KR101137047B1 - 계층 구조를 갖는 초정밀 위치 인식 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

초정밀 위치 인식 장치가 개시된다. 초정밀 위치 인식 장치는 위치 인식 정밀도에 따라 구분된 복수 개의 통신망과 사용자 단말 간의 송수신 신호를 처리하는 복수 개의 통신망 모듈로 구성된 통신망 모듈부, 상기 복수 개의 통신망 모듈을 순차적으로 선택하여 대응하는 상기 복수 개의 통신망으로의 접속을 제어하는 통신망 모듈 제어부, 대응하는 상기 복수 개의 통신망에 순차적으로 접속하여 접속 단계별로 상기 사용자 단말의 위치를 계산하는 위치 인식 계산부 및 상기 사용자 단말에 대한 정보를 저장하여 상기 통신망 모듈 제어부와 상기 위치 인식 계산부에 제공하는 데이터베이스를 포함한다.
초정밀 위치 인식(super fine position awareness), 광대역 이동 통신망, 근거리 무선 통신망, 초단거리 무선 통신망, 60GHz 대역 무선 통신망, 레인징 메시지

Description

계층 구조를 갖는 초정밀 위치 인식 장치 및 방법{Apparatus and Method for Super Fine Position Awareness with Level Structure}
본 발명은 광역 이동 통신망, 근거리 무선 통신망 또는 초단거리 무선 통신망과 같이 계층적으로 구성되는 복수 개의 통신망을 순차적 또는 유기적으로 결합하여 실내외에 관계 없이 빠르고 정확하게 그리고 사용자의 요구에 따른 정밀도를 가지고 사용자 단말/위치 정보 대상 단말의 위치를 파악할 수 있는 초정밀 위치 인식 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명은 정보통신부 및 정보통신연구진흥원의 IT성장동력기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2007-S-002-01, 과제명: Multi-Gigabit 무선 인터페이스 기술 개발].
종래에는 사용자의 요구에 따라 셀룰러 망을 이용하여 대략적인 단말의 위치를 파악하는 방법이 있었고, GPS를 이용하여 차량의 위치를 파악하거나 사람의 위치를 파악하는 방법도 있었다.
최근에는 2.4GHz 또는 5GHz 대역의 무선랜을 이용하여 위치를 파악하는 방법이 IEEE 802.11 표준화 워킹그룹에 의해서 표준화가 진행 중이다. 또한, IEEE 802.15.4a에서는 2.4GHz 또는 국내 기준으로 3.1~4.8GHz 및 7.2~10.2GHz의 초광대역(UWB)을 이용하여 단말 또는 장치의 위치를 파악하는 방법에 관한 표준화가 2007년 8월 완료되었다.
ISO 국제 표준에서도 950~956MHz 대역을 이용하여 알티엘에스(RTLS: Real Time Location System)에 대한 표준화가 진행 중이다.
60GHz 대역을 이용한 위치 인식 방법은 아직 표준화가 진행되고 있지는 않지만, IEEE 802.15.3c에서는 60GHz 대역 무선 통신에 대한 표준화가 진행 중이다.
셀룰러 망을 이용한 위치 인식 방법은 기지국(BS: Base Station) 간의 삼각방법에 의해 위치 인식을 수행하므로 커버리지가 매우 크다는 장점이 있는 반면, 어느 기지국의 셀에 단말이 위치하고 있다는 정도의 매우 낮은 정밀도를 가지는 단점이 있다.
그리고, GPS를 이용한 위치 인식 방법은 10m 내외의 비교적 정확한 위치를 파악할 수 있으나 찾고자 하는 단말에 GPS 안테나가 장착되어 있어야 하고 실내에서는 위치 인식이 불가능하며 보다 높은 정밀도를 요구하는 응용에는 적합하지 않다는 단점이 있다.
무선랜을 이용하여 위치를 파악하고자 하는 방법은 커버리지는 20~30m로 비교적 양호하고 기반 인프라가 잘 갖추어져 있다는 장점이 있지만, 2.4~2.480GHz, 5.725~5.825GHz 주파수 대역만을 이용해야 하므로 대역폭의 한계로 인해 보다 더 정밀도를 높일 수 없는 단점이 있다.
그리고, 초광대역(UWB)을 이용하는 방법은 국내 기준으로 3.1~4.8GHz에서는 간섭 회피 기술을 사용해야 하고 3.1~4.8GHz 및 7.2~10.2GHz 대역에서 전체적으로 MHz 당 -41.3dBm 이하의 매우 낮은 출력만을 허용하고 있어 커버리지가 매우 작지만 IEEE 802.15.4a의 경우 정밀도는 대략 3m 이하의 수준으로 유지된다.
60GHz 주파수 대역을 이용한 고속 무선 통신을 이용하는 방법은 한국과 북미의 경우 57~64GHz, 일본의 경우 59~66GHz의 연속적인 7GHz 대역을 사용할 수 있고, 1MHz 당 최대 10mW의 출력, 공중선 절대이득은 17dBi 이하로 이용할 수 있다.
수십 센티미터까지의 위치 인식 정밀도를 확보하기 위해서는 수 기가 샘플/초의 전송 기술이 필요하고 이를 위해서는 연속적인 초광대역을 제공하는 60GHz 대역을 사용하는 것이 타당하다.
하지만, 60GHz 대역을 사용하는 시스템의 커버리지가 수십 미터 이내로 광범위한 지역을 커버하는 것은 어렵다는 단점이 있다.
상기와 같이 종래의 위치 인식 방법들은 모두 개별적으로 사용되므로 위치의 정밀도와 커버리지에 대한 사용자의 요구사항을 모두 만족시키기 어려운 문제점이 있었다.
따라서, 계층적으로 구성되는 복수 개의 통신망을 순차적 또는 유기적으로 결합하여 실내외에 관계 없이 빠르고 정확하게 그리고 사용자의 요구에 따른 정밀도를 가지고 사용자 단말/위치 정보 대상 단말의 위치를 파악할 수 있는 초정밀 위치 인식 장치 및 방법이 요구된다.
본 발명은 계층적으로 구성되는 망을 순차적 또는 유기적으로 결합하여 실내외에 관계없이 빠르고 정확하게 사용자 단말/위치 정보 대상 단말의 위치를 실시간으로 파악할 수 있는 초정밀 위치 인식 장치 및 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 사용자의 요구와 통신망 이용 환경에 적합한 정밀도를 가지고 사용자 단말/위치 정보 대상 단말의 위치를 파악할 수 있는 초정밀 위치 인식 장치 및 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 비교적 가까운 곳에 찾고자 하는 단말이 위치하는 것으로 판단될 경우 사용자의 요구에 따라 정밀도가 높은 순서대로 통신망을 사용함으로써 불필요한 통신망 사용의 부하를 줄이고 위치 인식에 걸리는 시간을 줄일 수 있는 초정밀 위치 인식 장치 및 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 사용자의 정밀도 요구 정도에 따라 차등 과금이 가능한 위치 인식 서비스를 제공할 수 있는 초정밀 위치 인식 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 초정밀 위치 인식 장치는 위치 인식 정밀도에 따라 구분된 복수 개의 통신망과 사용자 단말 간의 송수신 신호를 처리하는 복수 개의 통신망 모듈로 구성된 통신망 모듈부, 상기 복수 개의 통신망 모듈을 순차적으로 선택하여 대응하는 통신망으로의 접속을 제어하고, 요구되는 위치 인식 정밀도에 따라 복수 개의 통신 망 중 어느 하나의 통신망으로 접속하도록 상기 통신망 모듈부를 제어하는 통신망 모듈 제어부, 대응하는 상기 복수 개의 통신망에 순차적으로 접속하여 접속 단계별로 상기 사용자 단말의 위치를 계산하되, 광대역 이동 통신망의 기지국들 또는 근거리 무선 통신망의 액세스 포인트들 또는 초단거리 무선 통신망의 피코넷 코디네이터들과의 레인징 메시지(ranging message)의 송수신 및 삼각방법을 이용하여 상기 사용자 단말의 위치를 계산하는 위치 인식 계산부; 및 상기 사용자 단말에 대한 정보를 저장하여 상기 통신망 모듈 제어부와 상기 위치 인식 계산부에 제공하는 데이터베이스를 포함한다.
이 때, 상기 통신망 모듈부는 광대역 이동 통신망과 사용자 단말 간의 송수신 신호를 처리하는 광대역 이동 통신망 모듈, 근거리 무선 통신망과 상기 사용자 단말 간의 송수신 신호를 처리하는 근거리 무선 통신망 모듈 및 초단거리 무선 통신망과 상기 사용자 단말 간의 송수신 신호를 처리하는 초단거리 무선 통신망 모듈로 구성될 수 있다.
이 때, 상기 통신망 모듈 제어부는 위치 인식 정밀도가 낮은 순서대로 상기 복수 개의 통신망 모듈을 순차적으로 선택할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 초정밀 위치 인식 방법은 사용자 단말이 위치 인식 정밀도에 따라 구분된 복수 개의 통신망 각각에 등록하는 단계, 상기 복수 개의 통신망 각각에 대응하는 위치 인식 레벨 중 상기 사용자 단말이 사용할 수 있는 위치 인식 레벨을 파악하는 단계, 상기 사용자 단말이 파악된 상기 위치 인식 레벨 중 하나 이상을 선택하는 단계 및 선택된 상기 위치 인식 레벨에 대응하는 통신망에 순차적으로 접속하여 접속 단계별로 위치 인식을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 초정밀 위치 인식 방법을 이용한 서비스 제공 방법은 사용자의 위치 인식 정밀도 요구에 따라 선택된 위치 인식 레벨에 따라 차등 과금할 수 있다.
본 발명에 의하면 계층적으로 구성되는 망을 순차적 또는 유기적으로 결합하여 실내외에 관계없이 빠르고 정확하게 사용자 단말/위치 정보 대상 단말의 위치를 실시간으로 파악할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면 사용자의 요구와 통신망 이용 환경에 적합한 정밀도를 가지고 사용자 단말/위치 정보 대상 단말의 위치를 파악할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면 비교적 가까운 곳에 찾고자 하는 단말이 위치하는 것으로 판단될 경우 사용자의 요구에 따라 정밀도가 높은 순서대로 통신망을 사용함으로써 불필요한 통신망 사용의 부하를 줄이고 위치 인식에 걸리는 시간을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면 사용자의 정밀도 요구 정도에 따라 차등 과금이 가능한 위치 인식 서비스를 제공할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 초정밀 위치 인식 장치를 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 초정밀 위치 인식 장치는 통신망 모듈부(10), 통신망 모듈 제어부(20), 위치 인식 계산부(30) 및 데이터베이스(40)를 포함한다.
상기 통신망 모듈부(10)는 위치 인식 정밀도에 따라 구분된 복수 개의 통신망과 사용자 단말/위치 정보 대상 단말(이하 ‘사용자 단말’이라 함) 간의 송수신 신호를 처리하는 복수 개의 통신망 모듈로 구성된다.
이 때, 상기 사용자 단말은 자신의 위치를 알고자 하는 단말을 의미하고, 상기 위치 정보 대상 단말은 위치 정보 요청 단말이 위치 정보를 요청하는 대상 단말을 의미한다.
이 때, 상기 위치 정보 요청 단말은 자신이 등록되어 있는 광대역 이동 통신망, 근거리 무선 통신망 또는 초단거리 무선 통신망에 요청하여 상기 위치 정보 대상 단말에 대한 위치를 파악할 수 있다.
만약, 상기 위치 정보 요청 단말이 상기 근거리 무선 통신망에 상기 위치 정보 대상 단말의 위치 정보를 요청하는 경우 상기 근거리 무선 통신망의 액세스 포인트가 자신의 영역에 상기 위치 정보 대상 단말이 존재하는지 파악하고, 존재하지 않으면 상기 액세스 포인트가 연결되어 있는 광대역 이동 통신망에 요청하여 친구 찾기 서비스와 마찬가지 방법으로 위치를 파악하며, 이 때 상기 위치 정보 대상 단말이 존재하는 근거리 무선 통신망의 액세스 포인트와 초단거리 무선 통신망의 피코넷 코디네이터도 파악되므로 상기 일반적인 친구 찾기 방법과는 달리 보다 세밀하게 위치를 파악할 수 있다.
이 때, 상기 통신망 모듈부(10)는 광대역 이동 통신망과 사용자 단말 간의 송수신 신호를 처리하는 광대역 이동 통신망 모듈(11), 근거리 무선 통신망과 상기 사용자 단말 간의 송수신 신호를 처리하는 근거리 무선 통신망 모듈(12) 및 초단거 리 무선 통신망과 상기 사용자 단말 간의 송수신 신호를 처리하는 초단거리 무선 통신망 모듈(13)로 구성될 수 있다.
이 때, 상기 광대역 이동 통신망은 셀룰러 망을 포함하고, 상기 근거리 무선 통신망은 무선랜을 포함하며, 상기 초단거리 무선 통신망은 60GHz 대역 초고속 무선 통신망 또는 초광대역(UWB)망을 포함할 수 있다.
이 때, 상기 사용자 단말은 상기 복수 개의 통신망 모듈을 모두 온(ON) 상태로 유지하여야 자신의 위치를 정확하게 알 수 있다.
그리고, 상기 광대역 이동 통신망, 상기 근거리 무선 통신망 및 상기 초단거리 무선 통신망은 서로 완전히 다른 주파수를 사용하고 있어 간섭이 없으므로 상기 사용자 단말은 상기 3개의 통신망과 동시 접속이 가능하다.
상기 통신망 모듈 제어부(20)는 상기 복수 개의 통신망 모듈(11, 12, 13)을 순차적으로 선택하여 대응하는 상기 복수 개의 통신망으로의 접속을 제어한다.
이 때, 상기 통신망 모듈 제어부(20)는 상기 복수 개의 통신망의 구성 또는 사용자의 위치 인식 정밀도 요구에 따라 상기 복수 개의 통신망 모듈(11, 12, 13) 중에서 하나 이상을 선택할 수 있다.
즉, 상기 복수 개의 통신망이 상기 광대역 이동 통신망 및 상기 근거리 무선 통신망만으로 구성되거나 상기 근거리 무선 통신망 및 초단거리 무선 통신망만으로 구성된 경우, 상기 사용자 단말은 광대역 이동 통신망 모듈(11) 및 상기 근거리 무선 통신망 모듈(12)만을 선택하거나 상기 근거리 무선 통신망 모듈(12) 및 상기 초단거리 무선 통신망 모듈(13)만을 선택할 수 있다.
또한, 사용자가 광대역 이동 통신망에 해당하는 정밀도만을 요구하거나 근거리 무선 통신망에 해당하는 정밀도까지만을 요구하는 경우, 상기 광대역 이동 통신망 모듈(11)만을 선택하거나 상기 광대역 이동 통신망 모듈(11) 및 상기 근거리 무선 통신망 모듈(12)만을 선택할 수 있다.
이 때, 상기 통신망 모듈 제어부(20)는 위치 인식 정밀도가 낮은 순서대로 상기 복수 개의 통신망 모듈(11, 12, 13)을 순차적으로 선택할 수 있다.
즉, 200~300m 정도의 정밀도를 갖는 광대역 이동 통신망에 대응하는 상기 광대역 이동 통신망 모듈(11), 20~30m 정도의 정밀도를 갖는 근거리 무선 통신망에 대응하는 근거리 무선 통신망 모듈(12) 및 10~30cm 정도의 정밀도를 갖는 초단거리 무선 통신망에 대응하는 초단거리 무선 통신망 모듈(13) 순으로 선택할 수 있다.
따라서, 단계적으로 위치 인식을 수행함으로써 위치 인식의 정밀도는 그대로 유지하면서 위치 인식을 매우 빠르게 수행할 수 있다.
이 때, 상기 통신망 모듈 제어부(20)는 사용자의 요구에 따라 위치 인식 정밀도가 높은 순서대로 상기 복수 개의 통신망 모듈(11, 12, 13)을 순차적으로 선택할 수 있다.
즉, 상기 초단거리 무선 통신망 모듈(13), 상기 근거리 무선 통신망 모듈(12) 및 상기 광대역 이동 통신망 모듈(11) 순으로 선택할 수 있다.
따라서, 비교적 가까운 곳에 찾고자 하는 단말이 위치하는 것으로 판단될 경우 사용자의 요구에 따라 정밀도가 높은 순서대로 통신망에 접속함으로써 불필요한 통신망 사용의 부하를 줄이고 위치 인식에 걸리는 시간을 줄일 수 있다.
상기 위치 인식 계산부(30)는 대응하는 상기 복수 개의 통신망에 순차적으로 접속하여 접속 단계별로 상기 사용자 단말의 위치를 계산한다.
이 때, 상기 위치 인식 계산부(30)는 레인징 메시지(ranging message)의 송수신 및 삼각방법을 이용하여 상기 사용자 단말의 위치를 계산할 수 있다.
상기 데이터베이스(40)는 상기 사용자 단말에 대한 정보를 저장하여 상기 통신망 모듈 제어부(20)와 상기 위치 인식 계산부(30)에 제공한다.
이 때, 상기 사용자 단말에 대한 정보는 상기 사용자 단말의 상기 복수 개의 통신망 각각에 대한 등록여부, 상기 사용자 단말의 위치 정보, 상기 사용자 단말의 과금 결제 정보를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 복수 개의 통신망 각각에 대한 등록여부 또는 상기 과금 결제 정보에 따라 상기 통신망 모듈 제어부(20)는 상기 복수 개의 통신망 중 일부에 대한 접속을 제한할 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 초정밀 위치 인식 장치에 의하면 계층적으로 구성되는 망을 순차적 또는 유기적으로 결합하여 실내외에 관계없이 빠르고 정확하게, 그리고 사용자의 요구와 통신망 이용 환경에 적합한 정밀도를 가지고 사용자 단말의 위치를 실시간으로 파악할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 초정밀 위치 인식 방법의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 초정밀 위치 인식 방법은 (a)광대역 이동 통신망 위치 인식, (b)근거리 무선 통신망 위치 인식 및 (c)초단거리 무선 통신망 위치 인식의 3단계를 포함할 수 있다.
상기 (a)광대역 이동 통신망 위치 인식은 광대역 이동 통신망(220) 내에 위치한 사용자 단말(210)로부터 기지국 A, 기지국 B 및 기지국 C까지의 거리를 참조하여 삼각방법에 의해 200~300m 정도의 정밀도를 갖도록 상기 사용자 단말(210)의 위치를 파악한다.
상기 (b)근거리 무선 통신망 위치 인식은 상기 사용자 단말(210)로부터 상기 기지국 A의 커버리지에 포함된 근거리 무선 통신망(230)의 액세스 포인트 A-1, 액세스 포인트 A-2 및 액세스 포인트 A-3까지의 거리를 참조하여 삼각방법에 의해 20~30m 정도의 정밀도를 갖도록 상기 사용자 단말(210)의 위치를 파악한다.
상기 (c)초단거리 무선 통신망 위치 인식은 상기 사용자 단말(210)로부터 상기 액세스 포인트 A-1의 커버리지에 포함된 초단거리 무선 통신망(240)의 피코넷 코디네이터(PNC) A-1-1, 피코넷 코디네이터(PNC) A-1-2 및 피코넷 코디네이터(PNC) A-1-3까지의 거리를 참조하여 삼각방법에 의해 10~30cm 정도의 정밀도를 갖도록 상기 사용자 단말(210)의 위치를 파악한다.
따라서, 계층적으로 구성되는 망을 순차적으로 결합하여 실내외에 관계없이 빠르고 정확하게 사용자 단말의 위치를 실시간으로 파악할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 초정밀 위치 인식 방법에 사용되는 삼각방법의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 사용자 단말(300)에서 A점, B점, C점까지의 거리 D1, D2, D3를 알면 상기 사용자 단말(300)의 위치를 알 수 있다.
상기 A점, B점, C점은 광대역 이동 통신망의 각 기지국, 근거리 무선 통신망의 각 액세스 포인트 또는 초단거리 무선 통신망의 각 피코넷 코디네이터의 위치를 나타낼 수 있다.
상기 D1, D2, D3는 각각 하기와 같은 수학식 1으로 주어진다.
Figure 112007089953252-pat00001
상기 수학식 1에서, c는 빛의 속도, t1, t2, t3 는 각각 사용자 단말(300)에서 A점, B점, C점까지 데이터가 전달될 때 걸리는 시간, xM, yM 은 사용자 단말(300)의 위치를 의미한다.
상기 수학식 1을 연립하여 풀면 상기 사용자 단말(300)의 위치를 알 수 있다.
이 때, 상기 사용자 단말(300)의 위치를 파악하기 위해서는 반드시 상기 t1, t2, t3 를 알아야 하는데, 본 발명에서는 그 방법으로 레인징 메시지를 이용하여 시간을 측정하는 방법이 일례로 사용되었으나 그 외의 다른 방법이 사용될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 초정밀 위치 인식 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 초정밀 위치 인식 방법은 사용자 단말이 복수 개의 통신망 각각에 등록하는 단계(S410), 사용자 단말이 사용할 수 있는 위치 인식 레벨을 파악하는 단계(S420), 사용자 단말이 파악된 위치 인식 레벨 중 하나 이상을 선택하는 단계(S430) 및 접속 단계별로 위치 인식을 수행하는 단계(S440)를 포함한다.
상기 사용자 단말이 복수 개의 통신망 각각에 등록하는 단계(S410)는 사용자 단말의 전원이 켜진 상태에서 상기 사용자 단말이 위치 인식 정밀도에 따라 구분된 복수 개의 통신망 각각에 등록하는 단계이다.
이 때, 사용자 단말이 복수 개의 통신망 각각에 등록하는 상기 단계(S410)는 상기 복수 개의 통신망 각각에 순차적으로 등록되거나 동시에 등록될 수 있다.
이 때, 상기 복수 개의 통신망은 광대역 이동 통신망, 근거리 무선 통신망 및 초단거리 무선 통신망을 포함할 수 있다.
이 때, 상기 광대역 이동 통신망은 셀룰러 망을 포함하고, 상기 근거리 무선 통신망은 무선랜을 포함하며, 상기 초단거리 무선 통신망은 60GHz 대역 초고속 무선 통신망 또는 초광대역(UWB)망을 포함할 수 있다.
상기 사용자 단말이 사용할 수 있는 위치 인식 레벨을 파악하는 단계(S420)는 상기 복수 개의 통신망 각각에 대응하는 위치 인식 레벨 중 상기 사용자 단말이 최대한 사용할 수 있는 위치 인식 레벨을 파악하는 단계이다.
이 때, 사용자 단말이 사용할 수 있는 위치 인식 레벨을 파악하는 상기 단계(S420)에서 상기 사용자 단말은 상기 사용자 단말의 상기 복수 개의 통신망 각각에 대한 등록여부 또는 상기 사용자 단말의 과금 결제 정보에 따라 위치 인식 레벨을 파악할 수 있다.
상기 사용자 단말이 파악된 위치 인식 레벨 중 하나 이상을 선택하는 단계(S430)는 상기 S420 단계에서 상기 사용자 단말이 최대한 사용할 수 있는 것으로 파악된 상기 위치 인식 레벨 중 하나 이상을 선택하는 단계이다.
이 때, 사용자 단말이 파악된 위치 인식 레벨 중 하나 이상을 선택하는 상기 단계(S430)에서 상기 사용자 단말은 사용자의 위치 인식 정밀도 요구에 따라 파악된 상기 위치 인식 레벨 중 하나 이상을 선택할 수 있다.
즉, 사용자가 광대역 이동 통신망에 해당하는 정밀도만을 요구하거나 근거리 무선 통신망에 해당하는 정밀도까지만을 요구하는 경우, 상기 광대역 이동 통신망에 해당하는 위치 인식 레벨을 선택하거나 상기 광대역 이동 통신망 및 상기 근거리 무선 통신망에 해당하는 위치 인식 레벨을 선택할 수 있다.
따라서, 사용자의 정밀도 요구 정도에 따라 차등 과금이 가능한 위치 인식 서비스를 제공 할 수 있다.
상기 접속 단계별로 위치 인식을 수행하는 단계(S440)는 선택된 상기 위치 인식 레벨에 대응하는 통신망에 순차적으로 접속하여 접속 단계별로 위치 인식을 수행하는 단계이다.
이 때, 접속 단계별로 위치 인식을 수행하는 상기 단계(S440)에서 상기 사용 자 단말은 위치 인식 정밀도가 낮은 순서대로 상기 위치 인식 레벨에 대응하는 통신망에 접속할 수 있다.
즉, 상기 사용자 단말은 200~300m 정도의 정밀도를 갖는 광대역 이동 통신망, 20~30m 정도의 정밀도를 갖는 근거리 무선 통신망 및 10~30cm 정도의 정밀도를 갖는 초단거리 무선 통신망 순으로 접속할 수 있다.
따라서, 단계적으로 위치 인식을 수행함으로써 위치 인식의 정밀도는 그대로 유지하면서 위치 인식을 매우 빠르게 수행할 수 있다.
이 때, 접속 단계별로 위치 인식을 수행하는 상기 단계(S440)에서 상기 사용자 단말은 위치 인식 정밀도가 높은 순서대로 상기 대응하는 통신망에 접속할 수 있다.
즉, 상기 사용자 단말은 상기 초단거리 무선 통신망, 상기 근거리 무선 통신망 및 상기 광대역 이동 통신망 순으로 접속할 수 있다.
따라서, 비교적 가까운 곳에 찾고자 하는 단말이 위치하는 것으로 판단될 경우 사용자의 요구에 따라 정밀도가 높은 순서대로 통신망에 접속함으로써 불필요한 통신망 사용의 부하를 줄이고 위치 인식에 걸리는 시간을 줄일 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 초정밀 위치 인식 방법에 의하면 계층적으로 구성되는 망을 순차적 또는 유기적으로 결합하여 실내외에 관계없이 빠르고 정확하게, 그리고 사용자의 요구와 통신망 이용 환경에 적합한 정밀도를 가지고 사용자 단말의 위치를 실시간으로 파악할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 초정밀 위치 인식 방법에서 사용자 단말 의 등록 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 사용자 단말이 복수 개의 통신망 각각에 등록하는 상기 단계(S410)는 (a)와 같이 상기 복수 개의 통신망 각각에 순차적으로 등록하거나 (b)와 같이 동시에 등록할 수 있다.
상기 도 5의 (a)와 같이, 순차적으로 등록하는 절차는 상위 단계의 통신망에 등록되지 않은 경우 그 다음 단계의 통신망에 등록하는 것이 의미가 없다고 판단될 때 이용된다.
즉, 사용자 단말에 광대역 이동 통신망 모듈이 없는 경우에는 아예 위치 인식을 할 수 없고, 근거리 무선 통신망 모듈이 없는 경우에는 광대역 이동 통신망 레벨에서의 위치 인식만 가능하며, 초단거리 무선 통신망이 없는 경우에는 근거리 무선 통신망 레벨까지의 위치 인식만이 가능하다.
상기 도 5의 (b)와 같이, 동시에 등록하는 절차는 상기 사용자 단말이 보유하고 있는 통신망 모듈에 대응하는 레벨에서의 위치 인식을 위해 이용된다.
즉, 광대역 이동 통신망만 존재하는 지역에서 사용자 단말이 광대역 이동 통신망 모듈이 없다면 위치 인식을 할 수 없지만, 상기 사용자 단말이 초단거리 무선 통신망 모듈만을 가지고 있고 초단거리 무선 통신망, 근거리 무선 통신망 및 광대역 이동 통신망이 존재하는 지역에서 상기 사용자 단말의 위치 인식을 요구한다면, 초단거리 무선 통신망 모듈만을 가진 상기 사용자 단말은 초단거리 무선 통신망에 등록되어 있고 초단거리 무선 통신망 PNC는 근거리 무선 통신망 AP에 연결되어 있으며 근거리 무선 통신망은 광대역 이동 통신망 BS에 연결되어 있어 초단거리 무선 통신망 PNC의 위치를 정확하게 알 수 있다.
따라서, 초단거리 무선 통신망 모듈만을 가진 상기 사용자 단말은 초단거리 무선 통신망 모듈만을 가지고도 정확한 위치를 파악할 수 있다.
상기 도 5의 (a)와 같이, 사용자 단말이 복수 개의 통신망 각각에 등록하는 상기 단계(S410)는 광대역 이동 통신망의 기지국 탐색 및 등록 절차 수행 단계(S510), 근거리 무선 통신망의 액세스 포인트 탐색 및 등록 절차 수행 단계(S520) 및 초단거리 무선 통신망의 피코넷 코디네이터 탐색 및 등록 절차 수행 단계(S530)를 포함할 수 있다.
상기 S510 단계는 상기 사용자 단말의 전원이 켜진 상태에서 상기 사용자 단말이 상기 광대역 이동 통신망의 기지국(BS)을 탐색하고 탐색된 상기 광대역 이동 통신망의 기지국에 등록하는 단계이다.
상기 S520 단계는 상기 사용자 단말이 상기 근거리 무선 통신망의 액세스 포인트(AP)를 탐색하고 탐색된 상기 근거리 무선 통신망의 액세스 포인트에 등록하는 단계이다.
상기 S530 단계는 상기 사용자 단말이 상기 초단거리 무선 통신망의 피코넷 코디네이터(PNC)를 탐색하고 탐색된 상기 초단거리 무선 통신망의 피코넷 코디네이터에 등록하는 단계이다.
이 때, 상기 사용자 단말은 상기 각 통신망에 대한 등록을 실패한 경우 상기 각 단계(S510, S520, S530)에서 상기 등록 절차를 반복적으로 수행할 수 있다.
또한, 상기 도 5의 (b)와 같이, 사용자 단말이 복수 개의 통신망 각각에 등 록하는 상기 단계(S410)는 광대역 이동 통신망, 근거리 무선 통신망 및 초단거리 무선 통신망 각각에 대한 등록 절차를 동시에 수행하는 단계(S540) 및 등록 절차 수행 결과에 따라 각 통신망에 대한 등록 여부를 기록하는 단계(S550)를 포함할 수 있다.
상기 S540 단계는 상기 사용자 단말이 상기 광대역 이동 통신망의 기지국, 상기 근거리 무선 통신망의 액세스 포인트 및 상기 초단거리 무선 통신망의 피코넷 코디네이터 각각을 동시에 탐색하고 등록하는 단계이다.
상기 S550 단계는 상기 사용자 단말이 상기 광대역 이동 통신망의 기지국, 근거리 무선 통신망의 액세스 포인트 및 초단거리 무선 통신망의 피코넷 코디네이터 각각에 대한 등록 절차를 수행한 결과에 따라 상기 각 통신망에 대한 등록 여부를 기록하는 단계이다.
따라서, 상기 사용자 단말이 상기 각 등록 절차를 거치면 상기 사용자 단말이 최대한 사용할 수 있는 위치 인식 레벨을 알 수 있다.
즉, 상기 사용자 단말이 상기 BS와 AP에만 또는 BS와 PNC에만 등록한 경우에는 계층 구조상 두 단계의 위치 인식만을 수행할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 초정밀 위치 인식 방법에서 단계별 위치 인식 수행 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 접속 단계별로 위치 인식을 수행하는 상기 단계(S440)는 제1 레인징 요청 메시지 전송 단계(S610), 제1 레인징 응답 메시지 수신 단계(S620), 사용자 단말의 위치 계산 단계(S630), 제2 레인징 요청 메시지 전송 단 계(S640), 제2 레인징 응답 메시지 수신 단계(S650), 사용자 단말의 위치 계산 단계(S660), 제3 레인징 요청 메시지 전송 단계(S670), 제3 레인징 응답 메시지 수신 단계(S680) 및 사용자 단말의 위치 계산 단계(S690)를 포함할 수 있다.
상기 제1 레인징 요청 메시지 전송 단계(S610)는 상기 사용자 단말이 상기 사용자 단말과 근접한 상기 광대역 이동 통신망의 기지국 3곳에 제1 레인징 요청 메시지를 전송하는 단계이다.
상기 제1 레인징 응답 메시지 수신 단계(S620)는 상기 사용자 단말이 상기 기지국 3곳으로부터 제1 레인징 응답 메시지를 수신하는 단계이다.
상기 사용자 단말의 위치 계산 단계(S630)는 상기 제1 레인징 요청 메시지 및 상기 제1 레인징 응답 메시지를 참조하여 삼각방법에 의해 상기 광대역 이동 통신망 내에서 상기 사용자 단말의 위치를 계산하는 단계이다.
상기 제2 레인징 요청 메시지 전송 단계(S640)는 상기 사용자 단말이 상기 사용자 단말과 근접한 상기 근거리 무선 통신망의 액세스 포인트 3곳에 제2 레인징 요청 메시지를 전송하는 단계이다.
상기 제2 레인징 응답 메시지 수신 단계(S650)는 상기 사용자 단말이 상기 액세스 포인트 3곳으로부터 제2 레인징 응답 메시지를 수신하는 단계이다.
상기 사용자 단말의 위치 계산 단계(S660)는 상기 제2 레인징 요청 메시지 및 상기 제2 레인징 응답 메시지를 참조하여 삼각방법에 의해 상기 근거리 무선 통신망 내에서 상기 사용자 단말의 위치를 계산하는 단계이다.
상기 제3 레인징 요청 메시지 전송 단계(S670)는 상기 사용자 단말이 상기 사용자 단말과 근접한 상기 초단거리 무선 통신망의 피코넷 코디네이터 3곳에 제3 레인징 요청 메시지를 전송하는 단계이다.
상기 제3 레인징 응답 메시지 수신 단계(S680)는 상기 사용자 단말이 상기 피코넷 코디네이터 3곳으로부터 제3 레인징 응답 메시지를 수신하는 단계이다.
상기 사용자 단말의 위치 계산 단계(S690)는 상기 제3 레인징 요청 메시지 및 상기 제3 레인징 응답 메시지를 참조하여 삼각방법에 의해 상기 초단거리 무선 통신망 내에서 상기 사용자 단말의 위치를 계산하는 단계이다.
이 때, 상기 제1 레인징 요청 메시지, 상기 제1 레인징 응답 메시지, 상기 제2 레인징 요청 메시지, 상기 제2 레인징 응답 메시지, 상기 제3 레인징 요청 메시지 및 상기 제3 레인징 응답 메시지는 각각 상기 사용자 단말의 현재 시간을 나타내는 타임 스탬프를 포함한다.
따라서, 상기 사용자 단말은 상기 각각의 레인징 응답 메시지로부터 두 장치 간의 시간차를 구할 수 있고, 상기 시간차를 이용하여 상기 사용자 단말과 상기 BS, AP, PNC들 간의 거리를 측정할 수 있다.
이 때, 사용자 단말의 위치를 계산하는 상기 S630 단계, 상기 S660 단계 및 상기 S690 단계는 상기 삼각방법을 이용하여, 즉, 상기 수학식 1로부터 상기 사용자 단말의 위치를 계산하는 단계이다.
이 때, 본 발명의 일실시예에 따른 초정밀 위치 인식 방법에서는 각 BS들간, 각 AP들간 및 각 PNC들간 서로 동기가 맞고, 광대역 이동 통신망의 각 BS는 상기 각 BS의 커버리지 내에 있는 근거리 무선 통신망의 AP들의 위치를 알고, 상기 근거 리 무선 통신망의 각 AP는 상기 각 AP의 커버리지 내에 있는 초단거리 무선 통신망의 PNC들의 위치를 알고 있다고 가정한다. 그리고, 광대역 이동 통신망의 각 BS는 자신의 절대 위치를 알고 있다고 가정한다.
본 발명에 따른 초정밀 위치 인식 방법 및 초정밀 위치 인식 서비스 제공 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
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 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 초정밀 위치 인식 장치를 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 초정밀 위치 인식 방법의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 초정밀 위치 인식 방법에 사용되는 삼각방법의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 초정밀 위치 인식 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 초정밀 위치 인식 방법에서 사용자 단말의 등록 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 초정밀 위치 인식 방법에서 단계별 위치 인식 수행 방법을 나타낸 흐름도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 통신망 모듈부 210: 사용자 단말
220: 광대역 이동 통신망 230: 근거리 무선 통신망
240: 초단거리 무선 통신망

Claims (15)

  1. 위치 인식 정밀도에 따라 구분된 적어도 3개 이상의 통신망과 사용자 단말 간의 송수신 신호를 처리하는 적어도 3개 이상의 통신망 모듈로 구성된 통신망 모듈부;
    상기 적어도 3개 이상의 통신망 모듈을 순차적으로 선택하여 대응하는 통신망으로의 접속을 제어하고, 요구되는 위치 인식 정밀도에 따라 상기 적어도 3개 이상의 통신 망 중 어느 하나의 통신망으로 접속하도록 상기 통신망 모듈부를 제어하는 통신망 모듈 제어부;
    대응하는 상기 적어도 3개 이상의 통신망에 순차적으로 접속하여 접속 단계별로 상기 사용자 단말의 위치를 계산하되, 광대역 이동 통신망의 기지국들 또는 근거리 무선 통신망의 액세스 포인트들 또는 초단거리 무선 통신망의 피코넷 코디네이터들과의 레인징 메시지(ranging message)의 송수신 및 삼각방법을 이용하여 상기 사용자 단말의 위치를 계산하는 위치 인식 계산부; 및
    상기 사용자 단말에 대한 정보를 저장하여 상기 통신망 모듈 제어부와 상기 위치 인식 계산부에 제공하는 데이터베이스
    를 포함하는 초정밀 위치 인식 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 통신망 모듈부는,
    광대역 이동 통신망과 사용자 단말 간의 송수신 신호를 처리하는 광대역 이동 통신망 모듈;
    근거리 무선 통신망과 상기 사용자 단말 간의 송수신 신호를 처리하는 근거리 무선 통신망 모듈; 및
    초단거리 무선 통신망과 상기 사용자 단말 간의 송수신 신호를 처리하는 초단거리 무선 통신망 모듈
    로 구성된 것을 특징으로 하는 초정밀 위치 인식 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 통신망 모듈 제어부는,
    위치 인식 정밀도가 낮은 순서대로 상기 적어도 3개 이상의 통신망 모듈을 순차적으로 선택하는 것을 특징으로 하는 초정밀 위치 인식 장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 사용자 단말에 대한 정보는,
    상기 사용자 단말의 상기 적어도 3개 이상의 통신망 각각에 대한 등록여부, 상기 사용자 단말의 위치 정보, 상기 사용자 단말의 과금 결제 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 초정밀 위치 인식 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 통신망 모듈 제어부는,
    상기 적어도 3개 이상의 통신망 각각에 대한 등록여부 또는 상기 과금 결제 정보에 따라 상기 적어도 3개 이상의 통신망 중 일부에 대한 접속을 제한하는 것을 특징으로 하는 초정밀 위치 인식 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 통신망 모듈 제어부는,
    사용자의 요구에 따라 위치 인식 정밀도가 높은 순서대로 상기 적어도 3개 이상의 통신망 모듈을 순차적으로 선택하는 것을 특징으로 하는 초정밀 위치 인식 장치.
  9. 사용자 단말이 위치 인식 정밀도에 따라 구분된 적어도 3개 이상의 통신망 각각에 등록하는 단계;
    상기 적어도 3개 이상의 통신망 각각에 대응하는 위치 인식 레벨 중 상기 사용자 단말이 사용할 수 있는 위치 인식 레벨을 파악하는 단계;
    상기 사용자 단말이 파악된 상기 위치 인식 레벨 중 하나 이상을 선택하는 단계; 및
    적어도 3개 이상의 통신망 중, 선택된 상기 위치 인식 레벨에 대응하는 통신망에 순차적으로 접속하여 접속 단계별로 위치 인식을 수행하되, 광대역 이동 통신망의 기지국들 또는 근거리 무선 통신망의 액세스 포인트들 또는 초단거리 무선 통신망의 피코넷 코디네이터들과의 레인징 메시지(ranging message)의 송수신 및 삼각방법을 이용하여 상기 사용자 단말의 위치를 계산하는 단계
    를 포함하는 초정밀 위치 인식 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    적어도 3개 이상의 통신망 각각에 등록하는 상기 단계는,
    상기 적어도 3개 이상의 통신망 각각에 순차적으로 등록하거나 동시에 등록하는 것을 특징으로 하는 초정밀 위치 인식 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 적어도 3개 이상의 통신망은,
    광대역 이동 통신망, 근거리 무선 통신망 및 초단거리 무선 통신망을 포함하는 것을 특징으로 하는 초정밀 위치 인식 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    위치 인식 레벨을 파악하는 상기 단계는,
    상기 사용자 단말의 상기 적어도 3개 이상의 통신망 각각에 대한 등록여부 또는 상기 사용자 단말의 과금 결제 정보에 따라 위치 인식 레벨을 파악하는 것을 특징으로 하는 초정밀 위치 인식 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    위치 인식 레벨 중 하나 이상을 선택하는 상기 단계는,
    사용자의 위치 인식 정밀도 요구에 따라 선택하는 것을 특징으로 하는 초정밀 위치 인식 방법.
  14. 제9항에 있어서,
    사용자 단말의 위치를 계산하는 단계는,
    위치 인식 정밀도가 낮은 순서대로 적어도 3개 이상의 통신망에 접속하는 것을 특징으로 하는 초정밀 위치 인식 방법.
  15. 제9항에 있어서,
    사용자 단말의 위치를 계산하는 단계는,
    사용자의 요구에 따라 위치 인식 정밀도가 높은 순서대로 적어도 3개 이상의 통신망에 접속하는 것을 특징으로 하는 초정밀 위치 인식 방법.
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