본 논문에서는 Fingerprinting 기반의 긴급구조용 복합 측위 기술을 대전광역시 대상으로 성능을 검증하고 분석한다. 스마트폰과 달리 휴대성과 연속적인 사용 및 내장 센서를 이용한 사용자의 상태 파악에서 장점을 가지는 스마트워치를 긴급구조 측위에 이용하는 것은 매우 적합하다. 하지만 스마트워치를 이용한 측위는 저전력 사용이 요구되는 상황에서 정확한 위치 정보 전달이 필요하고, 전국적으로 사용할 수 있어야 할 뿐만 아니라 실시간으로 빠른 정보 처리가 필요하다. 기존의 측위 기술은 주로 스마트폰에 최적화되어 있으며, 스마트워치는 상대적으로 LTE 신호 에 대하여 Neighboring 기지국이 적게 수신되어 측위 성능이 저하된다. 이러한 스마트워치의 제약을 극복하기 위해, 본 연구에서는 다중 이동통신사(MNO)의 복합측위 신호를 활용한 RF 패턴 매칭 기반 측위 알고리즘을 사용한다. 긴급구조용 측위 기술의 성능은 수평 및 수직 측위 오차와 측위 연산시간을 기준으로 분석한다. 본 연구에서는 갤럭시 워치5 LTE 버전 3대(이통3사)를 사 용하여 30초 주기로 10회씩 대전광역시 80개 장소에서 실증하였으며 미국 FCC 등 긴급 구조용 무선측위 규정에 맞게 성능이 나오는지 확인하였다. 이러한 성능 기준은 긴급구조 상황에서 신 속하고 정확한 위치 파악을 보장하기 위한 필수 요소로 고려된다. 이 연구의 결과는 스마트워치의 위치 파악 성능을 대폭 개선할 가능성을 보여주며, 특히 긴급구조 상황에서 스마트워치를 통 해 유의미한 위치 정보를 제공하는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.

Analysis of Positioning Performance of RF Pattern Matching Technology in Smartwatches Using Complex Positioning Signals from Multiple MNOs

Jae-Sun Moon, Jung Ho Lee, Ju-il Jeon, Youngsu Cho*

In this paper, a fingerprinting-based composite positioning technology for emergency rescue is developed and analyzed for Daejeon Metropolitan City. Unlike smartphones, smartwatches, which have the advantages of portability, continuous use, and user status identification using built-in sensors, are very suitable for emergency rescue positioning. However, positioning using smartwatches requires accurate location information delivery in low-power conditions, nationwide availability, and fast information processing in real time. Existing positioning technologies are mainly optimized for smartphones, and smartwatches have relatively few neighboring base stations to receive LTE signals, resulting in poor positioning performance. To overcome these limitations of smartwatches, this study uses an RF pattern matching-based positioning technique that utilizes complex positioning signals from multiple mobile network operators (MNOs). The performance of the positioning technique for emergency rescue is analyzed in terms of horizontal and vertical positioning error and positioning computation time. In this study, three LTE versions of the Galaxy Watch 5 (from three MNOs) were used to perform 10 30-second cycles at 81 locations in Daejeon Metropolitan City, and the performance was verified to meet the emergency radio positioning regulations such as the US FCC. These performance standards are considered essential to ensure quick and accurate location in emergency rescue situations. The results of this study show the potential to significantly improve the location performance of smartwatches and are expected to play an important role in providing meaningful location information through smartwatches, especially in emergency rescue situations.

Keywords: complex positioning, multiple, MNO, RF, pattern marching

Speaker 문재선 충남대학교,한국전자통신연구원