According to its importance as one of the most basic preconditions for autonomy of mobile robots, efforts to provide global localization continuously without loss have been advanced so far. With current trends toward indoor service robots like security robots, cleaning robots, and home service robots, not only outdoor but also indoor global localization is demanded. However, despite both outdoor and indoor location systems have achieved reasonable accuracy of localization, still none of existing localization systems guarantees seamless and transparent global localization services regardless of indoor or outdoor due to different requirements.
To address seamless and transparent global localization services irrespective of whatever underlying technologies are used, we propose Integrated Localization Service Framework for mobile robots. The framework provides abstraction of global localization services for simple development and management of mobile robots.
Our key considerations for the proposed framework are seamlessness by applying new localization algorithm and transparency by designing new architecture of fusion. The localization algorithm provides location fix even in exceptional case like handoff, and the fusion method allows utilization of measurement data from anchors using different localization technologies for one location fix, differently from other systems only can localize with more than three measurement data based on the same localization technology.
We also implement an integrated localization system by embodying the proposed framework and, designing and integrating 4 localization modules based on IEEE802.15.4, IEEE802.15.4a, Wi-Fi, RFID, and GPS via a localization main board. To verify the system, we evaluate the localization accuracy and seamlessness by experiments.
As a result, the experimental results show the proposed framework achieves reasonable localization accuracy compared to other existing localization systems as addressing seamlessness, especially during translation between indoor and outdoor, and transparency of underlying technologies.
이동 로봇의 자동화를 위한 가장 기본적인 필수조건 중 하나인 global localization의 중요성에 의하여, 단절 없고 연속적인 위치 정보 획득을 위한 노력이 활발히 진행 되고 있다. 특히, 보안 로봇, 청소 로봇, 그리고 그 외 가정용 서비스 로봇 등의 실내용 서비스 로봇이 확산되면서, 기존의 실외용 위치 인식 뿐 만 아니라 실내용 위치 인식이 요구되고 있다. 그러나, 기존의 실외, 실내 인치 인식 시스템이 충분한 정확도의 위치 인식 정확도를 이루었음에도 불구하고, 여전히 실내외 구분 없이 단절 없고 투명한 global localization 서비스를 보장하는 시스템이 없는 실정이다.
이러한 서비스를 충족하기 위하여 본 논문은 이동 로봇을 위한 Integrated Localization Service Framework을 제안한다. 이 프레임워크는 이동 로봇의 쉬운 개발과 관리를 위한 global localization 서비스에 대한 추상화를 제공한다.
제안된 프레임워크에서 가장 중요한 고려 사항은 새로운 위치 계산 알고리즘을 통한 연속성과 새로운 융합 방식을 이용한 투명성이다. 본 프레임워크의 위치 계산 알고리즘은 핸드오프와 같은 예외적인 상황에도 위치 계산을 수행할 수 있으며, 융합 방식은 기존의 시스템들이 한 기술을 사용하는 3개 이상의 앵커를 필요로 하는 것과 달리 서로 다른 앵커로부터의 측정 데이터를 한 위치 계산을 위해 사용하는 것을 허용한다.
본 논문에서는 또한 제안한 프레임워크를 구현하고 IEEE802.15.4, IEEE802.15.4a, Wi-Fi, RFID, 그리고 GPS 기반 기술을 사용하는 4개의 측위 모듈과 하나의 측위 메인보드를 디자인하고 통합함으로서 integrated localization system을 구현한다. 시스템 검증을 위하여, 본 시스템의 측위 정확도와 연속성이 실제 실험을 통해 평가된다.
결과적으로 본 프레임은 실내외 변환에도 연속성을 유지하고, 근본 측위 기술에 대한 투명성을 충족하면서도 기존의 측위 시스템들과 비교하여, 충분한 측위 정확도를 유지함을 실험 결과를 통해 검증하였다.
