위치기반서비스

• 전 세계적으로 도심 내에서 신뢰도 높은 위치기반서비스를 제공하기 위한 다양한 기술개발이 이뤄지고 있습니다.
• 위성항법 시스템(GPS)는 현재 스마트폰에서 가장 많이 사용되고 있는 측위 시스템입니다.  위성에서 보내는 신호를 수신해 사용자의 현재 위치를 계산하는 미국의 위성항법시스템이죠.
• 도심이나 아파트 단지 등 고층 건물이 밀집한 곳에서 극심한 신호의 난반사로 인해 위치 측정 오차가 발생합니다. 이로 인해 수백미터 이상의 큰 오차가 발생하기도 합니다. 
• 스마트폰에서 사용하는 A-GPS(Assisted Global Positioning System) 시스템 역시 도심에서의 다중경로 현상으로 인해 매우 큰 오차가 발생합니다. 
• 이에 도심이나 실내에서 와이파이 신호의 RF 핑거프린트를 이용한 스마트폰 위치 파악 기술이 각광받고 있습니다. 

LTE 핑거프린트 기술이란?

• LTE 핑거프린트 기술은 LTE 신호의 전파 특성을 이용하여 각 단위 지점에서 수신되는 LTE 신호의 전파 특정 패턴을 DB(데이터베이스)로 저장하고, 임의의 단말기에서 측정된 전파 특성 값과 비교하여 위치를 파악하는 기법입니다. 
• 따라서 도심과 같이 높은 빌딩으로 둘러쌓인 지역에서 무선 전파의 다중경로로 인한 오차를 피할 수 있습니다. 

뭘 개발했나?

• KAIST 조천식 녹색교통대학원 공승현 교수 연구팀이 LTE 신호만을 이용해 실제 환경에서 평균 30m 이내의 정확도를 갖는 스마트폰 위치 측정 기술을 개발했습니다. 

어떻게 조사했나?

• 연구팀은 스마트폰에서 얻을 수 있는 LTE 기지국 신호에 대한 다양한 측정치를 일정 위치마다 수집해 이를 LTE 핑거프린트(Fingerprint) 데이터베이스로 저장했습니다. 
• 이후 임의의 사용자 스마트폰에서 측정한 LTE 신호 측정치를 서버로 전달하면 그 측정치를 LTE 핑거프린트 데이터베이스와 비교해 스마트폰의 위치를 파악하는 방식을 사용했습니다. 
• 이는 RF 핑거프린트를 고도화한 기술입니다. 

특이한 점은?

• 연구팀이 개발한 기술의 특징은 LTE 신호를 측정해 얻은 다양한 데이터로부터 각 데이터의 특성에 따라 효과적으로 데이터베이스를 구성하는 것입니다. 그리고 변화가 많은 이동통신 신호 환경에  최적의 패턴 매칭 기법을 활용하고 있다는 점입니다. 
• 연구팀은 개발한 LTE 핑거프린트 기술을 KAIST 교내, 주변 아파트 및 상업 단지를 포함한 대전지역에서부터 광화문, 인사동에 이르는 서울 도심에서 시연했습니다. 
• 그 결과 평균 30m의 오차를 갖는다는 것을 확인했습니다.  
• 현재 개발된 기술은 이동통신 시스템에 적용하기 위한 단계별 방안을 계획하면서 사용화를 추진하고 있습니다. 

이 연구가 왜 중요할까?

"현재 개발된 기술보다 더 높은 정확도를 갖는 LTE 핑거 프린트 기술을 개발하는 것도 가능합니다. 5G에서는 LTE보다 2배 높은 평균 15m 내외의 측위 정확도를 얻을 수 있을 겁니다. 향후 머신러닝 기술을 이용해 기지국이나 중계기의 이설과 추가 등의 방법으로 LTE 신호 환경이 바뀌었을 때 이를 자동 탐지하고 LTE 핑거프린트 데이터베이스를 신속히 갱신하는 기술을 추가 연구할 계획입니다"

-공승현 교수- 

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