KR100390722B1 - 무선 단말기의 위치추적 방법 - Google Patents

무선 단말기의 위치추적 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선 단말기의 위치추적 방법에 관한 것이다.
본 발명의 무선 단말기의 위치추적 방법은, 메인컴퓨터(30)에서 추적대상 단말기(10)의 식별코드를 다수의 기지국(20)으로 송신하는 단계(S100); 상기 다수의 기지국(20)에서 추적대상 단말기(10)의 식별코드를 RF신호로 송신하는 단계(S200); 상기 추적대상 단말기(10)에서 상기 RF신호를 수신하여 자신의 식별코드와 동일하면 자신의 식별코드를 무선신호로 송신하는 단계(S300); 상기 다수의 기지국(20)에서 수신된 무선신호를 복조하여 단말기의 식별코드와 무선신호의 전력값을 디지털로 변환한 후 이를 메인컴퓨터(30)로 송신하는 단계(S400); 및 상기 메인컴퓨터(30)에서 상기 다수의 기지국(20)으로부터 수신된 단말기(10)의 식별코드와 무선신호의 전력값을 이용하여 단말기(10)의 위치 및 방향을 파악한 후 이를 화면에 표시하는 단계(S500)로 이루어져 있는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명의 무선 단말기의 위치추적 방법에 의하면, 넓은 지역에서도 단말기의 위치와 방향을 정확하게 추적할 수 있으며, 주변환경의 변화에 따른 위치추적의 오차율을 최소화시킬 수 있다.

Description

무선 단말기의 위치추적 방법{Method for tracking position of wireless terminal device}
본 발명은 무선 단말기의 위치추적 방법에 관한 것으로, 더 자세하게는 무선 시스템에 있어서 단말기의 위치 및 방향을 정확하게 추적할 수 있는 무선 단말기의 위치추적 방법에 관한 것이다.
단말기의 위치를 추적하는 방법으로, 이동통신 사업자의 기지국과 단말기간의 호접속을 이용하여 단말기가 어느 기지국에 있는지를 확인하는 방법이 개시되어 있지만, 이러한 이동통신 기지국을 이용한 위치확인 방법은 단말기가 셀의 어느 방향에 위치하고 있는지 정확하게 알 수 없을 뿐만 아니라, 기지국으로부터 단말기가 멀리 떨어져 있는 경우 단말기의 출력이 증가되므로 이로 인해 배터리가 쉽게 소모된다는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 보완한 것으로 GPS 수신장치를 이용하여 단말기의 위치를확인하는 방법이 개시되어 있으나, 매우 고가이고 대용량의 배터리가 필요할 뿐만 아니라, 이동중인 단말기의 위치 확인시 오차율이 매우 높아 고층 빌딩이 많은 도심에서는 부적합하다는 문제점이 있다.
또한, 종래의 방향성 안테나를 회전시키면서 신호가 수신되었을 때 각도 검출기에서 방향을 검출하여 단말기의 위치 및 방향을 확인하는 방법이 개시되어 있지만, 안테나의 빔폭이 넓은 경우에 각도 검출의 정확도가 떨어지므로 추적범위가 넓은 지역에서는 정확한 위치파악이 어렵다는 문제점이 있다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 무선 시스템에 있어서 단말기의 위치와 방향을 정확하게 추적할 수 있는 무선 단말기의 위치추적 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 무선 단말기의 위치추적 시스템(40)의 블록도.
도 2(a)는 도 1에 있어서 기지국(20)의 블록도.
도 2(b)는 도 1에 있어서 메인컴퓨터(30)의 블록도.
도 3은 본 발명의 무선 단말기의 위치추적 방법의 전체적인 플로우챠트.
도 4는 도 3에 있어서 다수의 기지국(20)에서 단말기의 식별코드와 무선신호의 전력값을 디지털로 변환하여 메인컴퓨터(30)로 송신하는 단계(S400)의 세부적인 플로우챠트.
도 5는 도 3에 있어서 메인컴퓨터(30)에서 단말기(10)의 위치 및 방향을 파악하여 화면에 표시하는 단계(S500)의 세부적인 플로우챠트.
도 6은 단말기(10)의 위치 및 방향을 파악하는 방법을 설명하기 위한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 단말기
20 : 기지국
21 : 지향성 안테나
22 : RF수신부
23 : 스위칭부
24 : A/D 변환부
25 : 기지국(20)의 제어부
30 : 메인컴퓨터
31 : 메모리
32 : 위치계산부
33 : 메인컴퓨터(30)의 제어부
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 무선 단말기의 위치추적 방법은, 메인컴퓨터(30)에서 추적대상 단말기(10)의 식별코드를 다수의 기지국(20)으로 송신하는 단계(S100); 상기 다수의 기지국(20)에서 추적대상 단말기(10)의 식별코드를 RF신호로 송신하는 단계(S200); 상기 추적대상 단말기(10)에서 상기 RF신호를 수신하여 자신의 식별코드와 동일하면 자신의 식별코드를 무선신호로 송신하는 단계(S300); 상기 다수의 기지국(20)에서 수신된 무선신호를 복조하여 단말기의 식별코드와 무선신호의 전력값을 디지털로 변환한 후 이를 메인컴퓨터(30)로 송신하는 단계(S400); 및 상기 메인컴퓨터(30)에서 상기 다수의 기지국(20)으로부터 수신된 단말기(10)의 식별코드와 무선신호의 전력값을 이용하여 단말기(10)의 위치 및 방향을 파악한 후 이를 화면에 표시하는 단계(S500)로 이루어져 있는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 무선 단말기의 위치추적 시스템(40)의 블록도이고, 도 2(a)는 도 1에 있어서 기지국(20)의 블록도이며, 도 2(b)는 도 1에 있어서 메인컴퓨터(30)의 블록도이다.
도 1에 표시된 바와 같이 본 발명의 무선 단말기의 위치추적 시스템(40)은, 무선신호를 송수신할 수 있으며 고유의 식별코드를 보유하고 있는 단말기(10), 상기 단말기(10)로부터 무선신호를 수신하여 단말기(10)의 식별코드와 무선신호의 전력값을 검출한 후 이를 메인컴퓨터(30)로 송신하는 다수의 기지국(20), 및 상기 다수의 기지국(20)으로부터 수신된 단말기(10)의 식별코드와 무선신호의 전력값을 이용하여 단말기(10)의 위치 및 방향을 파악한 후 이를 화면에 표시하는 메인컴퓨터(30)로 이루어져 있다.
도 2(a)에 표시된 바와 같이 상기 다수의 기지국(20)은, 상기 단말기(10)로부터 송신된 무선신호를 수신하기 위한 다수의 안테나(21), 상기 안테나(21)로부터 수신된 무선신호를 복조하여 단말기의 식별코드와 무선신호의 전력값을 검출하는 다수의 RF수신부(22), 제어부(25)의 안테나 선택신호에 따라 상기 다수의 RF수신부(22)를 선택적으로 스위칭하는 스위칭부(23), 상기 스위칭된 RF수신부(22)로부터 출력되는 아날로그 형태의 단말기의 식별코드와 무선신호의 전력값을 디지털로 변환하는 A/D 변환부(24), 및 상기 디지털로 변환된 단말기의 식별코드와 무선신호의 전력값을 메인컴퓨터(30)로 전송하며 기지국(20)의 전체 동작을 제어하는 제어부(25)로 이루어져 있다.
도 2(b)에 표시된 바와 같이 상기 메인컴퓨터(30)는, 각 단말기(10)의 식별코드, 각 기지국(20)의 위치정보, 각 기지국(20)으로부터 수신되는 무선신호의 최대/최소값, 지도정보 등이 저장되어 있는 메모리(31), 다수의 기지국(20)으로부터 수신된 단말기의 식별코드와 무선신호의 전력값을 이용하여 단말기(10)의 위치 및 방향을 계산하는 위치계산부(32), 및 상기 메인컴퓨터(30)의 전체 동작을 제어하는 제어부(33)로 이루어져 있다.
도 3은 본 발명의 무선 단말기의 위치추적 방법의 전체적인 플로우챠트이고, 도 4는 도 3에 있어서 다수의 기지국(20)에서 단말기의 식별코드와 무선신호의 전력값을 디지털로 변환하여 메인컴퓨터(30)로 송신하는 단계(S400)의 세부적인 플로우챠트이며, 도 5는 도 3에 있어서 메인컴퓨터(30)에서 단말기(10)의 위치 및 방향을 파악하여 화면에 표시하는 단계(S500)의 세부적인 플로우챠트이다.
우선, 관리자가 추적하고자 하는 단말기(10)의 식별코드를 메인컴퓨터(30)에 입력하면, 메인컴퓨터(30)는 추적대상 단말기(10)의 식별코드가 메모리(31)에 존재하는 지를 체크한 후 확인된 단말기(10)의 식별코드를 다수의 기지국(20)으로 송신하고(S100), 상기 다수의 기지국(20)은 이를 입력받아 추적대상 단말기(10)의 식별코드를 RF신호로 송신한다(S200).
상기 추적대상 단말기(10)가 기지국(20)으로부터 RF신호를 수신하면, 상기RF신호의 식별코드가 자신의 식별코드와 동일한 지를 체크하여 자신의 식별코드와 동일하면 자신의 식별코드를 무선신호로 송신하고(S300), 상기 다수의 기지국(20)은 단말기(10)로부터 수신된 무선신호를 복조하여 단말기의 식별코드와 무선신호의 전력값을 검출한 후 이를 메인컴퓨터(30)로 송신하는 데(S400), 이 단계를 더 자세히 설명하면 다음과 같다.
다수의 안테나(21)가 단말기(10)로부터의 무선신호를 수신하면(410), 다수의 RF수신부(22)는 안테나(21)로부터 수신된 무선신호를 복조하여 단말기의 식별코드와 무선신호의 전력값을 검출한다(S420).
그 다음, 다수개의 RF수신부(22)로부터 출력되는 신호를 처리하기 위하여 제어부(25)가 안테나 선택신호를 스위칭부(23)로 송신하면, 스위칭부(23)는 안테나 선택신호에 따라 다수의 RF수신부(22)를 선택적으로 스위칭하여, 다수의 RF수신부(22)로부터 입력되는 신호를 A/D 변환부(24)로 연속적으로 출력한다(S430).
A/D 변환부(24)는 상기 스위칭부(23)로부터 출력되는 아날로그 형태의 단말기(10)의 식별코드와 무선신호의 전력값을 디지털로 변환하고(S440), 제어부(25)는 상기 디지털로 변환된 단말기의 식별코드와 무선신호의 전력값을 메인컴퓨터(30)로 전송한다(S450).
그 다음, 상기 메인컴퓨터(30)는 다수의 기지국(20)으로부터 수신된 단말기(10)의 식별코드와 무선신호의 전력값을 이용하여 단말기(10)의 위치 및 방향을 파악하는 데(S500), 이 단계를 더 자세히 설명하면 다음과 같다.
메인컴퓨터(30)의 위치계산부(32)가 다수의 기지국(20)으로부터 수신된 무선신호의 전력값들을 비교하여 단말기(10)에 인접한 안테나(21)들을 선정한 후(S510), 메모리(31)에 저장되어 있는 무선신호의 최대/최소 전력값 및 수신된 무선신호의 전력값을 이용하여 단말기(10)에 인접한 각 안테나(21)에 대하여 상대전력값을 계산한다(S520). 여기에서, 안테나(21)가 단말기(10)에 인접해 있을수록 수신된 무선신호의 전력값이 크므로, 다수의 기지국(20)으로부터 수신된 무선신호의 전력값들을 비교하여 크기순으로 배열함으로써, 단말기(10)에 인접한 안테나(21)들을 선정할 수 있으며, 안테나(21)로부터 수신되는 무선신호의 최대/최소 전력값은 메모리(31)에 미리 저장되어 있다.
그 다음, 메인컴퓨터(30)의 위치계산부(32)는 상기 각 안테나(21)의 상대전력값을 이용하여 각 안테나(21)에 대한 단말기(10)의 방향을 계산하고(S530), 상기 각 기지국(20)에 대하여 단말기(10)의 방향을 계산하는 단계(S530)를 반복적으로 수행하여 단말기(10)의 정확한 위치 및 방향을 파악한 후(S540), 파악된 사용자의 위치 및 방향을 상기 메모리(31)에 저장되어 있는 지도정보에 맵핑하여 화면에 표시한다(S550).
상기 단말기(10)의 정확한 위치 및 방향을 파악하는 방법의 일 실시예를 도 6을 참조하여 설명한다.
도 6에 표시된 바와 같이 기지국A에서 단말기(10)에 인접한 안테나(21)가 a3, a4, a5 이고, 안테나 a3, a4, a5로부터 수신된 무선신호의 전력값을 각각 P(a3)=400mW, P(a4)=450mW, P(a5)=410mW 라고 가정하자.
메인컴퓨터(30)의 위치계산부(32)는 다음과 같이 각 안테나에 대하여 상대전력값 Pr(a3), Pr(a4), Pr(a5)을 계산한다(단, 각 Pmax/Pmin 값은 각 안테나(21)로부터 수신되는 무선신호의 최대/최소 전력값을 의미하며, Pmax(a3)=550mW, Pmin(a3)=350mW, Pmax(a4)=560mW, Pmin(a4)=340mW, Pmax(a5)=520mW, Pmin(a5)=360mW 이라고 가정한다).
이렇게 하여 구해진 상대전력값 Pr(a3), Pr(a4), Pr(a5)을 이용하여 단말기(10)의 방향이 각 안테나(a3, a4, a5)에 대하여 어느 정도 치우쳐 있는지, 다시 말해서 각 안테나의 상대전력값에 대한 비중치(R(a35), R(a53))를 계산한다. 단, 기지국A에서 단말기(10)에 가장 인접한 안테나(21)는 a4 이므로, 안테나 a4에 대하여는 비중치 계산을 생략한다.
여기에서, R(a35)는 단말기(10)의 방향이 안테나 a3에서 a5로 치우친 정도를의미하며, R(a53)은 단말기(10)의 방향이 안테나 a5에서 a3으로 치우친 정도를 의미한다.
그 다음, 안테나 a3과 a5 사이의 각도가 60°라는 것을 이용하여 다음의 식에 의하여 단말기(10)가 안테나 a3, a5와 이루는 각도를 계산한다.
θ(a3) = R(a35) * 60 = 0.4051 * 60 = 35.694°
θ(a5) = R(a53) * 60 = 0.5949 * 60 = 24.306°
이와 같은 과정에 의하여, 단말기(10)가 안테나 a3으로부터 35.694°의 위치하고 안테나 a5로부터는 24.306°의 위치하는 것이 파악되며, 상기 과정을 각 기지국(20)에 대하여 반복적으로 수행함으로써 단말기의 위치 및 방향을 정확하게 파악할 수 있다.
안테나(21)로부터 수신되는 무선신호의 전력값은 주변의 온도 및 장애물에 따라 변화될 수 있어, 이로 인해 단말기(10)의 위치파악에 오차가 생길 수 있다. 이러한 오차를 방지하기 위하여 상기 제어부(33)는 주기적으로 안테나(21)로부터 수신되는 무선신호의 전력값과 메모리(31)에 저장되어 있는 무선신호의 최대/최소값을 비교하여 온도 및 장애물에 따라 변화된 전력값을 보정한 후 이를 다시 메모리(31)에 저장함으로써 주변환경의 변화에 따른 오차율을 최소화시킬 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 무선 단말기의 위치추적 방법은 다수의 안테나(21)로부터 신호를 수신하므로 단말기(10)의 위치 및 방향을 정확하게 파악할 수 있으며, 단말기(10)의 위치확인이 필요한 경우에만 관리자가 메인컴퓨터(30)에 위치확인이 필요한 단말기(10)의 식별코드를 입력하여 단말기(10)의 정확한 위치 및 방향을 파악하므로, 단말기와 기지국의 주기적인 통신에 의하여 단말기의 위치를 추적하는 방법보다 전력소모를 감소시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 무선 단말기의 위치추적 방법에 의하면, 이동중 정확한 위치파악이 어려운 종래의 방법에 비하여 광범위한 지역에서도 단말기의 위치와 방향을 정확하게 추적할 수 있으며, 매우 고가이고 전력소모가 많은 종래의 방법에 비하여 단말기(10)의 위치확인이 필요한 경우에만 시스템이 구동되므로 전력소모를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 무선 단말기의 위치추적 방법에 의하면, 온도 및 지형물에 따라 변화된 전력값을 보정할 수 있으므로 주변환경의 변화에 따른 위치추적의 오차율을 최소화시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 특히, 본 발명에서 단말기의 위치 확인 외에 데이터를 송수신하는 것도 가능하며, 안테나 및 기지국의 설치는 경우에 따라 변경할 수 있다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (4)

  1. 무선 단말기의 위치추적 방법에 있어서,
    메인컴퓨터(30)에서 추적대상 단말기(10)의 식별코드를 다수의 기지국(20)으로 송신하는 단계(S100);
    상기 다수의 기지국(20)에서 추적대상 단말기(10)의 식별코드를 RF신호로 송신하는 단계(S200);
    상기 추적대상 단말기(10)에서 상기 RF신호를 수신하여 자신의 식별코드와 동일하면 자신의 식별코드를 무선신호로 송신하는 단계(S300);
    상기 다수의 기지국(20)에서 수신된 무선신호를 복조하여 단말기의 식별코드와 무선신호의 전력값을 디지털로 변환한 후 이를 메인컴퓨터(30)로 송신하는 단계(S400); 및
    상기 메인컴퓨터(30)에서 상기 다수의 기지국(20)으로부터 수신된 단말기(10)의 식별코드와 무선신호의 전력값을 이용하여 단말기(10)의 위치 및 방향을 파악한 후 이를 화면에 표시하는 단계(S500)로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 무선 단말기의 위치추적 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 다수의 기지국(20)에서 단말기의 식별코드와 무선신호의 전력값을 디지털로 변환하여 메인컴퓨터(30)로 송신하는 단계(S400)는,
    다수의 안테나(21)에서 상기 단말기(10)로부터의 무선신호를 수신하는단계(410);
    다수의 RF수신부(22)에서 상기 안테나(21)로부터 수신된 무선신호를 복조하여 단말기의 식별코드와 무선신호의 전력값을 검출하는 단계(S420);
    스위칭부(23)에서 안테나 선택신호에 따라 상기 다수의 RF수신부(22)를 선택적으로 스위칭하는 단계(S430);
    A/D 변환부(24)에서 상기 스위칭부(23)로부터 출력되는 아날로그 형태의 단말기(10)의 식별코드와 무선신호의 전력값을 디지털로 변환하는 단계(S440); 및
    제어부(25)에서 상기 디지털로 변환된 단말기의 식별코드와 무선신호의 전력값을 메인컴퓨터(30)로 전송하는 단계(S450)로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 무선 단말기의 위치추적 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 단말기(10)의 위치 및 방향을 화면에 표시하는 단계(S500)는,
    상기 다수의 기지국(20)으로부터 수신된 무선신호의 전력값들을 비교하여 단말기(10)에 인접한 안테나(21)들을 선정하는 단계(S510);
    상기 단말기(10)에 인접한 각 안테나(21)에 대하여 상대전력값을 계산하는 단계(S520);
    상기 각 안테나(21)의 상대전력값을 이용하여 단말기(10)의 방향을 계산하는 단계(S530);
    상기 각 기지국(20)에 대하여 단말기(10)의 방향을 계산하는 단계(S530)를반복적으로 수행하여 단말기(10)의 정확한 위치 및 방향을 파악하는 단계(S540); 및
    상기 파악된 사용자의 위치 및 방향을 상기 메모리(31)에 저장되어 있는 지도정보에 맵핑하여 화면에 표시하는 단계(S550)로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 무선 단말기의 위치추적 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 메인컴퓨터(30)는, 주기적으로 안테나(21)로부터 수신되는 무선신호의 전력값과 메모리(31)에 저장되어 있는 무선신호의 최대/최소값을 비교하여 주변환경의 변화에 따라 변화된 전력값을 보정한 후 이를 다시 메모리(31)에 저장하는 것을 특징으로 하는무선 단말기의 위치추적 방법.
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