포지셔닝 시스템

Positioning system

위치결정 시스템은 [1]공간에서의 물체의 위치를 결정하는 기구이다.이 작업에 대한 기술은 미터 정확도의 전세계 범위부터 밀리미터 미만의 정확도의 작업 공간 범위까지 다양합니다.

범위

행성간 시스템

행성간 무선 통신 시스템은 우주선과 통신할 뿐만 아니라 그들의 위치를 결정하는 데도 사용된다.레이더는 지구 근처의 목표물을 추적할 수 있지만, 깊은 우주에 있는 우주선은 무선 신호를 다시 울리기 위해 작동하는 트랜스폰더를 탑재해야 한다.방향 정보는 스타 트래커를 사용하여 얻을 수 있습니다.

글로벌 시스템

주요 기사: 글로벌 내비게이션 위성 시스템

글로벌 내비게이션 위성 시스템(GNSS)은 전문 무선 수신기가 2-20m 또는 수십 나노초의 정확도로 3D 공간 위치 및 시간을 결정할 수 있도록 합니다.현재 배치된 시스템은 실외에서만 안정적으로 수신할 수 있고 지구 표면 대부분과 지구 근접 공간을 커버하는 마이크로파 신호를 사용합니다.

기존 시스템과 계획된 시스템은 다음과 같습니다.

지역 시스템

지상 측위 송신기 네트워크는 특수 무선 수신기가 지구 표면에서 2-D 위치를 결정할 수 있도록 합니다.일반적으로 GNSS보다 정확도가 떨어집니다.이는 신호가 가시선 전파에 완전히 제한되지 않고 지역 범위만 있기 때문입니다.다만, 특수한 목적이나, 지하나 실내등의 신호를 보다 확실히 수신할 수 있는 백업으로서 유용하고, 배터리 소비 전력이 매우 낮은 수신기를 구축할 수 있습니다.LORAN은 그러한 시스템의 한 예이다.

로컬 시스템

LPS(Local Positioning System)는 네트워크 범위 내 어디에서나 모든 날씨에 위치 정보를 제공하는 내비게이션 시스템으로, 3개 이상의 시그널링 비콘에 방해받지 않는 시선이 존재합니다.이 경우 지구상의 정확한 위치를 [2][3][4][5]알 수 있습니다.

GPS나 다른 위성항법시스템과는 달리 로컬 위치확인시스템은 글로벌 커버리지를 제공하지 않습니다.대신 범위가 제한된 일련의 비콘을 사용하기 때문에 사용자가 비콘 근처에 있어야 합니다.비콘에는 셀룰러 기지국, Wi-Fi 및 LiFi 액세스포인트, 무선 방송 타워가 포함됩니다.

과거에는 장거리 LPS가 선박과 항공기의 항해에 사용되어 왔다.예를 들어 Decca Navigator System과 LORAN이 있습니다.오늘날 로컬 포지셔닝 시스템은 GPS에 대한 보완적(경우에 따라서는 대체) 위치 결정 기술로 자주 사용됩니다. 특히 건물 내부 또는 도시 협곡과 같이 GPS가 도달하지 않거나 취약한 지역에서는 더욱 그렇습니다.GPS 수신기가 없는 휴대폰에서는 휴대폰과 방송탑을 이용한 로컬 포지셔닝을 사용할 수 있습니다.휴대폰에 GPS 수신기가 있더라도 기지국 위치 정확도가 충분하면 배터리 수명이 길어진다.그들은 또한 푸우의 후니 헌트나 미스틱 장원과 같은 트랙리스 놀이기구에도 사용된다.

기존 시스템의 예는 다음과 같습니다.

실내 시스템

주요 기사:실내 측위 시스템

실내 위치 확인 시스템은 개별 방, 건물 또는 건설 현장 내에서 사용하도록 최적화되어 있습니다.일반적으로 센티미터의 정확도를 제공합니다.6D 위치 및 방향 정보를 제공하는 것도 있습니다.

기존 시스템의 예는 다음과 같습니다.

워크스페이스 시스템

이것들은 제한된 작업 공간(일반적으로 몇 입방 미터)에만 적용되도록 설계되었지만 밀리미터 범위 이상의 정확도를 제공할 수 있습니다.일반적으로 6D 위치와 방향을 제공합니다.예를 들어, 가상 현실 환경, 컴퓨터 지원 수술 또는 방사선학용 정렬 도구, 촬영(모션 캡처, 성냥 이동) 등이 있습니다.

예:센서 바를 갖춘 Wii 리모컨, Polhemus Tracker, Precision Motion Tracking Solutions InterSense.[6]

하이 퍼포먼스

고속, 고속, 저감속, 저안착시간으로 물체(공구 또는 부품)를 원하는 경로를 따라 원하는 방향으로 부드럽고 정확하게 이동시키는 고성능 위치결정 시스템을 제조공정에서 사용한다.움직임을 신속하게 정지하고 지터를 최소화하면서 움직이는 물체를 원하는 최종 위치와 방향으로 정확하게 배치할 수 있도록 설계되었습니다.

예: 고속 공작 기계, 레이저 스캔, 와이어 본딩, 프린트 기판 검사, 실험실 자동화 측정, 비행 시뮬레이터

테크놀로지

방, 건물 또는 세계에서 물체 또는 사람의 위치와 방향을 결정하기 위해 여러 기술이 존재합니다.

음향 포지셔닝

주요 기사:음향 위치 및 3D 사운드 현지화

비행시간

비행 시간은 송신기와 수신기 사이의 펄스 신호의 전파 시간을 측정하여 거리를 결정합니다.최소 3개 위치의 거리를 알고 있는 경우, 삼변측정을 사용하여 네 번째 위치를 결정할 수 있습니다.위성위치확인시스템이 그 예입니다.

레이저 범위 추적기 등의 광학 추적기는 시선 문제에 시달리고 주변 빛과 적외선 방사선에 의해 성능이 저하됩니다.반면 금속이 존재해도 왜곡 효과가 없고 [7]빛의 속도로 인해 높은 업데이트 속도를 낼 수 있다.

초음파 추적기는 주행 거리에 따라 에너지가 손실되기 때문에 범위가 더 좁습니다.또한 주변 초음파 소음에 민감하여 업데이트 속도가 낮습니다.하지만 주요 장점은 시야가 필요하지 않다는 것입니다.

Global Navigation Satellite 시스템과 같은 전파를 사용하는 시스템은 주변 조명에 영향을 받지 않지만 시야가 확보되어야 합니다.

공간 스캔

공간 스캔 시스템은 (광학식) 비콘 및 센서를 사용합니다.다음의 2개의 카테고리를 구별할 수 있습니다.

  • 비콘이 환경에서 고정된 위치에 배치되고 센서가 물체[8] 위에 있는 시스템 내부
  • 비콘이 타깃에 있고 센서가 환경에서 고정된 위치에 있는 시스템 외부

센서를 비콘에 조준함으로써 이들 사이의 각도를 측정할 수 있습니다.삼각 측량을 사용하면 물체의 위치를 확인할 수 있습니다.

관성 감지

관성 감지의 주요 장점은 외부 기준이 필요하지 않다는 것이다.대신 알려진 시작 위치와 방향에 대해 자이로스코프 또는 가속도계를 사용하여 위치를 회전합니다.이러한 시스템은 절대 위치 대신 상대 위치를 측정하기 때문에 누적된 오차에 시달릴 수 있으며 따라서 드리프트될 수 있습니다.시스템을 정기적으로 재보정하면 정확도가 향상됩니다.

기계적 링크

이 유형의 추적 시스템은 기준과 대상 사이의 기계적 연결을 사용합니다.두 가지 유형의 링크가 사용되었습니다.하나는 각각 회전할 수 있는 기계 부품의 조립체이며, 사용자에게 다중 회전 기능을 제공합니다.링크의 방향은 증분 인코더 또는 전위차계를 사용하여 측정된 다양한 링크 각도에서 계산됩니다.다른 유형의 기계적 연결은 코일로 감겨진 와이어입니다.스프링 시스템은 정확한 거리를 측정하기 위해 와이어에 장력을 가합니다.기계적 링크 트래커에 의해 감지되는 자유도는 트래커의 기계적 구조 구성에 따라 달라집니다.대부분의 경우 6개의 자유도가 제공되지만 일반적으로 관절의 운동학 및 각 링크의 길이 때문에 제한된 범위의 움직임만 가능합니다.또, 기준으로부터의 거리에 따라 중량이나 구조물의 변형도 증가해,[9] 작업량에 제한을 가한다.

위상차

위상차 시스템은 기준 이미터로부터의 착신 신호의 위상과 비교하여 이동 대상에서의 이미터로부터의 착신 신호의 위상 변화를 측정한다.이것에 의해, 수신기에 대한 이미터의 상대적인 움직임을 계산할 수 있습니다.

관성감지 시스템과 마찬가지로 위상차이 시스템은 누적된 오차를 겪을 수 있으며 따라서 드리프트가 발생할 수 있지만 위상을 연속적으로 측정할 수 있기 때문에 높은 데이터 속도를 생성할 수 있습니다.오메가(내비게이션 시스템)가 그 예입니다.

직접 필드 감지

직접장 감지 시스템은 알려진 필드를 사용하여 방향 또는 위치를 도출합니다.단순한 나침반은 지구의 자기장을 이용하여 두 방향으로 방향을 [9]알 수 있습니다.경사계는 지구 중력장을 사용하여 나머지 세 번째 방향의 방향을 알 수 있습니다.단, 포지셔닝에 사용되는 필드는 자연에서 생성될 필요는 없습니다.서로 수직으로 배치된 3개의 전자석 시스템은 공간 기준을 정의할 수 있다.수신기에서 3개의 센서가 자기 결합의 결과로 수신되는 자기장 플럭스의 성분을 측정합니다.이러한 조치에 근거해, 시스템은, 이미터의 기준과 관련지어 수신기의 위치 및 방향을 결정한다.

광학계

광학 측위 시스템은 총 [10]스테이션과 같은 광학 구성 요소를 기반으로 합니다.

자기 포지셔닝

이 섹션은 자기 포지셔닝에서 발췌한 것입니다.[편집]

자기위치확인(Magnetic Positioning)은 실내 설정의 전형적인 자기장 이상을 독특한 장소인식 시그니처로 활용하는 IPS(Indoor Positioning System) 솔루션입니다.자기 이상에 기초한 최초의 위치추적 [11]인용은 1970년 군사 응용으로 거슬러 올라갈 수 있다.실내 위치설정을 위한 자기장 이상 사용은 2000년 [12][13]초 로보틱스와 관련된 논문에서 처음 주장되었다.

대부분의 최신 애플리케이션은 스마트폰에서 자기 센서 데이터를 사용하여 건물 내부의 [14]물체나 사람의 위치를 무선으로 파악할 수 있습니다.

현재 IPS에 대한 사실상의 표준은 없지만 자기 포지셔닝이 가장 완전하고 비용[citation needed] 효율이 높은 것으로 보입니다.하드웨어 요건이 없는 정확성과 비교적 낮은 총소유비용을[citation needed] 제공합니다.Opus Research에 따르면 자기 위치 기술은 "기초적인" 실내 위치 기술로 [15]부상할 것이다.

하이브리드 시스템

모든 테크놀로지에 장단점이 있기 때문에 대부분의 시스템은 여러 기술을 사용합니다.관성 시스템과 같이 상대적인 위치 변화에 기반한 시스템은 절대 위치 측정 시스템을 대상으로 정기적인 보정이 필요합니다.두 개 이상의 기술을 결합한 시스템을 하이브리드 포지셔닝 [16]시스템이라고 합니다.

하이브리드 포지셔닝 시스템은 여러 가지 다른 포지셔닝 기술을 사용하여 모바일 장치의 위치를 찾기 위한 시스템입니다.일반적으로 GPS는 셀 타워 신호, 무선 인터넷 신호, 블루투스 센서, IP 주소 및 네트워크 환경 [17]데이터와 결합된 이러한 시스템의 주요 구성요소 중 하나이다.

이 시스템은 개방된 지역에서는 매우 정확하지만 실내나 고층 건물 사이에서 제대로 작동하지 않는 GPS의 한계를 극복하기 위해 특별히 설계되었습니다(도시 협곡 효과).이에 비해 셀 타워 신호는 건물이나 악천후로 인해 방해받지 않지만 일반적으로 덜 정확한 위치를 제공합니다.Wi-Fi 포지셔닝 시스템은 Wi-Fi 밀도가 높은 도심 지역에서 매우 정확한 위치를 제공합니다.또한 Wi-Fi 액세스 포인트의 포괄적인 데이터베이스에 의존합니다.

특정 민간 및 상업 위치 기반 서비스와 위치 기반 미디어를 위해 하이브리드 위치 확인 시스템이 점점 더 탐색되고 있다. 이러한 서비스는 상업 및 실용성을 위해 도시 지역에서 잘 작동해야 한다.

이 분야의 초기 작업으로는 Place Lab 프로젝트가 있습니다.Place Lab 프로젝트는 2003년에 시작되어 2006년에 중단되었습니다.이후 스마트폰은 GPS의 정확성과 셀-ID 전환점 [18]검색의 낮은 전력 소비량을 결합할 수 있다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ "positioning system". The authoritative geographic information terminology database (in Latin). 2020-06-02. Retrieved 2020-08-31.
  2. ^ Hjelm, Johan; Kolodziej, Krzysztof W. (2006). Local positioning systems LBS applications and services ([Online-Ausg.] ed.). Boca Raton, FL: CRC/Taylor & Francis. ISBN 978-0849333491.
  3. ^ Kyker, R (7–9 Nov 1995). "Local positioning system". WESCON/'95. Conference Record. 'Microelectronics Communications Technology Producing Quality Products Mobile and Portable Power Emerging Technologies': 756. doi:10.1109/WESCON.1995.485496. ISBN 978-0-7803-2636-1. S2CID 30451232.
  4. ^ [https://www.google.com/patents/US20040056798 US20040056798 미국 특허 US20040056798 – 로컬 포지셔닝 시스템 - Galitzin Allegheny]
  5. ^ [https://www.google.com/patents/US6748224 US6748224 미국 특허 6748224 – 로컬 포지셔닝 시스템 – Lucent]
  6. ^ "InterSense Precision Motion Tracking Solutions Home". www.intersense.com. Retrieved 2018-09-30.
  7. ^ 헤드마운트 디스플레이 시스템 위치추적기: 1993년 3월 29일 Devesh Kumar Bhatnagar 조사
  8. ^ Woodrow Barfield; Thomas Caudell (1 January 2001). Fundamentals of Wearable Computers and Augmented Reality. CRC Press. ISBN 978-0-8058-2902-0.
  9. ^ a b 가상화 환경 추적 테크놀로지 조사, Jannick P. Rolland, Yohan Baillot 및 Alexei A.중앙 플로리다 대학교 올랜도 FL 32816, 광학 및 레이저 연구 및 교육 센터(CREOL)
  10. ^ "optical positioning system". The authoritative geographic information terminology database (in Latin). 2020-06-02. Retrieved 2020-08-31.
  11. ^ US 3789351, Feldman, David W. & Slone, James C., "지침 시스템", 1974-01-29 발행, 미국 해군 장관 임명
  12. ^ Suksakulchai, S.; Thongchai, S.; Wilkes, D. M.; Kawamura, K. (October 2000). "Mobile robot localization using an electronic compass for corridor environment". Smc 2000 conference proceedings. 2000 ieee international conference on systems, man and cybernetics. 'cybernetics evolving to systems, humans, organizations, and their complex interactions' (cat. no.0. 5: 3354–3359 vol.5. doi:10.1109/ICSMC.2000.886523.
  13. ^ Aboshosha, Ashraf; Zell, Andreas; Tübingen, Universität (2004). "Disambiguating Robot Positioning Using Laser and Geomagnetic Signatures". In: proceedings of IAS-8.
  14. ^ Haverinen, Janne; Kemppainen, Anssi (31 October 2009). "Global indoor self-localization based on the ambient magnetic field". Robotics and Autonomous Systems. 57 (10): 1028–1035. doi:10.1016/j.robot.2009.07.018.
  15. ^ Miller, Dan. "Analysis & Expertise in Conversational Commerce". Opus Research. Retrieved 2014-08-02.
  16. ^ OpenHPS: 오픈소스 하이브리드 포지셔닝 시스템 https://openhps.org
  17. ^ AlterGeo: http://platform.altergeo.ru/index.php?mode=about에 대해서
  18. ^ 백정엽, 김규한, Jatinder P의 Cell-ID Sequence Matching을 이용한 스마트폰의 에너지 효율적인 위치 설정.싱, 라메시 고빈단

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