보행자 관성항법기술 기반 소방관용 실내 측위 시스템

Indoor Positioning System for Firefighters Based on Pedestrian Inertial Navigation Technology

소방관의 위치정보는 요구조자의 위치를 찾기 위해서도 필요할뿐만 아니라 자신의 안전을 위해서도 매우 중요하다. 그러나 실내에서는 GPS 신호를 사용할 수 없으며, 화재 현장에서는 무선통신 인프라를 사용할 수 없으므로 기존의 실내 측위방식으로는 소방관의 위치정보를 획득할 수 없다. 이런 문제를 인식하여 20여년 전부터 관성센서를 몸에 부착하고 보행하는 경우를 고려한 Pedestrian Dead Reckoning (PDR) 기술이 연구되어오 고 있다. PDR 기술은 저가의 관성센서를 사용하더라도 비교적 정확한 위치정보를 계산할 수 있는 장점이 있다. 최근에는 신발에 관성센서를 장착하고 Inertial Navigation System (INS) 알고리즘 및 걸음 정보 기반 오차를 보정하는 필터를 구동하는 Pedestrian Inertial Navigation (PIN) 기술도 연구되고 있다. 본 논문에서는 PIN 기반으로 소방관의 위치를 추정할 수 있는 기술을 소개한다. MEMS형 Inertial Measurement Unit (IMU)를 안전화에 장착하고 보행하는 소방관의 위치를 인프라의 도움없이 정확하게 추정하는 기술을 설명한다. PIN 기술에는 INS 알고리즘과 IMU가 장착된 발의 영속도를 검출하는 기법, 그리고 0속도 정보를 사용하여 INS의 오차를 보정하는 0속도 보정 칼만필터로 구성된다. 2차원 위치뿐 아니라 계단보행 검출을 통한 칼만필터 측정치 스위칭 기술을 통해 정확한 3차원 위치도 계산될 수 있다. PIN 기반 소방관용 보행항법장치는 10 min에 3 m Return Position Error (RPE)의 성능을 목표로 개발되고 있으며, 제안된 기술의 성능은 실시험을 통해 그 우수성이 검증된다.