설치된 GPS 시스템은 위치측정, 특히 계속 증가하는 모바일 최종 기기의 유행과 관련되어 방대한 가능성을 연다. 자동차 내비게이션이나 상품 수송 차량 추적에서 이들 기기의 사용은 이제 일상적인 일이다. 하지만, 여전히 빌딩 안이나 거치 협곡의 예시처럼 GPS 기반 위치 측정이 작동하지 않는 “GPS 거부 지역”으로 알려진 환경이 있다. 이것이 많은 부분들이 오늘날 실내와 실외 모든 지역에서–공항이나 회사 부지 같은 큰 인프라 매끄러운 위치 측정에 대한 증가하는 수요를 경험하고 있는 이유이다. 무선 통신 기술의 사용과 지속적인 개발은 위치 측정 범위의 이러한 간격을 좁히는 다양한 WI-FI 기반 실내 위치 측정 솔루션의 발생을 가능하게 했고 모든 수준의 가치 체인에 새로운 기회와 추가 부가 가치를 만들어냈다.

실내 위치 측정 솔루션은 전통적인 GPS 기반 시스템이 건물과 큰 인프라 안에서 전파 차단과 반사로 인해 사용될 수 없을 때 이용된다. 실내 어플리케이션에서는, Wi-Fi, 광학 센서, 동작 센서 같은 다른 기술이 작동하게 된다. Wi-Fi 기반 실내 위치 측정 시스템의 어플리케이션의 다양한 분야들은 스포츠, 보안, 생산, 계획, 자동차, 건강관리, 엔터테인먼트의 전체 가치 체인을 뒤덮는다.

산업 4.0의 맥락에서, 예를 들면, 모든 수준의 가치 체인에 걸친 실내 위치 측정 시스템을 통한 인프라, 절차, 제품의 통합된 포착과 네트워킹 덕분에 새로운 기회들이 나타나고 있다. 사물인터넷은 산업 4.0의 필수적인 전제 조건이다. 그것은 절차, 작업 처리 속도 향상, 산업과 기업 안전의 증가로 거두어질 새로운 잠재적인 혜택을 가능하게 할 것이다.

제조 부문에서의 실내 위치 측정은 사람이나 차량이 기계 근처 같은 특정 영역에 있는지를 체크할 수 있게 하는 geofencing 같은 개념의 적용을 가능하게 할 것이다. 당신은 또한 특정 영역의 사람이 그곳에 있을 자격이 있는지 확인할 수 있다. 이는 작업 과정상의 투명성과 안전을 보장하는 면에서 특히 유용하다. 실내 위치 측정 시스템의 다른 적용은 화물 운반대, 제품, 포크 리프트, 심지어는 사람까지 실시간으로 위치 측정이 가능함으로 인한 자동 위치 측정계획 과정의 최적화이다. 이는 개별 위치에서 여러 위치에 걸쳐 그들을 더 안전하게 만듦에 더해 속도 상승, 연결, 계획 과정의 향상을 가능하게 한다. 마지막으로, 완전한 위치 측정 솔루션은 새로운 서비스를 위한 길을 포장한다.

실내 위치 측정 시스템은 또한 공항 같은 대규모 인프라에서의 합동 및 작동 안정성을 지원한다. 충돌한 뻔한 사고 같은 중요한 상황들이 중앙에 수집된 위치 데이터를 사고와 재앙적 상황을 방지하기 위한 카메라 감시와 결합시켜 기록될 수 있다. 추가 적용 시나리오는 공항에서 승객과 피고용인, 혹은 피고용인과 방문자의 회사 부지에서의 위치 측정이다.

스포츠 분야에서– 예를 들면 풋볼에서– 실내 위치 측정 시스템은 시합을 분석하고 수집된 데이터를 처리하고 위해 사용된다. 스포츠 활약을 운동선수의 생체 데이터와 연결시켜, 훈련 전략과 시합은 객관적으로 평가되고 최적화될 수 있다. 예들 들어, 실내 위치 측정 기술이 기반한 기술적 원조는 시각이 손상된 사람들에게 훈련 프로그램과 매일의 이동성과 접속가능성을 지원할 수 있다. Fraunhofer Institute for Integrated Circuits IIS가 시각이 손상된 사람이 그 사람이 정해진 경로를 벗어났을 때 촉각과 청각 경고 신호와 지시를 전송하기 위한 착용하는 센서 벨트를 사용하는 위치 시스템을 개발하고 있다.

주변 보조 생활(AAL)의 맥락에서, 실내 위치 측정 솔루션은 나이든 사람, 장애인, 수발이 필요한 사람을 지원하기 위함과 동시에 완전한 위치 측정 범위를 Wi-Fi와 블루투스를 통해 보장하기 위해 개발되고 있다. 어플리케이션 영역에서, 전문가들은 지적 환경 및 다양한 구성요소와 솔루션의 매끄러운 통합을 만들어내고 있다. 이는 의료 환경 감시와 geofencing 을 가능하게 할 것이다. 추락 같은 특정 사고는 그러므로 감지될 수 있고 간병인이 인지할 수 있다. 다양한 전파 탐지 기술은 매우 다양한 보조 시스템에 사용되어 사람들이 굉장히 늘어난 정도로 독립적인 삶을 살게 하고, 건강과 삶의 질 전반을 향상시킬 수 있다. Fraunhofer IIS 의 연구자들은 생체 기능을 감시하는 시스템이 위급 시에 사람들의 위치를 잡는데 도움이 된다고 주장했다.

공공 운송 분야에서, 센서 융합을 통한 위성 위치 측정(GPS)와 Wi-Fi 위치 측정, 동작 센서의 지능적 결합은 집집마다 내비게이션을 가능하게 할 수 있다. 특히, 이는 승객이 버스, 트램, 기차, 지하철 시스템을 갈아탈 때 그들의 방향을 찾기 쉽게 해준다.

그들이 매우 넓은 범위에 적용되기 때문에, 다양한 실내 위치 측정 솔루션은 각 분야의 적용에서 신뢰성과 사용자 친화성을 보장하기 위해 다양한 요구를 만족시켜야 한다. 정확성과 이용 가능성은 전통적인 GPS 기반 솔루션이 작동하지 않을 때 이용되는 이들 시스템에 특히 중요하다. 이용가능성은 기본적인 주어진 위치를 확인하는 가능성에서 모든 영역에 걸쳐 정해질 수 있는 정도의 정확성까지 다양한 수준에 걸친다. 이용가능성은 계획, 생산, AAL 같은 영역에서 개인과 회사 모두에 가장 중요하다. 그에 더해, 기술적인 구분이 인프라 기능의 면에서 만들어진다. 한 옵션은 Wi-Fi 네트워크에 기반한 박물관 안내 시스템에서 볼 수 있는 기기가 스스로 위치를 측정(자체 위치)할 수 있게 하는 인프라이다. 대안으로, 데이터가 중앙에 수집되고 처리되면 인프라가 기기 위치를 측정할 수 있다(원격 위치). 가시선과 라디오 파 전송이 빈번히 장애물(기계 같은)이나 딱딱한 벽에 방해되기 때문에 영역의 크기와 물리적인 특징은 큰 인프라, 계획, 제조에서 중요한 역할을 한다. 마찬가지로, 특정한 실내 위치 측정 솔루션은 위치 측정될 물체의 수와 속도, 혹은 측정 대상이 물체인지 사람인지에 기반하여 정해질 수 있다. 위치 측정 시스템에서 센서 기술의 결합은 생체 데이터를 감시하고 추락을 감지하듯 개인을 지원할 필요가 있는 스포츠와 AAL 시스템에 특히 유익하다. 이 맥락에서, 의료 지원을 위한 온도 데이터 같은 추가 센서 데이터를 위한 전송 속도와 빈도는 특정 사용자의 수요에 따라 정해질 수 있다. 실시간 분석 시스템을 사용하는 것 또한 특정 사건–비상사태 알람으로 경고되는-에 적절히 대응하기 위해 필요할 수 있다. 다른 중요한 문제들은 송신기 형태 및 무게에 더해 배터리 수명을 포함한다. 이들 속성이 어플리케이션에 의존하는 다양한 고려에 종속되어있기 때문이다. 실제로, 다양한 상황에서, 전송기 작동은 효과적인 실내 위치 측정 시스템의 개발에 중요하다. 거기에 더해, 위치 잡는 속도와 빈도 모두 어플리케이션에 따라 다양할 수 있기 때문에 업데이트률은 적절한 적용을 위해 최적화되어야 한다. 목표가 고객 요구에 맞추어진 실내 위치 측정 솔루션을 위한 가능한 한 최선의 디자인을 달성하는 것이므로, 비용 문제와 이용 가능성 모두 시행에 감안되어야 한다. 실내 위치 측정 시스템에 놓인 상당한 수요를 만족시키기 위해 Fraunhofer IIS는 이들 기기 기술들을 결합시키고 더 발전시키기 위해 작업 중이다.

위에서 논한 실내 위치 측정 기술은 다양한 기술들을 물체나 사람의 위치를 알아내기 위해 사용한다. 다음은 가장 중요한 실내 위치 측정 기술과 이들 기술이 제공하는 가능성에 대한 개관을 제공한다.

개관

전계 강도 측정-박물관 같은 건물 안에서 작동하며 Wi-Fi나 블루투스 네트워크 같은 현존 인프라를 사용하는-은 전계 강도 분산을 측정하고 그것을 데이터베이스에 저장된 전계 강도 지도와 위치를 계산하기 위해 비교한다. 여러 측정기의 정확도를 가진 이들 시스템은 박물관이나 쇼핑 몰에서 안내와 정보 시스템에 사용될 수 있고 혹은 구조대원의 안전을 위기 상황에서 보장하기 위해 사용될 수 있다. 신호등 솔루션은 또한 블루투스 저전력(BLE)이나 RFID(Radio-Frequency Identification) 같은 단거리 라디오 시스템을 사람이나 기기가 위치한 영역을 알아내기 위해 사용하여 위치 잡기를 가능하게 한다. 이는 쇼핑몰에서의 도난 방비와 내비게이션에 유용하다.

각도 측정 기술에서, 전송기의 위치는 안테나 배열에서의 라디오 신호 발생각에 기반하여 미터 단위 정확도로 계산된다. 이 시스템은 구조대의 위치를 측정하거나 공항에서 보안 어플레키이션을 위해 사용될 수 있다.

주행시간 기반 전파탐지법은 라디오 신호가 전송기와 수신기 사이를 이동하는 시간 간격을 측정하여 위치를 알아낼 수 있게 한다. 센티미터 단위 정확성을 제공하는 위치 잡기 솔루션은 스포츠와 차량을 위한 위성 내비게이션(GNSS)에 사용된다.

센서 네트워크는 가까운 관계를 센서 접속점 간의 관계나 거리를 측정하기 위해 사용하고, 자신의 위치를 위치가 알려진 접속점에 기반하여 계산한다.

비교

다양한 위치 측정 기술은 결합될 수 있으며, 이는 그들이 내부 센서 기술과 사건 감지 같은 다른 기술과 기법의 지원을 받을 수 있다는 것을 의미한다. 시스템 결합은 높은 정확성, 신뢰성, 이용 가능성을 보장한다. 환경 모델은 또한 경로 계획 같은 어플리케이션에 유용한 위치 주변을 포함한다. 기법에 의존하여, 위치 잡기 데이터는 어떤 것이 있는 위치와 움직이고 있는 목적지와 속도로 구성된다. 사용되는 센서 기술에 의존하여, 사람들의 생체 기능이나 기기의 기능성 또한 전해질 수 있다.

전반적으로, 실내 위치 측정의 전체 영역은 이제 내부 공간을 정복하기 시작한 전도 유망한 트렌드이다. 기본 실내 이용 가능성에 더해, 주요 관심사 중 하나는 특히 정확성 면에서의 성능 향상이다. 한 중요한 목표는 위치 측정을 가능한 한 작은 인프라를 사용하거나 심지어는 인프라를 전혀 사용하지 않고 달성하는 것이다. 이는 매끄럽고 신뢰성 있는 물체의 위치 측정을 실내와 실외 모두에서 가능하게 할 것이다. 널리 퍼지는 스마트폰의 이용가능성과 직거래 같은 새로운 시장의 발전 결과로 인해, 우리는 매끄러운 실내/실외 위치 측정과 내비게이션이 이후 수 년 안에 가능해지리라는 것을 예측할 수 있다. 통합의 측면에서, 중심 역할은 한편으로는 질이 높아져가는 고급 센서와, 다른 한편으로는 이들 센서의 대규모 물량에 의해 수행된다. 다른 유망한 접근법은 “유사위성”의 사용에 관련된다. 이들 “유사 위성”은 위성 신호를 건물 안에서 증폭시켜 일반 GPS 수신기를 통해 실내 위치 측정을 가능하게 하는 전송기이다. 추가로, 우리는 증가하는 소형화된 위치측정 부품들이 기기, 인프라, 차량에 표준으로 통합되어 서로 소통 가능하게 하리라고 예측한다. 이는 새로운 표준, 프로토콜, 인터페이스가 탄생하게 한다. 증가하는 표준화, 통합, 네트워킹은 기술 성능을 향상시키고 새로운 어플리케이션과 서비스-산업 4.0의 영역에서는 자동차들이 서로 연결되거나(Car2Car) 주차장이나 기계 같은 인프라와 연결되는(Car2X)-를 가능하게 할 것이다. 우리는 Fraunhofer IIS 의 Dr. Stephan Otto 에게 그가 이 챕터에서 무선 실내 위치 측정에 기여한 것에 감사한다.

indoo.rs 와 협력하고 있는 KLM Royal Dutch Airlines은 암스테르담 스키폴 공항에서 환승 승객에 의해 사용될 그들의 KLM 앱을 실내 위치 잡기와 내비게이션 프로토타입 기능성 면에서 향상시켰다. iOS와 안드로이드에서 가동되는 그 어플리케이션은 사용자의 위치를 지도상의 점으로 보여주며 현재 위치에서 다음 게이트로 가는 경로를 보여준다. 그 어플리케이션은 또한 그곳으로 걸어가는데 필요한 시간도 계산해준다.

프로젝트의 주요 목적은 게이트 폐쇄 시간을 향상시키고 환승 시간을 추가 서비스를 고객에게 제공하여 단축시키는 것이다. 또한, 항공사의 고객에게 지도 지시를 제공하여, 그들의 도착 게이트에서 연결된 항공편으로의 여정이 훨씬 더 쉬워질 것이다.

전송 영역에서 정확한 위치 잡기를 가능하게 하기 위해, iBeacons가 KLM 키오스크에 설치되었다. KLM 앱을 폰에 설치한 고객이 iBeacon을 통과할 때, 경로 정보가 이용 가능하다면 푸시 알림이 스마트폰에 보내질 것이다. 만약 사용자가 이 정보를 좋다고 결정한다면, 앱은 열리고 현재 위치에서 다음 게이트로 가는 경로를 보여줄 것이다.

내비게이션 서비스는 애플과 안드로이드 앱 스토어에서 다운로드할 수 있는 최신 출시된 KLM앱에서 이용 가능하다.

프로젝트 특유의 과제는 아래와 같이 요약될 수 있다:

• 스키폴 공항에 위치한 솔루션은 BLE 신호등이 환승 구역에 설치되는 것과 사용자의 스마트폰에서 나온 이들 신호의 수신을 요구한다. 역사적으로, 블루투스는 배터리 소모로 유명했다. 그래서 KLM은 앱 사용자들이 내비게이션 기능을 사용하면서 블루투스 4.0(블루투스 저전력(BLE))을 켜두지 않는 것을 우려했다. 또한 모든 사용자가 BLE를 표준으로 지원하는 스마트폰을 소유하지는 않는다.
• 후자의 제약은 시간이 지나 새로운 스마트폰 세대가 BLE를 표준으로 지원하게 됨에 따라 무관해질 것이다. 새롭고 떠오르는 기술이 옛 기기들과 약간의 호환성 문제를 겪는 것은 흔한 일이다. 초기 블루투스 버전과 비교하면, 블루투스 4.0은 매우 낮은 전력 소모가 특징이다(예를 들면, iBeacon은 한 배터리로 4년간 켜놓을 수 있다). 새 스마트폰에서 가능한 블루투스 연결을 가지는 것은 초기 블루투스 버전에 비해 전체 배터리의 오직 작은 부분만을 차지한다. BLE의 핵심 혜택에 대한 설명은 블루투스 기반 솔루션에 대한 반대를 넘어서는데 도움이 된다.
• 작은iBeacon은 전송 영역의 KLM 키오스크에 설치되었다. 흥미롭게도, 신호는 이들 키오스크를 지나가는 사람들의 호기심을 끌었고 때때로 제거되거나 치워졌다. 공항에서의 iBeacon 설치는 프로젝트가 공항이 아닌 항공사와 협력하고 있었기 때문에 다양한 이유로 여러 제한에 종속되어 있다 그러므로, 신호는 아무 장소에나 설치되지 못하고 KLM 키오스크(예를 들어, 더 높은 곳)에 설치된다. 작은 iBeacon 기기는 분실을 방지하기 위해 접착제로 확고히 고정되었다.

여러 이해당사자가 공항의 사업 운용 환경(예를 들면, 공항 오퍼레이터, 항공사)에 관련되어 있다. 성공적인 공항 내 실내 내비게이션 시스템은 다양한 참가자들의 협력을 요구한다: 기술 회사, 건축설비 관리사, 승객 서비스.

모든 건물은 고유의 특징을 가지고 있으며 이들은 BLE 신호의 설치에서 고려될 필요가 있다. 공항들은 365일 1년 건축 부지로 간주될 수 있다: 외관과 공항 영역의 배열이 계속 진행 중인 변화(임시 진급, 추가 스탠드 등)에 종속된다. 블루투스 신호는 단열과 흡수 재질의 물체에 영향을 받는다. 이런 이유로, 신호등은 고도의 가시성이 보장되는 장소에 설치되어야 계속 변화하는 환경의 영향이 최소화될 수 있다.

포함된 높은 수준의 혁신은 IoT 프로젝트와 계획이 시장의 사용자들이 그런 기술들의 잠재력에 대한 교육을 받는 것을 요구당한다는 것을 의미한다. 오직 그때 운용자와 사용자가 가치를 완전히 인식할 수 있다.

우리는 indoo.rs의 COO인 Bernd Gruber에게 이 사례 연구에 대한 지원에 감사한다.