실내 측위(IPS)

정의

실내 측위는 GPS가 닿지 않는 건물 내부에서 사람이나 물체의 위치를 찾는 기술이다.

위성 신호가 벽과 천장에 막혀 약해지므로, 건물 안에서는 무선 신호로 위치를 잰다.

이 체계를 실내 위치 확인 시스템, 줄여서 IPS라고 부른다.

구성 요소와 흐름

구성은 기준 장치, 이동 단말, 측위 엔진의 세 요소로 나뉜다.

기준 장치는 신호를 내보내거나 받아 위치를 고정하는 장치다.

이동 단말은 신호를 측정하고, 측위 엔진은 거리나 각도를 계산한다.

계산된 좌표가 결과로 나와 화면에 표시된다.

측정 방식 비교

측정 방식은 무엇을 재는지에 따라 RSSI, ToA, TDoA, AoA로 나뉜다.

ToA는 도착 시간에 전파 속도를 곱해 거리를 구하고, RSSI는 신호 세기를 거리로 환산한다.

TDoA는 도착 시간차를, AoA는 도착 각도를 쓰므로 측정하는 값 자체가 다르다.

표에서 동기화 조건을 나란히 보면 ToA와 TDoA를 헷갈리지 않는다.

거리를 구하는 식

거리를 구하는 대표 식은 ToA와 RSSI 경로손실 식이다.

ToA는 신호가 가는 데 걸린 시간에 전파 속도를 곱해 거리를 구한다.

RSSI는 경로손실 모델로 측정한 손실 값을 거리로 역산한다.

직접 풀어 보자.

핑거프린팅

핑거프린팅은 미리 측정한 신호 지도와 현재 측정값을 비교해 위치를 찾는다.

먼저 공간의 여러 지점에서 신호 세기 패턴을 측정해 데이터베이스를 만든다.

측위할 때는 현재 측정값을 데이터베이스와 맞춰 위치를 고른다.

정확도는 DB에 등록된 위치 수에 따라 달라진다.

기술별 장단점

실내 측위 기술은 장점과 한계가 함께 있어 비교해서 봐야 한다.

Wi-Fi는 기존 망을 써서 설치 비용이 낮지만, 벽재와 간섭에 오차가 커진다.

UWB는 수 cm 수준으로 정밀하지만 앵커를 촘촘히 깔아 비용이 크다.

그래서 Wi-Fi로 대략 위치를 잡고 VIO로 보정하는 식으로 기술을 섞는다.

핵심 정리

마지막으로 핵심 내용을 한눈에 정리한다.

실내 측위는 GPS가 약한 건물 안에서 무선 신호로 위치를 재는 시스템이다.

측정 방식과 정확도, 설치 비용과 개인정보 쟁점을 함께 기억한다.

이제 간단한 문제를 풀어 보자.