무선 신호세기 기반 파티클 필터를 이용한 실내 측위 시스템의 설계 및 구현 (Design and Implementation of Indoor Positioning System Using Particle Filter Based on Wireless Signal Intensity)

서지정보

· 발행기관 : 한국정보과학회
· 수록지 정보 : 정보과학회논문지 / 47권 / 4호 / 433 ~ 444페이지
· 저자명 : 황범, 정재훈

초록

본 논문에서는 비콘의 무선 신호세기를 활용하여 실내에서 사용자의 위치를 추적하는 실내 측위 시스템을 제안한다. 기존의 무선 신호세기 기반 실내 측위기법의 비선형성을 극복하기 위해 무선 신호세기의 오차가 측위 결과에 직접적으로 반영되지 않도록 파티클 필터를 측위 알고리즘으로써 활용하였다. 파티클 필터의 관측 단계에서 각 비콘으로부터 수신되는 무선 신호세기를 기반으로 사용자의 스마트폰과의 거리를 예측하고, 예측된 거리 값을 통해 각 파티클의 추측되는 실제 위치 값과의 유사도를 산정한다. 본 제안된 측위기법은 파티클의 이동 단계에서 몬테카를로 방법이라고 불리는 랜덤 워크 기법을 이용하여 위치추정 값을 계산해 나가도록 한다. 추가적으로 파티클 필터의 잘 알려진 국부 최소화 문제를 해결하기 위해 파티클들이 빠르게 사용자의 위치를 찾아갈 수 있도록 거리 예측값에 따라 비콘들과 가장 가깝게 감지되는 파티클들은 근접 가중치를 부여받는다. 또한 실내지도를 고려하여 보행경로 상에서의 측위오차를 보정한다.

영어초록

This paper proposes an Indoor Positioning System to track a user’s position indoors by using beacons’ wireless signal intensity. To overcome the non-linearity of an existing indoor positioning scheme using wireless signal intensity, a particle filter is used for a positioning algorithm, so the noise of the wireless signal intensity is not directly reflected on the positioning result. In the observation phase of the particle filter, the distance from a user’s smartphone is estimated based on the wireless signal intensity, and the similarity of each particle with an estimated ground truth is calculated through the predicted distance value. Also, our proposed positioning scheme uses the random walk technique (the Monte Carlo method) to calculate a position estimation value. Additionally, to solve the well-known local minimum problem of the particle filter, the particles estimated closest to the beacons according to the distance prediction values are given proximity weights, so the particles can quickly locate the user. The positioning error on the walking path is also corrected by considering the indoor map.

참고자료

· 없음