설정되는 환경에서의 위치확인을 위한 시스템 및 방법 document_id A220623109016

GPS(global positioning system)는 항법(navigation), 위치 추적 및 시각 동기화의 방법을 근본적으로 변화시켰다. 궤도 상의 32개의 위성을 이용하여, GPS는 신호가 수신될 수 있는 거의 모든 장소에서 지속적인 위치 확인 서비스를 제공한다. 수 미터까지의 정밀도를 갖는 GPS를 이용하는 저비용의 위치 확인 센서의 도래로 인해, 핵심 인프라구조(가령, 전력 시스템, 통신, 수송 및 군대)로 기술이 확산되었다. 이러한 능력의 중요성은, 국유 자산은 과장될 수 없고, 러시아, 일본, 중국 및 유럽 연합 등의 그 밖의 다른 많은 국가들이 그들 고유의 GNSS를 운영하거나 개발하고 있다는 사실에 의해 강조된다. 많은 이점에도 불구하고, GNSS는 한 가지 심각한 단점을 갖는다. 즉, 위성-기반의 항법 시스템 신호는 위치 확인 수신기에 도달할수록 통상적으로 매우 약하다는 것이다. 일부 경우에서, GPS처럼, 이는 설계의 핵심 부분이지만, 실전에서 궤도 상에서 고전력 송신기를 동작시키는 것이 어렵다. 장애물은 신호 파워를 감쇠시켜서, 위치 확인을 위해 사용될 수 없게 만들거나, 또는 최소한, 전체 측정 능력을 실질적으로 저하시키는 경향이 있기 때문에, 이러한 약한 신호에 의해, 장애 환경에서, 가령, 실내에서, 위치 확인 수신기를 동작시키는 것이 어려워진다. 이러한 한계를 극복하기 위해, 특히, 보조 GPS(Assisted GPS)와 고감도 GPS(High-Sensitivity GPS)와 같은 상당한 노력이 이뤄졌지만, 장애 환경에서의 실용적인 미터 수준의 위치확인에서, GNSS를 이용하는 것은 광범위한 용도에 알맞지 않다. 장애 환경에서의 위치 확인을 제공하기 위해, 이른바 RFID(radio frequency identification) 기술로부터 분화된 실시간 위치 파악 시스템(RTLS: Real Time Locating System)이라고 알려진 또 다른 분류의 위치 확인 기술이 개발되었다. TDOA(Time Difference Of Arrival), RSS(Received Signal Strength), 고정 리더(fixed reader) 및 랜드마크 태깅(landmark tagging) 등의 다양한 레인징(ranging) 방법을 이용하여, RTLS가 다양한 위치 확인 기능과 정밀성을 제공한다. 가장 진보된 다목적 시스템은 TDOA를 사용하는 경향이 있으며, 위치 정밀도를 수 미터 내까지 제공할 수 있다. 시스템 중 일부는 미터 이하(sub-meter)의 정밀도를 주장하기도 하지만 이는 고도로 제어되는 환경에서 그렇다. 전망은 좋지만, RTLS 시스템은 설치되고 동작되기에 매우 비싸다. 높은 정밀도가 요구될 때, 장비의 비용과 복잡도가 소수의 제한된 적용을 제외하고는 모두 비실용적으로 만들 수 있다. RTLS는 다양한 적용예에 맞춰질 수 있는 다양한 해결책을 제공한다. 그러나 GNSS 기반의 위치 확인의 비교적 단순함과 넓은 가용성에 비교할 때, RTLS 모두 덜 바람직하다. 덧붙이자면, 장애물이 있는 국소 영역과 장애물이 없는 넓은 영역 환경 모두에서의 위치 확인을 필요로 하는 조합된 적용예에 대하여, GNSS와 RTLS 모두, 홀로는 요구사항을 만족시킬 수 없기 때문에, 선택은 극도로 제한적이다. 서로 호환되지 않고, 일체되기 어렵고, 따라서 매우 비싸다는 사실로 인해 RTLS와 GNSS의 조합된 시스템은 비실용적이다. RTLS 기능을 제공하기 위해 의사위성(pseudolite)을 이용하는 상품 GPS 수신기 기법을 적응시키기 위한 몇 번의 시도가 있어왔다. 개념상으로는 매력적이지만, RTLS 애플리케이션 중 다수를 해결함에 있어서, 이러한 솔루션들은 실제 구현되기에는 너무 고가이며, 파워 집중적(power intensive)이며, 표준 GPS 동작을 방해(jam)하는 경향이 있기 때문에, 이들은 불법적이다. 따라서 국소적으로 전개되어 있는 비콘 기준 포인트(beacon reference point)를 이용하여 장애 환경에서도 마찬가지로 잘 동작하면서, 광역(wide area)의 무장애 환경에 대해서 GPS 위성 등의 GNSS 기준 포인트를 사용할 수 있는, 비용 효율성과 높은 정밀도를 갖는 위치 확인 기술이 요구된다.