KR101115777B1 - 교점 분포를 이용한 위치 측정 장치 및 방법 - Google Patents

교점 분포를 이용한 위치 측정 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 교점 분포를 이용한 위치 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 위치 측정 장치 및 방법은, 적어도 3개의 기준지점에 대한 기준 위치 정보와 상기 적어도 3개의 기준지점과 대상물 사이의 측정 거리 정보를 수집하여, 상기 적어도 3개의 기준지점을 각각 중심으로 하고 상기 적어도 3개의 기준지점과 상기 대상물 사이의 측정 거리를 각각 반지름으로 하는 적어도 3개의 원을 구하고, 상기 적어도 3개의 원에 의해 형성되는 교점 좌표에 대해 임계 영역 내에 있는 교점 좌표를 동일 좌표로 인식하여 빈도수를 계산한 후, 상기 계산된 빈도수가 가장 높은 좌표를 대상물의 위치로 추정하는 것을 특징으로 한다.

Description

교점 분포를 이용한 위치 측정 장치 및 방법{Apparatus and method for estimating position using distribution of intersection points}
본 발명은 교점 분포를 이용한 위치 측정 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 측정 거리에 기초하여 대상물의 위치로 추정할 수 있는 모든 좌표에 대해 임계 영역 내에 있는 좌표를 동일 좌표로 인식하여 빈도수를 계산하고 그 중 최대 빈도수에 해당하는 좌표를 대상물의 위치로 추정하는 교점 분포를 이용한 위치 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 위치 측정 시스템(또는 위치 인식 시스템)에서 대상물의 위치를 인식하기 위하여 널리 사용하는 기법 중 하나가 삼각 측량법(triangulation)인데, 이는 삼각형의 원리를 이용하여 대상물의 위치를 인식하는 방법이다.
삼각 측량법은 거리 측정 방식과 각도 측정 방식으로 구분할 수 있는데, 거리 측정 방식은 3개 지점에 대한 위치 정보를 기반으로 대상물에 대한 측정 거리를 이용하여 대상물의 위치를 인식하는 방식이고, 각도 측정 방식은 2개 지점에 대한 위치 정보를 기반으로 대상물에 대한 측정 각도를 이용하여 대상물의 위치를 인식하는 방식이다.
본 발명은 그 중 거리 측정 방식과 관련된 것으로, 이는 주로 신호나 전파(예, 위성신호, 이동통신신호, 초음파, RF 신호 등)의 비행 시간(TOF; Time of Flight), 감쇠(attenuation) 등을 이용하여 셋 이상의 기준지점으로부터 거리를 측정한 후 이동 물체(대상물)의 위치를 계산하는데 이용된다.
도 1과 도 2는 종래기술 및/또는 본 발명이 적용될 수 있는 위치 측정 시스템을 예시한 것인데, 도 1은 적어도 3개의 앵커와 태그 사이의 거리 정보가 네트워크 등을 통해 위치 측정 장치로 전송되면 위치 측정 장치가 이를 기초로 태그의 위치를 측정하는 것을 나타낸 것이며, 도 2는 적어도 3개의 기지국과 단말 사이의 거리 정보가 네트워크 등을 통해 위치 측정 장치로 전송되면 위치 측정 장치가 이를 기초로 단말의 위치를 측정하는 것을 나타낸 것이다. 여기서, 앵커와 기지국의 위치 정보는 위치 측정 장치가 자체적으로 저장하고 있거나 또는 위치 측정 장치가 네트워크 등을 통해 수신하여 얻을 수 있다.
이하에서는 도 3 내지 도 5를 참조하여 종래기술에 따른 위치 측정 방법을 설명한다.
먼저, 도 3은 삼각 측량법을 이용한 위치 측정 시 이상적인 경우에 대한 위치 측정 결과를 예시한 도면이다. 도 3을 참조하여 이를 상술하면, 적어도 3개의 기준지점(제1 기준지점, 제2 기준지점, 제3 기준지점, 제4 기준지점)에서 대상물과의 거리를 각각 측정하고, 그 중 측정 거리가 짧은 3개의 기준지점(제1 기준지점, 제2 기준지점, 제3 기준지점)을 선택한다. 그리고, 선택된 3개의 기준지점을 각각 중심으로 하고 대상물과의 측정 거리를 각각 반지름으로 하는 3개의 원(제1 원, 제 2 원, 제3 원)을 구한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 거리 측정이 이상적인 경우(즉, 오차가 없다고 가정할 경우)에는 3개의 원이 하나의 점에서 만나게 되며, 이와 같이 구해진 3개의 원의 교점이 대상물의 위치가 된다.
그러나, 일반적인 경우에 있어서는 거리 측정에서 오차가 발생할 수 있으며, 이러한 경우에는 3개의 원이 하나의 점에서 만나지 않게 된다.
도 4 및 도 5는 이와 같이 거리 측정에서 오차가 발생한 경우를 나타낸 것으로, 도 4는 삼각 측량법을 이용한 위치 측정 시 비교적 작은 오차가 발생하는 경우에 대한 위치 측정 결과를 예시한 도면이고, 도 5는 비교적 큰 오차가 발생하는 경우에 대한 위치 측정 결과를 예시한 도면이다.
도 4를 참조하여 종래기술에 따른 위치 측정 방법을 상술하면, 마찬가지로 적어도 3개의 기준지점(제1 기준지점, 제2 기준지점, 제3 기준지점, 제4 기준지점)에서 대상물과의 거리를 각각 측정하고, 그 중 측정 거리가 짧은 3개의 기준지점(제1 기준지점, 제2 기준지점, 제3 기준지점)을 선택한다. 그리고, 선택된 3개의 기준지점을 각각 중심으로 하고 대상물과의 측정 거리를 각각 반지름으로 하는 3개의 원(제1' 원, 제2 원, 제3 원)을 구한다. 도 4의 경우 제1 기준지점에서 거리 측정에 약간의 오차가 발생한 것을 나타내었는데, 실제 거리를 반지름으로 하는 제1 원(실선)과는 달리 측정 거리를 반지름으로 하는 제1' 원(점선)은 나머지 2개의 원(제2 원, 제3 원)과 하나의 점에서 만나지 않는 것을 보여 준다. 이러한 경우에는 하나의 원(도 4에서는 제2 원)과 나머지 2개의 원(도 4에서는 제1' 원과 제3 원) 사이에 각각 형성되는 교점들을 지나는 2개의 직선(제1 직선, 제2 직선)을 구 하고, 이와 같이 구해진 2개의 직선의 교점을 대상물의 위치로 추정한다.
그러나, RF(Radio Frequency) 신호와 같이 환경(장애물, 온도, 습도 등)의 영향을 많이 받는 신호의 경우에는 장애물 등으로 인해 측정 거리에 오차가 크게 발생할 수 있으며, 이에 따라 위치 측정의 오차도 커지게 된다.
도 5는 이와 같은 경우를 예시한 것으로, 측정 거리의 오차가 큰 경우의 종래기술에 따른 위치 측정 결과를 나타내었다. 구체적으로, 도 5의 경우 제1 기준지점에서 잘못 측정된 대상물과의 거리(즉, 오차가 포함된 측정 거리)가 제4 기준지점에서 측정된 대상물과의 거리보다 짧기 때문에, 상대적으로 측정 거리가 짧은 제1 기준지점, 제2 기준지점 및 제3 기준지점이 선택되고, 이에 따라 제1" 원, 제2 원, 제3 원이 구해진다. 그리고, 하나의 원(도 5에서는 제2 원)과 나머지 2개의 원(도 5에서는 제1" 원과 제3 원) 사이에 각각 형성되는 교점들을 지나는 2개의 직선(제1 직선, 제2 직선)이 구해지고, 이와 같이 구해진 2개의 직선의 교점이 대상물의 위치로 추정된다.
그러므로, 종래기술에 따른 위치 측정 방법은 대상물과의 거리 측정에 큰 오차가 발생하는 경우 대상물의 실제 위치와 측정 위치 사이에도 큰 오차가 발생하게 되고, 따라서 RF 신호와 같이 환경의 영향을 많이 받는 신호의 경우에는 위치 측정 결과에 심각한 오류가 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 바와 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 특정 기준지점에서 대상물과의 거리 측정에 큰 오차가 발생하더라도 이를 보완하여 대상물의 위치를 보다 정확하게 추정할 수 있는 교점 분포를 이용한 위치 측정 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 측정 거리에 기초하여 대상물의 위치로 추정할 수 있는 모든 좌표에 대해 임계 영역 내에 있는 좌표를 동일 좌표로 인식하여 빈도수를 계산하고 그 중 최대 빈도수에 해당하는 좌표를 대상물의 위치로 추정하는 교점 분포를 이용한 위치 측정 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 교점 분포를 이용한 위치 측정 시 기준지점과 대상물 사이의 거리 측정에 사용되는 신호 및 기준지점 사이의 거리에 기초하여 임계 영역을 적절히 설정함으로써 대상물의 위치를 보다 정확하게 추정할 수 있는 위치 측정 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 위하여, 본 발명의 일 형태에 따른 교점 분포를 이용한 위치 측정 장치는, 적어도 3개의 기준지점에 대한 기준 위치 정보와 상기 적어도 3개의 기준지점과 대상물 사이의 측정 거리 정보를 수집하는 정보 수집부; 및 상기 적어도 3개의 기준지점을 각각 중심으로 하고 상기 적어도 3개의 기준지점과 상기 대상물 사이의 측정 거리를 각각 반지름으로 하는 적어도 3개의 원을 구하고, 상기 적어도 3개의 원에 의해 형성되는 교점 좌표에 대해 임계 영역 내에 있는 교점 좌표를 동일 좌표로 인식하여 빈도수를 계산한 후, 상기 계산된 빈도수가 가장 높은 좌표를 대상물의 위치로 추정하는 위치 계산부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명의 일 형태에 따른 교점 분포를 이용한 위치 측정 시스템은, 태그와의 거리를 측정하기 위한 적어도 3개의 앵커; 및 상기 적어도 3개의 앵커를 각각 중심으로 하고 상기 적어도 3개의 앵커와 태그 사이의 측정 거리를 각각 반지름으로 하는 적어도 3개의 원을 구하여, 상기 적어도 3개의 원에 의해 형성되는 교점 좌표에 대해 임계 영역 내에 있는 교점 좌표를 동일 좌표로 인식하여 빈도수를 계산한 후, 상기 계산된 빈도수가 가장 높은 좌표를 상기 태그의 위치로 추정하는 위치 측정 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 형태에 따른 교점 분포를 이용한 위치 측정 시스템은, 단말과의 거리를 측정하기 위한 적어도 3개의 기지국; 및 상기 적어도 3개의 기지국을 각각 중심으로 하고 상기 적어도 3개의 기지국과 단말 사이의 측정 거리를 각각 반지름으로 하는 적어도 3개의 원을 구하여, 상기 적어도 3개의 원에 의해 형성되는 교점 좌표에 대해 임계 영역 내에 있는 교점 좌표를 동일 좌표로 인식하여 빈도수를 계산한 후, 상기 계산된 빈도수가 가장 높은 좌표를 상기 단말의 위치로 추정하는 위치 측정 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 일 형태에 따른 교점분포를 이용한 위치 측정 방법은, a) 적어도 3개의 기준지점에 대한 기준 위치 정보와 상기 적어도 3개의 기준지점과 대상물 사이의 측정 거리 정보를 수집하는 단계; b) 상기 적어도 3개의 기준지점을 각각 중심으로 하고 상기 적어도 3개의 기준지점과 상기 대상물 사이의 측정 거리를 각각 반지름으로 하는 적어도 3개의 원을 구하고, 상기 적어도 3개의 원에 의해 형성되는 교점 좌표에 대해 임계 영역 내에 있는 교점 좌표를 동일 좌표로 인식하 여 빈도수를 계산하는 단계; 및 c) 상기 계산된 빈도수가 가장 높은 좌표를 대상물의 위치로 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 측정 거리에 기초하여 대상물의 위치로 추정할 수 있는 모든 좌표에 대해 임계 영역 내에 있는 좌표를 동일 좌표로 인식하여 빈도수를 계산하고 그 중 최대 빈도수에 해당하는 좌표를 대상물의 위치로 추정함으로써, 특정 기준지점에서 대상물과의 거리 측정에 큰 오차가 발생하더라도 이를 보완하여 대상물의 위치를 보다 정확하게 추정할 수 있는 효과를 가진다.
그리고, 본 발명에 따르면, 교점 분포를 이용한 위치 측정 시 기준지점과 대상물 사이의 거리 측정에 사용되는 신호 및 기준지점 사이의 거리에 기초하여 임계 영역을 적절히 설정함으로써 대상물의 위치를 보다 정확하게 추정할 수 있는 효과를 가진다.
이하에서는 첨부 도면 및 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 참고로, 하기 설명에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략하였다.
전술한 바와 같이, 도 1 및 도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 위치 측정 시스템을 예시한 것으로, 도 1은 적어도 3개의 앵커를 이용하여 태그의 위치를 측정하는 위치 측정 시스템을 예시한 것이며, 도 2는 적어도 3개의 기지국을 이용하여 단말의 위치를 측정하는 위치 측정 시스템을 예시한 것이다.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 시스템은 적어도 3개의 앵커와 위치 측정 장치로 구성되어 태그(대상물)의 위치를 측정한다. 여기서, 적어도 3개의 앵커와 태그 사이의 거리는 상호 송수신하는 RF 신호 등을 이용하여 측정할 수 있으며, 이와 같이 측정된 거리 정보는 적어도 3개의 앵커가 각각 네트워크 등을 통해 위치 측정 장치로 전송하거나 또는 태그가 직접 네트워크 등을 통해 위치 측정 장치로 전송할 수 있다. 그리고, 적어도 3개의 앵커의 기준 위치 정보는 위치 측정 장치가 미리 저장하고 있도록 구현될 수 있으며, 또는 앵커 또는 태그가 위치 측정 장치로 측정 거리 정보의 전송 시 함께 전송하도록 구현될 수 있다. 그러면, 위치 측정 장치는 적어도 3개의 앵커에 대한 기준 위치 정보와 상기 적어도 3개의 앵커와 태그 사이의 측정 거리 정보에 기초하여 태그의 위치를 추정한다.
마찬가지로, 도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 위치 측정 시스템은 적어도 3개의 기지국과 위치 측정 장치로 구성되어 단말(대상물)의 위치를 측정한다. 여기서, 적어도 3개의 기지국과 단말 사이의 거리는 상호 송수신하는 이동통신신호 등을 이용하여 측정할 수 있으며, 이와 같이 측정된 거리 정보는 적어도 3개의 기지국이 각각 이동통신망을 통해 위치 측정 장치로 전송하거나 또는 단말이 근거리 통신(예, 블루투스, 지그비) 등을 위치 측정 장치로 전송할 수 있다. 그리고, 적어도 3개의 기지국의 기준 위치 정보는 위치 측정 장치가 미리 저장하고 있도록 구현될 수 있으며, 또는 기지국 또는 단말이 위치 측정 장치로 측정 거리 정보의 전송 시 함께 전송하도록 구현될 수 있다. 그러면, 위치 측정 장치는 적어도 3개의 기지국에 대한 기준 위치 정보와 상기 적어도 3개의 기지국과 단말 사이의 측정 거리 정보에 기초하여 단말의 위치를 추정한다.
한편, 이상에서 본 발명이 적용될 수 있는 위치 측정 시스템을 예시하였지만, 본 발명의 적용예는 전술한 내용에 한정되지 않으며 측정 거리를 이용하여 대상물의 위치를 추정하는 다양한 응용에 적용될 수 있음을 당업자는 알 것이다. 그리고, 이하에서는 다양한 응용에 적용되는 것을 공통적으로 설명하기 위하여, 위치 측정의 기준이 되는 앵커, 기지국 등의 위치를 '기준지점'으로 표시하며, 위치 측정의 대상이 되는 태그, 단말 등을 '대상물'이라 표시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 교점 분포를 이용한 위치 측정 장치의 구성도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 장치는 정보 수집부(110), 위치 계산부(120), 정보 저장부(130) 등을 포함한다.
정보 수집부(110)는 적어도 3개의 기준지점(예, 앵커, 기지국 등의 위치)에 대한 기준 위치 정보와 상기 적어도 3개의 기준지점과 대상물(예, 태그, 단말)사이의 측정 거리 정보를 수집한다. 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 바와 같이, 적어도 3개의 기준지점과 대상물 사이의 측정 거리 정보는 기준지점에 위치하는 장치(예, 앵커, 기지국)나 대상물(예, 태그, 단말)로부터 수신하여 얻을 수 있으며, 적어도 3개의 기준지점에 대한 기준 위치 정보는 마찬가지로 기준지점에 위치하는 장치나 대상물로부터 측정 거리 정보와 함께 수신하거나 또는 정보 저장부(130)에 미리 저장되어 있는 기준 위치 정보를 요청함으로써 얻을 수 있다.
위치 계산부(120)는 정보 수집부(110)에서 수집된 기준 위치 정보 및 측정 거리 정보에 기초하여 대상물의 위치를 계산한다. 구체적으로, 위치 계산부(120)는 상기 적어도 3개의 기준지점을 각각 중심으로 하고 상기 적어도 3개의 기준지점과 상기 대상물 사이의 측정 거리를 각각 반지름으로 하는 적어도 3개의 원을 구하고, 상기 적어도 3개의 원에 의해 형성되는 교점 좌표에 대해 임계 영역 내에 있는 교점 좌표를 동일 좌표로 인식하여 빈도수를 계산한 후, 상기 계산된 빈도수가 가장 높은 좌표를 대상물의 위치로 추정한다. 그리고, 이를 위해 위치 계산부(120)는 교점 좌표에 대한 빈도수를 테이블(table) 형태로 임시 저장하는 메모리를 포함할 수 있으며, 또는 정보 저장부(130)와 연동하여 교점 좌표에 대한 빈도수를 정보 저장부(130)에 저장하도록 구현될 수도 있다. 이러한 위치 계산부(120)가 교점 좌표에 대한 빈도수를 계산하는 구체적 방식에 대하여는 후술하는 위치 측정 방법에서 상세 설명하기로 한다.
한편, 정보 저장부(130)는 위치 측정 장치와 관련된 정보를 저장한다. 예컨대, 정보 저장부(130)는 적어도 3개의 기준지점에 대한 기준 위치 정보를 예컨대 테이블 형태로 저장하며, 정보 수집부(110)에서 기준 위치 정보를 요청하는 경우 이를 정보 수집부(110)로 전송한다. 또한, 정보 저장부(130)는 위치 계산부(120)에서 계산(추정)된 대상물의 위치 정보를 측정 시간 등과 함께 누적하여 저장할 수 있으며, 전술한 바와 같이 교점 좌표에 대한 빈도수를 저장할 수 있도록 구현될 수도 있다.
이하에서는 도 7 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 교점 분포를 이용한 위치 측정 방법을 설명한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 방법의 흐름도이다. 그리고, 도 8 내지 도 12는 본 발명에 따른 교점 분포를 이용한 위치 측정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
먼저 도 7을 참조하면, 단계 S210에서, 적어도 3개의 기준지점에 위치하는 장치(예, 앵커, 기지국) 또는 대상물(예, 태그, 단말)은 이들 사이에 송수신되는 신호를 이용하여 상기 적어도 3개의 기준지점과 대상물 사이의 거리를 측정한다. 그리고, 이와 같이 측정된 거리 정보는 상기 적어도 3개의 기준지점에 위치하는 장치가 각각 위치 측정 장치로 전송하거나 또는 상기 대상물이 직접 위치 측정 장치로 전송할 수 있다.
그리고, 단계 S220에서, 위치 측정 장치(구체적으로 정보 수집부)는 상기 적어도 3개의 기준지점에 대한 기준 위치 정보와 상기 적어도 3개의 기준지점과 대상물 사이의 측정 거리 정보를 획득한다. 이 경우, 상기 적어도 3개의 기준지점과 대상물 사이의 측정 거리 정보는, 전술한 바와 같이, 상기 적어도 3개의 기준지점에 위치하는 장치 또는 상기 대상물로부터 수신하여 얻을 수 있으며, 상기 적어도 3개의 기준지점에 대한 기준 위치 정보는 측정 거리 정보와 함께 수신하거나 또는 자체 저장된 기준 위치 정보로부터 얻을 수 있다.
단계 S230에서, 위치 측정 장치(구체적으로 위치 계산부)는 이와 같이 획득된 기준 위치 정보와 측정 거리 정보로부터 얻어지는 적어도 3개의 원에 대해 교점 좌표를 구하고 그 빈도수를 계산한다. 구체적으로, 위치 측정 장치는 상기 적어도 3개의 기준지점을 각각 중심으로 하고 상기 적어도 3개의 기준지점과 상기 대상물 사이의 측정 거리를 각각 반지름으로 하는 적어도 3개의 원을 구하고, 상기 적어도 3개의 원에 의해 형성되는 교점 좌표에 대해 임계 영역 내에 있는 교점 좌표를 동일 좌표로 인식하여 빈도수를 계산한다.
그리고, 단계 S240에서, 위치 측정 장치(구체적으로 위치 계산부)는 상기 계산된 빈도수가 가장 높은 좌표를 대상물의 위치로 추정한다.
이하에서는 도 8 내지 도 12를 참조하여 본 발명에 따른 위치 측정 방법을 보다 상세히 설명한다.
도 8은 본 발명에 따른 교점 분포를 이용한 위치 측정 방법을 설명하기 위한 도면으로, 4개의 기준지점(제1 기준지점, 제2 기준지점, 제3 기준지점, 제4 기준지점)을 각각 중심으로 하고 상기 4개의 기준지점과 대상물 사이의 측정 거리를 각각 반지름으로 하는 4개의 원(제1 원, 제2 원, 제3 원, 제4 원)을 도시한다. 또한, 도 8은 4개의 원에 의해 형성되는 12개의 교점을 도시하고 있는데, 여기서 교점 번호는 우선순위를 예시한 것이다. 상기 우선순위는 임의로 설정되거나 또는 위치 측정 장치에 의해 계산된(구해진) 순서로 설정될 수 있으며, 바람직하게는 상대적으로 반지름이 작은 2개의 원에 의해 형성되는 교점 좌표가 상대적으로 높은 순위를 갖도록 설정된다.
도 9는 도 8에 예시된 형태에 대하여 교점 좌표의 빈도수를 계산하는 첫 번째 단계를 나타낸 것이다. 도 9를 참조하면, 위치 측정 장치는 상기 4개의 원 중 에서 2개의 원으로 이루어지는 조합(combination)에 있어, 첫 번째로 선택된 제1 원과 제2 원의 교점들(1번 교점, 2번 교점)의 좌표를 구하고, 이들 교점 좌표에 대해 임계 영역 내에 있는 교점 좌표를 동일 좌표로 인식하여 빈도수를 계산한다. 여기서, 임계 영역은, 전술한 바와 같이, 기준지점과 대상물 사이의 거리 측정에 사용되는 신호 및 기준지점 사이의 거리에 기초하여 사용자가 적절히 설정할 수 있다. 참고로, 도 9에서 1번 교점과 2번 교점은 임계 영역 내에 있는 다른 교점이 아직 없으며(참고로 4번 교점과 9번 교점은 아직 구해지지 않은 상태임), 따라서 1번 교점과 2번 교점의 빈도수는 각각 1이 된다.
도 10는 도 8에 예시된 형태에 대하여 교점 좌표의 빈도수를 계산하는 두 번째 단계를 나타낸 것이다. 도 10을 참조하면, 위치 측정 장치는 상기 4개의 원 중에서 2개의 원으로 이루어지는 조합(combination)에 있어, 두 번째로 선택된 제1 원과 제3 원의 교점들(3번 교점, 4번 교점)의 좌표를 구하고, 이들 교점 좌표에 대해 임계 영역 내에 있는 교점 좌표를 동일 좌표로 인식하여 빈도수를 계산한다. 참고로, 도 10에서 3번 교점은 임계 영역 내에 있는 다른 교점이 존재하지 않아 빈도수가 1이 된다. 그러나, 4번 교점의 경우는 임계 영역 내에 있는 2번 교점이 존재하며, 따라서 2번 교점 좌표와 4번 교점 좌표를 동일 좌표로 인식하고 빈도수를 2로 한다(참고로 5번, 9번, 11번 교점은 아직 구해지지 않은 상태임). 여기서, 동일 좌표로 인식하면 임계 영역 내에 있는 교점 좌표들을 평균하여 하나의 좌표를 생성하도록 구현하는 것이 바람직하다.
도 11은 도 8에 예시된 형태에 대하여 교점 좌표의 빈도수를 계산한 최종 결 과를 나타낸 것이다. 즉, 도 11은 위치 측정 장치가 상기 4개의 원 중에서 2개의 원으로 이루어지는 조합(combination)에 대해 모든 교점의 좌표를 구하고, 이들 교점 좌표에 대해 임계 영역 내에 있는 교점 좌표를 동일 좌표로 인식하여 빈도수를 계산한 결과를 보여 준다. 도 11을 참조하면, 위치 측정 장치는 2번, 4번, 9번, 11번 교점 좌표가 임계 영역 내에 위치하기 때문에 동일 좌표로 인식하며, 그 빈도수가 4로 가장 높기 때문에 2번, 4번, 9번, 11번 교점 좌표의 평균을 대상물의 위치로 추정한다. 참고로, 도 11에 도시한 실시예에서는 예컨대 두 번째 단계에서 2번 교점 좌표와 4번 교점 좌표가 평균되어 저장되기 때문에 5번 교점의 임계 영역 내에 위치하지 않게 되었는데, 도 11의 경우도 임계 범위 설정이나 계산 방식에 따라서 7번 교점이나 5번 교점이 동일 좌표로 인식될 수 있음은 물론이다.
한편, 도 12는 도 8에 예시된 형태에 대하여 제1 기준지점에서 거리 측정에 큰 오차가 발생한 경우를 예시한 것이다. 도 12를 참조하면, 본 발명에 따른 위치 측정 방법에 따라서 교점 좌표와 빈도수를 계산한 결과, 7번, 9번, 11번 교점 좌표가 동일 좌표로 인식되어 이들 좌표의 평균이 대상물의 위치로 추정된 것을 보여 준다. 그러므로, 본 발명은 특정 기준지점에서 거리 측정에 큰 오차가 발생하더라도 이를 보완하여 대상물의 위치를 비교적 정확하게 추정할 수 있음을 알 수 있다.
이와 관련하여, 본 발명은 만약 빈도수가 가장 높은 좌표가 복수개인 경우 최근 측정된 위치에 가장 가까운 좌표를 상기 대상물의 위치로 추정한다. 따라서, 만약 도 12에서 2번, 4번, 8번 교점 좌표가 동일 좌표로 인식되어 예컨대 빈도수가 3으로 동일하더라도, 본 발명은 가장 최근에 측정된 위치에 가까운 좌표(즉, 7번, 9번, 11번 교점 좌표의 평균)을 선택함으로써 오류 가능성을 최대한 줄인다. 이는 일반적으로 위치 측정이 비교적 짧은 시간의 주기로 측정되기 때문에 가장 최근에 측정된 위치가 상대적으로 정확하기 때문이다. 만약, 위치 측정 주기가 긴 경우에는 한 주기 동안의 평균 이동 거리(이는 실험적으로 또는 누적된 데이터에 의해 얻을 수 있음)를 고려하여 보다 가능성이 높은 좌표를 선택하도록 구현될 수 있다. 참고로, 가장 최근에 측정된 위치는, 예컨대 위치 계산부에서 대상물의 위치를 계산(추정)하고 자체 구비된 레지스터 등에 임시 저장된 정보를 이용하거나 또는 정보 저장부에 저장되어 있는 이전 계산(추정)된 대상물의 위치 정보를 이용할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 교점 분포를 이용한 위치 측정 방법은 다양한 컴퓨터로 구현되는 동작을 수행하기 위한 프로그램 명령을 포함하는 컴퓨터 판독가능 기록매체를 통하여 실시될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독가능 기록매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 기록매체는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독가능 기록매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크와 같은 자기-광 매체, 및 롬, 램, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것 과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
지금까지 본 발명을 바람직한 실시예를 참조하여 상세히 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적 특징들을 변경하지 않고서 다른 구체적인 다양한 형태로 실시할 수 있는 것이므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.
그리고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 특정되는 것이며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 적어도 3개의 앵커를 이용하여 태그의 위치를 측정하는 위치 측정 시스템을 예시한 것이다.
도 2는 적어도 3개의 기지국을 이용하여 단말의 위치를 측정하는 위치 측정 시스템을 예시한 것이다.
도 3은 삼각 측량법을 이용한 위치 측정 시 이상적인 경우에 대한 위치 측정 결과를 예시한 도면이다.
도 4은 삼각 측량법을 이용한 위치 측정 시 비교적 작은 오차가 발생하는 경우에 대한 위치 측정 결과를 예시한 도면이다.
도 5는 삼각 측량법을 이용한 위치 측정 시 비교적 큰 오차가 발생하는 경우에 대한 위치 측정 결과를 예시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 교점 분포를 이용한 위치 측정 장치의 구성도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 교점 분포를 이용한 위치 측정 방법의 흐름도이다.
도 8 내지 도 12는 본 발명에 따른 교점 분포를 이용한 위치 측정 방법을 설명하기 위한 도면이다.

Claims (21)

  1. 교점 분포를 이용한 위치 측정 장치로서,
    적어도 3개의 기준지점에 대한 기준 위치 정보와 상기 적어도 3개의 기준지점과 대상물 사이의 측정 거리 정보를 수집하는 정보 수집부; 및
    상기 적어도 3개의 기준지점을 각각 중심으로 하고 상기 적어도 3개의 기준지점과 상기 대상물 사이의 측정 거리를 각각 반지름으로 하는 적어도 3개의 원을 구하고, 상기 적어도 3개의 원에 의해 형성되는 교점 좌표에 대해 각 교점 좌표를 중심으로 동일 좌표 판단의 기준이 되는 임계 영역 내에 있는 교점 좌표를 동일 좌표로 인식하여 교점 좌표에 대한 빈도수를 계산한 후, 상기 계산된 빈도수가 가장 높은 좌표를 대상물의 위치로 추정하는 위치 계산부를 포함하는 위치 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 3개의 기준지점에 대한 기준 위치 정보를 저장하는 정보 저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 3개의 원에 의해 형성되는 교점 좌표는 우선순위를 가지며, 상기 위치 계산부는 상기 우선순위가 높은 교점 좌표의 순서대로 빈도수를 계산하고,
    상기 우선순위는 상대적으로 반지름이 작은 2개의 원에 의해 형성되는 교점 좌표가 상대적으로 높은 것을 특징으로 하는 위치 측정 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 빈도수가 가장 높은 좌표가 복수개인 경우 최근 측정된 위치에 가장 가까운 좌표를 상기 대상물의 위치로 추정하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 장치.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 동일 좌표는 상기 임계 영역 내에 있는 교점 좌표의 평균인 것을 특징으로 하는 위치 측정 장치.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 임계 영역은 상기 적어도 3개의 기준지점과 대상물 사이의 거리 측정에 사용되는 신호에 기초하여 설정되는 것을 특징으로 하는 위치 측정 장치.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위치 계산부는 상기 계산된 빈도수를 임시 저장하는 메모리를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 장치.
  9. 교점 분포를 이용한 위치 측정 시스템으로서,
    태그와의 거리를 측정하기 위한 적어도 3개의 앵커; 및
    상기 적어도 3개의 앵커를 각각 중심으로 하고 상기 적어도 3개의 앵커와 태그 사이의 측정 거리를 각각 반지름으로 하는 적어도 3개의 원을 구하여, 상기 적어도 3개의 원에 의해 형성되는 교점 좌표에 대해 각 교점 좌표를 중심으로 동일 좌표 판단의 기준이 되는 임계 영역 내에 있는 교점 좌표를 동일 좌표로 인식하여 교점 좌표에 대한 빈도수를 계산한 후, 상기 계산된 빈도수가 가장 높은 좌표를 상기 태그의 위치로 추정하는 위치 측정 장치를 포함하는 위치 측정 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 적어도 3개의 원에 의해 형성되는 교점 좌표는 우선순위를 가지며, 상기 위치 측정 장치는 상기 우선순위가 높은 교점 좌표의 순서대로 빈도수를 계산하고,
    상기 우선순위는 상대적으로 반지름이 작은 2개의 원에 의해 형성되는 교점 좌표가 상대적으로 높은 것을 특징으로 하는 위치 측정 시스템.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 임계 영역은 상기 적어도 3개의 앵커와 태그 사이의 거리 측정에 사용되는 신호 및 상기 적어도 3개의 앵커 사이의 거리에 기초하여 설정되는 것을 특징으로 하는 위치 측정 시스템.
  12. 교점 분포를 이용한 위치 측정 시스템으로서,
    단말과의 거리를 측정하기 위한 적어도 3개의 기지국; 및
    상기 적어도 3개의 기지국을 각각 중심으로 하고 상기 적어도 3개의 기지국과 단말 사이의 측정 거리를 각각 반지름으로 하는 적어도 3개의 원을 구하여, 상기 적어도 3개의 원에 의해 형성되는 교점 좌표에 대해 각 교점 좌표를 중심으로 동일 좌표 판단의 기준이 되는 임계 영역 내에 있는 교점 좌표를 동일 좌표로 인식하여 교점 좌표에 대한 빈도수를 계산한 후, 상기 계산된 빈도수가 가장 높은 좌표를 상기 단말의 위치로 추정하는 위치 측정 장치를 포함하는 위치 측정 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 적어도 3개의 원에 의해 형성되는 교점 좌표는 우선순위를 가지며, 상기 위치 측정 장치는 상기 우선순위가 높은 교점 좌표의 순서대로 빈도수를 계산하고,
    상기 우선순위는 상대적으로 반지름이 작은 2개의 원에 의해 형성되는 교점 좌표가 상대적으로 높은 것을 특징으로 하는 위치 측정 시스템.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 임계 영역은 상기 적어도 3개의 기지국과 단말 사이의 거리 측정에 사용되는 신호 및 상기 적어도 3개의 기지국 사이의 거리에 기초하여 설정되는 것을 특징으로 하는 위치 측정 시스템.
  15. 교점분포를 이용한 위치 측정 방법으로서,
    a) 적어도 3개의 기준지점에 대한 기준 위치 정보와 상기 적어도 3개의 기준지점과 대상물 사이의 측정 거리 정보를 수집하는 단계;
    b) 상기 적어도 3개의 기준지점을 각각 중심으로 하고 상기 적어도 3개의 기준지점과 상기 대상물 사이의 측정 거리를 각각 반지름으로 하는 적어도 3개의 원을 구하고, 상기 적어도 3개의 원에 의해 형성되는 교점 좌표에 대해 각 교점 좌표를 중심으로 동일 좌표 판단의 기준이 되는 임계 영역 내에 있는 교점 좌표를 동일 좌표로 인식하여 교점 좌표에 대한 빈도수를 계산하는 단계; 및
    c) 상기 계산된 빈도수가 가장 높은 좌표를 대상물의 위치로 추정하는 단계를 포함하는 위치 측정 방법.
  16. 제15항에 있어서, 단계 b)에서,
    상기 적어도 3개의 원에 의해 형성되는 교점 좌표는 우선순위를 가지며, 상기 우선순위가 높은 교점 좌표의 순서대로 빈도수를 계산하고,
    상기 우선순위는 상대적으로 반지름이 작은 2개의 원에 의해 형성되는 교점 좌표가 상대적으로 높은 것을 특징으로 하는 위치 측정 방법.
  17. 삭제
  18. 제15항에 있어서,
    상기 빈도수가 가장 높은 좌표가 복수개인 경우 최근 측정된 위치에 가장 가까운 좌표를 상기 대상물의 위치로 추정하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 방법.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 동일 좌표는 상기 임계 영역 내에 있는 교점 좌표의 평균인 것을 특징으로 하는 위치 측정 방법.
  20. 제15항, 제16항, 제18항 및 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 임계 영역은 상기 적어도 3개의 기준지점과 대상물 사이의 거리 측정에 사용되는 신호에 기초하여 설정되는 것을 특징으로 하는 위치 측정 방법.
  21. 제15항, 제16항, 제18항 및 제19항 중 어느 한 항에 따른 위치 측정 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독가능 기록매체.
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