KR101302492B1 - Apparatus and method for location estimation in wireless lan environments - Google Patents

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KR101302492B1 KR1020120029663A KR20120029663A KR101302492B1 KR 101302492 B1 KR101302492 B1 KR 101302492B1 KR 1020120029663 A KR1020120029663 A KR 1020120029663A KR 20120029663 A KR20120029663 A KR 20120029663A KR 101302492 B1 KR101302492 B1 KR 101302492B1
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김갑진
임혁
김량수
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국방과학연구소
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Abstract

PURPOSE: A location estimating device in a wireless local area network (WLAN) environment and a method thereof are provided to efficiently reduce the computational complexity of a periodically configured access point (AP) group by using an AP group configuration part and a candidate AP configuration part. CONSTITUTION: An AP group configuration part (20) periodically configures an AP group having a smallest Cramer-Rao bound (CRB) value among candidate AP groups. Each of the candidate AP groups includes APs of a previously configured AP group and a candidate AP. A candidate AP configuration part (30) periodically configures the candidate AP. The candidate AP configuration part sets an AP, which has a biggest Fisher information value among reception-enabled APs other than the APs of the AP group previously configured at the AP group configuration part, as the candidate AP. A location estimating part (40) periodically estimates locations by using the received signal intensity of APs in an AP group configured at the AP group configuration part. [Reference numerals] (10) Signal receiving part; (20) AP group configuration part; (30) Candidate AP configuration part; (40) Location estimating part

Description

무선랜 환경에서의 위치추정 장치 및 그 방법{Apparatus And Method for Location Estimation In Wireless LAN Environments}Apparatus And Method for Location Estimation In Wireless LAN Environments

본 발명은 위치추정 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 특히, 무선접속장치(AP; Access point)로 이루어진 무선랜 환경에서의 위치추정 장치 및 위치추정 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a location estimation apparatus and a method thereof, and more particularly, to a location estimation apparatus and a location estimation method in a wireless LAN environment consisting of an access point (AP).

최근 스마트폰과 같은 무선 인터넷이 가능한 디바이스들의 증가하고 있다. 이로 인해 공항이나 쇼핑센터 등 유동인구가 많은 지역에 이들 디바이스로 인터넷 서비스를 제공하기 위한 많은 무선접속장치(Access Point)들이 설치되고 있다. 이러한 무선접속장치(AP)들을 이용하여 GPS가 불가능한 음영지역에서 위치정보를 제공할 수 있는 위치측정 기술들에 대한 연구가 현재 활발히 진행되고 있다. Recently, there is an increasing number of devices capable of wireless Internet such as smartphones. As a result, many access points are being installed to provide Internet services to these devices in areas with a large floating population such as airports and shopping centers. Research into location measurement techniques that can provide location information in the shaded area where GPS is impossible using these radio access devices (AP) is currently being actively conducted.

종래에 따른 무선 랜 환경에서 RSS기반의 위치추정 장치는, 주변의 AP(Access Point)들로부터 각각 비콘신호를 수신하는 신호수신부와; 상기 신호수신부를 통해 비콘신호 수신 가능한 모든 AP 집합 중 가장 작은 크래머 라오 하한(CRB; Cramer Rao Bound)값을 갖는 AP 집합을 주기적으로 설정하는 AP 집합 설정부와; 상기 AP 집합 설정부로부터 설정되는 AP 집합의 AP들의 신호수신 강도를 이용하여 위치를 주기적으로 추정하는 위치 추정부를 포함하여 구성된다.RSS-based location estimation device in a wireless LAN environment according to the prior art, the signal receiving unit for receiving a beacon signal, respectively from the surrounding AP (Access Point); An AP set setting unit configured to periodically set an AP set having a small Cramer Rao Bound (CRB) value among all AP sets capable of receiving a beacon signal through the signal receiver; And a position estimator configured to periodically estimate a position using signal reception strengths of the APs of the AP set set from the AP set setter.

하지만, 이와 같이 종래에 따른 위치추정장치에 있어서, 주변의 많은 AP로부터 수집된 정보를 이용하여 주기적으로 AP 집합을 설정하므로, 매번 높은 계산 복잡도(Computational complexity)가 요구되는 문제점이 발생하였다.However, in the conventional location estimation apparatus, since a set of APs is periodically set by using information collected from many nearby APs, a high computational complexity is required every time.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 위치측정 시 현재 위치에서 가장 적합한 AP 집합은 위치측정 사용자가 이동하기 이전의 위치에서 설정된 AP 집합과 많은 차이가 나지 않는다는 개념를 이용하여, 주기적으로 설정되는 AP 집합의 계산 복잡도를 효율적으로 줄일 수 있는 무선랜 환경에서의 위치추정 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In order to solve the above problems, the AP set that is most suitable at the current location during location measurement is calculated using the concept that the AP set at the location before the user moves to the location is not much different from each other. It is an object of the present invention to provide a location estimation apparatus and method in a wireless LAN environment that can reduce the complexity efficiently.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 무선 랜 환경에서 RSS기반의 위치추정 장치는, 주변의 AP(Access Point)들로부터 각각 비콘신호를 수신하는 신호수신부; 상기 신호수신부를 통해 비콘신호 수신 가능한 모든 AP 집합 중 가장 작은 크래머 라오 하한(CRB, Cramer Rao Bound)값를 갖는 AP집합을 최초 설정하되, 바로 이전 설정된 AP집합의 AP들과 후보 AP로 이루어진 후보 AP 집합 중 가장 작은 크래머 라오 하한값을 갖는 AP집합을 주기적으로 설정가능한 AP 집합 설정부; 상기 후보 AP를 주기적으로 설정가능하되, 상기 AP 집합 설정부에서 바로 이전 설정된 AP집합의 AP들 외에 수신 가능한 AP들 중 피셔 정보값이 가장 큰 AP를 상기 후보 AP로 설정하는 후보 AP 설정부; 및 상기 AP 집합 설정부로부터 설정되는 AP 집합의 AP들의 신호수신 강도를 이용하여 위치를 주기적으로 추정하는 위치 추정부;를 포함하는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, an RSS-based location estimation apparatus in a wireless LAN environment according to the present invention includes: a signal receiver for receiving beacon signals from neighboring APs; The AP set having the smallest Cramer Rao Bound (CRB) value among all AP sets capable of receiving beacon signals through the signal receiver is initially set, but a candidate AP including APs of the previously set AP set and candidate APs. An AP set setting unit that can periodically set an AP set having the smallest Cramer Rao lower limit among the sets; A candidate AP setting unit configured to periodically set the candidate AP, and to set an AP having the largest Fischer information value among the receivable APs in addition to the APs of the AP set previously set by the AP set setting unit as the candidate AP; And a position estimating unit periodically estimating a position using signal reception strengths of the APs of the AP set set by the AP set setting unit.

여기서, 상기 AP 집합 설정부에서 크래머 라오 하한값은, 상기 AP 집합에 포함된 각 AP가 가지고 있는 피셔 정보값의 평균값을 이용하여 계산한다.Here, the lower Cramer Rao value in the AP set setting unit is calculated using an average value of the Fisher information value of each AP included in the AP set.

또한, 상기 피셔 정보값은 상기 신호수신부를 통해 측정되는 신호수신 강도값의 정확도를 나타내는 값이다.In addition, the fischer information value is a value representing the accuracy of the signal receiving strength value measured through the signal receiving unit.

또한, 상기 수신 가능한 모든 AP 집합은 이차원 상에서 위치 추정을 위해 적어도 3개 이상의 AP 들로 이루어진다.In addition, all of the receivable AP set includes at least three or more APs for position estimation in two dimensions.

또한, 상기 비콘신호는 해당 AP의 식별정보를 포함한다.In addition, the beacon signal includes identification information of the corresponding AP.

한편, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 무선 랜 환경에서 RSS기반의 위치추정 방법은, (a) 신호수신부가 주변의 AP(Access Point)들로부터 각각 비콘신호를 수신하는 신호수신 단계; (b) AP 집합설정부가 상기 신호수신부를 통해 상기 비콘신호 수신 가능한 모든 AP 집합 중 가장 작은 크래머 라오 하한(CRB, Cramer Rao Bound)값를 갖는 AP집합을 최초 설정하되, 바로 이전 설정된 AP집합의 AP들과 후보 AP로 이루어진 후보 AP 집합 중 가장 작은 크래머 라오 하한값을 갖는 AP집합을 주기적으로 설정하는 단계; 및, (c) 위치 추정부가 상기 AP 집합 설정부로부터 설정되는 AP 집합의 AP들의 신호수신 강도를 이용하여 위치를 주기적으로 추정하는 단계를 포함하되, 상기 (b) 단계는 후보 AP 설정부가 상기 후보 AP를 주기적으로 설정가능하되, 상기 AP 집합설정부에서 바로 이전 설정된 AP집합의 AP들 외에 수신 가능한 AP들 중 피셔 정보값이 가장 큰 AP를 상기 후보 AP로 설정하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.Meanwhile, in order to achieve the above object, an RSS-based location estimation method in a wireless LAN environment according to the present invention includes: (a) a signal receiving step of receiving a beacon signal from a neighboring AP (access point), respectively; (b) The AP set setting unit initially sets an AP set having the smallest Cramer Rao Bound (CRB) value among all AP sets capable of receiving the beacon signal through the signal receiving unit, but is the AP of the previously set AP set. Periodically setting an AP set having the smallest Cramer Rao lower limit value among a set of candidate APs consisting of the group and the candidate APs; And (c) periodically estimating a location by using a signal reception strength of APs of the AP set set by the AP set setting unit, wherein step (b) includes a candidate AP setting unit selecting the candidate. The AP set may be periodically set, but the AP set setting unit may include setting an AP having the largest Fischer information value among the receivable APs as the candidate AP in addition to the APs of the AP set previously set. .

여기서, 상기 (b) 단계에서, 상기 크래머 라오 하한값은, 상기 AP 집합에 포함된 각 AP가 가지고 있는 피셔 정보값의 평균값을 이용하여 계산한다.Here, in the step (b), the Cramer Rao lower limit value is calculated using the average value of the Fisher information value of each AP included in the AP set.

또한, 상기 피셔 정보값은 상기 신호수신부를 통해 측정되는 신호수신 강도값의 정확도를 나타내는 값이다.In addition, the fischer information value is a value representing the accuracy of the signal receiving strength value measured through the signal receiving unit.

또한, 상기 수신 가능한 모든 AP 집합은 이차원 상에서 위치 추정을 위해 적어도 3개 이상의 AP 들로 이루어진다.In addition, all of the receivable AP set includes at least three or more APs for position estimation in two dimensions.

또한, 상기 비콘신호는 해당 AP의 식별정보를 포함한다.In addition, the beacon signal includes identification information of the corresponding AP.

이상과 같은 본 발명에 의하면, AP 집합 설정부 및 후보 AP 설정부를 이용하여 주기적으로 설정되는 AP 집합의 계산 복잡도를 효율적으로 줄일 수 있다.According to the present invention as described above, it is possible to efficiently reduce the computational complexity of the AP set periodically set using the AP set setting unit and the candidate AP setting unit.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 무선랜 환경에서 위치추정장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 무선랜 환경에서의 위치추정방법을 나타내는 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 AP 집합 설정방법을 나타내는 순서도이다.1 is a block diagram showing the configuration of a location estimation apparatus in a wireless LAN environment according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a location estimation method in a wireless LAN environment according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a method of setting an AP set according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 무선랜 환경에서 위치추정장치의 구성을 나타내는 블록도로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 무선 랜 환경에서 RSS기반의 위치추정 장치는, 크게 신호수신부(10), AP집합 설정부(20), 후보AP 설정부(30), 위치추정부(40)를 포함하여 구성된다.1 is a block diagram showing the configuration of a location estimation device in a wireless LAN environment according to an embodiment of the present invention, as shown in Figure 1, RSS-based location estimation device in a wireless LAN environment according to the present invention, The signal receiver 10, the AP set setter 20, the candidate AP setter 30, and the position estimator 40 are largely configured.

보다 구체적으로, 본 발명에 따른 위치추정 장치는, 주변의 AP(Access Point)(1)들로부터 각각 비콘신호를 수신하는 신호수신부(10)와; 신호수신부(10)를 통해 비콘신호 수신 가능한 모든 AP 집합 중 가장 작은 크래머 라오 하한(CRB; Cramer Rao Bound)값를 갖는 AP집합을 최초 설정하되, 바로 이전 설정된 AP집합의 AP들과 후보 AP로 이루어진 후보 AP 집합 중 가장 작은 크래머 라오 하한값을 갖는 AP집합을 주기적으로 설정가능한 AP 집합 설정부(20)와; 상기 후보 AP를 주기적으로 설정가능하되, AP 집합 설정부(20)에서 바로 이전 설정된 AP집합의 AP들 외에 수신 가능한 AP들 중 피셔 정보값이 가장 큰 AP를 상기 후보 AP로 설정하는 후보 AP 설정부(30)와; AP 집합 설정부(20)로부터 설정되는 AP 집합의 AP들의 신호수신 강도를 이용하여 위치를 주기적으로 추정하는 위치 추정부(40);를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 AP 집합 설정부(20)에서 크래머 라오 하한값은, 상기 AP 집합에 포함된 각 AP가 가지고 있는 피셔 정보값의 평균값을 이용하여 계산한다.More specifically, the location estimation apparatus according to the present invention, the signal receiving unit 10 for receiving beacon signals, respectively from the peripheral access point (AP) (1); The first set of APs having the smallest Cramer Rao Bound (CRB) value among all the AP sets capable of receiving a beacon signal through the signal receiver 10 is composed of APs and candidate APs of the previously set AP set. An AP set setting unit 20 capable of periodically setting an AP set having the smallest Cramer Rao lower limit value among the candidate AP sets; The candidate AP may be periodically set, but the candidate AP setting unit configured to set the AP having the largest Fischer information value among the APs that can be received in addition to the APs set in the AP set setting unit 20 as the candidate AP periodically. 30; And a position estimator 40 for periodically estimating a position using signal reception strength of APs of the AP set set from the AP set setting unit 20. Here, the lower Cramer Rao value in the AP set setting unit 20 is calculated using an average value of the Fisher information value of each AP included in the AP set.

한편, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 무선랜 환경에서의 위치추정방법을 나타내는 순서도로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 무선 랜 환경에서 RSS기반의 위치추정 방법은, (a) 신호수신부(10)가 주변의 AP(10)(Access Point)들로부터 각각 비콘신호를 수신하는 신호수신 단계(S 100); (b) AP 집합설정부(20)가 신호수신부(10)를 통해 상기 비콘신호 수신 가능한 모든 AP 집합 중 가장 작은 크래머 라오 하한(CRB, Cramer Rao Bound)값를 갖는 AP집합을 최초 설정하되, 바로 이전 설정된 AP집합의 AP들과 후보 AP로 이루어진 후보 AP 집합 중 가장 작은 크래머 라오 하한값을 갖는 AP집합을 주기적으로 설정하는 단계(S200); 및, (c) 위치 추정부(40)가 AP 집합 설정부(20)로부터 설정되는 AP 집합의 AP(10)들의 신호수신 강도를 이용하여 위치를 주기적으로 추정하는 단계(S 300)를 포함하되, 상기 (b) 단계(S 200)는 후보 AP 설정부(30)가 상기 후보 AP를 주기적으로 설정가능하되, AP 집합설정부(20)에서 바로 이전 설정된 AP집합의 AP(10)들 외에 수신 가능한 AP들 중 피셔 정보값이 가장 큰 AP를 상기 후보 AP로 설정하는 단계(S 210)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 (b) 단계(S 200)에서, 상기 크래머 라오 하한값은, 상기 AP 집합에 포함된 각 AP가 가지고 있는 피셔 정보값의 평균값을 이용하여 계산한다.On the other hand, Figure 2 is a flow chart illustrating a location estimation method in a wireless LAN environment according to an embodiment of the present invention, as shown in Figure 2, RSS-based location estimation method in a wireless LAN environment according to the present invention, (A) a signal receiving step (S 100) for the signal receiving unit 10 receives beacon signals, respectively from neighboring APs (Access Points); (b) The AP set setting unit 20 initially sets an AP set having the smallest Cramer Rao Bound (CRB) value among all AP sets capable of receiving the beacon signal through the signal receiving unit 10, immediately Periodically setting an AP set having the smallest Cramer Rao lower limit value among the candidate AP set including the APs of the previously set APs and the candidate APs (S200); And (c) periodically estimating the position by the position estimator 40 using the signal reception strengths of the APs 10 of the AP set set from the AP set setting unit 20 (S 300). In the step (b), the candidate AP setting unit 30 may periodically set the candidate AP, but receives the AP set other than the APs 10 of the AP set just previously set by the AP aggregation setting unit 20. And setting the AP having the largest Fischer information value among the possible APs as the candidate AP (S 210). Here, in step (b) (S200), the lower Cramer Rao value is calculated using the average value of the Fisher information value of each AP included in the AP set.

또한, 상기 피셔 정보값은 신호수신부(10)를 통해 측정되는 신호수신 강도값의 정확도를 나타내는 값이다. 참고적으로, 피셔정보는 CRB를 구하는데 있어서 필요한 정보로서, 피셔 정보를 역수로 변환한 것이 CRB가 되는데, 이 때, 피셔 정보를 통해 얻을 수 있는 정보는 신호수신부를 통해 측정된 RSS값의 정확도를 나타내는 값이다. 이 피셔 정보값은 RSS 측정모델로부터 계산되는 값이다. 즉, 신호수신부를 통해 수신된 신호의 RSS값이 무선채널의 노이즈로 인해 많은 영향을 받았다면 피셔 정보값은 작은 값을 가지게 되며, 반대로 RSS값이 노이즈의 영향을 적게 받았다면 피셔 정보값은 큰 값을 가지게 된다.In addition, the fischer information value is a value representing the accuracy of the signal receiving strength value measured by the signal receiving unit 10. For reference, the fischer information is necessary information for obtaining the CRB. The fischer information is converted into the inverse of the fissure information. The information obtained through the fischer information is the accuracy of the RSS value measured through the signal receiver. The value representing. This fischer information value is calculated from an RSS measurement model. In other words, if the RSS value of the signal received through the signal receiver is influenced by the noise of the wireless channel, the Fisher information value has a small value. On the contrary, if the RSS value is less influenced by the noise, the Fisher information value is large. It will have a value.

또한, 상기 수신 가능한 모든 AP 집합은 이차원 상에서 위치 추정을 위해 적어도 3개 이상의 AP 들로 이루어진다.In addition, all of the receivable AP set includes at least three or more APs for position estimation in two dimensions.

또한, 상기 비콘신호는 해당 AP의 식별정보를 포함한다.In addition, the beacon signal includes identification information of the corresponding AP.

보다 구체적으로, 본 발명은 크래머 라오 하한(CRB, Cramer Rao Bound) 계산을 기반으로 하는 AP 설정(혹은 선택)기법을 이용하는 것이다. CRB는 언바이어스(unbias)한 위치추정기(location estimator)에서 예측한 위치의 변화정도(variance or covariance)의 하계(lower bound)를 나타내는 바운드(bound)이다. 이 CRB 결과를 통해 AP와 위치측정 사용자 사이의 상태에 따른 위치측정 결과 정확도를 예측할 수 있다. 즉, CRB 기반의 AP 선택기법은 위치측정을 했을 때 예상되는 정확도가 가장 높은 AP 집합을 선택하는 기법이다. More specifically, the present invention uses an AP setting (or selection) technique based on the Cramer Rao Bound (CRB) calculation. The CRB is a bound indicating the lower bound of the variation or covariance predicted by the unbiased location estimator. Through this CRB result, it is possible to predict the accuracy of the positioning result according to the state between the AP and the positioning user. That is, the CRB-based AP selection technique is a technique for selecting the AP set having the highest accuracy expected when performing position measurement.

일반적으로, CRB는 AP가 추가될수록 바운드가 낮아지게 된다. 이는 새로운 AP가 추가될수록 그 AP가 가지고 있는 피셔정보(Fisher Information)가 더해지기 때문인데, 시뮬레이션 결과에 따르면 새로운 AP의 RSS 측정 정확도가 높지 않으면 위치측정의 정확도는 떨어지게 된다. In general, CRB has a lower bound as more APs are added. This is because, as new APs are added, the Fisher information of the APs is added. According to simulation results, the accuracy of position measurement is lowered unless the accuracy of RSS measurement of the new AP is high.

따라서, 본 발명에서는 AP집합이 가지고 있는 피셔 정보값의 평균값을 통해 얻어진 CRB를 기준으로 하는 AP 설정(혹은 선택)기법을 제안한다. 본 발명에서 제안하는 AP 설정 기법은 피셔 정보값의 평균값을 사용하기 때문에 AP의 상태뿐만 아니라 선택된 AP의 개수도 고려하는 새로운 방법이다.Accordingly, the present invention proposes an AP setting (or selection) technique based on the CRB obtained through the average value of the Fisher information value of the AP set. The AP setting scheme proposed by the present invention uses a mean value of the Fisher information value and thus is a new method that considers not only the AP status but also the number of selected APs.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 AP 집합 설정방법을 나타내는 순서도이다.3 is a flowchart illustrating a method of setting an AP set according to an embodiment of the present invention.

도 3은 참조하여, 위치추정을 위한 AP 집합 설정이 시작되면(S 10), 설정된 일정 간격 즉, 주기적으로 AP 집합을 설정하게 된다. 이 때, X는 AP 집합 설정에 있어 주기적인 설정횟수를 의미한다. 먼저 주변의 각 AP로부터 송신된 비콘 신호를 수신하여 신호수신 강도(RSS)를 측정하여 저장하게 된다(S 20). 이 때, 주기적인 설정횟수를 판단하여(S 30), 설정횟수가 1회 째, 즉 'X>1' 를 만족하지 않는 경우 비콘신호 수신가능한 모든 AP 집합 중 가장 작은 CRB값을 갖는 AP 집합을 최초 설정하고(S 40), 설정횟수가 2회 째 이상 즉, 'X>1' 를 만족하는 경우 바로 이전 설정된 AP 집합을 이용하여 후보 AP를 설정하게 된다(S50).Referring to FIG. 3, when setting of an AP set for location estimation starts (S 10), an AP set is periodically set, that is, periodically. At this time, X means a periodic setting frequency in the AP set configuration. First, beacon signals transmitted from neighboring APs are received, and signal reception strength (RSS) is measured and stored (S 20). At this time, by determining the periodic setting frequency (S30), if the setting frequency does not satisfy the first time, that is, 'X> 1', the AP set having the smallest CRB value among all the AP sets capable of receiving the beacon signal is determined. If it is initially set (S40), and the number of times of setting is satisfied more than the second time, that is, 'X> 1', the candidate AP is set using the immediately set AP set (S50).

보다 구체적으로, 최초 설정되는 AP 집합 설정 단계(S 40)에서 설정되는 AP 집합(S*)는 다음의 수학식 1을 통해 구할 수 있다.More specifically, the AP set (S * ) set in the initially set AP set step (S 40) can be obtained through the following equation (1).

Figure 112012023421447-pat00001
Figure 112012023421447-pat00001

여기서, m 개의 AP를 N={1,2, ..., m)으로 표현할 때, 위치추정에 사용가능한 모든 AP집합은 {S|S⊆N, |S|≥3}로 나타낼 수 있다. 또한, Γ(s)는 AP 집합 S의 CRB 결과값을 나타내는 함수로서, 수학식 2로 나타낼 수 있다.Here, when m APs are represented by N = {1, 2, ..., m), all AP sets available for position estimation may be represented by {S | S⊆N, | S | ≥3}. In addition, Γ (s) is a function representing the CRB result of the AP set S, and may be represented by Equation 2.

Figure 112012023421447-pat00002
Figure 112012023421447-pat00002

여기서, Ii는 i번째 AP의 피셔 정보값을 나타내는 것으로서, 다음의 수학식 3으로 나타낼 수 있다.Here, I i represents the Fischer information value of the i-th AP, it may be represented by the following equation (3).

Figure 112012023421447-pat00003
Figure 112012023421447-pat00003

여기서, 이용가능한 i번째 AP의 위치는 θi=[xi, yi]T로 나타내며, 위치 측정 사용자의 위치는 θt=[xt, yt]T로 나타낸다. 또한, 상수는

Figure 112012023421447-pat00004
로 나타낸다. 이 때, np는 RSS Path-loss Model의 exponent이며, σi 2는 RSS 측정 variance이다. Here, the available position of the i-th AP is represented by θ i = [x i , y i ] T , and the location of the location measurement user is represented by θ t = [x t , y t ] T. In addition, the constant is
Figure 112012023421447-pat00004
Respectively. Where n p is the exponent of the RSS Path-loss Model and σ i 2 is the RSS measurement variance.

하지만, 이와 같은, AP집합설정기법(S 40)을 통해 매번 AP를 선택할 경우 가능한 모든 AP 집합 중에서 가장 작은 CRB값을 가지는 AP 집합을 선택해야 하는데, 주변에 사용 가능한 AP의 개수가 증가함에 따라 계산 복잡도가 증가하는 문제를 가지고 있다. 따라서, 본 발명에서는 이와 같은 계산 복잡도를 줄이기 위해 온라인 AP 선택 알고리즘을 이용한다. 즉, 이 알고리즘은 위치정보 사용자가 움직이고 있을 때, 현재 위치에서 가장 적합한 AP 집합은 위치측정 사용자가 이동하기 이전의 위치에서 선택된 AP 집합과 많은 차이가 나지 않은 원리를 이용한 것이다. However, when the AP is selected each time through the AP aggregation setting method (S40), an AP set having the smallest CRB value must be selected from all possible AP sets, which is calculated as the number of available APs increases. There is a problem of increasing complexity. Accordingly, the present invention uses an online AP selection algorithm to reduce such computational complexity. That is, this algorithm uses the principle that when the location information user is moving, the most suitable AP set at the current location is not much different from the AP set selected at the location before the location measurement user moves.

다시 말해, 이전에 AP 집합으로 선택되지 않은 AP들 중에서 피셔 정보(Ii)의 값이 가장 큰 AP를 후보 AP로 설정한 후(S 50), 설정된 후보 AP와 상기 이전에 설정된 AP 집합에 포함된 AP들로 이루어진 후보 AP 집합 중 앞서 언급한 CRB 계산을 이용해 가장 적은 CRB값을 가지는 AP 집합을 재설정한다(S 60). 이 때, 설정되는 AP 집합에 포함되는 AP의 개수는 3개(이차원 상에서의 위치측정을 위해서는 최소한 3개 이상의 AP가 필요) 혹은 이전 라운드에서 선택된 AP의 개수보다 하나가 적은 개수 중 큰 값을 선택해서 선택된 값보다 같거나 큰 AP 개수를 가지도록 AP를 선택하는데, 이를 통해 불필요하게 많은 AP 집합을 고려하지 않게 되어 AP 선택의 계산 복잡도를 줄일 수 있게 된다.In other words, after setting the AP having the largest value of the Fisher information I i as the candidate AP among APs not previously selected as the AP set (S50), it is included in the configured candidate AP and the previously set AP set. The AP set having the smallest CRB value is reset using the aforementioned CRB calculation among the candidate AP sets including the APs (S60). At this time, the number of APs included in the set AP is selected from three (at least three or more APs are required for positioning in two dimensions) or one less than the number of APs selected in the previous round. Therefore, the AP is selected to have the same or greater number of APs than the selected value. This reduces the computational complexity of the AP selection because it does not consider an unnecessarily large set of APs.

상기, 후보 AP 설정 단계(S 50)는, 후보 AP (r*)는 다음 수학식 4로 나타낼 수 있다.In the candidate AP setting step (S50), the candidate AP (r * ) may be represented by the following equation (4).

Figure 112012023421447-pat00005
Figure 112012023421447-pat00005

여기서, S* P 는 이전에 선택된 AP 집합을 나타낸다.Here, S * P represents a previously selected AP set.

따라서, 본 발명은 후보 AP 집합의 개수를 줄일 수 있고, 이에 따라 계산 복잡도를 줄일 수 있다. Therefore, the present invention can reduce the number of candidate AP sets, thereby reducing the computational complexity.

이어서, 후보 AP 설정 단계(S 50)는 설정된 후보 AP를 이용하여, AP 집합 설정을 수행한다(S 60). 여기서, 선택된 후보 AP (r*)와 이전에 선택된 집합 (S*)에 포함되어 있는 AP 집합은

Figure 112012023421447-pat00006
로 나타낼 수 있으며, 이와 같은 AP 집합 중에서 다음의 수학식 5를 이용하여 가장 작은 CRB 결과를 갖는 AP 집합을 설정하게 된다.Subsequently, in the candidate AP setting step (S50), the AP set setting is performed using the configured candidate AP (S60). Here, the AP set included in the selected candidate AP (r * ) and the previously selected set (S * )
Figure 112012023421447-pat00006
Among the AP sets, the AP set having the smallest CRB result is set using Equation 5 below.

Figure 112012023421447-pat00007
Figure 112012023421447-pat00007

정리하면, 상기 온라인 AP 선택 알고리즘은 도 3은 단계 S 10 ~ S 60의 과정으로 나타낼 수 있다.In summary, the online AP selection algorithm may be represented as a process of steps S 10 to S 60.

이에 따라, 설정된 AP 집합을 이용하여 위치추정을 할 수 있다.Accordingly, location estimation may be performed using the set AP set.

이상과 같은 본 발명에 의하면, AP 집합 설정부 및 후보 AP 설정부를 이용하여 주기적으로 설정되는 AP 집합의 계산 복잡도를 효율적으로 줄일 수 있다. 보다 구체적으로, 위치 측정시 예측된 위치의 정확도 뿐만 아니라 계산 복잡도 또한 중요한 문제가 되는데, 본 발명에서 제안되는 AP 선택 기법을 사용하면 모든 AP를 사용하여 위치를 예측할 때 보다 계산의 복잡도가 줄어드는 이득을 볼 수 있다. 실생활에서 본 발명에서 제안한 AP 선택기법과 알고리즘을 이용하여 GPS를 사용하지 않고 빌딩 내부나 지하상가, 공항 등 위치정보를 사용하여 네비게이션, 물품관리 등 위치기반 서비스를 제공하는데 있어서 정확도가 높은 위치측정 결과를 이끌어 낼 수 있을 것이다. 또한, 본 AP 선택 방법은 단순히 AP를 이용한 위치측정기법에만 사용가능한 것이 아니라 센서를 이용한 위치측정에서도 동일하게 센서 선택 알고리즘으로 적용이 가능할 것이다. 뿐만 아니라, 이러한 AP 선택 기법은 전장 환경에서 적군이 위치측정 방해 신호를 발생하여 위치측정이 어려울 때에도 주변에 적절한 비콘 노드를 선택함을 통해 건강한 위치측정을 가능하게 할 것이다.According to the present invention as described above, it is possible to efficiently reduce the computational complexity of the AP set periodically set using the AP set setting unit and the candidate AP setting unit. More specifically, the computational complexity as well as the accuracy of the predicted position in the position measurement is an important problem. When using the AP selection scheme proposed in the present invention, the complexity of the computation is reduced when predicting the position using all APs. can see. Real-world location measurement results with high accuracy in providing location-based services such as navigation and goods management using location information such as inside buildings, underground malls, airports, etc. Will be able to elicit. In addition, the present AP selection method is not only available to the position measurement technique using the AP, but may also be applied to the sensor selection algorithm in the same manner. In addition, this AP selection technique will enable healthy positioning by selecting an appropriate beacon node around the enemy even when it is difficult to position because the enemy generates a positioning signal in the battlefield environment.

이상에서와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속하는 분야의 당업자이면 본 발명의 실시예를 다양하게 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그러므로, 본 발명의 특허권리범위는 본 발명에 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 균등물의 범주 내에서의 실시예들은 본 발명의 특허권리범위에 속하는 것이라 하겠다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. Therefore, the scope of the patent right of the present invention is not limited to the embodiments described in the present invention, and the embodiments within the scope of the equivalents which do not depart from the technical idea and scope of the present invention are within the scope of the patent right of the present invention .

1 : AP(Access point; 무선접속장치) 10 : 신호수신부
20 : AP 집합 설정부 30 : 후보AP설정부
40 : 위치추정부1: AP (Access point; radio access device) 10: Signal receiver
20: AP set setting unit 30: candidate AP setting unit
40: location estimation

Claims (6)

무선 랜(Wireless LAN) 환경에서 RSS(Received Signal Strength)기반의 위치추정 장치에 있어서,
주변의 AP(Access Point)들로부터 각각 비콘신호를 수신하는 신호수신부;
상기 신호수신부를 통해 비콘신호 수신 가능한 모든 AP 집합 중 가장 작은 크래머 라오 하한(CRB, Cramer Rao Bound)값를 갖는 AP집합을 최초 설정하되, 바로 이전 설정된 AP집합의 AP들과 후보 AP로 이루어진 후보 AP 집합 중 가장 작은 크래머 라오 하한값을 갖는 AP집합을 주기적으로 설정가능한 AP 집합 설정부;
상기 후보 AP를 주기적으로 설정가능하되, 상기 AP 집합 설정부에서 바로 이전 설정된 AP집합의 AP들 외에 수신 가능한 AP들 중 피셔 정보값이 가장 큰 AP를 상기 후보 AP로 설정하는 후보 AP 설정부;
상기 AP 집합 설정부로부터 설정되는 AP 집합의 AP들의 신호수신 강도를 이용하여 위치를 주기적으로 추정하는 위치 추정부;
를 포함하는 위치추정 장치.In a location estimation apparatus based on RSS (Received Signal Strength) in a wireless LAN environment,
A signal receiver which receives beacon signals from neighboring APs;
The AP set having the smallest Cramer Rao Bound (CRB) value among all AP sets capable of receiving beacon signals through the signal receiver is initially set, but a candidate AP including APs of the previously set AP set and candidate APs. An AP set setting unit that can periodically set an AP set having the smallest Cramer Rao lower limit among the sets;
A candidate AP setting unit configured to periodically set the candidate AP, and to set an AP having the largest Fischer information value among the receivable APs in addition to the APs of the AP set previously set by the AP set setting unit as the candidate AP;
A position estimator for estimating a position periodically by using signal reception strength of APs of the AP set set by the AP set setting unit;
Positioning device comprising a. 제 1 항에 있어서,
상기 AP 집합 설정부에서 크래머 라오 하한값은, 상기 AP 집합에 포함된 각 AP가 가지고 있는 피셔 정보값의 평균값을 이용하여 계산하는 것을 특징으로 하는 위치추정 장치.The method of claim 1,
And a lower lamer lower limit value of the AP set setting unit is calculated by using an average value of Fisher information values included in each AP included in the AP set. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 피셔 정보값은 상기 신호수신부를 통해 측정되는 신호수신 강도값의 정확도를 나타내는 값인 것을 특징으로 하는 위치추정 장치.3. The method according to claim 1 or 2,
And the fischer information value is a value representing an accuracy of a signal reception intensity value measured through the signal reception unit. 무선 랜(Wireless LAN) 환경에서 RSS(Received Signal Strength)기반의 위치추정 방법에 있어서,
(a) 신호수신부가 주변의 AP(Access Point)들로부터 각각 비콘신호를 수신하는 신호수신 단계;
(b) AP 집합설정부가 상기 신호수신부를 통해 상기 비콘신호 수신 가능한 모든 AP 집합 중 가장 작은 크래머 라오 하한(CRB, Cramer Rao Bound)값를 갖는 AP집합을 최초 설정하되, 바로 이전 설정된 AP집합의 AP들과 후보 AP로 이루어진 후보 AP 집합 중 가장 작은 크래머 라오 하한값을 갖는 AP집합을 주기적으로 설정하는 단계;
(c) 위치 추정부가 상기 AP 집합 설정부로부터 설정되는 AP 집합의 AP들의 신호수신 강도를 이용하여 위치를 주기적으로 추정하는 단계를 포함하되,
상기 (b) 단계는 후보 AP 설정부가 상기 후보 AP를 주기적으로 설정가능하되, 상기 AP 집합설정부에서 바로 이전 설정된 AP집합의 AP들 외에 수신 가능한 AP들 중 피셔 정보값이 가장 큰 AP를 상기 후보 AP로 설정하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 위치추정 방법.In a location estimation method based on RSS (Received Signal Strength) in a wireless LAN environment,
(a) a signal receiving step of receiving a beacon signal from a signal receiving unit from neighboring APs;
(b) The AP set setting unit initially sets an AP set having the smallest Cramer Rao Bound (CRB) value among all AP sets capable of receiving the beacon signal through the signal receiving unit, but is the AP of the previously set AP set. Periodically setting an AP set having the smallest Cramer Rao lower limit value among a set of candidate APs consisting of the group and the candidate APs;
(c) a position estimator periodically estimating a position using signal reception strength of APs of the AP set set from the AP set setting unit,
In the step (b), the candidate AP setting unit may periodically set the candidate AP, but the candidate having the largest Fisher information value among the APs that can be received in addition to the APs of the AP set just set by the AP aggregation setting unit is the candidate. And setting the AP to an AP. 제 4 항에 있어서,
상기 (b) 단계에서, 상기 크래머 라오 하한값은, 상기 AP 집합에 포함된 각 AP가 가지고 있는 피셔 정보값의 평균값을 이용하여 계산하는 것을 특징으로 하는 위치추정 방법.5. The method of claim 4,
In the step (b), the Cramer Lao lower limit value is calculated using the average value of the Fisher information value of each AP included in the AP set. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
상기 피셔 정보값은 상기 신호수신부를 통해 측정되는 신호수신 강도값의 정확도를 나타내는 값인 것을 특징으로 하는 위치추정 방법.The method according to claim 4 or 5,
The fischer information value is a value indicating an accuracy of a signal reception intensity value measured through the signal reception unit.
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