KR101217770B1 - 단말기의 추정위치 보정장치 및 보정방법 - Google Patents

단말기의 추정위치 보정장치 및 보정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 단말기의 추정위치 보정장치 및 보정방법으로서, 보다 상세하게는 추측항법을 진행 중인 주변의 단말기의 좌표와, 단말기간의 거리를 이용하여, 자신의 단말기의 추정위치를 보정할 수 있는 단말기의 추정위치 보정장치 및 보정방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 단말기의 추정위치 보정장치 및 보정방법은 셀프노드의 초기위치로부터 소정의 시간 동안 움직인 이동 방향 및 상대적인 이동거리를 추정하여, 추정좌표를 산출하는 추측항법부, 상기 셀프노드의 주변에 위치된 이웃노드에 접속을 시도하여 셀프노드와 이웃노드간에 링크를 설정하며, 이웃노드로부터 이웃노드의 추정좌표를 전송받는 통신부, 상기 통신부를 통해 수신받은 이웃노드의 수신전계강도 값을 통해, 셀프노드와 이웃노드의 거리를 산출하는 거리측정부 및 상기 통신부를 통해 전달받은 이웃노드의 추정좌표를 중심으로 거리측정부에서 추정한 거리내의 좌표인 원 상의 점들의 공간을 설정하고, 상기 추측항법부에서 전달받은 셀프노드의 추정좌표가 공간에 포함된 좌표 중에서 가장 가까운 적어도 어느 하나의 좌표를 보정좌표로 추정하는 보정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

단말기의 추정위치 보정장치 및 보정방법{CORRECTING APPARATUS AND METHOD FOR ESTIMATING POSITION OF TERMINAL}
본 발명은 단말기의 추정위치 보정장치 및 보정방법으로서, 보다 상세하게는 추측항법을 진행 중인 주변의 단말기의 좌표와, 단말기간의 거리를 이용하여, 자신의 단말기의 추정위치를 보정할 수 있는 단말기의 추정위치 보정장치 및 보정방법에 관한 것이다.
추측항법(Dead-Reckoning:DR)이란 사용자의 단말기가 GPS 신호가 수신되지 않는 실외 또는 실내에 있더라도 이와 무관하게 끊김 없이 사용자의 위치 파악을 위해 가속도 센서, 지자기센서, 자이로 센서 등을 이용해서 보행자의 이동 거리와 이동 거리를 추정하여 위치를 파악하는 기술이다.
상기 추측항법을 활용한 기술로는 대한민국 등록특허 제10-0742612호, 대한민국 공개특허 제10-2009-0087300호 등에 기재되어 있는 바와같이, 이미 공지된 기술로서 여러 분야에서 사용되고 있다.
그러나, 종래의 추측항법을 이용한 위치 측위 기술은 센서 성능이나 움직임의 불확실성에 의해서 단말기의 정확한 위치를 측위하기 어려우며, 추측항법을 실행하는 시간이 오래될수록 오차가 누적되는 문제가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 주변에 위치한 다른 단말기의 추측항법을 통해 추정한 위치 정보와, 단말기간의 수신신호 세기(RSS:Received Signal Strength)로부터 산출한 거리 정보를 이용하여, 해당 단말기의 위치를 정확하게 보정할 수 있는 단말기의 추정위치 보정장치 및 보정방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 단말기의 추정위치 보정장치는 셀프노드의 초기위치로부터 소정의 시간 동안 움직인 이동 방향 및 상대적인 이동거리를 추정하여, 추정좌표를 산출하는 추측항법부; 상기 셀프노드의 주변에 위치된 이웃노드에 접속을 시도하여 셀프노드와 이웃노드간에 링크를 설정하며, 이웃노드로부터 이웃노드의 추정좌표를 전송받는 통신부; 상기 통신부를 통해 수신받은 이웃노드의 수신전계강도 값을 통해, 셀프노드와 이웃노드의 거리를 산출하는 거리측정부 및 상기 통신부를 통해 전달받은 이웃노드의 추정좌표를 중심으로 상기 거리측정부에서 추정한 거리내의 좌표인(원 상의 점들의) 공간을 설정하고, 상기 추측항법부에서 전달받은 셀프노드의 추정좌표가 공간에 포함된 좌표 중에서 가장 가까운 적어도 어느 하나의 좌표를 보정좌표로 추정하는 보정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 통신부는 이웃노드에 접속을 시도하는 마스터부와, 이웃노드의 접속을 기다리는 슬래이브부를 포함하며, 상기 마스터부와 슬래이브부를 통해 셀프노드와 이웃노드간의 링크를 설정하는 것을 특징으로 한다.
상기 보정부에서 추정한 보정좌표의 오차를 보정하기 위한 추가 보정부을 더 포함하고, 상기 추가 보정부는 다수개의 이웃노드들 각각의 신뢰도를 통해 가중치를 산출하는 가중치 산출부와, 상기 가중치 산출부에서 산출한 가중치와 상기 보정부에서 생성한 보정좌표를 전달받아 추가 보정위치를 추정하는 추가보정위치 산출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 신뢰도는 다수개의 이웃노드들각각의 추측항법으로 추정한 좌표에 대한 오차의 표준편차를 신뢰도 지표로 가정하고, 상기 신뢰도 지표가 최저일 때, 신뢰도가 높다고 정의하는 것을 특징으로 한다.
상기 가중치 산출부는
Figure 112012006115493-pat00001
를 통해 가중치를 산출하는 것을 특징으로 한다.
상기 추가보정위치 산출부는
Figure 112012006115493-pat00002
를 통해 추가 보정좌표를 산출하는 것을 특징으로 한다.
상기 추가 보정부에서 추정한 추가 보정좌표를 전달받아 보정좌표를 필터링하는 필터링부를 더 포함하고, 상기 필터링부는 추가 보정부에서 추정한 추가 보정좌표가 임계반경 밖에 있으면, 상기 추측항법부에서 추정한 추정좌표를 최종 보정좌표로 판단하고, 추정한 보정좌표가 임계반경 안에 있으면, 임계반경 안에 있는 추가 보정좌표를 최종 보정좌표로 판단하는 것을 특징을 한다.
상기 필터링부는 임계반경 을 설정하는 임계반경 산출부를 포함하며, 상기 임계반경 산출부는
Figure 112012006115493-pat00003
를 통해 임계반경을 설정하는 것을 특징으로 한다.
상기 임계반경 산출부는 α=0.95로 설정하여, 임계반경이 95%의 신뢰도를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 단말기의 추정위치 보정방법은 추측항법부가 셀프노드의 초기위치로부터 소정의 시간 동안 움직인 이동 방향 및 상대적인 이동거리를 추정하여, 추정좌표를 산출하는 단계; 통신부가 상기 셀프노드의 주변에 위치된 이웃노드에 접속을 시도하여 셀프노드와 이웃노드간에 링크를 설정하며, 이웃노드로부터 이웃노드의 추정좌표를 전송받는 단계; 거리측정부가 상기 통신부를 통해 수신받은 이웃노드의 수신전계강도 값을 통해, 셀프노드와 이웃노드의 거리를 산출하는 단계; 보정부가 상기 통신부를 통해 전달받은 이웃노드의 추정좌표를 중심으로 거리측정부에서 추정한 거리내의 좌표인 원 상의 점들의 공간을 설정하고, 상기 추측항법부에서 전달받은 셀프노드의 추정좌표가 공간에 포함된 좌표 중에서 가장 가까운 적어도 어느 하나의 좌표를 보정좌표로 추정하는 단계 및 추가 보정부가 다수개의 이웃노드들 각각의 신뢰도를 통해 가중치를 산출하고, 산출한 가중치와 상기 보정부에서 생성한 보정좌표를 전달받아 추가 보정위치를 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 추가 보정위치를 추정하는 단계에서, 상기 신뢰도는 다수개의 이웃노드들 각각의 추측항법으로 추정한 좌표에 대한 오차의 표준편차를 신뢰도 지표로 가정하고, 상기 신뢰도 지표가 최저일 때, 신뢰도가 높다고 정의하는 단계 및 상기 가중치는
Figure 112012006115493-pat00004
를 통해 산출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
만약, 필터링부가 추가 보정부에서 추정한 추가 보정좌표가 임계반경 밖에 있으면, 상기 추측항법부에서 추정한 추정좌표를 최종 보정좌표로 판단하고, 추정한 보정좌표가 임계반경 안에 있으면, 임계반경 안에 있는 추가 보정좌표를 최종 보정좌표로 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 임계반경은
Figure 112012006115493-pat00005
를 통해 임계반경을 설정하는 단계 및, 상기 임계반경은 α=0.95로 설정하여, 임계반경이 95%의 신뢰도를 갖는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단말기의 추정위치 보정방법.
이것에 의해, 본 발명에 따른 단말기의 추정위치 보정장치 및 보정방법은 주변 단말기와의 위치정보와, 다른 단말기와의 수신신호 세기를 통해 산출한 거리정보를 이용하여, 자신의 단말기의 추측항법을 통해 추정한 좌표를 정확히 보정할 수 있어, 추정좌표의 정확도를 향상시킬 수 있으며, GPS와 같은 추가적인 장비가 불필요하여 생산단가를 낮출 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 단말기의 추정위치 보정장치의 구성도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 단말기의 추정위치 보정장치의 셀프노드와 이웃노드의 관계를 설명하기 위한 예시도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 단말기의 추정위치 보정장치에서
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 단말기의 추정위치 보정장치에서 통신부에 대한 구성도
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 단말기의 추정위치 보정장치의 보정부의 동작을 설명하기 위한 예시도
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 단말기의 추정위치 보정장치에서 추가 보정부와 필터링부가 더 포함된 구성도
도 7은 도 2에서 셀프노드에 이웃노드가 다수개 연결된 상태를 설명하기 위한 예시도
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 단말기의 추정위치 보정장치에서 추가 조정부의 구성도
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 단말기의 추정위치 보정장치에서 필터링부의 구성도
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 단말기의 추정위치 보정방법의 순서도
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 단말기의 추정위치 보정방법에서 추가 위치 보정단계의 세부 순서도
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 단말기의 추정위치 보정방법에서 최종보정좌표를 결정하기 위한 임계반경 설정의 세부 순서도
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 단말기의 추정위치 보정장치는 추측항법부(10), 통신부(20), 거리측정부(30) 및 보정부(40)를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 단말기는 이동통신 단말기, 차량 단말기 등 자신의 위치를 측정할 수 있는 단말기이며, 상기 단말기의 추정위치 보정장치가 하나의 모듈로 단말기에 포함된다.
도 2를 참조하면, 설명의 편의를 위해, 위치를 측정하는 자신의 단말기를 셀프(Self)노드(A), 상기 셀프노드(A)를 제외한 위치측정에 참여하는 주변의 단말기를 이웃(Neighbor)노드(B)라고 정의한다.
상기 추측항법부(10)는 셀프노드(A)의 초기위치로부터 소정의 시간 동안 움직인 이동 방향 및 상대적인 이동거리를 추정하여, 추정좌표(PDR)를 산출한다.
도 3을 참조하면, 상기 추정좌표(PDR)는 초기위치로부터 소정의 시간동안 추측항법(DR:Deak-Reckoning)으로 추정한 좌표로서, 소정의 시간동안 움직인 이동 후의 실제좌표(Preal)와는 오차가 존재한다.
상기 소정의 시간은 사용자에 의해 가변적으로 조절될 수 있다.
상기 추정좌표(PDR)라는 것은 평균이 실제좌표(Preal)이고, 공분산 행렬이
Figure 112012006115493-pat00006
와 같은 이변량 가우시안(bivariate gaussian)분포를 따른 다고 가정할 있다.
상기 추정좌표(PDR)는 상기와 같은 이변량 가우시안 분포를 따르는 일종의 확률 변수이며, 실제로 추측항법을 통해 얻은 추정좌표(PDR)는 확률 변수 중 하나의 샘플을 얻은 값이다.
상기
Figure 112012006115493-pat00007
DR는 추측항법으로 추정한 추정좌표(PDR)에 대한 오차의 표준편차로 추측항법을 수행한 시간에 비례하는 함수이며, I는 단위행렬이다.
상기 추측항법부(10)는 이동방향과 이동거리를 추정하기 위하여, 지자기 센서, 가속도 센서, 자이로 센서 등을 포함하고, 이를 이용하여 추측항법을 수행하며, 추측항법을 통해 추정좌표(PDR)을 산출한다.
상기 추측항법을 이용하여 셀프노드(A)의 위치를 추측하는 기술은 대한민국 등록특허 제10-0742612호, 대한민국 공개특허 제10-2009-0087300호 등에 기재되어 있는 바와같이, 이미 공지된 기술로 본 발명에서 자세한 설명은 생략한다.
상기 통신부(20)는 셀프노드(A)의 주변에 위치된 이웃노드(B)에 접속을 시도하여 셀프노드(A)와 이웃노드(B)간에 링크를 설정하며, 이웃노드(B)로부터 이웃노드(B)의 추정좌표(PDR ,i)를 전송받는다.
상기 i 는 이웃노드(B)가 하나일 경우 i=1 이며, 이웃노드(B)가 다수개일 경우, i= 1,2...n 값으로 정의된다.
상기 셀프노드(A)와 이웃노드(B)의 통신은 블루투스(Bluetooth) 등과 같은 근거리 통신이다.
도 4를 참조하면, 상기 통신부(20)는 이웃노드(B)에 접속을 시도하는 마스터(Master)부(21)와, 이웃노드(B)의 접속을 기다리는 슬래이브(Slave)부(22)를 포함하며, 상기 마스터부(21)와 슬래이브부(22)를 통해 셀프노드(A)와 이웃노드(B)간의 링크를 설정한다.
상기 셀프노드(A)의 통신부(20)에서 마스터부(21)가 검색(Inquiry)패킷을 이웃노드(B)로 전송하면, 이웃노드(B)의 통신부(20)에서 슬래이브부(22)가 검색스캔 모드로 있는 상태에서, 검색패킷을 전송받아 응답(Response)패킷을 셀프노드(A)의 통신부(20)로 전송한다.
상기 응답패킷에는 셀프노드(A)의 마스터부(21)가 전송한 검색패킷의 수신신호 세기를 나타내는 수신전계강도(RSSI:Received Singnal strength indication)값이 포함되어 있으며, 상기 셀프노드(A)가 수신전계강도 값을 획득할 수 있어, 획득한 수신전계강도 값을 통해 하기 거리측정부(30)가 셀프노드(A)와 이웃노드(B)간의 이격거리(이하; 거리 d)를 추정할 수 있다.
상기 거리측정부(30)는 상기 통신부(20)를 통해 수신받은 이웃노드(B)의 수신전계강도 값을 통해, 셀프노드(A)와 이웃노드(B)의 거리(d)를 산출한다.
상기 이웃노드(B)의 응답패킷에 포함된 수신전계강도 값을 통해, 수신전력(Pr)과 거리(d)와의 관계를 나태내는 하기 [수학식 1]을 이용하여 셀프노드(A)와 이웃노드(B)의 거리(d)를 구할 수 있다.
상기 수신전력(Pr)은 아래 식과 같이 로그-디스턴스 경로 손실 모델(Log-distance path loss Model)에 기반한다.
Figure 112012006115493-pat00008
P0는 기준거리 d0에서의 수신한 전력, β는 경로손실지수(Path loss exponent)이며, X는 평균이 '0'이고, 표준편차가
Figure 112012006115493-pat00009
dB인 로그-노멀 쉐도잉(log-normal shadowing)이다.
d0 = 1m라고 가정하고, d0 에서의 P0 값을 미리 알면, [수학식 1]을 적용하여 수신전력(Pr)으로부터 셀프노드(A)와 이웃노드(B)간의 거리(d)를 추정할 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 보정부(40)는 통신부(20)를 통해 전달받은 이웃노드(B)의 추정좌표(PDR ,i)를 중심으로 거리측정부(30)에서 추정한 거리(d =
Figure 112012006115493-pat00010
)내의 좌표인 원(circular) 상의 점들의 공간(Si)을 설정하고, 상기 추측항법부(10)에서 전달받은 셀프노드(A)의 추정좌표(PDR)가 공간(Si)에 포함된 좌표 중에서 가장 가까운 적어도 어느 하나의 좌표를 보정좌표(
Figure 112012006115493-pat00011
)로 추정한다.
즉, 셀프노드(A)의 실제좌표는 이웃노드(B)로부터 거리(d)만큼 이격되어 있으므로, 공간(Si)에 포함된 좌표 중 어느 하나라고 예측할 수 있으며, 셀프노드(A)의 추정좌표(PDR)를 고려했을 때, 공간(Si)에 포함된 좌표 중에서 보정좌표(
Figure 112012006115493-pat00012
)로 가장 적합한 좌표는 추정좌표(PDR)와 가장 가까운 좌표이다.
상기 보정좌표(
Figure 112012006115493-pat00013
)를 식으로 표현하면 하기의 [수학식 2]와 같다.
Figure 112012006115493-pat00014
도 5를 다시 참조하면, 셀프노드(A)가 이웃노드(B)와의 보정을 통해서 얻은 보정좌표(
Figure 112012006115493-pat00015
)는 이웃노드(B)의 추정좌표(PDR ,i)와 셀프노드(A)의 추정좌표(PDR)의 연장선과 원과의 교점임을 알 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 단말기의 추정위치 보정장치 상기 통신부(20)의 이웃노드들(B1~Bi)의 링크 설정개수를 통해 상기 셀프노드(A) 주변에 적어도 2개 이상의 이웃노드들(B1~Bi)이 존재한다고 제어부(미도시)가 판단한다.
상기 보정부(40)에서 추정한 보정좌표(
Figure 112012006115493-pat00016
)의 오차를 추가 보정하기 위한 추가 보정부(50)을 더 포함한다.
도 8을 참조하면, 상기 추가 보정부(50)는 다수개의 이웃노드들(B1~Bi) 각각의 신뢰도를 통해 가중치(Wi)를 산출하는 가중치 산출부(51)와, 상기 가중치 산출부(51)에서 산출한 가중치(Wi)와 상기 보정부(40)에서 생성한 보정좌표(
Figure 112012006115493-pat00017
)를 전달받아 최종 보정위치(
Figure 112012006115493-pat00018
)를 추정하는 추가보정위치 산출부(52)를 포함한다.
상기 신뢰도는 다수개의 이웃노드들(B1~Bi) 각각의 추측항법으로 추정한 좌표에 대한 오차의 표준편차(
Figure 112012006115493-pat00019
DR ,i)를 신뢰도 지표로 가정하고, 상기 신뢰도 지표가 최저일 때, 신뢰도가 높다고 정의한다.
상기 가중치 산출부(51)는 하기의 [수학식 3]을 통해 가중치(Wi)를 산출한다.
Figure 112012006115493-pat00020
상기 가중치(Wi)는 표준편차(
Figure 112012006115493-pat00021
DR ,i)의 역수의 총합에 대한 특정노드(i)에서의 표준편차(
Figure 112012006115493-pat00022
DR ,i)의 역수의 비율로 표현도리 수 있다.
상기 추가보정위치 산출부(52)는 하기의 [수학식 4]를 통해 추가보정좌표(
Figure 112012006115493-pat00023
)를 산출한다.
Figure 112012006115493-pat00024
상기 이웃노드들(B1~Bi)의 추정좌표(PDR ,i)의 정확도에 따라 신뢰도가 각각 다르기 때문에, 상기 추가 보정부(50)는 가중치 산출부(51)와 추가보정위치 산출부(52)를 통해, 다수개의 이웃노드들(B1~Bi)의 보정부(40)에서 추정한 보정좌표(
Figure 112012006115493-pat00025
)를 이용하여 추가 보정좌표(
Figure 112012006115493-pat00026
)를 추정할 수 있다.
이와 같이, 상기 보정부(40)와 추가 보정부(50)를 통해 추정한 보정좌표는 종래의 삼각 측량을 이용한 위치측위 알고리즘과는 달리, 이웃노드(B)의 개수가 1개만 존재하여도 보정이 가능하며, 이웃노드(B)가 1개일 경우, 보정부(40)에서 보정한 추정좌표(
Figure 112012006115493-pat00027
)가 최종 보정좌표가 된다.
상기 추가 보정부(50)에서 추정한 추가 보정좌표(
Figure 112012006115493-pat00028
)를 전달받아 보정좌표를 필터링하는 필터링부(60)를 더 포함하고, 상기 필터링부(60)는 추가 보정부(50)에서 추정한 추가 보정좌표(
Figure 112012006115493-pat00029
)가 임계반경(Γth) 밖에 있으면, 상기 추측항법부(10)에서 추정한 추정좌표(PDR)를 최종 보정좌표로 판단하고, 추정한 보정좌표가 임계반경(Γth) 안에 있으면, 임계반경(Γth) 안에 있는 추가 보정좌표(
Figure 112012006115493-pat00030
)를 최종 보정좌표로 판단한다.
도 9를 참조하면, 상기 필터링부(60)는 임계반경(Γth) 을 설정하는 임계반경 산출부(61)를 포함하며, 상기 임계반경 산출부(61)는 하기의 [수학식 5]를 통해 임계반경(Γth)을 설정한다.
Figure 112012006115493-pat00031
상기 임계반경 산출부(61)는 α=0.95로 설정하여, 임계반경(Γth)이 95%의 신뢰도를 갖는다.
α 값은 원하는 신뢰도 값에 따라 변경될 수 있다.
상기 필터링부(60)는 임계반경(Γth)을 설정하여 필터링하는 과정으로써, 상기 보정부(40)와 추가 보정부(50)를 통해 보정좌표(
Figure 112012006115493-pat00032
or
Figure 112012006115493-pat00033
) 의 오차를 감소시킬 수 있으나, 보정과정에서 이웃노드(B)의 추정좌표(PDR ,i) 또는 상기 거리측정부(30)에서 산출한 거리(d)에 오차가 포함되어 있으므로, 셀프노드(A)의 보정좌표는 보정하기 전의 추정좌표(PDR) 보다 오차가 증가할 수 있다.
이러한 현상은 보정좌표(
Figure 112012006115493-pat00034
or
Figure 112012006115493-pat00035
)가 추정좌표(PDR)로부터 너무 멀리 떨어진 경우에 많이 발생하며, 이러한 문제를 해결하기 위하여 임계범위(Γth)를 설정하여, 임계범위(Γth)내에서만 보정을 함으로써, 오차가 많은 보정좌표는 필터링 할 수 있다.
상기 임계범위(Γth)는 확률분포를 이용해 설정한다.
셀프노드(A)의 추정좌표(PDR)는 평균이 실제좌표(Preal)이고, 공분산 행렬이
Figure 112012006115493-pat00036
와 같은 이변량 가우시안 확률 분포를 따른다고 가정할 수 있다.
따라서, 추정좌표(PDR)가 상기와 같은 이변량 가우시안 확률 분포를 따를 때, 실제좌표(Preal)로부터 추정좌표간의 거리(즉,
Figure 112012006115493-pat00037
)는 레일리(Rayleigh) 확률 분포를 따르게 된다.(상기 실제좌표(Preal)을 이용하여
Figure 112012006115493-pat00038
을 구하는 것이 아니라,
Figure 112012006115493-pat00039
값이 어떤 확률 분포를 가지는지 정의하기 위함이다)
즉, 상기
Figure 112012006115493-pat00040
을 확률 분포함수(Probability density function)는 레일리 확률 분포함수인 하기의 [수학식 6]과 같다.
Figure 112012006115493-pat00041
상기 식의 의미는 = x 일 확률이 확률 분포함수와 같다는 것을 의미한다.
상기
Figure 112012006115493-pat00043
의 누적 분포함수(Cumulative distribution function)는 확률 분포함수를 적분하여 하기의 [수학식 7]과 같이 구할 수 있다.
Figure 112012006115493-pat00044
즉,
Figure 112012006115493-pat00045
일 확률이 위의 식과 같다는 의미이다.
추정좌표(PDR)과 실제좌표(Preal) 간의 거리
Figure 112012006115493-pat00046
의 확률분포는 상기의 과정을 통해 알 수 있으며, 실제좌표(Preal)가 추정좌표(PDR)을 중심으로 반경 x안에 존재할 확률을 정의할 수 있다
따라서, 실제좌표(Preal)가 추정좌표(PDR)을 중심으로 반경 x안에 존재할 확률은 추정좌표(PDR)와 실제좌표(Preal)간의 거리
Figure 112012006115493-pat00047
가 x 보다 작을 확률이므로
Figure 112012006115493-pat00048
의 누적 분포함수가 되어 하기의 [수학식 8]과 같이 표현할 수 있다.
Figure 112012006115493-pat00049
상기 식의 확률이 α가 되는 x를 임계반경(Γth)로 설정하면, 임계반경(Γth)을 구하는 상기의 [수학식 5]와 같다.
상기와 같은 과정을 통해, 임계반경(Γth)을 구할 수 있다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 단말기의 추정위치 보정방법을 설명하면 다음과 같다.
추측항법부(10)가 셀프노드(A)의 초기위치로부터 소정의 시간 동안 움직인 이동 방향 및 상대적인 이동거리를 추정하여, 추정좌표(PDR)를 산출한다(S100).
통신부(20)가 상기 셀프노드(A)의 주변에 위치된 이웃노드(B)에 접속을 시도하여 셀프노드(A)와 이웃노드(B)간에 링크를 설정하며, 이웃노드(B)로부터 이웃노드(B)의 추정좌표(PDR ,i)를 전송받는다(S110).
거리측정부(30)가 상기 통신부(20)를 통해 수신받은 이웃노드(B)의 수신전계강도 값을 통해, 셀프노드(A)와 이웃노드(B)의 거리(d)를 산출한다(S120).
보정부(40)가 상기 통신부(20)를 통해 전달받은 이웃노드(B)의 추정좌표(PDR ,i)를 중심으로 거리측정부(30)에서 추정한 거리(d =
Figure 112012006115493-pat00050
)내의 좌표인 원(circular) 상의 점들의 공간(Si)을 설정하고, 상기 추측항법부(10)에서 전달받은 셀프노드(A)의 추정좌표(PDR)가 공간(Si)에 포함된 좌표 중에서 가장 가까운 적어도 어느 하나의 좌표를 보정좌표(
Figure 112012006115493-pat00051
)로 추정한다(S130).
추가 보정부(50)가 다수개의 이웃노드들(B1~Bi) 각각의 신뢰도를 통해 가중치(Wi)를 산출하고, 산출한 가중치(Wi)와 상기 보정부(40)에서 생성한 보정좌표(
Figure 112012006115493-pat00052
)를 전달받아 추가 보정위치(
Figure 112012006115493-pat00053
)를 추정한다(S140).
도 11을 참조하면, 추가 보정위치(
Figure 112012006115493-pat00054
)를 추정하는 단계(S140)에서, 상기 신뢰도는 다수개의 이웃노드들(B1~Bi) 각각의 추측항법으로 추정한 좌표에 대한 오차의 표준편차(
Figure 112012006115493-pat00055
DR ,i)를 신뢰도 지표로 가정하고, 상기 신뢰도 지표가 최저일 때, 신뢰도가 높다고 정의한다(S141).
상기 가중치(Wi)는 하기의 [수학식 9]를 통해 산출한다(S142).
Figure 112012006115493-pat00056
도 10를 다시 참조하면, 필터링부(60)가 추가 보정부(50)에서 추정한 추가 보정좌표(
Figure 112012006115493-pat00057
)가 임계반경(Γth) 밖에 있으면, 상기 추측항법부(10)에서 추정한 추정좌표(PDR)를 최종 보정좌표로 판단하고, 추정한 보정좌표가 임계반경(Γth) 안에 있으면, 임계반경(Γth) 안에 있는 추가 보정좌표(
Figure 112012006115493-pat00058
)를 최종 보정좌표로 판단한다(S150).
도 12를 참조하면, 상기 임계반경(Γth)은 하기의 [수학식 10]을 통해 임계반경(Γth)을 설정한다(S151).
Figure 112012006115493-pat00059
상기 임계반경(Γth)은 α=0.95로 설정하여, 임계반경(Γth)이 95%의 신뢰도를 갖는다(S152).
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되는 것이다.
10: 추측항법부
20: 통신부
30: 거리측정부
40: 보정부
50: 추가보정부
60: 필터링부

Claims (13)

  1. 셀프노드의 초기위치로부터 소정의 시간 동안 움직인 이동 방향 및 상대적인 이동거리를 추정하여, 추정좌표(PDR)를 산출하는 추측항법부;
    상기 셀프노드의 주변에 위치된 이웃노드에 접속을 시도하여 셀프노드와 이웃노드간에 링크를 설정하며, 상기 이웃노드로부터 이웃노드의 추정좌표(PDR)를 전송받는 통신부;
    상기 통신부를 통해 수신받은 상기 이웃노드의 수신전계강도 값을 통해, 셀프노드와 이웃노드의 거리(d)를 산출하는 거리측정부 및
    상기 통신부를 통해 전달받은 상기 이웃노드의 추정좌표(PDR ,i)를 중심으로 상기 거리측정부에서 추정한 거리내의 좌표인 원 상의 점들의 공간을 설정하고, 상기 추측항법부에서 전달받은 셀프노드의 추정좌표(PDR)가 공간에 포함된 좌표 중에서 가장 가까운 적어도 어느 하나의 좌표를 보정좌표(
    Figure 112012006115493-pat00060
    )로 추정하는 보정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말기의 추정위치 보정장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 통신부는 이웃노드에 접속을 시도하는 마스터부와, 이웃노드의 접속을 기다리는 슬래이브부를 포함하며, 상기 마스터부와 슬래이브부를 통해 셀프노드와 이웃노드간의 링크를 설정하는 것을 특징으로 하는 단말기의 추정위치 보정장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 보정부에서 추정한 보정좌표(
    Figure 112012006115493-pat00061
    )의 오차를 보정하기 위한 추가 보정부을 더 포함하고, 상기 추가 보정부는 다수개의 이웃노드들 각각의 신뢰도를 통해 가중치(Wi)를 산출하는 가중치 산출부와, 상기 가중치 산출부에서 산출한 가중치(Wi)와 상기 보정부에서 생성한 보정좌표(
    Figure 112012006115493-pat00062
    )를 전달받아 추가 보정위치(
    Figure 112012006115493-pat00063
    )를 추정하는 추가보정위치 산출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말기의 추정위치 보정장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 신뢰도는 다수개의 이웃노드들각각의 추측항법으로 추정한 좌표에 대한 오차의 표준편차를 신뢰도 지표로 가정하고, 상기 신뢰도 지표가 최저일 때, 신뢰도가 높다고 정의하는 것을 특징으로 하는 단말기의 추정위치 보정장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 가중치 산출부는
    Figure 112012006115493-pat00064
    를 통해 가중치(Wi)를 산출하는 것을 특징으로 하는 단말기의 추정위치 보정장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 추가보정위치 산출부는
    Figure 112012006115493-pat00065
    를 통해 추가 보정좌표(
    Figure 112012006115493-pat00066
    )를 산출하는 것을 특징으로 하는 단말기의 추정위치 보정장치.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 추가 보정부에서 추정한 추가 보정좌표(
    Figure 112012006115493-pat00067
    )를 전달받아 보정좌표를 필터링하는 필터링부를 더 포함하고, 상기 필터링부는 추가 보정부에서 추정한 추가 보정좌표(
    Figure 112012006115493-pat00068
    )가 임계반경(Γth) 밖에 있으면, 상기 추측항법부에서 추정한 추정좌표(PDR)를 최종 보정좌표로 판단하고, 추정한 보정좌표가 임계반경(Γth) 안에 있으면, 임계반경(Γth) 안에 있는 추가 보정좌표(
    Figure 112012006115493-pat00069
    )를 최종 보정좌표로 판단하는 것을 특징으로 하는 단말기의 추정위치 보정장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 필터링부는 임계반경(Γth) 을 설정하는 임계반경 산출부를 포함하며, 상기 임계반경 산출부는
    Figure 112012006115493-pat00070
    를 통해 임계반경(Γth)을 설정하는 것을 특징으로 하는 단말기의 추정위치 보정장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 임계반경 산출부는 α=0.95로 설정하여, 임계반경(Γth)이 95%의 신뢰도를 갖는 것을 특징으로 하는 단말기의 추정위치 보정장치.
  10. 추측항법부가 셀프노드의 초기위치로부터 소정의 시간 동안 움직인 이동 방향 및 상대적인 이동거리를 추정하여, 추정좌표(PDR)를 산출하는 단계(S100);
    통신부가 상기 셀프노드의 주변에 위치된 이웃노드에 접속을 시도하여 셀프노드와 이웃노드간에 링크를 설정하며, 이웃노드로부터 이웃노드의 추정좌표(PDR ,i)를 전송받는 단계(S110);
    거리측정부가 상기 통신부를 통해 수신받은 이웃노드의 수신전계강도 값을 통해, 셀프노드와 이웃노드의 거리(d)를 산출하는 단계(S120);
    보정부가 상기 통신부를 통해 전달받은 이웃노드의 추정좌표(PDR ,i)를 중심으로 거리측정부에서 추정한 거리(d)내의 좌표인 원 상의 점들의 공간(Si)을 설정하고, 상기 추측항법부에서 전달받은 셀프노드의 추정좌표(PDR)가 공간(Si)에 포함된 좌표 중에서 가장 가까운 적어도 어느 하나의 좌표를 보정좌표(
    Figure 112012006115493-pat00071
    )로 추정하는 단계(S130) 및
    추가 보정부가 다수개의 이웃노드들 각각의 신뢰도를 통해 가중치(Wi)를 산출하고, 산출한 가중치(Wi)와 상기 보정부에서 생성한 보정좌표(
    Figure 112012006115493-pat00072
    )를 전달받아 추가 보정위치(
    Figure 112012006115493-pat00073
    )를 추정하는 단계(S140)를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말기의 추정위치 보정방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 추가 보정위치(
    Figure 112012006115493-pat00074
    )를 추정하는 단계(S140)에서, 상기 신뢰도는 다수개의 이웃노드들 각각의 추측항법으로 추정한 좌표에 대한 오차의 표준편차(
    Figure 112012006115493-pat00075
    DR ,i)를 신뢰도 지표로 가정하고, 상기 신뢰도 지표가 최저일 때, 신뢰도가 높다고 정의하는 단계(S141) 및 상기 가중치(Wi)는
    Figure 112012006115493-pat00076
    를 통해 산출하는 단계(S142)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단말기의 추정위치 보정방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 추가 보정부에서 추정한 추가 보정좌표(
    Figure 112012006115493-pat00077
    )가 임계반경(Γth) 밖에 있으면, 필터링부가 상기 추측항법부에서 추정한 추정좌표(PDR)를 최종 보정좌표로 판단하고, 추정한 보정좌표가 임계반경(Γth) 안에 있으면, 필터링부가 임계반경(Γth) 안에 있는 추가 보정좌표(
    Figure 112012006115493-pat00078
    )를 최종 보정좌표로 판단하는 단계(S150)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단말기의 추정위치 보정방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 임계반경(Γth)은
    Figure 112012006115493-pat00079
    를 통해 임계반경(Γth)을 설정하는 단계(S151) 및, 상기 임계반경(Γth)은 α=0.95로 설정하여, 임계반경(Γth)이 95%의 신뢰도를 갖는 단계(S152)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단말기의 추정위치 보정방법.
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