The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences (한국통신학회논문지)

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Enhanced VLC-TDoA Algorithm for Indoor Positioning Without LED-ID

LED-ID 없이 실내 위치 추정이 가능한 개선된 VLC-TDoA 알고리즘

  • 트렁홉도 (숭실대학교 정보통신전자공학부 통신망 설계 및 분석 연구실) ;
  • 황준호 (숭실대학교 정보통신전자공학부 통신망 설계 및 분석 연구실) ;
  • 유명식 (숭실대학교 정보통신전자공학부 통신망 설계 및 분석 연구실)
  • Received : 2013.06.12
  • Accepted : 2013.07.31
  • Published : 2013.08.30
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Abstract

In the recent year, along with the rapid development of LED technology, many applications using LEDs have been researched and indoor positioning is one of them. In particular, previous indoor positioning systems based on visible light communication combine triangulation manner such as AoA, ToA TDoA. But most of them needs transmitting unique ID of each LED panel. In this paper, we propose an non LED-ID based indoor positioning system in which the visible light radiated from LEDs is used to locate the position of receiver. Compared to current indoor positioning systems using LED light, our system has the advantages of simple implementation, low cost and high accuracy. Through the computer simulation, our system can achieve a high estimation accuracy of 3.6cm in average in the $5{\times}5{\times}3m^3$ room.

LED 기술의 급속한 발전으로 LED를 이용한 다양한 응용서비스 연구가 진행되고 있는데, 그 중 실내 측위 기술은 최근 가장 많은 관심을 받고 있는 연구 분야이다. 특히 가시광 무선 통신 기반의 실내 측위 기법 연구는 삼각 측량 기술을 접목하여 높은 측위 정확도를 제시하였는데, 기존 연구의 경우 LED 패널의 ID를 고정적으로 운용하고, 파일럿 신호 전송 시 별도의 ID 정보를 송신하는 구조를 가지고 있다. 따라서 LED 조명 장치 설계 시 ID 정보를 고려한 배치가 요구되기 때문에 인프라 구축의 복잡성을 가중시킨다. 이에 본 논문에서는 별도의 ID 전송 없이 VLC-TDoA 기반 실내 측위가 가능한 개선된 측위 알고리즘을 제안한다. 제안 알고리즘의 성능 평가를 위해 컴퓨터 모의실험을 수행하였고, 그 결과 $5{\times}5{\times}3m^3$의 실험 공간에서 약 3.6cm의 평균 측위 오차가 나타남을 확인하였다.

Keywords

References

  1. Y. Gu and A. Lo, "A survey of indoor positioning system for wireless personal network," IEEE Commun. Surveys Tutorials, vol. 11, no. 1, pp. 13-32, First Quarter, 2009. https://doi.org/10.1109/SURV.2009.090103
  2. M. S. Rahman, Md. M. Haque, and K.-D. Kim, "Indoor positioning by LED visible light communication and image sensors," Int. J. Elect. Comput. Eng. (IJECE), vol. 1, no. 2, pp. 161-170, Dec. 2011.
  3. W. Zhang and M. Kavehrad, "A 2-D indoor localization system based on visible light LED," in Proc. IEEE Photonics Soc. Summer Topical Meeting Series, pp. 80-81, Seattle, U.S.A., July 2012.
  4. M. Yoshino, S. Haruyama, and M. Nakagawa, "High accuracy Positioning System using visible LED light and image sensor," in Proc. IEEE Radio Wireless Symp., pp. 439-442, Orlando, U.S.A., Jan. 2008.
  5. A. M. Vegni and M. Biagi, "An indoor localization algorithm in a small-cell LED-based lighting system," in Proc. Int. Conf. Indoor Positioning Indoor Navigation (IPIN 2012), pp. 1-7, Sydney, Australia, Nov. 2012.
  6. H. Nishikata, H. Makino, K. Nishimori, T. Kaneda, X. Liu, M. Kobayashi, and D. Wakatsuki, "Basis research of indoor positioning method using visible light communication and dead reckoning," in Proc. Int. Conf. Indoor Positioning Indoor Navigation (IPIN 2011), Guimaraes, Portugal, Sep. 2011.
  7. S. Y. Jung, S. Hann, and C. S. Park, "TDOA-based optical wireless indoor locolization using LED ceiling lamps," IEEE Trans. Consum. Electron., vol. 57, no. 4, pp. 1592-1597, Nov. 2011. https://doi.org/10.1109/TCE.2011.6131130
  8. Y. U. Lee and M. Kavehrad, "Long-range indoor hybrid localization system design with visible light communication and wireless network," in Proc. IEEE Photonics Soc. Summer Topical Meeting Series, pp. 82-83, Seattle, U.S.A., July 2012.
  9. J. Hwang and M. Yoo, "The analysis on positioning error of recognition schemes of pilot signal in indoor TDoA positioning system using visible light communication," J. Korean Inst. Commun. Sci. (KICS), vol. 37, no. 9, pp. 787-794, Sep. 2012. https://doi.org/10.7840/kics.2012.37B.9.787
  10. T. Komine and M. Nakagawa, "Fundamental analysis for visible light communication system using LED lights," IEEE Trans. Consum. Electron., vol. 50, no. 1, pp. 100-107, Feb. 2004. https://doi.org/10.1109/TCE.2004.1277847