KR101270012B1 - 액세스 포인트의 위치 추정 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 근거리 통신을 위한 액세스 포인트를 이용하여 통신 단말의 위치를 측정하는데 있어서 액세스 포인트의 위치 좌표 추정 방법이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 근거리 통신을 위한 액세스 포인트의 위치 좌표 추정 방법은, 액세스 포인트의 위치별 신호 세기를 수집하는 수집 단계; 상기 액세스 포인트의 위치별 신호 세기에 대해 시간에 따른 변화 추이를 분석하여 상승 변곡점을 추출하는 추출 단계; 및 상기 추출된 상승 변곡점에 기초하여 상기 액세스 포인트의 위치 좌표를 결정하는 결정 단계;를 포함한다.

Description

액세스 포인트의 위치 추정 방법{METHOD FOR ESTIMATING LOCATION COORDINATE OF ACCESS POINT}
본 발명은, 통신 단말의 위치 측정 기술에 관한 것으로, 구체적으로 근거리 통신을 위한 액세스 포인트를 이용한 위치 측정에서 액세스 포인트의 위치 좌표 추정 방법에 관한 것이다.
이동통신기술의 발전과 더불어 통신망에서 이동 단말의 위치를 측정하는 위치 측정 기술이 활발하게 연구되고 있다. 대표적으로, 인공 위성을 이용한 GPS 위치 측정 기술, 기지국을 이용한 위치 측정 기술을 들 수 있다.
이 중 GPS 위치 측정 기술은 이동 단말에 GPS 수신기를 장착해야 하는 문제점이 있고, 또한 GPS 위치 측정 기술은 미국 국방성에서 군사용으로 개발된 것으로, 정밀도가 높은 GPS 위치 측정 기술은 공개되어 있지 않다.
그리고, 기지국을 이용한 위치 측정 기술은 이동 단말에 GPS 수신기를 장착하지 않아도 되는 이점이 있지만, GPS 위치 측정 기술에 비하면 위치 측정의 오차가 수십~수백 미터에 달해 위치 측정의 정확도가 떨어지는 문제점이 있다.
한편, 근래에 들어서 무선랜(Wireless LAN)을 이용한 근거리 무선 통신 서비스가 활성화되고 있다. 이러한 근거리 무선 통신 서비스는 노트북, PDA, 스마트폰 등 무선랜이 탑재된 단말을 이용하여 근거리에 설치된 액세스 포인트에 접속하여 이동 중에 무선 인터넷을 이용할 수 있도록 한다. 최근 이러한 근거리 통신에 대한 수요가 증가하여 실내 및 실외 곳곳에 많은 수의 액세스 포인트들이 설치되고 있다.
상기와 같은 액세스 포인트들이 실내 및 실외 곳곳에 많은 수가 설치됨에 따라 이러한 액세스 포인트들을 이용하면 GPS 위치 측정 기술이 적용되지 못하는 실내에서도 이동 단말에 대한 위치 측정이 가능해지고, 또한 많은 곳에 액세스 포인트들이 설치됨에 따라 상기와 같은 액세스 포인트들을 이용하면 기지국을 이용한 위치 측정 기술 보다 정밀한 위치 측위가 가능해진다.
이에 따라 최근에는 근거리 통신을 위한 액세스 포인트를 이용한 위치 측위 기술이 활발하게 연구되고 있다.
국내공개특허공보 제10-2010-0030349호(2010.03.18) 국내공개특허공보 제10-2008-0099940호(2008.11.14)
본 발명은 상기와 같은 통신 환경 변화에 수반하여 근거리 통신을 위한 액세스 포인트를 이용하여 통신 단말의 위치를 측정하는데 있어서 액세스 포인트의 위치 좌표 추정 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 근거리 통신을 위한 액세스 포인트의 위치 좌표 추정 방법은, 액세스 포인트의 위치별 신호 세기를 수집하는 수집 단계; 상기 액세스 포인트의 위치별 신호 세기에 대해 시간에 따른 변화 추이를 분석하여 상승 변곡점을 추출하는 추출 단계; 및 상기 추출된 상승 변곡점에 기초하여 상기 액세스 포인트의 위치 좌표를 결정하는 결정 단계;를 포함한다.
상기 결정 단계는, 상기 상승 변곡점의 신호 세기가 수집된 수집 위치 좌표를 이용하여 상기 액세스 포인트의 위치 좌표로 결정할 수 있다.
상기 상승 변곡점이 적어도 두 개 이상인 경우, 상기 결정 단계는, 상기 상승 변곡점의 신호 세기가 수집된 수집 위치 좌표들을 꼭지점으로 하는 다각형(또는 직선)의 무게 중심을 상기 액세스 포인트의 위치 좌표로 결정할 수 있다.
본 발명은, 곳곳에 설치된 서비스 반경이 작은 액세스 포인트의 정보를 이용하여 통신 단말의 위치 측정을 함으로써 위치 측정의 정밀도를 높일 수 있다.
또한, 본 발명은, 실내에서 위치별로 측정된 위치별 액세스 포인트 정보를 이용하여 통신 단말의 위치를 측정할 수 있고, 이에 따라 실내에서의 정밀한 위치 측정이 가능해진다.
또한, 본 발명은, 무작위로 설치되는 액세스 포인트의 설치 위치 좌표를 추정함으로써 액세스 포인트의 실제 설치 좌표를 수작업으로 모두 확인해야 하는 번거로움을 해결한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 환경을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 시스템의 네트워크 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치별 액세스 포인트 정보 수집 방법을 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치별 액세스 포인트 정보의 테이블을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 서버에서 액세스 포인트의 가상 위치 좌표를 결정하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 6은 액세스 포인트의 시간에 따른 신호 세기 분포에 기초하여 상승 변곡점을 추출하는 예이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 서버에서 이동 단말의 위치를 측정하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 무게 중심법을 이용한 위치 좌표 계산 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 단말의 위치 좌표를 계산하는 과정을 설명하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 서버의 구성을 나타낸 블럭도이다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 환경을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 통신 환경은 이동통신서비스를 제공하는 기지국, 근거리 무선 통신(예컨대, WiFi)을 이용한 인터넷 서비스를 제공하는 액세스 포인트(AP:Access Point)들이 중첩되어 있다. 통신 단말은 상기 기지국을 통해 이동 중 음성 통화, 무선 인터넷 등을 이용할 수 있고, 또한 상기 액세스 포인트를 통해 유선 인터넷망에 접속하여 인터넷 서비스를 이용할 수 있다.
기지국은 일반적으로 수 km에서 수십 km의 서비스 반경을 갖는다. 이에 반해 근거리 무선 통신을 통한 인터넷 서비스를 제공하는 액세스 포인트는 그 서비스 반경이 수 m에 불과하다. 그리고 액세스 포인트는 구입 비용 및 설치 비용이 저렴하기 때문에 가정이나 회사 또는 쇼핑몰 등 다양한 곳에 많은 수가 설치되어 이용되고 있다.
따라서, 도 1에 도시된 바와 같이, 기지국의 서비스 반경(110, 130, 150) 내에는 다수의 액세스 포인트(160-1,...160-5)가 위치하고 있다. 통신 단말을 이용하는 사용자들은 액세스 포인트(160-1,...160-5)의 신호가 잡히는 곳에서는 그 액세스 포인트(160-1,...160-5)를 이용하여 인터넷 서비스를 이용하고 액세스 포인트(160-1,...160-5)의 신호가 잡히지 않는 곳에서는 기지국을 통해 인터넷 서비스를 이용한다.
아울러, 최근에는 스마트폰의 기능이 향상되어 스마트폰을 휴대하고 있는 사용자들이 증가하고 있고, 이와 더불어 이러한 스마트폰에 고속의 인터넷 서비스를 원활하게 제공하기 위해 곳곳에 액세스 포인트(160-1,...160-5)가 설치되고 있다. 이와 같이, 유동 인구가 많은 곳에는 다수의 액세스 포인트(160-1,...160-5)가 설치되고 있기 때문에, 액세스 포인트(160-1,...160-5)를 이용한 위치 측정의 활용도가 높아지고 있다. 서비스 반경이 넓은 기지국을 이용한 위치 측정보다는 서비스 반경이 좁은 액세스 포인트(160-1,...160-5)를 이용하여 통신 단말의 위치를 측정하면 그 정확도가 더욱 향상된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 시스템의 네트워크 구성을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 근거리 무선 통신을 이용한 인터넷 서비스를 제공하는 액세스 포인트(AP)(290-1,..., 290-N)와 이동통신서비스를 제공하는 기지국(200-1,..., 200-N)이 곳곳에 설치된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 액세스 포인트(AP)(290-1,..., 290-N)와 기지국(200-1,..., 200-N)은 그 서비스 반경이 서로 중첩되어 설치된다. 기지국(200-1,..., 200-N)의 서비스 반경이 더 크기 때문에 기지국(200-1,..., 200-N) 내에 다수의 액세스 포인트(AP)(290-1,..., 290-N)가 설치된다.
상기 액세스 포인트(AP)(290-1,..., 290-N)는 유선 인터넷망(210)과 연결되어 인터넷 서비스를 제공하고, 상기 기지국(200-1,..., 200-N)은 이동통신망(230)과 연결되어 이동통신서비스를 제공한다. 유선 인터넷망(210)과 이동통신망(230)은 상호 연동한다. 또한, 도 2를 참조하면, 유선 인터넷망(210) 및 이동통신망(230)과 연결된 위치 측정 서버(250) 그리고 그 위치 측정 서버(250)에서 관리하는 액세스 포인트 정보 DB(270)를 포함한다.
액세스 포인트 정보 DB(270)는, 실내/외에 설치된 액세스 포인트들의 식별정보(예컨대, MAC 주소, SSID 등)와 실제 설치 위치의 좌표 정보를 저장한다. 또한 액세스 포인트 정보 DB(270)는, 액세스 포인트 정보 수집 단말이 이동하며 위치별로 수집한 위치별 액세스 포인트 정보를 저장한다. 상기 위치별로 수집한 위치별 액세스 포인트 정보는, 상기 액세스 포인트 정보 수집 단말이 이동하며 일정한 주기로 수집한 수집 위치 정보, 수집 위치에서 검출된 액세스 포인트들의 식별정보 및 신호 세기, 기지국 식별정보들이다. 이에 관해서는 자세히 후술한다.
위치 측정 서버(250)는, 특정 이동 단말에 대한 위치 측정 요청이 수신되면, 그 측위 대상 이동 단말이 접속할 수 있는 액세스 포인트(290-1,..., 290-N)의 식별정보를 이용하여 상기 측위 대상 이동 단말의 위치를 측정한다. 위치 측정 서버(250)의 위치 측정 방법에 관해서는 자세히 후술한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치별 액세스 포인트 정보 수집 방법을 설명하는 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 액세스 포인트 정보 수집 단말이 장착된 차량(310)은 도로 곳곳을 저속으로 이동하며 일정한 시간 주기로 주변 액세스 포인트의 신호를 측정하여 정보를 수집한다. 액세스 포인트 정보 수집 단말이 수집하는 정보는, 수집 시간, 수집 위치 정보(예컨대, 위/경도), 그 수집 위치에서 측정된 주변에서 신호를 송출하는 액세스 포인트들의 식별정보(예컨대, MAC 주소)와 신호 세기(예컨대, RSSI), 그리고 해당 수집 위치를 커버하는 기지국의 식별정보(셀 ID, 또는 PN 코드)를 포함한다.
도 3을 참조하면, A 포인트 지점에서, 차량(310)에 장착된 액세스 포인트 정보 수집 단말은 그 A 포인트 지점에서 신호가 잡히는 액세스 포인트를 검출한다. 액세스 포인트 정보 수집 단말은, 그 A 포인트 지점의 위/경도 정보, 그리고 그 시점의 시간, 그리고 A 포인트 지점에서 신호가 검출되는 액세스 포인트들의 MAC 주소와 신호 세기(RSSI) 그리고 A 포인트 지점을 커버하는 기지국의 식별정보를 검출하여 이를 저장한다. 이와 같이 액세스 포인트 정보 수집 단말은, 저속으로 곳곳을 이동하며 일정한 시간 주기(예컨대, 1분 단위)로 각 포인트 지점에서 액세스 포인트들의 정보를 수집하여 저장한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치별 액세스 포인트 정보의 테이블을 나타낸 도면이다. 도 3을 참조하여 설명한 바와 같이, 액세스 포인트 정보 수집 단말은 이동하며 일정한 시간 주기로 주변 액세스 포인트 정보를 수집하고, 그 수집된 위치별 액세스 포인트 정보는 도 4와 같다. 도 4에 도시된 바와 같이, 테이블은, 시간 필드(410), 위치 필드(430), MAC 주소 필드(450), RSSI 필드(470) 및 셀 ID 필드(490)를 포함한다.
상기 시간 필드(410)는 액세스 포인트 정보 수집 단말이 주변 액세스 포인트 정보를 수집한 시간이 기록되고, 상기 위치 필드(430)는 수집 위치 정보(위/경도 정보)가 기록되며, MAC 주소 필드(450)는 상기 수집 위치에서 검출되는 주변 액세스 포인트들의 MAC 주소가 기록되며, RSSI 필드(470)는 상기 수집 위치에서 검출되는 주변 액세스 포인트들의 신호 세기가 기록되고, 셀 ID 필드(490)는 상기 수집 위치를 커버하는 기지국의 셀 ID가 기록된다. 여기서 기지국의 셀 ID가 하나만 기록되는 것으로 도시되어 있으나, 셀 경계 지역에서는 복수의 셀 ID가 검출되어 기록될 수도 있다.
본 발명에 따른 위치 측정 방법에 따르면 액세스 포인트를 이용하여 이동 단말의 위치를 측위하기 위해서는 액세스 포인트들의 설치 위치 좌표(이하, 시설 좌표와 혼용함)를 알고 있어야 한다. 통신사에 의해 자체적으로 지역 곳곳에 설치된 액세스 포인트(160)들은 통신사에서 설치 위치 좌표를 보유하고 있다. 그러나 사설 액세스 포인트의 경우 통신사와는 무관하게 설치된 것으로서, 이러한 사설 액세스 포인트의 설치 위치 좌표는 해당 사설 액세스 포인트를 설치한 설치자에게 확인하지 않고서는 알 수 없다. 따라서, 도 3을 참조하여 설명한 바와 같이, 액세스 포인트 정보 수집 단말이 이동하며 수집한 액세스 포인트들 중 설치 위치 좌표가 확인되지 않는 액세스 포인트들의 설치 위치 좌표를 추정할 수 있는 방법이 요구된다. 이하에서는 도 5를 참조하여 액세스 포인트 정보 수집 단말에 의해 수집된 액세스 포인트들 중 설치 위치 좌표가 확인되지 않는 액세스 포인트들의 설치 위치 좌표를 추정하는 방법을 설명한다. 즉, 이하에서 추정된 액세스 포인트들의 설치 위치 좌표는 해당 액세스 포인트의 실제 설치 위치 좌표가 아닌 추정된 값으로 가상 위치 좌표가 된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 서버에서 액세스 포인트의 가상 위치 좌표를 결정하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 먼저 액세스 포인트 정보 수집 단말은, 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한 바와 같이, 저속으로 곳곳을 이동하며 일정한 시간 주기로 주변 액세스 포인트의 신호를 측정하여 정보를 수집한다. 액세스 포인트 정보 수집 단말에 의해 수집된 위치별 액세스 포인트 정보는 상기 액세스 포인트 정보 수집 단말로부터 전송되어 인터넷망(210) 또는 이동통신망(230)을 통해 위치 측정 서버(250)로 수신될 수도 있다. 위치 측정 서버(250)는 상기 액세스 포인트 정보 수집 단말로부터 수신된 위치별 액세스 포인트 정보를 액세스 포인트 정보 DB(270)에 저장한다. 또는, 상기 액세스 포인트 정보 수집 단말에 의해 수집된 위치별 액세스 포인트 정보는 관리자에 의해 액세스 포인트 정보 DB(270)에 저장될 수도 있다.
이와 같이 위치별 액세스 포인트 정보가 수집되고 난 후, 위치 측정 서버(250)는 그 수집된 액세스 포인트의 정보 중 설치 위치 좌표가 확인되지 않는 특정 액세스 포인트의 위치별 수집 정보를 상기 액세스 포인트 정보 DB(270)에서 추출한다(S501). 즉, 상기 특정 액세스 포인트의 정보가 수집되어 있는 위치별 수집 정보를 추출하는 것이다. 예컨대, 도 4에서 MAC 어드레스가 111.112인 액세스 포인트의 정보는, 그룹1, 그룹2, 그룹3, 그룹4, 그룹N-1에 포함되어 있고 그 정보를 추출하는 것이다.
이와 같이 상기 특정 액세스 포인트의 위치별 수집 정보를 추출한 후, 위치 측정 서버(250)는 상기 위치별 수집 정보 중 신호 세기(예컨대, RSSI)를 추출하여 시간 순서로 나열한다(S503). 예컨대, 도 4를 참조하면, MAC 어드레스가 111.112인 액세스 포인트의 신호 세기를 시간 순서로 나열하면, -40dB, -50dB, -80dB, -80dB, -40dB이다.
위치 측정 서버(250)는, 시간 순서대로 상기 특정 액세스 포인트의 신호 세기를 나열한 후, 그 신호 세기의 시간에 따른 변화 추이를 분석하여 상승 변곡점을 추출한다(S505). 여기서 상기 상승 변곡점은 신호 세기가 상승하면서 최고점에 도달하였을 때의 지점이다. 구체적으로, 도 6은 액세스 포인트의 시간에 따른 신호 세기 분포에 기초하여 상승 변곡점을 추출하는 예로서, 도 6에 도시된 바와 같이, 액세스 포인트의 신호 세기를 시간 순서대로 나열하였을 때, 신호 세기가 상승하면서 최고점에 도달한 지점은 A 지점과 C 지점으로, A 지점과 C 지점을 상승 변곡점으로 추출한다.
이와 같이 상승 변곡점이 추출되면, 위치 측정 서버(250)는 그 상승 변곡점의 수집 위치 좌표, 즉 그 상승 변곡점의 신호 세기가 측정되었던 수집 위치 좌표들을 꼭지점으로 하는 다각형(또는 직선)의 중심 좌표를 계산하고 그 계산된 중심 좌표를 해당 특정 액세스 포인트의 가상 위치 좌표로 결정하고 그 가상 위치 좌표를 액세스 포인트 정보 DB(270)에 저장한다(S507). 여기서 상기 중심 좌표는 무게 중심일 수 있고, 또는 내심, 외심 중 어느 하나일 수도 있다. 또한 신호 세기를 반영하여 신호 세기에 따른 가중치에 따라 중심 좌표를 구할 수도 있다.
상술한 실시예에서 상승 변곡점을 활용하는 이유는, 해당 상승 변곡점은 액세스 포인트의 신호 세기가 가장 센 곳으로서 액세스 포인트의 실제 설치 위치와 가장 가까운 지점이기 때문이다.
이상과 같은 도 5를 참조한 액세스 포인트의 가상 위치 좌표를 결정하는 방법은 액세스 포인트 정보 수집 단말이 이동하며 수집한 액세스 포인트 중 설치 위치 좌표가 확인되지 않는 모든 액세스 포인트들에 대해 수행된다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 서버에서 이동 단말의 위치를 측정하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 위치 측정 서버(250)는 특정 이동 단말에 대한 위치 측정 요청을 수신한다. 위치 측정 서버(250)는, 상기 특정 이동 단말, 즉 측위 대상 이동 단말로부터 주변 액세스 포인트들의 식별정보(예컨대, MAC 주소 또는 SSID) 그리고 해당 주변 액세스 포인트들의 신호 세기 정보를 수신한다(S701).
위치 측정 서버(250)는 상기 측위 대상 이동 단말의 식별정보를 이용하여 상기 측위 대상 이동 단말이 주변 액세스 포인트의 정보를 송신하도록 제어한다. 상기 측위 대상 이동 단말은 복수의 액세스 포인트의 정보(예컨대, 식별정보 및 신호 세기)를 전송한다.
이어서, 위치 측정 서버(250)는, 상기 측위 대상 이동 단말로부터 수신된 주변 액세스 포인트 중 시설 좌표가 존재하는 액세스 포인트를 1차로 선택한다(S703). 즉 위치 측정 서버(250)는 주변 액세스 포인트들의 식별정보(예컨대, MAC 주소)를 이용하여 액세스 포인트 정보 DB(270)에서 시설 좌표, 즉 실제 설치 좌표가 존재하는 액세스 포인트들을 확인하는 것이다. 이하 1차 선택된 액세스 포인트들의 수를 n이라 가정한다.
이때, 시설 좌표가 존재하는 액세스 포인트가 없는 경우, 본 단계에서 액세스 포인트는 선택되지 않는다. 그리고 시설 좌표가 존재하는 액세스 포인트를 선택함에 있어서 소정의 신호 세기 이상의 신호 세기를 갖는 액세스 포인트만을 선택할 수 있다. 신호 세기가 작은 액세스 포인트의 경우 이동 단말로부터 먼 거리에 위치하고 있다고 볼 수 있으므로, 해당 액세스 포인트의 시설 좌표가 존재한다고 하더라도 제외하는 것이다.
이후, 위치 측정 서버(250)는 상기 주변 액세스 포인트 중에서 시설 좌표가 존재하는 액세스 포인트를 제외한 나머지 주변 액세스 포인트들의 신호 세기를 기준으로 신호 세기가 큰 상위 k 개를 2차로 선택한다(S705). 예컨대, 측위 대상 이동 단말로부터 수신된 30 개의 액세스 포인트의 정보 중 시설 좌표가 존재하는 액세스 포인트가 6 개라고 가정할 경우, 위치 측정 서버(250)는 나머지 24 개의 액세스 포인트의 신호 세기를 기준으로 신호 세기가 큰 상위 k 개를 선택하는 것이다.
여기서, R=(k+n)은 Li인 것이 바람직하다(L는 3 이상의 자연수, i는 2 이상의 자연수). 그리고 단계 S703에서 시설 좌표가 존재하는 액세스 포인트의 수(n)가 R 개만큼 존재하는 경우, 상술한 단계 S705는 생략될 수 있다.
이와 같이 액세스 포인트들을 선택하고 난 후, 위치 측정 서버(250)는, 상기 선택한 R 개의 액세스 포인트들의 위치 좌표를 액세스 포인트 정보 DB(270)에서 추출한다(S707).
구체적으로, 위치 측정 서버(250)는, 시설 좌표가 존재하는 액세스 포인트에 대해서는 액세스 포인트 정보 DB(270)에서 해당 액세스 포인트의 시설 좌표를 추출한다.
또한, 위치 측정 서버(250)는, 시설 좌표가 존재하지 않는 액세스 포인트에 대해서는 액세스 포인트 정보 DB(270)에 가상 위치 좌표가 저장되어 있는지 확인하고, 가상 위치 좌표가 저장되어 있는 액세스 포인트에 대해서는 그 가상 위치 좌표를 상기 액세스 포인트 정보 DB(270)에서 추출한다.
또한, 위치 측정 서버(250)는, 시설 좌표 및 가상 위치 좌표가 존재하지 않는 액세스 포인트들의 위치 좌표에 대해서는, 액세스 포인트 정보 DB(270)에서 해당 액세스 포인트들의 위치별로 측정되어 수집된 신호 세기를 기준으로 신호 세기가 큰 상위 i 개(i는 액세스 포인트의 수)의 수집 위치 좌표를 해당 액세스 포인트들의 위치 좌표로 추출한다.
예를 들어, 시설 좌표 및 가상 위치 좌표가 존재하지 않는 액세스 포인트가 3 개 있고, 각 액세스 포인트의 위치별로 측정되어 수집된 신호 세기가, A 액세스 포인트의 경우 -40dB, -50dB이고, B 액세스 포인트의 경우 -50dB, -60dB, -70dB이며, C 액세스 포인트의 경우 -60dB, -100dB 일 때, 이 중 신호 세기가 큰 상위 3 개는 A 액세스 포인트의 -40dB, -50dB와 B 액세스 포인트의 -50dB이다. 위치 측정 서버(250)는 상기 A 액세스 포인트의 -40dB, -50dB와 B 액세스 포인트의 -50dB가 측정된 수집 위치 좌표를 상기 시설 좌표 및 가상 위치 좌표가 존재하지 않는 액세스 포인트들의 위치 좌표로 추출한다.
이와 같이 상기 단계 S703 및 단계 S705에서 선택된 액세스 포인트들의 위치 좌표를 추출하고 나서, 위치 측정 서버(250)는 그 추출된 위치 좌표를 이용하여 무게 중심법을 이용하여 최종 위치 좌표를 계산한다(S709). 그리고 위치 측정 서버(250)는 그 최종 위치 좌표를 위치 측정을 요청한 곳(예컨대, 이동 단말 또는 웹 서버 등)으로 전송한다(S711). 상기 결정된 최종 위치 좌표는 맵 형태로 제공될 수도 있고, 또는 해당 좌표에 대응하는 주소로 변경되어 제공될 수도 있다. 그 위치 정보의 제공 형태는 제한 없이 활용될 수 있다.
상기 단계 S709의 무게 중심법을 이용한 위치 좌표 계산 방법은 도 8을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 무게 중심법을 이용한 위치 좌표 계산 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 위치 측정 서버(250)는 도 7에 도시된 단계 S707에서 추출된 액세스 포인트들을 M 개씩(M은 3 이상의 자연수, 바람직하게는 M과 L은 동일하다) 선택하여 그룹을 형성하고(S801), 각 그룹에 속하는 액세스 포인트의 위치 좌표를 이용하여 각 그룹의 무게 중심 좌표를 계산한다(S803).
구체적으로, 도 9를 이용하여 설명한다. 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 무게 중심 좌표를 계산하는 과정을 설명하는 도면으로, 상술한 도 7을 참조하여 설명한 실시예에서 R은 9이고 M은 3인 경우의 예이다. 단계 S707에서 9 개의 액세스 포인트를 선택되면, 그 선택된 9 개의 액세스 포인트를 랜덤하게 3 개씩 선택하여 3 개의 액세스 포인트로 구성된 3 개의 그룹을 만든다. 그리고, 도 9의 (a)에 도시된 바와 같이, 각 그룹에 속하는 3 개의 각 액세스 포인트의 위치 좌표(시설 좌표 또는 가상 위치 좌표)를 꼭지점으로 하는 삼각형의 무게 중심 좌표를 구한다. 도 9의 (a)에서 'A', 'B', 'C'가 각 그룹의 무게 중심 좌표이다.
바람직하게, 시설 좌표가 존재하는 액세스 포인트들은 각 그룹에 균등하게 배분한다. 예컨대, 시설 좌표가 존재하는 액세스 포인트가 3 개인 경우, 각 그룹에는 시설 좌표가 존재하는 액세스 포인트를 각각 1 개씩 포함되도록 하는 것이다. 이와 같이 하는 이유는 시설 좌표는 정확한 위치 좌표이기 때문에, 각 그룹에 시설 좌표가 포함되도록 하여 위치 오차를 줄이기 위한 것이다.
다음으로, 위와 같이 무게 중심 좌표가 구해지고 난 후, 위치 측정 서버(250)는 상기 구해진 무게 중심 좌표에서 다시 랜덤하게 M 개씩 무게 중심 좌표를 선택하여 그룹을 구성하고, 그 M 개씩의 무게 중심 좌표로 구성된 각 그룹의 무게 중심 좌표를 다시 구한다. 이와 같은 과정을 하나의 무게 중심 좌표가 구해질 때까지 반복 수행한다(S805).
구체적으로, 도 9의 (a)에서 구해진 무게 중심 좌표는 'A', 'B', 'C'이다. 무게 중심 좌표는 3 개이므로, 더 이상의 그룹 구성은 무의미하고, 상기 3 개의 무게 중심 좌표를 꼭지점으로 하는 삼각형의 무게 중심 좌표를 구하면, 도 9의 (b)와 같이 하나의 무게 중심 좌표(910)가 구해진다.
마지막으로, 위치 측정 서버(250)는 상기 무게 중심법으로 구해진 최종 하나의 무게 중심 좌표(810)를 측위 대상 이동 단말의 최종 위치로 결정한다(S807).
이상의 실시예에서, R은 Li인 것으로 설명하였으나, 반드시 Li일 필요는 없다. R이 Li인 것으로 설명한 이유는, 단계 S803 및 단계 S805에서 무게 중심 좌표를 구할 때 M을 L과 동일하게 설정하면 동일한 패턴의 다각형(예컨대, 삼각형)이 모두 이용되기 때문이다. 그러나, R은 반드시 Li일 필요는 없다. 단계 S803 및 단계 S805에서 M 개씩 그룹을 지어 무게 중심 좌표를 구하면서 마지막에 M 보다 크고 2×M 보다 작은 수(X, M＜X＜2×M)의 무게 중심 좌표가 남으면 그 M 보다 크고 2×M 보다 작은 수(X)의 무게 중심 좌표를 꼭지점으로 하는 다각형을 만들어 최종적인 하나의 무게 중심 좌표를 구해도 된다. 또는, 무게 중심 좌표를 소정의 개수씩 묶어 그룹을 만들 때, 그 그룹에 속하는 무게 중심 좌표의 개수는 동일하지 않게 하여도 된다.
도 7 및 도 8을 참조한 실시예에서는 측위 대상 이동 단말의 주변 액세스 포인트가 9 개 이상인 경우를 설명하였다. 측위 대상 이동 단말의 주변 액세스 포인트가 2 또는 3 개인 경우 그 2 또는 3 개의 주변 액세스 포인트의 위치 좌표의 무게 중심 좌표를 최종 위치 좌표로 결정하면 되고, 또는 주변 액세스 포인트가 4 개인 경우 3 개를 묶어 무게 중심 좌표를 구하고, 그 무게 중심 좌표와 나머지 한 개의 액세스 포인트의 위치 좌표의 무게 중심을 최종 위치 좌표로 결정할 수 있다. 이와 같이 9 개 이하인 경우, 적절하게 그룹을 나누어 무게 중심을 구하여 최종 하나의 위치 좌표를 구하면 된다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 서버의 구성을 나타낸 블럭도이다.
도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 위치 측정 서버(250)는 액세스 포인트 정보 수집부(1010), 가상 액세스 포인트(AP) 좌표 결정부(1030), 위치 정보 요청 수신부(1050), 액세스 포인트 선택부(1070) 및 위치 계산부(1090)를 포함한다.
액세스 포인트 정보 수집부(1010)는, 액세스 포인트 정보 수집 단말이 일정한 시간 주기로 수집한 위치별 액세스 포인트 정보를 수신하여 액세스 포인트 정보 DB(270)에 저장한다. 액세스 포인트 정보 수집부(1010)는 인터넷망(210) 또는 이동통신망(230)을 통해 직접 상기 액세스 포인트 정보 수집 단말로부터 위치별 액세스 포인트 정보를 수신할 수 있다. 위치별 액세스 포인트 정보는 도 4의 예와 같다.
가상 AP 좌표 결정부(1030)는, 상기 액세스 포인트 정보 수집부(1010)에서 위치별로 수집된 액세스 포인트 정보를 토대로 시설 좌표가 존재하지 않는 액세스 포인트의 설치 위치 좌표를 추정하여 결정한다. 가상 AP 좌표 결정부(1030)에서 추정하여 결정하는 위치 좌표를 가상 위치 좌표라 정의한다.
구체적으로, 가상 AP 좌표 결정부(1030)는 수집된 액세스 포인트 중 설치 위치 좌표가 확인되지 않는 특정 액세스 포인트의 위치별 수집 정보를 상기 액세스 포인트 정보 DB(270)에서 추출한다. 그리고 가상 AP 좌표 결정부(1030)는 특정 액세스 포인트의 위치별 수집 정보를 추출한 후, 상기 위치별 수집 정보 중 신호 세기(예컨대, RSSI)를 추출하여 시간 순서로 나열하고, 그 신호 세기의 시간에 따른 변화 추이를 분석하여 상승 변곡점을 추출한다. 여기서 상기 상승 변곡점은 신호 세기가 상승하면서 최고점에 도달하였을 때의 지점이다.
구체적으로, 도 6은 액세스 포인트의 시간에 따른 신호 세기 분포에 기초하여 상승 변곡점을 추출하는 예로서, 도 6에 도시된 바와 같이, 액세스 포인트의 신호 세기를 시간 순서대로 나열하였을 때, 신호 세기가 상승하면서 최고점에 도달한 지점은 A 지점과 C 지점으로, A 지점과 C 지점을 상승 변곡점으로 추출한다.
가상 AP 좌표 결정부(1030)는, 상승 변곡점이 추출되면, 그 상승 변곡점의 수집 위치 좌표, 즉 그 상승 변곡점의 신호 세기가 측정되었던 수집 위치 좌표들의 중심 좌표를 계산하고 그 계산된 중심 좌표를 해당 특정 액세스 포인트의 가상 위치 좌표로 결정하고 그 가상 위치 좌표를 액세스 포인트 정보 DB(270)에 저장한다. 여기서 상기 중심 좌표는 그 측정 위치 좌표들의 무게 중심일 수 있고, 또는 내심, 외심 중 어느 하나일 수도 있다.
따라서 액세스 포인트 정보 DB(270)에는 각 액세스 포인트에 대한 시설 좌표 또는 가상 위치 좌표가 저장된다.
위치 정보 요청 수신부(1050)는, 특정 이동 단말에 대한 위치 측정 요청을 수신한다. 위치 측정 요청은 다른 이동 단말의 요청에 따라 다른 통신망 장비로부터 수신할 수도 있다. 위치 정보 요청 수신부(1050)는 위치 정보 요청을 수신시, 상기 특정 이동 단말을 제어하여 상기 특정 이동 단말의 주변 액세스 포인트의 식별정보(예컨대, MAC 주소 또는 SSID) 및 신호 세기를 상기 특정 이동 단말로부터 수신한다.
액세스 포인트 선택부(1070)는, 상기 위치 정보 요청 수신부(1050)에서 수신된 상기 특정 이동 단말의 주변 액세스 포인트 중에서 R 개를 선택한다. 여기서 R은 Li인 것이 바람직하다(L는 3 이상의 자연수, i는 2 이상의 자연수).
액세스 포인트 선택부(1070)는 R 개의 액세스 포인트를 선택하는데 있어서 액세스 포인트 정보 DB(270)를 참조하여 상기 주변 액세스 포인트 중에서 시설 좌표가 존재하는 액세스 포인트를 우선 선택하고, 나머지는 상기 주변 액세스 포인트 중에서 신호 세기가 큰 액세스 포인트를 선택한다.
따라서 시설 좌표가 존재하는 액세스 포인트가 R 개 존재할 경우 시설 좌표가 존재하는 액세스 포인트만 선택하고, 일부 부족한 경우 신호 세기가 큰 액세스 포인트를 선택한다(신호 세기는 상기 특정 이동 단말이 측정하여 보고한 값). 이때, 시설 좌표가 존재하는 액세스 포인트를 선택하는 데 있어서 소정의 신호 세기 이상의 액세스 포인트만을 선택할 수 있다. 여기서 신호 세기는 상기 위치 정보 요청 수신부(1050)가 특정 이동 단말로부터 수신한 주변 액세스 포인트의 신호 세기이다.
위치 계산부(1090)는, 액세스 포인트 선택부(1070)에서 선택된 액세스 포인트들의 위치 좌표를 액세스 포인트 정보 DB(270)에서 추출하고, 그 추출된 위치 좌표를 이용하여 무게 중심법에 의해 최종 하나의 위치 좌표를 계산한다.
구체적으로, 위치 계산부(1090)는, 시설 좌표가 존재하는 액세스 포인트에 대해서는 액세스 포인트 정보 DB(270)에서 해당 액세스 포인트의 시설 좌표를 추출한다.
또한, 위치 계산부(1090)는, 시설 좌표가 존재하지 않는 액세스 포인트에 대해서는 액세스 포인트 정보 DB(270)에 가상 위치 좌표가 저장되어 있는지 확인하고, 가상 위치 좌표가 저장되어 있는 액세스 포인트에 대해서는 그 가상 위치 좌표를 상기 액세스 포인트 정보 DB(270)에서 추출한다.
또한, 위치 계산부(1090)는, 시설 좌표 및 가상 위치 좌표가 존재하지 않는 액세스 포인트들의 위치 좌표에 대해서는, 액세스 포인트 정보 DB(270)에서 해당 액세스 포인트들의 위치별로 측정되어 수집된 신호 세기를 기준으로 신호 세기가 큰 상위 i 개(i는 액세스 포인트의 수)의 수집 위치 좌표를 해당 액세스 포인트들의 위치 좌표로 추출한다.
예를 들어, 시설 좌표 및 가상 위치 좌표가 존재하지 않는 액세스 포인트가 3 개 있고, 각 액세스 포인트의 위치별로 측정되어 수집된 신호 세기가, A 액세스 포인트의 경우 -40dB, -50dB이고, B 액세스 포인트의 경우 -50dB, -60dB, -70dB이며, C 액세스 포인트의 경우 -60dB, -100dB 일 때, 이 중 신호 세기가 큰 상위 3 개는 A 액세스 포인트의 -40dB, -50dB와 B 액세스 포인트의 -50dB이다. 위치 계산부(1090)는 상기 A 액세스 포인트의 -40dB, -50dB와 B 액세스 포인트의 -50dB가 측정된 수집 위치 좌표를 상기 시설 좌표 및 가상 위치 좌표가 존재하지 않는 액세스 포인트들의 위치 좌표로 추출한다.
위치 계산부(1090)는, 상기 액세스 포인트 선택부(1070)에서 선택된 액세스 포인트를 M 개씩(M은 3 이상의 자연수, 바람직하게는 M과 L는 동일하다) 선택하여 소정 개수의 그룹을 구성하고, 상기 추출한 액세스 포인트의 위치 좌표를 이용하여 각 그룹의 무게 중심 좌표를 계산한다. 이때, 위치 계산부(1090)는 시설 좌표가 존재하는 액세스 포인트들을 각 그룹에 균등하게 배분한다.
위치 계산부(1090)는 상기 구해진 무게 중심 좌표에서 다시 랜덤하게 M 개씩 무게 중심 좌표를 선택하여 소정 개수의 그룹을 구성하고, 그 M 개씩의 무게 중심 좌표로 구성된 각 그룹의 무게 중심 좌표를 다시 구한다. 위치 계산부(1090)는 이 과정을 하나의 무게 중심 좌표가 구해질 때까지 반복 수행하고, 최종적으로 하나의 무게 중심 좌표가 구해지면 그 구해진 무게 중심 좌표를 상기 특정 이동 단말의 최종 위치로 결정한다.
위치 계산부(1090)는, 무게 중심 좌표를 M 개씩 그룹을 지어 각 그룹의 무게 중심 좌표를 구할 때, 마지막에 M 보다 크고 2×M 보다 작은 수(X, M＜X＜2×M)의 무게 중심 좌표가 남으면 그 M 보다 크고 2×M 보다 작은 수(X)의 무게 중심 좌표를 꼭지점으로 하는 다각형을 만들어 최종적인 하나의 무게 중심 좌표를 구할 수 있다.
또한, 위치 계산부(1090)는 무게 중심 좌표를 소정의 개수씩 묶어 그룹을 만들 때, 각 그룹에 속하는 무게 중심 좌표의 개수는 동일하지 않게 하고 무게 중심 좌표를 구하여 최종 하나의 무게 중심 좌표를 구할 수도 있다.
이와 같이 위치 계산부(1090)에 의해 계산된 최종 좌표는 위치 측정을 요청한 곳으로 전송된다.
본 발명에 있어서 설명된 액세스 포인트는 제조업체 또는 통신 사업자의 정책에 따라 초소형 기지국, 피코 기지국, 유비셀 기지국 등으로 불려지기도 한다. 따라서 본 발명에 있어서의 액세스 포인트는 이동 단말과 근거리 통신으로 직접 통신하여 범용 인터넷 회선을 통해 상기 이동 단말로 인터넷 서비스를 제공할 수 있는 관문 포인트로서 이해되어야 한다.
또한, 본 발명의 위치 측정 방법은 실외뿐만 아니라 실내에서도 동일하게 적용될 수 있음을 명확히 한다. 이때, 실외에서는 수집 위치 좌표로서 위/경도 좌표를 이용하는 것으로 설명하였으나, 실내에서는 수집 위치 좌표로서 가상의 좌표가 이용될 수 있다. 예컨대, 건물의 층별로 좌표를 구분하고, 그리고 각 층마다 가상의 좌표를 설정한 후, 각 위치에서 액세스 포인트 정보를 수집한 후 상술한 무게 중심법을 이용하여 이동 단말의 위치를 측정할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다.
본 명세서는 많은 특징을 포함하는 반면, 그러한 특징은 본 발명의 범위 또는 특허청구범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 아니된다. 또한, 본 명세서에서 개별적인 실시예에서 설명된 특징들은 단일 실시예에서 결합되어 구현될 수 있다. 반대로, 본 명세서에서 단일 실시예에서 설명된 다양한 특징들은 개별적으로 다양한 실시예에서 구현되거나, 적절한 부결합(subcombination)에서 구현될 수 있다.
도면에서 동작들이 특정한 순서로 설명되었으나, 그러한 동작들이 도시된 바와 같은 특정한 순서로 수행되는 것으로, 또는 일련의 연속된 순서, 또는 원하는 결과를 얻기 위해 모든 설명된 동작이 수행되는 것으로 이해되어서는 아니된다. 어떤 환경에서, 멀티태스킹 및 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 아울러, 상술한 실시예에서 다양한 시스템 구성요소의 구분은 모든 실시예에서 그러한 구분을 요구하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 상술한 프로그램 구성요소 및 시스템은 일반적으로 단일 소프트웨어 제품 또는 멀티플 소프트웨어 제품에 패키지로 구현될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
290 : 액세스 포인ㅌ 200 : 기지국
210 : 인터넷망 230 : 이동통신망
270 : 액세스 포인트 정보 DB 250 : 위치 측정 서버

Claims (3)

  1. 근거리 통신을 위한 액세스 포인트의 위치 좌표를 추정하는 방법에 있어서,
    액세스 포인트의 위치별 신호 세기를 수집하는 수집 단계;
    상기 액세스 포인트의 위치별 신호 세기에 대해 시간에 따른 변화 추이를 분석하여 상승 변곡점을 추출하는 추출 단계; 및
    상기 추출된 상승 변곡점에 기초하여 상기 액세스 포인트의 위치 좌표를 결정하는 결정 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 액세스 포인트의 위치 좌표 추정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 결정 단계는, 상기 상승 변곡점의 신호 세기가 수집된 수집 위치 좌표를 이용하여 상기 액세스 포인트의 위치 좌표로 결정하는 것을 특징으로 하는 액세스 포인트의 위치 좌표 추정 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 상승 변곡점이 적어도 두 개 이상인 경우,
    상기 결정 단계는, 상기 상승 변곡점의 신호 세기가 수집된 수집 위치 좌표들을 꼭지점으로 하는 다각형(또는 직선)의 무게 중심을 상기 액세스 포인트의 위치 좌표로 결정하는 것을 특징으로 하는 액세스 포인트의 위치 좌표 추정 방법.
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