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표제지

목차

국문요약 11

1. 서론 13

1.1. 연구배경 및 목적 13

1.2. 연구동향 및 사례 15

1.2.1. 홈 네트워크 연구동향 및 사례 15

1.2.2. RTLS의 연구동향 및 사례 17

1.3. 연구개요 21

2. 홈 네트워크 시스템 및 위치인식의 개요 22

2.1. 홈 네트워크 시스템 22

2.1.1. 홈 네트워크 기술의 개요 22

2.1.2. 개발된 홈 네트워크 시스템 24

2.2. 위치인식 알고리즘 26

2.2.1. 위치인식의 개요 26

2.2.2. 위치인식 알고리즘의 종류 29

3. 위치인식기반 홈 네트워크 시스템의 설계 34

3.1. 개선된 위치인식 알고리즘의 개발 34

3.1.1. 삼변측량법의 개선 34

3.1.2. 위치보정기법을 이용한 정확도 개선 37

3.1.3. 개선된 위치인식 알고리즘 구성도 40

3.2. 위치인식 하드웨어 설계 41

3.2.1. Tag(원패스 태그) 41

3.2.2. 수신기 및 중계기의 개발 43

3.2.3. 공동현관관제기의 개발 45

3.2.4. 비상버튼 스위치의 개발 46

3.3. 위치인식기반 홈 네트워크 플랫폼 설계 47

3.3.1. 홈 네트워크를 위한 서비스 플랜 설계 47

3.3.2. 홈 네트워크 서비스를 위한 응용미들웨어 개발 59

3.3.3. 원패스 서버 개발 74

4. 사례연구 75

4.1. 위치인식 하드웨어 구현 77

4.1.1. 하드웨어 구현 및 검증 77

4.1.2. 무선통신(ZigBee) 안테나 특성시험 및 방향성 시험 103

4.1.3. 무선(LF) 동작 특성 시험 결과 108

4.2. 개선된 위치인식 알고리즘 성능평가 109

4.3. 위치인식 기반 홈 네트워크 시스템 종합시험 112

5. 결론 123

참고문헌 125

ABSTRACT 133

표 3.1. 주차확인서비스 이벤트별 세부사항 49

표 3.2. 공동현관 출입 서비스 이벤트별 세부사항 53

표 3.3. 비상호출 서비스 이벤트별 세부사항 57

표 4.1. 평가목표 및 평가방법 75

표 4.2. ZigBee RF 규격 79

표 4.3. 태그의 사양서 80

표 4.4. 태그의 구성 명칭 및 기능 82

표 4.5. 수신기 하드웨어 사양서 87

표 4.6. 수신기 구성 명칭 및 기능 90

표 4.7. 공동현관관제기 하드웨어 사양서 93

표 4.8. 공동현관관제기 구성 명칭 및 기능 96

표 4.9. 비상버튼 스위치의 구성 명칭 및 기능 101

표 4.10. 수신감도 측정값 106

표 4.11. LF 인식모드별 비교 108

표 4.12. 개선된 위치인식 알고리즘에 대한 실험결과 114

그림 2.1. 홈 네트워크 기술 적용분야 23

그림 2.2. 개발된 홈 네트워크 시스템 구성 24

그림 2.3. 삼각측량법 계산 30

그림 2.4. 삼변측량법 개념도 32

그림 2.5. GPS의 측위 원리 개념도 33

그림 3.1. 구역설정 개념도 35

그림 3.2. 개선된 삼변측량법을 이용한 위치인식 계산 36

그림 3.3. 거리별 평균 신호의 세기 37

그림 3.4. 거리에 따른 오차율 계산 39

그림 3.5. 개선된 위치인식 알고리즘 구성도 40

그림 3.6. 태그의 구성도 41

그림 3.7. 수신기 하드웨어 구성도 43

그림 3.8. 공동현관관제기 구성도 45

그림 3.9. 비상버튼 스위치 구성도 46

그림 3.10. 주차확인 서비스 구성도 48

그림 3.11. 주차위치 확인 서비스 흐름도 48

그림 3.12. 주차위치등록 및 확인 시나리오 51

그림 3.13. 공동현관 출입 서비스 구성도 52

그림 3.14. 공동현관 출입 서비스 흐름도 53

그림 3.15. 공동현관관제기 동작 시나리오 55

그림 3.16. 비상호출 서비스 구성도 56

그림 3.17. 비상호출 서비스 흐름도 57

그림 3.18. RESTful 미들웨어 구조 59

그림 3.19. RESTful 미들웨어 서비스 호출 구조 60

그림 3.20. RESTful 미들웨어 GET 메서드 호출 프로세스 61

그림 3.21. RESTful 미들웨어 POST 메서드 호출 프로세스 62

그림 3.22. RESTful 미들웨어 PUT 메서드 호출 프로세스 62

그림 3.23. RESTful 미들웨어 DELETE 메서드 호출 프로세스 63

그림 3.24. Intelligence Engine 구조 64

그림 3.25. Intelligence Engine 수집 및 관리 프로세스 65

그림 3.26. Intelligence Engine 분석 프로세스 66

그림 3.27. Intelligence Engine 동적 프로파일링 프로세스 67

그림 3.28. Service Manager 동작 프로세스 69

그림 3.29. 통합미들웨어 구조 70

그림 3.30. 통합미들웨어 동작 프로세스 71

그림 3.31. 통합미들웨어 서비스 배포 및 삭제 프로세스 72

그림 3.32. 통합미들웨어 이기종 장비 연동 프로세스 72

그림 3.33. 통합미들웨어 포털 연동 프로세스 73

그림 3.34. 원패스서버 개념도 74

그림 4.1. 원패스 태그 회로도 81

그림 4.2. Tag 보드 사진 82

그림 4.3. Zigbee chipset Booting 상태 확인 84

그림 4.4. LF 수신칩 클럭 상태 확인 85

그림 4.5. LCD 동작 상태 확인 86

그림 4.6. 수신기 회로도 89

그림 4.7. 수신기 보드 사진 89

그림 4.8. 수신기 Zigbee chipset Booting 상태 확인 91

그림 4.9. 수신기 Ethernet 통신 상태 확인 92

그림 4.10. 공동현관관제기 회로도 도면 95

그림 4.11. 공동현관관제기 보드 사진 96

그림 4.12. 공동현관관제기 Zigbee chipset Booting 상태 확인 98

그림 4.13. 공동현관관제기 Ethernet 통신 상태 확인 99

그림 4.14. 공동현관 관제기 LF 수신칩 출력 상태 확인 100

그림 4.15. 비상버튼 스위치 101

그림 4.16. 비상버튼 스위치 Zigbee chipset Booting 상태 확인 102

그림 4.17. 송신기 VSWR 특성시험 103

그림 4.18. 송신기 Radiation Pattern 3D 103

그림 4.19. 수신기 VSWR 특성시험 104

그림 4.20. 수신기 Radiation Pattern 3D 104

그림 4.21. 안테나 방향성 시험 측정 실험구성 105

그림 4.22. 방향별 수신감도 도식 107

그림 4.23. LF 주파수 108

그림 4.24. 위치인식 시뮬레이션 Tool 109

그림 4.25. 위치인식 시뮬레이션 결과 110

그림 4.26. 주차위치 인식 실험 구성도 112

그림 4.27. 위치인식서버 구성도 113

그림 4.28. R1 위치에서 실시한 실험 결과 117

그림 4.29. 관리자 화면 및 메인화면 117

그림 4.30. 사용자 등록 화면 118

그림 4.31. 기기 등록 화면 118

그림 4.32. 수신감도별 거리 입력화면 119

그림 4.33. 주차위치인식 서비스 관리자 화면 120

그림 4.34. 공동현관관제 서비스 관리자 화면 121

그림 4.35. 비상호출 서비스 관리자 화면 122

수식 (1) (제목없음) 29

수식 (2) (제목없음) 29

수식 (3) (제목없음) 31

수식 (4) (제목없음) 31

수식 (5) (제목없음) 31

수식 (6) (제목없음) 31

수식 (7) (제목없음) 31

수식 (8) (제목없음) 31

수식 (9) (제목없음) 31

수식 (10) (제목없음) 31

수식 (11) (제목없음) 33

수식 (12) (제목없음) 35

수식 (13) (제목없음) 35

수식 (14) (제목없음) 35

수식 (15) (제목없음) 36

수식 (16) (제목없음) 36

초록보기

 홈 네트워크 시스템의 실용적인 LBS(Location Based Servce)를 구현하기 위하여 원패스 태그를 이용한 초저전력 위치인식 시스템을 개발하였다.

본 논문에서 초저전력 시스템의 구현은 ZigBee를 기반으로 하는 무선 통신기술을 이용하였으며, 보다 정밀한 위치정보를 산출하기 위하여 관련 H/W, S/W 및 개선된 위치인식 알고리즘을 개발하였다.

H/W와 관련하여, 스마트 태그(위치단말기), 수신기, 중계기를 개발하였고, 스마트 태그에는 120~130KHz, 13~14MHz, 2.0~3.0GHz의 무선주파수용 태그를 내장하였으며, 수신기 및 중계기는 태그 인식용 무선신호를 송출하여 위치단말기의 액티브 RFID 태그를 인식하는 태그 모듈을 적용하였다. 공동현관관제기는 원패스 태그를 공동현관관제기에 가져가면 LAN을 통해 출입통제 서버로 태그 값을 전송하도록 시스템을 구현하였다.

위치인식에 RF와 ZigBee RSS를 이용함으로써 위치인식 오차는 기본적으로 수반된다. 따라서 위치인식 오차를 최소화하기 위한 기법으로 삼변측량법을 응용한 개선된 위치인식 알고리즘을 개발하였으며 동시에 구역필터링, 배제 알고리즘, 평균값 및 오차율 계산과 같은 보정기법을 개발, 적용함으로써 정밀도를 향상 시켰다.

본 논문에서 제시한 시스템 구성, H/W, 개선된 위치인식 알고리즘, 미들웨어, 서비스플랜 및 서버 개발 등 다양한 연구의 성과를 판별하기 위하여 하드웨어 성능시험, 개선된 위치인식 알고리즘 시뮬레이션 그리고 홈 네트워크 종합시험과 같은 다수의 사례연구를 실시하였으며, 그 결과 실제적이고 현실적인 위치인식 서비스 구현가능성을 확인하였다.

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