KR100916493B1 - 최적경로 안내시스템 및 그 안내방법 - Google Patents

Abstract

구획된 복수의 공간을 구비한 특정 공간에서 최적경로를 탐색하여 안내하는 최적경로 안내 시스템이 제시된다. 상기 특정 공간 및 구획공간은 박물관이나 전시장일 수 있으며, 최적의 경로를 제공하기 위하여, RFID 카드 및 리더기를 통하여 정보를 입력받고, 로봇에 마련된 디스플레이에 최적 경로를 제시하게 되며, 최적 경로는 서버에 수신된 정보의 가중치(weight)를 결정한 후, 상기 가중치에 따라 상기 구획 사이의 최적 경로를 선택하게 된다. 이에 따라, 출발점에서 원하는 목표점까지 최적의 경로를 제공하고, 퍼지 및 유전 알고리즘을 이용하여, 연산 속도가 빠르면서도 최적의 경로를 보다 정확히 산출해 낼 수 있을 뿐만 아니라, 주변의 환경정보뿐 아니라, 안내하고자 하는 사람의 선호도 등의 개인적 정보까지 고려하여, 맞춤형 안내가 가능하다.

Description

최적경로 안내시스템 및 그 안내방법{GUIDE SYSTEM FOR OPTIMAL PASS AND METHOD THEREOF}

도 1은 본 발명에 따른 최적경로 안내 시스템의 구성도이다.

도 2는 본 발명에 따른 최적경로 안내시스템의 안내방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 3은 본 발명에 따른 최적경로 시스템의 알고리즘을 도시한 개념도이다.

도 4는 각각 선호도, 거리, 혼잡도 및 웨이트에 대한 멤버쉽 함수의 예를 도시한 것이다.

도 5는 디스플레이의 화면을 도시한 것이다.

- 도면의 주요 부호 -

100: 최적경로 안내 시스템 110: RFID 카드

120: 디스플레이 130: 카운터

140: 로봇 150: 서버

본 발명은 최적경로 시스템 및 그 안내방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 출발점에서 원하는 목표점까지 최적의 경로를 제공하고, 퍼지 및 유전 알고리즘을 이용하여, 연산 속도가 빠르면서도 최적의 경로를 보다 정확히 산출해 낼 수 있을 뿐만 아니라, 주변의 환경정보뿐 아니라, 안내하고자 하는 사람의 선호도 등의 개인적 정보까지 고려하여, 맞춤형 안내가 가능한 최적경로 시스템 및 그 안내방법에 관한 것이다.

유비쿼터스(Ubiquitous), IT 사회가 진전되면서 편리하고 빠른 이동과 통신을 위해 여러가지 시스템들이 개발되고 있다. 그 중에서도 RFID(Radio Frequency IDentification), 네비게이션은 현재 국내외적으로 이슈화되고 있으며, 점점 발전하고 경제적/상업적으로 국가 경쟁력 향상에 도움을 줄 것으로 보고 있다. 하지만, 아직은 그 쓰임새들이 각각의 영역에 국한되어 있어 이용실적이 적은 편이다.

RFID는 간단한 데이터 인식에만 사용되고 있으며, 네비게이션은 대부분 자동차 안내 시스템의 최적 경로를 탐색해 주는 것으로만 국한되어 사용되고 있다. 특히 네비게이션의 최적 경로라 함은 특이사항을 전혀 감안하지 않은 단순한 최단 경로라 할 수 있다. 그래서 네비게이션을 이용해서 최단 경로를 이용하더라도 길이 막히거나 사고가 발생하였을 경우, 다른 거리가 먼 이동 경로를 이용하는 것보다 더 많은 시간이 걸릴 가능성도 있다.

즉, 최단 거리를 알려주더라도 여러가지 환경적 요인에 의하여 최적 경로가 아닌 문제점이 발생하게 된다. 따라서, 환경의 영향을 고려하여 환경과 사용자에 맞는 최적 경로를 선택하는 지능형 안내 시스템에 대한 연구가 시급한 시점이라 하 겠다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 자세하게는 출발점에서 원하는 목표점까지 최적의 경로를 제공하는 최적경로 안내 시스템 및 그 안내방법을 제공하는 것이다.

또한, 퍼지 및 유전 알고리즘을 이용하여, 연산 속도가 빠르면서도 최적의 경로를 보다 정확히 산출해 낼 수 있는 최적경로 안내시스템 및 그 안내방법을 제공하는 것이다.

또한, 주변의 환경정보뿐 아니라, 안내하고자 하는 사람의 선호도 등의 개인적 정보까지 고려하여, 맞춤형 안내가 가능한 최적경로 안내시스템 및 그 안내방법을 제공하는 것이다.

RFID를 이용하여, 혼잡도 등의 정보를 정확히 산출하여 최적 경로의 제시가 보다 정확히 할 수 있는 최적경로 안내시스템 및 그 안내방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 특징에 따른 최적경로 안내 시스템은 구획된 복수의 공간을 구비한 특정 공간에서 최적경로를 탐색하여 안내하는 최적경로 안내 시스템에 있어서, 개인이 소지하고 있는 RFID 카드, 상기 RFID 카드와 정보를 송수신하는 RFID 리더기 및 정보를 시현하는 디스플레이를 구비한 이동이 가능한 로봇, 상기 구획 공간에 설치되며, 상기 개인의 위치를 파악하기 위하여 RFID 카드와 정보를 송수신하는 복수의 카운터, 및 상기 RFID 리더기 및 상기 카운터와 연결되어 정보를 송수 신하며, 상기 특정 공간 및 구획공간의 맵(map)을 저장하고 있는 서버를 포함하며, 상기 서버는 수신된 정보의 가중치(weight)를 결정한 후, 상기 가중치에 따라 상기 구획 사이의 최적 경로를 선택하여 상기 디스플레이에 제시하는 것을 특징으로 한다.

상기 RFID 리더기를 통하여 상기 구획 공간의 혼잡도를 측정하는 것이 바람직하며, 상기 서버는 상기 구획 공간 사이의 거리, 상기 구획 공간안에서 상기 개인이 최소로 머물 수 있는 최소공간 이용시간, 상기 개인의 상기 구획 공간에 대한 선호 순위인 선호도 중 적어도 하나를 기저장하고 있는 것이 바람직하다.

상기 서버에 보관 및 수정되는 정보는 상기 개인의 개인정보인 것이 좋으며, 상기 개인정보는 상기 개인의 연령, 직업, 성별 중 적어도 하나인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 최적경로 안내방법은 구획된 복수의 공간을 구비한 특정 공간에서 최적경로를 탐색하여 안내하는 최적경로 안내방법에 있어서, 개인이 소지한 RFID 카드, 상기 구획공간에 RFID 카드와 정보를 송수신하는 복수의 카운터, 및 상기 카운터와 연결되고 상기 특정 공간 및 구획공간의 맵(map)을 저장하고 있는 서버를 제공하는 단계, 상기 RFID 카드와 정보를 송수신하는 RFID 리더기 및 정보를 시현하는 디스플레이를 구비한 이동이 가능한 로봇을 제공하는 단계, RFID 리더기 및 상기 카운터에서 상기 서버에 정보를 입력하는 단계, 상기 서버에서 상기 입력받은 정보의 가중치를 결정하는 단계, 상기 가중치에 따라 상기 구획 사이의 최적 경로를 선택하는 단계, 및 상기 최적 경로를 상기 디스플레이에 제시하는 단계를 포함한다.

상기 서버에 정보를 입력하는 단계는 상기 RFID 리더기를 통하여 상기 구획 공간의 혼잡도를 측정하여 입력하는 것이 좋으며, 상기 서버에 정보를 입력하는 단계는 상기 RFID 리더기를 통해 상기 개인의 개인정보를 입력받는 것이 바람직하다.

이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명하지만, 본 발명이 하기 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명에 따른 최적경로 안내 시스템의 구성도이다.

이에 도시된 바와 같이, 본 최적경로 안내 시스템(100)은 관람자가 지낸 RFID 카드(110), 디스플레이(120), RFID 리더기가 구비된 카운터(130), 로봇(140) 및 서버(150)로 구성된다.

RFID 카드(110)는 각 관람자를 식별하기 위하여 주어진 고유번호를 내장하고 있으며, RFID 리더기는 각 공간의 입구에 장치되어 관람자들이 출입을 할 경우 RFID 카드의 정보를 읽어서 필요한 정보를 서버(150)로 보내고, 필요에 따라 그 정보를 수정한다. 또한, RFID는 그 정보를 수정, 저장하는 것뿐만 아니라 각 공간의 혼잡도를 읽는 목적으로 쓰이게 된다. 이것은 RFID 카드를 읽고 쓸 수 있는 기능을 가지기 때문이다.

서버(150)는 연결된 RFID 리더기를 이용해서 RFID 카드에 저장된 정보를 저장하게 되고, 사전에 조사된 거리, 최소공간 이용시간, 관람자의 선호도와 여유시 간 등 환경 정보를 데이터베이스화 한다.

본 명세서에서 환경 정보란, 관람자 주위의 환경에 대한 정보를 일컫는 것으로서, 환경정보의 예는 표 1과 같다.

여기서, 선호도란 각 관람자들이 전시장 각각의 공간에 대한 선호 순위를 정한 것이다. 전시장에 오기 전에 예약을 한다는 가정에서 모든 사용자의 선호도는 데이터 베이스에 저장되며, RFID 카드를 이용하여 사용자의 선호도 정보를 데이터 베이스에서 불러 오도록 한다. 선호도의 선입력을 하지 못한 사용자를 위하여 연령별, 직업별, 성별 선호도에 따른 최적 경로 탐색을 위한 안내방법이 제시될 수도 있다.

혼잡도는 RFID 카드를 사용하는 관람자들이 각 공간을 출입할 때, RFID 리더기를 이용하여 각 공간에서 인원수를 체크하여 측정하게 된다. 각 공간마다의 수용 한계 인원수가 있을 것이며, 임의로 정한 수용 한계 인원수로 해당 공간의 혼잡도를 퍼센트로 나타낸다. 혼잡도에 따라서 그 공간의 이용 순서에 큰 차이를 주도록 설정하는 것이 바람직하다.

여유 시간은 관람자가 관람을 할 수 있는 시간을 말하며, 최소공간 이용시간은 각 장소에서 모든 전시품을 관람하였을 때 소비되는 최소의 시간을 의미한다. 두 정보는 선호도와 함께 데이터 베이스에 저장된다.

연령별, 직업별, 성별 선호도에 따른 최적 경로 탐색을 위해서는 RFID를 이용하여 DB에 저장된 개인의 나이와 성별 등도 필요할 수 있다.

그리고, 이러한 정보들을 이용하여 관람자 개개인에게 적합한 최적 경로를 계산하여 연결된 디스플레이(120) 장치에 보내게 된다.

디스플레이(120)는 서버(150)에서 보낸 최적 경로를 관람자들이 보기 쉽게 디스플레이한다. 물론, 이 디스플레이(120)는 관리자에 의해 필요한 정보를 디스플레이할 수 있으며, 예를 들면, 각 공간의 전시품에 대한 정보를 안내해 줄 수 있는 컨텐츠, 전시장 주변의 교통상황을 안내해 주는 컨텐츠 등 여러가지 컨텐츠를 디스플레이할 수 있다.

로봇(140)은 RFID 리더기와 디스플레이(120) 장치를 장착하게 된다. 항상 움직이기 때문에 관람자들이 쉽게 접근할 수 있으며, 본 명세서에서는 로봇은 단지 회피 작용만하며, 정해진 길을 왕복할 뿐이지만, 로봇이 직접 관람자를 안내해 주는 것을 배제하는 것은 아니다.

보다 자세한 설명을 위하여, 도 2를 제시한다. 도 2는 본 발명에 따른 최적경로 안내시스템의 안내방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

이에 도시된 바와 같이, RFID로 정보를 송수신하며, 이동이 가능한 지능 로봇 등을 이용하여 안내시스템이 구현되면(S1), 개인의 정보, 전시장 정보, 설문정보 등을 기입력한다(S2).

다음, RFID 리더기나 카드를 이용하여 정보를 입력한다(S3). 자세한 사항은 전술한 바와 같다.

다음, 안내를 하게 되는데(S4), 그 방법으로는 여러가지 컨텐츠(S5, S6)가 사용될 수 있다.

장소 소개, 전시품 소개, 사람 찾기나 전시장 주위의 교통 안내 등의 컨텐츠(S5)가 디스플레이(S7)될 수 있고, 또는 다른 컨텐츠나 각 요소 및 요소간의 중요도에 따른 알고리즘(S6)에 의하여 안내될 수 있다. 이에 대한 자세한 사항은 후술한다.

도 3은 본 발명에 따른 최적경로 시스템의 알고리즘을 도시한 개념도이다.

이에 도시된 바와 같이, 데이터 베이스는 개인 정보(210)와 환경 정보(220)를 선입력을 통해 저장하고 있다. 선입력을 통한 개인 정보(210)와 환경 정보(220)는 각각 선호도와 거리일 수 있다. RFID 리더기를 통해 관람자의 RFID 카드의 고유번호를 읽게 되며(230), 그 정보가 데이터 베이스(240)로 입력되어 해당 고유번호로 저장된 정보를 찾게 된다. 즉, 관람자 개개인의 선호도와 여유시간이 그 정보로써, 결정1단계(Decision one, 250)의 입력값으로 사용된다.

결정1단계(Decision one, 250)에서는 선호도, 혼잡도, 거리를 이용하여 유전 알고리즘(Genetic Algorithms: 유전알고리즘)을 이용하여 구동하기 위한 각 공간 사이의 웨이트(weight)값을 구하게 된다.

결정2단계(Decision two, 260)에서는 결정1단계(Decision one, 250)에서의 출력값인 각 공간 사이의 웨이트값을 이용하여 최적 경로를 구하게 된다. 여기서, 최적 경로는 유전 알고리즘을 이용하여 구하게 되나, 이러한 알고리즘은 최소공간 이용시간과 여유시간을 최적 경로에 따라 계산을 하여 혼잡을 피하고 선호하는 장소만을 선택해주는 최적 경로 안내방법에 한정되는 것은 아니다. 더 나아가, 관람자가 이용할 수 있는 시간에 맞추어 공간을 선택하는 알고리즘까지 추가되는 것이 바람직하다.

도 3에 도시된 바와 같이, 관람자가 선입력을 하였을 경우에 사용되는 것이지만, 모든 관람자가 직접 선입력을 하는 것은 아닐 수 있으며, RFID 카드로부터 나이와 성별을 입력받아 그 나이와 성별에 따른 데이터화된 선호도를 이용하여 결정1단계(Decision one, 250), 결정2단계(Decision two, 260) 과정을 거치게 된다.

결정 1단계 및 결정 2단계에 대한 보다 자세한 설명을 하면 다음과 같다.

퍼지 로직은 결정1단계(Decision one)에서 사용된다. 결정 1단계에서는 선호도, 거리, 혼잡도에 대한 각각의 멤버쉽 함수(membership function)를 이용하여 결정2단계에서 필요한 입력값, 즉 웨이트값(다시 말하면, 가중치)을 구한다. 도 4는 각각 선호도, 거리, 혼잡도 및 웨이트에 대한 멤버쉽 함수의 예를 도시한 것이다.

선호도를 x, 거리를 y, 혼잡도를 s, 웨이트를 z라 하면, "if x is little and y is middle and s is high then z is high" 와 같은 퍼지룰을 가진다. 조건을 늘림으로써 보다 선형적인 결과를 얻을 수도 있을 뿐 아니라, 상황에 따라 퍼지룰을 변화시키는 것이 가능하다. 퍼지화기 방식은 싱클톤(singleton) 방식이며, 퍼지추론 방식은 맨다니(Mandani)의 Min-Max 방법을 사용하는 것이 바람직하다. 그리고, 'if-then' 을 사용하고, 비퍼지화기는 무게중심법을 사용하는 것이 바람직하다.

결정2단계에서는 결정1단계에서 계산된 각 공간사이의 웨이트값을 이용하여 웨이트값이 가장 적은 경로를 선택하여 최적 경로를 구하게 된다. 이때, 처음의 장소가 정해지게 되며, 그것은 관람자가 지능형 안내시스템을 사용하는 장소가 출발점이 되어야 하기 때문이다. 이러한 공간 사이의 웨이트값을 이용하는 예로는 TSP(Traveling Salesman Problem) 알고리즘을 이용할 수 있으나, 이는 공간이 많아지면 모델이 기하급수적으로 증가하게 되는 문제가 있다. 예를 들어, 30개의 공간을 이동할 수 있는 경로는 2.65*10³² 의 경우가 존재한다. 따라서, 이러한 문제를 해결하기 위해, 유전 알고리즘을 사용함으로써 가능한 모든 경로를 탐색하지 않기 때문에 빠르게 최적 경로를 도출할 수 있게 된다.

도 5는 디스플레이의 화면을 도시한 것이다.

각 공간의 인원현황이 실시간으로 업데이트되며, 총 관람시간, 최적경로, 현재장소, 이름 등이 표시되는 것이 바람직하다. 도 5의 아래 지도에는 네비게이션의 역할을 수행할 수 있도록 최적 경로를 그림으로 보여준다.

상술한 바와 같이, 출발점에서 원하는 목표점까지 최적의 경로를 제공하고, 퍼지 및 유전 알고리즘을 이용하여, 연산 속도가 빠르면서도 최적의 경로를 보다 정확히 산출해 낼 수 있을 뿐만 아니라, 주변의 환경정보뿐 아니라, 안내하고자 하는 사람의 선호도 등의 개인적 정보까지 고려하여, 맞춤형 안내가 가능하다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면,

본 발명은 출발점에서 원하는 목표점까지 최적의 경로를 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 퍼지 및 유전 알고리즘을 이용하여, 연산 속도가 빠르면서도 최적의 경로를 보다 정확히 산출해 낼 수 있다.

또한, 주변의 환경정보뿐 아니라, 안내하고자 하는 사람의 선호도 등의 개인적 정보까지 고려하여, 맞춤형 안내가 가능한 효과가 있다.

또한, RFID를 이용하여, 혼잡도 등의 정보를 정확히 산출하여 최적 경로의 제시가 보다 정확히 할 수 있다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (16)

1. 구획된 복수의 공간을 구비한 특정 공간에서 최적경로를 탐색하여 안내하는 최적경로 안내 시스템에 있어서,

   개인이 소지하고 있는 RFID 카드;

   상기 RFID 카드와 정보를 송수신하며 상기 구획 공간의 혼잡도를 측정하는 RFID 리더기 및, 정보를 시현하는 디스플레이를 구비한 이동이 가능한 로봇;

   상기 구획 공간에 설치되며, 상기 개인의 위치를 파악하기 위하여 RFID 카드와 정보를 송수신하는 복수의 카운터; 및

   상기 RFID 리더기 및 상기 카운터와 연결되어 정보를 송수신하며, 상기 특정 공간 및 구획공간의 맵(map)을 저장하고 있는 서버;

   를 포함하며,

   상기 서버는 수신된 정보의 가중치(weight)를 결정한 후, 상기 가중치에 따라 상기 구획 사이의 최적 경로를 선택하여 상기 디스플레이에 제시하는 것을 특징으로 하는 최적경로 안내 시스템.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 서버는 상기 구획 공간 사이의 거리를 기저장하고 있는 것을 특징으로 하는 최적경로 안내 시스템.
4. 제1항에 있어서,

   상기 서버는 상기 구획 공간안에서 상기 개인이 최소로 머물 수 있는 최소공간 이용시간을 기저장하고 있는 것을 특징으로 하는 최적경로 안내 시스템.
5. 제1항에 있어서,

   상기 서버에 보관 및 수정되는 정보는 상기 개인의 개인정보인 것을 특징으로 하는 최적경로 안내 시스템.
6. 제5항에 있어서,

   상기 개인정보는 상기 개인의 연령, 직업, 성별 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 최적경로 안내 시스템.
7. 제1항에 있어서,

   상기 서버는 상기 개인의 상기 구획 공간에 대한 선호 순위인 선호도를 기저장하고 있는 것을 특징으로 하는 최적경로 안내 시스템.
8. 제1항에 있어서,

   상기 디스플레이에는 최적 경로 이외에 현재 위치 및 상기 구획공간의 이용시간이 함께 제시되는 것을 특징으로 하는 최적경로 안내 시스템.
9. 구획된 복수의 공간을 구비한 특정 공간에서 최적경로를 탐색하여 안내하는 최적경로 안내방법에 있어서,

   개인이 소지한 RFID 카드, 상기 구획공간에 RFID 카드와 정보를 송수신하는 복수의 카운터, 및 상기 카운터와 연결되고 상기 특정 공간 및 구획공간의 맵(map)을 저장하고 있는 서버를 제공하는 단계;

   상기 RFID 카드와 정보를 송수신하는 RFID 리더기 및 정보를 시현하는 디스플레이를 구비한 이동이 가능한 로봇을 제공하는 단계;

   RFID 리더기 및 상기 카운터에서 상기 서버에 정보를 입력하는 단계;

   상기 서버에서 상기 입력받은 정보의 가중치를 결정하는 단계;

   상기 가중치에 따라 상기 구획 사이의 최적 경로를 선택하는 단계; 및

   상기 최적 경로를 상기 디스플레이에 제시하는 단계;

   를 포함하며,

   상기 서버에 정보를 입력하는 단계는 상기 RFID 리더기를 통하여 상기 구획 공간의 혼잡도를 측정하여 입력하는 것을 특징으로 하는 최적경로 안내방법.
10. 삭제
11. 제9항에 있어서,

    상기 서버는 상기 구획 공간 사이의 거리를 기저장하고 있는 것을 특징으로 하는 최적경로 안내방법.
12. 제9항에 있어서,

    상기 서버는 상기 구획 공간안에서 상기 개인이 최소로 머물 수 있는 최소공간 이용시간을 기저장하고 있는 것을 특징으로 하는 최적경로 안내방법.
13. 제9항에 있어서,

    상기 서버에 정보를 입력하는 단계는 상기 RFID 리더기를 통해 상기 개인의 개인정보를 입력받는 것을 특징으로 하는 최적경로 안내방법.
14. 제13항에 있어서,

    상기 개인정보는 상기 개인의 연령, 직업, 성별 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 최적경로 안내방법.
15. 제9항에 있어서,

    상기 서버는 상기 개인의 상기 구획 공간에 대한 선호 순위인 선호도를 기저장하고 있는 것을 특징으로 하는 최적경로 안내방법.
16. 제9항에 있어서,

    상기 디스플레이에는 최적 경로 이외에 현재 위치 및 상기 구획공간의 이용시간이 함께 제시되는 것을 특징으로 하는 최적경로 안내방법.

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