KR100897195B1 - 위치 결정 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 위치 결정 시스템 및 방법에 관한 것으로, 무선 센서네트워크 기반으로 전파 송수신 역할을 수행하는 트랜스시버를 이용해 송수신 전파 강도를 실시간으로 측정하여 정밀하게 전파 모델링을 하고 이를 통하여 물체의 위치를 정밀하게 결정하거나, 전파 송수신 역할을 수행하는 트랜스시버를 이용해 전파 도착 시각 차이를 측정하거나 전파 이동 시간을 측정하여 이를 통하여 물체의 위치를 결정함으로써, 전파 이동 특성을 실시간으로 계산하여 사물의 위치를 정밀하게 측정할 수 있는 이점이 있다.
위치 측정, 수신 전파 강도, 기준노드부, 전파 감쇄 모델

Description

위치 결정 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR LOCALIZATION}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전파신호 모델링을 통한 위치 결정 시스템의 블록 구성도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전파신호 모델링을 통한 위치 결정 방법을 설명하기 위한 흐름도,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따라 두 개의 기준노드부를 동기화하여 태그의 위치를 결정할 때의 신호 흐름을 나타낸 위치 결정 시스템의 블록 구성도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110, 120, 410, 420 : 기준노드부
111, 121, 411, 421 : 발신기
113, 123, 413, 423 : 수신기
200, 500 : 태그
415, 425 : 시계
본 발명은 무선 센서네트워크를 이용하여 사물의 위치를 결정하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
사물의 위치 추적과 관련된 종래 기술로서, 한국공개특허 2007-0019953의 "상대적 이동 물체의 위치를 나타내는 장치 및 방법"에서는 전파신호의 강도나 전파 이동 시간을 이용하여 물체의 상대적 움직임을 계산하는 방법을 제시하였다.
미국공개특허 20060217132의 "High resolution localization for indoor environments"에서는 신호 강도, 신호의 수신 방향 등을 이용하여 실내에서 사물의 위치를 결정하는 방법을 제시하였다.
미국공개특허 20050246334의 "Location determination and location tracking in wireless networks"에서는 사전에 전파 지도(Radio map)를 작성하여 신호 강도를 이용해 실내 위치를 결정하는 방법을 제시하였다.
그러나, 전파 강도를 이용한 사물의 위치 추적과 관련된 종래 기술들은, 물체의 상대적 이동을 이용해 위치를 결정하여 물체의 절대적 위치를 결정하지 못했거나, 신호 강도뿐만 아니라 신호의 수신 방향 등을 이용하여야만 물체의 위치를 결정할 수 있었다. 또는 신호 강도를 이용하여 물체의 위치를 결정하는 경우라도 사전에 전파 지도를 작성하여야 하는 문제점이 있었다.
본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안한 것으로, 제 1 목적은 전파 송수신 역할을 수행하는 트랜스시버(Transceiver)를 이용해 송수신 전파 강도를 실시간으로 측정하여 정밀하게 전파 모델링을 하고 이를 통하여 물체의 위치를 정밀하게 결정하는 데 있다.
본 발명의 제 2 목적은 전파 송수신 역할을 수행하는 트랜스시버를 이용해 전파 도착 시각 차이를 측정하거나 전파 이동 시간을 측정하여 이를 통하여 물체의 위치를 결정하는 데 있다.
본 발명의 제 1 관점으로서 위치 결정 시스템은, 전파를 발신하는 제 1 발신기와, 상기 제 1 발신기로부터 발신된 전파 및 외부로부터의 전파를 수신하여 측정한 전파 강도를 제공하는 제 1 수신기를 포함하는 제 1 위치 결정 기준체와; 상기 제 1 수신기가 수신 가능하도록 전파를 발신하는 제 2 발신기와, 상기 제 2 발신기로부터 발신된 전파 및 상기 제 1 발신기로부터 발신된 전파를 수신하여 측정한 전파 강도를 제공하는 제 2 수신기를 포함하는 제 2 위치 결정 기준체와; 상기 제 1, 2 발신기에서 발신된 전파를 수신하여 측정한 전파 강도와 상기 제 1, 2 수신기로부터 제공받은 전파 강도를 이용한 전파신호 모델링을 통해 이동체의 위치를 결정하는 위치 추적 수단을 포함한다.
본 발명의 제 2 관점으로서 위치 결정 시스템은, 전파를 발신하는 제 1 발신기와, 외부로부터의 전파를 수신하는 제 1 수신기와, 상기 제 1 발신기에 의한 전 파 발신 시각과 상기 제 1 수신기에 의한 전파 수신 시각을 계측하는 제 1 시계를 포함하는 제 1 위치 결정 기준체와; 상기 제 1 수신기가 수신 가능하도록 전파를 발신하는 제 2 발신기와, 상기 제 1 발신기로부터 발신된 전파를 수신하는 제 2 수신기와, 상기 제 2 발신기에 의한 전파 발신 시각과 상기 제 2 수신기에 의한 전파 수신 시각을 계측하는 제 2 시계를 포함하는 제 2 위치 결정 기준체와; 상기 제 1, 2 위치 결정 기준체에게 전파를 발신하여 상기 제 1, 2 시계가 계측한 전파 도착 시각 차이를 이용하거나 상기 제 1, 2 시계가 계측한 전파 이동 시간을 이용하여 이동체의 위치를 결정하는 위치 추적 수단을 포함한다.
본 발명의 제 3 관점으로서 위치 결정 방법은, 전파를 송수신하는 제 1 발신기와 제 1 수신기를 가지는 제 1 위치 결정 기준체, 전파를 송수신하는 제 2 발신기와 제 2 수신기를 가지는 제 2 위치 결정 기준체, 위치를 모르는 위치 추적 수단을 포함하는 위치 결정 시스템에서 상기 위치 추적 수단의 위치를 결정하는 방법으로서, (a) 상기 제 1 발신기에서 송신된 전파를 상기 제 1, 2 수신기 및 상기 위치 추적 수단에서 수신하는 단계와, (b) 상기 제 2 발신기에서 송신된 전파를 상기 제 1, 2 수신기 및 상기 위치 추적 수단에서 수신하는 단계와, (c) 상기 제 1, 2 수신기 및 상기 위치 추적 수단이 수신 전파 강도를 각각 측정하는 단계와, (d) 상기 제 1, 2 수신기가 측정한 상기 전파 강도를 상기 위치 추적 수단에게 제공하는 단계와, (e) 상기 위치 추적 수단이 자체에서 측정한 전파 강도와 상기 제 1, 2 수신기로부터 제공받은 전파 강도를 이용한 전파신호 모델링을 통해 이동체의 위치를 결정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제 4 관점으로서 위치 결정 방법은, 전파를 송수신하는 제 1 발신기와 제 1 수신기 및 시계를 가지는 제 1 위치 결정 기준체, 전파를 송수신하는 제 2 발신기와 제 2 수신기 및 시계를 가지는 제 2 위치 결정 기준체, 위치를 모르는 위치 추적 수단을 포함하는 위치 결정 시스템에서 상기 위치 추적 수단의 위치를 결정하는 방법으로서, (가) 상기 제 1 발신기에 의한 전파 발신 시각과 이 전파를 수신하는 상기 제 2 발신기까지의 전파 도착 시각을 계측하거나, 상기 제 2 발신기에 의한 전파 발신 시각과 이 전파를 수신하는 상기 제 1 발신기까지의 전파 도착 시각을 계측하는 단계와, (나) 상기 전파 발신 시각과 상기 전파 도착 시각을 이용하여 상기 제 1, 2 위치 결정 기준체의 시각 차이를 구하는 단계와, (다) 상기 제 1, 2 위치 결정 기준체에게 전파를 발신하여 상기 제 1, 2 위치 결정 기준체까지의 전파 도착 시각 차이를 계측하거나, 상기 제 1, 2 위치 결정 기준체까지의 전파 이동 시간을 계측하는 단계와, (라) 상기 (나) 단계에서 구한 상기 제 1, 2 위치 결정 기준체의 시각 차이와 상기 전파 도착 시각 차이를 이용하거나 상기 제 1, 2 위치 결정 기준체의 시각 차이와 상기 전파 이동 시간을 이용하여 이동체의 위치를 결정하는 단계를 포함한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 아울러 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전파신호 모델링을 통한 위치 결정 시스템의 블록 구성도이다.
도 1을 참조하면 위치 결정 시스템은, 전파신호를 송수신하는 복수의 기준노드부(Reference node)(110, 120)와, 복수의 기준노드부(110, 120)로부터 발신된 신호를 수신하고 실시간으로 계산된 전파모델 상수를 이용하여 자신의 위치를 계산하는 태그(200)를 포함하여 구성된다.
태그(200)는 위치 추적 대상이 되는 이동체에 부착되고, 기준노드부(110, 120)는 이동체의 위치 계산을 위한 삼각측량법의 기준 포인트가 되는 지점에 부착된다.
태그(200)는 전파의 강도를 측정하고 그 강도를 이용하여 태그(200)와 기준노드부(110, 120) 사이의 거리를 계산한다.
기준노드부(110, 120)는 전파를 발신하는 발신기(transmitter)(111, 121)와, 발신기(111, 121)로부터 발신된 전파를 수신하는 수신기(113, 123)를 포함하여 구성된다.
수신기(113, 123)는 전파신호의 특성을 실시간으로 계산하여 삼각측량법에서 이용되는 전파 모델 상수를 실시간으로 계산한다
도 1에서 실선으로 표시한 바와 같이, 기준노드부(110)에서 발신된 전파는 동일한 기준노드부(110) 내부에 장착되어 있는 수신기(113)와, 태그(200), 그리고 다른 기준노드부(120)에 장착되어 있는 다른 수신기(123)에 도달한다. 아울러 도 1 에서 점선으로 표시한 바와 같이, 기준노드부(120)에서 발신된 전파는 동일한 기준노드부(120) 내부에 장착되어 있는 수신기(123)와, 태그(200), 그리고 다른 기준노드부(110)에 장착되어 있는 다른 수신기(113)에 도달한다. 즉 복수의 기준노드부(110, 120)는 서로 전파를 송수신하고 태그(200)는 이들 신호들을 수신한다.
도 1에서는 설명의 이해를 돕기 위하여 2개의 기준노드부(110, 120)를 보여주고 있으나 기준노드부(110, 120)의 개수는 N(단, N은 2보다 큰 자연수)개로 확장되어 고려된다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 기준노드부(110, 120)를 기준노드부 #i(110)와 기준노드부 #j(120)로 구분하여 식별하기로 한다.
본 발명은 전파의 강도를 이용하여 태그(200)의 위치를 결정하기 때문에 아래의 수학식 1과 같은 전파 강도와 거리의 관계식을 이용한다.
Figure 112007045819828-pat00001
위 수학식 1에서 I(r)는 거리 r에서 측정한 전파 c의 강도를 나타내며, 지수 a는 결정되어야 할 상수다.
일반적으로 상수 c와 지수 a가 알려져 있을 경우에 강도 I를 측정하여 거리 r을 역으로 쉽게 계산할 수 있다. 하지만 대부분의 경우에 전파 감쇄지수 a는 환경에 민감하기 때문에 시스템이 이용되는 환경에 따라서 변하게 되며, 발신기(111, 121)에서 발신한 초기 강도 c는 시간에 따라서 변하기 때문에 어느 고정된 값으로 간주될 수 없다. 따라서 고정된 전파 모델 상수 a와 c를 이용하여 거리를 측정할 경우에 많은 오차가 존재하게 된다.
본 발명은 도 1에 나타낸 위치 결정 시스템을 이용하여 상수 a와 c를 실시간으로 결정하여 태그의 위치를 정밀하게 결정하는 것이다.
기준노드부 #i(110)와 기준노드부 #j(120)의 발신기(111, 121)에서 송신한 신호는 고유의 아이디(Identity)를 가지고 있고, 기준노드부 #i(110)와 기준노드부 #j(120)의 위치는 알고 있기 때문에 수신기(113, 123) 및 태그(200)는 수신한 신호가 어느 위치에서 발신한 신호인지 알 수 있다. 편의상 기준노드부 #i(110)의 발신기(111)에서 송신한 신호를 기준노드부 #i(110)의 수신기(113)에서 수신하였을 때 이 강도를
Figure 112007045819828-pat00002
로 측정하였고, 기준노드부 #j(120)의 발신기(121)에서 송신한 신호를 기준노드부 #i(110)의 수신기(113)에서 수신하였을 때 이 강도를
Figure 112007045819828-pat00003
로 관측하였다고 하자. 태그(200)가 기준노드부 #i(110)의 발신기(111)에서 송신한 신호를 수신하였고 이의 강도는
Figure 112007045819828-pat00004
로 관측하였다고 가정한다. 기준노드부 #i(110)와 태그(200) 사이의 거리를
Figure 112007045819828-pat00005
이라 하고 전파 감쇄 지수를
Figure 112007045819828-pat00006
라 하면 모르는 변수는
Figure 112007045819828-pat00007
와
Figure 112007045819828-pat00008
가 되고 관측된 값들은
Figure 112007045819828-pat00009
와
Figure 112007045819828-pat00010
가 된다. 결국 문제는 관측된
Figure 112007045819828-pat00011
와
Figure 112007045819828-pat00012
를 이용하여
Figure 112007045819828-pat00013
와
Figure 112007045819828-pat00014
를 실제값(True value)에 가까운 값으로 최적으로 추정하는 것이다. 이를 위한 간단한 방법은 기준노드부 #i(110)와 기준노드부 #j(120) 사이의 거리 정보를 이용하는 것이다. 즉, 기준노드부 #i(110)와 기준노드부 #j(120)의 위치는 알고 있기 때문에 이들 사이의 거리는 고정되어 있고 이 때
Figure 112007045819828-pat00015
와
Figure 112007045819828-pat00016
를 이용하면 기준노드부 #i(110)를 기준으로 다음의 수학식 2와 같은 관계식을 얻을 수 있다.
Figure 112007045819828-pat00017
위 수학식 2에서
Figure 112007045819828-pat00018
는 기준노드부 #i(110)와 기준노드부 #j(120) 사이의 거리이고,
Figure 112007045819828-pat00019
는 기준노드부 #i(110)에서 수신한 기준노드부 #j(120)의 신호 강도다. 따라서 알고자 하는
Figure 112007045819828-pat00020
는 다음과 같은 수학식 3을 통해 구할 수 있다.
Figure 112007045819828-pat00021
결국 위의 수학식 3을 이용하여 모르는 감쇄지수
Figure 112007045819828-pat00022
, i=1, …,N를 구할 수 있고 수학식 1과 태그에서 관측된 수신 강도
Figure 112007045819828-pat00023
를 이용하면 기준노드부(110)와 태그(200) 사이의 거리
Figure 112007045819828-pat00024
, i=1, …,N를 구할 수 있다.
하지만 위의 방법은 간단하게 감쇄지수를 계산할 수 있다는 장점이 있으나 잡음에 민감하다는 단점이 있다. 따라서 이를 극복할 수 있는 방법으로서 기준노드부 #j(120)에서 송신한 전파를 N개의 기준노드부에서 수신하고 이를 평균하여 잡음을 제거하는 방법을 구상할 수 있다. 즉,
Figure 112007045819828-pat00025
를 다음의 수학식 4와 같이 계산할 경우에는 잡음의 효과를 상쇄할 수 있다.
Figure 112007045819828-pat00026
이와 같은 전파신호 모델링을 통한 위치 결정의 전체적인 흐름에 대해 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 태그(200)의 위치 결정을 위해서 각 기준노드부(110, 120)의 발신기(111, 121)는 전파를 송신하며(S301), 수신기(113, 123) 및 태그(200)에서는 발신기(111, 121)에 의해 송신된 전파를 수신한다(S303).
그리고, 수신기(113, 123) 및 태그(200)는 수신 전파 강도(Received signal strength index; RSSI)를 각각 측정하며(S305), 수신기(113, 123)는 측정된 전파 강도를 무선 전파통신을 통하여 태그(200)로 전송한다(S307).
다음으로, 태그(200)는 자체에서 측정한 전파 강도와 수신기(113, 123)로부터 수신한 전파 강도를 이용하여 감쇄지수
Figure 112007045819828-pat00027
를 수학식 3이나 수학식 4에 의해서 계산한다(S309).
마지막으로, 이 계산된 감쇄지수는 수학식 1을 통하여 태그(200)와 기준노드부(110, 120) 사이의 거리를 계산한다(S311). 거리가 계산되면 결국 태그(200)의 위치는 삼각측량법에 의하여 손쉽게 구할 수 있다(S313). 삼각측량법에 의한 위치 결정 과정은 공지의 기술 사상이기에 자세한 설명은 생략한다.
지금까지 정확한 전파 신호의 감쇄 모델을 만들기 위한 방법으로 기준노드부(110, 120)에 발신기(111, 121)와 수신기(113, 123)를 함께 장착하여 수신기(113, 123)에서 수신 전파 강도를 이용하는 방법에 의해 태그(200)의 위치를 계산하는 과정을 설명하였다.
앞서 설명한 실시예에서는 기준노드부와 이동체의 태그 사이에서 전파 송수신 강도를 이용하여 이동체의 위치를 계산하였지만, 위치를 알고 있는 이동체를 기준노드부로 간주하여 위치를 모르는 다른 이동체의 위치를 계산할 수도 있다. 이때 다른 이동체의 위치 계산을 위해 기준으로 사용된 이동체는 실질적인 기준노드부라 할 것이다. 또한 기준노드부와 위치가 알려진 태그를 이용하여 위치를 모르는 다른 태그의 위치를 계산할 수도 있다. 즉 실시예에서의 기준노드부는 위치를 알고 있는 위치 결정 기준체의 일 실시예라 할 수 있으며, 태그는 위치를 모르는 위치 추적 수단의 일 실시예라 할 수 있다.
한편, 앞서 설명한 바와 같은 전파 강도를 이용하여 위치를 결정하는 방법을 토대로 하면 전파 이동 시간 또는 전파 도착 시각 차이를 이용하여 위치를 결정하는 방법을 쉽게 도출할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따라 두 개의 기준노드부를 동기화하여 전파 이동 시간 또는 전파 도착 시각 차이를 이용해 태그의 위치를 결정할 때의 신호 흐름을 나타낸 위치 결정 시스템의 블록 구성도이다.
도 3을 참조하면 위치 결정 시스템은, 위치를 알고 있는 복수의 기준노드부(410, 420)와 위치를 모르는 태그(500)를 포함하여 구성된다.
기준노드부(410)는 전파를 발신하는 발신기(411)와, 외부로부터의 전파를 수신하는 수신기(413)와, 발신기(411)에 의한 전파 발신 시각과 수신기(413)까지의 전파 도착 시각을 계측하는 시계(415)를 포함한다.
기준노드부(420)는 수신기(413)가 수신 가능하도록 전파를 발신하는 발신기(421)와, 발신기(411)로부터의 전파를 수신하는 수신기(423)와, 발신기(421)에 의한 전파 발신 시각과 수신기(423)까지의 전파 도착 시각을 계측하는 시계(425)를 포함한다.
태그(500)는 시계(415)가 계측한 전파 발신 시각과 시계(425)가 계측한 전파 도착 시각을 이용하거나, 시계(425)가 계측한 전파 발신 시각과 시계(415)가 계측한 전파 도착 시각을 이용하여 두 시계(415, 425)를 동기화하며, 기준노드부(410, 420)에게 전파를 발신하여 두 시계(415, 425)가 계측한 전파 도착 시각 차이를 이용하거나 두 시계(415, 425)가 계측한 전파 이동 시간을 이용하여 이동체의 위치를 결정한다.
도 3을 참조하여 위치 결정 과정을 보다 상세히 살펴보면, 기준노드부 #i(410)에서 기준노드부 #i(410)에 장착된 시계를 기준으로 시각
Figure 112007045819828-pat00028
에 전파를 발신하여 기준노드부 #j(420)에서 기준노드부 #j(420)에 장착된 시계(425)를 기준으 로 시각
Figure 112007045819828-pat00029
에 수신하였다고 하자(S601).
이러한 경우 이들 두 기준노드부(410, 420) 사이의 거리가 일정하고 이들 사이를 전파가 도달하는데 걸리는 시간 역시 일정하기 때문에 두 기준노드부(410, 420)의 시계(415, 425)를 동기화 할 수 있다. 즉, 이들 사이의 거리가 d라고 하면 전파가 도달하는데 걸리는 시간은 빛의 속도를 c라 할 때에 d·c = Δt로 계산할 수 있다. 따라서 기준노드부 #j(420)의 시계를 기준으로 볼 때, 기준노드부 #i(410)에서 전파를 발신한 시각은
Figure 112007045819828-pat00030
로 계산할 수 있다. 결국 두 시계(415, 425) 사이에는
Figure 112007045819828-pat00031
만큼 시각 차이(off-set)가 존재하게 됨을 알 수 있다.
반대의 경우로 기준노드부 #j(420)에서 기준노드부 #j(420)에 장착된 시계(425)를 기준으로 시각
Figure 112007045819828-pat00032
에 전파를 발신하여 기준노드부 #i(410)에서 기준노드부 #i(410)에 장착된 시계(415)를 기준으로 시각
Figure 112007045819828-pat00033
에 수신하였다고 하면 두 시계(415, 425) 사이의 시각 차이를
Figure 112007045819828-pat00034
와 같이 구할 수 있다(S603).
동일한 원리로, 태그(500)에서 전파를 발신한 시각과 기준노드부 #i(410)와 기준노드부 #j(420)에서 수신한 시각 차이를 구한다(S605, S607)
마지막으로, 두 시계(415, 425)의 시각 차이와 태그(500)에서 발신한 신호를 두 기준노드부(410, 420)에서 수신한 도착 시각 차이를 이용하는 TDOA(Time-difference of arrival) 방법에 의하여 태그(500)의 위치를 계산할 수 있다. TDOA 방법은 공지의 기술 사상이므로 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
한편, 단계 S605 및 S607과 같이 기준노드부 #i(410)와 기준노드부 #j(420)의 도착 시각 차이를 구할 수 있다는 것은 태그(500)에서 전파를 발신하여 기준노드부 #i(410)와 기준노드부 #j(420)에 도달하는 시간을 의미하는 전파 이동 시간을 구할 수 있다는 것을 의미한다. 이에 TDOA 방법에 의하지 않고 전파 이동 시간을 이용하는 TOF(Time of flight) 방법에 의하여 태그(500)의 위치를 계산할 수도 있다.
지금까지 설명한 실시예에서는 기준노드부와 이동체의 태그 사이에서 전파 이동 시간 또는 전파 도착 시각 차이를 이용하여 이동체의 위치를 계산하였지만, 위치를 알고 있는 이동체를 기준노드부로 간주하여 위치를 모르는 다른 이동체의 위치를 계산할 수도 있다. 이때 다른 이동체의 위치 계산을 위해 기준으로 사용된 이동체는 실질적인 기준노드부라 할 것이다. 또한 기준노드부와 위치가 알려진 태그를 이용하여 위치를 모르는 다른 태그의 위치를 계산할 수도 있다. 즉 실시예에서의 기준노드부는 위치를 알고 있는 위치 결정 기준체의 일 실시예라 할 수 있으며, 태그는 위치를 모르는 위치 추적 수단의 일 실시예라 할 수 있다.
지금까지 본 발명의 일 실시예에 국한하여 설명하였으나 본 발명의 기술이 당업자에 의하여 용이하게 변형 실시될 가능성이 자명하다. 이러한 변형된 실시 예들은 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.
본 발명에서는 전파 이동(propagation) 특성을 실시간으로 계산하여 사물의 위치를 정밀하게 측정할 수 있다.
본 발명은 실내/외에서 전파 감쇄 모델(Signal strength attenuation model)을 이용하여 기준노드와 위치가 알려져 있지 않은 이동체간의 거리를 정확하고 손쉽게 계산하거나 기준노드의 전파 수신 시각 차이 또는 전파 이동 시간을 이용하여 위치 결정의 정밀도 및 정확도가 향상된다.

Claims (22)

  1. 전파를 발신하는 제 1 발신기와, 상기 제 1 발신기로부터 발신된 전파 및 외부로부터의 전파를 수신하여 측정한 전파 강도를 제공하는 제 1 수신기를 포함하는 제 1 위치 결정 기준체와;
    상기 제 1 수신기가 수신 가능하도록 전파를 발신하는 제 2 발신기와, 상기 제 2 발신기로부터 발신된 전파 및 상기 제 1 발신기로부터 발신된 전파를 수신하여 측정한 전파 강도를 제공하는 제 2 수신기를 포함하는 제 2 위치 결정 기준체와;
    상기 제 1, 2 발신기에서 발신된 전파를 수신하여 측정한 전파 강도와 상기 제 1, 2 수신기로부터 제공받은 전파 강도를 이용하여 전파 감쇄지수를 실시간으로 결정하고 이를 이용하여 상기 제 1, 2 위치 결정 기준체와의 거리를 계산하는 전파신호 모델링을 통해 이동체의 위치를 결정하는 위치 추적 수단
    을 포함하는 위치 결정 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1, 2 위치 결정 기준체는, 상기 이동체의 위치 계산을 위한 삼각측량법의 기준 포인트가 되는 지점에 부착된 기준노드부로 각각 구현하며,
    상기 위치 추적 수단은, 상기 이동체에 부착되어 각각의 상기 기준노드부와의 거리를 계산하는 태그로 구현한
    위치 결정 시스템.
  3. 삭제
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 위치 결정 시스템은, 적어도 상기 제 1, 2 위치 결정 기준체를 포함하는 N(단, N은 2보다 큰 자연수)개의 위치 결정 기준체를 포함하며,
    상기 태그는, 상기 N개의 위치 결정 기준체의 수신기들로부터 제공받은 전파 강도를 이용해 잡음을 제거하여 상기 전파 감쇄지수를 실시간으로 결정하고 이를 각각의 상기 기준노드부와의 거리를 계산하기 위해 이용하는
    위치 결정 시스템.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 기준노드부는, 위치를 알고 있는 다른 이동체로 구현하는
    위치 결정 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1, 2 위치 결정 기준체 중에서 어느 하나는 이동체의 위치 계산을 위한 삼각측량법의 기준 포인트가 되는 지점에 부착된 기준노드부로 구현하며, 다른 하나는 위치가 알려진 이동체에 부착된 제 1 태그로 구현하며,
    상기 위치 추적 수단은, 이동체에 부착되어 상기 기준노드부 및 제 1 태그와의 거리를 계산하는 제 2 태그로 구현한
    위치 결정 시스템.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 전파를 송수신하는 제 1 발신기와 제 1 수신기를 가지는 제 1 위치 결정 기준체, 전파를 송수신하는 제 2 발신기와 제 2 수신기를 가지는 제 2 위치 결정 기준체, 위치를 모르는 위치 추적 수단을 포함하는 위치 결정 시스템에서 상기 위치 추적 수단의 위치를 결정하는 방법으로서,
    (a) 상기 제 1 발신기에서 송신된 전파를 상기 제 1, 2 수신기 및 상기 위치 추적 수단에서 수신하는 단계와,
    (b) 상기 제 2 발신기에서 송신된 전파를 상기 제 1, 2 수신기 및 상기 위치 추적 수단에서 수신하는 단계와,
    (c) 상기 제 1, 2 수신기 및 상기 위치 추적 수단이 수신 전파 강도를 각각 측정하는 단계와,
    (d) 상기 제 1, 2 수신기가 측정한 상기 전파 강도를 상기 위치 추적 수단에게 제공하는 단계와,
    (e) 상기 위치 추적 수단이 자체에서 측정한 전파 강도와 상기 제 1, 2 수신기로부터 제공받은 전파 강도를 이용하여 전파 감쇄지수를 실시간으로 결정한 후에 이를 이용하여 상기 제 1, 2 위치 결정 기준체와의 거리를 계산하는 전파신호 모델링을 통해 이동체의 위치를 결정하는 단계
    를 포함하는 위치 결정 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1, 2 위치 결정 기준체는, 상기 이동체의 위치 계산을 위한 삼각측량법의 기준 포인트가 되는 지점에 부착된 기준노드부로 각각 구현하며,
    상기 위치 추적 수단은, 상기 이동체에 부착되어 각각의 상기 기준노드부와의 거리를 계산하는 태그로 구현한
    위치 결정 방법.
  14. 삭제
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 위치 결정 방법은, 상기 위치 결정 시스템이 적어도 상기 제 1, 2 위치 결정 기준체을 포함하는 N(단, N은 2보다 큰 자연수)개의 위치 결정 기준체를 포함하며,
    상기 (e) 단계는, 상기 태그가 상기 N개의 위치 결정 기준체의 수신기들로부터 제공받은 전파 강도를 이용해 잡음을 제거하여 상기 전파 감쇄지수를 실시간으로 결정한 후에 이를 이용하여 각각의 상기 기준노드부와의 거리를 계산하는
    위치 결정 방법.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 위치 결정 방법은, 위치를 알고 있는 다른 이동체를 상기 기준노드부로 구현하는
    위치 결정 방법.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 위치 결정 방법은, 상기 제 1, 2 위치 결정 기준체 중에서 어느 하나를 이동체의 위치 계산을 위한 삼각측량법의 기준 포인트가 되는 지점에 부착된 기준노드부로 이용하며, 다른 하나는 위치가 알려진 이동체에 부착된 제 1 태그로 이용하며,
    상기 (e) 단계는, 상기 위치 추적 수단을 구현하는 제 2 태그가 상기 기준노드부 및 제 1 태그와의 거리를 계산하는
    위치 결정 방법.
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