In ubiquitous urban environments, the types and complexity of community facilities based on localization technology have increased day by day. And with current trends toward indoor user, not only outdoor but also indoor global localization is highly demanded. However, none of existing localization system guarantees seamless and transparent global localization services regardless of indoor and outdoor. In this thesis, the integrated system for seamless localization in indoor and outdoor areas for urban environments is proposed. The important considerations for seamless localization are how to perform the coordinate transformation between indoor and outdoor environments and how to achieve the seamless localization with popular mobile device by applying a novel seamless localization method. The new seamless localization system is implemented by using our original method to transform the local coordinate to global coordinate and general mobile device such as smart-phone. One step further, since the position of GPS receiver in mobile device is especially incorrect in early time when the GPS receiver is worked, the incorrect GPS coordinates of mobile device are compensated by our new method. In future, the integration technique with radio frequency beacon based localization technology and GPS localization technology in mobile device may be improved for more effective seamless localization of urban environment. And error correction method of GPS receiver in mobile device may be progressed.
도시 환경에서 사용자 위치 인식에 기반한 도시 기반 시설의 복잡성과 종류는 나날이 증가하고 있다. 또한 실내 사용자의 현재 추세로 비추어보아 실내와 실외의 연속적인 위치 인식 기술은 그 필요와 수요가 매우 증가하고 있다. 하지만 실내와 실외의 위치에 관계없이 절대 좌표를 연속적이고 정확하게 제공하는 위치 인식 기술은 거의 전무한 실정이다. 이에 대응하여 본 논문은 도시 환경에서 실내와 실내에 관계없이 연속적인 사용자 위치를 제공하는 GPS와 RF Beacon 융합 기반의 실내외 연속 위치인식 기술을 제안한다.
실내외 연속 위치 인식 기술에서 중요하게 고려해야 할 부분은 실내와 실외의 상이하게 다른 도시 환경에서 실내의 상대 좌표계를 절대 좌표계로 변환하는 방법과 보편적이고 대중적인 모바일 디바이스에 새로운 실내외 연속 위치인식 기술을 적용하여 실내외 연속 위치 인식 시스템을 구현해내는 부분이다. 본 논문에서 제안한 새로운 실내외 연속 위치 인식 기술은 새롭게 제안한 좌표 변환 방법과 스마트 폰과 같은 범용적인 모바일 디바이스로 이루어진다. 그리고 한 단계 더 나아가 사용자가 GPS를 사용하기 시작할 때, 즉 실내의 화경에서 실외의 환경으로 이동할 때 GPS 운용 초기 좌표 값이 매우 부정확하기 때문에 모바일 디바이스의 부정확한 GPS 좌표 값을 보정한다.
실내의 좌표를 실외의 절대좌표로 변환하기 위해서는 실내의 두 지점과 실외의 두 지점, 그리고 그 지점들 사이 총 4개의 거리 값이 측정되고 사용되며 좌표계의 동형 변환에 사용되는 변환 매트릭스를 구해낸다. 이를 사용하여 실내에서 RF Beacon 기반 위치 인식 시스템에서 측정되는 상대 좌표계의 상대위치는 실외에서 사용되는 절대 좌표계의 절대 좌표로 변환되어 실내의 GPS 음영 지역에서도 절대좌표를 획득할 수 있는 실내외 연속 위치인식이 구현된다. 하지만 사용자가 실내에서 실외로 이동할 때 RF Beacon의 위치인식에서 GPS의 위치인식으로 위치인식 방법이 달라지는데 사용자가 GPS 위치인식을 사용하는 초기 시점에서 GPS 좌표 값은 매우 부정확하다. 이를 보정하기 위하여 가상의 고정위성 3개를 설정하여 RF Beacon의 위치인식과 GPS의 위치인식이 동시에 되는 시간에 각 위성에 대한 에러 보정 계수를 계산해낸다. 이 보정계수를 사용하여 RF Beacon의 위치인식이 종료되고 GPS만으로 위치 인식이 수행될 때 스마트 폰과 같은 일반 모바일 디바이스의 GPS 좌표 값을 보정한다. 하지만 일정한 상수로 사용되는 에러 보정 계수 때문에 보정된 GPS 좌표 값은 사용자가 방향을 전환하게 되면 보정 효과는 임의로 바뀌어 더 부정확한 값을 추정 할 수도 있다. 따라서 GPS 초기 좌표를 보정한 보정계수는 향후 계속 사용되지 않고 지수 감소 계수를 적용하여 일정 시간이 지나면 사라지는 에러 보정계수를 사용한다. 이를 바탕으로 더욱 정확한 실내외 연속 위치인식 기술이 구현된다.
향후 과제는 본 논문에서 제안한 실내외 연속 위치인식 기술과 GPS 보정 방법에 대한 다양한 실험과 분석을 보강하여 다양한 GPS 에러의 원인을 해결하고 도시 환경에서 스마트 폰과 같은 범용 모바일 디바이스에 적용 가능한 더욱 정확하고 효과적인 실내외 연속 위치 인식 시스템을 구현하는 것이다.
