KR101417624B1 - Indoor localization system and indoor localization method using physical map and smart device sensor - Google Patents

Indoor localization system and indoor localization method using physical map and smart device sensor Download PDF

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KR101417624B1
KR101417624B1 KR1020130039054A KR20130039054A KR101417624B1 KR 101417624 B1 KR101417624 B1 KR 101417624B1 KR 1020130039054 A KR1020130039054 A KR 1020130039054A KR 20130039054 A KR20130039054 A KR 20130039054A KR 101417624 B1 KR101417624 B1 KR 101417624B1
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indoor
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김명철
아바딜라 아흐마드
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한국과학기술원
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Abstract

The present invention provides a system and a method for measuring an indoor position using a physical map and a smart device sensor. The indoor position measuring system divides a building into sections and uses a database in which a floor plan of a building connected by a direction table is stored to obtain paths of the sections. Indoor drawing database and AP provide a reference position and obtain an initial position of a user based on a point having the strongest signal. When a user movement is detected by an acceleration sensor, the number of steps is counted to measure the distance, and the position is corrected by the reference position shown on an indoor plan view database. The orientation of the user is detected by using a direction sensor of a smartphone and a positioning algorithm of the user is initialized in every area of the building so as to operate.

Description

물리적 지도와 스마트기기 센서를 이용한 실내 위치 측정 시스템 및 방법 {INDOOR LOCALIZATION SYSTEM AND INDOOR LOCALIZATION METHOD USING PHYSICAL MAP AND SMART DEVICE SENSOR}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an indoor location measurement system and method using a physical map and a smart device sensor,

본 발명은 실내 공간에서 건물의 평면도가 저장된 데이터베이스를 이용하여 단말기를 소유한 사용자의 위치와 움직임을 파악하는 실내 위치 측정 시스템 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a system and a method for measuring an indoor location of a user who owns a terminal by using a database storing a floor plan of a building in an indoor space.

실내에서 위치와 움직임을 추적하는 서비스가 점점 주목을 받고 있다. 최근에는 스마트 폰에서 사용 가능한 센서와 라디오 맵을 이용한 몇몇 위치 측정 기술이 제시되었다. 스마트 폰을 이용한 실내 측정과 위치 추적 분야는 폭넓게 연구되고 있으며 실내 위치 측정 시스템은 의료 시설, 어린이 위치 찾기, 시각장애인들을 위한 핸드폰 사용, 실내 환경에서의 광고 등의 많은 응용프로그램에서 이용되고 있다.Services that track location and movement indoors are becoming increasingly popular. Recently, several positioning technologies using sensors and radio maps available in smartphones have been presented. Indoor measurement and position tracking using smart phones has been extensively studied, and indoor positioning systems have been used in many applications such as medical facilities, locating children, using mobile phones for the visually impaired, and advertising in indoor environments.

지금까지 위치 정보를 제공하고 사용자의 움직임을 추적하는 기술들은 많이 개발되어왔다. 가장 잘 알려진 기술들로는 Wi-Fi 라디오 맵이나 블루투스 라디오 혹은 다른 라디오들을 이용한 핑거프린팅(Finger Printing) 기술이 있다. 또한, 무선신호를 기반으로 한 Time Of Arrival (TOA), 삼변측량술, Angle Of Arrival (AOA) 기술들이 위치 정보를 얻는데 사용된다. So far, many techniques have been developed to provide location information and track user's movements. The best known technologies include Fingerprinting technology using Wi-Fi radio maps or Bluetooth radios or other radios. Time-of-arrival (TOA), trilateration, and angle of arrival (AOA) technologies based on wireless signals are also used to obtain location information.

가속 센서와 나침반 센서를 탑재한 스마트 폰은 항상 사용자가 휴대하기 때문에 스마트 폰을 이용한 사용자의 위치와 움직임의 추적이 가능하다. 스마트 폰 센서들을 이용한 많은 기술들은 사용자의 위치를 추적하기 위해 제시되었는데, 그 예로 GPS, 가속도계, 전자 나침반을 이용한 LifeMap이 있으며 Wi-Fi 신호와 스마트 폰 센서를 사용하여 위치와 지도 구성을 수행할 수 있다.Since the smartphone equipped with the acceleration sensor and the compass sensor is always carried by the user, it is possible to track the position and movement of the user using the smartphone. Many technologies using smartphone sensors have been proposed to track the user's location, such as a LifeMap with GPS, accelerometer, electronic compass, and can perform location and map configuration using Wi-Fi signals and smartphone sensors. have.

TOA, AOA와 같이 라디오 신호를 이용한 위치 측정 기술은 최소 3개의 다른 신호들을 필요로 하며 때로는 위치 정보를 얻기 위하여 추가적인 하드웨어가 필요하다. 반면, 스마트 폰의 센서를 이용한 기술의 경우에는 잡음 (Noise)과 그로 인해 부정확한 위치 측정을 하게 되는 단점을 갖고 있다. TOA, and AOA require a minimum of three different signals and sometimes require additional hardware to obtain location information. On the other hand, in the case of the technology using the sensor of the smartphone, there is the disadvantage that the noise is measured and the position is incorrectly measured.

핑거프린팅 방식은 특정 지역에 형성되는 라디오 신호세기를 그 지역의 라디오 맵과 비교하여 가장 일치하는 것을 찾아내고 위치를 추정하는데, 이 방식은 다음과 같은 장점으로 가장 많이 사용되는 기술이 되었다. 첫째로, 핑거프린팅 방식은 추가적인 하드웨어 장치가 필요하지 않다. 두 번째로, Receive Signal Strength (RSS)는 기반 시설 네트워크에서 널리 사용되고 있다. 마지막으로, 핑거프린팅 방식은 2미터 이내의 정확도를 갖는다. 하지만 핑거프린팅 기술은 아직 해결되지 않은 몇 가지 중요한 문제점을 갖고 있다. 그 중 하나는 새로운 AP를 설치하거나 단순히 가구를 옮기는 정도로 인해 신호의 세기가 감소하거나 흩어질 수 있기 때문에 주기적인 재조사가 필요한 실내 환경에서는 재측정이 필요하다는 점이다. 다른 문제점은 방대한 라디오 맵 데이터베이스를 검색하는데 필요한 부하가 크다는 것이다. 그러므로 핑거프린팅 기술을 사용할 때는, 복잡한 검색 알고리즘을 사용하여 검색에 드는 과부하를 줄여야 한다. The fingerprinting method compares the radio signal intensity formed in a specific area with the radio map of the area to find the best match and estimate the position. This method has become the most used technique with the following advantages. First, fingerprinting does not require additional hardware devices. Second, Receive Signal Strength (RSS) is widely used in infrastructure networks. Finally, the fingerprinting method has an accuracy within 2 meters. However, fingerprinting technology has some important problems that have not yet been solved. One is that re-measurements are needed in an indoor environment where periodic re-examination is required, since signal strength can be reduced or scattered due to the degree of installation of a new AP or simply moving furniture. Another problem is that the load required to search a vast radio map database is large. Therefore, when using fingerprinting techniques, it is necessary to reduce the overhead of search using complex search algorithms.

위치 측정 및 추적 시스템에서 중요한 또 다른 주요 이슈는 거리 추정이다. 이것은 시스템의 정확도와 직결되기 때문에 매우 중요하다. 몇몇 방법들은 거리 추정을 위해 Path loss exponent와 같은 라디오 신호의 특성을 이용하지만 신호의 다중 경로 문제점을 갖고 있다. 또 다른 방법들은 가속도 센서를 이용하여 걸음 수를 측정하고 이를 보폭과 곱하여 거리를 측정한다. 비록 이 방법이 더 정확한 거리 추정을 할 수 있다고 하더라도, 스마트 폰의 걸음과 무관한 움직임에 의해서 걸음수가 잘못 세어질 가능성이 존재한다. Another key issue in the location measurement and tracking system is distance estimation. This is very important because it is directly related to the accuracy of the system. Some methods use the characteristics of a radio signal such as a path loss exponent for distance estimation but have a multipath problem of the signal. Another method measures the distance by measuring the number of steps using an acceleration sensor and multiplying it by the stride. Although this method can provide a more accurate distance estimate, there is a possibility that the number of steps may be incorrectly determined due to the irrelevance of the stepping motion of the smartphone.

실내 위치 추적 시스템 및 방법에 관련하여 한국공개특허 제2006-0082474호가 공개되어 있다. 이러한 종래의 기술에서 제시 되었던 방법들은 신호 세기의 감소에 따른 추가적인 데이터베이스 업데이트를 요구하고, 거리 측정과 시작 위치 측정에서 발생하는 평균 오류를 줄이지 못하고 있다. Korean Unexamined Patent Publication No. 2006-0082474 is disclosed in relation to an indoor location tracking system and method. The methods presented in these prior art techniques require additional database updates as the signal strength decreases and fail to reduce the average error that occurs in distance measurement and starting position measurements.

본 발명은 걸음 수 추정 모듈, 방향 추정 모듈, 초기 위치 추정 모듈, 건물 도면 데이터베이스를 이용하여 추가적인 데이터베이스 업데이트 없이 실내 공간에서 사용자의 위치를 추적하는 시스템 및 방법을 제공한다.The present invention provides a system and method for tracking a user's location in an indoor space without additional database update using a step number estimation module, a direction estimation module, an initial position estimation module, and a building drawing database.

본 발명은 스마트 폰의 불규칙한 움직임으로 사용자의 위치가 잘못 나타내어지는 문제점을 극복하기 위한 방법에 있어서 건물의 평면도를 저장한 데이터베이스로부터 AP의 위치를 이용하여 거리측정의 오차를 보정하는 시스템 및 방법을 제공한다. The present invention provides a system and method for correcting an error of distance measurement using a location of an AP from a database storing a floor plan of a building, in a method for overcoming the problem that a user's position is displayed incorrectly due to irregular movement of a smartphone do.

본 발명의 일실시예에 따르면 GPS 신호를 이용할 수 없는 실내 공간에서 단말기가 위치한 건물의 평면도를 바탕으로 단말기를 소유한 사용자의 위치와 움직임을 파악하는 실내 위치 측정 시스템을 제공한다. According to an embodiment of the present invention, there is provided an indoor location measurement system for grasping a location and a movement of a user who owns a terminal based on a floor plan of a building where the terminal is located in an indoor space where GPS signals are not available.

일측에 따르면, 상기 실내 위치 측정 시스템은 건물을 구역들로 나누고 그 구역들을 궤적을 얻기 위하여 방향 테이블로 연결하여 생성된 상기 건물의 평면도를 저장하는 건물 도면 데이터베이스(Blueprint Database, BDB)를 포함하고, 상기 건물 도면 데이터베이스를 참조하여 상기 단말기를 소유한 사용자의 위치와 움직임을 파악하는 실내 위치 측정 시스템을 제공한다. According to one aspect, the indoor positioning system includes a building drawing database (BDB) that divides a building into zones and stores the floor plan of the building generated by connecting the zones to a direction table to obtain a locus, And an indoor location measurement system for referring to the building drawing database and determining a location and a movement of a user who owns the terminal.

또 다른 일측에 따르면, 상기 실내 위치 측정 시스템은 상기 단말기의 가속도 센서와 방향센서, 주변 Wi-Fi 신호를 각각 입력 값으로 하는 걸음 수 추정 모듈, 방향 추정 모듈 및 초기 위치 추정 모듈을 포함하고, 각각의 모듈들의 결과값에 기초하여 추적 알고리즘을 통해 상기 사용자의 움직임을 파악하는 실내 위치 측정 시스템을 제공한다. According to another aspect of the present invention, the indoor positioning system includes a step number estimating module, a direction estimating module, and an initial position estimating module, each of which includes an acceleration sensor, a direction sensor and a surrounding Wi-Fi signal of the terminal, And the movement of the user is detected through a tracking algorithm based on the result of the modules of the module.

또 다른 일측에 따르면, 상기 실내 위치 측정 시스템은 실내 공간에서 상기 가속도 센서를 사용하여 사용자의 위치를 파악할 때 발생할 수 있는 오차를 AP에서 발생하는 신호를 이용하여 보정하는 실내 위치 측정 시스템을 제공한다.According to another aspect of the present invention, the indoor location measurement system provides an indoor location measurement system that corrects an error that may occur when a user is located by using the acceleration sensor in an indoor space, using a signal generated in the AP.

또 다른 일측에 따르면, 상기 AP신호를 이용하여 사용자의 위치를 보정하는 기술은 주변 AP의 Wi-Fi 신호로부터 해당 단말기가 특정 AP위치에 있음을 파악하고, 상기 데이터베이스로부터 해당 AP위치를 파악하여 상기 사용자의 위치를 AP의 위치로 보정하는 실내 위치 측정 시스템을 제공한다.According to another aspect of the present invention, a technique for correcting a location of a user using the AP signal includes determining from a Wi-Fi signal of a neighboring AP that the terminal is located at a specific AP position, And an indoor location measurement system for correcting the location of the user to the location of the AP.

또 다른 일측에 따르면, 상기 해당 단말기는 특정 AP위치에 있음을 알리기 위해서 지속적으로 AP의 RSS를 측정하며, 상기 AP가 갖는 가장 강한 RSS가 감지되면 상기 단말기가 상기 해당 AP위치에 있다고 판단하는 실내 위치 측정 시스템을 제공한다.According to another aspect of the present invention, the terminal continuously measures the RSS of the AP to inform that it is located at a specific AP position, and when the strongest RSS of the AP is detected, Measurement system.

또 다른 일측에 따르면, 상기 걸음 수 추정 모듈은 상기 건물 구역 안에서 상기 단말기의 가속도 센서로부터 가속도 값을 입력 값으로 하여, 피크 검출 알고리즘을 통하여 걸음 수를 측정하고, 사용자가 건물 구역의 마지막으로 올 때의 AP의 위치는 다음으로 올 건물 구역의 길이/너비에서 노드 관계 테이블의 해당 AP 위치 값을 뺀 값으로 갱신되며 사용자의 위치를 보정하는데 사용하는 실내 위치 측정 시스템을 제공한다.According to another aspect of the present invention, the step number estimating module measures the number of steps through the peak detection algorithm by using an acceleration value as an input value from the acceleration sensor of the terminal in the building area, and when the user comes to the end of the building area The AP location of the AP is updated to a value obtained by subtracting the corresponding AP position value in the node relation table from the length / width of the building area in the present time, and provides an indoor location measurement system used to correct the user's location.

또 다른 일측에 따르면, 상기 걸음 수 추정 모듈은 현재 건물 구역이 복수의 하부 구역을 갖고 있으면 다음으로 올 건물 구역의 길이 또는 너비 사용 여부를 결정하기 위하여 사용자가 향하고 있는 방향을 상기 방향 추정 모듈을 사용하여 결정하는 실내 위치 측정 시스템을 제공한다.According to another aspect, if the current building area has a plurality of lower areas, the step number estimating module may use the direction estimating module to determine a direction that the user is heading in order to determine whether to use the length or width of the current building area The indoor position measurement system comprising:

또 다른 일측에 따르면, 상기 방향 추정 모듈은 단말기의 상기 방향 센서의 z축 값으로부터 평균 값을 구하고, 상기 평균 방향 값을 참조하여 사용자가 향하고 있는 방향으로 결정하며, 상기 사용자가 위치한 건물 구역과 데이터베이스에 각 건물구역의 최소, 최대 평균 방위각을 이용하여 다음으로 진입할 건물 구역을 판단하는 실내 위치 측정 시스템을 제공한다.According to another aspect of the present invention, the direction estimation module determines an average value from the z-axis value of the direction sensor of the terminal, determines the direction toward the user with reference to the average direction value, The present invention provides an indoor location measuring system for determining a building area to be entered next using a minimum and a maximum average azimuth angle of each building area.

또 다른 일측에 따르면, 상기 초기 위치 추정 모듈은 주변 AP로부터 Wi-Fi 신호를 검출하여 가장 강한 신호(Strongest RSS)가 검출되는 AP의 위치를 초기 위치로 하며, 데이터베이스에 지정하지 않은 AP로부터의 신호는 무시하는 실내 위치 측정 시스템을 제공한다.According to another aspect of the present invention, the initial position estimation module detects a Wi-Fi signal from a neighboring AP to determine an initial position of an AP from which a strongest RSS is detected, Lt; RTI ID = 0.0 > a < / RTI >

또 다른 일측에 따르면, 상기 초기 위치 추정 모듈은 상기 가장 강한 RSS로부터 가장 가까운 AP를 찾은 후 건물 데이터베이스를 이용하여 해당 AP가 위치한 건물 구역을 얻고, 상기 건물 구역의 정보를 얻는 실내 위치 측정 시스템을 제공한다.According to another aspect of the present invention, the initial position estimation module finds the closest AP from the strongest RSS, obtains a building area where the corresponding AP is located using the building database, and obtains information of the building area do.

또 다른 일측에 따르면, 상기 시스템의 추적 알고리즘은 특정 임계치를 넘는 가속도를 통해 사용자의 움직임을 감지한 후 동작하며, 상기 각 건물 구역마다 사용자의 거리를 추정하여 다음 건물 구역으로 넘어가면, 상기 사용자의 움직인 거리도 초기화하여 추적 알고리즘을 다시 반복하는 실내 위치 측정 시스템을 제공한다.According to another aspect, the tracking algorithm of the system operates after sensing a user's movement through an acceleration exceeding a certain threshold and estimating the user's distance for each building area, And provides an indoor position measurement system in which the moving distance is initialized and the tracking algorithm is repeated again.

본 발명의 일실시예에 따르면, 건물을 구역들로 나누고 그 구역들의 궤적을 얻기 위하여 방향 테이블로 연결하여 생성된 건물의 평면도를 저장하는 데이터베이스 장치를 제공한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a database device for storing a floor plan of a building, which is formed by dividing a building into zones and connecting them with a direction table to obtain a locus of the zones.

일측에 따르면, 상기 평면도를 저장하는 데이터베이스는 상기 건물의 평면도를 구역으로 나누고 상기 데이터베이스를 주 관계부, 하부 관계부, 노드 관계부로 각각의 특징들을 속성으로 하는 관계형 데이터베이스인 데이터베이스 장치를 제공한다.According to one aspect of the present invention, the database storing the plan view provides a database device which is a relational database that divides a floor plan of the building into zones and sets the database as a main relation unit, a lower relation unit, and a node relation unit.

또 다른 일측에 따르면, 상기 평면도를 저장하는 데이터베이스는 복도, 로비와 같은 주요 통로는 주 관계부, 상기 주요 통로와 연결된 방들 또는 계단은 하부 관계부, AP와 같이 고정된 기기는 노드 관계부로 구분하는 데이터베이스 장치를 제공한다.According to another aspect of the present invention, the database storing the floor plan is divided into a corridor, a main channel such as a lobby, a main channel, a room connected with the main channel, or a lower channel, Provides a database device.

본 발명의 일실시예에 따르면, GPS 신호를 이용할 수 없는 실내 공간에서 단말기가 위치한 건물의 평면도를 바탕으로 단말기를 소유한 사용자의 위치와 움직임을 파악하는 실내 위치 측정 시스템에 있어서, 실내 위치 측정 방법은 건물을 구역들로 나누고 그 구역들을 궤적을 얻기 위하여 방향 테이블로 연결하여 생성된 상기 건물의 평면도를 저장하는 단계를 포함하고, 상기 건물 도면 데이터베이스를 참조하여 상기 단말기를 소유한 사용자의 위치와 움직임을 파악하는 실내 위치 측정 방법을 제공한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided an indoor location measurement system for grasping the location and movement of a user who owns a terminal based on a floor plan of a building where the terminal is located in an indoor space where GPS signals are not available, The method comprising the steps of: dividing a building into zones and storing the floor plan of the building generated by connecting the zones to a direction table to obtain a locus, The method comprising the steps of:

일측에 따르면, 상기 실내 위치 측정 방법은 상기 단말기의 가속도 센서를 입력 값으로 걸음 수를 추정하는 단계; 방향센서를 입력 값으로 방향을 추정하는 단계; 주변 Wi-Fi 신호를 입력 값으로 초기 위치를 추정하는 단계; 및 상기 단계들의 결과값에 기초하여 추적 알고리즘을 통해 상기 사용자의 움직임을 파악하는 단계를 포함하는 실내 위치 측정 방법을 제공한다.According to one aspect of the present invention, the indoor position measurement method includes: estimating the number of steps of the acceleration sensor of the terminal using an input value; Estimating a direction from an orientation sensor to an input value; Estimating an initial position of the surrounding Wi-Fi signal as an input value; And determining a movement of the user through a tracking algorithm based on the result of the steps.

또 다른 일측에 따르면, 상기 실내 위치 측정 방법은 실내 공간에서 상기 가속도 센서를 사용하여 사용자의 위치를 파악할 때 발생할 수 있는 오차를 AP에서 발생하는 신호를 이용하여 보정하는 단계; 주변 AP의 Wi-Fi 신호로부터 해당 단말기가 특정 AP위치에 있음을 파악하는 단계; 및 상기 데이터베이스로부터 해당 AP위치를 파악하여 상기 사용자의 위치를 AP의 위치로 보정하는 단계를 포함하는 실내 위치 측정 방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for measuring an indoor position, comprising the steps of: correcting an error occurring when a user is located by using the acceleration sensor in an indoor space using a signal generated in an AP; Determining from the Wi-Fi signal of the neighboring AP that the terminal is in a specific AP position; And correcting the position of the user to the position of the AP by grasping the position of the corresponding AP from the database.

본 발명은 복수의 AP가 설치되어 있지만 GPS를 사용할 수 없는 실내 공간에서 사용자의 위치 추적이 가능한 기술로 걸음 수 추정 모듈, 방향 추정 모듈, 초기 위치 추정 모듈, 공간의 평면도를 저장한 데이터베이스를 이용하여 추가적인 데이터베이스 업데이트 없이 실내 공간에서 사용자의 위치를 추적할 수 있다.The present invention relates to a technology capable of tracking a user's location in an indoor space where a plurality of APs are installed but can not use GPS, and a method of using a step number estimation module, a direction estimation module, an initial position estimation module, You can track your location in the room without additional database updates.

본 발명은 스마트 폰의 불규칙한 움직임으로 사용자의 위치가 잘못 나타내어지는 문제점을 극복하기 위한 방법에 있어서 건물의 평면도를 저장한 데이터베이스로부터 AP의 위치를 이용하여 거리측정의 오차를 보정할 수 있다.A method for overcoming the problem that a user's position is displayed incorrectly due to irregular movement of a smartphone, can correct an error of a distance measurement using a location of an AP from a database storing a floor plan of a building.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 물리적 지도와 스마트 폰 센서를 이용한 실내 위치 측정 시스템에 관한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 물리적 지도와 스마트 폰 센서를 이용한 실내 위치 측정 시스템 및 방법에 관한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에서 건물의 평면도를 저장한 건물 도면 데이터베이스(Blueprint Database)의 구성에 관한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 실내 위치 측정 시스템에서 건물 도면 데이터베이스(Blueprint Database)의 생성 과정을 도시한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 실내 위치 측정 시스템에서 AP신호를 이용하여 사용자의 위치를 보정하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 실내 위치 측정 시스템에서 추적 알고리즘의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
1 is a block diagram of a system for measuring an indoor location using a physical map and a smartphone sensor according to an embodiment of the present invention.
2 is a conceptual diagram of a system and method for measuring an indoor location using a physical map and a smartphone sensor according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram of a configuration of a building drawing database (Blueprint Database) storing a floor plan of a building in the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart illustrating a process of generating a building diagram database (Blueprint Database) in an indoor positioning system according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a process of correcting a position of a user using an AP signal in an indoor positioning system according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating an operation of a tracking algorithm in an indoor positioning system according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 물리적 지도와 스마트 폰 센서를 이용한 실내 위치 측정 시스템에 관한 구성도이다. 1 is a block diagram of a system for measuring an indoor location using a physical map and a smartphone sensor according to an embodiment of the present invention.

건물 도면 데이터베이스(110)는 건물 평면도를 저장하기 위해 건물을 여러 구역으로 나누고, 각 구역의 가로, 세로와 같은 정보를 저장한다. The building drawing database 110 divides a building into a plurality of sections for storing a building plan view, and stores information such as the width and the height of each section.

걸음 수 추정 모듈(120)은 실내에서 가속도 센서로부터 가속계(150)를 입력 값으로 하여 피크 검출 알고리즘을 통하여 걸음 수를 측정하고, 사용자가 건물 구역의 마지막으로 올 때의 AP의 위치는 다음으로 올 건물 구역의 길이/너비에서 노드 관계 테이블의 해당 AP 위치 값을 뺀 값으로 갱신되며 이를 바탕으로 사용자의 위치가 보정된다. The step number estimation module 120 measures the number of steps through the peak detection algorithm using the accelerometer 150 as an input value from the acceleration sensor in the room, and the position of the AP when the user comes to the end of the building area is next The length / width of the building area is updated to the value obtained by subtracting the AP position value of the node relation table, and the position of the user is corrected based on this.

피크 검출 알고리즘은 가속도 센서를 이용하여 걸음을 나타내는 피크들을 찾는다. 피크 검출 알고리즘은 다음과 같이 동작한다. 만약 현재 가속도 값이 W 시간 동안 움직임의 표준 편차 임계치를 넘으면 움직임이 검출된다. 피크는 현재 가속도 값이 특정 기간(현재 시간 ― W, 현재시간)동안 평균과 표준편차의 합보다 크면 검출된다. 마지막으로 거리는 보폭의 길이를 걸음 수에 곱하여 계산된다. 즉, 실내 위치 측정 시스템에서는 피크 검출 알고리즘을 거리를 건물 도면 데이터베이스에 저장하고 보정한 거리를 얻어내는데 사용한다.The peak detection algorithm uses the acceleration sensor to find the peaks indicating the step. The peak detection algorithm operates as follows. If the current acceleration value exceeds the motion standard deviation threshold for W time, motion is detected. The peak is detected if the current acceleration value is greater than the sum of the mean and the standard deviation over a specific period (current time - W, current time). Finally, the distance is calculated by multiplying the length of the stride by the number of steps. In other words, in the indoor positioning system, the peak detection algorithm is used to store the distance in the building drawing database and obtain the corrected distance.

방향 추정 모듈(130)은 실내 위치 측정 시스템에서 사용자의 초기 위치가 결정되면, 사용자의 방향을 추정하고, 현재 사용자가 위치한 건물 구역과 데이터베이스에 각 건물구역의 최소, 최대 평균 방위각을 이용하여 다음으로 진입할 건물 구역을 판단한 후, 다음으로 진입할 건물 구역을 제시한다. When the initial position of the user is determined in the indoor positioning system, the direction estimation module 130 estimates the direction of the user, and estimates the direction of the user using the minimum and maximum average azimuth angles of the respective building zones After determining the area of the building to enter, present the area of the building to the next.

방향계(160)는 방향 추정 모듈(130)의 입력 값으로 사용자가 건물의 구역 안으로 들어가기 시작하면 센서가 데이터를 수집하기 시작한다. 사용자가 현재 건물 구역의 끝에 다다르면 사용자의 방향은 평균 방위각으로 결정되고 다음 건물 구역은 최소 평균 방위각과 최대 평균 방위각으로 결정된다.The direction meter 160 begins to collect data from the sensor when the user begins to enter the area of the building with the input value of the direction estimation module 130. When the user reaches the end of the current building zone, the direction of the user is determined by the average azimuth and the next building zone is determined by the minimum average azimuth and the maximum average azimuth.

초기 위치 추정 모듈(140)은 실내 위치 측정 시스템에서 주변 Wi-Fi(170) 신호를 바탕으로 사용자의 초기 위치를 AP들이 감지했을 때 추정할 수 있다. 실내 위치 측정 시스템에서 초기 위치 추정 모듈(140)은 참조 위치가 바뀔 때마다 사용자의 위치를 조정해준다. 그러므로 만약 AP의 가장 강한 RSS가 탐색되면, 사용자의 위치가 정확하게 데이터베이스에 있는 AP의 위치로 조정되고 데이터베이스에 지정하지 않은 AP 신호는 무시한다. The initial location estimation module 140 may estimate the initial location of the user based on the surrounding Wi-Fi 170 signal in the indoor location measurement system. In the indoor positioning system, the initial position estimation module 140 adjusts the position of the user every time the reference position is changed. Therefore, if the strongest RSS of the AP is searched, the user's location is precisely adjusted to the location of the AP in the database and the AP signal not specified in the database is ignored.

추적 알고리즘(180)은 걸음 수 추정 모듈(120), 방향 추정 모듈(130), 초기 위치 추정 모듈(140)의 결과값에 기초하여 사용자의 움직임을 파악한다. 추적 알고리즘(180)은 특정 임계치를 넘는 가속도를 통해 사용자의 움직임을 감지하면 동작하기 시작하며, 각 건물 구역마다 사용자의 거리를 추정하고, 다음 건물 구역으로 넘어가면, 사용자가 움직인 거리도 초기화여 반복한다. The tracking algorithm 180 grasps the movement of the user based on the results of the step number estimation module 120, the direction estimation module 130, and the initial position estimation module 140. The tracking algorithm 180 starts to operate when it detects movement of the user through an acceleration exceeding a certain threshold value, estimates the distance of the user for each building area, and when moving to the next building area, Repeat.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 물리적 지도와 스마트 폰 센서를 이용한 실내 위치 측정 시스템 및 방법에 관한 개념도이다. 2 is a conceptual diagram of a system and method for measuring an indoor location using a physical map and a smartphone sensor according to an embodiment of the present invention.

도 2는 GPS 신호를 이용할 수 없는 실내 공간(200)에서 건물의 평면도가 저장된 건물 도면 데이터베이스(210)를 바탕으로 단말기(250)를 소유한 사용자의 위치와 움직임을 나타낸 것이다.2 shows the location and movement of the user who owns the terminal 250 based on the building drawing database 210 in which the floor plan of the building is stored in the indoor space 200 where GPS signals are not available.

건물 도면 데이터베이스(210)는 건물을 구역들로 나누고 그 구역들의 궤적을 얻기 위하여 방향 테이블로 연결한다. 건물 도면 데이터베이스(210)를 기반으로 사용자의 초기 출발지는 가까운AP(220,230,240) 중 가장 신호가 강한 지점이 결정된다. 실내 위치 측정 시스템은 가장 강한 RSS를 갖는 AP(220,230,240)의 MAC 주소를 입력 값으로 사용하고, 건물 도면 데이터베이스(210)를 확인하여 그 AP(220,230,240)가 건물의 어떤 구역에 존재하는지 확인한다. 단말기(250)를 소지한 사용자가 움직이기 시작하면 가속도 센서와 방향센서로부터 데이터를 관찰하고 수집하여 방향 정보를 기반으로 사용자가 이동 할 건물의 다음 구역을 결정한다. 그리고 거리는 가속 정보를 이용하여 걸음 수를 계산하고 사용자가 현재 건물의 가장 강한 RSS를 찾아 AP(220,230,240)의 위치와 빌딩 구역을 결정하는 과정을 사용자 위치 보정을 위해 다시 실행한다. 이러한 과정을 반복하는 것은 지속적으로 사용자가 현재 건물의 어떤 구역에 위치하는지 알아내 정확한 거리 정보를 유지하기 위함이다. The building drawing database 210 divides the building into zones and links them to a direction table to obtain the locus of the zones. Based on the building drawing database 210, the user's initial departure point is determined as the point where the strongest signal among the nearby APs 220, 230, and 240 is strongest. The indoor location measurement system uses the MAC addresses of the APs 220, 230, and 240 having the strongest RSS as input values, and checks the building drawing database 210 to determine which areas of the building the APs 220, 230, and 240 exist. When the user having the terminal 250 starts to move, the user observes and collects data from the acceleration sensor and the direction sensor, and determines the next area of the building to which the user will move based on the direction information. Then, the distance is calculated using the acceleration information, and the process of determining the location and the building area of the AP 220, 230, 240 by the user searching for the strongest RSS of the current building is executed again to correct the user's location. Repeating this process is to continuously find out which part of the building is currently occupied by the user and maintain accurate distance information.

도 3은 본 발명의 실시예에서 건물의 평면도를 저장한 건물 도면 데이터베이스(Blueprint Database)의 구성에 관한 블록도이다. 3 is a block diagram of a configuration of a building drawing database (Blueprint Database) storing a floor plan of a building in the embodiment of the present invention.

실내 위치 측정 시스템은 건물을 구역들로 나누고 그 구역들을 궤적을 얻기 위하여 방향 테이블로 연결한, 건물의 평면도가 저장된 데이터베이스를 이용한다. The indoor location system uses a database in which the building is divided into zones and the floor plan of the building is connected to the orientation table to obtain the locus.

건물 도면 데이터베이스(300)는 건물의 평면도를 주 관계부(310), 하부 관계부(320), 노드 관계부(330)로 나누어 저장한다. 주 관계부(310)는 복도나 통로와 같은 주요 건물의 구역들을 나타낸다. 하부 관계부(320)는 빌딩의 방, 계단과 같은 세부 구역들을 나타내고, 노드 관계부(330)는 AP와 같은 고정된 장비를 나타낸다. The building drawing database 300 divides the floor plan of the building into the main relation unit 310, the lower relation unit 320, and the node relation unit 330 and stores the same. The main relationship part 310 represents the areas of a main building such as a hallway or a passage. The lower relation section 320 represents subdivisions such as a room, a staircase of a building, and the node relation section 330 represents fixed equipment such as an AP.

주 관계부(310), 하부 관계부(320), 노드 관계부(330)와 사용자의 방향 추정에 도움을 주는 관계는 다음의 스키마를 갖는다The relationship between the main relational unit 310, the lower relational unit 320, the node relation unit 330 and the user's direction estimation has the following schema

주 관계부(310): (Bldg_Section_ID, Building_Section_Name, Relation_Type, length, Width)(Bldg_Section_ID, Building_Section_Name, Relation_Type, length, Width)

하부 관계부(320): (Sub_Relation_ID, Sub_Relation_Name, Relation_Type, Description)Sub relation unit 320: (Sub_Relation_ID, Sub_Relation_Name, Relation_Type, Description)

노드 관계부(330): (AP_ID, MAC_address, Location, Type)Node relation unit 330: (AP_ID, MAC_address, Location, Type)

방향: (Bldg_Section_ID, MIN_Azimuth_Average, MAX_Azimuth_Average, Next_Bldg_Section_ID)Direction: (Bldg_Section_ID, MIN_Azimuth_Average, MAX_Azimuth_Average, Next_Bldg_Section_ID)

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 실내 위치 측정 시스템에서 건물 도면 데이터베이스(Blueprint Database)의 생성 과정을 도시한 흐름도이다.FIG. 4 is a flowchart illustrating a process of generating a building diagram database (Blueprint Database) in an indoor positioning system according to an embodiment of the present invention.

단계(410)에서 건물의 도면을 세분화한다. 각 통로는 특정 속성을 갖는 관계를 나타내며 하부 관계들을 참조한다. 복도 안의 각 방들은 하부 관계로 표현되며, AP들은 특정 속성을 갖는 노드로 표현된다.At step 410, the building's view is subdivided. Each passage represents a relationship with a specific attribute and references the subordinate relations. Each room in the corridor is represented by a subordinate relationship, and APs are represented by nodes with specific attributes.

단계(420)에서 각 관계들을 데이터베이스의 키로 표현한다. In step 420, each relationship is represented by a key of the database.

RelationRelation __ NameName RelationRelation __ TypeType 설명Explanation RelationRelation 1One 로비와 복도를 나타낸다.Represents lobby and hallway. Sub-relationSub-relation 22 방과 계단을 나타낸다.Represents a room and a staircase. NodeNode 33 AP를 나타낸다.AP.

표1은 관계의 종류를 설명하기 위해 테이블을 이용하여 건물 도면 데이터베이스의 생성 과정이 수행된 것을 나타낸다. Table 1 shows that the creation process of the building drawing database has been performed using the table to explain the types of relationships.

BldgBldg __ SectionSection __ IDID BuildingBuilding __ SectionSection __ NameName RelationRelation TypeType LengthLength (m) (m) WidthWidth (m) (m) 1One C1C1 1One 2828 7.57.5 22 C2C2 1One 6767 33 33 H1H1 1One 1515 1515 44 C3C3 1One 2828 2.52.5 55 C4C4 1One 2121 2.22.2 66 C5C5 1One 2121 2.22.2

표 2는 건물 구역의 길이와 너비를 나타내는 길이와 너비를 속성으로 갖는 관계들을 나타낸다. Table 2 shows the relationships between length and width, which are the length and width of the building area, as properties.

AP_AP_ IDID MACMAC __ AddressAddress LocationLocation (m) (m) TypeType 1One d8:c7:c8:df:1a:21d8: c7: c8: df: 1a: 21 1313 33 22 d8:c7:c8:df:04:a1d8: c7: c8: df: 04: a1 3939 33 33 d8:c7:c8:df:19:41d8: c7: c8: df: 19: 41 5656 33 44 d8:c7:c8:df:39:a1d8: c7: c8: df: 39: a1 1818 33 55 d8:c7:c8:df:21:61d8: c7: c8: df: 21: 61 1818 33 66 d8:c7:c8:df:00:a1d8: c7: c8: df: 00: a1 2020 33

표 3은 AP들이나 현관과 같은 노드를 나타내며, AP_ID는 표5를 통해 표2와 연결하기 위해서 사용되는 데이터베이스의 키이다. 위치는 부모 관계의 시작점과 AP의 위치의 차이다. Table 3 shows the nodes such as APs and porches, and AP_ID is the database key used to associate with Table 2 through Table 5. The location is the difference between the starting point of the parent relationship and the location of the AP.

SubSub __ RelationRelation __ IDID SubSub __ RelationRelation _ _ NameName RelationRelation __ TypeType DescriptionDescription 77 H11H11 22 StairwayStairway 88 H12H12 22 StairwayStairway

표 4는 하부 관계들을 나타낸다. Sub_Relation_ID(하부 관계 ID)와 Sub_Relation_Name(하부 관계 이름)은 하부 관계의 부모 관계와 연결될 때 참조하기 위해 사용된다. 설명(Description)은 계단, 엘리베이터, 방과 같은 세부 관계들을 설명하기 위해 사용된다. Table 4 shows the subordinate relations. Sub_Relation_ID (Sub-Relation ID) and Sub-Relation_Name (Sub-Relation Name) are used to refer to when they are associated with the parent relationship of the sub-relationship. Description is used to describe detailed relationships such as stairs, elevators, and rooms.

BldgBldg _ _ SectionSection __ IDID AP_AP_ IDID 1One 1One 22 22 22 33 44 66 55 44 66 55

표5는 AP와 하부 관계들을 그들의 부모 관계들과 연결하기 위해 사용된다. 건물구역ID(Bldg_Section_ID)는 표2의 참조 영역이며 어떤 건물 구역에 AP가 속해있는지 판별하기 위해 사용된다. AP_ID는 표3의 참조이다.Table 5 is used to associate APs and subordinate relationships with their parent relationships. The building area ID (Bldg_Section_ID) is the reference area of Table 2 and is used to determine which building area the AP belongs to. AP_ID is the reference in Table 3.

BldgBldg _ _ SectionSection __ IDID MINMIN __ AzimuthAzimuth __ AverageAverage MAXMAX __ AzimuthAzimuth __ AverageAverage NextNext __ BldgBldg __ SectionSection __ IDID 1One 240240 260260 22 22 9090 110110 33 22 195195 215215 1One 33 280280 300300 22 33 3030 4545 44 33 9595 110110 55 33 6060 7575 66 44 195195 215215 33 55 3030 4545 33 66 280280 300300 33

표6은 방향표(Direction Table)이며, 다음으로 이동할 건물 구역의 ID(Next_Bldg_Section_ID)를 평균 최소 방위각(MIN_Azimuth_Average)과 평균 최대 방위각(MAX_Azimuth_Average)을 기초로 하여 결정한다. 방위각은 스마트폰의 y축과 지구의 N극의 시계방향 각도를 나타낸다. 평균 방위각은 각 구역에 대해서 시작점부터 끝 지점까지 이동하는 시간 동안 계산된다.Table 6 is a direction table, and the ID of the building area to be moved next (Next_Bldg_Section_ID) is determined based on the average minimum azimuth angle (MIN_Azimuth_Average) and the average maximum azimuth angle (MAX_Azimuth_Average). The azimuth angle represents the clockwise angle between the y-axis of the smartphone and the north pole of the earth. The average azimuth angle is calculated for each zone from the start point to the end point.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 실내 위치 측정 시스템에서 AP신호를 이용하여 사용자의 위치를 보정하는 과정을 나타낸 흐름도이다. 5 is a flowchart illustrating a process of correcting a position of a user using an AP signal in an indoor positioning system according to an embodiment of the present invention.

단계(510)에서 주변 AP의 Wi-Fi 신호로부터 해당 단말기가 특정AP위치에 있음을 파악하기 위해서 지속적으로 AP의 RSS를 측정한다.In step 510, the mobile station continuously measures the RSS of the AP in order to determine from the Wi-Fi signal of the neighboring AP that the terminal is located at a specific AP position.

단계(520)에서 AP는 가장 강한 RSS를 감지한다. 실내 위치 측정 시스템에서 가장 강한 RSS는 가장 가까운 AP를 나타내는 지표이며 초기 위치를 설정하는데 사용될 수 있다. 실내 위치 측정 시스템은 가장 강한 RSS를 갖는 AP의 MAC 주소를 입력 값으로 사용한다. In step 520, the AP detects the strongest RSS. The strongest RSS in an indoor positioning system is an indicator of the closest AP and can be used to set the initial position. The indoor positioning system uses the MAC address of the AP having the strongest RSS as an input value.

단계(530)는 AP가 갖는 가장 강한 RSS를 감지하면 건물 도면 데이터베이스로부터 해당 AP의 위치에 있다고 판단한다. 검색된 MAC주소가 건물 도면 데이터베이스에 있지 않으면 상기 AP의 신호를 무시한다. Step 530 determines that the AP is located in the building drawing database when it detects the strongest RSS of the AP. If the retrieved MAC address is not in the building drawing database, the signal of the AP is ignored.

단계(540)에서 사용자의 위치를 AP의 위치로 보정한다.In step 540, the location of the user is corrected to the location of the AP.

즉, AP신호를 이용하여 사용자의 위치를 보정하는 과정은 단말기를 소지한 사용자가 움직이기 시작하면 가속도 센서와 방향센서로부터 데이터를 관찰하고 수집하여 방향 정보를 기반으로 사용자가 이동 할 건물의 다음 구역을 결정한다. 그리고 거리는 가속 정보를 이용하여 걸음 수를 계산하고 언제 사용자가 현재 건물을 통해 가장 강한 RSS를 찾아 AP의 위치와 빌딩 구역을 결정하는 과정을 사용자 위치 보정을 위해 다시 실행한다.That is, the process of correcting the user's position using the AP signal is performed by observing and collecting data from the acceleration sensor and the direction sensor when the user having the terminal starts moving, . The distance is calculated by using the acceleration information, and the process of determining the position of the AP and the building area by the user when the user finds the strongest RSS through the current building is executed again to correct the user location.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 실내 위치 측정 시스템에서 추적 알고리즘의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다. 6 is a flowchart illustrating an operation of a tracking algorithm in an indoor positioning system according to an embodiment of the present invention.

추적 알고리즘은 단말기의 가속도 센서와 방향센서, 주변 Wi-Fi 신호를 각각 입력 값으로 하는 걸음 수 추정 모듈, 방향 추정 모듈 및 초기 위치 추정 모듈을 포함하고, 각각의 모듈들의 결과값에 기초하여 추적 알고리즘을 통해 사용자의 움직임을 파악한다.The tracking algorithm includes a step number estimating module, a direction estimating module, and an initial position estimating module, each of which includes an acceleration sensor, a direction sensor and a surrounding Wi-Fi signal of the terminal as input values. To understand the movement of the user.

단계(610)에서는 특정 임계치를 넘는 가속도를 통해 사용자의 움직임을 감지하고, 사용자가 현재 건물 구역에 들어가서부터 건물 구역의 끝에 도달하는 시간 동안 방향값을 수집한다. 그리고 표6을 이용하여 평균 방위각과 방향이 각각 계산된다. In step 610, the user's motion is sensed through accelerations that exceed a certain threshold, and the direction value is collected during the time that the user arrives at the end of the building area from entering the current building area. The average azimuth and direction are calculated using Table 6.

단계(620)에서는 걸음 수 추정 모듈, 방향 추정 모듈, 초기 위치 추정 모듈의 결과값에 기초하여 사용자의 움직임을 감지하면 추적 알고리즘이 동작하기 시작한다. 사용자가 현재 건물 구역의 끝에 도달하지 않았다면, 알고리즘이 새롭게 발견된 RSS가 있는지 확인한다In step 620, the tracking algorithm starts to operate when the user's motion is detected based on the result values of the step number estimation module, the direction estimation module, and the initial position estimation module. If the user has not reached the end of the current building area, the algorithm checks to see if there is a newly discovered RSS

단계(630)에서는 각 건물 구역마다 사용자의 거리를 추정하고 가장 강한 RSS를 토대로 가장 가까운 AP가 갱신된다. 각 단계가 끝나고 나면, 사용자의 궤적이 계산된다.In step 630, the user's distance is estimated for each building area and the closest AP is updated based on the strongest RSS. After each step, the user's trajectory is calculated.

단계(640)에서 사용자가 다음 건물 구역으로 진입한다.At step 640, the user enters the next building area.

단계(650)에서는 사용자가 다음 건물 구역으로 진입한 후, 사용자가 움직인 거리를 초기화하고 추적 알고리즘을 반복한다.
In step 650, after the user enters the next building area, the distance the user moves is initialized and the tracking algorithm is repeated.

이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The apparatus described above may be implemented as a hardware component, a software component, and / or a combination of hardware components and software components. For example, the apparatus and components described in the embodiments may be implemented within a computer system, such as, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable array (FPA) A programmable logic unit (PLU), a microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions. The processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system. The processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to execution of the software. For ease of understanding, the processing apparatus may be described as being used singly, but those skilled in the art will recognize that the processing apparatus may have a plurality of processing elements and / As shown in FIG. For example, the processing unit may comprise a plurality of processors or one processor and one controller. Other processing configurations are also possible, such as a parallel processor.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of the foregoing, and may be configured to configure the processing device to operate as desired or to process it collectively or collectively Device can be commanded. The software and / or data may be in the form of any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage media, or device , Or may be permanently or temporarily embodied in a transmitted signal wave. The software may be distributed over a networked computer system and stored or executed in a distributed manner. The software and data may be stored on one or more computer readable recording media.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to an embodiment may be implemented in the form of a program command that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions to be recorded on the medium may be those specially designed and configured for the embodiments or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape; optical media such as CD-ROMs and DVDs; magnetic media such as floppy disks; Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. For example, it is to be understood that the techniques described may be performed in a different order than the described methods, and / or that components of the described systems, structures, devices, circuits, Lt; / RTI > or equivalents, even if it is replaced or replaced.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.

110: 건물 도면 데이터베이스(Blueprint Database)
120: 걸음 수 추정 모듈
130: 방향 추정 모듈
140: 초기 위치 추정 모듈
150: 가속계
160: 방향계
170: Wi-Fi
180: 추적 알고리즘
110: Building Drawing Database (Blueprint Database)
120: step number estimation module
130: Direction estimation module
140: initial position estimation module
150: Accelerometer
160: Direction meter
170: Wi-Fi
180: Tracking Algorithm

Claims (17)

삭제delete 실내 위치 측정 시스템에 있어서,
GPS 신호를 이용할 수 없는 실내 공간에서 단말기가 위치한 건물의 평면도를 바탕으로 단말기를 소유한 사용자의 위치와 움직임을 파악하고,
상기 실내 위치 측정 시스템은,
건물을 구역들로 나누고 그 구역들을 궤적을 얻기 위하여 방향 테이블로 연결하여 생성된 상기 건물의 평면도를 저장하는 건물 도면 데이터베이스(Blueprint Database, BDB)를 포함하고,
상기 건물 도면 데이터베이스를 참조하여 상기 단말기를 소유한 사용자의 위치와 움직임을 파악하는,
실내 위치 측정 시스템
In an indoor positioning system,
In the indoor space where the GPS signal is not available, based on the floor plan of the building where the terminal is located,
The indoor positioning system includes:
A building drawing database (Blueprint Database, BDB) for dividing a building into zones and connecting the zones to a direction table for obtaining a locus, and storing the floor plan of the building,
And a control unit configured to determine a location and a movement of a user who owns the terminal by referring to the building drawing database,
Indoor positioning system
제2항에 있어서,
상기 실내 위치 측정 시스템은,
상기 단말기의 가속도 센서와 방향센서, 주변 Wi-Fi 신호를 각각 입력 값으로 하는 걸음 수 추정 모듈, 방향 추정 모듈 및 초기 위치 추정 모듈을 포함하고, 각각의 모듈들의 결과값에 기초하여 추적 알고리즘을 통해 상기 사용자의 움직임을 파악하는,
실내 위치 측정 시스템
3. The method of claim 2,
The indoor positioning system includes:
A step number estimating module, a direction estimating module and an initial position estimating module, each of which includes an acceleration sensor, a direction sensor, and a surrounding Wi-Fi signal of the terminal as input values, The user's movement,
Indoor positioning system
제3항에 있어서,
상기 실내 위치 측정 시스템은,
실내 공간에서 상기 가속도 센서를 사용하여 사용자의 위치를 파악할 때 발생할 수 있는 오차를 AP에서 발생하는 신호를 이용하여 보정하는,
실내 위치 측정 시스템.
The method of claim 3,
The indoor positioning system includes:
And correcting an error that may occur when the user's position is detected using the acceleration sensor in the indoor space by using a signal generated in the AP,
Indoor positioning system.
제4항에 있어서
상기 AP신호를 이용하여 사용자의 위치를 보정하는 기술은 주변 AP의 Wi-Fi 신호로부터 해당 단말기가 특정 AP위치에 있음을 파악하고, 상기 데이터베이스로부터 해당 AP위치를 파악하여 상기 사용자의 위치를 AP의 위치로 보정하는,
실내 위치 측정 시스템.
The method of claim 4, wherein
The technique of correcting the position of the user using the AP signal detects that the corresponding terminal is located at a specific AP position from the Wi-Fi signal of the neighbor AP, grasps the location of the corresponding AP from the database, Correcting to position,
Indoor positioning system.
제5항에 있어서
상기 해당 단말기는 특정 AP위치에 있음을 알리기 위해서 지속적으로 AP의 RSS를 측정하며, 상기 AP가 갖는 가장 강한 RSS가 감지되면 상기 단말기가 상기 해당 AP위치에 있다고 판단하는,
실내 위치 측정 시스템.
The method of claim 5, wherein
The mobile station continuously measures the RSS of the AP to inform that it is located at a specific AP position and determines that the terminal is located at the corresponding AP position when the strongest RSS of the AP is detected,
Indoor positioning system.
제3항에 있어서,
상기 걸음 수 추정 모듈은 상기 건물 구역 안에서 상기 단말기의 가속도 센서로부터 가속도 값을 입력 값으로 하여, 피크 검출 알고리즘을 통하여 걸음 수를 측정하고, 사용자가 건물 구역의 마지막으로 올 때의 AP의 위치는 다음으로 올 건물 구역의 길이/너비에서 노드 관계 테이블의 해당 AP 위치 값을 뺀 값으로 갱신되며 사용자의 위치를 보정하는데 사용하는,
실내 위치 측정 시스템.
The method of claim 3,
The step number estimation module measures the number of steps through the peak detection algorithm with the acceleration value as an input value from the acceleration sensor of the terminal within the building area and the position of the AP when the user comes to the end of the building area is , Which is updated to the value obtained by subtracting the corresponding AP position value of the node relation table from the length / width of the building zone,
Indoor positioning system.
제7항에 있어서,
상기 걸음 수 추정 모듈은 현재 건물 구역이 복수의 하부 구역을 갖고 있으면 다음으로 올 건물 구역의 길이 또는 너비 사용 여부를 결정하기 위하여 사용자가 향하고 있는 방향을 상기 방향 추정 모듈을 사용하여 결정하는,
실내 위치 측정 시스템.
8. The method of claim 7,
Wherein the step number estimation module determines the direction the user is heading to by using the direction estimation module to determine whether to use the length or width of the current building zone if the current building zone has a plurality of lower zones,
Indoor positioning system.
제3항에 있어서,
상기 방향 추정 모듈은 단말기의 상기 방향 센서의 z축 값으로부터 평균 값을 구하고, 상기 평균 방향 값을 참조하여 사용자가 향하고 있는 방향으로 결정하며, 상기 사용자가 위치한 건물 구역과 데이터베이스에 각 건물구역의 최소, 최대 평균 방위각을 이용하여 다음으로 진입할 건물 구역을 판단하는,
실내 위치 측정 시스템.
The method of claim 3,
The direction estimating module determines an average value from the z-axis value of the direction sensor of the terminal, determines the direction toward the user with reference to the average direction value, , A maximum average azimuth angle is used to determine the next building area to enter,
Indoor positioning system.
제3항에 있어서
상기 초기 위치 추정 모듈은 주변 AP로부터 Wi-Fi 신호를 검출하여 가장 강한 신호(Strongest RSS)가 검출되는 AP의 위치를 초기 위치로 하며, 데이터베이스에 지정하지 않은 AP로부터의 신호는 무시하는,
실내 위치 측정 시스템.
The method of claim 3, wherein
The initial position estimation module detects a Wi-Fi signal from a neighboring AP to determine the position of the AP where the strongest RSS is detected as an initial position, and ignores signals from APs not assigned to the database.
Indoor positioning system.
제10항에 있어서,
상기 초기 위치 추정 모듈은 상기 가장 강한 RSS로부터 가장 가까운 AP를 찾은 후 건물 도면 데이터베이스를 이용하여 해당 AP가 위치한 건물 구역을 얻고, 상기 건물 구역의 정보를 얻는,
실내 위치 측정 시스템.
11. The method of claim 10,
The initial position estimation module finds the closest AP from the strongest RSS and obtains the building area where the corresponding AP is located using the building drawing database,
Indoor positioning system.
제3항에 있어서
상기 시스템의 추적 알고리즘은 특정 임계치를 넘는 가속도를 통해 사용자의 움직임을 감지한 후 동작하며, 상기 각 건물 구역마다 사용자의 거리를 추정하여 다음 건물 구역으로 넘어가면, 상기 사용자의 움직인 거리도 초기화하여 추적 알고리즘을 다시 반복하는,
실내 위치 측정 시스템.
The method of claim 3, wherein
The tracking algorithm of the system operates after detecting a user's movement through an acceleration exceeding a certain threshold value. When the user's distance is estimated for each building area, the moving distance of the user is initialized To repeat the tracking algorithm again,
Indoor positioning system.
건물을 구역들로 나누고 그 구역들의 궤적을 얻기 위하여 방향 테이블로 연결하여 생성된 건물의 평면도를 저장하는,
데이터베이스 장치.
The building is divided into zones and connected to a direction table to obtain the locus of the zones,
Database device.
제13항에 있어서,
상기 데이터베이스 장치는, 상기 건물의 평면도를 구역으로 나누고 주 관계부, 하부 관계부, 노드 관계부로 각각의 특징들을 속성으로 하는 관계형 데이터베이스인
데이터베이스 장치.
14. The method of claim 13,
The database device includes a relational database which divides the floor plan of the building into zones and which has attributes as the main relation unit, the lower relation unit, and the node relation unit
Database device.
제14항에 있어서,
상기 데이터베이스 장치는, 복도와 로비는 주 관계부, 상기 복도와 로비에 연결된 방들 또는 계단은 하부 관계부, AP와 같이 고정된 기기는 노드 관계부로 구분하는,
데이터베이스 장치.
15. The method of claim 14,
The database device includes a main part for associating the corridor and the lobby, a room or a room connected to the hall and the lobby, a lower part for a stairway,
Database device.
GPS 신호를 이용할 수 없는 실내 공간에서 단말기가 위치한 건물의 평면도를 바탕으로 단말기를 소유한 사용자의 위치와 움직임을 파악하는 실내 위치 측정 시스템에서 수행되는 실내 위치 측정 방법에 있어서,
상기 실내 위치 측정 방법은,
건물을 구역들로 나누고 그 구역들을 궤적을 얻기 위하여 방향 테이블로 연결하여 생성된 상기 건물의 평면도를 건물 도면 데이터베이스에 저장하는 단계; 및
상기 건물 도면 데이터베이스를 참조하여 상기 단말기를 소유한 사용자의 위치와 움직임을 파악하는 단계
를 포함하는 실내 위치 측정 방법.
There is provided a method for measuring an indoor position in an indoor location measuring system for recognizing a location and a movement of a user who owns a terminal based on a floor plan of a building where the terminal is located,
The indoor position measuring method includes:
Dividing a building into zones and connecting the zones to a direction table to obtain a locus, and storing the generated floor plan in the building drawing database; And
Referring to the building drawing database to grasp the location and movement of the user who owns the terminal
Wherein the indoor positioning method comprises:
제16항에 있어서,
상기 건물 도면 데이터베이스를 참조하여 상기 단말기를 소유한 사용자의 위치와 움직임을 파악하는 단계는,
상기 단말기의 가속도 센서를 입력 값으로 걸음 수를 추정하는 단계;
방향센서를 입력 값으로 방향을 추정하는 단계;
주변 Wi-Fi 신호를 입력 값으로 초기 위치를 추정하는 단계; 및
상기 단계들의 결과값에 기초하여 추적 알고리즘을 통해 상기 사용자의 움직임을 파악하는 단계
를 포함하는 실내 위치 측정 방법.
17. The method of claim 16,
The step of recognizing the location and the movement of the user who owns the terminal by referring to the building drawing database,
Estimating the number of steps of the acceleration sensor of the terminal with an input value;
Estimating a direction from an orientation sensor to an input value;
Estimating an initial position of the surrounding Wi-Fi signal as an input value; And
Determining a movement of the user through a tracking algorithm based on the results of the steps
Wherein the indoor positioning method comprises:
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