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5) 이종 인프라 위치 DB 자동생성 / 보정 / 갱신 기술 설계서 (ETRI)

3. 세부 연구 결과상 세 설 계 서

1

상세설계서 표지

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1) 스마트폰 정밀항법 (ETRI)

3. 세부 연구 결과

· 2 차년도 연구 목표

상 세 설 계 서

2

스마트폰 고정밀 위치 인식을 위한 정밀 추측 항법 알고리즘 개발

- 상용 스마트폰 센서 정보를 활용한 정밀 항법 알고리즘 구현 및 시현

- Heading Estimation 성능 향상 알고리즘 연구

· 마일스톤 점검항목 및 방법

점검 항목 점검 기준 점검 방법

위치 측위 핵심 기술 설계 스마트폰 정밀항법 기술 상세설계서

o 다차원 고정밀 알고리즘 요구사항 및 스마트폰 정밀항법 상위설계의 내용을 반영한 상세설계 여부 확인 - 스마트폰 정밀항법 기술 상세설계서 작성 여부 - 정밀항법 기술관련 요구사항 수용 및 관련기능 포함 여부

검증 단말 플랫폼

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1) 스마트폰 정밀 항법 상세 설계서 (KAIST)

3. 세부 연구 결과상 세 설 계 서

스마트폰 정밀 항법 알고리즘

기술 내용

- 스마트폰을 기반으로 수집된 각종 센서 정보를 바탕으로 step detection 알고리즘과 heading

estimation 알고리즘 기능을 수행하여 얻어진 사용자의 step 과 heading 에 대한 데이터를

바탕으로 사용자의 위치 정보 및 추정 경로를 실시간으로 제공

기술 개발 방향

- Step detection 알고리즘

- Step length estimation 알고리즘

- Heading estimation 알고리즘

3

Accelerometer

Magnetometer

Gyroscope

SmartphoneInertial Sensors

StepDetection

Correlation

Step LengthEstimation

ImprovedHeading Estimation Dead Reckoning

PositioningSolution

Likelihood

| |3. 세부 연구 결과상 세 설 계 서

1) 스마트폰 정밀 항법 기술 설계서 a. Step Detection 알고리즘

기술 개요

- 사람이 걸을 때 가속도 센서의 출력이 일정

패턴을 보이는 특징을 이용해 사람의 걸음을

감지 .

- 가속센서의 패턴 중 peak 를 통해 감지하는

방법과 zero-crossing point 를 통해 감지하는

방법

Step Detection 알고리즘

- Time window 를 이용한 step detection

알고리즘

- Time window 를 이동 시켜가면서 window

내에

peak 또는 zero-crossing point 를 찾음 .

4

5 10 15 20 25 30-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5Accelerometer

Time [s]

Syn

thet

ic a

ccel

erat

ion

Synthetic acceleration

Peak detectionZero-crossing detection

No Step

| |3. 세부 연구 결과

Correlation between magnetometer and gyroscope

Likelihood (correlation between step and heading)

기술 내용

- 앞서 보인 step detection 알고리즘에 상응하는

heading estimation 알고리즘을 적용함에 있어

탐지된 각 step 에 보다 정확한 heading 정보를

적용하는 기술

기술의 특징

- magnetometer 의 정확성뿐만 아니라

magnetometer 와 gyroscope 사이의

correlation 모두를 함께 사용하여 보다 신뢰할 수

있는 heading 정보를 추정

설계 및 개발 내용 -

상 세 설 계 서

5

1) 스마트폰 정밀 항법 상세 설계서 b. Heading Estimation 알고리즘 (KAIST)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

200

250

300

350

Time [t]

Orie

ntat

ion

[deg

]

Magnetometer orientation

Gyroscope orientatoin

Heading with correlation

Correlation is broken

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

-5

0

5

10

15

Time [t]

Acc

eler

atio

n [m

/s2 ]

Synthetic acceleration

Peak step detection

Zero-crossing step detectionPeak step detection heading time

Zero-crossing step detection heading time

, , ,cor mag k gyro k , , , 1mag mag k mag k

, , 1 , ,

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, , 1

, , 1 ,

ori k ori k mag k gyro k

ori k mag k gyro k

ori k ori k

ori k ori k gyro k

, , , ,

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, ,

, ,

, ,

, ,

cor cor mag mag

cor cor mag mag

cor cor mag mag

cor cor mag mag

1

, argmins sk k

hp k

t t t

t a t

| |3. 세부 연구 결과

Experiment Environment KI Building Rectangular & Twisting Path

상 세 설 계 서

6

1) 스마트폰 정밀 항법 상세 설계서 c. 실험 환경 (KAIST)

항목 값

사용 단말 iPhone 4S

사용 센서 accelerometer magnetometer gy-

roscope

센서 샘플링 주파수 20Hz

실험 참가자 수 5 명

각 참가자 당 실험 수 10 회

| |3. 세부 연구 결과

KI Building Rectangular Path (75m) KI Building Twisting Path (85m)

상 세 설 계 서

7

1) 스마트폰 정밀 항법 상세 설계서 d. 실험 결과 (KAIST)

Peak Z-C

Mag.Gyro

.Prop

.Mag.

Gyro.

Prop.

Heading er-ror [○]

15.71○ 0.89○ 0.70○ 16.14○ 0.91○ 0.73○

| |

5) 이종 인프라 위치 DB 자동생성 / 보정 / 갱신 기술 (ETRI)

3. 세부 연구 결과

· 요구사항 추적표

상 세 설 계 서

8

기능규격번호 기능규격이름설계서 반영 여부

(class 명 )관련 UR

FS_MT-301 위치 계산 기능 3-5 UFR.004

FS_MT-302 Motion 예측 기능 3-5 UFR.004

| |

5) 스마트폰 정밀 항법 상세 설계서 (KAIST)

3. 세부 연구 결과

· 2 차년도 계획 및 실적

상 세 설 계 서

9

상용 스마트폰 센서 정보를 활용한 정밀 항법 알고리즘 구

현 / 시험

2012 2013

3 4 5 6 7 8 9 10* 11 12 1 2

1. 센서 정보기반 정밀항법 알고리즘 연구

2. 센서 정보기반 정밀항법 알고리즘 상세 설계

3. 센서 정보기반 정밀항법 알고리즘 구현

4. 센서 정보기반 정밀항법 알고리즘 시현 및 검증

실적