본 논문은 산악지역에서의 스마트 워치를 활용한 다중 이동통신사의 LTE 신호 기반의 긴급구조용 측위 기술을 제안한다. 기존 긴급구조용 측위 기술은 Global Navigation Satellite System (GNSS), LTE, 그리 고 Wi-Fi 등의 무선 신호를 활용하여 구조 요청자의 위치를 추정한다. 산악지역에서는 위성 신호의 multipath, 매우 적은 수의 LTE 기지국, 그리고 Wi-Fi Access Point (AP)의 부재로 기존의 긴급구조용 측 위 기술은 정확한 위치 정보 제공에 한계가 있다. 본 논문은 산악지역 내에서 coverage가 가장 넓은 LTE 신호를 활용한 fingerprinting 기반의 측위 기술을 제안한다. LTE 신호는 coverage가 넓지만 이로 인한 위 치 분별력이 매우 낮은 단점이 있다. 이를 보완하기 위해, 제안 기술은 가입 통신사 기지국 정보와 함께 추정된 타 통신사 기지국 정보를 추가로 활용함으로써 fingerprinting에서의 LTE 신호 위치 분별력 을 향 상시킨다. 또한, 제안 기술은 fingerprinting을 통해 산출된 데이터베이스 내 그리드를 대상으로 Reference Signals Received Power (RSRP)와 Reference Signals Received Quality (RSRQ) 정보를 활용하여 clustering을 수행한다. 생성된 cluster 중에서 RSRP와 RSRQ 유사도가 높은 cluster를 선택하여 최종 위치를 계산함으로써, 위치 분별력과 측위 정확도를 향상시킨다. 본 논문은 제안 기술을 검증하기 위 해 산악 내 등산로를 중심으로 데이터베이스를 구축하였으며, 10개 시험 지점을 선정하였다. 이 시험지점에서의 측위 시험을 통해, 제안 기술이 평균 30 m 이내의 높은 측위 정확도를 보임을 확인하였다. 이 를 통해, 측위 취약 지역인 산악지역에서도 LTE 신호만을 활용하여 정확한 위치 정보 제공이 가능하며, 긴급구조용 측위 기술에도 효과적으로 활용될 수 있음을 검증하였다.

Development of Emergency Rescue Localization Technology Based on Multi-Carrier LTE Signals Using Smart Watches in Mountainous Areas

Jung Ho Lee, Juil Jeon, Yongjun Lee, Youngsu Cho*

This paper proposes a smartwatch-based emergency rescue localization technology using LTE signals from multi-carriers in mountainous areas. Conventional emergency rescue localization technologies estimate the location using the Global Navigation Satellite System (GNSS) or wireless signals such as LTE and Wi-Fi. However, the accuracy of these technologies is limited in mountainous areas due to multipath of satellite signals, a very small number of LTE base stations, and the absence of Wi-Fi Access Points (APs). This paper proposes a fingerprinting-based localization technology that utilizes LTE signals, which offer the widest coverage in mountainous areas. While LTE signals offer wide coverage, this leads to very low location discernment. To address this issue, the proposed technology utilizes base station information from the subscriber`s carrier in addition to estimated base station information from other carriers, thereby improving LTE signal location discernment of fingerprinting-based localization. Furthermore, the proposed technology clusters candidate grids within the database generated through fingerprinting using the Reference Signals Received Power (RSRP) and Reference Signals Received Quality (RSRQ). Among the generated clusters, one cluster with the highest RSRP and RSRQ similarity is selected to calculate the final location, thereby improving location discernment and accuracy. In this paper, we constructed a database centered on hiking trails and selected 10 test points to verify the proposed technology. Through tests at these points, we confirmed that the proposed technology achieved high localization accuracy, with an average of within 30 meters. This demonstrates that accurate location information can be provided using only LTE signals even in mountainous areas, which are vulnerable to localization, and can also be effectively used as an emergency rescue localization technology.

Keywords: emergency rescue, LTE, fingerprinting, clustering

Speaker 이정호 한국전자통신연구원