KR101264306B1 - Apparatus of tracking user indoor using user motion model learning and recording media therefor - Google Patents

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KR101264306B1 KR1020120002856A KR20120002856A KR101264306B1 KR 101264306 B1 KR101264306 B1 KR 101264306B1 KR 1020120002856 A KR1020120002856 A KR 1020120002856A KR 20120002856 A KR20120002856 A KR 20120002856A KR 101264306 B1 KR101264306 B1 KR 101264306B1
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박영택
김인철
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숭실대학교산학협력단
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Abstract

PURPOSE: An indoor location tracking device and a recording medium therefor are provided to update a mobile model of a user by using static data by collecting the static data related to a moving path of each particle. CONSTITUTION: A user location tracking unit(104) samples a replacement particle again by using updated weighted values. The user location tracking unit repetitively executes a particle resampling process according to the movement of a user. The user location tracking unit estimates a real-location in which particles are finally converged by the location of the user. A mobile model learning unit(106) updates a mobile model by using static data for the movement path of the matched particle. [Reference numerals] (100) Sensor module; (102) Wireless communication unit; (104) User location tracking unit; (106) Mobile model learning unit

Description

이동 모델 학습을 통한 실내 위치 추적 장치 및 이를 위한 기록매체{APPARATUS OF TRACKING USER INDOOR USING USER MOTION MODEL LEARNING AND RECORDING MEDIA THEREFOR}Indoor location tracking device through moving model learning and recording medium therefor {APPARATUS OF TRACKING USER INDOOR USING USER MOTION MODEL LEARNING AND RECORDING MEDIA THEREFOR}

본 발명은 이동 모델 학습을 통한 실내 위치 추적 장치 및 이를 위한 기록매체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실내에서 사용자 위치 추적의 정확도를 높일 수 있는 장치 및 기록매체에 관한 것이다.The present invention relates to an indoor location tracking apparatus and a recording medium therefor through a moving model learning, and more particularly, to a device and a recording medium capable of increasing the accuracy of user location tracking indoors.

최근 사용자의 위치 정보를 바탕으로 서비스를 제공하는 위치 기반 서비스(Location Based Service: LBS)가 많은 관심을 받고 있다. 특히, 근래에는 스마트폰에 탑재되는 센서를 활용하여 사용자의 위치를 추적하여 LBS를 제공하는 서비스가 늘어나고 있는 추세이다. Recently, Location Based Service (LBS), which provides services based on user's location information, has received much attention. In particular, in recent years, a service that provides LBS by tracking a user's location using a sensor mounted on a smart phone is increasing.

일반적으로 건물 외부 환경에서는 GPS(Global Positioning System)를 활용하여 비교적 쉽게 사용자의 위치를 추적하는 것이 가능하나, 아직까지 GPS 신호가 수신되지 않은 실내 환경에서 사용자 위치 추적을 위한 방법을 제시되지 못하고 있는 실정이다. In general, it is possible to track a user's location relatively easily by using a GPS (Global Positioning System) in an exterior environment of a building, but a method for tracking a user's location in an indoor environment in which no GPS signal is received has not been presented. to be.

현재 실내 공간에서 WiFi 신호 지도를 이용하는 방법이 제시되고 있으나, WiFi 신호 지도를 이용하는 종래의 방법들은 k-NN, 신경망, 나이브 베이지안 필터 등과 같이 이전의 사용자 위치 정보나 사용자 이동 모델을 실시간 위치 추적에 활용하지 못하는 방법들이 대부분이다.  Currently, a method of using a WiFi signal map in an indoor space has been proposed, but conventional methods using a WiFi signal map utilize previous user location information or a user movement model such as k-NN, neural network, and naive Bayesian filter for real-time location tracking. There are many ways you can't.

또한, 사용자의 이전 위치 정보와 이동 모델을 이용할 수 있는 확률적 접근방법인 칼만 필터는 매번 가능한 모든 후보 위치들을 대상으로 우도(likelihood)를 계산하여야 하기 때문에, 실내 공간이 넓고 복잡한 경우 실시간 위치 추적을 위해 요구되는 계산 복잡도가 매우 높아져, 위치 추적기의 성능과 효율성이 낮은 한계점이 있다.In addition, the Kalman filter, which is a probabilistic approach that can use the user's previous location information and movement model, needs to calculate likelihoods for all possible candidate locations each time, so that real-time location tracking can be performed when the indoor space is large and complex. The computational complexity required for this is very high, which limits the performance and efficiency of the position tracker.

공개특허 제2010-0124649호는 이동 단말의 위치 측정 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, “이동 단말의 위치 측정 방법은 복수의 액세스 포인트로부터 상기 이동 단말로 전송된 복수의 무선신호의 수신세기 값을 측정하는 단계; 확장 칼만 필터를 이용하여, 제1 시점(time point)에서의 상기 복수의 무선 신호의 수신세기 값으로부터 상기 제1 시점에서의 상기 이동 단말의 제1 위치를 연산하는 단계; 및 파티클 필터를 이용하여, 상기 제1 시점에서의 상기 이동 단말의 위치 및 제2 시점에서 수신된 상기 복수의 무선신호의 수신세기 값으로부터 상기 제2 시점에서의 상기 이동 단말의 제2 위치를 연산하는 단계를 포함한다.”는 점을 개시하고 있으나, 이는 칼만필터를 이용하기 때문에 복잡도가 여전히 높은 문제점이 있다.Korean Patent Publication No. 2010-0124649 relates to a location measuring system and a method of a mobile terminal, and “a method of measuring a location of a mobile terminal measures reception intensity values of a plurality of radio signals transmitted from a plurality of access points to the mobile terminal. Doing; Calculating a first position of the mobile terminal at the first time point using an extended Kalman filter, from received strength values of the plurality of radio signals at a first time point; And calculating a second position of the mobile terminal at the second time point by using a particle filter, from positions of the mobile terminal at the first time point and reception intensity values of the plurality of radio signals received at the second time point. It includes the steps to perform. ”However, this uses a Kalman filter is still a problem of high complexity.

또한, 종래에는 로봇과 같은 장치의 실내 위치 추적에 관한 다양한 연구가 진행되고 있는데, 비교적 안정적이고 정확한 이동 거리와 속도 및 이동 방향을 갖는 로봇과는 달리 사람의 경우 사람의 이동 거리와 속도 및 방향을 정확하게 측정하기가 쉽지 않기 때문에 특히 실내에서의 위치 추적이 어려운 문제점이 있다.In addition, various researches have been conducted on indoor location tracking of a device such as a robot. Unlike a robot having a relatively stable and accurate moving distance and speed and a moving direction, in the case of a human, a moving distance and a speed and a direction of a human are determined. It is difficult to track the location, especially indoors, because it is not easy to measure accurately.

본 발명에서는 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 실내에서 사용자 위치 추적의 정확도를 높일 수 있는 이동 모델 학습을 이용한 실내 위치 추적 장치 및 기록매체를 제안하고자 한다.In order to solve the problems of the prior art as described above, an indoor location tracking device and a recording medium using a mobile model learning that can increase the accuracy of user location tracking in the room.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 파티클 필터 기반의 사용자 위치 추적 장치에 있어서, 실내 공간에서 사용자가 이동하는 경우, 이동 모델에 따라 복수의 파티클 각각을 이전 위치에서 새로운 위치로 이동시키고, 사용자가 이동한 실제 위치에서 하나 이상의 무선 AP로부터 수신한 무선 신호 정보와 미리 제작된 무선 신호 지도를 이용하여 상기 복수의 파티클 각각의 우도를 계산하며, 상기 계산된 우도를 이용하여 상기 복수의 파티클 각각의 가중치를 갱신하며, 상기 갱신된 가중치를 이용하여 상기 복수의 파티클 각각을 대체할 파티클을 선택하는 파티클 리샘플링을 수행하고, 사용자의 이동에 따라 상기 파티클의 이동, 상기 우도 계산, 상기 가중치의 갱신 및 새로 이동한 위치에서 파티클 리샘플링을 반복적으로 수행하여 상기 반복 수행에 의해 최종적으로 수렴하는 파티클을 사용자의 실제 위치로 추정하는 사용자 위치 추적부; 및 상기 수렴되는 파티클의 이동 경로에 대한 통계 데이터를 이용하여 상기 이동 모델을 갱신하는 이동 모델 학습부를 포함하는 사용자 위치 추적 장치가 제공된다. According to a preferred embodiment of the present invention to achieve the above object, in the particle filter-based user location tracking device, when the user moves in the indoor space, each of the plurality of particles in accordance with the movement model to the new location The likelihood of each of the plurality of particles is calculated using the radio signal information and the pre-produced radio signal map received from at least one wireless AP at the actual location of the user's movement, and using the calculated likelihood. Update weights of each of the plurality of particles, perform particle resampling to select particles to replace each of the plurality of particles using the updated weights, move the particles according to the movement of the user, calculate the likelihood, Particle resampling is repeatedly performed at the updated weight and the newly moved position. Carried out by the user location tracking unit for estimating the particles to eventually converge to by performing the iteration to the user's physical location; And a movement model learner for updating the movement model by using statistical data on the movement path of the converged particles.

상기 복수의 파티클 각각은 위치, 방향 및 이동 상태 중 적어도 하나로 정의될 수 있다. Each of the plurality of particles may be defined as at least one of a position, a direction, and a movement state.

상기 무선 신호 정보는 하나 이상의 무선 AP로부터 수신된 신호의 세기 벡터이며, 상기 무선 신호 지도는 상기 실내 공간을 복수의 지역으로 분할한 관한 위상 지도를 기반으로 각 지역별로 상기 하나 이상의 무선 AP로부터의 수신된 신호 세기 데이터를 수집에 기초하여 제작될 수 있다. The wireless signal information is an intensity vector of a signal received from one or more wireless APs, and the wireless signal map is received from the one or more wireless APs for each region based on a phase map relating to dividing the indoor space into a plurality of regions. The generated signal strength data can be produced based on the acquisition.

상기 위상 지도는 각 지역 정의를 위한 정점(vertex) 집합, 서로 인접한 두 지역의 연결 관계의 정의를 위한 간선(edge) 집합 및 상기 하나 이상의 무선 AP의 집합 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. The phase map may include at least one of a vertex set for defining each region, an edge set for defining a connection relationship between two regions adjacent to each other, and a set of the one or more wireless APs.

상기 무선 신호 지도는 상기 각 지역별로 수집된 신호 세기 데이터들의 평균과 표준편차를 이용하여 생성되는 평균 행렬 및 표준편차 행렬로 정의될 수 있다. The wireless signal map may be defined as an average matrix and a standard deviation matrix generated by using the average and standard deviation of the signal strength data collected for each region.

이동 시, 사용자는 상기 정점 상에 위치하는 것으로 가정되며, 상기 간선 상에서 연속적으로 이동하는 것으로 가정될 수 있다. When moving, the user is assumed to be located on the vertex and may be assumed to move continuously on the edge.

상기 사용자 위치 추적부는 사용자 위치 추적 시작 시점에, 사용자의 후보 위치를 랜덤하게 복수개 선정할 수 있다. The user location tracking unit may randomly select a plurality of candidate locations of a user at a start point of user location tracking.

상기 사용자 위치 추적부는 상기 파티클 리샘플링을 위해 룰렛 휠 알고리즘을 이용하여 상기 복수의 파티클 각각에 대해 계산된 가중치를 반영하여 각 파티클을 대체할 새로운 파티클을 랜덤하게 선택할 수 있다. The user position tracking unit may randomly select a new particle to replace each particle by reflecting the weights calculated for each of the plurality of particles using a roulette wheel algorithm for the particle resampling.

상기 이동 모델 학습부는 MCEM(Monte Carlo Expectation Maximization) 알고리즘을 이용하여 상기 이동 모델을 갱신할 수 있다. The movement model learner may update the movement model using a Monte Carlo Expectation Maximization (MCEM) algorithm.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 초기에 사용자의 후보 위치(파티클)를 랜덤하게 복수개 선정하고, 사용자가 이동하는 경우, 이동 모델에 따라 상기 초기에 선정된 복수의 파티클 각각을 이동시키고, 사용자가 이동한 실제 위치에서 하나 이상의 무선 AP로부터 수신한 무선 신호와 미리 제작된 무선 신호 지도를 이용하여 상기 복수의 파티클 각각의 우도를 계산하며, 상기 계산된 우도를 이용하여 상기 복수의 파티클 각각의 가중치를 설정하고, 상기 설정된 가중치를 이용하여 상기 복수의 파티클 각각을 대체할 파티클을 선택하는 파티클 리샘플링부를 수행하며, 사용자의 이동에 따라 상기 파티클의 이동, 상기 우도 계산, 상기 가중치의 갱신 및 새로 이동한 위치에서 파티클 리샘플링이 반복적으로 수행되며, 상기 반복 수행에 의해 최종적으로 수렴하는 파티클이 사용자의 실제 위치로 추정되는 사용자 위치 추적부; 및 상기 수렴되는 파티클의 이동 경로에 대한 통계 데이터를 이용하여 상기 이동 모델을 갱신하는 이동 모델 학습부를 포함하는 사용자 위치 추적 장치가 제공된다. According to another aspect of the present invention, initially selecting a plurality of candidate positions (particles) of the user at random, when the user moves, each of the plurality of initially selected particles according to the moving model, the user moves The likelihood of each of the plurality of particles is calculated using a radio signal received from at least one wireless AP at a real location and a pre-made map of a radio signal, and the weight of each of the plurality of particles is set using the calculated likelihood. And a particle resampling unit for selecting particles to replace each of the plurality of particles using the set weights, and moving the particles, calculating the likelihood, updating the weights, and newly moving positions according to a user's movement. Particle resampling is iteratively performed and finally converges. User positioning portion of particles to estimate a user's physical location; And a movement model learner for updating the movement model by using statistical data on the movement path of the converged particles.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 사용자 위치 추적을 위해 이동 단말에서 실행될 수 있는 명령어들의 프로그램이 유형적으로 구현되어 있으며, 상기 이동 단말에 의해 판독될 수 있는 기록매체로서, (a) 실내 공간에서 사용자가 이동하는 경우, 이동 모델에 따라 복수의 파티클 각각을 이전 위치에서 새로운 위치로 이동시키는 파티클 이동 단계-상기 복수의 파티클은 사용자의 후보 위치임-; 사용자가 이동한 실제 위치에서 하나 이상의 무선 AP로부터 수신한 무선 신호 정보와 미리 제작된 무선 신호 지도를 이용하여 상기 복수의 파티클 각각의 우도를 계산하는 우도 계산 단계; (b) 상기 계산된 우도를 이용하여 상기 복수의 파티클 각각의 가중치를 갱신하는 가중치 갱신 단계; (c) 상기 갱신된 가중치를 이용하여 상기 복수의 파티클 각각을 대체하는 파티클 리샘플링 단계; (d) 사용자의 이동에 따라 상기 파티클의 이동, 상기 우도 계산, 상기 가중치의 갱신 및 새로 이동한 위치에서 파티클 리샘플링 단계를 반복 수행하여 최종적으로 수렴하는 파티클을 사용자의 실제 위치로 추정하는 단계; 및 (e) 상기 수렴되는 파티클의 이동 경로에 대한 통계 데이터를 이용하여 상기 이동 모델을 갱신하는 단계를 수행하는 컴퓨터 판독 가능한 기록매체가 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is tangibly implemented a program of instructions that can be executed in a mobile terminal for user location tracking, and which can be read by the mobile terminal as (a) a user in an indoor space. Moving a particle, moving each of the plurality of particles from a previous position to a new position according to a moving model, wherein the plurality of particles are candidate positions of a user; A likelihood calculation step of calculating a likelihood of each of the plurality of particles using wireless signal information received from at least one wireless AP and a pre-produced wireless signal map at a user's actual location; (b) a weight updating step of updating weights of each of the plurality of particles using the calculated likelihood; (c) particle resampling to replace each of the plurality of particles using the updated weights; (d) repeating the particle movement, the likelihood calculation, the update of the weight, and the resampling of the particle at the newly moved position according to the movement of the user to estimate the final converged particle as the actual position of the user; And (e) updating the movement model using statistical data on the movement path of the converging particles.

본 발명에 따르면, 파티클 필터 기반으로 사용자의 위치를 추적하는 동안 각 파티클의 이동 경로에 관한 통계 데이터를 수집하고, 이를 통해 사용자의 이동 모델을 갱신함으로써 실내에서 해당 사용자의 위치 추적 정확도를 높일 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, while tracking the location of the user based on the particle filter collects statistical data about the movement path of each particle, and through this update the user's movement model can improve the location tracking accuracy of the user indoors There is an advantage.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 사용자 위치 추적 장치의 블록도.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 사용자 위치 추적부의 블록도.
도 3은 본 실시예에 따른 초기에 랜덤하게 선정된 파티클의 위치를 도시한 도면.
도 4는 본 실시예에 따른 파티클의 이동 상태를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 무선 신호 지도 제작 방법을 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 지도를 도시한 도면.
1 is a block diagram of a user location tracking device according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram of a user location tracking unit according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing positions of particles randomly selected according to the present embodiment.
4 is a diagram illustrating a moving state of particles according to the present embodiment.
5 is a diagram illustrating a method for producing a wireless signal map according to an embodiment of the present invention.
6 illustrates a phase map according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 사용자 위치 추적 장치의 블록도이다. 1 is a block diagram of a user location tracking device according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 사용자 위치 추적 장치는 센서 모듈(100) 및 무선 통신부(102), 사용자 위치 추적부(104) 및 이동 모델 학습부(106)를 포함할 수 있다. As shown in FIG. 1, the user location tracking apparatus according to the present embodiment may include a sensor module 100, a wireless communication unit 102, a user location tracking unit 104, and a moving model learning unit 106. .

본 실시예에 따른 사용자 위치 추적 장치는 상기와 같이 센서모듈(100)이 내장되며 또한 WiFi 신호와 같이 근거리에 위치한 무선 엑세스 포인트(Access Point: AP)로부터 무선 신호를 수신할 수 있는 이동 통신 단말일 수 있다. The user location tracking device according to the present embodiment is a mobile communication terminal in which the sensor module 100 is built as described above and may receive a wireless signal from a wireless access point (AP) located at a short distance such as a WiFi signal. Can be.

센서 모듈(100)은 사용자의 이동을 감지하고, 이동 방향을 판단할 수 있도록 하는 것으로서, 가속도 센서 및 자기장 센서를 포함할 수 있다. The sensor module 100 may detect movement of a user and determine a moving direction, and may include an acceleration sensor and a magnetic field sensor.

가속도 센서는 이동하는 물체의 가속도나 충격의 세기를 측정하는 센서로서, 사용자의 이동 여부를 감지할 수 있으며, 또한, 가속도의 변화 정보를 이용하여 사용자의 이동 거리를 계산할 수 있도록 한다.The acceleration sensor is a sensor for measuring acceleration or impact strength of a moving object. The acceleration sensor detects whether the user moves, and also calculates the moving distance of the user using the change information of the acceleration.

일반적으로 가속도 센서는 3축 가속도를 측정하는 3축 가속도 센서일 수 있으며, 본 발명에는 관성식, 자이로식, 실리콘 반도체식에 제한 없이 모든 가속도 센서가 사용될 수 있다. In general, the acceleration sensor may be a three-axis acceleration sensor for measuring the three-axis acceleration, the present invention can be used without any acceleration sensor without limitation, inertial, gyro, silicon semiconductor.

자기장 센서는 물체의 이동에 따른 자기장 변화를 감지하는 센서로서, 주로 반도체를 흐르는 전류에 대해 수직으로 자기장을 걸면 전압이 변화하는 홀 효과(Hall Effect) 등을 이용하는 센서이다. A magnetic field sensor is a sensor that detects a change in a magnetic field according to a movement of an object. The magnetic field sensor mainly uses a hall effect in which a voltage changes when a magnetic field is vertically applied to a current flowing through a semiconductor.

자기장 센서는 디지털 컴패스(digital compass), 지자기 센서, 지자계 센서, 자기 센서 등 다양한 용어로 사용될 수 있으며, 본 실시예에서는 자기장의 변화를 감지하는 모든 센서를 자기장 센서라 정의한다. The magnetic field sensor may be used in various terms such as a digital compass, a geomagnetic sensor, a geomagnetic sensor, and a magnetic sensor. In the present embodiment, all sensors for detecting a change in the magnetic field are defined as magnetic field sensors.

무선 통신부(102)는 주변에 위치한 하나 이상의 무선 AP로부터 무선 신호를 수신한다. The wireless communication unit 102 receives a wireless signal from one or more wireless APs located in the vicinity.

사용자 위치 추적부(104)는 사용자의 이동에 따라 센서 모듈(100)에서 감지된 센싱 정보 및 무선 통신부(102)를 통해 수신된 무선 신호(하나 이상의 무선 AP로부터 수신된 무선 신호의 세기 데이터)를 이용하여 사용자의 위치를 추적한다. The user location tracking unit 104 may detect sensing information sensed by the sensor module 100 and wireless signals received through the wireless communication unit 102 (strength data of wireless signals received from one or more wireless APs) as the user moves. To track your location.

본 실시예에 따르면, 사용자 위치 추적부(104)는 파티클 필터 기반으로 사용자의 위치를 추적하며, 이때 사용자가 위치한 실내 공간에 대해 미리 제작된 무선 신호 지도를 이용하여 사용자의 위치를 추적한다. According to the present embodiment, the user location tracking unit 104 tracks the location of the user based on the particle filter, and at this time, tracks the location of the user using a pre-produced wireless signal map for the indoor space where the user is located.

사용자 위치 추적부(104)는 사용자의 이동 모델에 따라 사용자 위치를 추적하게 되는데, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 이동 모델 학습부(106)는 사용자의 위치 추적 과정과 동시에 파티클의 이동 경로에 대한 통계 데이터를 수집하여 해당 사용자의 이동 모델을 갱신한다. The user location tracking unit 104 tracks the user location according to the user's moving model. According to an exemplary embodiment of the present invention, the moving model learning unit 106 moves the particle at the same time as the location tracking process of the user. Collect the statistical data for and update the user's movement model.

사용자 위치 추적부(104)는 갱신된 이동 모델을 이용하여 사용자 위치 추적 과정을 계속적으로 수행하게 된다. The user location tracking unit 104 continuously performs the user location tracking process using the updated movement model.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 사용자 위치 추적부의 블록도이다. 2 is a block diagram of a user location tracking unit according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 사용자 위치 추적부(104)는 파티클 초기화부(200), 파티클 이동부(202), 우도 계산부(204), 가중치 설정부(206) 및 파티클 리샘플링부(208)를 포함할 수 있다. As shown in FIG. 2, the user location tracking unit 104 according to the present embodiment includes a particle initialization unit 200, a particle moving unit 202, a likelihood calculator 204, a weight setting unit 206, and a particle. The resampling unit 208 may be included.

도 3에 도시된 바와 같이, 파티클 초기화부(200)는 사용자의 위치 추적이 시작되는 경우, 실내 공간상에 사용자의 후보 위치(파티클)를 랜덤하게 복수 개 선정한다. As illustrated in FIG. 3, the particle initialization unit 200 randomly selects a plurality of candidate positions (particles) of the user on the indoor space when the user's location tracking is started.

여기서, 복수의 파티클 각각은 하기의 수학식 1과 같이 위치뿐만 아니라, 방향 및 이동 상태에 관한 정보를 더 포함할 수 있다.Here, each of the plurality of particles may further include information regarding a direction and a movement state as well as a position as shown in Equation 1 below.

Figure 112012002364855-pat00001
Figure 112012002364855-pat00001

Figure 112012002364855-pat00002
Figure 112012002364855-pat00002

여기서,

Figure 112012002364855-pat00003
는 사용자의 위치로서, 본 발명에서 사용자의 위치는 무선 신호 지도의 각 지역(
Figure 112012002364855-pat00004
)을 의미하며, 지역에 대해서는 하기에서 상세하게 설명한다. here,
Figure 112012002364855-pat00003
Is the location of the user, and in the present invention, the location of the user is defined in each region of the wireless signal map (
Figure 112012002364855-pat00004
), And the area will be described in detail below.

Figure 112012002364855-pat00005
는 방향이며, 본 발명의 일 실시예에 따르면 계산의 복잡도를 낮추기 위해 동서남북의 4개의 방향으로 파티클을 정의할 수 있다.
Figure 112012002364855-pat00005
Is a direction, and according to an embodiment of the present invention, particles may be defined in four directions of east, west, north, and south to reduce the complexity of the calculation.

한편,

Figure 112012002364855-pat00006
는 사용자의 이동 상태에 관한 정보로서, 정지 또는 이동으로 정의될 수 있다. Meanwhile,
Figure 112012002364855-pat00006
Is information about a movement state of a user and may be defined as a stop or a movement.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 방향 및 이동 상태는 센서 모듈(100)에서 센싱된 데이터를 통해 결정 가능하다. According to an embodiment of the present invention, the direction and the movement state may be determined through the data sensed by the sensor module 100.

즉, 가속도 센서 및 자기장 센서를 이용하여 현재 사용자의 방향(이동하고자 하는 방향) 및 이동 여부를 판단할 수 있다. That is, the direction of the current user (direction to move) and whether or not the movement may be determined using the acceleration sensor and the magnetic field sensor.

도 4에 도시된 바와 같이, 파티클 이동부(202)는 사용자가 이동하는 경우, 초기에 미리 설정된 이동 모델에 따라 초기에 랜덤하게 선정된 복수의 파티클 각각을 새로운 위치로 이동시킨다. As shown in FIG. 4, when the user moves, the particle moving unit 202 moves each of a plurality of particles randomly selected according to a previously set movement model to a new position.

사용자의 이동 모델은 이전 위치

Figure 112012002364855-pat00007
에 있던 사용자가 다음 순간 어느 위치로 이동하는지, 즉 다음 예상 위치
Figure 112012002364855-pat00008
를 결정하는데 이용되는 것으로서, 보행중인 사용자의 움직임에 대한 비-결정성과 불확실성을 반영하여 일반적으로 확률
Figure 112012002364855-pat00009
로서 표현된다. Your movement model is in the previous location
Figure 112012002364855-pat00007
Where did the user at go to the next moment?
Figure 112012002364855-pat00008
Is used to determine the probability of a user, typically reflecting non-determinism and uncertainty
Figure 112012002364855-pat00009
.

사용자가 이동하는 경우, 파티클 이동부(202)는 상기와 같은 이동 모델을 이용하여 복수의 파티클 각각을 이전 위치에서 새로운 위치로 이동시킨다. When the user moves, the particle moving unit 202 moves each of the plurality of particles from the previous position to the new position using the movement model as described above.

우도 계산부(204)는 사용자가 이동한 실제 위치에서 하나 이상의 무선 AP로부터 수신한 무선 신호 정보와 미리 제작된 무선 신호 지도를 이용하여 복수의 파티클 각각의 우도(likelihood)를 계산한다. The likelihood calculator 204 calculates the likelihood of each of a plurality of particles using wireless signal information received from one or more wireless APs and a pre-produced wireless signal map at the actual location of the user's movement.

여기서, 무선 신호 정보는 사용자 위치 추적 장치가 하나 이상의 무선 AP로부터 수신한 신호의 세기 벡터이다. Here, the wireless signal information is a strength vector of a signal received by the user location tracking device from one or more wireless APs.

무선 신호 지도는 실내 공간을 복수의 지역으로 분할한 관한 위상 지도를 기반으로 각 지역별로 상기 하나 이상의 무선 AP로부터의 수신된 신호 세기 데이터를 수집에 기초하여 제작된다. The wireless signal map is produced based on collecting received signal strength data from the one or more wireless APs for each region based on a phase map relating to dividing the indoor space into a plurality of regions.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 무선 신호 지도는 다음의 과정을 통해 제작될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the wireless signal map may be produced through the following process.

도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 무선 신호 지도 제작 방법을 도시한 도면이다. 5 is a diagram illustrating a method for producing a wireless signal map according to an embodiment of the present invention.

도 5에 도시된 무선 신호 지도의 제작 과정은 주변에 위치한 복수의 무선 엑세스 포인트(Access Point: AP)로부터 무선 신호의 수신이 가능한 이동 단말에 의해 수행될 수 있다. The manufacturing process of the wireless signal map shown in FIG. 5 may be performed by a mobile terminal capable of receiving a wireless signal from a plurality of wireless access points (APs) located nearby.

또한, 무선 AP는 근거리에서 이동 단말에 인터넷 서비스가 가능하도록 하는 WiFi 신호를 전송하는 장치일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. In addition, the wireless AP may be a device for transmitting a WiFi signal for enabling Internet service to a mobile terminal in a short distance, but is not limited thereto.

도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 이동 단말(무선 신호 지도 제작 장치)은 무선 신호 지도의 제작 대상이 되는 실내 공간에 대한 위상 지도(Topological Map)를 저장한다(단계 500). Referring to FIG. 5, the mobile terminal (wireless signal mapping apparatus) according to the present embodiment stores a topological map of an indoor space that is a target for producing a wireless signal map (step 500).

도 6에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 위상 지도는 실내 공간을 사용자의 위치 추적에 있어 중요한 지점으로 판단되는 복수의 지역을 기반으로 생성되며, 정점(Vertex) 집합, 간선(Edge) 집합 및 무선 AP 집합 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. As shown in FIG. 6, the phase map according to the present embodiment is generated based on a plurality of regions determined to be important points in tracking the location of the user, and includes a vertex set and an edge set. And a wireless AP set.

즉, 위상 지도는 다음의 수학식 2와 같이 표현될 수 있다That is, the phase map may be expressed as Equation 2 below.

Figure 112012002364855-pat00010
Figure 112012002364855-pat00010

여기서,

Figure 112012002364855-pat00011
은 위상 지도, V는 정점(v∈V는 실내 특정 지역), E는 간선(e ∈E는 두 지역 간 연결관계), A는 무선 AP(a ∈A는 무선 AP)이다. here,
Figure 112012002364855-pat00011
Is the phase map, V is the vertex (v ∈ V is the specific area of the room), E is the trunk (e ∈ E is the connection between the two regions), and A is the wireless AP (a ∈ A is the wireless AP).

일반적으로 사용자의 위치 추적은 구획이 없는 오픈 스페이스가 아니라 도 6에 도시된 바와 같이, 이동 통로(예를 들어, 복도) 및 기능 구역(예를 들어, 강의실, 세미나실 등)을 포함하는 실내 공간에서 주로 이루어진다는 점을 고려하여, 본 실시예에 따른 무선 신호 지도 제작에 있어서 상기한 바와 같이, 실내 공간을 그래프 기반의 위상 지도로 표현하는 것이다. In general, location tracking of a user is not an open space with no compartments, but an interior space that includes moving passageways (eg, corridors) and functional zones (eg, classrooms, seminar rooms, etc.), as shown in FIG. 6. In consideration of the fact that is mainly performed in, the wireless signal map according to the present embodiment, as described above, to represent the interior space as a graph-based phase map.

대학교의 실내 공간을 가정하는 경우, 강의실, 서버실, 세미나실 등과 같은 개별 지역은 각각 하나의 정점으로 정의될 수 있으며, 복도와 같은 이동 통로는 상기한 기능 구역의 출입구 위치를 기준으로 분할되어 분할된 지역 각각이 하나의 정점(도 6에서 L1 내지 L11)으로 정의될 수 있다. Assuming the interior space of the university, individual areas such as lecture rooms, server rooms, seminar rooms, etc. can be defined as one vertex, and moving passageways, such as corridors, are divided and divided based on the entrance location of the functional area described above. Each of these regions may be defined as one vertex (L1 to L11 in FIG. 6).

실제 사용자 위치 추적에 있어서, 사용자는 실내 공간의 정점 상에 위치하는 것으로 가정되며, 또한 이동 시에는 간선을 따라 연속적으로 이동하는 것으로 가정된다. In the actual user location tracking, the user is assumed to be located on the vertex of the indoor space, and is also assumed to continuously move along the trunk line when moving.

다음으로, 본 실시예에 따른 무선 신호 지도 제작 장치는 위상 지도에 기초하여 복수의 무선 AP로부터 전송되는 무선 신호를 수집한다(단계 502).Next, the apparatus for mapping radio signals according to the present embodiment collects radio signals transmitted from the plurality of radio APs based on the phase map (step 502).

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 무선 신호 지도 제작 장치는 무선 신호의 시간대별 변이를 신호 지도에 반영할 수 있도록 하루 중 서로 다른 시간대에 무선으로 수신된 신호 세기 데이터를 수집한다.According to an exemplary embodiment of the present invention, the apparatus for producing a wireless signal map collects signal strength data wirelessly received at different time periods of the day so that time-phase variation of the wireless signal may be reflected in the signal map.

또한, 주어진 실내 공간의 모든 지역(정점)에서의 신호 세기 데이터를 수집한다. It also collects signal strength data from all areas (peaks) of a given indoor space.

나아가, 각 지역에서 수신되는 무선 신호의 변이를 반영하기 위해, 본 실시예에 따른 무선 신호 제작 장치는 지역 정의를 위한 정점(중심점)외에 주변점에 대해서는 신호 세기 데이터를 수집한다. Further, in order to reflect the variation of the wireless signal received in each region, the wireless signal production apparatus according to the present embodiment collects the signal strength data for the peripheral point in addition to the vertex (center point) for the region definition.

상기와 같이 신호 세기 데이터를 수집하는데 있어서, 하나의 지점에 대해 무선 신호 지도 제작 장치의 방향을 변경하면서 신호 세기 데이터를 수집할 수 있다. In collecting the signal strength data as described above, the signal strength data may be collected while changing the direction of the wireless signal mapping apparatus for one point.

일반적인 근거리 무선 통신에 있어서, 사용자의 몸이 무선 AP로부터의 신호 수신을 방해할 수도 있기 때문에 상기와 같이 서로 다른 방향에서 신호 세기 데이터를 수집한다. In general short-range wireless communication, since the user's body may interfere with the reception of the signal from the wireless AP, the signal strength data is collected in different directions as described above.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 무선 신호 지도 제작에 있어 각 지역에서 수신되는 무선 신호의 세기는 가우시안 확률 분포를 가진다는 가정에 기초하며, 이때, 하나의 가우시안 확률 분포는 평균(mean, m)과 표준편차(standard deviation, d)에 의해 결정된다.  According to an embodiment of the present invention, in mapping a radio signal, the strength of a radio signal received in each region is based on the assumption that the Gaussian probability distribution has a Gaussian probability distribution, where one Gaussian probability distribution is a mean (m, m). And the standard deviation (d).

이러한 가정에 기초하여, 이후, 신호 지도 제작 장치는 상기와 같이 수집된 무선 신호 세기 데이터를 이용하여 학습하는 단계를 수행한다(단계 504). Based on this assumption, the signal mapping apparatus then performs a step of learning using the collected wireless signal strength data as described above (step 504).

보다 상세하게, 무선 신호 지도 제작 장치는 수집된 신호 세기 데이터를 이용하여 각 지역별로 각 무선 AP에 의해 수신된 신호 세기의 평균과 표준편차를 계산한다. In more detail, the apparatus for mapping a wireless signal calculates an average and a standard deviation of the signal strength received by each wireless AP for each region by using the collected signal strength data.

예를 들어, 지역

Figure 112012002364855-pat00012
에서
Figure 112012002364855-pat00013
번째 무선 AP로부터 수집된 신호 세기 데이터 집합에서 가우시안 확률 분포 함수의 매개변수인 평균
Figure 112012002364855-pat00014
과 표준편차
Figure 112012002364855-pat00015
를 각각 계산한다. For example, region
Figure 112012002364855-pat00012
in
Figure 112012002364855-pat00013
The average of the parameters of the Gaussian probability distribution function in the signal strength dataset collected from the first wireless AP
Figure 112012002364855-pat00014
And standard deviation
Figure 112012002364855-pat00015
Respectively.

단계 504에서, 모든 지역에 대해 평균 및 표준편차의 계산이 이루어지며, 상기한 계산을 통해 평균 행렬 M과 표준편차 행렬 D가 얻어질 수 있다. In step 504, the mean and standard deviation are calculated for all regions, and the mean matrix M and the standard deviation matrix D can be obtained through the above calculation.

여기서, 평균 행렬 및 표준편차 행렬에 의해 각 지역에서의 수신되는 무선 신호 세기의 가우시안 확률 분포가 얻어지며, 이를 이용하여 사용자의 위치 추적이 수행된다. Here, the Gaussian probability distribution of the received radio signal strength in each region is obtained by the average matrix and the standard deviation matrix, and the user's location tracking is performed using the average matrix and the standard deviation matrix.

본 실시예에 따른 우도 계산부(204)는 상기한 과정을 통해 얻어진 무선 신호 지도와 현재 수신된 무선 신호의 세기 벡터를 이용하여 각 파티클의 우도를 계산한다. The likelihood calculator 204 according to the present exemplary embodiment calculates the likelihood of each particle using the wireless signal map obtained through the above process and the strength vector of the currently received wireless signal.

신호 세기 벡터를 이용한 우도 계산은 하기의 수학식 3을 통해 이루어질 수 있다. Likelihood calculation using the signal strength vector may be performed through Equation 3 below.

Figure 112012002364855-pat00016
Figure 112012002364855-pat00016

여기서,

Figure 112012002364855-pat00017
는 신호 세기 벡터,
Figure 112012002364855-pat00018
는 각 파티클의 위치(지역),
Figure 112012002364855-pat00019
는 특정 무선 AP로부터 수신되는 신호 세기,
Figure 112012002364855-pat00020
Figure 112012002364855-pat00021
지역에서
Figure 112012002364855-pat00022
번째 무선 AP로부터 수신되는 신호 세기의 표준편차,
Figure 112012002364855-pat00023
Figure 112012002364855-pat00024
지역에서
Figure 112012002364855-pat00025
번째 무선 AP로부터 수신되는 신호 세기의 평균이다. here,
Figure 112012002364855-pat00017
Signal strength vector,
Figure 112012002364855-pat00018
Is the location (region) of each particle,
Figure 112012002364855-pat00019
Signal strength received from a specific wireless AP,
Figure 112012002364855-pat00020
The
Figure 112012002364855-pat00021
In the area
Figure 112012002364855-pat00022
Standard deviation of the signal strength received from the first wireless AP,
Figure 112012002364855-pat00023
The
Figure 112012002364855-pat00024
In the area
Figure 112012002364855-pat00025
The average of the signal strength received from the first wireless AP.

다시 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 가중치 설정부(206)는 각 파티클에 대해 계산된 우도를 이용하여 복수의 파티클 각각의 가중치를 설정 및 갱신하는 과정을 수행한다. Referring back to FIG. 2, the weight setting unit 206 according to the present embodiment performs a process of setting and updating weights of each of the plurality of particles using the likelihood calculated for each particle.

초기 과정에서, 가중치 설정부(206)는 각 파티클이 이동한 위치(

Figure 112012002364855-pat00026
)에서 가중치(weight)를 설정한다. In the initial process, the weight setting unit 206 is the position where each particle is moved (
Figure 112012002364855-pat00026
Set the weight in.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 파티클 리샘플링부(208)는 각 파티클에 대해 설정된 가중치를 이용하여 복수의 파티클 각각을 대체할 파티클을 새롭게 선택하게 된다. According to an exemplary embodiment of the present invention, the particle resampling unit 208 newly selects a particle to replace each of the plurality of particles by using a weight set for each particle.

이때 파티클 리샘플링부(208)는 각 파티클의 가중치가 적용된 룰렛 휠 알고리즘을 이용하여 사용자의 위치가 최종적으로 결정될 때까지 파티클 리샘플링 과정을 반복 수행한다는 점에서, 본 실시예에 따른 리샘플링 과정은 Weighted Random Resampling 과정으로 정의될 수 있다. In this case, the particle resampling unit 208 repeats the particle resampling process until the user's position is finally determined using the roulette wheel algorithm to which the weight of each particle is applied. Can be defined as a process.

예를 들어, 초기에 3개의 파티클이 실내 공간에서 랜덤하게 설정되었다고 가정한다. For example, assume that three particles are initially set randomly in an indoor space.

사용자가 이동하는 경우, 우도 계산을 통해 제1 내지 제3 파티클의 가중치가 각각 0.5, 0.7 및 0.9로 설정된 것으로 가정할 때, 파티클 리샘플링을 수행하게 되면, 가중치가 가장 높은 제3 파티클이 제1 및 제2 파티클을 대체할 가능성이 가장 높아진다. When the user moves, assuming that the weights of the first to third particles are set to 0.5, 0.7, and 0.9 through the likelihood calculation, when particle resampling is performed, the third particles having the highest weight are the first and the third. It is most likely to replace the second particle.

그러나, 룰렛 휠 알고리즘을 적용하기 때문에 상기한 파티클의 대체는 가능성이 불과하며, 제1 파티클이 제2 파티클로 대체되거나, 다시 자기 자신(제1 파티클)으로 대체될 수도 있다. 또한, 제3 파티클이 제1 또는 제2 파티클로 대체될 수도 있다. However, since the roulette wheel algorithm is applied, the above-described particle replacement is only a possibility, and the first particle may be replaced by the second particle, or may be replaced by itself (the first particle). Also, the third particle may be replaced with the first or second particle.

상기한 바와 같이 파티클 리샘플링을 통해 파티클의 대체가 이루어진 후, 사용자가 다시 이동하는 경우, 파티클의 이동 및 우도 계산이 다시 수행되며, 다시 계산된 우도를 통해 대체된 각 파티클의 가중치 갱신 과정을 수행한다. As described above, after the particles are replaced through particle resampling, when the user moves again, the movement and likelihood calculation of the particles is performed again, and the weight updating process of each replaced particle is performed through the recalculated likelihood. .

즉, 가중치 설정부(206)는 반복 수행을 통해 각 파티클의 가중치를 하기의 수학식과 같이 갱신하는 과정을 수행하는 것이다.That is, the weight setting unit 206 performs the process of updating the weight of each particle through the iteration as shown in the following equation.

Figure 112012002364855-pat00027
Figure 112012002364855-pat00027

파티클 리샘플링부(208)는 각 파티클의 갱신된 가중치를 이용하여 각 파티클의 대체 과정을 수행하게 된다. The particle resampling unit 208 performs the replacement process of each particle by using the updated weight of each particle.

파티클 이동, 우도 계산, 가중치 갱신 및 파티클 리샘플링을 반복적으로 수행하게 되면, 최종적으로 수렴하는 파티클이 나타나게 되며, 사용자 위치 추적 장치는 최종적으로 수렴한 파티클을 사용자의 위치로 추정된다. When particle movement, likelihood calculation, weight updating, and particle resampling are repeatedly performed, a finally converged particle appears, and the user location tracking apparatus estimates the finally converged particle as the user's location.

한편, 상기와 같이 파티클 필터 기반으로 사용자의 위치 추적이 수행되는 것과 동시에 본 실시예에 따른 이동 모델 학습부(106)는 각 파티클의 이동 경로에 대한 통계 데이터를 수집하고, 통계 데이터에 기초하여 사용자 이동 모델을 갱신한다. Meanwhile, as described above, at the same time as the location tracking of the user is performed based on the particle filter, the movement model learner 106 according to the present embodiment collects statistical data about the movement path of each particle and based on the statistical data. Update the movement model.

여기서, 파티클의 이동 경로에 대한 통계 데이터는 상기와 같이 반복 과정을 통해 수렴되는 파티클에 관한 이동 경로일 수 있다. Here, the statistical data on the movement path of the particle may be a movement path regarding the particles converged through the iterative process as described above.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 이동 모델 학습을 위해서는 MCEM(Monte Carlo Expectation Maximization) 알고리즘이 이용될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, a Monte Carlo Expectation Maximization (MCEM) algorithm may be used to train a moving model.

이동 모델의 갱신이 이루어지는 경우, 파티클 이동부(202)는 갱신된 이동 모델에 기초하여 파티클을 이동시킨다. When the movement model is updated, the particle moving unit 202 moves the particles based on the updated movement model.

갱신된 이동 모델은 이미 추적이 완료된 파티클의 이동 경로에 기초하여 이루어진 것이기 때문에 초기 이동 모델에 비해 파티클의 다음 이동 경로를 효과적으로 예측할 수 있으며, 이에 따라 사용자의 위치 추적 과정이 더욱 정확해질 수 있다. Since the updated movement model is based on the movement path of the particle which has already been tracked, it is possible to predict the next movement path of the particle more effectively than the initial movement model, so that the user's location tracking process can be more accurate.

상기한 사용자 위치 추적은 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 의해 실행될 수 있다. The user location tracking can be performed by a computer readable recording medium.

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), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 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 일 실시예들의 동작을 수행하기 위해 적어도 하나의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be those specially designed and constructed for the present invention or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape; optical media such as CD-ROMs and DVDs; magnetic media such as floppy disks; Examples of program instructions, such as magneto-optical and ROM, RAM, flash memory and the like, can be executed by a computer using an interpreter or the like, as well as machine code, Includes a high-level language code. The hardware device described above may be configured to operate as at least one software module to perform the operations of one embodiment of the present invention, and vice versa.

상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.Preferred embodiments of the present invention described above are disclosed for purposes of illustration, and those skilled in the art will be able to make various modifications, changes, and additions within the spirit and scope of the present invention. Additions should be considered to be within the scope of the following claims.

Claims (11)

파티클 필터 기반의 사용자 위치 추적 장치에 있어서,
실내 공간에서 사용자가 이동하는 경우, 이동 모델에 따라 복수의 파티클 각각을 이전 위치에서 새로운 위치로 이동시키고, 사용자가 이동한 실제 위치에서 하나 이상의 무선 AP로부터 수신한 무선 신호 정보와 미리 제작된 무선 신호 지도를 이용하여 상기 복수의 파티클 각각의 우도를 계산하며, 상기 계산된 우도를 이용하여 상기 복수의 파티클 각각의 가중치를 갱신하며, 상기 갱신된 가중치를 이용하여 상기 복수의 파티클 각각을 대체할 파티클을 선택하는 파티클 리샘플링을 수행하고, 사용자의 이동에 따라 상기 파티클의 이동, 상기 우도 계산, 상기 가중치의 갱신 및 새로 이동한 위치에서 파티클 리샘플링을 반복적으로 수행하여 상기 반복 수행에 의해 최종적으로 수렴하는 파티클을 사용자의 실제 위치로 추정하는 사용자 위치 추적부; 및
상기 수렴되는 파티클의 이동 경로에 대한 통계 데이터를 이용하여 상기 이동 모델을 갱신하는 이동 모델 학습부를 포함하는 사용자 위치 추적 장치.
In the particle filter-based user location tracking device,
When the user moves in an indoor space, the plurality of particles are moved from the previous position to the new position according to the moving model, and the radio signal information and the pre-produced radio signal received from one or more wireless APs at the actual position where the user moves. The likelihood of each of the plurality of particles is calculated using a map, the weight of each of the plurality of particles is updated using the calculated likelihood, and the particles to replace each of the plurality of particles are updated using the updated weight. Particle resampling is selected, and particles are finally converged by performing the repetition by repeatedly performing particle resampling at the movement of the particle, the likelihood calculation, the updating of the weight, and the newly moved position according to the movement of the user. A user location tracking unit for estimating a user's actual location; And
And a moving model learner for updating the moving model using statistical data on the moving path of the converged particles.
제1항에 있어서,
상기 복수의 파티클 각각은 위치, 방향 및 이동 상태 중 적어도 하나로 정의되는 사용자 위치 추적 장치.
The method of claim 1,
Wherein each of the plurality of particles is defined by at least one of a position, a direction, and a movement state.
제1항에 있어서,
상기 무선 신호 정보는 하나 이상의 무선 AP로부터 수신된 신호의 세기 벡터이며, 상기 무선 신호 지도는 상기 실내 공간을 복수의 지역으로 분할한 관한 위상 지도를 기반으로 각 지역별로 상기 하나 이상의 무선 AP로부터의 수신된 신호 세기 데이터를 수집에 기초하여 제작되는 사용자 위치 추적 장치.
The method of claim 1,
The wireless signal information is an intensity vector of a signal received from one or more wireless APs, and the wireless signal map is received from the one or more wireless APs for each region based on a phase map relating to dividing the indoor space into a plurality of regions. And a user position tracking device produced based on collecting the collected signal strength data.
청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 4 has been abandoned due to the setting registration fee. 제3항에 있어서,
상기 위상 지도는 각 지역 정의를 위한 정점(vertex) 집합, 서로 인접한 두 지역의 연결 관계의 정의를 위한 간선(edge) 집합 및 상기 하나 이상의 무선 AP의 집합 중 적어도 하나를 포함하는 사용자 위치 추적 장치.
The method of claim 3,
The topological map includes at least one of a vertex set for each region definition, an edge set for defining a connection relationship between two regions adjacent to each other, and a set of the one or more wireless APs.
청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 5 was abandoned upon payment of a set-up fee. 제3항에 있어서,
상기 무선 신호 지도는 상기 각 지역별로 수집된 신호 세기 데이터들의 평균과 표준편차를 이용하여 생성되는 평균 행렬 및 표준편차 행렬로 정의되는 사용자 위치 추적 장치.
The method of claim 3,
The wireless signal map is a user location tracking device defined by the average matrix and the standard deviation matrix generated using the average and standard deviation of the signal strength data collected for each region.
청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 6 has been abandoned due to the setting registration fee. 제4항에 있어서,
이동 시, 사용자는 상기 정점 상에 위치하는 것으로 가정되며, 상기 간선 상에서 연속적으로 이동하는 것으로 가정되는 사용자 위치 추적 장치.
5. The method of claim 4,
When moving, the user is assumed to be located on the vertex, it is assumed to move continuously on the edge.
제1항에 있어서,
상기 사용자 위치 추적부는 사용자 위치 추적 시작 시점에, 사용자의 후보 위치를 랜덤하게 복수개 선정하는 사용자 위치 추적 장치.
The method of claim 1,
And the user location tracking unit randomly selects a plurality of candidate locations of a user at a start point of user location tracking.
제1항에 있어서,
상기 사용자 위치 추적부는 상기 파티클 리샘플링을 위해 룰렛 휠 알고리즘을 이용하여 상기 복수의 파티클 각각에 대해 계산된 가중치를 반영하여 각 파티클을 대체할 새로운 파티클을 랜덤하게 선택하는 사용자 위치 추적 장치.
The method of claim 1,
And the user position tracking unit randomly selects a new particle to replace each particle by reflecting the weights calculated for each of the plurality of particles using a roulette wheel algorithm for the particle resampling.
제1항에 있어서,
상기 이동 모델 학습부는 MCEM(Monte Carlo Expectation Maximization) 알고리즘을 이용하여 상기 이동 모델을 갱신하는 사용자 위치 추적 장치.
The method of claim 1,
The movement model learner updates the movement model by using a Monte Carlo Expectation Maximization (MCEM) algorithm.
초기에 사용자의 후보 위치(파티클)를 랜덤하게 복수개 선정하고, 사용자가 이동하는 경우, 이동 모델에 따라 상기 초기에 선정된 복수의 파티클 각각을 이동시키고, 사용자가 이동한 실제 위치에서 하나 이상의 무선 AP로부터 수신한 무선 신호와 미리 제작된 무선 신호 지도를 이용하여 상기 복수의 파티클 각각의 우도를 계산하며, 상기 계산된 우도를 이용하여 상기 복수의 파티클 각각의 가중치를 설정하고, 상기 설정된 가중치를 이용하여 상기 복수의 파티클 각각을 대체할 파티클을 선택하는 파티클 리샘플링부를 수행하며, 사용자의 이동에 따라 상기 파티클의 이동, 상기 우도 계산, 상기 가중치의 갱신 및 새로 이동한 위치에서 파티클 리샘플링이 반복적으로 수행되며, 상기 반복 수행에 의해 최종적으로 수렴하는 파티클이 사용자의 실제 위치로 추정되는 사용자 위치 추적부; 및
상기 수렴되는 파티클의 이동 경로에 대한 통계 데이터를 이용하여 상기 이동 모델을 갱신하는 이동 모델 학습부를 포함하는 사용자 위치 추적 장치.
Initially randomly select a plurality of candidate positions (particles) of the user, and when the user moves, each of the plurality of initially selected particles are moved according to the moving model, and at least one wireless AP at the actual position moved by the user The likelihood of each of the plurality of particles is calculated using a radio signal received from the radio signal map and a pre-produced radio signal map, the weight of each of the plurality of particles is set using the calculated likelihood, and the set weight is used. Particle resampling unit for selecting a particle to replace each of the plurality of particles, Particle resampling is repeatedly performed at the movement of the particle, the likelihood calculation, the update of the weight and the newly moved position according to the movement of the user, The final converging particle by the iteration is the user's actual position A user location tracking unit estimated to be; And
And a moving model learner for updating the moving model using statistical data on the moving path of the converged particles.
사용자 위치 추적을 위해 이동 단말에서 실행될 수 있는 명령어들의 프로그램이 유형적으로 구현되어 있으며, 상기 이동 단말에 의해 판독될 수 있는 기록매체로서,
(a) 실내 공간에서 사용자가 이동하는 경우, 이동 모델에 따라 복수의 파티클 각각을 이전 위치에서 새로운 위치로 이동시키는 파티클 이동 단계-상기 복수의 파티클은 사용자의 후보 위치임-;
사용자가 이동한 실제 위치에서 하나 이상의 무선 AP로부터 수신한 무선 신호 정보와 미리 제작된 무선 신호 지도를 이용하여 상기 복수의 파티클 각각의 우도를 계산하는 우도 계산 단계;
(b) 상기 계산된 우도를 이용하여 상기 복수의 파티클 각각의 가중치를 갱신하는 가중치 갱신 단계;
(c) 상기 갱신된 가중치를 이용하여 상기 복수의 파티클 각각을 대체하는 파티클 리샘플링 단계;
(d) 사용자의 이동에 따라 상기 파티클의 이동, 상기 우도 계산, 상기 가중치의 갱신 및 새로 이동한 위치에서 파티클 리샘플링 단계를 반복 수행하여 최종적으로 수렴하는 파티클을 사용자의 실제 위치로 추정하는 단계; 및
(e) 상기 수렴되는 파티클의 이동 경로에 대한 통계 데이터를 이용하여 상기 이동 모델을 갱신하는 단계를 수행하는 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
A program of instructions that can be executed in a mobile terminal for user location tracking is tangibly embodied and can be read by the mobile terminal.
(a) a particle moving step of moving each of a plurality of particles from an old position to a new position according to a moving model when the user moves in the indoor space, wherein the plurality of particles are candidate positions of the user;
A likelihood calculation step of calculating a likelihood of each of the plurality of particles using wireless signal information received from at least one wireless AP and a pre-produced wireless signal map at a user's actual location;
(b) a weight updating step of updating weights of each of the plurality of particles using the calculated likelihood;
(c) particle resampling to replace each of the plurality of particles using the updated weights;
(d) repeating the particle movement, the likelihood calculation, the update of the weight, and the resampling of the particle at the newly moved position according to the movement of the user to estimate the final converged particle as the actual position of the user; And
(e) updating the movement model using statistical data on the movement path of the converging particles.
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