KR101242973B1 - 휴대단말장치의 위치계산방법 - Google Patents

휴대단말장치의 위치계산방법 Download PDF

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Abstract

GPS 수신기, 무선랜 인터페이스, 움직임 센서를 구비하는 휴대단말장치의 위치를 실외 및 실내에서 연속적으로 계산할 수 있는 방법이 제공된다. 본 발명의 위치측정방법은 GPS 수신부로부터의 신호로부터 휴대단말장치의 위치와 정확도를 계산하고, WiFi 통신부로부터의 신호로부터 휴대단말장치의 위치와 정확도를 계산하고, 움직임 센서부로부터의 신호로부터 휴대단말장치의 이동 여부를 판단하여, 측정한 데이터의 정확도에 따라 가중치를 부여하여 휴대단말장치의 위치를 계산한다. 본 발명에 따르면, 실외와 실내의 경계 지역에서는 두 신호의 정확도에 따라 측정된 위치에 가중치를 두어 계산할 수 있어서, 실내에서 실외로 또는 그 반대로 이동할 때에도 중단없이 위치를 측정할 수 있을 뿐만 아니라, 실내와 실외의 경계에서도 보다 신뢰성 높은 위치 측정이 가능하다.

Description

휴대단말장치의 위치계산방법 {Method for determining position of mobile device}
본 발명은 휴대단말장치의 위치계산방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 GPS 수신기, 무선랜 인터페이스, 움직임 센서를 구비하는 휴대단말장치의 위치를 실외 및 실내에서 연속적으로 계산할 수 있는 방법에 관한 것이다.
스마트폰, 태블릿 PC 등의 휴대단말장치에는 단말장치의 위치를 계산하기 위한 GPS 수신기가 일반적으로 탑재되고 있으며, 이를 활용하여 다양한 서비스를 제공하고 있다. 그러나, GPS 수신기는 실외에서만 정확히 동작하고 위성신호를 수신하기 어려운 실내에서는 동작이 되지 않는 문제점이 있다.
한편, 실내에서의 위치계측을 위하여 무선랜(WiFi) 신호를 이용하려는 연구가 진행되고 있다. WiFi를 이용한 위치계측은 단말장치가 서비스 받고 있는 Serving 및 Neighbor WiFi AP(Access Point)의 MAC 어드레스 및 신호세기 정보와 RTT(Round Trip Time) 등의 정보를 이용하여 단말장치의 위치를 측정하는 것이다.
따라서, 실외에서는 GPS 수신기로 위치를 측정하고 실내에서는 WiFi를 사용하여 위치를 측정할 수 있으나, 실외와 실내의 경계 지역에서는 정확한 위치 측정이 어렵고 실외와 실내 사이에서 연속적으로 위치를 측정하기가 어렵다는 문제가 있다.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로서, 실외와 실내의 경계 지역에서의 위치오차를 보정할 수 있는 휴대단말장치의 위치계산방법를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 휴대단말장치에서의 위치계산방법은, GPS 수신부로부터의 신호로부터 휴대단말장치의 위치와 정확도를 계산하는 단계와, WiFi 통신부로부터의 신호로부터 휴대단말장치의 위치와 정확도를 계산하는 단계와, 움직임 센서부로부터의 신호로부터 휴대단말장치의 이동 여부를 판단하는 단계와, 상기 GPS 수신부로부터의 신호로부터 계산한 위치와 정확도, 상기 WiFi 통신부로부터의 신호로부터 계산한 위치와 정확도, 상기 휴대단말장치의 이동 여부를 사용하여 휴대단말장치의 위치를 계산하는 단계를 포함한다.
휴대단말장치의 위치를 계산하는 단계는, 휴대단말장치의 현재 위치를 Pk, 바로 이전의 위치를 Pk -1, GPS 수신부로부터의 신호로부터 계산한 위치를 Gk, 정확도를 D, 상기 WiFi 통신부로부터의 신호로부터 계산한 위치를 Ck, 정확도를 H, 휴대단말장치의 이동 여부를 A(이동중일 때 A=1, 정지상태일 때 A=0)라고 했을 때, 다음 식
Figure 112011048599898-pat00001
에 의해 계산할 수 있다.
또한, WiFi 통신부에서 계산한 정확도는 휴대단말장치에서 검색된 WiFi 무선접속장치의 개수에 기초해서 결정될 수 있으며, GPS 수신부에서 계산한 정확도는 HDOP(Horizonal Dilution of Precision)에 기초해서 결정될 수 있다.
본 발명은 또한 위치측위시스템에서 수행될 수도 있다. 위치측위시스템에서의 휴대단말장치 위치계산방법은, 휴대단말장치의 GPS 수신부에서 측정한 휴대단말장치의 위치 데이터와 정확도, 휴대단말장치의 WiFi 통신부에서 측정한 휴대단말장치의 위치 데이터와 정확도, 휴대단말장치의 움직임 센서부에서 측정한 휴대단말장치의 이동여부 정보를 위치측위시스템이 휴대단말장치로부터 수신하는 단계와, 위치측위시스템에서 휴대단말장치로부터 수신한 상기 GPS 수신부에서 측정한 위치 데이터와 정확도, 상기 WiFi 통신부에서 측정한 위치 데이터와 정확도, 상기 휴대단말장치의 이동여부 정보를 사용하여 휴대단말장치의 위치를 계산하는 단계를 포함한다.
휴대단말장치의 위치를 계산하는 단계는, 휴대단말장치의 현재 위치를 Pk, 바로 이전의 위치를 Pk -1, GPS 수신부에서 측정한 위치 데이터로부터 계산된 위치를 Gk, 정확도를 D, 상기 WiFi 통신부에서 측정한 위치 데이터로부터 계산된 위치를 Ck, 정확도를 H, 휴대단말장치의 이동여부를 A(이동중일 때 A=1, 정지상태일 때 A=0)라고 했을 때, 다음 식
Figure 112011048599898-pat00002
에 의해 계산할 수 있다.
또한, WiFi 통신부에서 계산한 정확도는 휴대단말장치에서 검색된 WiFi 무선접속장치의 개수에 기초해서 결정될 수 있으며, GPS 수신부에서 계산한 정확도는 HDOP(Horizonal Dilution of Precision)에 기초해서 결정될 수 있다.
본 발명에 따르면, GPS 수신기에 측정한 데이터의 정확도와 WiFi 통신부에서 측정한 데이터의 정확도에 따라 가중치를 부여하여 위치를 계산하므로, 실외에서는 GPS 수신기로, 실내에서는 WiFi 통신부를 주로 이용하여 위치를 계산하고 실외와 실내의 경계 지역에서는 두 신호의 정확도에 따라 측정된 위치에 가중치를 두어 계산할 수 있어서, 실내에서 실외로 또는 그 반대로 이동할 때에도 중단없이 위치를 측정할 수 있을 뿐만 아니라, 실내와 실외의 경계에서도 보다 신뢰성 높은 위치 측정이 가능하다.
도 1은 본 발명의 휴대단말장치의 위치측정방법에서 각 장치가 통신망을 통해 연결되어 있는 모습을 도시한 도면이다.
도 2는 휴대단말장치의 내부 구성을 보여주는 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 휴대단말장치의 위치측정방법의 흐름을 보여주는 흐름도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 휴대단말장치의 위치측정방법에서 각 장치가 통신망을 통해 연결되어 있는 모습을 도시한 도면이다.
휴대단말장치(100)는 휴대단말장치(100)에 내장된 GPS 수신기, WiFi 통신부 등에서 측정되는 신호로부터 데이터를 추출하여 통신망(N)을 통해 위치측위 시스템(200)으로 전송한다. 전송되는 데이터로는 휴대단말장치의 GPS 수신부에서 측정한 휴대단말장치의 위치 데이터와 정확도, 휴대단말장치의 WiFi 통신부에서 측정한 휴대단말장치의 위치 데이터와 정확도, 휴대단말장치의 움직임 센서부에서 측정한 휴대단말장치의 이동여부 정보가 포함된다. 휴대단말장치(100)에서 위치측위시스템(200)으로 전송되는 위치 데이터는 휴대단말장치(100)에서 측정한 신호값일 수도 있고, 이 신호값을 휴대단말장치(100)에서 처리하여 계산된 위치좌표일 수도 있다.
위치측위시스템(200)은 휴대단말장치(100)로부터 수신한 데이터를 사용하여 휴대단말장치(100)의 위치를 계산하고, 계산된 위치는 위치기반 서비스 시스템(Location Based Service System)(300)에 제공된다. 한편, 위치계산을 위한 일부 데이터는 휴대단말장치(100)로부터 수신하지 않고 이동통신 교환시스템으로부터 수신할 수도 있다.
휴대단말장치(100)에서 위치측위시스템(200)으로 데이터를 전송하는데 사용되는 통신망(N)으로는 휴대단말장치(100)의 WiFi 통신부를 거쳐서 WiFi 무선접속장치(Access Point)를 거쳐 인터넷을 통해 전달되는 통신망이 사용될 수도 있고, 휴대단말장치(100)의 이동통신망 인터페이스를 통해 기지국과 이동통신 교환시스템을 거쳐서 인터넷을 통해 전달되는 통신망이 사용될 수도 있으며, 본 발명은 특정 통신망에 한정되지 않는다.
도 2는 휴대단말장치의 내부 구성을 보여주는 블록도이다. 도 2의 스마트폰과 같이 이동통신망을 통한 통신을 제공하는 휴대단말장치의 경우를 예로 들고 있지만, 이동통신망을 통한 통신 기능이 없이 WiFi 통신기능만 있는 태블릿 PC 등에도 본 발명의 방법이 적용될 수 있다.
이동통신망 인터페이스(120)는 WCDMA, GSM 등의 이동통신망에 접속하기 위한 것으로서, WiFi 통신기능만 있는 태블릿 PC 등에서는 생략 가능하다.
표시부(130)는 각종 정보를 표시하기 위한 LCD 등의 디스플레이 장치이며, 입력부(140)는 사용자의 조작 명령을 입력받기 위한 입력수단이다. 실시예에 따라서는 터치스크린과 같이 표시부(130)와 입력부(140)를 하나로 결합하여 구성할 수도 있다.
GPS 수신부(150)는 GPS 위성으로부터의 신호를 수신하여 위치측정을 위한 데이터를 제공한다. GPS 수신부(150)에서는 위치데이터 이외에도 위치데이터의 정확도를 나타내는 값으로서, HDOP(Horizontal Dilution of Precision) 값을 제공한다. HDOP는 수평좌표의 위치 정밀도를 방해하는 정도를 나타내는 수치로서, 그 수치가 적을수록 수평좌표의 정확도가 높다.
WiFi 통신부(160)는 IEEE 802.11에 기반한 무선접속장치(Access Point)와의 무선통신을 위한 구성요소로서, 무선으로 인터넷에 접속할 수 있도록 한다. WiFi 통신부(160)는 주변의 다수의 무선접속장치로부터의 신호를 사용하여 휴대단말장치(100)의 위치 데이터를 추출할 수 있으며, 또한 위치데이터의 정확도를 나타내는 값으로서 현재 주변의 무선접속장치의 갯수에 관한 정보도 제공한다. 한편, 실시예에 따라서는 WiFi 대신에 와이브로(Wibro) 등의 유사한 다른 통신규격을 사용하는 통신부를 사용할 수도 있다.
움직임 센서부(170)는 휴대단말장치(100)의 움직임을 감지하기 위한 구성요소로서, 중력센서(가속도계)가 사용될 수 있다. 본 발명에서는 움직임 센서부(170)에서 감지된 신호로부터 휴대단말장치(100)가 이동중인지 아닌지를 판단한다.
제어부(110)는 휴대단말장치(100)의 전체 동작을 제어하며, 특히 GPS 수신부(150), WiFi 통신부(160), 움직임 센서부(170)로부터의 데이터로부터 휴대단말장치(100)의 위치를 계산하거나, 실시예에 따라서는 이 데이터를 위치측위시스템(200)으로 전송하여 위치측위시스템(200)에서 휴대단말장치(100)의 위치를 계산하도록 한다.
도 3은 본 발명에 따른 휴대단말장치의 위치측정방법의 흐름을 보여주는 흐름도이다.
제어부(110)는 GPS 수신부(150)로부터의 신호로부터 휴대단말장치의 위치와 정확도를 계산한다(단계 310). GPS 수신부에서 측정한 위치데이터의 정확도를 나타내는 값으로는 HDOP(Horizontal Dilution of Precision) 값이 사용될 수 있다. 제어부(110)는 HDOP(Horizonal Dilution of Precision)에 기초해서 GPS 수신부에서 계산한 위치의 정확도를 결정한다.
제어부(110)는 WiFi 통신부(160)로부터의 신호로부터 휴대단말장치의 위치와 정확도를 계산한다(단계 320). WiFi 통신부에서 측정한 위치데이터의 정확도를 나타내는 값으로는 WiFi 통신부(160)에서 감지되는 주변의 무선접속장치의 갯수가 사용될 수 있다. 제어부(110)는 WiFi 통신부(160)에서 검색된 WiFi 무선접속장치의 개수에 기초해서 WiFi 통신부(160)에서 계산한 위치의 정확도를 결정한다.
제어부(110)는 또한, 움직임 센서부(170)로부터의 신호로부터 휴대단말장치(100)의 이동 여부를 판단한다(단계 330). 본 발명에서는 휴대단말장치(100)가 이동중인지 아닌지의 값만이 사용된다.
한편, 단계 310에서 단계 330까지의 동작은 그 순서가 관계가 없으며 동시에 수행될 수도 있다.
이와 같이 단계 310에서 단계 330까지의 절차를 수행하여 GPS 수신부(150)를 이용하여 계산된 위치(Gk)와 정확도(D), WiFi 통신부(160)를 이용하여 계산된 위치(Ck)와 정확도(H), 그리고 움직임 센서부(170)를 통해 결정된 휴대단말장치의 이동 여부 A(이동중일 때 A=1, 정지상태일 때 A=0)가 결정되면, 제어부(110)는 다음의 수학식 1을 이용하여 휴대단말장치(100)의 위치 Pk를 결정한다.
Figure 112011048599898-pat00003
수학식 1에서 Pk -1은 바로 전에 측정되었던 휴대단말장치(100)의 위치값을 나타낸다. 수학식 1에서 휴대단말장치(100)가 정지되어 있을 때에는 바로 전의 위치값 Pk-1이 그대로 사용되며, 휴대단말장치(100)가 이동 중일 때에는 GPS 수신부(150)에서 측정한 신호로부터 계산된 위치 Gk와, WiFi 통신부(160)에서 측정한 신호로부터 계산된 위치 Ck에 각 위치값의 정확도에 따른 가중치를 주어 계산된 위치가 사용된다.
한편, GPS 수신부(150)에서 측정된 신호로부터 계산한 위치의 정확도 D와 WiFi 통신부에서 측정된 신호로부터 계산된 위치의 정확도 H는 정규화(normalization)된 값을 사용하는 것이 바람직하다. 다음 표 1과 표 2는 각각 GPS 수신부에서 계산한 위치의 정확도 D와 WiFi 통신부에서 계산한 위치의 정확도 H의 정규화된 값의 예이다.
Figure 112011048599898-pat00004
Figure 112011048599898-pat00005
위의 표는 예시적인 것으로서, 지역 특성 등에 따라 적절하게 설정하여 사용할 수 있다. 또한, 지역별로 다수의 정확도 변환표를 마련하여 두고, 휴대단말장치의 현재 위치에 따라 정확도 변환표를 선택하여 사용하도록 하는 것도 가능하다.
도 3에서는 휴대단말장치(100)의 제어부(110)가 직접 휴대단말장치(100)의 위치를 계산하는 경우를 설명하였지만, 단계 310 내지 330에서 측정된 데이터를 휴대단말장치(100)가 위치측위시스템(200)으로 전송하고, 위치측위시스템(200)에서 단계 340을 수행하도록 하는 것도 가능하다. 또한, 실시예에 따라서는 GPS 수신기의 신호값을 휴대단말장치(100)에서 위치측위시스템(200)로 보내면 위치측위시스템(200)에서 그 값을 이용하여 휴대단말장치(100)의 위치 Gk를 계산하도록 하는 것도 가능하다. 또한, WiFi 통신부(160)에서 측정한 신호에 대해서도 이를 휴대단말장치(100)가 위치측위시스템(200)로 보내면 위치측위시스템(200)에서 그 값을 이용하여 휴대단말장치(100)의 위치 Ck를 계산하도록 할 수 있다.
이상, 본 발명을 몇가지 예를 들어 설명하였으나, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 반도체 기록매체, 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다. 또한, 이러한 프로그램은 통신망을 통해 다운로드 될 수 있는 형태일 수도 있다.
이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 휴대단말장치,
200 위치측위시스템,
300 위치기반 서비스 시스템
N 통신망.

Claims (6)

  1. 삭제
  2. GPS 수신부로부터의 신호로부터 휴대단말장치의 위치와 정확도를 계산하는 단계와,
    WiFi 통신부로부터의 신호로부터 휴대단말장치의 위치와 정확도를 계산하는 단계와,
    움직임 센서부로부터의 신호로부터 휴대단말장치의 이동 여부를 판단하는 단계와,
    상기 GPS 수신부로부터의 신호로부터 계산한 위치와 정확도, 상기 WiFi 통신부로부터의 신호로부터 계산한 위치와 정확도, 상기 휴대단말장치의 이동 여부를 사용하여 휴대단말장치의 위치를 계산하는 단계
    를 포함하며,
    상기 휴대단말장치의 위치를 계산하는 단계는,
    휴대단말장치의 현재 위치를 Pk, 바로 이전의 위치를 Pk-1, GPS 수신부로부터의 신호로부터 계산한 위치를 Gk, 정확도를 D, 상기 WiFi 통신부로부터의 신호로부터 계산한 위치를 Ck, 정확도를 H, 휴대단말장치의 이동 여부를 A(이동중일 때 A=1, 정지상태일 때 A=0)라고 했을 때, 다음 식
    Figure 112012074861700-pat00006

    에 의해 휴대단말장치의 현재 위치를 계산하는 휴대단말장치에서의 위치계산방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 WiFi 통신부에서 계산한 정확도는 휴대단말장치에서 검색된 WiFi 무선접속장치의 개수에 기초해서 결정되며, 상기 GPS 수신부에서 계산한 정확도는 HDOP(Horizonal Dilution of Precision)에 기초해서 결정되는 것을 특징으로 하는 휴대단말장치에서의 위치계산방법.
  4. 삭제
  5. 위치측위시스템이 휴대단말장치의 GPS 수신부에서 측정한 휴대단말장치의 위치 데이터와 정확도, 휴대단말장치의 WiFi 통신부에서 측정한 휴대단말장치의 위치 데이터와 정확도, 휴대단말장치의 움직임 센서부에서 측정한 휴대단말장치의 이동여부 정보를 휴대단말장치로부터 수신하는 단계와,
    위치측위시스템이 휴대단말장치로부터 수신한 상기 GPS 수신부에서 측정한 위치 데이터와 정확도, 상기 WiFi 통신부에서 측정한 위치 데이터와 정확도, 상기 휴대단말장치의 이동여부 정보를 사용하여 휴대단말장치의 위치를 계산하는 단계
    를 포함하며,
    상기 휴대단말장치의 위치를 계산하는 단계는,
    휴대단말장치의 현재 위치를 Pk, 바로 이전의 위치를 Pk-1, GPS 수신부에서 측정한 위치 데이터로부터 계산된 위치를 Gk, 정확도를 D, 상기 WiFi 통신부에서 측정한 위치 데이터로부터 계산된 위치를 Ck, 정확도를 H, 휴대단말장치의 이동여부를 A(이동중일 때 A=1, 정지상태일 때 A=0)라고 했을 때, 다음 식
    Figure 112012074861700-pat00007

    에 의해 계산하는 위치측위시스템에서의 휴대단말장치 위치계산방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 WiFi 통신부에서 계산한 정확도는 휴대단말장치에서 검색된 WiFi 무선접속장치의 개수에 기초해서 결정되며, 상기 GPS 수신부에서 계산한 정확도는 HDOP(Horizonal Dilution of Precision)에 기초해서 결정되는 것을 특징으로 하는 위치측위시스템에서의 휴대단말장치 위치계산방법.
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