KR101267483B1 - 단말의 위치 측정 장치 및 방법과 이를 기록한 기록매체 - Google Patents

단말의 위치 측정 장치 및 방법과 이를 기록한 기록매체 Download PDF

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KR101267483B1
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Abstract

단말의 위치 측정 장치 및 방법과 이를 기록한 기록매체가 개시된다. 개신된 단말의 위치 측정 장치는 다수의 셀들로 구획된 위치측정 대상지역에 존재하는 단말에서 수신한 k(1 이상의 정수임)개의 무선신호의 수신세기 및 상기 다수의 셀들 각각에서 미리 측정된 무선신호들의 수신세기의 평균/표준편차를 이용하여 상기 단말이 상기 다수의 셀들 각각에 위치할 확률을 산출하는 확률 산출부; 및 상기 다수의 셀들 중 상기 확률이 최대값을 가지는 셀의 위치를 상기 단말의 위치로 결정하는 위치 결정부를 포함하되, 상기 확률 산출부는 상기 다수의 셀들 중 i번째 셀에서의 상기 평균/표준편차와 상기 k개의 무선신호의 수신세기 각각을 이용하여 상기 i번째 셀에서의 상기 k개의 무선신호 각각에 대한 수신 우도(likelihood)(k개의 우도)를 산출하고, 상기 k개의 우도의 로그값을 합산한 값을 이용하여 상기 단말이 상기 i번째 셀에 위치할 확률을 산출한다.

Description

단말의 위치 측정 장치 및 방법과 이를 기록한 기록매체{Apparatus, Method and Recoding media for tracking location of mobile device}
본 발명의 실시예들은 단말의 위치 측정 장치 및 방법과 이를 기록한 기록매체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 실내 공간에서 단말(사용자)의 실제 위치를 정확하고 빠르게 측정(추적)할 수 있는 장치 및 방법과 이를 기록한 기록매체에 관한 것이다.
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.
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.
한편, 스마트폰, 태블릿 PC 등과 같은 통신기기들이 대중화됨에 따라 무선 통신용 WiFi 신호의 수신세기를 이용하여 단말의 위치를 측정하는 방법에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
WiFi 신호의 수신세기를 이용한 종래의 위치 측정 방법 중 대표적인 방법으로 가우시안 프로세스(Gaussian Process) 기반의 위치 측정 방법이 있다.
종래의 가우시안 프로세서 기반의 위치 측정 방법은 위치측정 대상지역인 실내 지역을 다수의 셀로 구획하고, 실내 지역에 WiFi 신호를 전송하는 다수의 액세스 포인트(AP: Access Point)가 존재하며, 다수의 셀 각각에서 수신되는 다수의 WiFi 신호의 수신 강도가 도 1에 도시된 바와 같이 가우시안 확률 분포를 가진다는 가정에 기초하여 단말의 위치를 측정하는 방법이다. 이 때, 종래의 가우시안 프로세서 기반의 위치 측정 방법은 다수의 액세스 포인트에서 미리 전송된 WiFi 신호를 이용하여 생성되는 WiFi 신호 지도를 이용하여 단말의 위치를 측정하는데, 다수의 셀 중 임의의 셀에서 특정 수신세기의 WiFi 신호가 측정될 우도(likelihood)는 아래의 수학식 1과 같이 표현된다.
Figure 112012006301074-pat00001
여기서, s는 측정된 WiFi 신호의 수신세기, l은 상기 임의의 셀,
Figure 112012006301074-pat00002
는 상기 임의의 셀에서 수신세기가 s인 WiFi 신호가 측정될 우도, d는 상기 임의의 셀에서 미리 측정된 WiFi 신호들의 수신세기의 표준편차, m는 상기 임의의 셀에서 미리 측정된 WiFi 신호들의 수신세기의 평균을 각각 의미하며, WiFi 신호들의 수신세기의 평균/표준편차는 WiFi 신호 지도를 통해 도출된다.
또한, 종래의 가우시안 프로세서 기반의 위치 측정 방법은 상기한 수학식 1을 이용하여 다수의 셀 각각에 단말이 위치할 확률을 산출하며, 이는 아래의 수학식 2와 같이 표현된다.
Figure 112012006301074-pat00003
여기서,
Figure 112012006301074-pat00004
는 단말이 상기 임의의 셀에 위치할 확률, sj는 상기 임의의 셀에서 측정된 다수의 WiFi 신호의 수신세기 중 j번째 WiFi 신호의 수신세기를 각각 의미한다.
상기 수학식 2와 같이 산출되는 단말의 위치 확률은 다수의 셀 모두에 대해 산출되며, 종래의 가우시안 프로세서 기반의 위치 측정 방법은 다수의 셀 각각에 대한 단말의 위치 확률 중에서 가장 높은 확률을 가지는 셀을 단말이 위치하는 지역으로 선택한다.
그러나, 앞서 설명한 종래의 가우시안 프로세서 기반의 위치 측정 방법은 상기한 수학식 2에 표시된 바와 같이 각 WiFi 신호에 대한 우도 값을 모두 곱함으로써 다수의 셀 각각에 단말이 위치할 확률을 산출하는데, 이 경우 각 신호에 대한 우도 값은 1 이하의 소수점의 값을 가지므로, 각 셀에서 수신된 WiFi 신호의 개수가 많을수록 각 셀에 대한 단말 위치 확률이 정확하게 산출되지 않는다는 문제점이 있었다.
상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 실내 공간에서 단말(사용자)의 실제 위치를 정확하고 빠르게 측정(추적)할 수 있는 장치 및 방법과 이를 기록한 기록매체를 제안하고자 한다.
본 발명의 다른 목적들은 하기의 실시예를 통해 당업자에 의해 도출될 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 다수의 셀들로 구획된 위치측정 대상지역에 존재하는 단말에서 수신한 k(1 이상의 정수임)개의 무선신호의 수신세기 및 상기 다수의 셀들 각각에서 미리 측정된 무선신호들의 수신세기의 평균/표준편차를 이용하여 상기 단말이 상기 다수의 셀들 각각에 위치할 확률을 산출하는 확률 산출부; 및 상기 다수의 셀들 중 상기 확률이 최대값을 가지는 셀의 위치를 상기 단말의 위치로 결정하는 위치 결정부를 포함하되, 상기 확률 산출부는 상기 다수의 셀들 중 i번째 셀에서의 상기 평균/표준편차와 상기 k개의 무선신호의 수신세기 각각을 이용하여 상기 i번째 셀에서의 상기 k개의 무선신호 각각에 대한 수신 우도(likelihood)(k개의 우도)를 산출하고, 상기 k개의 우도의 로그값을 합산한 값을 이용하여 상기 단말이 상기 i번째 셀에 위치할 확률을 산출하는 것을 특징으로 하는 단말의 위치 측정 장치가 제공된다.
상기 확률 산출부는 상기 k개의 우도의 로그값 각각에 제1 비율을 곱한 값을 합산한 값을 이용하여 상기 단말이 상기 i번째 셀에 위치할 확률을 산출하되, 상기 k개의 우도의 로그값 중 j번째 우도의 로그값에 곱해지는 제1 비율(j번째 제1 비율)은 상기 k개의 무선신호 중 j번째 무선신호를 전송한 액세스 포인트에서 상기 i번째 셀에서의 상기 평균/표준편차의 산출을 위해 전송한 테스트 무선신호의 전송 횟수와 상기 전송된 테스트 무선신호 중 상기 평균/표준편차의 산출에 이용된 테스트 무선신호의 개수의 비율일 수 있다.
상기 확률 산출부는 상기 k개의 우도의 로그값을 합산한 값에 제2 비율을 곱한 값을 이용하여 상기 단말이 상기 i번째 셀에 위치할 확률을 산출하되, 상기 k개의 무선신호는 상기 위치측정 대상지역에 존재하는 다수의 액세스 포인트 중 적어도 일부의 액세스 포인트에서 전송된 것이고, 상기 제2 비율은 상기 다수의 액세스 포인트의 개수와 상기 적어도 일부의 액세스 포인트의 개수의 비율일 수 있다.
상기 확률 산출부는 상기 k개의 우도의 로그값 각각에 제1 비율을 곱한 값을 합산한 값에 제2 비율을 곱한 값을 상기 단말이 상기 i번째 셀에 위치할 확률로서 산출하되, 상기 k개의 우도의 로그값 중 j번째 우도의 로그값에 곱해지는 제1 비율(j번째 제1 비율)은 상기 k개의 무선신호 중 j번째 무선신호를 전송한 액세스 포인트에서 상기 i번째 셀에서의 상기 평균/표준편차의 산출을 위해 전송한 테스트 무선신호의 전송 횟수와 상기 전송된 테스트 무선신호 중 상기 평균/표준편차의 산출에 이용된 테스트 무선신호의 개수의 비율이고, 상기 k개의 무선신호는 상기 위치측정 대상지역에 존재하는 다수의 액세스 포인트 중 적어도 일부의 액세스 포인트에서 전송된 것이고, 상기 제2 비율은 상기 다수의 액세스 포인트의 개수와 상기 적어도 일부의 액세스 포인트의 개수의 비율일 수 있다.
상기 i번째 셀에서의 상기 k개의 우도는 아래의 수학식과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112012006301074-pat00005
여기서, sj는 상기 k개의 무선신호 중 j번째 무선신호의 수신세기, li는 상기 i번째 셀,
Figure 112012006301074-pat00006
는 상기 i번째 셀에서의 상기 k개의 우도 중 j번째 우도(상기 i번째 셀에서 상기 j번째 무선신호가 수신될 우도), di는 상기 i번째 셀에서의 상기 무선신호들의 수신세기의 표준편차, mi는 상기 i번째 셀에서의 상기 무선신호들의 수신세기의 평균, ε은 보정 상수를 각각 의미함.
상기 확률 산출부는 아래의 수학식을 이용하여 상기 단말이 상기 i번째 셀에 위치할 확률을 산출할 수 있다.
Figure 112012006301074-pat00007
여기서,
Figure 112012006301074-pat00008
는 상기 단말이 상기 i번째 셀에 위치할 확률, T1은 상기 적어도 일부의 액세스 포인트의 개수, T2는 상기 다수의 액세스 포인트의 개수, SC1은 상기 j번째 무선신호를 전송한 액세스 포인트에서 상기 i번째 셀에서의 상기 평균/표준편차의 산출을 위해 전송한 테스트 무선신호의 전송 횟수, SC2는 상기 전송된 테스트 무선신호 중 상기 평균/표준편차의 산출에 이용된 테스트 무선신호의 개수를 각각 의미함.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 다수의 셀들로 구획된 위치측정 대상지역에 존재하는 단말에서 수신한 k(1 이상의 정수임)개의 무선신호의 수신세기 및 상기 다수의 셀들 각각에서 미리 측정된 무선신호들의 수신세기의 평균/표준편차를 이용하여 상기 단말이 상기 다수의 셀들 각각에 위치할 확률을 산출하는 단계; 및 상기 다수의 셀들 중 상기 확률이 최대값을 가지는 셀의 위치를 상기 단말의 위치로 결정하는 단계를 포함하되, 상기 확률을 산출하는 단계는 상기 다수의 셀들 중 i번째 셀에서의 상기 평균/표준편차와 상기 k개의 무선신호의 수신세기 각각을 이용하여 상기 i번째 셀에서의 상기 k개의 무선신호 각각에 대한 수신 우도(k개의 우도)를 산출하고, 상기 k개의 우도의 로그값을 합산한 값을 이용하여 상기 단말이 상기 i번째 셀에 위치할 확률을 산출하는 것을 특징으로 하는 단말의 위치 측정 방법이 제공된다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 단말의 위치를 측정하기 위해 디지털 처리 장치에 의해 실행될 수 있는 명령어들의 프로그램이 유형적으로 구현되어 있으며, 디지털 처리 장치에 의해 판독될 수 있는 기록매체로서, 다수의 셀들로 구획된 위치측정 대상지역에 존재하는 단말에서 수신한 k(1 이상의 정수임)개의 무선신호의 수신세기 및 상기 다수의 셀들 각각에서 미리 측정된 무선신호들의 수신세기의 평균/표준편차를 이용하여 상기 단말이 상기 다수의 셀들 각각에 위치할 확률을 산출하는 단계; 및 상기 다수의 셀들 중 상기 확률이 최대값을 가지는 셀의 위치를 상기 단말의 위치로 결정하는 단계를 수행하되, 상기 확률을 산출하는 단계는 상기 다수의 셀들 중 i번째 셀에서의 상기 평균/표준편차와 상기 k개의 무선신호의 수신세기 각각을 이용하여 상기 i번째 셀에서의 상기 k개의 무선신호 각각에 대한 수신 우도(likelihood)(k개의 우도)를 산출하고, 상기 k개의 우도의 로그값을 합산한 값을 이용하여 상기 단말이 상기 i번째 셀에 위치할 확률을 산출하는 것을 특징으로 하는 기록매체가 제공된다.
본 발명에 따르면, 실내 공간에서 단말(사용자)의 실제 위치를 정확하고 빠르게 측정(추적)할 수 있게 된다.
도 1은 종래의 가우시안 프로세스 기반의 위치 측정 방법의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 장치의 개략적인 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 무선신호 지도의 제작 시 위치측정 대상지역에서 셀 별로 수신된 테스트 무선신호의 개수 및 해당 테스트 무선신호의 수신세기의 일례를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 장치의 성능을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 위치 측정 방법의 전체적인 흐름을 도시한 순서도이다.
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. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 위치 측정 장치(이하, "위치 측정 장치"라고 함)는 단말 또는 액세스 포인트에 구비될 수 있는 장치이다. 만약, 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 장치가 단말 측에 구비되는 경우, 단말은 무선 통신부를 통해 수신된 무선신호의 수신세기를 이용하여 자신의 위치를 직접 측정한 후 디스플레이부를 통해 해당 정보를 사용자에게 제공할 수 있다. 반대로, 본 발명이 일 실시예에 따른 위치 측정 장치가 액세스 포인트에 구비되는 경우, 액세스 포인트는 단말로부터 무선신호의 수신세기에 대한 정보를 수신하고, 이를 이용하여 단말이 위치를 측정한 후, 측정 결과를 단말로 전송할 수 있다.
이하에서는 설명의 편의를 위해 위치 측정 장치가 단말 측에 구비된 실시예를 중심으로 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 장치의 개략적인 구성을 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 위치 측정 장치(200)는 확률 산출부(210) 및 위치 결정부(220)를 포함할 수 있다. 이하, 각 구성 요소 별 기능을 상세하게 설명하기로 한다.
확률 산출부(210)는 다수의 셀들로 구획된 위치측정 대상지역(일례로, 실내 지역)에 존재하는 단말이 다수의 셀들 각각에 위치할 확률을 산출한다. 그리고, 위치 결정부(220)는 다수의 셀들 각각에 대해 산출된 확률 중에서 확률이 최대값을 가지는 셀의 위치를 단말의 위치로 결정한다.
보다 상세하게, 위치측정 대상대상 지역에는 무선신호(일례로, WiFi 신호)를 전송하는 다수의 액세스 포인트가 존재하고, 단말은 다수의 액세스 포인트 중에서 적어도 일부(k개, k는 1 이상의 정수임)의 액세스 포인트에서 전송된 무선신호를 수신하며, 확률 산출부(210)는 k개의 무선신호의 수신세기 및 다수의 셀들 각각에서 미리 측정된 무선신호들의 수신세기의 평균/표준편차를 이용하여 단말이 다수의 셀들 각각에 위치할 확률을 산출한다.
여기서, 다수의 셀들 각각에서 미리 측정된 무선신호들의 수신세기의 평균/표준편차는 위치측정 대상지역을 대상으로 제작된 무선신호 지도로부터 획득될 수 있다. 무선신호 지도는 위치측정 대상지역을 다수의 셀로 분할한 위상 지도를 기반으로 제작된 지도로서, 각 셀에서 미리 측정된 하나 이상의 테스트 무선신호의 수신세기를 이용하여 제작된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 확률 산출부(210)는 다수의 셀들 중 i번째 셀에서 미리 측정된 평균/표준편차와 k개의 무선신호의 수신세기 각각을 이용하여 i번째 셀에서의 k개의 무선신호 각각에 대한 수신 우도(likelihood)(즉, k개의 우도)를 산출하고, k개의 우도의 로그값을 합산한 값을 이용하여 단말이 i번째 셀에 위치할 확률을 산출할 수 있다.
여기서, i번째 셀에서의 k개의 우도는 아래의 수학식 3과 같이 표현될 수 있고, 단말이 i번째 셀에 위치할 확률은 아래의 수학식 4와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112012006301074-pat00009
여기서, sj는 k개의 무선신호 중 j번째 무선신호의 수신세기, li는 i번째 셀,
Figure 112012006301074-pat00010
는 i번째 셀에서의 k개의 우도 중 j번째 우도(i번째 셀에서 j번째 무선신호가 수신될 우도), di는 i번째 셀에서의 무선신호들의 수신세기의 표준편차, mi는 i번째 셀에서의 무선신호들의 수신세기의 평균, ε은 보정 상수를 각각 의미함.
Figure 112012006301074-pat00011
앞서 설명한 바와 같이, 우도 값은 소수점 이하의 값을 가지므로, 종래 기술과 같이 각 무선신호에 대한 우도를 모두 곱하여 단말이 특정 셀에 위치할 확률을 산출하는 경우, 수신된 무선신호의 개수가 많아질수록 해당 셀에 위치할 확률이 정확하게 산출되지 않는 문제점이 발생하는바, 발명에서는 각 우도의 로그값을 모두 더함으로써 상기한 종래기술의 문제점을 해결한다.
한편, 도 3은 무선신호 지도의 제작 시 위치측정 대상지역에서 셀 별로 수신된 테스트 무선신호의 개수 및 해당 테스트 무선신호의 수신세기의 일례를 도시한 도면이다(도 3의 (a) 내지 (c)는 서로 다른 셀에서의 테스트 무선신호의 수신세기를 표시하고 있음).
도 3을 참조하면, 특정 위치(셀)에서만 수신되는 무선신호가 존재하는 반면 위치측정 대상지역 전체에서 수신되는 무선신호도 존재한다. 이는 다수의 액세스 포인트 각각에서 전송되는 무선신호의 전송세기가 서로 상이하기 때문에 나타나는 현상이다. 이를 참조할 때, 무선신호 지도의 제작 시 특정 셀에서의 무선신호의 수신세기의 평균/표준편차를 구함에 있어 해당 셀에서의 무선신호의 수신세기의 평균/표준편차에 산출된 무선신호의 개수가 많을수록 해당 셀에서 의미있는 데이터가 더 많이 수집되었고, 이러한 셀에 단말이 위치할 확률이 높다는 사실을 확인할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 확률 산출부(210)는 k개의 우도의 로그값 각각에 제1 비율을 곱한 값을 합산한 값을 이용하여 단말이 i번째 셀에 위치할 확률을 산출할 수 있다. 이 때, k개의 우도의 로그값 중 j번째 우도의 로그값에 곱해지는 제1 비율(j번째 제1 비율)은 k개의 무선신호 중 j번째 무선신호를 전송한 액세스 포인트에서 i번째 셀에서의 평균/표준편차의 산출을 위해 전송한 테스트 무선신호의 전송 횟수와 상기 전송된 테스트 무선신호 중 평균/표준편차의 산출에 이용된 테스트 무선신호의 개수의 비율일 수 있다.
이와 같은 경우, 단말이 i번째 셀에 위치할 확률은 아래의 수학식 5와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112012006301074-pat00012
여기서, SC1은 j번째 무선신호를 전송한 액세스 포인트에서 i번째 셀에서의 상기 평균/표준편차의 산출을 위해 전송한 테스트 무선신호의 전송 횟수, SC2는 상기 전송된 테스트 무선신호 중 평균/표준편차의 산출에 이용된 테스트 무선신호의 개수를 각각 의미한다.
또한, 도 3을 참조하면, 특정 셀에서 수신된 무선신호의 개수가 많을수록 해당 셀에 단말이 위치할 확률은 높아짐을 확인할 수 있다.
따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 확률 산출부(210)는 k개의 우도의 로그값을 합산한 값에 제2 비율을 곱한 값을 이용하여 단말이 i번째 셀에 위치할 확률을 산출하되, k개의 무선신호는 위치측정 대상지역에 존재하는 다수의 액세스 포인트 중 적어도 일부의 액세스 포인트에서 전송된 것이고, 제2 비율은 다수의 액세스 포인트의 개수와 적어도 일부의 액세스 포인트의 개수의 비율일 수 있다.
이와 같은 경우, 단말이 i번째 셀에 위치할 확률은 아래의 수학식 6과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112012006301074-pat00013
여기서, T1은 상기 적어도 일부의 액세스 포인트의 개수, T2는 상기 다수의 액세스 포인트의 개수를 각각 의미한다.
종합하면, 확률 산출부(210)는 k개의 우도의 로그값 각각에 제1 비율을 곱한 값을 합산한 값에 제2 비율을 곱한 값을 단말이 i번째 셀에 위치할 확률로서 산출할 수 있으며, 이는 아래의 수학식 7과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112012006301074-pat00014
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 장치의 성능을 설명하기 위한 도면이다.
보다 상세하게, 도 4에서는 아래의 표 1과 같은 실험환경 하에서 단말의 위치를 측정하였다. 여기서, 무선신호의 수신세기에 대한 데이터 수집 시 발견된 액세스 포인트의 개수는 총 124개이고, 위치측정 대상지역은 총 384개의 셀로 나뉘며, 무선신호의 수신세기 데이터는 60cm 간격으로 수집하였다.
Testbed 1 (Galaxy S) Testbed 2 (HTC Desire)
Network HSDPA / 7.2 Mbps HSDPA 7.2Mbps,
HSUPA 2Mbps
OS 프로요 2.2 프로요 2.2
CPU S5PC110 1Ghz Cortex-AB, ARMv7 QSD8255 1Ghz Cortex-AB, ARMv7
GPU PowerVR SGX540
RAM 512M 768M
Wi-Fi 802.11 a/b/g/n 타입 802.11 b/g 타입
Sensor 지자기, 가속도 센서, 디지털 나침반 가속도센서, 디지털 나침반, 근접센서, 조도센서
Floor Corridor 57.5m X 4.8m Corridor 57.5m X 4.8m
number of APs 124 124
또한, 도 4에서 "likelihood"는 종래 기술과 같이 우도간의 곱을 통해 위치 측정을 수행한 경우를 의미하고, "log likelihood"는 본 발명과 같이 우도의 로그값의 합을 통해 위치 측정을 수행한 경우를 의미하며, "modified log likelihood"는 제1 비율과 제2 비율을 더 반영하여 위치 측정을 수행한 경우를 의미한다.
도 4를 참조하면, 본 발명과 같이 위치 측정을 수행하는 경우, 위치 측정시 발생하는 거리의 에러를 감소시킬 수 있으며, 위치 측정의 정확도를 높일 수 있게 된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 위치 측정 방법의 전체적인 흐름을 도시한 순서도이다. 이하, 각 단계 별로 수행되는 과정을 설명하기로 한다.
먼저, 단계(S510)에서는 다수의 셀들로 구획된 위치측정 대상지역에 존재하는 단말에서 수신한 k개의 무선신호의 수신세기 및 다수의 셀들 각각에서 미리 측정된 무선신호들의 수신세기의 평균/표준편차를 이용하여 단말이 다수의 셀들 각각에 위치할 확률을 산출한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 단계(S510)에서는 다수의 셀들 중 i번째 셀에서의 평균/표준편차와 k개의 무선신호의 수신세기 각각을 이용하여 i번째 셀에서의 k개의 무선신호 각각에 대한 수신 우도(k개의 우도)를 산출하고, k개의 우도의 로그값을 합산한 값을 이용하여 단말이 i번째 셀에 위치할 확률을 산출할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 단계(S510)에서는 k개의 우도의 로그값 각각에 제1 비율을 곱한 값을 합산한 값을 이용하여 단말이 i번째 셀에 위치할 확률을 산출하되, k개의 우도의 로그값 중 j번째 우도의 로그값에 곱해지는 제1 비율(j번째 제1 비율)은 k개의 무선신호 중 j번째 무선신호를 전송한 액세스 포인트에서 i번째 셀에서의 평균/표준편차의 산출을 위해 전송한 테스트 무선신호의 전송 횟수와 전송된 테스트 무선신호 중 평균/표준편차의 산출에 이용된 테스트 무선신호의 개수의 비율일 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 단계(S510)에서는 k개의 우도의 로그값을 합산한 값에 제2 비율을 곱한 값을 이용하여 단말이 i번째 셀에 위치할 확률을 산출하되, k개의 무선신호는 위치측정 대상지역에 존재하는 다수의 액세스 포인트 중 적어도 일부의 액세스 포인트에서 전송된 것이고, 제2 비율은 다수의 액세스 포인트의 개수와 적어도 일부의 액세스 포인트의 개수의 비율일 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 단계(S510)에서는 k개의 우도의 로그값 각각에 상기한 제1 비율을 곱한 값을 합산한 값에 상기한 제2 비율을 곱한 값을 상기 단말이 상기 i번째 셀에 위치할 확률로서 산출할 수도 있다.
마지막으로, 단계(S520)에서는 다수의 셀들 중 상기 확률이 최대값을 가지는 셀의 위치를 단말의 위치로 결정한다.
지금까지 본 발명에 따른 단말의 위치 측정 방법의 실시예들에 대하여 설명하였고, 앞서 도 1 내지 도 4에서 설명한 단말의 위치 측정 장치(500)에 관한 구성이 본 실시예에도 그대로 적용 가능하다. 이에, 보다 상세한 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 발명의 실시예들은 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), 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 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (11)

  1. 다수의 셀들로 구획된 위치측정 대상지역에 존재하는 단말에서 수신한 k(1 이상의 정수임)개의 무선신호의 수신세기 및 상기 다수의 셀들 각각에서 미리 측정된 무선신호들의 수신세기의 평균/표준편차를 이용하여 상기 단말이 상기 다수의 셀들 각각에 위치할 확률을 산출하는 확률 산출부; 및
    상기 다수의 셀들 중 상기 확률이 최대값을 가지는 셀의 위치를 상기 단말의 위치로 결정하는 위치 결정부를 포함하되,
    상기 확률 산출부는 상기 다수의 셀들 중 i번째 셀에서의 상기 평균/표준편차와 상기 k개의 무선신호의 수신세기 각각을 이용하여 상기 i번째 셀에서의 상기 k개의 무선신호 각각에 대한 수신 우도(likelihood)(k개의 우도)를 산출하고, 상기 k개의 우도의 로그값을 합산한 값을 이용하여 상기 단말이 상기 i번째 셀에 위치할 확률을 산출하는 것을 특징으로 하는 단말의 위치 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 확률 산출부는 상기 k개의 우도의 로그값 각각에 제1 비율을 곱한 값을 합산한 값을 이용하여 상기 단말이 상기 i번째 셀에 위치할 확률을 산출하되,
    상기 k개의 우도의 로그값 중 j번째 우도의 로그값에 곱해지는 제1 비율(j번째 제1 비율)은 상기 k개의 무선신호 중 j번째 무선신호를 전송한 액세스 포인트에서 상기 i번째 셀에서의 상기 평균/표준편차의 산출을 위해 전송한 테스트 무선신호의 전송 횟수와 상기 전송된 테스트 무선신호 중 상기 평균/표준편차의 산출에 이용된 테스트 무선신호의 개수의 비율인 것을 특징으로 하는 단말의 위치 측정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 확률 산출부는 상기 k개의 우도의 로그값을 합산한 값에 제2 비율을 곱한 값을 이용하여 상기 단말이 상기 i번째 셀에 위치할 확률을 산출하되,
    상기 k개의 무선신호는 상기 위치측정 대상지역에 존재하는 다수의 액세스 포인트 중 적어도 일부의 액세스 포인트에서 전송된 것이고, 상기 제2 비율은 상기 다수의 액세스 포인트의 개수와 상기 적어도 일부의 액세스 포인트의 개수의 비율인 것을 특징으로 하는 단말의 위치 측정 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 확률 산출부는 상기 k개의 우도의 로그값 각각에 제1 비율을 곱한 값을 합산한 값에 제2 비율을 곱한 값을 상기 단말이 상기 i번째 셀에 위치할 확률로서 산출하되,
    상기 k개의 우도의 로그값 중 j번째 우도의 로그값에 곱해지는 제1 비율(j번째 제1 비율)은 상기 k개의 무선신호 중 j번째 무선신호를 전송한 액세스 포인트에서 상기 i번째 셀에서의 상기 평균/표준편차의 산출을 위해 전송한 테스트 무선신호의 전송 횟수와 상기 전송된 테스트 무선신호 중 상기 평균/표준편차의 산출에 이용된 테스트 무선신호의 개수의 비율이고,
    상기 k개의 무선신호는 상기 위치측정 대상지역에 존재하는 다수의 액세스 포인트 중 적어도 일부의 액세스 포인트에서 전송된 것이고, 상기 제2 비율은 상기 다수의 액세스 포인트의 개수와 상기 적어도 일부의 액세스 포인트의 개수의 비율인 것을 특징으로 하는 단말의 위치 측정 장치.
  5. 청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제4항에 있어서,
    상기 i번째 셀에서의 상기 k개의 우도는 아래의 수학식과 같이 표현되는 것을 특징으로 하는 단말의 위치 측정 장치.

    Figure 112012006301074-pat00015


    여기서, sj는 상기 k개의 무선신호 중 j번째 무선신호의 수신세기, li는 상기 i번째 셀,
    Figure 112012006301074-pat00016
    는 상기 i번째 셀에서의 상기 k개의 우도 중 j번째 우도(상기 i번째 셀에서 상기 j번째 무선신호가 수신될 우도), di는 상기 i번째 셀에서의 상기 무선신호들의 수신세기의 표준편차, mi는 상기 i번째 셀에서의 상기 무선신호들의 수신세기의 평균, ε은 보정 상수를 각각 의미함.
  6. 청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제5항에 있어서,
    상기 확률 산출부는 아래의 수학식을 이용하여 상기 단말이 상기 i번째 셀에 위치할 확률을 산출하는 것을 특징으로 하는 단말의 위치 측정 장치.

    Figure 112012006301074-pat00017


    여기서,
    Figure 112012006301074-pat00018
    는 상기 단말이 상기 i번째 셀에 위치할 확률, T1은 상기 적어도 일부의 액세스 포인트의 개수, T2는 상기 다수의 액세스 포인트의 개수, SC1은 상기 j번째 무선신호를 전송한 액세스 포인트에서 상기 i번째 셀에서의 상기 평균/표준편차의 산출을 위해 전송한 테스트 무선신호의 전송 횟수, SC2는 상기 전송된 테스트 무선신호 중 상기 평균/표준편차의 산출에 이용된 테스트 무선신호의 개수를 각각 의미함.
  7. 다수의 셀들로 구획된 위치측정 대상지역에 존재하는 단말에서 수신한 k(1 이상의 정수임)개의 무선신호의 수신세기 및 상기 다수의 셀들 각각에서 미리 측정된 무선신호들의 수신세기의 평균/표준편차를 이용하여 상기 단말이 상기 다수의 셀들 각각에 위치할 확률을 산출하는 단계; 및
    상기 다수의 셀들 중 상기 확률이 최대값을 가지는 셀의 위치를 상기 단말의 위치로 결정하는 단계를 포함하되,
    상기 확률을 산출하는 단계는 상기 다수의 셀들 중 i번째 셀에서의 상기 평균/표준편차와 상기 k개의 무선신호의 수신세기 각각을 이용하여 상기 i번째 셀에서의 상기 k개의 무선신호 각각에 대한 수신 우도(k개의 우도)를 산출하고, 상기 k개의 우도의 로그값을 합산한 값을 이용하여 상기 단말이 상기 i번째 셀에 위치할 확률을 산출하는 것을 특징으로 하는 단말의 위치 측정 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 확률을 산출하는 단계는 상기 k개의 우도의 로그값 각각에 제1 비율을 곱한 값을 합산한 값을 이용하여 상기 단말이 상기 i번째 셀에 위치할 확률을 산출하되,
    상기 k개의 우도의 로그값 중 j번째 우도의 로그값에 곱해지는 제1 비율(j번째 제1 비율)은 상기 k개의 무선신호 중 j번째 무선신호를 전송한 액세스 포인트에서 상기 i번째 셀에서의 상기 평균/표준편차의 산출을 위해 전송한 테스트 무선신호의 전송 횟수와 상기 전송된 테스트 무선신호 중 상기 평균/표준편차의 산출에 이용된 테스트 무선신호의 개수의 비율인 것을 특징으로 하는 단말의 위치 측정 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 확률을 산출하는 단계는 상기 k개의 우도의 로그값을 합산한 값에 제2 비율을 곱한 값을 이용하여 상기 단말이 상기 i번째 셀에 위치할 확률을 산출하되,
    상기 k개의 무선신호는 상기 위치측정 대상지역에 존재하는 다수의 액세스 포인트 중 적어도 일부의 액세스 포인트에서 전송된 것이고, 상기 제2 비율은 상기 다수의 액세스 포인트의 개수와 상기 적어도 일부의 액세스 포인트의 개수의 비율인 것을 특징으로 하는 단말의 위치 측정 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 확률을 산출하는 단계는 상기 k개의 우도의 로그값 각각에 제1 비율을 곱한 값을 합산한 값에 제2 비율을 곱한 값을 상기 단말이 상기 i번째 셀에 위치할 확률로서 산출하되,
    상기 k개의 우도의 로그값 중 j번째 우도의 로그값에 곱해지는 제1 비율(j번째 제1 비율)은 상기 k개의 무선신호 중 j번째 무선신호를 전송한 액세스 포인트에서 상기 i번째 셀에서의 상기 평균/표준편차의 산출을 위해 전송한 테스트 무선신호의 전송 횟수와 상기 전송된 테스트 무선신호 중 상기 평균/표준편차의 산출에 이용된 테스트 무선신호의 개수의 비율이고,
    상기 k개의 무선신호는 상기 위치측정 대상지역에 존재하는 다수의 액세스 포인트 중 적어도 일부의 액세스 포인트에서 전송된 것이고, 상기 제2 비율은 상기 다수의 액세스 포인트의 개수와 상기 적어도 일부의 액세스 포인트의 개수의 비율인 것을 특징으로 하는 단말의 위치 측정 방법.
  11. 단말의 위치를 측정하기 위해 디지털 처리 장치에 의해 실행될 수 있는 명령어들의 프로그램이 유형적으로 구현되어 있으며, 디지털 처리 장치에 의해 판독될 수 있는 기록매체로서,
    다수의 셀들로 구획된 위치측정 대상지역에 존재하는 단말에서 수신한 k(1 이상의 정수임)개의 무선신호의 수신세기 및 상기 다수의 셀들 각각에서 미리 측정된 무선신호들의 수신세기의 평균/표준편차를 이용하여 상기 단말이 상기 다수의 셀들 각각에 위치할 확률을 산출하는 단계; 및
    상기 다수의 셀들 중 상기 확률이 최대값을 가지는 셀의 위치를 상기 단말의 위치로 결정하는 단계를 수행하되,
    상기 확률을 산출하는 단계는 상기 다수의 셀들 중 i번째 셀에서의 상기 평균/표준편차와 상기 k개의 무선신호의 수신세기 각각을 이용하여 상기 i번째 셀에서의 상기 k개의 무선신호 각각에 대한 수신 우도(likelihood)(k개의 우도)를 산출하고, 상기 k개의 우도의 로그값을 합산한 값을 이용하여 상기 단말이 상기 i번째 셀에 위치할 확률을 산출하는 것을 특징으로 하는 기록매체.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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