KR20190053549A - Data Normalization System and Method for Positioning Mobile Device - Google Patents

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김형민
김한준
이형민
이효련
김동덕
정승현
이승은
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주식회사 에이치랩
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Abstract

The present technology relates to a data normalization system for improving positioning performance of a mobile apparatus based on a geomagnetic field by analyzing a sensor signal of the mobile apparatus and normalizing a signal which is complicatedly changed by a user activity. The data normalization system comprises: an information collection unit obtaining detection values of a geomagnetic sensor, an acceleration sensor, a gyro sensor, and a direction sensor; an analysis unit analyzing the detection values obtained from the information collection unit to obtain information on the moving direction, the speed, and the posture of the mobile apparatus; and a correction unit removing a swing signal and a vibration signal from the information obtained by the analysis unit to set the virtual position of the mobile apparatus.

Description

모바일장치의 측위를 위한 데이터 정규화 시스템 및 방법 {Data Normalization System and Method for Positioning Mobile Device}Technical Field [0001] The present invention relates to a data normalization system and method for positioning a mobile device,

본 발명은 모바일장치의 측위를 위한 데이터 정규화 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 모바일장치의 센서 신호를 분석하여 사용자의 활동에 의해 복잡하게 변화하는 신호를 정규화 함으로써 지구자기장을 기반으로 한 모바일장치의 측위 성능을 향상시킬 수 있는 기술이다.Field of the Invention The present invention relates to a data normalization system and method for positioning a mobile device, and more particularly, to a mobile device that analyzes a sensor signal of a mobile device and normalizes a signal that is complicatedly changed by a user's activity, This is a technique that can improve the positioning performance of the device.

GPS센서, 지자기센서, 가속도센서, 자이로센서 및 방향센서 등 위치 측위가 가능한 다양한 센서가 포함된 스마트폰이 널리 보급되고 있다.A smartphone including a GPS sensor, a geomagnetism sensor, an acceleration sensor, a gyro sensor, and a direction sensor can be widely used.

일반적으로 야외에서의 측위에는 GPS센서를 이용하여 높은 신뢰성의 측위가 가능하지만, GPS 신호가 수신되지 않는 실내에서는 측위에 어려움이 있다.Generally, a reliable positioning can be performed using a GPS sensor for outdoor positioning, but positioning is difficult in a room where GPS signals are not received.

한편, 지구자기장은 지구 내 어떠한 공간에도 존재하며, 특히 실내 공간에서 각종 자성체에 의해 왜곡되어 위치에 따라 고유한 지구자기장 패턴이 형성된다. 이론적으로 이러한 왜곡된 지구자기장 정보를 활용하면 실내에서도 모바일장치를 신뢰성 있게 측위할 수 있다.On the other hand, the earth magnetic field exists in any space in the earth, and in particular, it is distorted by various magnetic bodies in the indoor space, and a unique earth magnetic field pattern is formed according to the position. Theoretically, by utilizing this distorted geomagnetic field information, the mobile device can be reliably positioned indoors.

지구자기장 정보를 활용하여 측위하는 방법을 구체적으로 설명하면, 먼저 실내 곳곳에서 지구자기장을 검출하고, 검출된 값을 해당 실내의 평면 구조를 축소한 지도 상에 위치를 식별할 수 있는 좌표와 매칭하여 데이터베이스를 구축한다. 이후, 지구자기장을 검출할 수 있는 지자기센서가 구비된 모바일장치를 해당 실내에서 사용할 때 상기 지자기센서로 검출된 지구자기장 값을 기 구축된 데이터베이스의 지구자기장 값과 대조하는 것으로 실내에서의 측위가 가능하게 된다.A method of detecting a geomagnetic field in an indoor space is first described and a detected value is matched with a coordinate that can identify a position on a map obtained by reducing the plane structure of the room Build the database. Then, when using a mobile device equipped with a geomagnetic sensor capable of detecting a geomagnetic field, the geomagnetic field value detected by the geomagnetism sensor is compared with the geomagnetic field value of the pre-established database, .

정확한 측위를 위해서는 모바일장치의 자세가 일정하게 유지되는 것이 바람직하다. 하지만, 사용자가 상시 휴대하는 성격의 모바일장치는 사용자의 활동에 의해 지속적으로 자세가 변화하거나 진동하게 되고, 이 때 지구자기장 검출 값도 상시 변화하여 사실상 정확한 측위가 불가능한 문제가 있었다.For accurate positioning, it is desirable that the posture of the mobile device be kept constant. However, there is a problem that the mobile device of the nature that the user always carries continuously varies or vibrates due to the user's activity, and the detected value of the magnetic field of the earth always changes at this time.

사용자의 활동에 의해 상시 변화되는 지구자기장의 검출 값에서 사용자의 활동으로 변화되는 노이즈 신호를 제거하는 것으로 지구자기장 검출 값을 보정하면 실내에서 양호한 측위가 가능할 수 있겠으나, 자구자기장 검출 값만으로는 상기 노이즈 신호를 제거할 수 없다.If the geomagnetic field detection value is corrected by removing the noise signal which is changed from the detection value of the earth magnetic field which is constantly changed by the user's activity to the activity of the user, good positioning in the room may be possible. However, The signal can not be removed.

한국등록특허공보 10-0405619 : 이동통신기기내 탑재된 지구자기장 측정 기능을 지닌방향탐지시스템Korean Patent Registration No. 10-0405619: Direction detection system having a geomagnetic field measurement function installed in a mobile communication device

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 모바일장치에 포함된 다양한 센서 신호를 분석하여 사용자의 활동에 의해 복잡하게 변화하는 센서 신호를 정규화하고, 정규화된 센서 신호를 이용하여 지구자기장 검출 값을 보정하는 것으로 모바일장치의 측위 성능을 향상시킬 수 있는 모바일장치의 측위를 위한 데이터 정규화 시스템 및 방법을 제공하기 위한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the problems of the related art as described above, and it is an object of the present invention to provide a method and apparatus for analyzing various sensor signals included in a mobile device and normalizing sensor signals, And to provide a data normalization system and method for positioning a mobile device capable of improving the positioning performance of the mobile device by correcting the geomagnetic field detection value using the normalized sensor signal.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 모바일장치의 측위를 위한 데이터 정규화 시스템은, 지자기센서, 가속도센서, 자이로센서 및 방향센서를 포함하는 모바일장치에 있어서, 상기 지자기센서, 상기 가속도센서, 상기 자이로센서 및 상기 방향센서의 검출 값을 획득하는 정보수집부와, 상기 정보수집부에서 획득한 상기 검출 값들을 분석하여 상기 모바일장치의 이동방향, 속도 및 자세 정보를 획득하는 분석부와, 상기 분석부가 획득한 상기 이동방향, 속도 및 자세 정보에서 스윙 신호 및 진동 신호를 제거하여 상기 모바일장치의 가상 위치 정보를 산출하는 보정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a mobile device including a geomagnetism sensor, an acceleration sensor, a gyro sensor, and a direction sensor, An information acquisition unit for acquiring a detection value of the acceleration sensor, the gyro sensor, and the direction sensor; and an analysis unit for analyzing the detection values acquired by the information collection unit to acquire movement direction, And a correction unit for calculating virtual position information of the mobile device by removing the swing signal and the vibration signal from the movement direction, velocity, and attitude information acquired by the analysis unit.

또한, 상기 보정부는 상기 가속도센서의 검출 값에서 정현파(sine-wave)의 형태로 나타는 신호를 사용자가 상기 모바일장치를 손에 파지한 상태로 이동함에 따라 발생된 상기 스윙 신호인 것으로 판단하는 것을 특징으로 할 수 있다.The correction unit may determine that the signal generated in the form of a sinusoidal wave from the detection value of the acceleration sensor is the swing signal generated by the user moving in a state holding the mobile device in the hand .

또한, 상기 보정부는 상기 자이로센서의 검출 값에서 요(Yaw)의 검출 값이 일정 주기로 반복 변화하는 것을 사용자가 상기 모바일장치를 휴대한 상태로 이동함에 따라 발생된 상기 진동 신호인 것으로 판단하는 것을 특징으로 할 수 있다.Further, it is preferable that the correcting unit determines that the user repeatedly changes the detection value of the yaw in the detected value of the gyro sensor to be the vibration signal generated as the user moves the mobile device .

또한, 상기 이동방향, 속도 및 자세 정보를 데이터베이스화 하여 저장하는 저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.The information processing apparatus may further include a storage unit for storing the moving direction, speed, and attitude information in a database.

또한, 상기 저장부에는 상기 가속도센서, 상기 자이로센서 및 상기 방향센서의 변화량에 대응되는 지구자기장 값의 변화량에 대한 튜플(tuple)이 저장된 것을 특징으로 할 수 있다.The storage unit may store a tuple of a change amount of a geomagnetic field value corresponding to a change amount of the acceleration sensor, the gyro sensor, and the direction sensor.

또한, 상기 보정부는 상기 가속도센서, 상기 자이로센서 및 상기 방향센서의 검출 값과, 상기 모바일장치의 가상 위치 정보와, 상기 튜플을 이용하여 상기 지구자기장 검출 값을 보정하는 것을 특징으로 할 수 있다.The correction unit may correct the geomagnetic field detection value using the detected values of the acceleration sensor, the gyro sensor, and the direction sensor, the virtual position information of the mobile device, and the tuple.

또한, 상기 보정부는 보정된 상기 지구자기장 검출 값을 DTW 패턴 분석을 통해 벡터값으로 변환하는 것을 특징으로 할 수 있다.The correction unit may convert the corrected geomagnetic field detection value into a vector value through a DTW pattern analysis.

한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 모바일장치의 측위를 위한 데이터 정규화 방법은, 정보수집부가 모바일장치의 지자기센서, 가속도센서, 자이로센서 및 방향센서의 검출 값을 획득하는 단계와, 분석부가 상기 정보수집부에서 획득한 검출 값들을 분석하여 상기 모바일장치의 이동방향, 속도 및 자세 정보를 획득하는 단계와, 보정부가 상기 분석부가 획득한 상기 이동방향, 속도 및 자세 정보에서 스윙 및 진동 신호를 제거하여 상기 모바일장치의 가상 위치 정보를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of data normalization for positioning a mobile device, the method comprising: acquiring a detection value of a geomagnetism sensor, an acceleration sensor, a gyro sensor, Speed and attitude information of the mobile device by analyzing the detection values obtained by the analyzer in the information collecting unit, and a step of analyzing the moving direction, And calculating virtual position information of the mobile device by removing swing and vibration signals from the mobile device.

본 발명에 의한 모바일장치의 측위를 위한 데이터 정규화 시스템 및 방법에 따르면 아래와 같은 효과가 있다.The data normalization system and method for positioning a mobile device according to the present invention has the following effects.

첫째, 모바일장치에 포함된 자이로센서, 가속도센서, 방향센서 등의 검출 값에서 사용자의 활동에 의해 발현되는 노이즈 신호를 분별할 수 있기 때문에 상기 노이즈 신호를 제거하는 것으로 센서 값들의 정규화가 가능하게 된다.First, since the noise signal expressed by the user's activity can be discriminated from the detection values of the gyro sensor, the acceleration sensor, the direction sensor, and the like included in the mobile device, the sensor signals can be normalized by removing the noise signal.

둘쩨, 정규화된 센서 값을 이용하여 지구자기장 검출 값에서도 사용자의 활동에 의해 포함된 노이즈 신호를 제거하는 보정이 가능하게 되므로 실내에서 모바일장치의 측위 성능을 향상시킬 수 있게 된다.Secondly, using the normalized sensor value, it is possible to correct the noise signal included in the geomagnetic field detection value by the user's activity, thereby improving the positioning performance of the mobile device indoors.

셋째, 보정부를 통해 최종적으로 도출되는 모바일장치의 가상 위치와 벡터는 사용자의 활동에 관계없이 하나의 모델로 규정되므로 사용자의 이동 패턴 예측도 가능하게 된다.Third, since the virtual position and vector of the mobile device finally derived through the correction unit are defined as one model regardless of the activity of the user, it is also possible to predict the movement pattern of the user.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일장치의 측위를 위한 데이터 정규화 시스템의 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예를 구성을 기준으로 시스템의 구동 단계를 나타낸 흐름도.
도 3은 지자기센서의 검출 값 예.
도 4는 가속도센서의 검출 값 예.
도 5는 자이로센서의 검출 값 예.
도 6은 방향센서의 검출 값 예.
도 7은 가속도센서 및 자이로센서의 검출 신호의 예.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 저장부에 저장되는 데이터의 예.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 보정부가 지구자기장 검출 값을 벡터화 한 데이터의 예.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일장치의 측위를 위한 데이터 정규화 방법의 흐름도.1 is a configuration diagram of a data normalization system for positioning a mobile device in accordance with an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a flow chart illustrating the steps of driving a system on the basis of a configuration of an embodiment of the present invention;
3 is an example of the detection value of the geomagnetic sensor.
4 is an example of the detection value of the acceleration sensor.
5 is an example of the detection value of the gyro sensor.
6 is an example of the detection value of the direction sensor.
7 is an example of detection signals of the acceleration sensor and the gyro sensor.
8 is an example of data stored in a storage unit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is an example of data obtained by vectorizing the corrected earth magnetic field detection value according to an embodiment of the present invention. FIG.
10 is a flow diagram of a data normalization method for positioning a mobile device in accordance with an embodiment of the present invention.

첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 의한 모바일장치의 측위를 위한 데이터 정규화 시스템 및 방법에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A data normalization system and method for positioning a mobile device according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention is capable of various modifications and various forms, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. It is to be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but on the contrary, is intended to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing.

또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Also, unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.

아래 설명에서의 모바일장치(10)란 스마트폰, 태블릿PC, 스마트워치 등 사용자가 휴대하여 이용하는 장치들이 포함된다.The mobile device 10 in the following description includes devices used by the user such as a smart phone, a tablet PC, and a smart watch.

본 발명의 일 실시예에 따른 모바일장치의 측위를 위한 데이터 정규화 시스템 및 방법은 지구자기장을 이용하여 모바일장치(10)를 측위하는 시스템에 적용되는 기술이다.A data normalization system and method for positioning a mobile device in accordance with an embodiment of the present invention is a technique applied to a system for positioning a mobile device 10 using a geomagnetic field.

지구자기장을 이용한 모바일장치(10)의 측위를 위해, 모바일장치(10) 내 또는 별도 마련된 측위 시스템(200)에는 측위 대상 장소 곳곳의 지구자기장 패턴을 기 검출하고, 검출된 지구자기장 패턴과 해당 위치의 장소좌표가 매칭된 위치정보 데이터베이스가 기 마련되는 것을 전제로 한다. 측위 시스템(200)은 데이터 정규화 시스템(100)과 함께 모바일장치(10) 내에 설치 또는 구동되는 것으로 실시되거나, 데이터 정규화 시스템(100)은 모바일장치(10) 내에 설치 또는 구동되고, 측위 시스템(200)은 모바일장치(10)와 통신하는 별도의 서버장치에 설치 또는 구동되는 것으로 실시될 수 있다.In order to determine the position of the mobile device 10 using the earth's magnetic field, a geomagnetic field pattern is detected in the positioning system 200 in the mobile device 10 or in a separately provided positioning system 200, And a location information database in which the location coordinates of the location information are matched. The positioning system 200 may be implemented as being installed or driven in the mobile device 10 with the data normalization system 100 or the data normalization system 100 may be implemented or installed within the mobile device 10 and may be implemented by a positioning system 200 May be implemented or installed in a separate server device that communicates with the mobile device 10.

본 발명의 일 실시예에 따른 모바일장치의 측위를 위한 데이터 정규화 시스템 및 방법은 사용자가 모바일장치(10)를 휴대한 채 이동할 경우 걸음에 따른 진동과 모바일장치(10)를 손에 파지하며 걸을 때 발생되는 팔의 진자운동에 의한 스윙 등 지구자기장 검출 값의 신뢰성을 저감시키는 신호를 제거하여 지구자기장을 이용한 모바일장치(10)의 측위 시 정확도를 보다 향상되게 하는 시스템이다.The data normalization system and method for positioning a mobile device according to an exemplary embodiment of the present invention includes a vibration according to a step when a user moves while carrying the mobile device 10, A signal that reduces the reliability of the detected value of the earth's magnetic field, such as a swing due to the pendulum motion of the generated arm, is removed, thereby improving the positioning accuracy of the mobile device 10 using the earth's magnetic field.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일장치(10)의 측위를 위한 데이터 정규화 시스템(100)은 모바일장치(10)에 포함되는데, 모바일장치(10)는 적어도 지자기센서(15), 가속도센서(11), 자이로센서(13) 및 방향센서(16)를 포함하는 것을 전제로 한다. 지자기센서(15)에서는 도 3과 같은 정보가 획득된다. 가속도센서(11)에서는 도 4와 같은 정보가 획득된다. 자이로센서(13)에서는 도 5와 같은 정보가 획득된다. 방향센서(16)에서는 도 6과 같은 정보가 획득된다.1 and 2, a data normalization system 100 for positioning a mobile device 10 according to an embodiment of the present invention is included in a mobile device 10, The sensor 15, the acceleration sensor 11, the gyro sensor 13, and the direction sensor 16 as shown in Fig. In the geomagnetic sensor 15, information as shown in FIG. 3 is obtained. In the acceleration sensor 11, information as shown in FIG. 4 is obtained. In the gyro sensor 13, information as shown in FIG. 5 is obtained. In the direction sensor 16, information as shown in FIG. 6 is obtained.

이 실시예는 지자기센서(15), 가속도센서(11), 자이로센서(13) 및 방향센서(16)의 검출 값을 획득하는 정보수집부(120)와, 정보수집부(120)에서 획득한 검출 값을 분석하여 모바일장치(10)의 이동방향, 속도 및 자세 정보를 획득하는 분석부(140)와, 분석부(140)가 획득한 이동방향, 속도 및 자세 정보에서 스윙 신호 및 진동 신호를 제거하여 모바일장치(10)의 가상 위치 정보를 산출하는 보정부(160)를 포함한다.This embodiment includes an information collecting unit 120 for acquiring detection values of the geomagnetism sensor 15, the acceleration sensor 11, the gyro sensor 13 and the direction sensor 16, An analysis unit 140 for analyzing the detected values and acquiring movement direction, velocity and attitude information of the mobile device 10; and a swing signal and a vibration signal from the movement direction, velocity, and attitude information acquired by the analysis unit 140 And a correcting unit 160 for calculating virtual position information of the mobile device 10 by removing the virtual position information.

정보수집부(120)는 지자기센서(15), 가속도센서(11), 자이로센서(13) 및 방향센서(16)의 검출 값을 실시간으로 획득하여 분석부(140)로 전달한다.The information collecting unit 120 acquires the detection values of the geomagnetism sensor 15, the acceleration sensor 11, the gyro sensor 13 and the direction sensor 16 in real time and transmits them to the analysis unit 140.

도 7을 참조하면, 가속도센서(11) 및 자이로센서(13)로 검출된 값에는 모바일장치(10)를 소지한 채 활동하는 사용자의 행동에 대응되는 신호가 검출됨을 알 수 있다.Referring to FIG. 7, the values detected by the acceleration sensor 11 and the gyro sensor 13 indicate that a signal corresponding to a behavior of a user who is carrying the mobile device 10 is detected.

예를 들어, 이동하는 사용자의 팔의 움직임은 진자운동을 하게 되는데, 모바일장치(10)를 손에 파지한 상태라면 모바일장치(10)는 규칙적으로 일정 범위를 스윙하게 된다. 이러한 스윙은 도 7(좌측)의 가속도센서(11)의 측정치에서 정현파(sine-wave)의 형태로 나타난다. 또한, 걸음에 따른 소정의 상하운동은 자이로센서(13)의 요(yaw; 이동방향에 대해 수직 회전 성분) 측정치가 일정 주기로 반복 변화하는 것으로 나타난다.For example, the movement of the moving user's arm causes pendulum movement. If the user holds the mobile device 10 in his or her hand, the mobile device 10 swings regularly. This swing appears in the form of a sinusoidal wave in the measured value of the acceleration sensor 11 in Fig. 7 (left side). In addition, the predetermined up-and-down movement according to the step appears to repeatedly change the measured value of the yaw (vertical rotation component with respect to the moving direction) of the gyro sensor 13 at regular intervals.

저장부(180)에는 센서들의 검출 신호에서 사용자의 활동에 따라 발생되는 신호들의 패턴이 기 저장된다. 보정부(160)는 상기 기 저장된 신호들의 패턴과 센서들의 검출 신호를 대비하는 것으로 대응되는 신호를 제거할 수 있게 된다.In the storage unit 180, a pattern of signals generated according to the activity of the user is stored in the detection signals of the sensors. The correction unit 160 may compare the detection signals of the sensors with the pattern of the pre-stored signals to remove the corresponding signals.

분석부(140)는 상호 관계 분석을 통해 사용자 위치 추정에 필요한 정보를 추출 및 분류하는데, 검출 값들을 실시간으로 분석하여 모바일장치(10)의 이동방향, 속도 및 자세 정보를 획득하게 된다.The analyzer 140 extracts and classifies information necessary for user location estimation through correlation analysis, and obtains the direction, speed, and attitude information of the mobile device 10 by analyzing the detected values in real time.

또한, 분석부(140)는 자이로센서(13)의 피치(Pitch), 롤(Roll), 요(Yaw)값과, 가속도센서(11)의 수평가속도 값, 방향센서(16)의 값을 분류하여 저장부(180)에 저장한다. 도 8을 참조하면, 분석부(140)가 분류한 센서들의 정보는 저장부(180)에 데이터베이스화 되어 저장된다. 또한, 저장부(180)에는 이동방향, 속도 및 자세 정보가 데이터베이스화 되어 저장된다.The analyzer 140 classifies the pitch, roll, and yaw values of the gyro sensor 13, the horizontal acceleration value of the acceleration sensor 11, and the value of the direction sensor 16 And stores it in the storage unit 180. Referring to FIG. 8, the information of the sensors classified by the analysis unit 140 is stored in the storage unit 180 as a database. In addition, movement direction, velocity, and attitude information are stored in a database in the storage unit 180.

보정부(160)는 스윙 신호 및 진동 신호를 제거하고, 모바일장치(10)의 가상 위치 정보를 산출한다. 가상 위치 정보란, 사용자의 활동에 의한 노이즈 신호가 포함된 각 센서의 검출 값(신호) 또는 분석부(140)가 획득한 이동방향, 속도 및 자세 정보에서 스윙 신호 및 진동 신호가 제거된 정보이다. 특히, 가상 위치 정보는 스윙 신호 및 진동 신호를 제거한 후, 모바일장치(10)의 자세가 지면으로부터 수직 상태이고, 모바일장치(10)의 이동방향이 수평 방향인 것과 같은 상태로 추가 보정될 수 있다.The correcting unit 160 removes the swing signal and the vibration signal, and calculates the virtual position information of the mobile device 10. [ The virtual position information is information obtained by removing the swing signal and the vibration signal from the detection value (signal) of each sensor including the noise signal due to the activity of the user or the movement direction, velocity and attitude information acquired by the analysis unit 140 . In particular, after removing the swing signal and the vibration signal, the virtual position information may be further corrected such that the posture of the mobile device 10 is vertical from the ground and the direction of movement of the mobile device 10 is horizontal .

지자기센서(15), 가속도센서(11) 및 자이로센서(13)의 검출 값을 이용하여 모바일장치(10)의 자세를 산출하는 방법을 설명한다. 먼저 모바일장치(10)의 지평면에 대한 수평성분을 도출한다. 상기 수평성분은 자이로센서(13)의 요(Yaw) 값과 가속도센서(11)의 측정 값을 결합하는 것으로 도출될 수 있다. 또한, 모바일장치(10)의 이동방향과 기울어짐 정도를 도출한다. 이동방향 및 기울어짐 정도는 자이로센서(13) 성분 중 이동방향에 대해 수직 축 회전 방향에 해당되는 요(Yaw) 및 피치(Pitch)의 값과, 이동방향에 대해 평행한 수평 축 회전 성분에 해당되는 롤(Roll)의 값을 상기 지평면에 대한 수평성분의 가속도 및 방향센서(16)의 측정 값과 결합하는 것으로 도출될 수 있다.A method of calculating the posture of the mobile device 10 using the detected values of the geomagnetic sensor 15, the acceleration sensor 11 and the gyro sensor 13 will be described. First, the horizontal component of the horizontal plane of the mobile device 10 is derived. The horizontal component may be derived by combining the yaw value of the gyro sensor 13 with the measured value of the acceleration sensor 11. [ In addition, the moving direction and degree of inclination of the mobile device 10 are derived. The moving direction and the inclination degree correspond to the values of Yaw and Pitch corresponding to the vertical axis rotation direction with respect to the moving direction among the components of the gyro sensor 13 and the horizontal axis rotation component parallel to the moving direction By combining the acceleration of the horizontal component with respect to the horizontal plane and the measured value of the direction sensor 16 with respect to the horizontal plane.

이어서, 지구자기장을 보정하는 과정을 설명한다.Next, the process of correcting the earth's magnetic field will be described.

지자기센서(15), 가속도센서(11), 자이로센서(13) 및 방향센서(16)의 검출 값에 의한 신호패턴은 이 실시예의 시스템 구동 시작 시 정보수집부(120)가 수행하는 캘리브레이션 과정에서 취득된다. 이때, 분석부(140)는 캘리브레이션 과정에서 가속도센서(11), 자이로센서(13) 및 방향센서(16)의 검출 값들의 변화량 대비 지자기센서(15)에 의해 검출된 지구자기장 검출 값의 변화량 관계를 산출하고, 산출을 통해 도출된 튜플(tuple)을 저장부(180)에 저장한다. 튜플의 내용은, 예를 들어 자이로센서(13)의 '요(Yaw) 값 3도 ?? 지구자기장 값 0.005mT', '자이로센서(13)의 요(Yaw) 값 12도 ?? 지구자기장 값 0.008mT', '가속도센서(11) x축의 진폭(amplitude) 10 ?? 지구자기장 값 0.01mT' 등의 관계를 가질 수 있다.The signal pattern based on the detection values of the geomagnetism sensor 15, the acceleration sensor 11, the gyro sensor 13, and the direction sensor 16 can be used in the calibration process performed by the information collecting unit 120 . At this time, the analysis unit 140 calculates the change amount relationship of the geomagnetic field detection value detected by the geomagnetism sensor 15 with respect to the change amount of the detection values of the acceleration sensor 11, the gyro sensor 13, and the direction sensor 16 in the calibration process And stores the tuple derived through the calculation in the storage unit 180. [ The content of the tuple is, for example, the yaw value 3 of the gyro sensor 13 ?? Earth magnetic field value of 0.005 mT ', the yaw value of the gyro sensor 13 is 12 degrees ?? Earth magnetic field value 0.008mT ',' acceleration sensor (11) amplitude of x axis 10 ?? Earth magnetic field value of 0.01 mT '.

보정부(160)는 가속도센서(11), 자이로센서(13) 및 방향센서(16)의 검출 값과, 이동방향, 속도 및 자세 정보와, 가상 위치 정보와, 튜플 등의 정보를 이용하여 지구자기장 검출 값을 보정할 수 있게 된다. 보정부(160)는 가속도센서(11), 자이로센서(13) 및 방향센서(16)의 검출 값들의 변화량을 계산하고, 가상 위치 정보를 산출하기 위해 제거된 스윙 신호 및 진동 신호에 대응되는 값 정도를 튜플에 근거하여 지구자기장 검출 값에서도 제거하는 것으로 지구자기장의 검출 값을 보정할 수 있게 된다.The correction unit 160 uses the detection values of the acceleration sensor 11, the gyro sensor 13, and the direction sensor 16 and information such as movement direction, velocity and attitude information, virtual position information, The magnetic field detection value can be corrected. The correction unit 160 calculates a variation amount of detection values of the acceleration sensor 11, the gyro sensor 13, and the direction sensor 16, and calculates a value corresponding to the removed swing signal and the vibration signal Of the troposphere is removed from the detected value of the geomagnetic field based on the tuple, it is possible to correct the detected value of the geomagnetic field.

도 9를 참조하면, 보정부(160)는 일반적으로 3축으로 나타나는 지구자기장 검출 값을 DTW와 같은 패턴 분석 또는 유사 방법론을 통한 분석을 통해 벡터값으로 변환한다. 상기 벡터값 변환의 대상이 되는 지구자기장 검출 값은 보정부(160)에서 보정이 완료된 지구자기장 검출 값이 될 수 있다.Referring to FIG. 9, the corrector 160 transforms the three-axis detected magnetic field values into vector values through pattern analysis such as DTW or analysis through a similar methodology. The geomagnetic field detection value to be subjected to the vector value conversion may be the corrected geomagnetic field detection value in the correction unit 160.

이어서, 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일장치의 측위를 위한 데이터 정규화 방법을 설명한다.A data normalization method for positioning a mobile device according to an embodiment of the present invention will now be described.

도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일장치의 측위를 위한 데이터 정규화 방법은, 정보수집부(120)가 지자기센서(15), 가속도센서(11), 자이로센서(13) 및 방향센서(16)의 검출 값을 획득하는 단계(S110)와, 분석부(140)가 정보수집부(120)에서 획득한 검출 값을 분석하여 모바일장치(10)의 이동방향, 속도 및 자세 정보를 획득하는 단계(S140)와, 보정부(160)가 분석부(140)가 획득한 이동방향, 속도 및 자세 정보에서 스윙 신호 및 진동 신호를 제거(S150)하고, 모바일장치(10)의 가상 위치 정보를 산출(S160)하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Referring to FIG. 10, a data normalization method for positioning a mobile device according to an embodiment of the present invention includes the following steps. That is, the information collecting unit 120 includes a geomagnetism sensor 15, an acceleration sensor 11, a gyro sensor 13, (S110) of acquiring a detection value of the direction sensor 16; analyzing a detection value obtained by the analyzing unit 140 in the information collecting unit 120 to obtain a moving direction, a velocity, and an attitude information And the vibration signal from the moving direction, velocity, and attitude information acquired by the analyzing unit 140 (S150) And calculating position information (S160).

또한, 이 실시예는 S140 단계 전에, 분석부(140)가 모바일장치(10)의 센서들에서 검출된 값들을 식별 및 분류 등이 실시되는 캘리브레이션 단계(S120)를 더 포함한다.This embodiment further includes a calibration step S120 in which the analysis unit 140 identifies and classifies the values detected in the sensors of the mobile device 10 before step S140.

또한, 이 실시예는 S120 단계 후에, 분석부(140)가 가속도센서(11), 자이로센서(13) 및 방향센서(16)의 검출 값들의 변화량 대비 지자기센서(15)에 의해 검출된 지구자기장 검출 값의 변화량 관계를 산출하고, 산출을 통해 도출된 튜플(tuple)로 정의하는 단계를 더 포함한다(S130). 산출된 튜플은 저장부(180)에 저장된다.In this embodiment, after step S120, the analyzing unit 140 calculates the amount of change in the detected values of the acceleration sensor 11, the gyro sensor 13, and the direction sensor 16 with respect to the geomagnetic field 15 detected by the geomagnetism sensor 15, Calculating a change amount relationship of the detected value, and defining the tuple as a derived tuple (S130). The calculated tuple is stored in the storage unit 180.

또한, 이 실시예는 S160 단계 후에, 보정부(160)가 지구자기장 값을 보정하는 단계(S170)와, 측위 시스템(200)이 모바일장치(10)의 현재 위치를 측위하는 단계(S180)를 더 포함한다.This embodiment also includes a step S170 of correcting the earth magnetic field value by the correcting unit 160 and a step S180 of positioning the current position of the mobile device 10 by the positioning system 200 .

본 발명의 다른 실시예는 데이터 정규화 시스템(100)과, 측위 대상 장소들의 지구자기장 패턴과 해당 장소좌표가 매칭된 위치정보가 기 저장된 자기장데이터베이스(210)와, 상기 자기장데이터베이스(210)에서 상기 정규화 시스템(100)에서 보정된 지구자기장 값과 동일 또는 유사한 위치정보를 탐색하여 모바일장치(10)를 측위하는 측위부(230)가 포함된 측위 시스템(200)이 될 수 있다.In another embodiment of the present invention, there is provided a data normalization system, comprising: a magnetic field database (210) in which a geomagnetic field pattern of a location to be surveyed and location information matching a location coordinate are stored; The positioning system 200 may include a positioning unit 230 that locates the mobile device 10 by searching for position information that is the same or similar to the corrected geomagnetic field value in the system 100. [

또한, 본 발명의 다른 실시예는 보정된 지구자기장 검출 값을 통해 모바일장치(10)를 측위하는 측위 시스템(200)이 포함된 모바일장치(10)가 될 수 있다.Further, another embodiment of the present invention may be a mobile device 10 including a positioning system 200 for positioning the mobile device 10 with a corrected geomagnetic field detection value.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.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. It is clear that the present invention can be suitably modified and applied in the same manner. Therefore, the above description does not limit the scope of the present invention, which is defined by the limitations of the following claims.

10 : 모바일장치 11 : 가속도센서
12 : 중력센서 13 : 자이로센서
14 : GPS센서 15 : 지자기센서
16 : 방향센서 100 : 데이터 정규화 시스템
120 : 정보수집부 140 : 분석부
160 : 보정부 180 : 저장부
200 : 측위 시스템 210 : 자기장데이터베이스
230 : 측위부10: mobile device 11: acceleration sensor
12: Gravity sensor 13: Gyro sensor
14: GPS sensor 15: Geomagnetic sensor
16: direction sensor 100: data normalization system
120: information collecting unit 140: analyzing unit
160: Correction unit 180: Storage unit
200: positioning system 210: magnetic field database
230:

Claims (10)

지자기센서, 가속도센서, 자이로센서 및 방향센서를 포함하는 모바일장치에 있어서,
상기 지자기센서, 상기 가속도센서, 상기 자이로센서 및 상기 방향센서의 검출 값을 획득하는 정보수집부와;
상기 정보수집부에서 획득한 상기 검출 값들을 분석하여 상기 모바일장치의 이동방향, 속도 및 자세 정보를 획득하는 분석부와;
상기 분석부가 획득한 상기 이동방향, 속도 및 자세 정보에서 스윙 신호 및 진동 신호를 제거하고, 상기 모바일장치의 가상 위치 정보를 산출하는 보정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 정규화 시스템.A mobile device comprising a geomagnetic sensor, an acceleration sensor, a gyro sensor and a direction sensor,
An information collecting unit for acquiring detection values of the geomagnetism sensor, the acceleration sensor, the gyro sensor, and the direction sensor;
An analysis unit for analyzing the detection values acquired by the information collection unit to acquire movement direction, speed and attitude information of the mobile device;
And a correction unit that removes a swing signal and a vibration signal from the movement direction, velocity, and attitude information acquired by the analysis unit, and calculates virtual position information of the mobile device. 제1항에 있어서,
상기 보정부는 상기 가속도센서의 검출 값에서 정현파(sine-wave)의 형태로 나타는 신호를 사용자가 상기 모바일장치를 손에 파지한 상태로 이동함에 따라 발생된 상기 스윙 신호인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 데이터 정규화 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the correction unit determines that the signal generated in the form of a sine wave from the detection value of the acceleration sensor is the swing signal generated as the user moves in a state holding the mobile device in the hand Lt; / RTI > 제1항에 있어서,
상기 보정부는 상기 자이로센서의 검출 값에서 요(Yaw)의 검출 값이 일정 주기로 반복 변화하는 것을 사용자가 상기 모바일장치를 휴대한 상태로 이동함에 따라 발생된 상기 진동 신호인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 데이터 정규화 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the correction unit determines that the user repeatedly changes the detection value of the yaw from a detection value of the gyro sensor to the vibration signal generated by the user while carrying the mobile device Data normalization system. 제1항에 있어서,
상기 이동방향, 속도 및 자세 정보를 데이터베이스화 하여 저장하는 저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 정규화 시스템.The method according to claim 1,
And a storage unit for storing the movement direction, speed, and attitude information in a database. 제4항에 있어서,
상기 저장부에는 상기 가속도센서, 상기 자이로센서 및 상기 방향센서의 변화량에 대응되는 지구자기장 값의 변화량에 대한 튜플(tuple)이 저장된 것을 특징으로 하는 데이터 정규화 시스템.5. The method of claim 4,
Wherein the storage unit stores a tuple for a change amount of a geomagnetic field value corresponding to a variation amount of the acceleration sensor, the gyro sensor, and the direction sensor. 제5항에 있어서,
상기 보정부는 상기 가속도센서, 상기 자이로센서 및 상기 방향센서의 검출 값과, 상기 모바일장치의 가상 위치 정보와, 상기 튜플을 이용하여 상기 지구자기장 검출 값을 보정하는 것을 특징으로 하는 데이터 정규화 시스템.6. The method of claim 5,
Wherein the correcting unit corrects the geomagnetic field detection value using the detected values of the acceleration sensor, the gyro sensor, and the direction sensor, the virtual position information of the mobile device, and the tuple. 제6항에 있어서,
상기 보정부는 보정된 상기 지구자기장 검출 값을 DTW 패턴 분석을 통해 벡터값으로 변환하는 것을 특징으로 하는 데이터 정규화 시스템.The method according to claim 6,
Wherein the correction unit converts the corrected geomagnetic field detection value into a vector value through DTW pattern analysis. 정보수집부가 모바일장치의 지자기센서, 가속도센서, 자이로센서 및 방향센서의 검출 값을 획득하는 단계와;
분석부가 상기 정보수집부에서 획득한 검출 값들을 분석하여 상기 모바일장치의 이동방향, 속도 및 자세 정보를 획득하는 단계와;
보정부가 상기 분석부가 획득한 상기 이동방향, 속도 및 자세 정보에서 스윙 및 진동 신호를 제거하고, 상기 모바일장치의 가상 위치 정보를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 정규화 방법.The information collection unit acquires detection values of a geomagnetic sensor, an acceleration sensor, a gyro sensor, and a direction sensor of a mobile device;
Analyzing the detected values obtained by the information collecting unit to obtain moving direction, speed and attitude information of the mobile device;
And a correction unit for removing swing and vibration signals from the movement direction, velocity, and attitude information acquired by the analysis unit, and calculating virtual position information of the mobile device. 제7항에 따른 데이터 정규화 시스템과,
측위 대상 장소의 지구자기장 패턴과, 해당 장소좌표가 매칭된 위치정보가 기 저장된 자기장데이터베이스와,
상기 자기장데이터베이스에서 상기 정규화 시스템에서 보정된 지구자기장 값과 동일 또는 유사한 위치정보를 탐색하여 모바일장치를 측위하는 측위부가 포함된 것을 특징으로 하는 측위 시스템.A data normalization system according to claim 7;
A magnetic field database in which a geomagnetic field pattern of a location to be located and location information in which the location coordinates are matched,
Wherein the positioning system includes a positioning unit for searching the mobile station database for position information that is the same as or similar to the corrected geomagnetic field value in the normalization system and for positioning the mobile apparatus. 제9항에 따른 측위시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일장치.A mobile device comprising a positioning system according to claim 9.
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