KR20140137815A - Indoor positioning system using inertial sensor - Google Patents

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KR20140137815A KR1020130058861A KR20130058861A KR20140137815A KR 20140137815 A KR20140137815 A KR 20140137815A KR 1020130058861 A KR1020130058861 A KR 1020130058861A KR 20130058861 A KR20130058861 A KR 20130058861A KR 20140137815 A KR20140137815 A KR 20140137815A
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Abstract

The present invention relates to an indoor positioning system using an inertial sensor which comprises: a reference coordinate generating GPS device which is installed outdoors and generates a reference coordinate from a GPS satellite signal; an inertial sensor installed in a portable terminal located indoors; a distance measuring module which is installed in the portable terminal, and measures a relative distance by communicating with the reference coordinate generating GPS device and between portable terminals with a beacon method; a first position estimating unit which estimates a position of the portable terminal by using data detected in the inertial sensor; a second position estimating unit which estimates a position of the portable terminal corresponding to the reference coordinate by using the relative distance with the reference coordinate generating GPS device and the relative distance between the portable terminals measured from the distance measuring module; and a position calculating unit which calculates a position of the portable terminal from output of the first position estimating unit and the second position estimating unit. According to the present invention, provided is an effect of increasing a degree of precision and greatly decreasing errors in comparison with an indoor positioning system using the existing inertial sensor by calculating an indoor position using the position estimated using the inertial sensor of the portable terminal, and the position estimated using the reference coordinate generated in the reference coordinate generating GPS device and the relative distance measured from the distance measuring module installed in the portable terminal.

Description

관성 센서를 이용한 실내 측위 시스템{INDOOR POSITIONING SYSTEM USING INERTIAL SENSOR}[0001] INDOOR POSITION SYSTEM USING INERTIAL SENSOR [0002]

본 발명은 실내 측위 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 GPS를 이용하여 기준좌표를 획득하고 실내의 휴대 단말에 설치되는 관성 센서를 이용하여 실내에서의 정확한 위치를 측정하는 관성 센서를 이용한 실내 측위 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an indoor positioning system, and more particularly, to an indoor positioning system using an inertial sensor that acquires reference coordinates using GPS and measures an accurate position in a room using an inertial sensor installed in a portable terminal in a room .

GPS(Global Positioning System) 기술은 초기에 군사용으로 개발되었지만, 최근에는 항법이나 측량 등의 기술에 주로 이용되고 있으며, GPS 모듈을 측위 센서로 이용하는 위치기반 서비스(LBS: Location Based Service)도 상용화되고 있다.Although GPS (Global Positioning System) technology was originally developed for military use, it has recently been used mainly in navigation and surveying technologies, and a location based service (LBS) using a GPS module as a position sensor has also been commercialized .

GPS 측위 기술은 모듈에서 인공위성의 신호를 수신하여, 도달 시간 및 인공위성의 위치를 통해 현재 GPS 모듈의 위치를 측정한다. 그러나 GPS 모듈이 실내에 위치하는 경우 인공위성으로부터 신호가 수신되지 않아 실내 측위 시스템(IPS: Indoor Positioning System)에서는 GPS 모듈을 이용하는 것이 실질적으로 불가능하다.The GPS positioning technique receives the satellite signal from the module and measures the position of the current GPS module through the arrival time and position of the satellite. However, when the GPS module is located indoors, since no signal is received from the satellite, it is practically impossible to use the GPS module in an indoor positioning system (IPS).

실내 측위 시스템을 위해 다양한 연구가 진행되고 있다. 예를 들어, 무선 랜(Wireless LAN) 기반의 실내 측위 시스템에 대한 연구가 활발하다. 무선 랜 기반의 실내 측위 시스템은 건물 내 곳곳에 AP(Access Point)를 설치하고 휴대 단말과 AP 간 신호 전송을 통해 휴대 단말을 보유한 사용자의 위치를 추적한다.Various studies are underway for the indoor positioning system. For example, research on wireless LAN based indoor positioning systems has been actively conducted. An indoor positioning system based on a wireless LAN installs an access point (AP) in various places in a building and tracks the location of a user having a mobile terminal through signal transmission between the mobile terminal and the AP.

하지만, 건물 내부에서 수신이 불가능한 음영지역들을 커버하기 위하여 많은 수의 AP를 설치해야 하며, 이동통신 사용자 등에 의한 방해전파 등으로 위치 측정에 오차가 발생되는 문제점이 있다. 무엇보다, AP가 설치되지 않은 지역이나 AP가 설치되어 있다고 하여도 화재 등의 재난에 의해 AP가 파손된 현장에서는 적용할 수 없는 문제점이 있다.However, it is necessary to install a large number of APs in order to cover shaded areas that can not be received in the building, and there is a problem that an error occurs in position measurement due to jamming due to mobile communication users and the like. Above all, there is a problem that it can not be applied in a field where an AP is destroyed due to a disaster such as a fire even if an AP or an AP is installed.

한편, 최근에는 이동통신 단말기에 내재된 관성 센서를 이용한 실내 측위 시스템에 대한 연구가 진행되고 있다. 관성 센서는 센서에 인가되는 가속도에 의해 관성체에 작용하는 관성력을 검출하는 센서로서, 가속도 센서와 각속도 센서가 주로 이용된다. 관성 센서를 이용한 실내 측위 시스템은 AP 등을 설치해야 하는 부담이 없다. 하지만, 관성 센서의 출력을 통해 사용자의 보행, 행동, 이동 패턴 등을 인식해야 하는데, 이러한 인식 알고리즘이 아직 완전히 개발되지 않았으며, 오차가 커서 정밀도가 떨어지는 문제점이 있다.Meanwhile, research on an indoor positioning system using an inertial sensor built in a mobile communication terminal is under way. The inertial sensor is a sensor that detects the inertial force acting on the inertial body by the acceleration applied to the sensor, and an acceleration sensor and an angular velocity sensor are mainly used. The indoor positioning system using the inertial sensor does not need to install an AP or the like. However, it is necessary to recognize the user's walking, behavior, and movement pattern through the output of the inertial sensor. Such a recognition algorithm has not been completely developed yet, and there is a problem that precision is low due to large error.

본 발명은 상술한 종래 실내 측위 시스템의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 건물 외부의 GPS를 이용하여 기준좌표를 획득하고 실내의 휴대 단말에 장치되는 거리 측정 모듈을 이용하여 휴대 단말 간 상대 거리 및 기준좌표와의 상대 거리를 측정한 후, 휴대 단말에 장치되는 관성 센서에 의해 측정된 실내 측위를 보정하는 것으로 실내 측위를 정밀하게 측정할 수 있는 관성 센서를 이용한 실내 측위 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been proposed in order to solve the problems of the above-described conventional indoor positioning system. The present invention obtains reference coordinates by using GPS outside the building and uses a distance measurement module installed in a portable terminal in the room, An object of the present invention is to provide an indoor positioning system using an inertial sensor capable of precisely measuring indoor positioning by correcting indoor positioning measured by an inertial sensor provided in a portable terminal after measuring a relative distance with reference coordinates have.

본 발명의 일실시예에 따른 관성 센서를 이용한 실내 측위 시스템은, 관성 센서를 이용한 실내 측위 시스템에 있어서, 실외에 설치되며 GPS 위성 신호로부터 기준좌표를 생성하는 기준좌표 생성 GPS 장치; 실내에 위치하는 휴대 단말에 설치되는 관성 센서; 상기 휴대 단말에 설치되며 상기 기준좌표 생성 GPS 장치 및 상기 휴대 단말 간 비콘(beacon) 방식의 통신을 하여 상대 거리를 측정하는 거리 측정 모듈; 상기 관성 센서에서 검출된 데이터를 이용하여 상기 휴대 단말의 위치를 추정하는 제1 측위 추정부; 상기 거리 측정 모듈에서 측정된 기준좌표 생성 GPS 장치와의 상대 거리 및 휴대 단말 간 상대 거리를 이용하여 상기 기준좌표에 대응하는 상기 휴대 단말의 위치를 추정하는 제2 측위 추정부; 및 상기 제1 측위 추정부 및 제2 측위 추정부의 출력으로부터 상기 휴대 단말의 측위를 산출하는 측위 산출부를 포함한다.
An indoor positioning system using an inertial sensor according to an embodiment of the present invention is an indoor positioning system using an inertial sensor, comprising: a reference coordinate generating GPS device installed outdoors and generating reference coordinates from a GPS satellite signal; An inertial sensor installed in a portable terminal located indoors; A distance measurement module installed in the mobile terminal and measuring a relative distance by communicating in a beacon manner between the reference coordinate generation GPS device and the portable terminal; A first positioning estimator for estimating a position of the portable terminal using data detected by the inertial sensor; A second positioning estimator for estimating a position of the portable terminal corresponding to the reference coordinates by using a relative distance between the portable terminal and the reference coordinate generating GPS device measured by the distance measuring module; And a positioning calculation section for calculating the positioning of the portable terminal from the outputs of the first and second positioning estimation sections.

본 발명의 다른 실시예에 따른 관성 센서를 이용한 실내 측위 시스템은, 실외에 설치되며 상기 기준좌표 생성 GPS 장치와 비콘 방식으로 통신하여 현재 상기 기준좌표에 대응하는 현재 위치를 산출하는 캘리브레이션용 단말을 더 포함하며, 상기 제2 측위 추정부는 상기 캘리브레이션용 단말의 위치 정보를 수신하고 이를 이용하여 추정된 휴대 단말의 측위를 보정한다.The indoor positioning system using the inertial sensor according to another embodiment of the present invention may further include a calibration terminal installed outdoors and communicating with the reference coordinate generating GPS device in a beacon manner to calculate a current position corresponding to the current reference coordinate And the second positioning estimator receives position information of the calibration terminal and corrects the estimated positioning of the portable terminal using the position information.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 관성 센서를 이용한 실내 측위 시스템은, 상기 관성 센서는 가속도 센서 및 각속도 센서를 포함한다.
In an indoor positioning system using an inertial sensor according to another embodiment of the present invention, the inertial sensor includes an acceleration sensor and an angular velocity sensor.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 관성 센서를 이용한 실내 측위 시스템은, 상기 제1 측위 추정부는 상기 가속도 센서에서 검출된 신호로부터 상기 휴대 단말의 이동거리를 추정하고, 상기 각속도 센서에서 검출된 신호로부터 상기 휴대 단말의 이동방향을 추정하여 상기 휴대 단말의 위치를 추정한다.
In the indoor positioning system using the inertial sensor according to another embodiment of the present invention, the first positioning estimation unit estimates the moving distance of the portable terminal from the signal detected by the acceleration sensor, Estimates the moving direction of the portable terminal, and estimates the position of the portable terminal.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 관성 센서를 이용한 실내 측위 시스템은, 상기 제1 측위 추정부는 상기 이동거리 및 이동방향으로부터 사용자 패턴을 분석하여 상기 휴대 단말의 위치를 추정한다.
In an indoor positioning system using an inertial sensor according to another embodiment of the present invention, the first positioning estimation unit estimates the position of the portable terminal by analyzing a user pattern from the moving distance and the moving direction.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 관성 센서를 이용한 실내 측위 시스템은, 상기 기준좌표 생성 GPS 장치는 DGPS(Differential GPS) 장치이다.
In the indoor positioning system using the inertial sensor according to another embodiment of the present invention, the reference coordinate generation GPS device is a DGPS (Differential GPS) device.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 관성 센서를 이용한 실내 측위 시스템은, 상기 거리 측정 모듈은 상기 휴대 단말에 결합 가능한 외장형으로 구성된다.
In the indoor positioning system using the inertial sensor according to another embodiment of the present invention, the distance measurement module is configured as an external type that can be coupled to the portable terminal.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 관성 센서를 이용한 실내 측위 시스템은, 상기 관성 센서 및 거리 측정 모듈은 상기 휴대 단말에 결합 가능한 외장형으로 구성된다.In the indoor positioning system using the inertial sensor according to another embodiment of the present invention, the inertial sensor and the distance measurement module are configured to be external to be coupled to the portable terminal.

본 발명의 관성 센서를 이용한 실내 측위 시스템에 따르면, 휴대 단말의 관성 센서를 이용하여 추정된 측위와, 기준좌표 생성 GPS 장치에서 생성된 기준좌표와 휴대 단말에 설치되는 거리 측정 모듈로부터 측정된 상대 거리를 이용하여 추정된 측위를 이용하여 실내 측위를 산출함으로써, 종래의 관성 센서를 이용한 실내 측위 시스템보다 정밀도를 높이고 오차를 크게 경감시킬 수 있는 효과가 있다.According to the indoor positioning system using the inertial sensor of the present invention, the estimated position using the inertial sensor of the portable terminal, the reference coordinates generated by the reference coordinate generating GPS device, and the relative distance measured from the distance measuring module installed in the portable terminal It is possible to increase the accuracy and reduce the error more significantly than the indoor positioning system using the conventional inertial sensor by calculating the indoor positioning by using the estimated positioning using the inertial sensor.

또한, 본 발명은 캘리브레이션용 단말을 이용하여 거리 측정 모듈을 이용하여 추정된 기준좌표 생성 GPS 장치와 휴대 단말 간, 및 휴대 단말 간의 상대 거리를 조정하는 것으로 제2 추정 측위를 보정함으로써, 보다 정밀한 측위를 산출할 수 있는 효과가 있다.Further, the present invention corrects the second estimated positioning by adjusting the relative distance between the reference coordinate generating GPS device estimated by using the distance measurement module and the portable terminal and the portable terminal using the calibration terminal, Can be calculated.

도 1은 본 발명에 따른 실내 측위 시스템을 예시한 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 실내 측위 시스템을 예시한 블록도, 및
도 3은 본 발명에서 관성 센서를 이용한 제1 측위 추정을 예시한 블록도이다.1 is a block diagram illustrating an indoor positioning system according to the present invention;
2 is a block diagram illustrating an indoor positioning system according to the present invention, and Fig.
3 is a block diagram illustrating a first positioning estimation using an inertial sensor in the present invention.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구체적인 실시예가 설명된다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대하여 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, specific embodiments according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

명세서 전체에 걸쳐 유사한 구성 및 동작을 갖는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 그리고 본 발명에 첨부된 도면은 설명의 편의를 위한 것으로서, 그 형상과 상대적인 척도는 과장되거나 생략될 수 있다.Parts having similar configurations and operations throughout the specification are denoted by the same reference numerals. It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed.

실시예를 구체적으로 설명함에 있어서, 중복되는 설명이나 당해 분야에서 자명한 기술에 대한 설명은 생략되었다. 또한, 이하의 설명에서 어떤 부분이 다른 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 기재된 구성요소 외에 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In the following description of the embodiments, redundant descriptions and explanations of techniques obvious to those skilled in the art are omitted. Also, in the following description, when a section is referred to as "comprising " another element, it means that it may further include other elements in addition to the described element unless otherwise specifically stated.

또한, 명세서에 기재된 "~부", "~기", "~모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 어떤 부분이 다른 부분과 전기적으로 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 다른 구성을 사이에 두고 연결되어 있는 경우도 포함한다. Also, the terms "to", "to", "to", and "modules" in the specification mean units for processing at least one function or operation, and may be implemented by hardware or software or a combination of hardware and software . In addition, when a part is electrically connected to another part, it includes not only a case directly connected but also a case where the other parts are connected to each other in the middle.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. Terms including ordinals, such as first, second, etc., may be used to describe various elements, but the elements are not limited to these terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the second component may be referred to as a first component, and similarly, the first component may also be referred to as a second component.

도 1은 본 발명에 따른 실내 측위 시스템을 예시한 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 실내 측위 시스템을 예시한 블록도이다. 이를 참조하면, 본 발명의 실내 측위 시스템은 실외 영역에 위치하는 기준좌표 생성 GPS 장치(22) 및 캘리브레이션용 단말(30)과, 실내 영역(100)에 위치하는 휴대 단말(50)로 구성된다.FIG. 1 is a block diagram illustrating an indoor positioning system according to the present invention, and FIG. 2 is a block diagram illustrating an indoor positioning system according to the present invention. The indoor positioning system of the present invention is composed of a reference coordinate generation GPS device 22 and a calibration terminal 30 located in an outdoor area and a portable terminal 50 located in an indoor area 100. [

도 1을 참조하면, 실내 측위의 대상인 건물 등의 실내 영역(100) 인근에 중계 차량(20)이 파견된다. 도 1은 본 발명이 화재 현장에서 소방관(40)들에 의해 실내 측위가 진행되는 예를 보여주는 것으로서, 여기서 중계 차량(20)은 소방차로 예시되었다. 중계 차량(20) 상에는 위성신호 수신기가 설치되어 인공위성(10)으로부터 GPS 위성 신호를 수신하며, 근거리 무선 통신 안테나가 설치되어 캘리브레이션용 단말(30) 및 휴대 단말(50)과 무선 통신을 수행한다.Referring to FIG. 1, a relay vehicle 20 is dispatched near an indoor area 100 such as a building, which is an object of indoor positioning. FIG. 1 shows an example in which the indoor positioning is proceeded by a firefighter 40 in a fire scene, wherein the relay vehicle 20 is exemplified by a fire engine. A satellite signal receiver is installed on the relay vehicle 20 to receive a GPS satellite signal from the satellite 10 and a short distance wireless communication antenna is installed to perform wireless communication with the calibration terminal 30 and the mobile terminal 50.

중계 차량(20)에는 도 2에서와 같이, 기준좌표 생성 GPS 장치(22)와, 비콘 통신부(24)와, 제1 측위 추정부(26)와, 제2 측위 추정부(27)와, 측위 산출부(28)가 구비된다. 도시된 예에서, 제1 측위 추정부(26), 제2 측위 추정부(27), 및 측위 산출부(28)는 중계 차량(20) 측에 설치된 것을 예시하였으나, 이는 휴대 단말(50) 또는 원격지에 위치한 측위 서버(도시 안함)에 설치될 수도 있다. 캘리브레이션용 단말(30)과 휴대 단말(50)은 모두 중계 차량(20)과 비콘(beacon) 통신을 수행할 수 있는 무선 통신 단말기이다.2, the relay vehicle 20 is provided with a reference coordinate generation GPS device 22, a beacon communication unit 24, a first positioning estimation unit 26, a second positioning estimation unit 27, And a calculation unit 28 are provided. In the illustrated example, the first positioning estimating unit 26, the second positioning estimating unit 27, and the positioning calculating unit 28 are provided on the side of the relay vehicle 20, Or may be installed in a positioning server (not shown) located at a remote location. Both the calibration terminal 30 and the portable terminal 50 are wireless communication terminals capable of performing beacon communication with the relay vehicle 20. [

휴대 단말(50)은 도 2에서와 같이, 관성 센서(56)와 거리 측정 모듈(58)이 구비된다. 관성 센서(56)는 적어도 가속도 센서(52)와 각속도 센서(54)를 포함한다. 거리 측정 모듈(58)은 비콘 방식의 통신을 통하여 기준좌표 생성 GPS 장치(22)에 대응하는 상대 거리를 측정한다. 휴대 단말(50)에는 관성 센서(56)와 거리 측정 모듈(58)이 모두 구비되어 있을 수 있으며, 다른 예로서 관성 센서(56)와 거리 측정 모듈(58)은 외장형 장치로 휴대 단말(50)에 결합되어 중계 차량(20) 측과 통신을 수행할 수도 있다.2, the portable terminal 50 is provided with an inertial sensor 56 and a distance measurement module 58. The inertial sensor 56 includes at least an acceleration sensor 52 and an angular velocity sensor 54. The distance measurement module 58 measures a relative distance corresponding to the reference coordinate generation GPS device 22 through beacon communication. The inertial sensor 56 and the distance measurement module 58 may be both provided in the portable terminal 50. As another example, the inertial sensor 56 and the distance measurement module 58 may be provided as an external device, And may perform communication with the relay vehicle 20 side.

제1 측위 추정부(26)는 휴대 단말(50)의 관성 센서(56)에서 검출된 데이터를 이용하여 휴대 단말(50)의 실내 위치를 추정한다. 가속도 센서(52)에서 검출된 신호로부터 휴대 단말(50)의 이동 거리를 추정하며, 각속도 센서(54)에서 검출된 신호로부터 휴대 단말(50)의 이동 방향을 추정한다. 그리고, 이동 거리 및 방향으로부터 사용자 패턴을 분석하여 휴대 단말(50)의 위치를 추정한다.The first positioning estimating unit 26 estimates the indoor position of the portable terminal 50 using the data detected by the inertial sensor 56 of the portable terminal 50. [ Estimates the moving distance of the portable terminal 50 from the signal detected by the acceleration sensor 52 and estimates the moving direction of the portable terminal 50 from the signal detected by the angular velocity sensor 54. [ Then, the position of the mobile terminal 50 is estimated by analyzing the user pattern from the movement distance and direction.

도 3은 본 발명에서 관성 센서를 이용한 제1 측위 추정을 예시한 블록도이다. 도 3을 참조하면, 측정부(62)는 관성 센서(56)에서 검출된 가속도 정보와 각속도 정보로부터 휴대 단말(50)의 위치, 각도, 속도 등을 측정한다. 예를 들어, 가속도 센서(52)의 출력을 적분하여 이동 거리를 계산하며, 각속도 센서(54)의 출력을 적분하여 이동 방향을 계산한다.3 is a block diagram illustrating a first positioning estimation using an inertial sensor in the present invention. 3, the measuring unit 62 measures the position, angle, speed, and the like of the portable terminal 50 from the acceleration information and the angular velocity information detected by the inertial sensor 56. FIG. For example, the moving distance is calculated by integrating the output of the acceleration sensor 52, and the moving direction is calculated by integrating the output of the angular velocity sensor 54.

필터부(64)는 측정된 값을 필터링하고 오차를 보정한다. 예를 들어, 이때 칼만 필터(Kalman Filter)가 사용된다.The filter unit 64 filters the measured value and corrects the error. For example, a Kalman filter is used.

검증부(66)는 보행자 패턴에 따른 검증을 수행하여 패턴 보정부(68)로 전달한다. 예를 들어, 보행자 패턴은 행동 패턴, 이동 패턴, 회전 패턴 등으로 구분될 수 있다. 행동 패턴은 달리기, 걷기, 정지 등의 행동 패턴에 관한 것으로서, 가속도 센서(52)의 출력으로부터 보행자의 이동 속도를 계산하여 5 m/s 이상일 때 달리기 패턴으로 판단하고, 1~5 m/s 사이의 이동 속도일 때는 걷기, 1 m/s 이하의 이동 속도일 때는 정지로 판단한다. 이동 패턴은 각속도 센서(54)의 출력이 Z 축으로 변화가 발생할 때 수직 이동으로 판단하여, 오르막, 내리막 등의 패턴으로 판단하고, 그렇지 않을 때는 평지 패턴으로 판단한다. 회전 패턴은 각속도 센서(54)의 출력이 X, Y 축으로 변화가 발생할 때 우회전 또는 좌회전 등의 패턴으로 판단한다.The verifying unit 66 performs verification according to the pedestrian pattern and transfers the verification to the pattern correcting unit 68. For example, a pedestrian pattern can be classified into a behavior pattern, a movement pattern, and a rotation pattern. The behavior pattern is related to behavior patterns such as running, walking, and stopping, and calculates the traveling speed of the pedestrian from the output of the acceleration sensor 52 to determine the running pattern when the speed is 5 m / s or more. , And stop at the moving speed of 1 m / s or less. The movement pattern is determined as a vertical movement when the output of the angular velocity sensor 54 changes in the Z-axis, and it is determined as a pattern such as an ascending or descending pattern. Otherwise, it is determined as a flat pattern. The rotation pattern is determined by a pattern such as a right turn or a left turn when the output of the angular velocity sensor 54 changes in the X and Y axes.

패턴 보정부(68)는 보행자 패턴을 보정하여 측정부(62)로 피드백하며, 피드백 결과로부터 보다 정확한 측위를 추정할 수 있다.The pattern correcting unit 68 corrects the pedestrian pattern and feeds back the corrected data to the measuring unit 62, so that the accurate positioning can be estimated from the feedback result.

상기 기준좌표 생성 GPS 장치(22)는 인공위성(10)으로부터 GPS 위성 신호를 수신하여 기준좌표를 생성한다. 이때, 보다 정확한 기준좌표를 얻기 위하여, 기준좌표 생성 GPS 장치(22)는 DGPS(Differential GPS) 장치인 것이 바람직하다. DGPS 장치는 두 개의 수신기를 이용하여 공통의 오차를 상쇄시키는 방식으로, 일반적인 GPS 장치가 30m 내외의 오차를 가짐에 반해 1m 내외의 오차를 갖는 정밀한 위치정보를 얻을 수 있는 GPS 장치이다.The reference coordinate generation GPS device 22 receives GPS satellite signals from the satellite 10 and generates reference coordinates. At this time, in order to obtain more accurate reference coordinates, the reference coordinate generation GPS device 22 is preferably a DGPS (Differential GPS) device. The DGPS device is a GPS device that compensates for common errors by using two receivers. It is a GPS device that can obtain precise position information with an error of about 1m, while a general GPS device has an error of about 30m.

비콘 통신부(24)는 휴대 단말(50)로 전파를 발신하며, 휴대 단말(50)의 거리 측정 모듈(58)은 발신된 전파를 방향 탐지기로 수신하여 중계 차량(20)의 위치에 대응하는 현재 위치를 알아낸다. 또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 휴대 단말(50) 간 비콘 통신을 통하여 휴대 단말(50) 간의 상대 거리도 얻을 수 있다. The beacon communication unit 24 transmits the radio wave to the portable terminal 50. The distance measurement module 58 of the portable terminal 50 receives the transmitted radio wave by the direction detector and outputs the current Locate the location. 1, the relative distance between the portable terminals 50 can also be obtained through beacon communication between the portable terminals 50. Further,

제2 측위 추정부(27)는 거리 측정 모듈(58)에서 측정된 상대 거리를 이용하여 기준좌표에 대응하는 휴대 단말(50)의 위치를 추정한다. 이때, 제2 측위 추정부(27)의 측위를 정밀하게 보정하기 위하여, 도시된 바와 같이 캘리브레이션용 단말(30)이 사용될 수 있다.The second positioning estimation unit 27 estimates the position of the portable terminal 50 corresponding to the reference coordinates by using the relative distance measured by the distance measurement module 58. At this time, in order to precisely correct the positioning of the second positioning estimator 27, the calibration terminal 30 may be used as shown.

캘리브레이션용 단말(30)은 중계 차량(20)과 마찬가지로 실외에 설치되어 전파 간섭을 최소화 한다. 캘리브레이션용 단말(30)은 기준좌표 생성 GPS 장치(22)와 비콘 통신하여 기준좌표에 대응하는 현재 위치를 산출하고, 산출된 정보를 제2 측위 추정부(27)로 전달한다. 제2 측위 추정부(27)는 캘리브레이션용 단말(30)의 위치 정보를 수신하여 거리 측정 모듈(58)의 출력을 보정한다.The calibration terminal 30 is installed outdoors like the relay vehicle 20 to minimize radio interference. The calibration terminal 30 performs beacon communication with the reference coordinate generation GPS device 22 to calculate the current position corresponding to the reference coordinates and transmits the calculated information to the second positioning estimator 27. [ The second positioning estimation unit 27 receives the position information of the calibration terminal 30 and corrects the output of the distance measurement module 58. [

측위 산출부(28)는 제1 측위 추정부(26) 및 제2 측위 추정부(27)의 출력으로부터 최종적으로 휴대 단말(50)의 측위를 산출한다. 예를 들어, 제1 측위 추정부(26)의 출력과 제2 측위 추정부(27)의 출력을 평균하여 휴대 단말(50)의 현재 위치를 산출할 수 있다. 다른 예로서, 제2 측위 추정부(27)의 출력을 제1 측위 추정부(26)의 패턴 보정부(68) 또는 측정부(62)로 피드백하여 보행자 패턴을 보정하는 것으로 측위를 산출할 수도 있다.The positioning calculation unit 28 finally calculates the positioning of the portable terminal 50 from the outputs of the first and second positioning estimating units 26 and 27. [ For example, the current position of the portable terminal 50 can be calculated by averaging the output of the first positioning estimating unit 26 and the output of the second positioning estimating unit 27. As another example, it is also possible to calculate the positioning by correcting the pedestrian pattern by feeding back the output of the second positioning estimating unit 27 to the pattern correcting unit 68 or the measuring unit 62 of the first positioning estimating unit 26 have.

위에서 개시된 발명은 기본적인 사상을 훼손하지 않는 범위 내에서 다양한 변형예가 가능하다. 즉, 위의 실시예들은 모두 예시적으로 해석되어야 하며, 한정적으로 해석되지 않는다. 따라서 본 발명의 보호범위는 상술한 실시예가 아니라 첨부된 청구항에 따라 정해져야 하며, 첨부된 청구항에 한정된 구성요소를 균등물로 치환한 경우 이는 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 보아야 한다.The invention described above is susceptible to various modifications within the scope not impairing the basic idea. In other words, all of the above embodiments should be interpreted by way of example and not by way of limitation. Therefore, the scope of protection of the present invention should be determined in accordance with the appended claims rather than the above-described embodiments, and should be construed as falling within the scope of the present invention when the constituent elements defined in the appended claims are replaced by equivalents.

10 : 인공위성 20 : 중계 차량
22 : 기준좌표 생성 GPS 장치 24 : 비콘 통신부
26 : 제1 측위 추정부 27 : 제2 측위 추정부
28 : 측위 산출부 30 : 캘리브레이션용 단말
40 : 소방관 50 : 휴대 단말
52 : 가속도 센서 54 : 각속도 센서
56 : 관성 센서 58 : 거리 측정 모듈
62 : 측정부 64 : 필터부
66 : 검증부 68 : 패턴 조정부
100 : 실내 영역10: Satellite 20: Transit vehicle
22: Reference coordinate creation GPS device 24: Beacon communication unit
26: first positioning estimating unit 27: second positioning estimating unit
28: Positioning calculation unit 30: Calibration terminal
40: firefighter 50: portable terminal
52: acceleration sensor 54: angular velocity sensor
56: inertia sensor 58: distance measuring module
62: measuring section 64: filter section
66: verification unit 68: pattern adjustment unit
100: indoor area

Claims (8)

관성 센서를 이용한 실내 측위 시스템에 있어서,
실외에 설치되며 GPS 위성 신호로부터 기준좌표를 생성하는 기준좌표 생성 GPS 장치;
실내에 위치하는 휴대 단말에 설치되는 관성 센서;
상기 휴대 단말에 설치되며 상기 기준좌표 생성 GPS 장치 및 상기 휴대 단말 간 비콘(beacon) 방식의 통신을 하여 상대 거리를 측정하는 거리 측정 모듈;
상기 관성 센서에서 검출된 데이터를 이용하여 상기 휴대 단말의 위치를 추정하는 제1 측위 추정부;
상기 거리 측정 모듈에서 측정된 기준좌표 생성 GPS 장치와의 상대 거리 및 휴대 단말 간 상대 거리를 이용하여 상기 기준좌표에 대응하는 상기 휴대 단말의 위치를 추정하는 제2 측위 추정부; 및
상기 제1 측위 추정부 및 제2 측위 추정부의 출력으로부터 상기 휴대 단말의 측위를 산출하는 측위 산출부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 관성 센서를 이용한 실내 측위 시스템.In an indoor positioning system using an inertial sensor,
A reference coordinate generating GPS device installed outdoors and generating reference coordinates from GPS satellite signals;
An inertial sensor installed in a portable terminal located indoors;
A distance measurement module installed in the mobile terminal and measuring a relative distance by communicating in a beacon manner between the reference coordinate generation GPS device and the portable terminal;
A first positioning estimator for estimating a position of the portable terminal using data detected by the inertial sensor;
A second positioning estimator for estimating a position of the portable terminal corresponding to the reference coordinates by using a relative distance between the portable terminal and the reference coordinate generating GPS device measured by the distance measuring module; And
And a positioning calculation unit for calculating the positioning of the portable terminal from the outputs of the first and second positioning estimation units,
And an indoor positioning system using the inertial sensor. 제1항에 있어서,
실외에 설치되며 상기 기준좌표 생성 GPS 장치와 비콘 방식으로 통신하여 현재 상기 기준좌표에 대응하는 현재 위치를 산출하는 캘리브레이션용 단말을 더 포함하며,
상기 제2 측위 추정부는 상기 캘리브레이션용 단말의 위치 정보를 수신하고 이를 이용하여 추정된 휴대 단말의 측위를 보정하는 것을 특징으로 하는 관성 센서를 이용한 실내 측위 시스템.The method according to claim 1,
And a calibration terminal which is installed outdoors and communicates with the reference coordinate generating GPS device in a beacon manner to calculate a current position corresponding to the reference coordinates at present,
Wherein the second positioning estimator receives the position information of the calibration terminal and corrects the estimated positioning of the portable terminal using the position information of the calibration terminal. 제1항에 있어서,
상기 관성 센서는 가속도 센서 및 각속도 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 관성 센서를 이용한 실내 측위 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the inertial sensor includes an acceleration sensor and an angular velocity sensor. 제3항에 있어서,
상기 제1 측위 추정부는 상기 가속도 센서에서 검출된 신호로부터 상기 휴대 단말의 이동거리를 추정하고, 상기 각속도 센서에서 검출된 신호로부터 상기 휴대 단말의 이동방향을 추정하여 상기 휴대 단말의 위치를 추정하는 것을 특징으로 하는 관성 센서를 이용한 실내 측위 시스템.The method of claim 3,
The first positioning estimating unit estimates the moving distance of the portable terminal from the signal detected by the acceleration sensor and estimates the moving direction of the portable terminal from the signal detected by the angular velocity sensor to estimate the position of the portable terminal Indoor positioning system using inertial sensor. 제4항에 있어서,
상기 제1 측위 추정부는 상기 이동거리 및 이동방향으로부터 사용자 패턴을 분석하여 상기 휴대 단말의 위치를 추정하는 것을 특징으로 하는 관성 센서를 이용한 실내 측위 시스템.5. The method of claim 4,
Wherein the first positioning estimation unit estimates a position of the mobile terminal by analyzing a user pattern from the movement distance and the movement direction. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기준좌표 생성 GPS 장치는 DGPS(Differential GPS) 장치인 것을 특징으로 하는 관성 센서를 이용한 실내 측위 시스템.6. The method according to any one of claims 1 to 5,
Wherein the reference coordinate generating GPS device is a DGPS (Differential GPS) device. 제1항 내지 제5항에 있어서,
상기 거리 측정 모듈은 상기 휴대 단말에 결합 가능한 외장형으로 구성되는 것을 특징으로 하는 관성 센서를 이용한 실내 측위 시스템.6. The method according to any one of claims 1 to 5,
Wherein the distance measurement module is configured to be external to be coupled to the portable terminal. 제1항 내지 제5항에 있어서,
상기 관성 센서 및 거리 측정 모듈은 상기 휴대 단말에 결합 가능한 외장형으로 구성되는 것을 특징으로 하는 관성 센서를 이용한 실내 측위 시스템.6. The method according to any one of claims 1 to 5,
Wherein the inertial sensor and the distance measurement module are configured to be external to be coupled to the portable terminal.
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