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한동수 교수, 크라우드소싱 기반의 실내 위치인식 기술 개발
〈 한동수 교수 〉
우리 대학 전산학부 한동수 교수 연구팀(지능형서비스통합 연구실)이 크라우드소싱 기반의 실내 위치 인식 기술을 개발했다.
이번 기술은 스마트폰에 탑재된 다양한 센서를 통해 수집된 신호를 기반으로 무선랜 신호(일명 핑거프린트)의 수집 위치를 자동으로 라벨링하는 인공지능 기법이다.
무선랜 신호가 존재하고 스마트폰이 사용되는 건물이면 어디든 적용할 수 있고 정확도가 높아 도심의 실내 위치 인식 시스템 구축비용을 획기적으로 줄일 수 있을 것으로 기대된다.
세계적인 주요 IT 기업들은 실내 환경에서 정확도 높은 위치정보를 제공하기 위해 다양한 노력을 해 왔지만, 정확도 높은 라디오맵(특정 지역이나 건물의 신호 특성) 구축에 많은 어려움을 겪고 있다. 주로 활용되는 와이파이 포지셔닝 시스템(WPS)는 건물의 층을 구분하지 못한다는 한계가 있다.
연구팀은 문제 해결을 위해 우선 불특정 다수의 스마트폰을 통해 수집된 무선신호를 클러스터링을 통해 건물별로 분류한 뒤 기압 정보를 통해 다시 층별로 분류했다. 연구팀은 날씨 변화로 인한 기압 정보 측정에 어려움을 겪던 기존 기술의 한계를 극복하고 수집된 무선신호를 층별로 구분하는 기법을 새롭게 개발했다.
연구팀은 새로 개발한 반자율학습 위치 라벨링 AI 기법을 통해 무선신호의 수집 위치를 라벨링했다. 관성 센서 기반의 관성항법(Pedestrian Dead Reckoning) 기법을 접목해 초기 라디오맵을 구축했고, 관성 센서로부터 얻어지는 신호 정보 없이 수집된 무선신호는 지역 탐색과 전역 탐색을 반복적으로 수행하는 최적화 기계학습 알고리즘을 통해 수집 위치를 최적화했다.
연구팀은 지하 2층, 지상 6층의 12만 평 규모의 실내 쇼핑몰을 대상으로 정확도를 측정한 결과 3~6미터 수준의 정확도를 보임을 확인했다. 층 구분 정확도도 95% 이상 가능해 수작업을 통한 정확도를 넘어서는 결과를 보였고, 도시 전체 건물에 적용했을 때도 유사한 결과를 얻을 수 있을 것으로 예상했다.
이번에 개발한 기술을 주요 IT 기업, 통신사, 온라인 쇼핑사의 앱을 통해서 수집된 신호에 적용하면 도시 및 국가 규모의 실내 위치 인프라를 손쉽게 구축할 수 있을 것으로 예상된다.
한동수 교수는 “대규모 무선신호를 수집할 수 있는 기업이 해당 기술을 도입하면 가까운 미래에 대부분의 실내 공간에서도 5~10미터 수준의 정확도 높은 위치 인식 서비스가 제공될 수 있을 것이다”라며 “실내외 통합 내비게이션, 응급 호출 서비스 등 스마트시티를 구현하는 데 유용하게 활용될 수 있을 것이다”라고 말했다.
□ 그림 설명
그림1.KAILOS 개념도
2019.06.10 조회수 12142 -
사용자 참여형 실내 내비게이션 시스템 개발
우리 학교 전산학과 한동수 교수 연구팀이 무선랜 신호를 기반으로 한 사용자 참여형 실내 내비게이션 시스템인 ‘카이로스(KAILOS, KAIST Location System)’를 개발했다.
크라우드소싱(대중을 제품이나 창작물 생산 과정에 참여시키는 방식)을 활용한 ‘카이로스’는 사용자가 인터넷 홈페이지와 스마트폰 앱을 통해 건물과 무선랜의 정보를 입력하면 전 세계 어디서나 간편하게 실내 내비게이션 시스템을 구축할 수 있도록 지원하는 것이 가장 큰 특징이다.
그동안 실내 위치정보를 제공하는 서비스는 다양한 최첨단 IT 기술로 각각 다른 회사가 이벤트성으로 구축하는 경우가 많았다. 건물마다 만들어진 실내 내비게이션 앱이 다르기 때문에 사용자들은 대형건물이나 지하철 역 등 장소에 맞는 앱을 다운로드 받아야 하는 불편함이 있었다.
한 교수 연구팀이 개발한 ‘카이로스’는 건물 및 무선랜 정보가 구축된 전 세계 어느 건물이라도 누구나 무료로 사용할 수 있다.
실내 내비게이션 시스템 구축을 지원하는 ‘카이로스’는 △지도상에 건물등록 △건물의 층 등록 △신호수집 경로 설계 △무선 랜 신호 및 센서 데이터 수집 △실내 라이오맵 구축 등 총 5단계로 구성됐다.
자신의 건물에서 실내 내비게이션 서비스를 제공하기를 원하는 사용자들은 홈페이지 지도에서 구축 대상 건물의 윤곽을 그린 다음 층별로 설계도를 등록하고 나서 무선랜 신호를 수집할 경로를 설정한다. 이후 해당 건물에서 스마트폰 앱을 통해 무선랜 신호 및 센서 데이터를 수집하고 수집된 데이터를 서버로 전송하면 된다.
연구팀이 측정한 결과에 따르면 무선랜 환경이 잘 갖추어진 실내 공간에서 위치 오차는 5미터 정도에 불과했다. 앞으로 사용자가 많아질수록 정확도가 획기적으로 개선될 것으로 연구팀은 기대하고 있다.
한동수 교수는 “앞으로 무선랜 신호는 물론 3축 가속기, 자이로스코프, 자기장, 기압계 등과 같이 스마트폰에 장착된 다양한 센서로부터 얻어지는 정보를 함께 사용해 위치 추정 정확도를 더욱 개선해 나갈 것”이라고 밝혔다.
아울러 “지난 수년 동안 개발해 온 실내 내비게이션 시스템을 공개한 것은 국내 실내 위치인식 기술 발전을 더욱 촉진시켜 구글이나 애플과 같은 글로벌 회사들과의 기술 경쟁력 격차를 좁히기 위한 것”이라고 기술 공개에 대한 배경을 설명했다.
실내 내비게이션 구축을 원하는 기관, 회사, 학교, 단체 등은 홈페이지( https://kailos.io )에서 건물 정보를 등록하고 ‘카이로스’ 앱을 다운받아 사용하면 된다.(문의전화 042-350-7762)
한동수 교수는 2010년 무선랜 신호에 기반한 실내 내비게이션 시스템을 코엑스에서 세계 최초로 상용화시킨 공로로 2011년 ‘IT 이노베이션대상 대통령표창’을 수상했다. 또 2013년에는 실내 GPS 구축 지원 시스템과 실내외 통합 내비게이션 시스템을 개발한 공로로 ‘창조경제대상 국무총리상’을 수상한 바 있다.
● KAILOS 글로벌 실내 GPS 시스템 구축 과정(개요)
● KAILOS 시스템 구성
● KAILOS 홈페이지 메인화면
● 카이로스 앱 화면
● 실내지도 및 라디오맵 구축 상세 과정
1. 빌딩 등록: 빌딩에 맞게 사각형을 변형
2. 층 등록: 준비된 층별 실내 지도 등록
3. 신호수집 계획 수립: 웹으로 제공되는 툴을 사용하여 신호수집 계획 수립
4. 신호 수집: 신호수집 앱을 사용하여 걸으며 신호 수집
5. 라디오맵 생성 완료 및 실내외 통합 내비게이션 - 라디오맵 생성 완료: 수집된 곳 영역 표시
- 응용 서비스: 실내외 통합 내비게이션 시스템
2014.03.20 조회수 20440