KR101304849B1 - 클럭 오프셋 보정을 이용하는 무선 측위 서버 및 이를 이용한 무선 측위 방법 - Google Patents

클럭 오프셋 보정을 이용하는 무선 측위 서버 및 이를 이용한 무선 측위 방법 Download PDF

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한국전기연구원
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Abstract

본 발명은, 무선 측위를 위한 클럭 오프셋 보정 장치를 이용한 클럭 오프셋 보정 방법에 있어서, 보정 노드로부터 일정 시간 간격으로 제1 보정 펄스 및 제2 보정 펄스를 수신한 복수의 비콘으로부터 각각 상기 제1 보정 펄스 및 제2 보정 펄스의 클럭 카운트 넘버를 포함하는 보정 펄스 정보를 수신하는 단계와, 측위 대상에 해당되는 태그로부터 위치 펄스를 수신한 상기 복수의 비콘으로부터 각각 상기 위치 펄스의 클럭 카운트 넘버를 포함하는 위치 펄스 정보를 수신하는 단계와, 상기 보정 펄스 정보를 이용하여, 상기 비콘들 사이의 클럭 오프셋 보상을 위한 상대적 클럭 주파수 비율을 상기 비콘 별로 계산하는 단계, 및 상기 제1 보정 펄스와 상기 제2 보정펄스 및 상기 위치 펄스에 대한 각각의 클럭 카운트 넘버와, 상기 상대적 클럭 주파수 비율을 이용하여, 각 비콘 별로 상기 비콘과 상기 태그 사이의 보정된 클럭 카운트 정보를 계산하는 단계를 포함하는 클럭 오프셋 보정을 이용한 무선 측위 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 클럭 오프셋 보정을 이용한 무선 측위 서버 및 이를 이용한 무선 측위 방법에 따르면, 비콘과 태그 사이의 거리 추정 과정에서 비콘 사이의 상대적 클럭 주파수 비율을 측정하여 각 비콘들의 클럭 주파수를 보상함에 따라 클럭 오프셋에 의한 위치 추정 결과의 오차 문제를 최소화할 수 있는 이점이 있다.

Description

클럭 오프셋 보정을 이용하는 무선 측위 서버 및 이를 이용한 무선 측위 방법 {Wireless positioning server using clock offset compensation and wireless positioning method using the same}
본 발명은 클럭 오프셋 보정을 이용하는 무선 측위 서버 및 이를 이용한 무선 측위 방법에 관한 것으로서 보다 상세하게는 측위를 수행하는 비콘과 위치 정보를 요구하는 태그 사이의 거리 정보를 효과적으로 예측하여 태그의 정밀한 위치 추정이 가능하게 하는 클럭 오프셋 보정을 이용한 무선 측위 서버 및 이를 이용한 무선 측위 방법에 관한 것이다.
최근 떠오르고 있는 위치 기반 서비스(Location Based Service; LBS)의 구현을 위해서는 실내외 무선 측위 기술이 필수적으로 요구된다. 실외에서는 위성들 사이에 클럭 동기화가 되어 있는 GPS(Global Positioning System) 신호의 수신이 가능하기 때문에 GPS 기술을 이용하여 측위를 할 수 있다. 그러나, GPS 신호의 수신이 어려운 실내에서는 실내 환경에 적합한 무선 측위 시스템이 필요하게 된다. 이에 따라 실내 무선 측위에 적합한 무선 측위 기술에 대한 연구가 활발히 진행 중에 있다.
일반적으로 무선 측위를 위해서는 측위 시스템의 비콘(beacon)과 위치 정보를 요구하는 태그(tag) 사이의 거리 정보가 필요하다. 이렇게 두 장치 간의 거리 정보를 추정하기 위하여 ToA(Time of Arrival), TDoA(Time Difference of Arrival) 등과 같이 시간 정보를 기반으로 하는 무선 측위 기법이 주로 이용되고 있다.
무선 측위를 위한 비콘과 태그 사이의 시간 정보는 비콘들의 클럭 정보를 기반으로 추정된다. 하지만 각 비콘들의 클럭에는 독립적인 클럭 오프셋이 있기 때문에 추정된 시간 정보의 오차가 발생하게 된다. 이러한 클럭 오프셋의 영향 때문에 비콘과 태그 사이의 거리 추정 결과에 오차가 발생하게 된다.
여기서 각 비콘들의 상대적인 클럭 오프셋은 ppm(part per millon) 단위의 미세한 차이지만, 클럭 정보의 오차가 곧 시간 정보의 오차로 반영되기 때문에, 시간 정보 기반의 무선 측위 시스템은 클럭 오프셋에 매우 민감하다고 할 수 있다. 따라서, 실내 무선 측위에서 요구하는 낮은 위치 정보 오차를 위해서는 비콘들 사이의 클럭 오프셋 보정이 필수적이다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위한 관련 기술로서 종래에는 무선 측위망에서 오차 요소의 선 보상을 통한 이동 노드의 위치 추정 갱신 주기 단축 및 측위 정확도 향상 방법에 관하여 특허공개 제2011-0051319호에 개시된 바 있다. 그런데 이러한 종래 발명은 태그의 위치 추정을 위하여 TWR(Two Way Ranging) 방법을 사용하기 때문에 태그가 두 번 펄스를 전송해야 하므로 태그의 전력 소비가 많은 문제점이 있다. 또한 ToA 기법을 사용하기 때문에 태그가 시간 동기에 참여하는 과정이 별도로 필요한 단점이 있다.
본 발명은, 비콘과 태그 사이의 거리 추정 과정에서 비콘 사이의 상대적 클럭 주파수 비율을 측정하여 각 비콘들의 클럭 주파수를 보상함에 따라 클럭 오프셋에 의한 위치 추정 결과의 오차 문제를 최소화할 수 있는, 클럭 오프셋 보정을 이용한 무선 측위 서버 및 이를 이용한 무선 측위 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 무선 측위 방법은, 무선 측위 서버의 클럭 오프셋 보정을 이용한 무선 측위 방법에 있어서, 보정 노드로부터 일정 시간 간격으로 제1 보정 펄스 및 제2 보정 펄스를 수신한 복수의 비콘으로부터 각각 상기 제1 보정 펄스 및 제2 보정 펄스의 클럭 카운트 넘버를 포함하는 보정 펄스 정보를 수신하는 단계와, 상기 보정 펄스 정보를 이용하여, 상기 복수의 비콘 사이의 클럭 오프셋 보상을 위한 상대적 클럭 주파수 비율을 상기 비콘 별로 계산하는 단계와, 측위 대상에 해당되는 태그로부터 위치 펄스를 수신한 상기 복수의 비콘으로부터 각각 상기 위치 펄스의 클럭 카운트 넘버를 포함하는 위치 펄스 정보를 수신하는 단계와, 상기 복수의 비콘이 수신한 상기 제2 보정 펄스의 수신 시점을 동일한 시점으로 동기화시키는 단계, 및 상기 위치 펄스의 클럭 카운트 넘버와 상기 동기화된 시점에 대응되는 클럭 카운트 넘버의 차이값 및 상기 상대적 클럭 주파수 비율을 이용하여, 각 비콘 별로 상기 비콘과 상기 태그 사이의 보정된 클럭 카운트 정보를 계산하는 단계를 포함하는 클럭 오프셋 보정을 이용한 무선 측위 방법을 제공한다.
여기서, 상기 클럭 오프셋 보정을 이용한 무선 측위 방법은, 상기 각 비콘 별로, 상기 보정된 클럭 카운트 정보에 광속을 각각 곱하여 각 비콘과 상기 태그 사이의 시간 정보를 각각 획득하는 단계, 및 상기 획득한 시간 정보로부터 TDoA(Time Difference of Arrival)를 측정하여 상기 태그의 위치를 추정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 상대적 클럭 주파수 비율은 아래의 수학식으로 계산될 수 있다.
Figure 112012071268315-pat00001
여기서, fi는 i번째 비콘의 상대적 클럭 주파수 비율, C0 _1, C0 _2는 각각 i=0인 비콘이 수신한 상기 제1 및 제2 보정 펄스의 클럭 카운트 넘버, Ci_1, Ci _2는 각각 i번째 비콘이 수신한 상기 제1 및 제2 보정 펄스의 클럭 카운트 넘버이다.
그리고, 상기 i번째 비콘이 수신한 상기 제2 보정 펄스의 클럭 카운트 넘버 Ci_2가 상기 위치 펄스의 클럭 카운트 넘버 Ci _3보다 작은 경우, 상기 보정된 클럭 카운트 정보 Ci는 아래의 수학식으로 계산될 수 있다.
Figure 112012071268315-pat00002
여기서, Ci는 상기 i번째 비콘의 보정된 클럭 카운트 정보, Ccbi는 상기 i번째 비콘이 상기 제2 보정 펄스를 수신한 시점과 상기 동기화된 시점의 시간 간격에 대응하는 클럭 카운트 개수 정보, Ti _32는 상기 i번째 비콘이 수신한 상기 제2 보정 펄스와 상기 위치 펄스의 수신 시간의 차이, Tc는 클럭 한 주기, Cmax는 상기 클럭 한 주기 동안의 클럭 카운트의 최대 넘버이다.
또한, 상기 i번째 비콘이 수신한 상기 제2 보정 펄스의 클럭 카운트 넘버 Ci _2가 상기 위치 펄스의 클럭 카운트 넘버 Ci _3보다 크거나 같은 경우, 상기 보정된 클럭 카운트 정보 Ci는 아래의 수학식으로 계산될 수 있다.
Figure 112012071268315-pat00003
그리고, 본 발명의 실시예에 따른 무선 측위 서버는, 보정 노드로부터 일정 시간 간격으로 제1 보정 펄스 및 제2 보정 펄스를 수신한 복수의 비콘으로부터 각각 상기 제1 보정 펄스 및 제2 보정 펄스의 클럭 카운트 넘버를 포함하는 보정 펄스 정보를 수신하는 보정펄스 정보 수신부와, 상기 보정 펄스 정보를 이용하여, 상기 복수의 비콘 사이의 클럭 오프셋 보상을 위한 상대적 클럭 주파수 비율을 상기 비콘 별로 계산하는 클럭 오프셋 보상부, 측위 대상에 해당되는 태그로부터 위치 펄스를 수신한 상기 복수의 비콘으로부터 각각 상기 위치 펄스의 클럭 카운트 넘버를 포함하는 위치 펄스 정보를 수신하는 위치펄스 정보 수신부와, 상기 복수의 비콘이 수신한 상기 제2 보정 펄스의 수신 시점을 동일한 시점으로 동기화시키는 수신 시점 동기화부, 및 상기 위치 펄스의 클럭 카운트 넘버와 상기 동기화된 시점에 대응되는 클럭 카운트 넘버의 차이값 및 상기 상대적 클럭 주파수 비율을 이용하여, 각 비콘 별로 상기 비콘과 상기 태그 사이의 보정된 클럭 카운트 정보를 계산하는 클럭 카운트 보정부를 포함하는 무선 측위 서버를 제공한다.
여기서, 상기 무선 측위 서버는, 상기 각 비콘 별로, 상기 보정된 클럭 카운트 정보에 광속을 각각 곱하여 각 비콘과 상기 태그 사이의 시간 정보를 각각 획득한 다음, 상기 획득한 시간 정보로부터 TDoA(Time Difference of Arrival)를 측정하여 상기 태그의 위치를 추정하는 위치 추정부를 더 포함할 수 있다.
그리고, 본 발명의 실시예에 따른 무선 측위 시스템은, 일정 시간 간격으로 제1 보정 펄스 및 제2 보정 펄스를 전송하는 보정 노드와, 상기 제2 보정 펄스의 전송 이후 위치 펄스를 전송하는 측위 대상의 태그와, 상기 보정 노드로부터 상기 제1 보정 펄스 및 제2 보정 펄스를 수신하며 상기 태그로부터 상기 위치 펄스를 수신하는 복수의 비콘과, 상기 복수의 비콘으로부터 각각 상기 제1 보정 펄스 및 제2 보정 펄스의 클럭 카운트 넘버를 포함하는 보정 펄스 정보를 수신하고, 상기 위치 펄스의 클럭 카운트 넘버를 포함하는 위치 펄스 정보를 수신하는 무선 측위 서버를 포함한다. 이때, 상기 무선 측위 서버는, 상기 보정 펄스 정보를 이용하여, 상기 복수의 비콘 사이의 클럭 오프셋 보상을 위한 상대적 클럭 주파수 비율을 상기 비콘 별로 계산하고, 상기 복수의 비콘이 수신한 상기 제2 보정 펄스의 수신 시점을 동일한 시점으로 동기화시킨 다음, 상기 위치 펄스의 클럭 카운트 넘버와 상기 동기화된 시점에 대응되는 클럭 카운트 넘버의 차이값 및 상기 상대적 클럭 주파수 비율을 이용하여, 각 비콘 별로 상기 비콘과 상기 태그 사이의 보정된 클럭 카운트 정보를 계산한다.
그리고, 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 측위 방법은, 마스터 비콘의 클럭 오프셋 보정을 이용한 무선 측위 방법에 있어서, 복수의 슬레이브 비콘으로 제1 시간 간격으로 제1 보정 펄스 및 제2 보정 펄스를 전송하는 단계와, 상기 복수의 슬레이브 비콘으로부터 각각 상기 제1 보정 펄스 및 제2 보정 펄스의 클럭 카운트 넘버를 포함하는 보정 펄스 정보를 수신하는 단계와, 상기 복수의 슬레이브 비콘 중 선택된 하나의 슬레이브 비콘으로부터 상기 제1 시간 간격으로 제1 반사 펄스 및 제2 반사 펄스를 수신하고, 상기 수신된 제1 반사 펄스 및 제2 반사 펄스의 클럭 카운트 넘버를 포함하는 반사 펄스 정보를 획득하는 단계와, 상기 보정 펄스 정보 및 상기 반사 펄스 정보를 이용하여, 상기 마스터 비콘과 상기 복수의 슬레이브 비콘을 포함하는 복수의 비콘 사이의 클럭 오프셋 보상을 위한 상대적 클럭 주파수 비율을 상기 비콘 별로 계산하는 단계와, 측위 대상에 해당되는 태그로부터 위치 펄스를 수신하여, 상기 수신된 위치 펄스의 클럭 카운트 넘버를 획득하고, 상기 태그로부터 상기 위치 펄스를 수신한 상기 복수의 슬레이브 비콘으로부터 각각 상기 위치 펄스의 클럭 카운트 넘버를 포함하는 위치 펄스 정보를 수신하는 단계와, 상기 복수의 슬레이브 비콘이 수신한 상기 제2 보정 펄스의 수신 시점과 상기 마스터 비콘이 수신한 상기 제2 반사 펄스의 수신 시점을 동일한 시점으로 동기화시키는 단계, 및 상기 복수의 슬레이브 비콘 및 마스터 비콘이 수신한 위치 펄스의 클럭 카운트 넘버와 상기 동기화된 시점에 대응되는 클럭 카운트 넘버의 차이 값, 및 상기 상대적 클럭 주파수 비율을 이용하여, 상기 각 비콘 별로 상기 비콘과 상기 태그 사이의 보정된 클럭 카운트 정보를 계산하는 단계를 포함하는 클럭 오프셋 보정을 이용한 무선 측위 방법을 제공한다.
여기서, 상기 클럭 오프셋 보정을 이용한 무선 측위 방법은, 상기 각 비콘 별로, 상기 보정된 클럭 카운트 정보에 광속을 각각 곱하여 각 비콘과 상기 태그 사이의 시간 정보를 각각 획득하는 단계, 및 상기 획득한 시간 정보로부터 TDoA(Time Difference of Arrival)를 측정하여 상기 태그의 위치를 추정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 상대적 클럭 주파수 비율은 아래의 수학식으로 계산될 수 있다.
Figure 112012071268315-pat00004
여기서, fi는 i번째 비콘의 상대적 클럭 주파수 비율, C0 _1, C0 _2는 각각 상기 마스터 비콘이 수신한 상기 제1 및 제2 반사 펄스의 클럭 카운트 넘버, Ci_1, Ci_2는 각각 상기 복수의 슬레이브 비콘(i=1,2)이 수신한 상기 제1 및 제2 보정 펄스의 클럭 카운트 넘버이다.
그리고, 상기 i번째 비콘이 수신한 상기 제2 보정 펄스 또는 상기 제2 반사 펄스의 클럭 카운트 넘버 Ci _2가 상기 위치 펄스의 클럭 카운트 넘버 Ci _3보다 작은 경우, 상기 마스터 비콘에 대한 상기 보정된 클럭 카운트 정보 Ci(i=0)와, 상기 복수의 슬레이브 비콘에 대한 상기 보정된 클럭 카운트 정보 Ci(i=1,2)는 아래의 수학식으로 계산될 수 있다.
Figure 112012071268315-pat00005
여기서, Ci는 상기 i번째 비콘의 보정된 클럭 카운트 정보, Tr는 상기 제1 시간 간격, tmsi는 i=0,1인 경우 슬레이브 비콘(i=1)이 상기 제2 보정 펄스를 수신한 시점과 상기 동기화된 시점의 시간 간격이고, i=2인 경우 슬레이브 비콘(i=2)이 상기 제2 보정 펄스를 수신한 시점과 상기 동기화된 시점의 시간 간격이며, Ti _32는 상기 i번째 비콘에 대한 상기 제2 보정 펄스와 상기 위치 펄스의 수신 시간의 차이, Tc는 클럭 한 주기, Cmax는 상기 클럭 한 주기 동안의 클럭 카운트의 최대 넘버이다.
또한, 상기 i번째 비콘이 수신한 상기 제2 보정 펄스 또는 상기 제2 반사 펄스의 클럭 카운트 넘버 Ci _2가 상기 위치 펄스의 클럭 카운트 넘버 Ci _3보다 크거나 같은 경우, 상기 마스터 비콘에 대한 상기 보정된 클럭 카운트 정보 Ci(i=0)와, 상기 복수의 슬레이브 비콘에 대한 상기 보정된 클럭 카운트 정보 Ci(i=1,2)는 아래의 수학식으로 계산될 수 있다.
Figure 112012071268315-pat00006
그리고, 본 발명의 다른 실시예에 따른 마스터 비콘은, 무선 측위를 위한 마스터 비콘에 있어서, 복수의 슬레이브 비콘으로 제1 시간 간격으로 제1 보정 펄스 및 제2 보정 펄스를 전송하는 보정펄스 정보 전송부와, 상기 복수의 슬레이브 비콘으로부터 각각 상기 제1 보정 펄스 및 제2 보정 펄스의 클럭 카운트 넘버를 포함하는 보정 펄스 정보를 수신하는 보정펄스 정보 수신부와, 상기 복수의 슬레이브 비콘 중 선택된 하나의 슬레이브 비콘으로부터 상기 제1 시간 간격으로 제1 반사 펄스 및 제2 반사 펄스를 수신하고, 상기 수신된 제1 반사 펄스 및 제2 반사 펄스의 클럭 카운트 넘버를 포함하는 반사 펄스 정보를 획득하는 반사펄스 정보 획득부와, 상기 보정 펄스 정보 및 상기 반사 펄스 정보를 이용하여, 상기 마스터 비콘과 상기 복수의 슬레이브 비콘을 포함하는 복수의 비콘 사이의 클럭 오프셋 보상을 위한 상대적 클럭 주파수 비율을 상기 비콘 별로 계산하는 클럭 오프셋 보상부와, 측위 대상에 해당되는 태그로부터 위치 펄스를 수신하여, 상기 수신된 위치 펄스의 클럭 카운트 넘버를 획득하고, 상기 태그로부터 상기 위치 펄스를 수신한 상기 복수의 슬레이브 비콘으로부터 각각 상기 위치 펄스의 클럭 카운트 넘버를 포함하는 위치 펄스 정보를 수신하는 위치펄스 정보 수신부와, 상기 복수의 슬레이브 비콘이 수신한 상기 제2 보정 펄스의 수신 시점과 상기 마스터 비콘이 수신한 상기 제2 반사 펄스의 수신 시점을 동일한 시점으로 동기화시키는 수신 시점 동기화부, 및 상기 복수의 슬레이브 비콘 및 마스터 비콘이 수신한 위치 펄스의 클럭 카운트 넘버와 상기 동기화된 시점에 대응되는 클럭 카운트 넘버의 차이 값, 및 상기 상대적 클럭 주파수 비율을 이용하여, 상기 각 비콘 별로 상기 비콘과 상기 태그 사이의 보정된 클럭 카운트 정보를 계산하는 클럭 카운트 보정부를 포함하는 마스터 비콘을 제공한다.
여기서, 상기 마스터 비콘은, 상기 각 비콘 별로, 상기 보정된 클럭 카운트 정보에 광속을 각각 곱하여 각 비콘과 상기 태그 사이의 시간 정보를 각각 획득한 다음, 상기 획득한 시간 정보로부터 TDoA(Time Difference of Arrival)를 측정하여 상기 태그의 위치를 추정하는 위치 추정부를 더 포함할 수 있다.
그리고, 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 측위 시스템은, 제1 시간 간격으로 제1 보정 펄스 및 제2 보정 펄스를 전송하는 마스터 비콘과, 상기 마스터 비콘으로부터 상기 제1 보정 펄스 및 제2 보정 펄스를 수신하여 상기 제1 보정 펄스 및 제2 보정 펄스의 클럭 카운트 넘버를 포함하는 보정 펄스 정보를 상기 마스터 비콘으로 각각 전송하는 복수의 슬레이브 비콘, 및 상기 마스터 비콘 및 상기 복수의 슬레이브 비콘으로 위치 펄스를 각각 전송하는 측위 대상의 태그를 포함한다. 이때, 상기 마스터 비콘은, 상기 보정 펄스 정보의 수신 이후, 상기 복수의 슬레이브 비콘 중 선택된 하나의 슬레이브 비콘으로부터 상기 제1 시간 간격으로 제1 반사 펄스 및 제2 반사 펄스를 수신하고, 상기 수신된 제1 반사 펄스 및 제2 반사 펄스의 클럭 카운트 넘버를 포함하는 반사 펄스 정보를 획득하며, 상기 보정 펄스 정보 및 상기 반사 펄스 정보를 이용하여, 상기 마스터 비콘과 상기 복수의 슬레이브 비콘을 포함하는 복수의 비콘 사이의 클럭 오프셋 보상을 위한 상대적 클럭 주파수 비율을 상기 비콘 별로 계산한 이후, 상기 태그로부터 상기 위치 펄스를 수신하여 상기 수신된 위치 펄스의 클럭 카운트 넘버를 획득하고, 상기 태그로부터 상기 위치 펄스를 수신한 상기 복수의 슬레이브 비콘으로부터 각각 상기 위치 펄스의 클럭 카운트 넘버를 포함하는 위치 펄스 정보를 수신하며, 상기 복수의 슬레이브 비콘이 수신한 상기 제2 보정 펄스의 수신 시점과 상기 마스터 비콘이 수신한 상기 제2 반사 펄스의 수신 시점을 동일한 시점으로 동기화한 다음, 상기 복수의 슬레이브 비콘 및 마스터 비콘이 수신한 위치 펄스의 클럭 카운트 넘버와 상기 동기화된 시점에 대응되는 클럭 카운트 넘버의 차이 값, 및 상기 상대적 클럭 주파수 비율을 이용하여, 상기 각 비콘 별로 상기 비콘과 상기 태그 사이의 보정된 클럭 카운트 정보를 계산한다.
본 발명에 따른 클럭 오프셋 보정을 이용하는 무선 측위 서버 및 이를 이용한 무선 측위 방법에 따르면, 비콘과 태그 사이의 거리 추정 과정에서 비콘 사이의 상대적 클럭 주파수 비율을 측정하여 각 비콘들의 클럭 주파수를 보상함에 따라 클럭 오프셋에 의한 위치 추정 결과의 오차 문제를 최소화할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 무선 측위 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 클럭 카운트 넘버를 설명하는 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 무선 측위 서버의 구성도이다.
도 4는 도 1에서 각 펄스의 송수신 시점을 나타내는 도면이다.
도 5는 도 1의 무선 측위 서버에서의 클럭 오프셋 보정을 이용한 무선 측위 방법을 나타낸다.
도 6은 도 5의 S520 단계의 계산 예를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 클럭 오프셋 보상에 의한 거리 추정 오차 정도를 기존의 경우와 비교한 결과이다.
도 8은 도 5의 S540 내지 S550단계를 설명하기 위한 개념도이다.
도 9 및 도 10은 도 5의 S550 단계에 대한 제1 경우 및 제2 경우의 예를 나타낸다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 무선 측위 시스템의 구성도이다.
도 12는 도 11에 도시된 마스터 비콘의 구성도이다.
도 13은 도 11의 마스터 비콘에서의 클럭 오프셋 보정을 이용한 무선 측위 방법을 나타낸다.
도 14는 도 13을 설명하는 개념도이다.
도 15 및 도 16은 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 무선측위 모의실험 결과를 나타낸다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 무선 측위 시스템의 구성도이다. 상기 제1 실시예에 따른 무선 측위 시스템은 보정 노드(100), 복수의 비콘(200a, 200b, 200c), 태그(300), 그리고 무선 측위 서버(400)(이하, 서버)를 포함한다.
상기 보정 노드(100)는 모든 비콘(200)에게 제1 보정 펄스 및 제2 보정 펄스를 일정 시간 간격(T)으로 전송한다(도 1의 ①번, ②번 참조).
각각의 비콘(200)은 상기 보정 노드(100)로부터 상기 제1 보정 펄스 및 제2 보정 펄스를 수신하고, 상기 제1 보정 펄스 및 제2 보정 펄스의 클럭 카운트 넘버를 포함하는 보정 펄스 정보를 상기 서버(400)로 전송한다(도 1의 ③번 참조).
상기 제2 보정 펄스의 전송 이후, 측위 대상에 해당되는 상기 태그(300)는 각각의 비콘(200)에게 위치 펄스를 전송한다(도 1의 ④번 참조).
그러면, 각각의 비콘(200)은 상기 태그(300)로부터 상기 위치 펄스를 수신하고, 상기 위치 펄스의 클럭 카운트 넘버를 포함하는 위치 펄스 정보를 서버(400)로 전송한다(도 1의 ⑤번 참조).
여기서, 클럭 카운트 넘버에 관한 설명은 도 2를 참조한다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 클럭 카운트 넘버를 설명하는 도면이다. 도 2의 (a)는 비콘 0의 실제 클럭 주파수 펄스에 해당되며 각 펄스는 카운트 넘버를 갖고 있다. (b)는 비콘 0에 수신된 제1 보정 펄스와 제2 보정 펄스 및 위치 펄스를 차례로 나타내고 있으며 각 펄스의 클럭 카운트 넘버는 2, 6, 9에 각각 해당된다. 물론, 이는 단지 실시예에 불과한 것으로서 본 발명이 반드시 도 2의 예로 한정되는 것은 아니다.
상기 서버(400)는 상기 보정 펄스 정보와 위치 펄스 정보를 이용하여 무선 측위를 위한 보정된 클럭 카운트 정보를 계산한다. 도 3은 도 1에 도시된 서버의 구성도이다. 이러한 서버(400)는 보정펄스 정보 수신부(410), 클럭 오프셋 보상부(420), 위치펄스 정보 수신부(430), 수신 시점 동기화부(440), 클럭 카운트 보정부(450)를 포함한다.
보정펄스 정보 수신부(410)는 보정 노드(100)로부터 제1 보정 펄스 및 제2 보정 펄스를 수신한 복수의 비콘(200)으로부터 각각 상기 제1 보정 펄스 및 제2 보정 펄스의 클럭 카운트 넘버를 포함하는 보정 펄스 정보를 수신한다.
클럭 오프셋 보상부(420)에서는 상기 수신된 보정 펄스 정보를 이용하여, 비콘(200)들 사이의 클럭 오프셋 보상을 위한 상대적 클럭 주파수 비율을 비콘(200) 별로 계산한다.
위치펄스 정보 수신부(430)는 태그(300)로부터 위치 펄스를 수신한 복수의 비콘(200)으로부터 각각 상기 위치 펄스의 클럭 카운트 넘버를 포함하는 위치 펄스 정보를 수신한다.
상기 수신 시점 동기화부(440)는 상기 복수의 비콘(200)이 각각 수신한 상기 제2 보정 펄스의 수신 시점을 모두 동일한 시점으로 동기화시키는 부분이다. 이러한 동기화 과정은 태그(300)의 측위 오차를 줄이는 역할을 한다.
클럭 카운트 보정부(450)는 상기 위치 펄스의 클럭 카운트 넘버와 상기 동기화된 시점에 대응되는 클럭 카운트 넘버의 차이값 및 상기 상대적 클럭 주파수 비율을 이용하여, 각 비콘(200) 별로 상기 비콘(200)과 상기 태그(300) 사이의 보정된 클럭 카운트 정보를 계산한다.
여기서, 상기 서버(400)는 상술한 구성 이외에 위치 추정부(미도시)를 포함한다. 위치 추정부(미도시)는 이와 같이 보정된 클럭 카운트 정보에 광속(빛의 속도)을 곱하여 각 비콘(200)과 태그(300) 사이의 시간 정보를 구한 다음, 상기 시간 정보로부터 TDoA를 측정함으로써 태그(300)의 위치를 추정할 수 있다. 여기서 TDoA(Time Difference of Arrival) 방식은 본 기술분야에서 자명한 사실에 해당되므로 이에 관하여 상세한 설명은 생략한다.
도 4는 도 1에서 각 펄스의 송수신 시점을 나타내는 도면이다. 도 4에서 세로 방향은 시간의 흐름(상하 방향)을 의미한다.
보정 노드(100)에서 제1 보정 펄스를 송신하면, 각 비콘(200a, 200b, 200c)에는 제1 보정 펄스가 수신된다. 보정 노드(100)에서 제1 보정 펄스의 송신 시점은 모든 비콘(200)에 대해 동일하지만, 보정 노드(100)와 각 비콘(200)들 사이의 거리는 서로 다를 경우에는, 도 4와 같이 각 비콘(200)에 수신되는 제1 보정 펄스의 수신 시점 역시 모두 상이하게 된다. Tcb _i는 보정 노드(100)에서 전송한 제1 보정 펄스가 i번째 비콘에 수신되기까지 걸리는 시간을 의미한다. 도 4는 비콘 0에서 비콘 2로 갈수록 제1 보정 펄스의 수신 시점이 느려지는 것을 나타낸 예시도이다.
보정 노드(100)는 제1 보정 펄스 전송 시점으로부터 일정 시간(T) 경과 후 제2 보정 펄스를 전송하며, 각 비콘(200a, 200b, 200c)에는 제2 보정 펄스가 서로 다른 시점에 수신된다.
다음, 태그(300)는 동일한 송신 시점에 각 비콘(200a, 200b, 200c)에게 위치 펄스를 송신한다.
도 4에서 Trd _i는 i번째 비콘(200)에 제2 보정 펄스가 수신된 시점과 태그(300)로부터 위치 펄스가 송신된 시점 사이의 시간이다. Ttb _i는 태그(300)로부터 위치 펄스가 송신된 시점과 i번째 비콘(200)에 상기 위치 펄스가 수신된 시점 사이의 시간으로서, 위치 펄스가 태그(300)로부터 i번째 비콘(200)에 도달하는데 걸리는 시간을 의미한다.
각 비콘(200)과 태그(300) 사이의 거리를 측정하기 위해서는 도 4와 같이 비콘(200)에 수신된 보정 노드(100)의 제2 보정 펄스와, 태그(300)의 위치 펄스 사이의 시간 정보를 측정해야 한다. 이때, 비콘(200)들의 카운터는 각기 독립적인 클럭 오프셋을 가지기 때문에, 각각의 비콘에서 추정한 시간 정보에는 오차가 포함되게 된다. 이렇게 오차가 포함된 시간 정보를 ToA, TDoA 기법에 이용하게 되면 무선 측위 성능의 열화를 초래하게 된다. 각 비콘들의 측정된 시간 정보의 오차 정도를 추정하는 것은 다음의 수학식 1을 참조한다.
Figure 112012071268315-pat00007
여기서, i는 비콘(200)의 넘버이며 i=0,1,2이다. foffset _i는 비콘 i의 클럭 주파수 오프셋이고, f는 오프셋이 없는 이상적인 클럭 주파수이다. 그리고, toffset _i는 비콘 i가 클럭 오프셋이 있을 경우 측정되는 '오차가 포함된 시간 정보'이고, tideal _i는 클럭 오프셋이 없을 경우 측정되는 오차가 없는 실제 시간 정보이다.
도 4 및 수학식 1을 참조하면, 클럭 오프셋으로 인한 오차는 보정 노드(100)의 보정 펄스가 비콘 i에 수신된 다음 긴 시간 후에 태그(300)가 위치 추정 펄스를 전송하는 경우, 즉 Ttb _i보다 상대적으로 큰 값인 Trd _i가 길어질수록, 클럭 오프셋이 누적되어 클럭 정보의 오차가 지속적으로 커지게 된다. 이와 같이 누적된 클럭 정보의 오차는 태그(300)의 위치 추정 결과에 심각한 오차를 발생시키는 요인이 된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 오프셋이 포함된 클럭 카운트 정보에서 클럭 오프셋을 보상하기 위해, 이상적인 주파수 f를 사용하는 것이 아니라 foffset _i의 상대적인 주파수 오프셋 비율인 fi를 사용하여 클럭 오프셋을 보상한다.
즉, 본 발명의 실시예에 따르면 클럭 오프셋 보상에 필요한 fi를 추정하기 위해 도 1의 무선 측위 시스템을 사용한다. 여기서, 보정 노드(100)는 T라는 일정 시간 간격으로 2개의 보정 펄스를 각각의 비콘(200)들에게 송신한다. 서버(400)에서는 비콘(200)에서 얻은 2개의 보정 펄스의 클럭 카운트 넘버 값으로부터 비콘(200)들 사이의 클럭 오프셋 보상 및 동기화를 마친 다음, 태그(300)가 각각의 비콘(200)들에게 송신하는 위치 펄스를 이용하여 태그(300)의 위치 정보를 추정한다.
이하에서는 본 발명의 제1 실시예에 따른 클럭 오프셋 보정을 이용한 무선 측위 방법에 관하여 상세히 설명한다. 도 5는 도 1의 서버에서의 도 5는 도 1의 무선 측위 서버에서의 클럭 오프셋 보정을 이용한 무선 측위 방법을 나타낸다.
먼저, 보정펄스 정보 수신부(410)에서는, 보정 노드(100)로부터 일정 시간(T) 간격으로 제1 보정 펄스 및 제2 보정 펄스를 수신한 복수의 비콘(200)으로부터, 각각 상기 제1 보정 펄스 및 제2 보정 펄스의 클럭 카운트 넘버를 포함하는 보정 펄스 정보를 수신한다(S510).
그리고, 클럭 오프셋 보상부(420)에서는 상기 보정 펄스 정보를 이용하여, 상기 비콘들 사이의 클럭 오프셋 보상을 위한 상대적 클럭 주파수 비율을 상기 비콘 별로 계산한다(S520).
이러한 S520 단계 시에, 상기 상대적 클럭 주파수 비율은 아래의 수학식 2로 계산된다.
Figure 112012071268315-pat00008
여기서, fi는 i번째 비콘(비콘 i)의 상대적 클럭 주파수 비율이다. C0 _1, C0 _2는 각각 i=0인 비콘(비콘 0)이 수신한 상기 제1 및 제2 보정 펄스의 클럭 카운트 넘버, Ci_1, Ci _2는 각각 i번째 비콘이 수신한 상기 제1 및 제2 보정 펄스의 클럭 카운트 넘버이다. 이러한 클럭 카운트 넘버는 도 1의 각 비콘(200) 주변에 도시된 그림을 통해서도 알 수 있다. 수학식 2와 같이, 비콘 0을 기준으로 상대적 클럭 주파수 비율을 구하는 것으로 나타내었는데, 반드시 비콘 0에 한정되는 것이 아니다. 기준이 되는 비콘 0의 경우 수학식 2에서 분자와 분모가 동일한 값이 되므로 f0=1이 된다.
도 6은 도 5의 S520 단계의 계산 예를 나타낸다. 각 비콘0, 비콘1, 비콘2에서의 클럭 카운트 넘버가 도 6과 같을 경우, f0=(7-3)/(7-3)=1, f1=(7-4)/(7-3)=0.75, f2=(6-2)/(7-3)=1이 된다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 클럭 오프셋 보상에 의한 거리 추정 오차 정도를 기존의 경우와 비교한 결과이다. 여기서, 기존의 경우란 본 발명과 달리 클럭 오프셋 보상을 이용하지 않은 경우를 나타낸다.
이러한 도 7은 비콘 2의 클럭 오프셋을 1000 ppm 사이의 값으로 설정하고 TDoA 거리 추정 결과를 태그의 응답 시간에 따라 나타내고 있다. Trd _2가 0 sec인 경우는 비콘 2(200b)에 제2 보정 펄스가 수신된 시점과 태그(300)로부터 위치 펄스가 송신된 시점이 동일한 경우로서, 누적되는 클럭 오프셋이 없기 때문에 거리 정보에는 오차가 없음을 알 수 있다.
이에 반해, Trd _2가 1 sec일 때에는 기존과 같이 클럭 오프셋 보상을 수행하지 않는 경우에는 1 sec 동안의 클럭 오프셋이 클럭 카운트 정보에 누적되어 시간 정보까지 영향을 미치게 된다. 이때의 시간 정보를 계산한 거리 추정 결과는 오차가 약 106 m까지 나타난다. 그러나, 본 발명의 제1 실시예와 같이 클럭 오프셋 보상 기법을 적용한 경우의 거리 추정 결과는 오차가 약 30cm 이내로 나타나는 것을 확인할 수 있다.
상기 S520 단계 이후, 위치펄스 정보 수신부(430)에서는, 측위 대상에 해당되는 태그(300)로부터 위치 펄스를 수신한 상기 복수의 비콘(200)으로부터, 각각 상기 위치 펄스의 클럭 카운트 넘버를 포함하는 위치 펄스 정보를 수신한다(S530).
다음, 상기 수신 시점 동기화부(440)에서는, 상기 복수의 비콘이 수신한 제2 보정 펄스의 수신 시점을 모두 동일한 시점으로 동기화한다(S540). 각각의 비콘(200a, 200b, 200c)에 수신된 제2 보정 펄스의 수신 시점은 서로 상이하므로(도 4 참조), 본 실시예에서는 수신 시점 동기화부(440)가 이들의 시점을 서로 동일한 시점으로 동기화시키는 과정을 수행한다.
도 8은 도 5의 S540 내지 S550단계를 설명하기 위한 개념도이다. 도 8에서 ①은 각 비콘이 제1 보정펄스를 수신한 시점을 나타내고, ②은 각 비콘이 제2 보정 펄스를 수신한 시점을 나타내며, ③은 각 비콘이 위치 펄스를 수신한 시점을 나타낸다. S540 단계에서 수신 시점 동기화부(440)는 각 비콘에 대하여 제2 보정 펄스의 수신 시점(도 8의 ② 시점)을
Figure 112012071268315-pat00009
시점으로 동기화 시킨다.
이후, 상기 클럭 카운트 보정부(450)는 상기 위치 펄스의 클럭 카운트 넘버와 상기 동기화된 시점에 대응되는 클럭 카운트 넘버 간의 차이값, 그리고 상기 수학식 2에서 계산된 상대적 클럭 주파수 비율(fi)을 이용하여, 각 비콘(200) 별로 상기 비콘(200)과 상기 태그(300) 사이의 보정된 클럭 카운트 정보를 계산한다(S550).
즉, 이러한 S550 단계는 수학식 2에서 계산된 fi와 각 펄스의 클럭 카운트 넘버들을 이용하여, 태그(300)와 비콘(200) 사이의 오프셋이 포함된 클럭 카운트 정보를 보상한다.
이러한 보정된 클럭 카운트 정보의 계산은 두 가지 경우로 구분되는데, i번째 비콘(비콘 i)이 수신한 제2 보정 펄스의 클럭 카운트 넘버 Ci _2가 상기 위치 펄스의 클럭 카운트 넘버 Ci _3보다 작은 경우(제1 경우)와, 크거나 같은 경우(제2 경우)로 구분될 수 있다.
도 9는 도 5의 S550 단계에 대한 제1 경우(Ci _2<Ci _3)의 예를 나타낸다. 도 9는 설명의 편의상 비콘 2(i=2)를 예를 든 것이다.
먼저, 제1 경우인 Ci _2<Ci _3일 때, i번째 비콘(비콘 i)(200)의 보정된 클럭 카운트 정보 Ci는 아래의 수학식 3으로 계산된다.
Figure 112012071268315-pat00010
여기서, Ci는 상기 i번째 비콘의 보정된 클럭 카운트 정보, Ti _32는 상기 i번째 비콘이 수신한 상기 제2 보정 펄스와 상기 위치 펄스 간의 수신 시간의 차이, Tc는 클럭 한 주기, Cmax는 상기 클럭 한 주기 동안의 클럭 카운트의 최대 넘버로서 이는 이미 설정되어 있는 값에 해당된다. 예를 들어, Cmax는 232-1에 해당될 수 있으며, 이러한 경우 클럭 카운트 넘버는 0,1,2, ..., 232-1까지 존재한다.
그리고, Ccbi는 상기 i번째 비콘이 상기 제2 보정 펄스를 수신한 시점(도 8의 ② 시점)과 상기 동기화된 시점(도 8의
Figure 112012071268315-pat00011
시점) 간의 시간 간격(도 8의 tcbi)에 대응하는 클럭 카운트 개수 정보이다. 즉, tcbi는 도 8에서 제2 보정 펄스를 수신한 시점(도 8의 ② 시점)에서 동기화된 시점(도 8의
Figure 112012071268315-pat00012
시점)을 뺀 값이며, Ccbi는 tcbi 시간에 대응하는 클럭 카운트 개수이다.
이러한 Ccbi는 상기 보정 노드(100)에서 상기 i번째 비콘(비콘 i)(200)까지의 실제 거리에 대응하는 상기 보정 노드(100)와 상기 i번째 비콘(비콘 i)(200) 사이에 존재하는 이상적인 클럭 카운트 개수 정보로서 미리 설정된 값이다.
즉, 본 발명은 보정 노드(100)와 각 비콘(200)의 위치를 미리 설정되어 있다고 가정하기 때문에, 보정 노드(100)와 i번째 비콘(200) 사이의 실제 클럭 카운트 넘버 정보 Ccbi는 보정 노드(100)와 i번째 비콘(200) 사이의 실제 거리에 해당되는 시간 정보 tcbi에, 이상적인 클럭 주파수 f를 곱한 값(Ccbi=tcbi×f)으로 표현할 수 있다. 물론, 본 실시예에서는 Ci의 연산을 위해 상술한 이상적인 Ccbi를 사용하지만, Ccbi 대신 Ci _1이 대체되어 사용될 수도 있다.
따라서, 수학식 3의 분자 부분에서 (Ci _2-Ccbi) 부분은 도 8을 참조하면 i번째 비콘에서 동기화 시점(도 8의
Figure 112012071268315-pat00013
시점)에 대응되는 클럭 카운트 개수에 해당하며, i번째 비콘(비콘 i)에서 제2 보정 펄스의 수신 시점(도 8의 ② 시점)에서의 클럭 카운트 개수에서 제1 보정 펄스의 이상적인 수신 시점(도 8의 ① 시점)에서의 클럭 카운트 개수를 차감한 값과도 동일하다.
그리고, 수학식 3에서 Ci _3은 위치 펄스의 수신 시점(도 8의 ③ 시점)에 대응하는 클럭 카운트 넘버로서 도 8에 나타낸 것처럼 각 비콘(200) 별로 상이한 것을 알 수 있다. 그리고, 수학식 3의 분자 부분에서 'Ci _3-(Ci _2-Ccbi)'는 도 8에서 위치 펄스의 카운트 넘버(Ci _3)에서 동기화 시점(도 8의
Figure 112012071268315-pat00014
시점)에 대응되는 클럭 카운트 개수(Ci _2-Ccbi)를 뺀 값에 해당한다.
결국 수학식 3의 Ci _3-(Ci _2-Ccbi) 부분은 위치 펄스의 수신 시점(도 8의 ③ 시점)과 제2 보정 펄스의 동기화된 수신 시점(도 8의
Figure 112012071268315-pat00015
시점) 사이의 시간 ti에 대응하는 클럭 카운트 개수에 해당된다.
그리고, 수학식 3에서 [ ]는 소수점을 버리는 연산으로서 Ti _ 32이 Tc보다 작으면 [ ] 연산 값은 0이 되며, Ti _ 32이 Tc보다 크면 [ ] 연산 값은 1이상의 자연수가 된다.
제1 경우(Ci _2<Ci _3)는 Ti _32와 Tc의 크기 차이에 따라서 다시 도 9의 (a)와 (b)와 같이 나누어질 수 있다. 도 9의 (a)는 펄스의 한 주기(Tc) 내에 제2 보정 펄스와 위치 펄스가 차례로 수신된 경우로서 C2 _2<C2 _3 및 Ti _32<Tc를 만족하는 경우이고, 도 9의 (b)는 제1 주기의 초반에 제2 보정 펄스가 수신된 다음, 제2 주기 후반에 위치 펄스가 수신된 경우로서 C2 _2<C2 _3 및 Ti _32≥Tc를 만족하는 경우이다.
만약, 도 9의 (a)와 같이 C2 _2<C2 _3 조건을 만족하면서 Ti _32<Tc인 경우에는 [ ] 부분은 0이 되고, 도 9의 (b)와 같이 C2 _2<C2 _3 조건을 만족하면서 Ti _32≥Tc인 경우에 [ ] 부분은 1이 된다.
이와 같이 제1 경우(Ci _2<Ci _3)에서는 (Ci _2-Ccbi)를 이용하여 비콘들을 동기화시키고, 제 2 보정 펄스의 수신 시간 Ti _2과 위치 펄스의 수신 시간 Ti _3 사이에 카운트가 몇 번의 주기를 거쳐서 측정된 값인지 확인하여, 수학식 3의 [ ] 부분의 값을 구한다.
i번째 비콘이 위치 펄스를 수신한 시점(Ti _3)과 제2 보정 펄스(Ti _2)를 수신한 시점의 시간 차이(Ti _32)는 Ti _3-Ti _2를 통해 구할 수 있다. Ti _32가 클럭의 한 주기인 Tc 보다 크거나 같다면, [ ] 연산을 통해 Ci _2와 Ci _3 사이에 몇 주기가 지났는지 알 수 있다. 따라서, 클럭 카운트 보정부(450)는 수학식 3과 같이 [ ] 연산 값에 최대 카운트 값 Cmax를 곱한 값을 (Ci _3-(Ci _2-Ccbi))에 더하여 태그(300)와 각 비콘(200) 사이의 클럭 카운트 정보를 측정할 수 있으며, 이를 fi로 나눠서 비콘들의 클럭 오프셋을 보상한다. 즉, 이러한 과정을 통해 오프셋이 포함된 카운트 정보를 보상한다.
이와 같이 보상된 클럭 카운트 정보 들을 광속에 곱해서 시간 정보를 유추할 수 있으며, 이를 사용하여 TDoA를 계산하면 클럭 오프셋에 영향을 최소화한 위치 추정 결과를 얻을 수 있다.
다음으로, 제2 경우인 Ci _2≥Ci _3일 때, 상기 보정된 클럭 카운트 정보 Ci는 아래의 수학식 4으로 계산된다.
Figure 112012071268315-pat00016
이러한 수학식 4에서 모든 인수는 앞서 수학식 3에서 정의한 바 있다.
도 10은 도 5의 S550 단계에 대한 제2 경우(Ci _2≥Ci _3)의 예를 나타낸다. 이러한 도 10은 펄스의 제1 주기 후반에 제2 보정 펄스가 수신된 다음, 제2 주기 초반에 위치 펄스가 수신된 경우로서 C2 _2≥C2 _3 및 Ti _32<Tc를 만족하는 경우이다.
클럭 카운터는 0부터 Cmax까지 카운트하고 다시 0부터 카운트하는 반복된 동작을 수행한다. 이때 도 10과 같이 비콘에서 Cmax가 되기 직전에 Ci _2가 측정되고, Cmax가 된 직후에 Ci _3이 측정되는 상황이 발생할 수 있다. 따라서, 도 10과 같이 C2 _2≥C2 _3의 경우에는, 클럭 카운트 보정부(450)는 수학식 4와 같이 Ci _3에 Cmax+1(즉, 232)을 더한 후 앞서 수학식 3과 같은 방식으로 연산을 수행한다.
이상과 같은 제1 경우(Ci _2<Ci _3)와 제2 경우(Ci _2≥Ci _3)에 맞도록 각 비콘별 Ci 값이 연산된 이후에는, 위치 추정부(미도시)는 각 비콘(200) 별로, 상기 보정된 클럭 카운트 정보 Ci에 광속을 각각 곱하여, 각 비콘(200)과 상기 태그(300) 사이의 시간 정보를 각각 획득한다(S360). 그리고, 위치 추정부(미도시)는 상기 획득한 시간 정보로부터 TDoA를 측정하여 상기 태그(300)의 위치를 추정한다(370). 여기서, S370에 따른 TDoA 측정에 의한 위치 추정 과정은 기존에 공지되어 있으므로 상세한 설명은 생략한다.
이상과 같은 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 비콘과 태그 사이의 거리 추정 과정에서 비콘 사이의 상대적 클럭 주파수 비율을 측정하여 각 비콘들의 클럭 주파수를 보상함에 따라 클럭 오프셋에 의한 위치 추정 결과의 오차 문제를 최소화할 수 있는 이점이 있다. 정밀한 위치 추정을 위해서는 위치를 찾고자 하는 태그와 무선 측위 시스템의 비콘 사이의 거리 인지 결과가 중요하며 이러한 거리 인지 결과에 영향을 주는 요인 중 하나가 각 비콘들의 클럭 오프셋임을 앞서 설명한 바 있다. 상기 제1 실시예의 경우 위치 추정을 하는데 있어서 클럭 오프셋에 의한 영향을 최소화하기 위하여, 클럭 오프셋이 포함된 각 비콘들의 클럭 카운트 정보를 상대적 클럭 주파수 비율로 보상하여 시간 정보를 측정하는 기법을 사용한다. 이러한 제1 실시예에 따르면, 클럭 오프셋에 의한 위치 추정 오차를 50cm 이내로 줄일 수 있으며 클럭 오프셋 영향을 최소화할 수 있는 효과적인 무선 측위 방법을 제공한다.
또한, 상기 제1 실시예의 경우, 보정 노드는 클락 오프셋 보정 및 비콘 간의 무선 동기를 위하여 2개의 보정 펄스만 전송하고, 이후에는 모든 비콘들로부터 상기 2개의 보정 펄스를 수신하는 것에 의해 무선측위 시스템은 지속적으로 태그의 무선 측위가 가능해진다. 즉, 도 1에서 ①~③ 과정인 보정 펄스 전송 과정을 통해 수학식 3 또는 4의 분모 부분을 초기에 계산하여 다음, 이후에는 ④~⑤ 과정인 위치 펄스 전송 과정만으로 지속적인 태그(300)의 무선 측위가 가능하다.
이러한 제1 실시예의 경우, 각각의 비콘은 비콘 간의 링크가 없고 단지 유/무선으로 연결된 서버(400)에게만 패킷을 전송하며, 보정노드(100) 또는 태그(300)의 펄스를 수신한 이후 반사 펄스를 전송할 필요 없는 이점이 있다. 또한, 비콘과 서버 간에 유선 연결을 가정할 경우, 태그-보정 노드 및 태그-비콘 간의 펄스 충돌은 발생하지 않으므로 태그의 무선측위 신뢰도를 보장할 수 있다. 더욱이, 비콘 간의 동기를 위한 기존의 유선 동기와 달리 무선 동기를 구현함으로써 시스템 설치 측면에서 우수하다. 결론적으로, 본 발명의 제1 실시예는 수십 cm급의 고정밀도를 확보할 수 있고, 태그가 소형의 저전력 장치로 설계되므로 개인휴대통신, RFID, 물류관리 등에 이르기까지 다양한 산업에 응용될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제2 실시예에 관하여 설명한다. 이러한 제2 실시예 또한 제1 실시예에 준하는 효과를 나타내는 무선 측위 시스템 및 이를 위한 마스터 비콘을 제공한다. 제2 실시예의 경우 앞서 제1 실시예와는 달리 보정 노드를 사용하지 않으며 마스터 비콘이 자신의 정보와 복수의 슬레이브 비콘의 정보를 이용하여 태그의 위치를 추정한다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 무선 측위 시스템의 구성도이다. 상기 제2 실시예의 무선 측위 시스템은 마스터 비콘(500a)과 복수의 슬레이브 비콘(500b, 500c)을 포함하는 복수의 비콘(500)들, 그리고 태그(600)를 포함한다.
상기 마스터 비콘(500a)은 모든 슬레이브 비콘(500b, 500c)에게 제1 보정 펄스 및 제2 보정 펄스를 제1 시간 간격으로 전송한다(도 11의 ①, ② 시점). 그러면, 각각의 슬레이브 비콘(500b, 500c)은 수신한 제1 보정 펄스 및 제2 보정 펄스에 관한 클럭 카운트 넘버를 포함하는 보정 펄스 정보를 상기 마스터 비콘(500a)에게 다시 전송한다.
다음, 슬레이브 비콘(500b, 500c) 중 선택된 하나의 슬레이브 비콘(본 실시예에서는 500b)은 상기 마스터 비콘(500a)을 향해 상기 제1 시간 간격으로 제1 반사 펼스 및 제2 반사 펄스를 전송한다(도 11의 ③, ④ 시점). 이에 따라, 상기 마스터 비콘(500a)은 상기 수신한 제1 반사 펄스 및 제2 반사 펄스에 관한 클럭 카운트 넘버를 포함하는 반사 펄스 정보를 획득한다.
이후, 측위 대상에 해당되는 태그(600)는 모든 비콘(500a, 500b, 500c)에게 위치 펄스를 동시에 전송한다(도 11의 ⑤ 시점). 그러면, 상기 마스터 비콘(500a)은 상기 태그(600)로부터 직접 수신한 위치 펄스의 클럭 카운트 넘버를 획득한다.
또한, 상기 복수의 슬레이브 비콘(500b, 500c)은 상기 태그(600)로부터 위치 펄스를 수신하여, 수신된 위치 펄스의 클럭 카운트 넘버를 포함하는 클럭 카운트 정보를 상기 마스터 비콘(500a)에게 전송한다. 따라서, 상기 마스터 비콘(500a)은 자신에게 수신된 위치 펄스 정보뿐만 아니라, 상기 슬레이브 비콘(500b, 500c)에 수신된 위치 펄스 정보 또한 획득한다.
상기 마스터 비콘(500a)은 이상의 과정을 통해 얻어진 보정 펄스 정보, 반사 펄스 정보, 그리고 위치 펄스 정보를 이용하여 무선 측위를 위한 보정된 클럭 카운트 정보를 계산한다. 도 12는 도 11에 도시된 마스터 비콘의 구성도이다.
상기 마스터 비콘(500a)은 보정펄스 정보 전송부(510), 보정펄스 정보 수신부(520), 반사펄스 정보 획득부(530), 클럭 오프셋 보정부(540), 위치펄스 정보 수신부(550), 수신 시점 동기화부(560), 클럭 카운트 보정부(570)를 포함한다.
보정펄스 정보 전송부(510)는 복수의 슬레이브 비콘(500b, 500c) 측으로 제1 보정 펄스 및 제2 보정 펄스를 제1 시간 간격으로 전송한다. 보정펄스 정보 수신부(520)는 상기 복수의 슬레이브 비콘(500b, 500c)으로부터 각각 상기 제1 보정 펄스 및 제2 보정 펄스의 클럭 카운트 넘버를 포함하는 보정 펄스 정보를 수신한다. 클럭 카운트 넘버에 관한 정의는 앞서 제1 실시예를 통해 설명한 바 있으므로 생략한다.
반사펄스 정보 획득부(530)는 상기 복수의 슬레이브 비콘 중 선택된 하나의 슬레이브 비콘(ex, 500b)으로부터 제1 시간 간격으로 제1 반사 펄스 및 제2 반사 펄스를 수신한 다음, 상기 수신된 제1 반사 펄스 및 제2 반사 펄스의 클럭 카운트 넘버를 포함하는 반사 펄스 정보를 획득한다.
클럭 오프셋 보정부(540)에서는 상기 보정 펄스 정보 및 상기 반사 펄스 정보를 이용하여, 상기 마스터 비콘(500a)과 상기 복수의 슬레이브 비콘(500b, 500c)을 포함하는 복수의 비콘(500a, 500b, 500c) 사이의 클럭 오프셋 보상을 위한 상대적 클럭 주파수 비율을 상기 비콘(500a, 500b, 500c) 별로 계산한다.
위치펄스 정보 수신부(550)는 태그(600)로부터 위치 펄스를 수신하여, 상기 수신된 위치 펄스의 클럭 카운트 넘버를 획득하고, 또한 상기 태그(600)로부터 위치 펄스를 각각 수신한 복수의 슬레이브 비콘(500b, 500c)으로부터 위치 펄스의 클럭 카운트 넘버를 포함하는 위치 펄스 정보를 수신한다.
수신 시점 동기화부(560)는 복수의 슬레이브 비콘(500b, 500c)이 각각 수신한 제2 보정 펄스의 수신 시점과 상기 마스터 비콘(500a)이 수신한 상기 제2 반사 펄스의 수신 시점을 모두 동일한 시점으로 동기화시킨다.
클럭 카운트 보정부(570)는 복수의 슬레이브 비콘(500b, 500c) 및 마스터 비콘(500a)이 각각 수신한 위치 펄스의 클럭 카운트 넘버와 상기 동기화된 시점에 대응되는 클럭 카운트 넘버 사이의 차이 값, 그리고 상기 상대적 클럭 주파수 비율을 이용하여, 상기 각 비콘(500; 500a, 500b, 500c) 별로 상기 비콘과 상기 태그(600) 사이의 보정된 클럭 카운트 정보를 계산한다.
앞서 제1 실시예에서와 같이, 이렇게 보정된 클럭 카운트 정보에 광속(빛의 속도)을 곱하여 반영하면 각 비콘(500)과 태그(600) 사이의 시간 정보를 알 수 있고, 상기 시간 정보로부터 TDoA를 측정하면 태그(600)의 위치를 추정할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제2 실시예에 따른 클럭 오프셋 보정을 이용한 무선 측위 방법에 관하여 도 13 및 도 14를 참조로 상세히 설명한다.
도 13은 도 11의 마스터 비콘에서의 클럭 오프셋 보정을 이용한 무선 측위 방법을 나타낸다. 도 14는 도 13을 설명하는 개념도이다.
도 14에서 마스터 비콘(500a)의 경우, ①과 ②는 각각 제1 및 제2 보정 펄스의 전송 시점이고, ③과 ④는 각각 제1 및 제2 반사 펄스의 수신 시점이다. 그리고, 제1 슬레이브 비콘(500b)의 경우, ①과 ②는 각각 제1 및 제2 보정 펄스의 수신 시점이고, ③과 ④는 각각 제1 및 제2 반사 펄스의 전송 시점을 나타낸다. 또한 제2 슬레이브 비콘(500c)의 경우, ①과 ②는 각각 제1 및 제2 보정 펄스의 수신 시점을 나타낸다. 또한 각 비콘(500a, 500b, 500c)에 있어서, ⑤는 위치 펄스의 수신 시점이고,
Figure 112012071268315-pat00017
는 제2 보정 펄스 또는 제2 반사 펄스의 동기화된 수신 시점을 나타낸다.
먼저, 상기 보정펄스 정보 전송부(510)는 복수의 슬레이브 비콘(500b, 500c)으로 제1 시간 간격으로 제1 보정 펄스 및 제2 보정 펄스를 전송한다(S1310). 도 14의 마스터 비콘(500a) 부분을 참조하면, ① 시점과 ② 시점에 두 개의 전송 펄스가 제1 시간 간격(Tr)으로 전송된 것을 알 수 있다.
이후, 상기 보정펄스 정보 수신부(520)는 복수의 슬레이브 비콘(500b, 500c)으로부터 각각 상기 제1 보정 펄스 및 제2 보정 펄스의 클럭 카운트 넘버를 포함하는 보정 펄스 정보를 수신한다(S1320). 도 14의 슬레이브 비콘(500b, 500c) 부분을 참조하면, 마스터 비콘(500a)으로부터 전송된 제1 보정 펄스 및 제2 보정 펄스가 각각 제1 슬레이브 비콘(500b)에 대해 tms1 시간만큼, 그리고 제2 슬레이브 비콘(500c)에 대해 tms2 시간만큼 지연되어 수신된 것을 알 수 있다(도 14의 ①과 ② 시점). 여기서, 제1 슬레이브 비콘(500b)에 수신된 제1 및 제2 보정 펄스의 클럭 카운트 넘버는 각각 C1 _1, C1 _2이고, 제2 슬레이브 비콘(500c)에 수신된 제1 및 제2 보정 펄스의 클럭 카운트 넘버는 C2 _1, C2 _2이다.
다음, 상기 반사펄스 정보 획득부(530)는 복수의 슬레이브 비콘(500b, 500c) 중 선택된 하나의 슬레이브 비콘(500a)으로부터 상기 제1 시간 간격(Tr)으로 제1 반사 펄스 및 제2 반사 펄스를 수신하고(도 14의 ③과 ④ 시점), 상기 수신된 제1 반사 펄스 및 제2 반사 펄스의 클럭 카운트 넘버를 포함하는 반사 펄스 정보를 획득한다(S1330).
도 14를 참조하면, 마스터 비콘(500a)은 Tr 시간 간격으로 제1 및 제2 보정 펄스를 슬레이브 비콘(500b, 500c)으로 전송하며, 이를 수신한 제1 슬레이브 비콘(500b)은 Tr 및 2Tr 시간 후에 각각 제1 및 제2 반사 펄스를 마스터 비콘(500a)에 송신한다.
즉, 제1 슬레이브 비콘(500b) 부분을 참조하면, 마스터 비콘(500a)으로부터 제2 보정 펄스를 수신한 C1 _2 시점 이후에, 제1 반사 펄스와 제2 반사 펄스가 Tr 간격으로 마스터 비콘(500a)으로 전송한 것을 알 수 있다(도 14의 ③과 ④ 시점). 그리고, 마스터 비콘(500a)이 수신한 제1 및 제2 반사 펄스의 클럭 카운트 넘버는 각각 C0_1, C0 _2임을 알 수 있다. 여기서, 제1 슬레이브 비콘(500b)으로부터 전송된 제1 반사 펄스 및 제2 반사 펄스는 tms1 시간만큼 지연되어 수신된 것을 알 수 있다.
이후, 상기 클럭 오프셋 보정부(540)에서는 상기 보정 펄스 정보(C1 _1, C1 _2, C2 _1, C2_2) 및 상기 반사 펄스 정보(C0 _1, C0 _2)를 이용하여, 복수의 비콘(500a, 500b, 500c) 사이의 클럭 오프셋 보상을 위한 상대적 클럭 주파수 비율(fi)을 아래의 수학식 5를 이용하여 각 비콘(500a, 500b, 500c) 별로 계산한다(S1340).
Figure 112012071268315-pat00018
여기서, fi는 i번째 비콘의 상대적 클럭 주파수 비율이고, C0 _1, C0 _2는 각각 상기 마스터 비콘(500a)이 측정한 상기 제1 및 제2 반사 펄스의 클럭 카운트 넘버이며, Ci_1, Ci_2는 각각 상기 복수의 슬레이브 비콘(i=1,2)(500b, 500c)이 수신한 상기 제1 및 제2 보정 펄스의 클럭 카운트 넘버이다. 이러한 수학식 5는 앞서 수학식 2의 형태와 동일하므로 이에 관한 상세한 설명은 생략한다.
상기 S1340 단계 이후, 상기 위치펄스 정보 수신부(550)에서는 측위 대상에 해당되는 태그(600)로부터 위치 펄스를 수신하여(도 14의 ⑤ 시점), 상기 수신된 위치 펄스의 클럭 카운트 넘버(C0 _3)를 획득하고, 또한 상기 태그(600)로부터 상기 위치 펄스를 수신한 상기 복수의 슬레이브 비콘(500b, 500c)으로부터 각각 상기 위치 펄스의 클럭 카운트 넘버(C1 _3, C2 _3)를 포함하는 위치 펄스 정보를 수신한다(S1350).
다음, 상기 수신 시점 동기화부(560)에서는 복수의 슬레이브 비콘(500b, 500c)이 수신한 상기 제2 보정 펄스의 수신 시점과, 상기 마스터 비콘(500a)이 수신한 상기 제2 반사 펄스의 수신 시점을 모두 동일한 시점(도 14의
Figure 112012071268315-pat00019
시점)으로 동기화시킨다(S1360). 도 14와 같이 각 슬레이브 비콘(500b, 500c)에 수신된 제2 보정 펄스의 수신 시점(도 14의 ②)과, 마스터 비콘(500a)에 수신된 제2 반사 펄스의 수신 시점(도 14의 ④)은 서로 상이하므로, 본 실시예에서는 이들의 시점을 서로 동일한 시점(도 14의
Figure 112012071268315-pat00020
시점)으로 동기화시키는 과정을 거친다.
이후, 클럭 카운트 보정부(570)는 복수의 슬레이브 비콘(500b, 500c) 및 마스터 비콘(500a)이 수신한 위치 펄스의 클럭 카운트 넘버(Ci _3)와 상기 동기화된 시점에 대응되는 클럭 카운트 넘버 간의 차이 값, 그리고 상기 상대적 클럭 주파수 비율을 이용하여, 상기 각 비콘(500a, 500b, 500c) 별로 상기 비콘과 상기 태그(600) 사이의 보정된 클럭 카운트 정보를 계산한다(S1370).
즉, 이러한 S1370 단계는 수학식 5에서 계산된 fi와, 각 펄스의 클럭 카운트 넘버들을 이용하여, 태그(600)와 각 비콘(500a, 500b, 500c) 사이의 오프셋이 포함된 클럭 카운트 정보를 보상한다.
이러한 보정된 클럭 카운트 정보의 계산은 앞서 제1 실시예에서와 같이 두 가지 경우로 구분된다. 즉, 상기 i번째 비콘(비콘 i)이 수신한 제2 보정 펄스 또는 제2 반사 펄스의 클럭 카운트 넘버 Ci _2가 상기 위치 펄스의 클럭 카운트 넘버 Ci _3보다 작은 제1 경우(Ci _2<Ci _3)와, 크거나 같은 제2 경우(Ci _2≥Ci _3)로 구분된다.
먼저, 제1 경우인 Ci _2<Ci _3일 때, 상기 마스터 비콘(500a)에 대한 상기 보정된 클럭 카운트 정보 Ci(i=0)와, 상기 복수의 슬레이브 비콘(500b, 500c)에 대한 상기 보정된 클럭 카운트 정보 Ci(otherwise, i=1,2)는 아래의 수학식 6으로 계산된다.
Figure 112012071268315-pat00021
여기서, Ci는 상기 i번째 비콘의 보정된 클럭 카운트 정보, Tr는 상기 제1 시간 간격, Ti _32는 상기 i번째 비콘에 대한 상기 제2 보정 펄스(또는 제2 반사 펄스)와 상기 위치 펄스의 수신 시간의 차이, Tc는 클럭 한 주기, Cmax는 상기 클럭 한 주기 동안의 클럭 카운트의 최대 넘버로서 기 설정된 값에 해당된다. 제1 실시예와 같이 Cmax는 232-1에 해당될 수 있다.
그리고, tms1는 마스터 비콘(i=0)이 제1 보정 펄스를 송신한 뒤 제1 슬레이브 비콘(i=1)이 수신할 때까지 걸리는 시간이며, 이는 제1 슬레이브 비콘(i=1)이 제1 반사 펄스를 송신한 뒤 마스터 비콘(i=0)이 수신할 때까지 걸리는 시간과 동일하다. 따라서, tms0과 tms1는 동일한 시간이며, 도 14에서는 tms1로 표시하였다. 또한 tms1는 제1 슬레이브 비콘(i=1)이 제2 보정 펄스를 수신한 시점(도 14에서 제1 슬레이브 비콘(500b)의 ② 시점)에서 동기화된 시점(도 14의
Figure 112012071268315-pat00022
시점) 사이의 시간 간격과 동일하다.
tms2는 마찬가지로 마스터 비콘(i=0)이 제1 보정 펄스를 송신한 뒤 제2 슬레이브 비콘(i=2)이 수신할 때까지 걸리는 시간이며, 이는 제2 슬레이브 비콘(i=2)이 제2 보정 펄스를 수신한 시점(도 14에서 제2 슬레이브 비콘(500c)의 ② 시점)에서 동기화된 시점(도 14의
Figure 112012071268315-pat00023
시점) 사이의 시간 간격과 동일하다.
상기 수학식 6과 같이 마스터 비콘(i=0)의 경우, Ci _3 - (Ci _2 - 2(Tr+tmsi)×fi) 부분은 위치 펄스의 수신 시점(도 14에서 마스터 비콘(500a)의 ⑤시점)과 제2 반사 펄스의 동기화된 수신 시점(
Figure 112012071268315-pat00024
시점) 사이의 시간에 대응하는 클럭 카운트 개수에 해당된다. 그리고, 수학식 6에서 [ ] 부분은 Ti _32와 Tc의 크기에 따라 그 값이 결정되며, 이에 대한 상세한 설명은 수학식 3을 통해 하였으므로 생략한다.
그리고, 슬레이브 비콘(otherwise)의 경우, Ci _3-(Ci _2 - tmsi×fi) 부분은 위치 펄스의 수신 시점(도 14에서 슬레이브 비콘(500b, 500c)의 ⑤시점)과 제2 반사 펄스의 동기화된 수신 시점(도 14의
Figure 112012071268315-pat00025
시점) 사이의 시간에 대응하는 클럭 카운트 개수에 해당된다.
다음으로, 제2 경우인 Ci _2≥Ci _3일 때, 마스터 비콘(500a)에 대한 상기 보정된 클럭 카운트 정보 Ci(i=0)와, 복수의 슬레이브 비콘(500b, 500c)에 대한 상기 보정된 클럭 카운트 정보 Ci(i=1,2)는 아래의 수학식 7과 같이 계산된다.
Figure 112012071268315-pat00026
여기서, 각 인수의 정의는 앞서 수학식 6의 경우와 동일하므로 생략한다.
클럭 카운터는 0부터 Cmax까지 카운트하고 다시 0부터 카운트하는 반복된 동작을 수행한다. 이때 비콘에서 Cmax가 되기 직전에 Ci _2가 측정되고, Cmax가 지난 직후에 Ci _3이 측정되는 상황이 발생할 수 있다. 따라서, C2 _2≥C2 _3인 경우에는 클럭 카운트 보정부(570)는 수학식 7과 같이 Ci _3에 Cmax+1을 더한 후 앞서 수학식 6과 같은 방식으로 연산을 수행한다.
이상과 같은 두 가지 경우에 적용되도록 각 비콘 별 Ci 값이 연산된 이후에는, 위치 추정부(미도시)는 각 비콘(500a, 500b, 500c) 별로, 상기 보정된 클럭 카운트 정보 Ci에 광속을 각각 곱하여, 각 비콘(500a, 500b, 500c)과 상기 태그(600) 사이의 시간 정보를 각각 획득한다(S1380). 그리고, 위치 추정부(미도시)는 상기 획득한 시간 정보로부터 TDoA를 측정하여 상기 태그(300)의 위치를 추정한다(S1380). 이러한 위치 추정 과정은 앞서 제1 실시예와 동일한 원리를 사용한다.
이상과 같은 제1 실시예 및 제2 실시예를 요약하면 다음과 같다. 본 발명의 실시예에 따르면 무선 측위 환경에 임의의 위치에 보정 노드 또는 마스터 비콘 및 슬레이브 비콘을 두고 제1 보정 펄스와 제2 보정 펄스의 시간 차를 이용하여 비콘들의 상대적인 클락 오프셋을 완벽하게 보상하는 이점이 있다.
이하에서는 본 발명의 기법을 적용한 무선 측위 모의 실험 결과에 대하여 설명한다. 도 15 및 도 16은 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 무선측위 모의실험 결과를 나타낸다. 네모(□)로 표시한 지점은 각각 3개의 비콘 위치를 나타낸다. 초록색 및 붉은 색 지점은 각각 제1 실시예(Using Calibration Node Technique) 및 제2 실시예(No Using Calibration Node Technique)의 결과를 나타낸다. 여기서, 파란색 별표 지점은 이상적인 태그 위치(Ideal Tag Position)를 나타낸다.
도 15의 거리 오차 및 16의 에러 확률 결과를 보면, 제1 실시예보다 제2 실시예가 우수한 것이 확인이 되지만, 제1 실시예 또한 측위 결과가 우수한 것을 알 수 있다.
이상과 같은 본 발명은 위치 추정을 위해 요구되는 태그의 위치 펄스 전송 횟수가 단지 1회 뿐이기 때문에 태그의 전력소모를 최소화할 수 있으며, 이에 다라 태그의 동작 시간을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명에서 보정 노드를 사용하는 제1 실시예의 경우는 OWR(One Way Ranging)을 사용하는 무선 측위 시스템이기 때문에 노드들은 반사 로직을 사용하지 않는다. 따라서, 노드들이 최대한 단순한 기능을 가짐에 따라 무선 측위 시스템의 시장성을 향상시킨다. 보정 노드를 사용하지 않는 제2 실시예에서는 시스템 비용이 절감되는 장점이 있지만 제1 슬레이브 비콘에서 펄스 반사 로직이 필요하여 노드가 약간 복잡해지며 오차 정도에 따라 무선측위 결과는 민감해질 수 있는 단점이 있다.
이상과 같은 본 발명은 비콘 간의 무선동기 방법을 제시하여 유선 동기에 비해 무선 측위 시스템의 설치가 용이하도록 구현한 것이다. 비콘과 서버 간에 유선 연결을 가정한다면, 태그의 위치 추정 펄스과 충돌할 가능성이 있는 펄스는 보정 노드 또는 비콘의 보정 펄스인데, 보정 펄스는 무선 측위 시스템을 구축하는 초기에 단 2회 또는 4회의 펄스 송신만 필요하다. 이에 따라 초기 구축 단계를 지나면 태그의 위치 펄스와 다른 노드의 펄스 간에 충돌 발생 가능성은 거의 없으므로, 본 발명은 태그의 무선 측위 신뢰도를 보장할 수 있는 이점이 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 보정 노드 200: 비콘
300: 태그 400: 서버
410: 보정펄스 정보 수신부 420: 클럭 오프셋 보상부
430: 위치펄스 정보 수신부 440: 수신 시점 동기화부
450: 클럭 카운트 보정부 500a: 마스터 비콘
500b,500c: 슬레이브 비콘 510: 보정펄스 정보 전송부
520: 보정펄스 정보 수신부 530: 반사펄스 정보 획득부
540: 클럭 오프셋 보정부 550: 위치펄스 정보 수신부
560: 수신 시점 동기화부 570: 클럭 카운트 보정부

Claims (22)

  1. 무선 측위 서버의 클럭 오프셋 보정을 이용한 무선 측위 방법에 있어서,
    보정 노드로부터 일정 시간 간격으로 제1 보정 펄스 및 제2 보정 펄스를 수신한 복수의 비콘으로부터 각각 상기 제1 보정 펄스 및 제2 보정 펄스의 클럭 카운트 넘버를 포함하는 보정 펄스 정보를 수신하는 단계;
    상기 보정 펄스 정보를 이용하여, 상기 복수의 비콘 사이의 클럭 오프셋 보상을 위한 상대적 클럭 주파수 비율을 상기 비콘 별로 계산하는 단계;
    측위 대상에 해당되는 태그로부터 위치 펄스를 수신한 상기 복수의 비콘으로부터 각각 상기 위치 펄스의 클럭 카운트 넘버를 포함하는 위치 펄스 정보를 수신하는 단계;
    상기 복수의 비콘이 수신한 상기 제2 보정 펄스의 수신 시점을 동일한 시점으로 동기화시키는 단계; 및
    상기 위치 펄스의 클럭 카운트 넘버와 상기 동기화된 시점에 대응되는 클럭 카운트 넘버의 차이값 및 상기 상대적 클럭 주파수 비율을 이용하여, 각 비콘 별로 상기 비콘과 상기 태그 사이의 보정된 클럭 카운트 정보를 계산하는 단계를 포함하는 클럭 오프셋 보정을 이용한 무선 측위 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 각 비콘 별로, 상기 보정된 클럭 카운트 정보에 광속을 각각 곱하여 각 비콘과 상기 태그 사이의 시간 정보를 각각 획득하는 단계; 및
    상기 획득한 시간 정보로부터 TDoA(Time Difference of Arrival)를 측정하여 상기 태그의 위치를 추정하는 단계를 더 포함하는 클럭 오프셋 보정을 이용한 무선 측위 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 상대적 클럭 주파수 비율은 아래의 수학식으로 계산되는 클럭 오프셋 보정을 이용한 무선 측위 방법:
    Figure 112012071268315-pat00027

    여기서, fi는 i번째 비콘의 상대적 클럭 주파수 비율, C0 _1, C0 _2는 각각 i=0인 비콘이 수신한 상기 제1 및 제2 보정 펄스의 클럭 카운트 넘버, Ci_1, Ci _2는 각각 i번째 비콘이 수신한 상기 제1 및 제2 보정 펄스의 클럭 카운트 넘버이다.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 i번째 비콘이 수신한 상기 제2 보정 펄스의 클럭 카운트 넘버 Ci _2가 상기 위치 펄스의 클럭 카운트 넘버 Ci _3보다 작은 경우,
    상기 보정된 클럭 카운트 정보 Ci는 아래의 수학식으로 계산되는 클럭 오프셋 보정을 이용한 무선 측위 방법:
    Figure 112012071268315-pat00028

    여기서, Ci는 상기 i번째 비콘의 보정된 클럭 카운트 정보, Ccbi는 상기 i번째 비콘이 상기 제2 보정 펄스를 수신한 시점과 상기 동기화된 시점의 시간 간격에 대응하는 클럭 카운트 개수 정보, Ti _32는 상기 i번째 비콘이 수신한 상기 제2 보정 펄스와 상기 위치 펄스의 수신 시간의 차이, Tc는 클럭 한 주기, Cmax는 상기 클럭 한 주기 동안의 클럭 카운트의 최대 넘버이다.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 i번째 비콘이 수신한 상기 제2 보정 펄스의 클럭 카운트 넘버 Ci _2가 상기 위치 펄스의 클럭 카운트 넘버 Ci _3보다 크거나 같은 경우,
    상기 보정된 클럭 카운트 정보 Ci는 아래의 수학식으로 계산되는 클럭 오프셋 보정을 이용한 무선 측위 방법:
    Figure 112012071268315-pat00029
  6. 보정 노드로부터 일정 시간 간격으로 제1 보정 펄스 및 제2 보정 펄스를 수신한 복수의 비콘으로부터 각각 상기 제1 보정 펄스 및 제2 보정 펄스의 클럭 카운트 넘버를 포함하는 보정 펄스 정보를 수신하는 보정펄스 정보 수신부;
    상기 보정 펄스 정보를 이용하여, 상기 복수의 비콘 사이의 클럭 오프셋 보상을 위한 상대적 클럭 주파수 비율을 상기 비콘 별로 계산하는 클럭 오프셋 보상부;
    측위 대상에 해당되는 태그로부터 위치 펄스를 수신한 상기 복수의 비콘으로부터 각각 상기 위치 펄스의 클럭 카운트 넘버를 포함하는 위치 펄스 정보를 수신하는 위치펄스 정보 수신부;
    상기 복수의 비콘이 수신한 상기 제2 보정 펄스의 수신 시점을 동일한 시점으로 동기화시키는 수신 시점 동기화부; 및
    상기 위치 펄스의 클럭 카운트 넘버와 상기 동기화된 시점에 대응되는 클럭 카운트 넘버의 차이값 및 상기 상대적 클럭 주파수 비율을 이용하여, 각 비콘 별로 상기 비콘과 상기 태그 사이의 보정된 클럭 카운트 정보를 계산하는 클럭 카운트 보정부를 포함하는 무선 측위 서버.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 각 비콘 별로, 상기 보정된 클럭 카운트 정보에 광속을 각각 곱하여 각 비콘과 상기 태그 사이의 시간 정보를 각각 획득한 다음, 상기 획득한 시간 정보로부터 TDoA(Time Difference of Arrival)를 측정하여 상기 태그의 위치를 추정하는 위치 추정부를 더 포함하는 무선 측위 서버.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 상대적 클럭 주파수 비율은 아래의 수학식으로 계산되는 무선 측위 서버:
    Figure 112012071268315-pat00030

    여기서, fi는 i번째 비콘의 상대적 클럭 주파수 비율, C0 _1, C0 _2는 각각 i=0인 비콘이 수신한 상기 제1 및 제2 보정 펄스의 클럭 카운트 넘버, Ci_1, Ci _2는 각각 i번째 비콘이 수신한 상기 제1 및 제2 보정 펄스의 클럭 카운트 넘버이다.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 i번째 비콘이 수신한 상기 제2 보정 펄스의 클럭 카운트 넘버 Ci _2가 상기 위치 펄스의 클럭 카운트 넘버 Ci _3보다 작은 경우,
    상기 보정된 클럭 카운트 정보 Ci는 아래의 수학식으로 계산되는 무선 측위 서버:
    Figure 112012071268315-pat00031

    여기서, Ci는 상기 i번째 비콘의 보정된 클럭 카운트 정보, Ccbi는 상기 i번째 비콘이 상기 제2 보정 펄스를 수신한 시점과 상기 동기화된 시점의 시간 간격에 대응하는 클럭 카운트 개수 정보, Ti _32는 상기 i번째 비콘이 수신한 상기 제2 보정 펄스와 상기 위치 펄스의 수신 시간의 차이, Tc는 클럭 한 주기, Cmax는 상기 클럭 한 주기 동안의 클럭 카운트의 최대 넘버이다.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 i번째 비콘이 수신한 상기 제2 보정 펄스의 클럭 카운트 넘버 Ci _2가 상기 위치 펄스의 클럭 카운트 넘버 Ci _3보다 크거나 같은 경우,
    상기 보정된 클럭 카운트 정보 Ci는 아래의 수학식으로 계산되는 무선 측위 서버.
    Figure 112012071268315-pat00032
  11. 일정 시간 간격으로 제1 보정 펄스 및 제2 보정 펄스를 전송하는 보정 노드;
    상기 제2 보정 펄스의 전송 이후 위치 펄스를 전송하는 측위 대상의 태그;
    상기 보정 노드로부터 상기 제1 보정 펄스 및 제2 보정 펄스를 수신하며, 상기 태그로부터 상기 위치 펄스를 수신하는 복수의 비콘;
    상기 복수의 비콘으로부터 각각 상기 제1 보정 펄스 및 제2 보정 펄스의 클럭 카운트 넘버를 포함하는 보정 펄스 정보를 수신하고, 상기 위치 펄스의 클럭 카운트 넘버를 포함하는 위치 펄스 정보를 수신하는 무선 측위 서버를 포함하며,
    상기 무선 측위 서버는,
    상기 보정 펄스 정보를 이용하여, 상기 복수의 비콘 사이의 클럭 오프셋 보상을 위한 상대적 클럭 주파수 비율을 상기 비콘 별로 계산하고, 상기 복수의 비콘이 수신한 상기 제2 보정 펄스의 수신 시점을 동일한 시점으로 동기화시킨 다음,
    상기 위치 펄스의 클럭 카운트 넘버와 상기 동기화된 시점에 대응되는 클럭 카운트 넘버의 차이값 및 상기 상대적 클럭 주파수 비율을 이용하여, 각 비콘 별로 상기 비콘과 상기 태그 사이의 보정된 클럭 카운트 정보를 계산하는 무선 측위 시스템.
  12. 마스터 비콘의 클럭 오프셋 보정을 이용한 무선 측위 방법에 있어서,
    복수의 슬레이브 비콘으로 제1 시간 간격으로 제1 보정 펄스 및 제2 보정 펄스를 전송하는 단계;
    상기 복수의 슬레이브 비콘으로부터 각각 상기 제1 보정 펄스 및 제2 보정 펄스의 클럭 카운트 넘버를 포함하는 보정 펄스 정보를 수신하는 단계;
    상기 복수의 슬레이브 비콘 중 선택된 하나의 슬레이브 비콘으로부터 상기 제1 시간 간격으로 제1 반사 펄스 및 제2 반사 펄스를 수신하고, 상기 수신된 제1 반사 펄스 및 제2 반사 펄스의 클럭 카운트 넘버를 포함하는 반사 펄스 정보를 획득하는 단계;
    상기 보정 펄스 정보 및 상기 반사 펄스 정보를 이용하여, 상기 마스터 비콘과 상기 복수의 슬레이브 비콘을 포함하는 복수의 비콘 사이의 클럭 오프셋 보상을 위한 상대적 클럭 주파수 비율을 상기 비콘 별로 계산하는 단계;
    측위 대상에 해당되는 태그로부터 위치 펄스를 수신하여, 상기 수신된 위치 펄스의 클럭 카운트 넘버를 획득하고, 상기 태그로부터 상기 위치 펄스를 수신한 상기 복수의 슬레이브 비콘으로부터 각각 상기 위치 펄스의 클럭 카운트 넘버를 포함하는 위치 펄스 정보를 수신하는 단계;
    상기 복수의 슬레이브 비콘이 수신한 상기 제2 보정 펄스의 수신 시점과 상기 마스터 비콘이 수신한 상기 제2 반사 펄스의 수신 시점을 동일한 시점으로 동기화시키는 단계; 및
    상기 복수의 슬레이브 비콘 및 마스터 비콘이 수신한 위치 펄스의 클럭 카운트 넘버와 상기 동기화된 시점에 대응되는 클럭 카운트 넘버의 차이 값, 및 상기 상대적 클럭 주파수 비율을 이용하여, 상기 각 비콘 별로 상기 비콘과 상기 태그 사이의 보정된 클럭 카운트 정보를 계산하는 단계를 포함하는 클럭 오프셋 보정을 이용한 무선 측위 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 각 비콘 별로, 상기 보정된 클럭 카운트 정보에 광속을 각각 곱하여 각 비콘과 상기 태그 사이의 시간 정보를 각각 획득하는 단계; 및
    상기 획득한 시간 정보로부터 TDoA(Time Difference of Arrival)를 측정하여 상기 태그의 위치를 추정하는 단계를 더 포함하는 클럭 오프셋 보정을 이용한 무선 측위 방법.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 상대적 클럭 주파수 비율은 아래의 수학식으로 계산되는 클럭 오프셋 보정을 이용한 무선 측위 방법:
    Figure 112012071268315-pat00033

    여기서, fi는 i번째 비콘의 상대적 클럭 주파수 비율, C0 _1, C0 _2는 각각 상기 마스터 비콘이 수신한 상기 제1 및 제2 반사 펄스의 클럭 카운트 넘버, Ci_1, Ci_2는 각각 상기 복수의 슬레이브 비콘(i=1,2)이 수신한 상기 제1 및 제2 보정 펄스의 클럭 카운트 넘버이다.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 i번째 비콘이 수신한 상기 제2 보정 펄스 또는 상기 제2 반사 펄스의 클럭 카운트 넘버 Ci _2가 상기 위치 펄스의 클럭 카운트 넘버 Ci _3보다 작은 경우,
    상기 마스터 비콘에 대한 상기 보정된 클럭 카운트 정보 Ci(i=0)와, 상기 복수의 슬레이브 비콘에 대한 상기 보정된 클럭 카운트 정보 Ci(i=1,2)는 아래의 수학식으로 계산되는 클럭 오프셋 보정을 이용한 무선 측위 방법:
    Figure 112012071268315-pat00034

    여기서, Ci는 상기 i번째 비콘의 보정된 클럭 카운트 정보, Tr는 상기 제1 시간 간격, tmsi는 i=0,1인 경우 슬레이브 비콘(i=1)이 상기 제2 보정 펄스를 수신한 시점과 상기 동기화된 시점의 시간 간격이고, i=2인 경우 슬레이브 비콘(i=2)이 상기 제2 보정 펄스를 수신한 시점과 상기 동기화된 시점의 시간 간격이며, Ti _32는 상기 i번째 비콘에 대한 상기 제2 보정 펄스와 상기 위치 펄스의 수신 시간의 차이, Tc는 클럭 한 주기, Cmax는 상기 클럭 한 주기 동안의 클럭 카운트의 최대 넘버이다.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 i번째 비콘이 수신한 상기 제2 보정 펄스 또는 상기 제2 반사 펄스의 클럭 카운트 넘버 Ci _2가 상기 위치 펄스의 클럭 카운트 넘버 Ci _3보다 크거나 같은 경우,
    상기 마스터 비콘에 대한 상기 보정된 클럭 카운트 정보 Ci(i=0)와, 상기 복수의 슬레이브 비콘에 대한 상기 보정된 클럭 카운트 정보 Ci(i=1,2)는 아래의 수학식으로 계산되는 클럭 오프셋 보정을 이용한 무선 측위 방법.
    Figure 112012071268315-pat00035
  17. 무선 측위를 위한 마스터 비콘에 있어서,
    복수의 슬레이브 비콘으로 제1 시간 간격으로 제1 보정 펄스 및 제2 보정 펄스를 전송하는 보정펄스 정보 전송부;
    상기 복수의 슬레이브 비콘으로부터 각각 상기 제1 보정 펄스 및 제2 보정 펄스의 클럭 카운트 넘버를 포함하는 보정 펄스 정보를 수신하는 보정펄스 정보 수신부;
    상기 복수의 슬레이브 비콘 중 선택된 하나의 슬레이브 비콘으로부터 상기 제1 시간 간격으로 제1 반사 펄스 및 제2 반사 펄스를 수신하고, 상기 수신된 제1 반사 펄스 및 제2 반사 펄스의 클럭 카운트 넘버를 포함하는 반사 펄스 정보를 획득하는 반사펄스 정보 획득부;
    상기 보정 펄스 정보 및 상기 반사 펄스 정보를 이용하여, 상기 마스터 비콘과 상기 복수의 슬레이브 비콘을 포함하는 복수의 비콘 사이의 클럭 오프셋 보상을 위한 상대적 클럭 주파수 비율을 상기 비콘 별로 계산하는 클럭 오프셋 보상부;
    측위 대상에 해당되는 태그로부터 위치 펄스를 수신하여, 상기 수신된 위치 펄스의 클럭 카운트 넘버를 획득하고, 상기 태그로부터 상기 위치 펄스를 수신한 상기 복수의 슬레이브 비콘으로부터 각각 상기 위치 펄스의 클럭 카운트 넘버를 포함하는 위치 펄스 정보를 수신하는 위치펄스 정보 수신부;
    상기 복수의 슬레이브 비콘이 수신한 상기 제2 보정 펄스의 수신 시점과 상기 마스터 비콘이 수신한 상기 제2 반사 펄스의 수신 시점을 동일한 시점으로 동기화시키는 수신 시점 동기화부; 및
    상기 복수의 슬레이브 비콘 및 마스터 비콘이 수신한 위치 펄스의 클럭 카운트 넘버와 상기 동기화된 시점에 대응되는 클럭 카운트 넘버의 차이 값, 및 상기 상대적 클럭 주파수 비율을 이용하여, 상기 각 비콘 별로 상기 비콘과 상기 태그 사이의 보정된 클럭 카운트 정보를 계산하는 클럭 카운트 보정부를 포함하는 마스터 비콘.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 각 비콘 별로, 상기 보정된 클럭 카운트 정보에 광속을 각각 곱하여 각 비콘과 상기 태그 사이의 시간 정보를 각각 획득한 다음, 상기 획득한 시간 정보로부터 TDoA(Time Difference of Arrival)를 측정하여 상기 태그의 위치를 추정하는 위치 추정부를 더 포함하는 마스터 비콘.
  19. 청구항 17에 있어서,
    상기 상대적 클럭 주파수 비율은 아래의 수학식으로 계산되는 마스터 비콘:
    Figure 112012071268315-pat00036

    여기서, fi는 i번째 비콘의 상대적 클럭 주파수 비율, C0 _1, C0 _2는 각각 상기 마스터 비콘이 수신한 상기 제1 및 제2 반사 펄스의 클럭 카운트 넘버, Ci_1, Ci_2는 각각 상기 복수의 슬레이브 비콘(i=1,2)이 수신한 상기 제1 및 제2 보정 펄스의 클럭 카운트 넘버이다.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 i번째 비콘이 수신한 상기 제2 보정 펄스 또는 상기 제2 반사 펄스의 클럭 카운트 넘버 Ci _2가 상기 위치 펄스의 클럭 카운트 넘버 Ci _3보다 작은 경우,
    상기 마스터 비콘에 대한 상기 보정된 클럭 카운트 정보 Ci(i=0)와, 상기 복수의 슬레이브 비콘에 대한 상기 보정된 클럭 카운트 정보 Ci(i=1,2)는 아래의 수학식으로 계산되는 마스터 비콘:
    Figure 112012071268315-pat00037

    여기서, Ci는 상기 i번째 비콘의 보정된 클럭 카운트 정보, Tr는 상기 제1 시간 간격, tmsi는 i=0,1인 경우 슬레이브 비콘(i=1)이 상기 제2 보정 펄스를 수신한 시점과 상기 동기화된 시점의 시간 간격이고, i=2인 경우 슬레이브 비콘(i=2)이 상기 제2 보정 펄스를 수신한 시점과 상기 동기화된 시점의 시간 간격이며, Ti _32는 상기 i번째 비콘에 대한 상기 제2 보정 펄스와 상기 위치 펄스의 수신 시간의 차이, Tc는 클럭 한 주기, Cmax는 상기 클럭 한 주기 동안의 클럭 카운트의 최대 넘버이다.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 i번째 비콘이 수신한 상기 제2 보정 펄스 또는 상기 제2 반사 펄스의 클럭 카운트 넘버 Ci _2가 상기 위치 펄스의 클럭 카운트 넘버 Ci _3보다 크거나 같은 경우,
    상기 마스터 비콘에 대한 상기 보정된 클럭 카운트 정보 Ci(i=0)와, 상기 복수의 슬레이브 비콘에 대한 상기 보정된 클럭 카운트 정보 Ci(i=1,2)는 아래의 수학식으로 계산되는 마스터 비콘.
    Figure 112012071268315-pat00038
  22. 제1 시간 간격으로 제1 보정 펄스 및 제2 보정 펄스를 전송하는 마스터 비콘;
    상기 마스터 비콘으로부터 상기 제1 보정 펄스 및 제2 보정 펄스를 수신하여 상기 제1 보정 펄스 및 제2 보정 펄스의 클럭 카운트 넘버를 포함하는 보정 펄스 정보를 상기 마스터 비콘으로 각각 전송하는 복수의 슬레이브 비콘; 및
    상기 마스터 비콘 및 상기 복수의 슬레이브 비콘으로 위치 펄스를 각각 전송하는 측위 대상의 태그를 포함하며,
    상기 마스터 비콘은,
    상기 보정 펄스 정보의 수신 이후, 상기 복수의 슬레이브 비콘 중 선택된 하나의 슬레이브 비콘으로부터 상기 제1 시간 간격으로 제1 반사 펄스 및 제2 반사 펄스를 수신하고, 상기 수신된 제1 반사 펄스 및 제2 반사 펄스의 클럭 카운트 넘버를 포함하는 반사 펄스 정보를 획득하며,
    상기 보정 펄스 정보 및 상기 반사 펄스 정보를 이용하여, 상기 마스터 비콘과 상기 복수의 슬레이브 비콘을 포함하는 복수의 비콘 사이의 클럭 오프셋 보상을 위한 상대적 클럭 주파수 비율을 상기 비콘 별로 계산한 이후,
    상기 태그로부터 상기 위치 펄스를 수신하여 상기 수신된 위치 펄스의 클럭 카운트 넘버를 획득하고, 상기 태그로부터 상기 위치 펄스를 수신한 상기 복수의 슬레이브 비콘으로부터 각각 상기 위치 펄스의 클럭 카운트 넘버를 포함하는 위치 펄스 정보를 수신하며,
    상기 복수의 슬레이브 비콘이 수신한 상기 제2 보정 펄스의 수신 시점과 상기 마스터 비콘이 수신한 상기 제2 반사 펄스의 수신 시점을 동일한 시점으로 동기화한 다음,
    상기 복수의 슬레이브 비콘 및 마스터 비콘이 수신한 위치 펄스의 클럭 카운트 넘버와 상기 동기화된 시점에 대응되는 클럭 카운트 넘버의 차이 값, 및 상기 상대적 클럭 주파수 비율을 이용하여, 상기 각 비콘 별로 상기 비콘과 상기 태그 사이의 보정된 클럭 카운트 정보를 계산하는 무선 측위 시스템.
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