화를 따라 경우 한 연구도 필요하다. 위 - 안 라 예외적인 연구 필요: 상황에서의 위치 정확도는 측위 정확도 적용 환경에 향상 방 도가 영향을 급격히 받는데, 좋지 않은 특정 경우, 환경에서는 이를 위한 측위 정확 대비 따 방안이 GPS를 있으나, 필요하다. 이용하여 비교적 예를 들어, 정확히 실외의 측위 경우는 불가 하므로, 실내의 LBS나 경우는 RTLS GPS를 방식을 이용한 위용한 측위가 할 측수 신호와 위 - 중계기를 방법을 필요로 이용한 한다. 동통신망의 측위 대상의 통신을 신호를 구분하는 경우, 방안: 중계기 증폭을 위한 경우, 중계기를 커버리지가 사용하게 넓으므로 되는데, 단말 신호 이 차가 오는 기는 신호를 중계기에서 구분하지 오는 못하므로 신호와 측위 인한 대상에서 방안이 클 필요하다. 수 있다. 따라서, 이를 구분하기 측위 위한 오 위치 사전 - 위치 정보를 제 보안과 3자가 보호를 이용하는 위한 경우는 방안: 현재 되어 있으나, 승인이나 위치 사후 정보가 통보를 활성화 해야 하는 되면 이러한 것으로 이를 위치 로, 를 서비스 정보를 활성화를 악용하는 위해서는 사례도 증가할 개인정보 것이므 - 위한 태그 장치가 크기와 필요하다. 형태는 태그 가격 절감 보호 방법은 배터리 신호의 수명 증대 잡음에 방안: 영향을 태그를 주는 부착하는 요소로, 및 태그 상황에 하고 이를 개발이 따라 위해 적절한 필요하다. 적당한 부착 크기와 또한, 방법을 형태를 수동 이용해야 가지는 운용 경우는 배터리의 수명을 증대시킬 수 태그의 활성화를 방법(프로토콜)의 위한 태그 및 리더 연구가 가격의 필요하고, 절감이 있는 필수적이다. - 전달 액세스 거리 포인트나 제한으로 리더의 인한 배치: 적용 무선 영역 신호의 방안과 연구도 액세스 포인트나 신호 리더의 잡음을 배치 줄이고, 확대 대한 수가 측위 정확도를 연구가 많아짐에 필요하다. 높이기 따른 위한 통신 또한, 리더 트래픽 태그나 배치 리더의 방안에 [7] 대처할 수 있는 프로토콜 개발도 필요하다. 증가에 개선을 방안에 - 혼합 대한 위해서는 방식의 연구도 측위 기존 유용할 방안: 방법론들을 것으로 측위 생각된다. 혼합한 정확도 환경에 즉, 각 따라 유형별 적절한 장단점이 측위 있으므로, 방법을 적용 달리

따라 구현의 이와 같이 복잡도가 각 방법 렴하게 TDOA 방식은 구현이 용이하고 달 에 대한 실행할 연구가 수 가장 있으므로 많이 진행되고 이를 이용한 있다. 측위저 4. 측위 위치 기술 정보 개발 서비스를 필요성 높은 측위 방안 개발은 필수적이다.

6 대한 사용하는 - 연구도 형태의 필요하다. 혼합형(hybrid) 설치를 위한 실질적인 측위 방법에 RFID시스템의 분석을 도입에 따른 비용과 연구: 활성화에 통해 도움이 성공 되는데, 사례를 이를 많이 위해서는 도출하는 구현 것이 효과 비용 시스템 [8] 및 구현 이익 분석, 방안에 작업 대한 환경을 연구가 고려한 필요하다. RFID 5. 결론 위한 정보의 본 측위 논문은 기술에 이동하는 대해 위치 분석하였다. 정보서비스를 연구주제로, 탐색 문제는 OR 이론의 토대가 위치 저가화 및 지능화로 정보통신망의 인해 발달과 근래 정보 위치 단말의 된 서비스의 측정하기 LAN등의 위해서는 수요가 증가되고 위성망, 있다. 이동 통신망, 위치 정보를 측위 방법의 통신망을 장점 및 이용하고, 단점을 이들 알아 망에서의 보았다. 무선 정확도가 필수적이다. 위치 정보 서비스의 높은 본 논문에서는 측위 향후 수요를 방식의 측위 고려할 방식의 개발은 때, 도출하였다. 분석을 본 논문은 통해서 측위 향후 기술에 연구가 대한 필요한 조사를 사항을 목적으로 세부적인 하였지만, 기술 개발은 4장에서 추후 다룬 바와 연구로써 같은 주 계속되어야 참고문헌 할 것이다. 2006, [1] Telecommunications 김학용, 무선랜 기반 Review, 위치정보 제16권 서비스, [2] 김학용, pp 무선랜 기반 실시간 위치 추적 2호, 2006, Telecommunications 시스템을 위한 속도적응형 Review, 위치 추정 제16권 방법, [3] pp GSM World, 4호, [4] 최완식, ocation_based_services.htm#nav-6, 조영수, 실내외 조성윤, 연속측위 김병두, 기술, 이성호, 전자통신 김재철, 2009 [5] 동향분석, 최진원, 제22권 성유석, 제 3호, 강준성, 2007, 김성철, pp Telecommunications 시스템 기반의 무선 측위 Review, 기법 비교, 제18권 연구, 통신 2008, [6] C. pp Simonin, J.-P. Le Cadre, 2호, Planning Dambreville, a Multisensor A Hierarchical Multizone Approach search for F. a Operations pp Moving Target, Research, 2009, Computers Vol.36, & [7] Two-dimensional Time-difference-of-arrival K.W.K. Lui, H.C. Sensor So, Placement A Survey Using of Vol.19, [8] Measurements, E.W.T. 2009, Ngai, pp K.K.L., Digital Signal Moon, F.J. Processing, Literature C.Y. Yi, RFID Review Research: ( ) An Academic Riggins, Future Production Research Directions, Int. J. and pp Economics, 2008, Vol.112, of

이동 통신망, 위치 정보를 측위 방법의 통신망을 장점 및 이용하고, 단점을 이들 알아 망에서의 보았다. 무선 정확도가 필수적이다. 위치 정보 서비스의 높은 본 논문에서는 측위 향후 수요를 방식의 측위 고려할 방식의 개발은 때, 도출하였다.

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tta저널 123.indd Special Theme u-lbs LBS 측위 기술 현황 및 고도화 이슈 한규영 SKTelecom Network Biz Solution팀 차장 최완식 TTA LBS PG 의장, ETRI 텔레매틱스연구부 위치정보기술연구팀 팀장 전주원 TTA LBS PG 부의장, KTF 연구개발원 차세대서비스개발팀 안준배 쏠리테크 연구개발부 책임연구원 1. LBS 측위 기술