This explains the indoor positioning methods and location-based games. copyright @SeowooHan

1. Location-Based
Game
(LBG)

2. Geocaching-2000
https://www.geocaching.com/play

3. GAME+LBS
June 삼국지-2009

4. Pokemon Go-2016 Ghost Busters World-2018
GAME+LBS+AR
GPS ACCURACY
5m 10m
GPS ACCURACY
5m1m

5. GAME+LBS+AR+BITCOIN+BLOCKCHAIN

6. Location-Based Service(LBS)

7. Indoor Positioning methods using Smartphone
1. Wi-Fi
2. Bluetooth(Bluetooth LE)
3. PDR(Pedestrain Dead Reckoning)
4. Geo-magnetism(지자기)
5. LED Light(Camera)
6. Vision(Camera)

8. Indoor Positioning methods using Smartphone
1. Wi-Fi  삼각 측량(Triangulation), 핑거프린팅(Fingerprinting)
• 삼각 측량
I. 3개 이상의 AP(Access Point)로부터 신호 강도(RSS-Received Signal Strength)
를 측정하고 이것을 거리로 환산한 후 위치 추정
II. Multipath propagation-무선 신호들이 실내 공간의 벽, 장애물, 그리고 사람 등에 의해
신호의 감쇄, 반사, 회절 등이 일어남
• 핑거 프린팅
I. 실내 공간을 작은 셀(cell)로 나누고 각 셀에서 직접 RSS 값을 수집하고 데이터
베이스화하여 Radio Map을 구축
II. 그 후 수신된 RSS값을 데이터베이스와 비교하여 가장 유사한 신호 패턴을 보
이는 셀을 사용자의 위치로 추정
<장점>
무선 네트워크 인프라를 공유하기 때문에 추가적인 하드웨어 인프라 설치가 필요 없음.
<단점>
Radio Map을 구축하는 survey 비용이 많이 듦.
Cell을 촘촘하게 할 수록 정확도는 향상되지만 비용은 지수함수적으로 증가
AP가 교체되거나 이동하는 변화가 생기는 경우에 survey를 다시 수행해야 함.

9. Triangulation
• Friis의 공식
: L  이동 개체가 송신한 신호의 손실
d(거리)에 대해 정리
따라서,
d1,d2,d3를 위의 식으로 구한 후,
x, y 값을 연립하여 얻는다.
x1,x2,x3,y1,y2,y3는 이미 알고 있는 값

10. Fingerprinting
AP1 AP4
AP2AP3

11. Indoor Positioning methods using Smartphone
2. Bluetooth(Bluetooth LE)  Proximity, AOA(Angle of Arrival)
• Proximity
I. 비콘이 매우 약한 신호를 발생 시키고 사용자가 비콘 가까이에 근접하여 신호
를 수신하면 비콘이 있는 위치에 사용자 위치 추정
<장점>
어려움 없이 직접 비콘을 구매하고 설치할 수 있음.
<단점>
비콘의 신호 도달 범위가 짧아 공항이나 대형 쇼핑몰의 전체 공간에서 실내 측위를 원하는 경우
에는 엄청난 양의 비콘을 설치해야 하므로 비효율적임.
• AOA
I. 사용자가 발생한 신호는 특정 지향성 안테나에만 수신이 되어서 수신 된 신호
의 각도를 알 수 있음.
II. 이 각도와 수신기의 위치로 사용자 위치 추정
<장점>
정확도가 1m 정도로 꽤 높은 편.
<단점>
특수하게 제작된 수신기를 설치해야 함.
블루투스 표준에 관련 기술이 반영되지 않아 스마트폰에서는 사용이 아직은 되지 않고 있어서 보
편적인 서비스에 적용하기에는 한계 존재.

12. Indoor Positioning methods using Smartphone
3. PDR(Pedestrain Dead Reckoning)
보행자 추측 항법: 주로 Accelerometer, Gyroscope, Barometer 등의 센서들을 사용하여 다음의 3가지 정보에 의존.
첫째, 걸음 수 측정(Step counting)
둘째, 보폭 추정(Stride length estimation)
셋째, 방향 추정(Heading estimation)
이 세가지를 결합하면 보행자의 추측 항법이 가능해짐.
<단점>
사용자의 키나 걸음 습관 등의 다양한 변수들로 인해 완성도가 떨어짐
이동 시간이 늘어날 수록 오차가 누적해서 커짐
위치를 상대적으로 계산하기 때문에 최초의 위치를 찾을 수 없음
오차가 누적된 경우 절대 위치 시스템으로 보정한 경우

13. Indoor Positioning methods using Smartphone
4. Geo-magnetism(지자기)  핑거프린팅(Fingerprinting)
위치에 따라 자기장의 강도가 다르게 나타나며 대체로 20~70μT 정도의 크기로 존재.
실내 공간에 들어오게 되면 철골 구조물, 전자 장비 등에 의해 지자기장이 왜곡.
처음 Survey를 통해 자기장 정보를 수집하여 자기장 맵을 구축.
but 자기장맵은 radio map과는 다르게 불확실성(Ambiguity)이 존재
지자기장을 특정 위치에서 측정하면 하나의 벡터(x, y, z)가 나오는데 이 값이 유사한 지점이 무수히 많음
<장점>
하드웨어 인프라가 필요 없음.
오차는 1m 정도
자기장의 변화가 거의 없기 때문에 survey도 한 번이면 됨.
<단점>
높은 정확도를 위해 survey를 high-resolution으로 수행
엘리베이터, 지하철 등 다양한 물체가 자기장에 영향을 줄 수 있음.

14. Indoor Positioning methods using Smartphone
5. LED Light(Camera)  Proximity
• 특별한 LED
사람이 식별할 수 없는 정도로 빠르게 점멸하면서 특정 ID 값을 발산함.
스마트폰에 장착된 전면 카메라는 이 신호를 수신하여 ID 값을 읽어 냄으로써 위치를 식별.
<단점>
스마트폰의 카메라가 켜져 있고 조명을 향하는 특수한 경우에만 적용되어 서비스의 범위가 제한적

15. Indoor Positioning methods using Smartphone
6. Vision(Camera)  Fingerprinting
대표적 기술: Image Matching, Landmark Recognition
• Image Matching
실내 공간의 여러 위치와 다양한 각도에서 찍은 수 많은 이미지들을 데이터베이스화 한 다음, 사용자 위치에서 찍은
사진을 매칭하는 기법
• Landmark Recognition
실내 공간의 다양한 랜드마크(비상구 심볼, 소화전, 방번호, 표지판, 상표 간판 등)을 식별함으로써 위치를 추정하는
방법입니다.
<장점>
사용자의 시선이 향하도록 이미지 촬영을 연속해서 사용함
 AR접목 가능
<단점>
인파, 조명의 변화로 인해 특징점 추출 불안정.
AR이외에 적용하기 어렵

17. VR GAME
: 정조준 가능한 SHOTING GAME
-정확한 조준으로 Damage or Point 차등 제공
-정밀한 사용자 위치
POSE ACCURACY
1cm
10cm
Future Game

18. VR GAME
: (가제)레이저를 피해 박물관을 털어라
-정밀한 사용자 위치
• 레이저를 피해서 지나가야 함
• 보석, 그림 등의 위치를 정확히 인식해야 함
POSE ACCURACY
1cm
Future Game