RSSI기반 실내 위치추적 시스템의 특성 분석 : An Analysis of Characteristics for Indoor Localization System using RSSI
- 발행기관 고려대학교
- 발행년도 2006
- 학위수여년월 2006. 8
- 학위명 석사
- 학과 대학원 전산학과 전산과학전공
- 식별자(기타) DL:000017597800
- 서지제어번호 000045303904
초록/요약
최근 센서기술과 네트워크의 발전으로 인하여 센서가 상황인지서비스와 같은 다양한 응용에 사용되고 있다. 상황인지서비스는 센서들의 위치정보를 이용하는서비스로써 센서의 위치를 측정하는 기술을 기반으로 한다. 가장 대표적인 위치측정시스템으로는 GPS(Global Positioning System)가 있다. 하지만 GSP는 위성신호를 수신할 수 없는 실내에서는 사용될 수 없고, 별도의 GPS 수신기를 사용해야 한다는 단점이 있다. 따라서 이를 극복하기 위해 TOA(Time of Arrival), RSS(Received Signal Strength), AOA(Angle Of Arrival), TDOA(Time Differnce of Arrival) 와 같은 거리측정 기술들이 연구되어 왔다. 그러나 TOA, TDOA, AOA 와 같은 거리측정방식들은 시간동기화를 위해 별도의 하드웨어가 요구되고, 통신프로토콜이 복잡해지는 단점이 있다. 반면 무선 신호의 수신강도를 이용하는 RSS기술은 무선통신채널의 품질체크를 위해 기본적으로 제공되고 있는 신호수신강도(RSSI)회로을 이용하는데, 통신거리가 멀어질수록 수신된 신호의 강도는 작아지는 현상을 응용해서 거리측정하는 방식이다. 따라서 기존에 설치되있는 무선 인프라를 그대로 이용할 수 있기 때문에 추가비용이 들지않고 구현이 간단하다는 장점이 있다. 하지만 대부분의 연구에서 수신신호강도(RSSI)의 특성분석이 제대로 이뤄지지 않아 위치측정용으로 사용할 수 있는지 가늠할 수 없는 실정이다. 따라서 본 논문에서는 다양한 실험을 통해서 수신신호의강도(RSSI)의 특성을 분석하고, 이 결과를 토대로 실내에서 RSSI를 이용한 위치측정시스템을 만들 때 고려되야 할 사항들을 제안한다. 실험에 사용된 센서장치는 한백전자의 ZigbeX이며, CC2420 RF모듈을 통해 Zigbee로 통신한다.
more초록/요약
Advances in technology have made it possible to build various applications using sensor network like context awareness service. The context awareness service is based on localization technology that determines the location of nodes. The most popular localization system is GPS (Global Positioning System). However GPS has several constraints. Firstly, GPS requires presence of satellites which restricts its use in indoor allocations. And require extra GPS receivers. Therefore many researches study for indoor localization system without GPS. Received Signal Strength(RSS) is one way to provide the solution. However there is no paper that studied about characteristic of Received Signal Strength Indicator(RSSI). In this study we studied indoor localization system using RSSI in wireless PAN. We analyzed the characteristics of RSSI according to distance and experimented localization system. We try to suggest some tips had to be considered when we develop localization system using RSSI. We used sensor device provided by hanback electronics called zigbeX. It contained cc2420 RF module which could transmit using zigbee.
more목차
목 차(Contents)
제 1 장 서론
제 2 장 관련 기술 연구
2.1 거리측정(ranging) 기술
2.2 보정(calibaration)
2.3 위치추정(localization)
2.4 위치추적 시스템
제 3 장 본론
3.1 실험환경
3.1.1 무선통신센서
3.1.2 RSSI측정
3.2 실험결과
3.2.1 RSSI 양자화
3.2.2 정확도(precision) 실험
3.2.3 전송파워 실험
3.2.4 안테나의 방향성 실험
3.2.5 제작공정 실험
3.2.6 베터리 실험
3.2.7 거리와 RSSI의 관계 실험
3.3 구현결과
3.3.1 시스템 구성도
3.3.2 타겟환경에서의 RSSI분석
3.3.3 구현의 장애요소
제 4 장 향후 연구과제
제 5 장 결론
참고논문(Reference)
요 약
Abstract
그림 및 표식 목차
그림 1 TOA
그림 2 (a) TOA와 함께 사용되는 AOA, (b)RSS와 함께 사용되는 AOA
그림 3 실험에 사용된 무선통신센서 ZigbeX
그림 4 RSSI측정 실험에 사용된 하드웨어 구성도
그림 5 RSSI측정 실험에 사용된 소프트웨어 구성도
그림 6 TinyOS 메시지 포맷
그림 7 payload 데이터 포맷 (사용자 정의 데이터)
그림 8 실험환경 5M x 7M 규모의 실내공간
그림 9 CC2420의 RSSI 양자화 범위
그림 10 Precise Vs. Accurate
그림 11(a) 진동하는 형태의 그래프 (b) 일정하게 측정되는 형태의 그래프
그림 12 Tx의 전송파워를 5, 10, 15 mW로 지정하고 전송한 결과
그림 13 안테나 방향성 실험방법
그림 14 안테나 방향에 따른 측정결과
그림 15 안테나 방향성 재실험 결과
그림 16 제작공정 실험방법
그림 17 제작공정 실험결과
그림 18 센서의 배치를 바꿔서 측정한 결과
그림 19 베터리 실험결과
그림 20 베터리 실험결과를 2시간마다 평균낸 그래프
그림 21 실내에서 측정한 거리별 RSSI값
그림 22 실내에서 신호감쇄모델을 적용한 그래프
그림 23 실외에서 채취한 RSSI값
그림 24 실외에서 채취한 RSSI의 그래프와 신호감쇠모델을 적용한 그래프
그림 25 하드웨어 구성도
그림 26 시스템 동작 순서도
그림 27 타겟환경
그림 28 타겟환경에서의 RSSI측정 방법
그림 29 타겟환경에서의 Precision 실험
그림 30 모바일노드를 1번에서 2번노드(가로방향)로 30cm씩 이동시키면서 측정한 RSSI
그림 31 모바일노드를 2번에서 3번노드(세로방향)로 30cm씩 이동시키면서 측정한 RSSI
그림 32 모바일노드를 1번에서 3번노드(대각선방향)로30cm씩 이동시키면서측정한 RSSI
그림 33 모바일노드를 2번에서 1번으로 30cm마다 측정한 RSSI맵
그림 34 모바일노드를 2번노드에서 1번노드로 실시간으로 움직일 때의 RSSI
그림 35 안테나의 영향
그림 36 물체의 이동성
그림 37 사람의 영향
식 1 거리 - 시간 * 속도
식 2 RSSI의 양자화
표 1 ZigbeX의 스펙
표 2 안테나의 방향에 따른 측정결과
표 3 log-normal shadowing model
표 4 하드웨어 목록
표 5 RSSI 순서쌍
표 6 무선랜카드는 제조회사마다 서로 다른 RSSI영역이 측정된다고 한다[32]
