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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 김인철
- 발행연도
- 2016
- 저작권
- 경기대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수6
이 논문의 연구 히스토리 (3)
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WiFi 신호 지도를 이용한 기존 실내 위치 추적 방법들은 시간과 노력이 많이 필요한 별도의 오프-라인 신호 지도 작성 작업을 요구되며, 송신기(access point)의 증설이나 이동, 삭제 등으로 인한 WiFi 신호 환경의 변화가 발생하는 경우 신호 지도를 재작성해야 하는 어려움이 있다. 또한 신호지도 방식을 이용하는 경우 생성된 신호지도의 품질에 따라 이를 활용한 위치 추적 서비스에 영향을 미치게 되므로 신호지도의 품질을 높이는 신호지도 정제의 필요성이 대두 되고 있다.
본 연구에서는 이러한 문제점을 극복하고자 WiFi 신호지도를 자동 생성, 생성된 신호지도를 신호지도 정제, 정제된 신호지도를 이용한 실시간 위치 추적 방식을 제안하였다. WiFi 신호지도 자동 생성을 위해 WiFi 신호 지도가 없거나 부족한 상태의 실내 환경에서 스마트폰 사용자의 위치를 추적하는 동시에 WiFi 신호 지도를 자동 생성할 수 있는 파티클 필터 기반의 신호지도 자동 생성 알고리즘을 제안하였다. 본 논문에서 제안한 신호지도 자동 생성 알고리즘은 스마트폰에 내장된 가속도 센서 및 방향 센서를 이용함으로써 보행자의 움직임을 좀 더 정확히 추정할 수 있는 이동 모델과 신호지도 수집이 이루어지지 않은 지점에서도 WiFi 수신 강도 확률 분포를 효과적으로 예측하는 가우시안 보간법 기반의 관측 모델을 이용하였다. 품질 높은 신호지도를 얻기 위하여 신호지도 자동 생성 방식을 통하여 생성된 신호지도를 경로 최적화 방식으로 정제시키는 신호지도 정제 시스템을 제안하였다. 신호지도 정제 시스템은 보행자의 이동정보를 스마트폰을 이용하여 관측하거나, 추정모델을 적용하여 계산 하였다. 비선형 최소 자승법을 이용하여 관측치와 추정치간의 차가 최소가 되는 해를 구함으로써 최적화된 신호지도를 구하였다. 최적화와 함께 반복적으로 가우시안 프로세스 모델을 훈련하여 신호지도를 지속적으로 통합, 확장 하였다. 마지막으로 WiFi 신호지도의 불확실성을 해소하고, 위치 추정 정확도를 개선할 수 있는 실시간 위치 추적 방법을 제안하였다. 제안한 방법은 최적화된 신호지도를 이용하여 연속 실내 공간에서 스마트폰 사용자의 위치를 추적하는 방식이다. 본 논문에서 제안한 실시간 위치 추적 알고리즘은 가속도 센서 및 방향 센서를 이용하여 보행자의 움직임을 좀더 정확히 추정할 수 있는 이동 모델과 WiFi 신호지도 수집이 이루어지지 않은 지점에서도 WiFi 수신 강도의 확률 분포를 효과적으로 예측하는 가우시안 프로세스 기반의 관측 모델을 이용하였다.
본 논문에서 제안한 신호지도 자동 생성과 신호지도 정제 마지막으로 실시간 위치 추적의 성능을 분석하기 위하여 안드로이드 스마트폰 사용자를 대상으로 실내 공간에서 다양한 실험을 진행하고, 이를 통하여 우수한 성능을 확인하였다.
본 연구에서는 이러한 문제점을 극복하고자 WiFi 신호지도를 자동 생성, 생성된 신호지도를 신호지도 정제, 정제된 신호지도를 이용한 실시간 위치 추적 방식을 제안하였다. WiFi 신호지도 자동 생성을 위해 WiFi 신호 지도가 없거나 부족한 상태의 실내 환경에서 스마트폰 사용자의 위치를 추적하는 동시에 WiFi 신호 지도를 자동 생성할 수 있는 파티클 필터 기반의 신호지도 자동 생성 알고리즘을 제안하였다. 본 논문에서 제안한 신호지도 자동 생성 알고리즘은 스마트폰에 내장된 가속도 센서 및 방향 센서를 이용함으로써 보행자의 움직임을 좀 더 정확히 추정할 수 있는 이동 모델과 신호지도 수집이 이루어지지 않은 지점에서도 WiFi 수신 강도 확률 분포를 효과적으로 예측하는 가우시안 보간법 기반의 관측 모델을 이용하였다. 품질 높은 신호지도를 얻기 위하여 신호지도 자동 생성 방식을 통하여 생성된 신호지도를 경로 최적화 방식으로 정제시키는 신호지도 정제 시스템을 제안하였다. 신호지도 정제 시스템은 보행자의 이동정보를 스마트폰을 이용하여 관측하거나, 추정모델을 적용하여 계산 하였다. 비선형 최소 자승법을 이용하여 관측치와 추정치간의 차가 최소가 되는 해를 구함으로써 최적화된 신호지도를 구하였다. 최적화와 함께 반복적으로 가우시안 프로세스 모델을 훈련하여 신호지도를 지속적으로 통합, 확장 하였다. 마지막으로 WiFi 신호지도의 불확실성을 해소하고, 위치 추정 정확도를 개선할 수 있는 실시간 위치 추적 방법을 제안하였다. 제안한 방법은 최적화된 신호지도를 이용하여 연속 실내 공간에서 스마트폰 사용자의 위치를 추적하는 방식이다. 본 논문에서 제안한 실시간 위치 추적 알고리즘은 가속도 센서 및 방향 센서를 이용하여 보행자의 움직임을 좀더 정확히 추정할 수 있는 이동 모델과 WiFi 신호지도 수집이 이루어지지 않은 지점에서도 WiFi 수신 강도의 확률 분포를 효과적으로 예측하는 가우시안 프로세스 기반의 관측 모델을 이용하였다.
본 논문에서 제안한 신호지도 자동 생성과 신호지도 정제 마지막으로 실시간 위치 추적의 성능을 분석하기 위하여 안드로이드 스마트폰 사용자를 대상으로 실내 공간에서 다양한 실험을 진행하고, 이를 통하여 우수한 성능을 확인하였다.
목차
제 1 장 서 론 1제 1 절 연구배경 1제 2 절 연구목표 4제 3 절 논문의 구성 6제 2 장 이론적 배경 8제 1 절 WiFi 위치 추적 방식 8제 1 항 삼각 측량법 10제 2 항 신호 지도법 12제 2 절 위치 추적을 위한 확률 필터 14제 1 항 베이즈 필터 14제 2 항 칼만 필터 17제 3 항 파티클 필터 19제 3 장 관련 연구 22제 1 절 WiFi 신호지도 자동 생성 기술 22제 1 항 군중 제공 신호지도 생성 연구 22제 2 항 WiFi SLAM 연구 23제 2 절 WiFi 신호지도 정제 기술 26제 1 항 신호 정제 연구 26제 2 항 위치 정제 연구 27제 3 절 WiFi 기반 실시간 위치 추적 기술 28제 1 항 비 확률적 위치 추적 연구 29제 2 항 확률적 위치 추적 연구 30제 4 장 WiFi 신호지도 자동 생성 32제 1 절 WiFi 신호지도 자동 생성 문제 32제 2 절 WiFi 신호지도 자동 생성 알고리즘 34제 3 절 WiFi 관측 모델 36제 4 절 보행자 이동 모델 38제 5 장 WiFi 신호지도 정제 및 관리 42제 1 절 WiFi 신호 정제 문제 42제 2 절 그래프 기반 경로 최적화 44제 1 항 관측치 44제 2 항 관측 모델 45제 3 절 비선형 최소 자승법 47제 4 절 WiFi 관측 모델의 순환적 갱신 49제 5 절 신호지도 관리 52제 1 항 신호지도 관리 체계 52제 2 항 공간 속성 정보 관리 54제 6 장 WiFi 신호지도 기반 실시간 위치 추적 55제 1 절 실시간 위치 추적 문제 55제 2 절 파티클 필터를 이용한 위치 추적 57제 1 항 실시간 위치 추적 알고리즘 57제 2 항 WiFi 관측 모델 59제 3 항 보행자 이동 모델 61제 7 장 실험 및 평가 62제 1 절 구현 및 실험 환경 62제 1 항 시스템 구현 62제 2 항 실험 환경 68제 2 절 성능 분석 실험 70제 1 항 WiFi 신호지도 생성 성능 분석 70제 2 항 WiFi 신호지도 정제 성능 분석 75제 3 항 실시간 위치 추적 성능 분석 78제 8 장 결 론 81참고문헌 83Abstract 88
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