KR100942051B1 - 실내 위치결정방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무선 네트워크로 구성된 실내 인프라를 이용하여 수신된 신호의 세기로부터 단말의 위치를 계산하는 실내 위치결정방법 및 장치에 관한 것으로, 무선액세스 포인트로부터 수신된 신호세기를 이용한 실내 위치결정장치에 있어서, 미리 생성된 각 참조위치에서의 무선액세스 포인트로부터 수신한 신호세기에 대한 데이터베이스를 포함하며, 신호세기 획득부가 무선액세스 포인트로부터 수신된 신호세기를 수집하며, 거리 및 위치계산부가 신호세기 획득부에서 수집한 수신신호세기로부터 무선액세스 포인트와 단말 사이의 거리를 계산하고, 계산된 거리로부터 단말의 대략 위치를 계산하며, 검색공간 설정부가 거리 및 위치계산부에서 계산된 대략 위치를 중심으로 데이터베이스의 검색공간을 설정하며, 상관검사 및 위치계산부가 검색공간 설정부에서 설정한 검색공간에 대한 상관검사를 통하여 단말의 정밀 위치를 계산하도록 함으로써, 향상된 연산속도를 제공할 수 있으며, 또한 실내에서의 자재관리, 인력관리, 긴급 구난서비스 등과 같은 다양한 위치기반(LBS) 서비스를 제공하기 위한 목적으로 사용될 수 있다.
무선 네트워크, 실내 위치, 핑거프린팅, 검색공간

Description

실내 위치결정방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR DETERMINATING LOCATION OF TERMINAL INDOORS}
본 발명은 실내 위치결정방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 무선 네트워크로 구성된 실내 인프라를 이용하여 수신된 신호의 세기로부터 단말의 위치를 계산하는 실내 위치결정방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명은 정보통신부 및 정보통신연구진흥원의 IT원천기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2007-F-040-01, 과제명: 실내외 연속측위 기술개발].
근래 들어, 실내에서의 위치정보의 필요성이 크게 증가하고 있으며, 무선 LAN(Local Area Network), UWB(Ultra Wide-band) 등과 같은 다양한 수단을 통하여 위치정보를 제공하기 위한 연구가 진행되고 있다.
무선 네트워크를 이용한 실내 위치결정방법은 TOA(Time Of Arrival), TDOA(Time Difference Of Arrival), AOA(Angle Of Arrival), RSS(Received Signal Strength) 등과 같은 다양한 방법이 연구되고 있다. 이것들 중에서 RSS를 이용하여 핑거프린팅 데이터베이스(DB: Database)와의 상관검사를 통한 위치결정방법이 가장 정확한 위치정보를 제공할 수 있는 것으로 알려져 있다.
그런데, 이러한 핑거프린팅 데이터베이스와의 상관검사를 통한 위치결정 방법은 핑거프린팅 데이터베이스의 용량에 따라 단말의 위치를 계산하는 시간이 크게 증가할 수 있는 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 무선 네트워크로 구성된 실내 인프라를 이용하여 수신된 신호의 세기로부터 단말의 위치를 계산하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 무선 네트워크로부터 수신되는 신호세기를 이용하여 단말의 위치를 산정함에 있어서, 핑거프린팅 기법(Fingerprinting Technique)에서 고속 데이터베이스 상관(Fast Correlation with Database)을 위한 방법 및 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 따르면, 무선 네트워크로부터 수신된 신호의 세기를 이용하여 무선액세스 포인트(AP: Access Point)와 단말 사이의 거리 및 대략적 위치(Coarse Location)를 계산하고, 이로부터 핑거프린트(Fingerprint) 데이터베이스의 검색범위를 산출하고, 선정된 검색범위에 대한 상관검사를 통하여 단말의 정밀 위치(Fine Position)를 계산하기 위한 방법으로 핑거프린트 맵의 검색공간을 한정함으로써, 단말의 위치계산 시간을 단축하도록 한 실내 위치결정방법 및 장치를 구현한다.
본 발명의 한 특징에 따르면, 무선액세스 포인트로부터 수신된 신호세기를 이용한 실내 위치결정장치에 있어서, 무선액세스 포인트로부터 수신된 신호세기를 수집하는 신호세기 획득부, 상기 신호세기 획득부에서 수집한 수신신호세기로부터 무선액세스 포인트와 단말 사이의 거리를 계산하고, 계산된 거리로부터 단말의 대략 위치를 계산하는 거리 및 위치계산부, 미리 생성된 각 참조위치에서의 무선액세스 포인트로부터 수신한 신호세기에 대한 데이터베이스, 상기 거리 및 위치계산부에서 계산된 대략 위치를 중심으로 상기 데이터베이스의 검색공간을 설정하는 검색공간 설정부, 그리고 상기 검색공간 설정부에서 설정한 검색공간에 대한 상관검사를 통하여 상기 단말의 정밀 위치를 계산하는 상관검사 및 위치계산부를 포함하는 장치를 제공한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 무선액세스 포인트로부터 수신된 신호세기를 이용한 실내 위치결정장치에 있어서, 무선액세스 포인트로부터 수신된 신호세기를 수집하는 신호세기 획득부, 미리 생성된 각 참조위치에서의 무선액세스 포인트로부터 수신한 신호세기에 대한 데이터베이스, 상기 신호세기 획득부에서 수집한 수신신호세기를 수신받아 단말의 이동특성을 고려하여 상기 데이터베이스의 검색공간을 설정하는 검색공간 설정부, 그리고 상기 검색공간 설정부에서 설정한 검색공간에 대한 상관검사를 통하여 상기 단말의 정밀 위치를 계산하는 상관검사 및 위치계산부를 포함하는 장치를 제공한다.
이때, 상기 검색공간 설정부는, 이전시간에 산출된 단말의 위치 및 이동속도를 판독하고, 판독된 단말의 위치 및 이동속도에 따라 상기 데이터베이스의 검색공간을 설정하는 상기 데이터베이스의 검색공간을 설정한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 다수 개의 무선액세스 포인트로부터 수신된 신호세기를 이용한 실내 위치결정방법에 있어서, 상기 각 무선액세스 포인트로 부터 수신된 신호세기를 획득하여 상기 각 무선액세스 포인트와 단말 사이의 거리를 계산하는 단계, 상기 계산된 무선액세스 포인트와 단말 사이의 거리를 이용하여 상기 단말의 대략 위치를 계산하는 단계, 상기 계산된 단말의 대략 위치를 중심으로 데이터베이스의 검색공간을 설정하는 단계, 그리고 상기 설정한 검색공간에 대한 상관검사를 통하여 상기 단말의 정밀 위치를 계산하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.
이때, 상기 데이터베이스의 검색공간을 설정하는 단계는, 상기 계산된 단말의 대략 위치를 중심으로 핑거프린트 맵의 검색공간을 산출하며, 상기 데이터베이스의 검색공간을 설정할 때에, 원게이트, 직사각형게이트, 타원게이트 형태로 검색범위를 구한다.
그리고 이러한 실내 위치결정방법은, 상기 상관검사 및 정밀 위치를 계산하기 위해서 상기 검색범위에 포함된 참조위치에 대한 데이터베이스를 산출하며, 상기 검색공간에 포함되는지의 여부를 판별하는 단계를 더 포함한다.
이때, 상기 검색공간에 포함되는지의 여부를 판별하는 단계는, 상기 계산된 단말의 위치와 각 지점의 위치의 거리가 상기 검색범위보다 큰 경우에 해당 지점은 상기 검색범위의 외부에 존재하는 것으로 판별하며, 상기 계산된 단말의 위치와 각 지점의 위치의 거리가 상기 검색범위보다 작은 경우에 해당 지점은 상기 검색범위의 내부에 존재하는 것으로 판별한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 다수 개의 무선액세스 포인트로부터 수신된 신호세기를 이용한 실내 위치결정방법에 있어서, 상기 각 무선액세스 포인트로 부터 수신된 신호세기를 획득하여 이전시간에 산출된 단말의 위치 및 이동속도를 판독하는 단계, 상기 판독된 단말의 위치 및 이동속도에 따라 데이터베이스의 검색공간을 설정하는 단계, 그리고 상기 설정한 검색공간에 대한 상관검사를 통하여 상기 단말의 정밀 위치를 계산하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.
이때, 상기 데이터베이스의 검색공간을 설정하는 단계는, 상기 데이터베이스의 검색공간을 설정할 때에, 상기 이전시간에 산출된 단말의 위치와 이동속도로부터 현재 시점에서의 원게이트, 직사각형게이트, 타원게이트 형태로 검색범위를 구한다.
이와 같이 본 발명에 의하면, 무선 네트워크로부터 수신되는 신호세기를 이용하여 단말의 위치를 산정하는 장치에 있어서, 검색공간 설정을 이용한 데이터베이스 상관을 수행함으로써, 향상된 연산속도를 제공할 수 있으며, 또한 실내에서의 자재관리, 인력관리, 긴급 구난서비스 등과 같은 다양한 위치기반(LBS) 서비스를 제공하기 위한 목적으로 사용될 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유 사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 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.
기존의 핑거프린팅 데이터베이스와의 상관검사를 통한 위치결정 방법은 핑거프린팅 데이터베이스의 용량에 따라 단말의 위치를 계산하는 시간이 크게 증가할 수 있으므로, 본 발명의 실시 예는 무선 네트워크를 기반으로 핑거프린팅 데이터베이스를 이용하여 단말의 위치를 산출할 때, 고속으로 위치를 계산하기 위하여 핑거프린팅 맵의 검색공간을 산출하도록 한다.
즉, 본 발명의 실시 예는 무선측위 단말에서 수신된 신호의 세기를 이용하여 무선액세스 포인트(AP: Access Point)와 단말 사이의 거리 및 단말의 대략적 위치(Coarse Location)를 계산한 후, 계산된 위치로부터 핑거프린트 맵의 검색공간을 제한하여 핑거프린팅 데이터베이스에 대한 상관검사를 수행하여 고속으로 단말의 정밀한 위치를 계산하게 된다.
이제 본 발명의 실시 예에 따른 실내 위치결정방법 및 장치에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 네트워크를 이용한 위치정보 제공 장 치의 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 무선 네트워크를 이용한 위치정보 제공 장치는, 측위서버(101), n개로 구성되어 있는 무선 네트워크 AP(102-1 ~ 102-n), 단말(103)을 포함한다.
측위서버(101)는 단말(103)의 요청에 의하여 핑거프린팅 데이터베이스를 단말(103)로 전송한다.
무선 네트워크 AP(102-1 ~ 102-n)는 단말(103)의 요청에 따라 단말(103)이 접속하기 위한 채널을 할당하고 신호를 송출한다.
단말(103)은 무선 네트워크 AP(102-1 ~ 102-n)를 통하여 통신을 수행하기 위하여 주변의 무선 네트워크 AP(102-1 ~ 102-n)를 검색하며, 이로부터 주변의 무선 네트워크 AP(102-1 ~ 102-n)로부터 송출된 신호의 수신신호세기에 대한 측정값을 획득한다.
그리고 단말(103)은 무선 네트워크 AP(102-1 ~ 102-n)로부터 수신한 신호세기 측정값과 측위서버(101)로부터 수신받은 핑거프린팅 데이터베이스를 이용하여 위치정보를 산출한다. 이때, 단말(103)에서 위치정보를 산출하기 위해서는, 미리 생성된 각 참조위치(RP: Reference Point)에서의 무선 네트워크 AP(102-1 ~ 102-n)로부터 수신한 신호세기에 대한 데이터베이스(설명의 편의상으로 도면에는 도시하지 않음)를 필요로 한다. 해당 데이터베이스는 단말(103)의 요청에 의하여 측위서버(101)로부터 수신받을 수 있으며, 단말(103)내에 저장할 수도 있다. 또한, 단말(103)이 이전에 저장된 데이터베이스를 이용할 경우, 측위서버(101)로부터 데이 터베이스를 다운받는 동작을 생략할 수 있다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 실내 위치결정장치를 서로 다른 형태의 구성으로 나타낸 블록도이다. 즉, 도 2 및 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 네트워크로부터 수신된 신호세기 측정값을 이용하여 검색영역을 설정하고 설정된 검색영역을 이용하여 위치정보를 산출하도록 한 서로 다른 형태의 실시 예를 나타낸 구성도이다.
본 발명의 실시 예에 따른 실내 위치결정장치는, 무선 네트워크의 신호세기를 이용한 위치정보 제공 장치로서, 수신신호세기로부터 위치정보를 산출한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 실내 위치결정장치는, 신호세기 획득 모듈(201), 거리 및 위치계산 모듈(202), 핑거프린팅 데이터베이스(203), 검색공간 설정 모듈(204), 상관검사 및 위치계산 모듈(205)을 포함한다.
신호세기 획득 모듈(201)은, 무선 네트워크 AP(102-1 ~ 102-n)로부터 신호세기를 수집하기 위한 획득 수단으로, 무선 네트워크 AP(102-1 ~ 102-n)로부터 송출된 신호에 대하여 단말(103)에서 수신한 신호세기를 획득하여 거리 및 위치계산 모듈(202) 및 상관검사 및 위치계산 모듈(205)로 인가한다.
거리 및 위치계산 모듈(202)은, 단말(103)에 수신된 신호세기로부터 무선 네트워크 AP(102-1 ~ 102-n)와 단말(103) 사이의 거리 계산 및 대략적인 단말(103)의 위치를 계산하기 위한 수단으로, 신호세기 획득 모듈(201)에서 획득한 수신신호세기를 인가받아 신호세기 감쇄모델을 이용하여 무선 네트워크 AP(102-1 ~ 102-n)와 단말(103) 사이의 거리를 계산하고 이로부터 단말(103)의 대략적인 위치를 계산하여 검색공간 설정 모듈(204)로 인가한다.
핑거프린팅 데이터베이스(203)는, 실내 공간에서의 참조위치에서 수신된 신호세기에 대한 데이터베이스로서, 미리 생성된 각 참조위치(RP)에서의 무선 네트워크 AP(102-1 ~ 102-n)로부터 수신한 신호세기에 대한 정보를 미리 저장해 둔다.
검색공간 설정 모듈(204)은, 거리 및 위치계산 모듈(202)에서 대략적으로 계산된 단말(103)의 위치를 중심으로 검색공간을 설정하기 위한 수단으로, 거리 및 위치계산 모듈(202)에서 계산된 단말(103)의 위치로부터 핑거프린팅 데이터베이스(203)의 검색공간을 설정한다.
상관검사 및 위치계산 모듈(205)은, 상관검사 및 정밀한 위치계산을 위한 수단으로, 검색공간 설정 모듈(204)에서 설정한 검색공간에 대하여 상관검사 및 정밀 위치를 계산한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 이 실시 예에 따른 실내 위치결정장치는, 신호세기 획득 모듈(301), 핑거프린팅 데이터베이스(302), 검색공간 설정 모듈(303), 상관검사 및 위치계산 모듈(304)을 포함한다.
신호세기 획득 모듈(301)은, 무선 네트워크 AP(102-1 ~ 102-n)로부터 송출된 신호에 대하여 단말(103)에서 수신한 신호세기를 획득하여 검색공간 설정 모듈(303) 및 상관검사 및 위치계산 모듈(304)로 인가한다.
핑거프린팅 데이터베이스(302)는, 미리 생성된 각 참조위치(RP)에서의 무선 네트워크 AP(102-1 ~ 102-n)로부터 수신한 신호세기에 대한 정보를 미리 저장해 둔 다.
검색공간 설정 모듈(303)은, 신호세기 획득 모듈(301)에서 획득한 수신신호세기를 인가받아 단말(103)의 이동특성(즉, 단말(103)의 이전시간에서의 위치 및 이동속도)을 고려하여 핑거프린팅 데이터베이스(302)의 검색공간을 설정한다.
상관검사 및 위치계산 모듈(304)은, 검색공간 설정 모듈(303)에서 설정한 검색공간에 대하여 상관검사 및 정밀 위치를 계산한다.
아래에서는 본 발명의 실시 예에 따른 실내 위치결정방법에 대해서 도 4 내지 도 9를 참조하여 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 실내 위치결정방법을 나타낸 순서도이다.
우선, 신호세기 획득 모듈(201)은 다수 개의 무선 네트워크 AP(102-1 ~ 102-n)로부터 송출된 각 신호들에 대하여 단말(103)에서 수신한 신호세기를 획득하게 된다(S401).
이에, 거리 및 위치계산 모듈(202)은 신호세기 획득 모듈(201)에서 획득한 수신신호세기를 인가받고, 해당 인가받은 수신신호세기를 이용하여 무선 네트워크 AP(102-1 ~ 102-n)와 단말(103) 사이의 거리를 계산하고(S402), 해당 계산된 무선 네트워크 AP(102-1 ~ 102-n)와 단말(103) 사이의 거리를 이용하여 단말(103)의 대략적인 위치를 계산한다(S403). 이때, 무선 네트워크 AP(102-1 ~ 102-n)와 단말(103) 사이의 거리를 계산하는데 신호세기 감쇄모델이 이용된다.
이에 따라, 검색공간 설정 모듈(204)은 거리 및 위치계산 모듈(202)에서 대 략적으로 계산된 단말(103)의 위치를 중심으로 핑거프린팅 데이터베이스(203)의 검색공간을 설정한다(S404). 즉, 검색공간 설정 모듈(204)은 거리 및 위치계산 모듈(202)에서 대략적으로 계산된 단말(103)의 위치를 이용하여 핑거프린트 맵의 검색공간을 산출한다.
그러면, 상관검사 및 위치계산 모듈(205)은 검색공간 설정 모듈(204)에서 설정한 검색공간에 대하여 상관검사 및 정밀 위치를 계산한다(S405). 즉, 상관검사 및 위치계산 모듈(205)은 검색공간 설정 모듈(204)에서 선정된 검색공간에 대한 상관검사를 통하여 단말(103)의 정밀한 위치정보를 산출한다.
한편, 상술한 단계 S404, 검색공간 설정 모듈(204)에서 수행되는 검색공간에 대하여 원게이트, 직사각형게이트, 타원게이트를 설정하는 단계에 대해 살펴보면 다음과 같다.
첫 번째로, 핑거프린팅 데이터베이스(203)의 검색공간을 설정할 때, 아래의 수학식 1과 수학식 2를 이용하여 원게이트 형태로 검색범위를 구할 수 있다.
신호세기 획득 모듈(201)에서 획득한 수신신호세기를 이용하여 계산된 단말(103)의 대략적인 위치를 중심으로 임의의 크기를 갖는 원형의 검색반경을 아래의 수학식 1과 같이 설정할 수 있다.
Figure 112007077840658-pat00001
여기서, 'α'는 조정계수(Scale Factor)로 0.1 ~ 10 사이의 값을 가질 수 있 고, 'σx', 'σy'는 계산된 단말(103)의 위치의 x축과 y축에 대한 오차에 대한 표준편차이다.
그리고 상관검사 및 위치계산 모듈(205)에서 상관검사 및 정밀 위치계산을 위하여 검색반경에 포함된 참조위치(RP)에 대한 데이터베이스(203)를 산출해야 하며, 검색공간에 포함여부는 아래의 수학식 2를 이용하여 판별할 수 있다.
Figure 112007077840658-pat00002
여기서 '
Figure 112007077840658-pat00003
'는 'k'시점에서 수신신호세기를 이용하여 계산된 단말(103)의 위치이고, '(xi, yi)'는 'i'번째 데이터베이스(203)의 참조위치의 좌표이다.
이때, 계산된 단말(103)의 위치와 각 지점의 위치의 거리(di)가 설정된 검색반경(dr)보다 크게 되면 'i'번째 지점은 원형 게이트의 외부에 존재하는 것이며, 'di'가 'dr'보다 작은 경우에는 'i'번째 지점이 원형 게이트의 내부에 존재하는 것이므로, 상관검사를 수행하게 된다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 검색공간 설정에 의한 검색공간의 형태와 선정된 데이터베이스의 지점을 일 예로 나타낸 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상술한 수학식 1과 수학식 2를 이용하여 원게이트 형태로 검색공간을 설정한 경우로, '501'은 전체 데이터베이스의 지점을 나타내며, '502'는 검색공간을 나타낸다. 또한, '503'은 검색공간 내에 존재하는 선정된 데이터베이스로 상관검사에 사용된다.
두 번째로, 핑거프린팅 데이터베이스(203)의 검색공간을 설정할 때, 아래의 수학식 3과 수학식 4를 이용하여 직사각형게이트 형태로 검색범위를 구할 수 있다.
신호세기 획득 모듈(201)에서 획득한 수신신호세기를 이용하여 계산된 단말(103)의 대략적인 위치를 중심으로 임의의 크기를 갖는 직사각형게이트를 아래의 수학식 3과 같이 설정할 수 있다.
Figure 112007077840658-pat00004
여기서, 임계 값(dr ,x, dr ,y)은 아래의 수학식 4와 같이 설정할 수 있다.
Figure 112007077840658-pat00005
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 검색공간 설정에 의한 검색공간의 형태와 선정된 데이터베이스의 지점을 이 예로 나타낸 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상술한 수학식 3과 수학식 4를 이용하여 직사각형게이트 형태로 검색공간을 설정한 경우로, '601'은 전체 데이터베이스의 지점을 나타내며, '602'는 검색공간을 나타낸다. 또한, '603'은 검색공간 내에 존재하는 선정된 데이터베이스이다.
도 7은 본 발명의 이 실시 예에 따른 실내 위치결정방법을 나타낸 순서도이다.
우선, 신호세기 획득 모듈(201)은 다수 개의 무선 네트워크 AP(102-1 ~ 102-n)로부터 송출된 각 신호들에 대하여 단말(103)에서 수신한 신호세기를 획득하여 검색공간 설정 모듈(303)로 인가하게 된다(S701).
이에, 검색공간 설정 모듈(303)은 신호세기 획득 모듈(301)에서 획득한 수신신호세기를 인가받아 단말(103)의 이동특성(즉, 단말(103)의 이전시간에서의 산출된 위치 및 이동속도)을 판독하고(S702), 해당 판독한 단말(103)의 이동특성을 고려하여 핑거프린팅 데이터베이스(302)의 검색공간을 설정한다(S703).
이에 따라, 상관검사 및 위치계산 모듈(304)은 검색공간 설정 모듈(303)에서 선정된 검색공간에 대한 상관검사를 통하여 단말(103)의 정밀한 위치정보를 산출한다(S704).
한편, 상술한 단계 S703, 검색공간 설정 모듈(303)에서 수행되는 검색공간을 설정하는 단계에 대해 살펴보면 다음과 같다.
첫 번째로, 핑거프린팅 데이터베이스(302)의 검색공간을 설정할 때, 아래의 수학식 5를 이용하여 원게이트 형태로 검색범위를 구할 수 있다.
다시 말해서, 이전시간에 계산된 단말(103)의 위치와 단말(103)의 이동속도에 대한 특성으로부터 현재 시점에서의 원게이트 형태의 검색공간을 설정할 때, 검색범위는 아래의 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112007077840658-pat00006
여기서, 'T'는 위치정보를 갱신하는 주기이고, 'vmax'는 단말(103)의 최대 이동속도이다.
두 번째로, 핑거프린팅 데이터베이스(302)의 검색공간을 설정할 때, 아래의 수학식 6을 이용하여 직사각형게이트 형태로 검색범위를 구할 수 있다.
다시 말해서, 이전시간에 계산된 단말(103)의 위치와 단말(103)의 이동속도 특성으로부터 현재 시점에서의 직사각형게이트 형태의 검색공간을 설정할 때, 검색범위는 아래의 수학식 6과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112007077840658-pat00007
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 위치 추정오차의 누적분포에 대한 비교 설명을 위한 도면이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 기존 기술에 의한 방법과 본 발명의 실시 예에 의한 위치 추정오차의 누적분포에 대한 비교 설명도로서, 실선으로 나타낸 것은 일반적인 상관기법을 이용한 위치정보 산출방법에 대한 위치오차의 누적분포를 나타낸 것이고, 점선은 본 발명의 일 실시 예에 의한 원게이트를 사용한 경우의 위치오차에 대한 누적분포이고, 일점쇄선으로 나타낸 것은 본 발명의 이 실시 예에 의한 직 사각형 게이트를 사용한 경우의 위치오차에 대한 누적분포이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 연산시간의 누적분포에 대한 비교 설명을 위한 도면이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 기존 기술에 의한 방법과 본 발명의 실시 예에 의한 연산시간의 누적분포에 대한 비교 설명도로서, 실선으로 나타낸 것은 일반적인 상관기법을 이용한 위치정보 산출방법에 대한 연산시간의 누적분포를 나타낸 것이고, 점선은 본 발명의 일 실시 예에 의한 원게이트를 사용한 경우의 연산시간에 대한 누적분포이고, 일점쇄선으로 나타낸 것은 본 발명의 이 실시 예에 의한 직사각형 게이트를 사용한 경우의 연산시간에 대한 누적분포이다.
도 8과 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 의한 검색공간을 설정하고 이에 대한 상관검사를 수행하여 위치정보를 산출하는 방법이, 기존의 방법과 비교하여 유사한 위치정확도를 제공하면서, 연산량은 획기적으로 감소한다는 것을 확인할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 예는 실내에서 무선 네트워크로부터 수신된 신호세기를 이용하여 단말의 위치를 추정하는 장치에서 위치정보를 제공 속도에 대한 성능을 개선하기 위한 기술에 대해서 설명하였다. 또한, 본 발명의 실시 예는 무선 네트워크를 실내 위치결정방법 및 그를 이용한 실내위치기반 서비스 등에 이용되는 것에 대해서 설명하였다.
그러나 본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등) 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 네트워크를 이용한 위치정보 제공 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 실내 위치결정장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 이 실시 예에 따른 실내 위치결정장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 실내 위치결정방법을 나타낸 순서도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 검색공간 설정에 의한 검색공간의 형태와 선정된 데이터베이스의 지점을 일 예로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 검색공간 설정에 의한 검색공간의 형태와 선정된 데이터베이스의 지점을 이 예로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 이 실시 예에 따른 실내 위치결정방법을 나타낸 순서도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 위치 추정오차의 누적분포에 대한 비교 설명을 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 연산시간의 누적분포에 대한 비교 설명을 위한 도면이다.

Claims (10)

  1. 실내 공간의 복수의 참조위치에서 수신된 신호세기를 포함하는 데이터베이스를 이용한 단말의 실내 위치결정방법에 있어서,
    제1 시점 이전의 제2 시점에 하나 이상의 무선액세스 포인트 각각으로부터 수신된 신호세기를 신호세기 감쇄모델에 적용하여 상기 단말의 위치 및 이동속도를 계산하는 단계,
    상기 제2 시점에 계산된 상기 단말의 위치를 중심으로 임의의 크기를 갖는 검색반경을 포함하도록 상기 제1 시점에서의 상기 데이터베이스의 검색공간을 설정하는 단계, 그리고
    상기 하나 이상의 무선액세스 포인트 각각으로부터 수신된 신호세기에 대해 상기 복수의 참조위치 중 상기 검색공간에 포함되는 하나 이상의 참조위치의 신호세기와의 상관검사를 수행함으로써 상기 단말의 상기 제1 시점에서의 정밀 위치를 계산하는 단계
    를 포함하는 실내 위치결정방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 검색공간을 설정하는 단계는,
    상기 제2 시점에 계산된 상기 단말의 위치를 중심으로 임의의 크기를 갖는 원형의 검색반경을 포함하는 원게이트 형태, 상기 제2 시점에 계산된 상기 단말의 위치를 중심으로 임의의 크기를 갖는 직사각형의 검색반경을 포함하는 직사각형게이트 형태 및 상기 제2 시점에 계산된 상기 단말의 위치를 중심으로 임의의 크기를 갖는 타원형의 검색반경을 포함하는 타원게이트 형태 중 적어도 하나의 형태로 상기 제1 시점에서의 검색범위를 설정하는 단계
    를 포함하는 실내 위치결정방법.
  3. 실내 공간의 복수의 참조위치에서 수신된 신호세기를 포함하는 데이터베이스를 이용한 단말의 실내 위치결정방법에 있어서,
    하나 이상의 무선액세스 포인트 각각으로부터 수신된 신호세기를 토대로 상기 무선액세스 포인트와 상기 단말 사이의 거리를 계산하는 단계,
    상기 무선액세스 포인트와 상기 단말 사이의 거리를 이용하여 상기 단말의 위치를 계산하는 단계,
    상기 단말의 위치를 중심으로 임의의 크기를 갖는 검색반경을 포함하도록 상기 데이터베이스의 검색공간을 설정하는 단계, 그리고
    상기 하나 이상의 무선액세스 포인트 각각으로부터 수신된 신호세기에 대해 상기 복수의 참조위치 중 상기 검색공간에 포함되는 하나 이상의 참조위치의 신호세기와의 상관검사를 수행하여 상기 단말의 정밀 위치를 계산하는 단계
    를 포함하는 실내 위치결정방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 검색공간을 설정하는 단계는,
    핑거프린트 맵에서 상기 상관검사의 대상이 되는 참조위치를 선택하는 기준이 되는 상기 검색공간을 상기 단말의 위치를 중심으로 설정하는 실내 위치결정방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 검색공간을 설정하는 단계는,
    상기 단말의 위치를 중심으로 임의의 크기를 갖는 원형의 검색반경을 포함하는 원게이트 형태, 상기 단말의 위치를 중심으로 임의의 크기를 갖는 직사각형의 검색반경을 포함하는 직사각형게이트 형태 및 상기 단말의 위치를 중심으로 임의의 크기를 갖는 타원형의 검색반경을 포함하는 타원게이트 형태 중 적어도 하나의 형태로 검색범위를 설정하는 단계
    를 포함하는 실내 위치결정방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 참조위치 중에서 상기 검색범위에 포함되는 하나 이상의 참조위치를 산출하는 단계,
    상기 검색범위에 포함되는 하나 이상의 참조위치가 상기 검색공간에 포함되는지 판별하는 단계
    를 더 포함하는 실내 위치결정방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 검색공간에 포함되는지 판별하는 단계는,
    상기 검색범위에 포함된 하나 이상의 참조위치 중에서 상기 단말의 위치와의 거리가 상기 검색반경보다 큰 참조위치는 상기 검색공간의 외부에 존재하는 것으로 판별하는 단계, 그리고
    상기 검색범위에 포함된 하나 이상의 참조위치 중에서 상기 단말의 위치와의 거리가 상기 검색반경보다 작은 참조위치는 상기 검색공간의 내부에 존재하는 것으로 판별하는 단계
    를 포함하는 실내 위치결정방법.
  8. 단말의 실내 위치를 결정하는 장치에 있어서,
    하나 이상의 무선액세스 포인트 각각으로부터 신호세기를 수집하는 신호세기 획득부,
    기 설정된 복수의 참조위치 각각에서 수신된 신호세기를 포함하는 데이터베이스,
    제1 시점 이전의 제2 시점에 상기 신호세기 획득부에서 수집한 신호세기를 토대로 상기 단말의 위치 및 이동속도를 계산하고, 계산된 상기 단말의 위치를 중심으로 임의의 크기를 갖는 검색반경을 포함하도록 상기 제1 시점에서의 상기 데이터베이스의 검색공간을 설정하는 검색공간 설정부, 그리고
    상기 하나 이상의 무선액세스 포인트 각각으로부터 수집된 신호세기에 대해 상기 복수의 참조위치 중 상기 검색공간에 포함되는 하나 이상의 참조위치에서의 신호세기와의 상관검사를 수행하여 상기 제1 시점에서의 상기 단말의 정밀 위치를 계산하는 상관검사 및 위치계산부
    를 포함하는 실내 위치결정장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 검색공간 설정부는,
    상기 제2 시점에 상기 신호세기 획득부에서 수집한 신호세기를 신호세기 감쇄모델에 적용하여 상기 단말의 위치 및 이동속도를 계산하는 실내 위치결정장치.
  10. 단말의 실내 위치를 결정하는 장치에 있어서,
    하나 이상의 무선액세스 포인트 각각으로부터 신호세기를 수집하는 신호세기 획득부,
    상기 신호세기 획득부에서 수집한 신호세기를 이용하여 상기 하나 이상의 무선액세스 포인트 각각과 상기 단말 사이의 거리를 계산하고, 계산된 상기 거리로부터 상기 단말의 위치를 계산하는 거리 및 위치계산부,
    기 설정된 복수의 참조위치 각각에서의 신호세기를 포함하는 데이터베이스,
    상기 단말의 위치를 중심으로 임의의 크기를 갖는 검색반경을 포함하도록 상기 데이터베이스의 검색공간을 설정하는 검색공간 설정부, 그리고
    상기 복수의 참조위치 중 상기 검색공간에 포함되는 하나 이상의 참조위치에서의 신호세기와 상기 하나 이상의 무선액세스 포인트 각각으로부터 수집된 신호세기와의 상관검사를 통하여 상기 단말의 정밀 위치를 계산하는 상관검사 및 위치계산부
    를 포함하는 실내 위치결정장치.
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