A ubiquitous positioning system, which can provide reliable location information both on indoor and outdoor environments, has not been realized yet. There are many hurdles to overcome to implement the ubiquitous positioning system. Among the hurdles, detection of indoor/outdoor environments, and then switching seamlessly from GPS (Global Positioning System) to IPS (Indoor Positioning System), or vice versa, is one of problems to be addressed. In order to realize the seamless indoor/outdoor positioning handover, a fast and accurate environments detection method is imperative. In this paper, we propose an acoustic-based indoor and outdoor environments detection method which can be effortlessly applied to commercial smartphones for the realization of the seamless positioning handover for the ubiquitous positioning system. The proposed method consists of four steps. In the first step, a special sound probe, i.e., chirp signal is generated. In the second step, the sound probe is propagated through an embedded speaker, and then collected back with an embedded microphone. The retrieved probe usually shows different characteristics from the original sound probe depending on the surrounding environment. In the third step, the retrieved probe is analyzed to search for special acoustic characteristics, such as massive reverberation created by the walls and ceiling, which can be observed only in indoor spaces. The searched acoustic characteristics are represented as score values. The reverberation score values are used for indoor/outdoor classification in the fourth step. When we tested the proposed method at 46 indoor and outdoor locations, roughly 96% indoor/outdoor detection accuracy was achieved. Also, the method outperformed the previous positioning handover schemes in detecting indoor/outdoor transitions as it reduced the detection delay by about 75%. We expect that the proposed acoustic-based indoor/outdoor environments detection method will be an essential part for realizing the future ubiquitous positioning system.
실내/외 환경에서 끊김 없이 위치정보를 제공하는 유비쿼터스 위치 추적 시스템은 근래까지 성공적으로 실현된 바가 없다. 이 유비쿼터스 위치 추적 시스템을 구현하기 위해서는 주변의 환경을 인식하고 상황에 적절한 위치 제공자를 자동으로 선택할 수 있도록 돕는 빠르고 정확한 실내/외 환경인식 기법의 개발이 선행되어야 한다. 본 논문에서는 이를 위하여 음향 기반 실내 및 실외 환경인식 기법을 제안한다. 제안된 기법은 총 4개의 단계로 구성된다. 1단계에서는 첩(chirp) 신호를 이용하여 음원을 생성한다. 2단계에서는 생성된 음원을 내장된 스피커를 통하여 재생하고, 재생된 음원을 다시 내장된 마이크를 통하여 녹음한다. 3단계에서는 2단계에서 새롭게 녹음된 음원에 대한 분석을 진행한다. 이 분석 과정은 오직 실내 환경에서만 발생할 수 있는 잔향을 검색하는 것을 목표로 하며 분석된 결과는 수치화된다. 4단계에서는 3단계에서 수치화된 분석 결과를 바탕으로 이진 구분 기법을 활용하여 실내/외 의사결정을 내린다.
본 연구진의 성능 평가 실험에서 제안된 기법은 약 96%의 높은 실내/외 환경 인식률을 보여주었으며, 실내/외 전환 감지 지연시간은 기존 방법 대비 75% 감소하였다. 본 연구진은 제안된 기법이 가까운 미래의 유비쿼터스 위치 추적 시스템 실현에 필수적인 요소로 사용될 수 있을 것으로 기대한다.
