KR101317338B1 - Apparatus for measuring indoor wave environment and method for measuring indoor wave environment using the same - Google Patents
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Abstract
실내 전파 환경 측정 장치 및 그 방법이 제공된다. 이 실내 전파 환경 측정 장치 및 그 방법에서는 실내를 대상으로 전파 환경이 측정되고, 특정 정해진 위치에서만 전파 환경을 측정할 수 있는 종래와 달리, 측정 위치 기준 장치가 전파 측정 장치의 상대 위치를 결정하기 위한 기준 원점으로서, 실내의 방 별로 1개 이상씩 설치된다. 따라서 실내 전파 환경 측정 장치 및 그 방법에서는 실내 어떤 위치에서든 전파 환경을 측정할 수 있다.An apparatus and method for measuring indoor propagation environment are provided. In the indoor radio wave environment measuring device and the method thereof, unlike the conventional method in which a radio wave environment is measured for a room and a radio wave environment can be measured only at a specific fixed position, the measurement position reference device is used for determining the relative position of the radio wave measuring device. As a reference origin, one or more rooms are provided for each room in the room. Therefore, the indoor radio wave measuring device and method can measure the radio wave environment at any location in the room.
Description
본 발명은 전파 환경 측정 장치에 관한 것으로, GPS를 통해 측정하는 곳의 위치를 쉽게 파악할 수 있는 실외 환경과 달리, 벽, 천정 등과 같은 통신 장애물로 인해 측정 위치를 쉽게 파악하지 못하는 실내에서, 측정 위치를 판단하고 전파를 측정하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for measuring radio wave environment, unlike an outdoor environment in which a location of a place to be measured through GPS can be easily determined, in a room where a measurement position cannot be easily determined due to a communication obstacle such as a wall or a ceiling, the measurement location The present invention relates to a device and a method for determining and measuring radio waves.
본 발명은 지식경제부 IT 성장동력기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2008-S-023-02, 과제명: NanoQplus 기반 센서 네트워크 시뮬레이터 개발].The present invention is derived from the research conducted as part of the IT growth engine technology development project of the Ministry of Knowledge Economy [Task Management No .: 2008-S-023-02, Task name: Development of sensor network simulator based on NanoQplus].
전파 환경이란 전파가 전송되는 공간을 의미한다. 건물과 같은 실내 공간에서는 벽, 천정, 가구 등과 같이 전파 전송에 장애가 되는 요인들이 좁은 영역이라도 다수 존재한다. 전파의 전송에 장애를 주는 통신 장애물들은 전파 전송 시 전파의 반사, 회절, 굴절 및 산란 등을 일으킨다. 이것은 네트워크 시스템의 성능에 중요한 영향을 끼친다. 특히, 센서 네트워크 시스템과 같이 다른 네트워크 시스템에 비해 전파 전송 범위가 짧은 시스템의 경우, 방(room)과 같은 동일한 영역에서도 측정 위치에 따라 전파 전송 세기가 다르기 때문에, 실내 전파 환경을 측정하는 작업은 매우 중요하다. The radio wave environment means a space in which radio waves are transmitted. In indoor spaces such as buildings, many obstacles to radio wave transmission, such as walls, ceilings, and furniture, exist in a narrow area. Communication obstacles that impede the transmission of radio waves cause reflections, diffraction, refraction and scattering of the radio waves during radio transmission. This has a significant impact on the performance of the network system. In particular, in the case of a system having a shorter radio wave transmission range than other network systems such as a sensor network system, since the radio wave transmission intensity varies depending on the measurement position in the same area such as a room, it is very difficult to measure the indoor radio wave environment. It is important.
전파 환경 측정의 결과물은 위치 정보에 따른 전파 세기, 신호 대 잡음비 등의 전파 환경 정보이다. 전파 환경 측정 방법은 위치 정보 수집 방법에 따라 실외와 실내로 구분될 수 있다. 실외 측정은 GPS 정보를 이용하여 위치를 자동으로 파악하고, 측정 장비가 탑재된 차량 또는 측정 단말을 지닌 측정자가 이동하면서 전파 세기를 측정한다. 실내의 경우, GPS와 같이 정확한 절대 위치를 자동으로 추출하는 방법이 없기 때문에, 측정자가 측정하려는 지점들을 미리 결정 한 뒤, 측정 단말을 가지고 기 결정된 측정 지점들을 방문하면서 전파 환경을 일일이 측정하는 것이 일반적이다. 이때, 측정자가 측정 지점에 올바르게 도달했는지 판단을 하기 위해서는 위치를 판단할 수 있는 표식 또는 RFID 등의 인식 장치를 사용할 수도 있는데, 다수의 측정 지점들이 존재하는 경우 이들 인식 장치들을 측정 지점마다 설치해야 하므로 매우 불편하다. 게다가, 미리 결정한 측정 위치 이외의 지점에서 전파 측정을 하기 힘든 단점이 있다. 그 외에 적외선, 초음파, RF 기반의 실내 위치 인식 장치들이 있는데, 이들은 도달 거리가 너무 짧아 넓은 공간을 측정할 수 없거나, 도달 거리는 길더라도 정확도가 낮아 면밀한 측정을 요하는 경우에는 적합하지 않다. The result of propagation environment measurement is propagation environment information such as propagation intensity and signal-to-noise ratio according to location information. The radio wave environment measurement method may be classified into outdoor and indoor according to a location information collection method. Outdoor measurement uses GPS information to automatically determine the location, and measure the radio wave intensity as a vehicle equipped with a measurement device or a measurer having a measurement terminal moves. In the case of indoors, there is no way to automatically extract the exact absolute position like GPS, so it is common for a measurer to predetermine the points to be measured and then measure the radio wave environment by visiting the predetermined measuring points with the measuring terminal. to be. In this case, in order to determine whether the measurer has reached the measuring point correctly, a recognition device such as a mark or RFID that can determine the position may be used. When a plurality of measuring points exist, these recognition devices must be installed at each measuring point. Very uncomfortable In addition, there is a disadvantage that it is difficult to make radio wave measurement at a point other than a predetermined measurement position. In addition, there are infrared, ultrasonic, and RF-based indoor location recognition devices, which are not suitable when the reach is too short to measure a large space, or when the reach is long and the accuracy is low and requires careful measurement.
따라서, 실내 환경에서 위치에 구애받지 않고 전파 측정을 가능하게 해주는 장치가 필요하다.Therefore, there is a need for a device that enables radio measurement regardless of location in an indoor environment.
따라서, 본 발명의 목적은 벽, 천정 등과 같은 건축 요소로 인해 위치를 쉽게 파악하지 못하는 실내에서, 측정 위치를 편리하게 판단하고, 전파를 측정하는 장치를 제공하는 데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a device for conveniently determining a measurement position and measuring a radio wave in a room where a location cannot be easily determined due to a building element such as a wall or a ceiling.
본 발명의 다른 목적은 상기 장치를 이용한 실내 전파 환경을 측정하는 방법을 제공하는 데 있다. Another object of the present invention to provide a method for measuring the indoor radio wave environment using the device.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 실내 전파 환경 측정 장치는, 실내의 복수의 방 중 어느 하나의 방에 구비되어, 전파를 발생하는 전파 발생 장치와, 상기 전파 발생 장치에 의해 발생한 전파를 수신하여, 수신한 전파의 세기를 측정하고, 다수의 기준 원점 중 해당 기준 원점을 기준으로 자신의 상대 좌표값을 측정하고, 측정된 상대 좌표값을 절대 좌표값으로 변환하는 전파 측정 장치 및 상기 어느 하나의 방을 제외한 나머지 모든 방들에 구비되어, 상기 전파 측정 장치의 상대 좌표를 결정하기 위하여 상기 다수의 기준 원점으로 역할하는 복수의 측정 위치 기준 장치를 포함한다.An indoor radio wave environment measuring apparatus according to an aspect of the present invention for achieving the above object is provided in any one of a plurality of rooms in the room, the radio wave generating device for generating radio waves, and by the radio wave generating device A radio wave measuring device that receives the generated radio wave, measures the intensity of the received radio wave, measures its relative coordinate value based on the reference reference point among a plurality of reference origins, and converts the measured relative coordinate value into an absolute coordinate value. And a plurality of measurement position reference devices provided in all the rooms except the one room and serving as the plurality of reference origins to determine the relative coordinates of the radio wave measuring device.
본 발명의 다른 일면에 따른 실내 전파 환경 측정 방법은, 전파를 발생하는 전파 발생 장치가 실내의 복수의 방 중 어느 하나의 방에 설치되는 단계와, 전파 측정 장치가 상기 전파 발생 장치에 의해 발생한 전파를 수신하여, 수신한 전파의 세기를 측정하고, 다수의 기준 원점 중 해당 기준 원점을 기준으로 자신의 상대 좌 표값을 측정하는 단계와, 상기 전파 측정 장치가 상기 측정된 상대 좌표값을 절대 좌표값으로 변환하는 단계 및 상기 전파 측정 장치의 상대 좌표를 결정하기 위하여 상기 다수의 기준 원점으로 역할하는 복수의 측정 위치 기준 장치로서, 상기 복수의 측정 위치 기준 장치가 상기 어느 하나의 방을 제외한 나머지 모든 방들에 각각 설치되는 단계를 포함한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method for measuring an indoor radio wave environment, in which a radio wave generating device for generating radio waves is installed in any one of a plurality of rooms in a room, and the radio wave measuring device is radio waves generated by the radio wave generating device. Measuring the intensity of the received radio wave and measuring its relative coordinate value based on the reference reference point among a plurality of reference origins, and the radio wave measuring apparatus uses the measured relative coordinate value as an absolute coordinate value. And a plurality of measurement position reference devices that serve as the plurality of reference origins to determine the relative coordinates of the radio wave measurement device and to determine the relative coordinates of the radio wave measurement device. Each step is installed in.
본 발명은 미리 정해진 위치에서만 측정이 가능했던 기존의 실내 전파 환경 측정 방법의 단점을 보완할 수 있다. 즉, 본 발명에 의하면, 실내 위치 정보를 임의의 위치에서 계산이 가능하므로, 실내 위치에 제한받지 않고, 어떤 위치에서든 전파 환경 측정이 가능하므로, 다양한 위치에서의 데이터 수집을 통해 면밀한 전파 환경 분석이 가능하다.The present invention can compensate for the shortcomings of the conventional indoor radio environment measurement method, which was only possible to measure at a predetermined position. That is, according to the present invention, since indoor location information can be calculated at an arbitrary location, the radio wave environment can be measured at any location without being limited to the indoor location, and thus, a detailed radio wave environment analysis can be performed through data collection at various locations. It is possible.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다. 각 도면을 이해함에 있어서, 동일한 부재는 가능한 한 동일한 참조부호로 도시하고자 함에 유의해야 한다. 그리고, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.In order to fully understand the present invention, operational advantages of the present invention, and objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings and the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention. In understanding each of the figures, it should be noted that like parts are denoted by the same reference numerals whenever possible. Further, detailed descriptions of known functions and configurations that may be unnecessarily obscured by the gist of the present invention are omitted.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 실내 전파 환경 측정 방법을 설명하기 위한 도면이다. 1 is a view for explaining a method for measuring indoor radio wave environment according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 실내 전파 환경 측정 방법에서는, 기본적으로 전파 발신 장치(100), 전파 측정 장치(200), 측정 위치 기준 장치(300)가 요구된다. Referring to FIG. 1, in the indoor radio wave environment measuring method according to an exemplary embodiment of the present invention, a radio
전파 발신 장치(100)은 측정하고자 하는 전파를 발생시키는 장치이고, 전파 측정 장치(200)는 상기 전파 발신 장치(100)로부터 발생한 전파를 수신하고, 수신된 전파의 세기를 측정하는 장치이다. 예컨대, 핸드폰 시스템의 경우, 기지국이 전파 발신 장치(100)에 해당하며, 핸드폰이 기지국에서 발생한 전파의 수신 여부를 조사하는 전파 측정 장치(200)에 해당한다. 센서 네트워크 시스템의 경우, 데이터를 전송하는 센서 노드와 데이터를 수신하는 센서 노드가 각각 전파 발생 장치(100)와 전파 측정 장치로 볼 수 있다. The
본 발명의 일실시예에서 지칭하는 전파 측정 장치(200)는 전파 수신 기능 이외에 실내 위치 인식 기능을 갖는다. 여기서, 실내 위치는 특정 지점을 기준으로 하는 상대적 위치를 의미한다. The radio
GPS 등의 방법을 이용하여 절대적 위치를 바로 파악할 수 있는 실외의 경우와 달리 실내의 경우에서는, 절대 좌표를 바로 구하기 힘들다. In the case of indoors, it is difficult to obtain the absolute coordinates immediately, unlike in the case of the outdoor where the absolute position can be immediately determined using a method such as GPS.
따라서 본 발명의 일실시예에서는, 상기 특정 지점을 기준으로 하여 상대적 위치의 상대 좌표를 측정하고, 측정된 상대 좌표를 이용하여 절대 좌표를 계산한다. Therefore, in one embodiment of the present invention, relative coordinates of relative positions are measured based on the specific point, and absolute coordinates are calculated using the measured relative coordinates.
본 발명의 일실시예에 따른 측정 위치 기준 장치(300)는 전파 측정 장치(200)의 상대 위치를 결정하는 기준 원점에 해당한다. The measurement
본 발명의 일실시예에 따른 전파 측정 장치(200)와 측정 위치 기준 장치(300) 간의 상대적 위치는 레이저를 이용하여 구한다. The relative position between the radio
구체적으로는, 본 발명의 일실시예에 따른 전파 측정 장치(200)와 측정 위치 기준 장치(300) 간의 상대적 위치를 구하는 방법에서는, 레이저 트랙커를 이용하는 방법과 레이저 거리 측정기를 이용하는 두 가지 방법이 제시된다. Specifically, in the method for obtaining the relative position between the radio
레이저 트랙커의 경우, 측정 위치 기준 장치(300)의 위치에 대한 전파 측정 장치(200)의 상대 위치를 가로 값, 세로 값 및 높이 값으로 계산되고, 레이저 거리 측정기의 경우, 특정 물체까지의 거리를 일직선 방향으로만 측정한다. In the case of a laser tracker, the relative position of the radio
본 발명의 일실시예에서는, 전파 측정 장치(200)와 측정 위치 기준 장치(300) 간의 상대적 위치를 정확하게 계산하기 위하여, 레이저 트랙커를 이용한 상대적 위치를 구하는 방법이 바람직하다.In one embodiment of the present invention, in order to accurately calculate the relative position between the radio
상기 레이저 트랙커를 이용한 측정 위치 기준 장치(300)에 대한 전파 측정 장치(200)의 상대적 위치는 전파 측정 장치(200)의 가로 값, 세로 값 및 높이 값을 포함한다. The relative position of the radio
전파 측정 장치(200)의 가로 값과 세로 값은 전파 측정 장치(200)로부터 측정 위치 기준 장치(300)에 인접한 두 개의 벽까지의 거리로 각각 계산된다. 전파 측정 장치(200)의 높이 값은 전파 측정 장치(200)와 바닥 간의 거리로 계산된다. The horizontal value and the vertical value of the radio
이러한 레이저 트랙커와 레이저 거리 측정기와 같은 레이저 장비들은 높은 정확성과 측정 가능 영역이 넓다는 장점이 있으므로, 실내 위치 측정에 적합하다. 하지만, 전파 측정 장치(200)와 측정 위치 기준 장치(300) 사이에는 가로막는 장애물이 없어야 하므로, 본 발명의 일실시예에서는, 측정 위치 기준 장치(300)가 기본적으로 방마다 적어도 하나씩 존재한다.Laser equipment such as laser trackers and laser range finders have the advantages of high accuracy and a large measurable area, making them suitable for indoor positioning. However, since there should be no obstacles between the radio
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전파 측정 위치의 일예를 보여주는 평면도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전파 측정 영역의 일예를 보여주는 평면도이다.2 is a plan view showing an example of a radio wave measuring position according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a plan view showing an example of a radio wave measuring area according to an embodiment of the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이, 방 2, 방 3, 방 4, 방 5의 네 개의 방에서 방 1에 위치하는 전파 발신 장치의 전파를 측정하고자 하는 경우, 즉 제1 영역(RE1), 제2 영역(RE2), 제 3 영역(RE3), 제 4 영역(RE4) 및 제 5 영역(RE5)에서 전파를 측정하고자하는 경우를 가정하면, 도 3에 도시된 바와 같이, 5개의 측정 위치 기준 장치들(300, 301, 302, 303, 304)이 ③, ①, ②, ④, ⑤의 5곳의 장소에 위치하여, 전파를 측정하는 것이 바람직하다. 이때, 방 4에서 전파 발신 장치의 전파를 측정하는 경우, 방 5가 장애물로 작용할 수 있으므로, 방 4에서는 도 3에 도시된 바와 같이, 장애물이 존재하지 않는 2개의 영역(RE3, RE4)이 구분되고, 2개의 측정 위치 기준 장치들(300, 303)이 위치한다. 즉, 방 4에서 제3 영역(RE3)에 위치한 측정 위치 기준 장치(300)는 제3 영역(RE3)의 기준 원점으로 역할하고, 방 4에서 제4 영역(RE4)에 위치한 또 다른 측정 위치 기준 장치(303)는 제4 영역(RE4)의 기준 원점으로 역할한다.As shown in FIG. 2, in the four rooms of Room 2, Room 3, Room 4, and Room 5, the radio wave of the radio wave transmitting apparatus located in Room 1 is to be measured, that is, the first area RE1 and the second room. Assuming that the radio waves are to be measured in the area RE2, the third area RE3, the fourth area RE4, and the fifth area RE5, as shown in FIG. 3, five measurement position reference devices are illustrated. It is preferable that the
도 4는 도 1에 도시된 전파 측정 장치의 내부 구성을 보여주는 블록도이다. 4 is a block diagram illustrating an internal configuration of a radio wave measuring apparatus shown in FIG. 1.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 전파 측정 장치(200)는 상대 위치 측정부(201), 절대 위치 변환부(202), 전파 환경 측정부(203), 측정 데이터 저장부(204), 측정 데이터 출력부(205), 도면 이미지 시각화부(206) 및 서버 간 통신부(207)를 포함한다. Referring to FIG. 4, the radio
상기 상대 위치 측정부(201)은 측정 위치 기준 장치(300)에 대한 전파 측정 장치의 상대 위치를 전술한 레이저 트랙커나 레이저 거리 측정기와 같은 레이저 측정 장치와 연동하여 자동으로 상대 좌표값을 출력한다.The relative
상기 절대 위치 변환부(202)는 상기 상대 위치 측정부(201)에서 계산한 상대 좌표값을 측정 위치 기준 장치(300)의 절대 위치를 기반으로 하여 절대 좌표값으로 변환한다. The absolute
전파 환경 측정부(203)는 전파 발신 장치(100)에서 발신된 전파 환경을 수신하여 전파 세기, 송신 성공 여부 등의 값을 측정한다. The radio wave
측정 데이터 저장부(204)는 각 측정 지점에서의 위치, 전파 환경 측정 결과를 저장한다. The measurement
측정 데이터 출력부(205)는 측정 데이터를 화면에 출력한다. The measurement
이미지 시각화부(206)는 측정 데이터를 도면 이미지와 매핑하여 시각적으로 보여준다. The
통신부(207)는 상기 전파 환경 측정부(203)에서 측정한 측정 데이터들을 관리하는 서버가 있는 경우 필요한 모듈로서, 전파 환경 측정부(203)와 서버 간의 유선 또는 무선 방식의 데이터 전송을 담당한다.The
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 실외 환경에서의 전파 환경을 측정하는 종래와 달리, 실내를 대상으로 전파 환경을 측정하고, 특정 정해진 위치에서만 전파 환경을 측정할 수 있는 종래와 달리, 측정 위치 기준 장치가 전파 측정 장치의 상대 위치를 결정하기 위한 기준 원점으로서, 실내의 방 별로 1개 이상씩 설치됨으로써, 실내 어떤 위치에서든 전파 측정이 가능하다. As described above, the present invention is different from the conventional method of measuring the radio wave environment in the outdoor environment, unlike the conventional technique that can measure the radio wave environment for the indoor target, and can measure the radio wave environment only at a specific location, the measurement position reference device As a reference origin for determining the relative position of the radio wave measuring apparatus, by installing one or more per room in the room, radio wave measurement can be performed at any position in the room.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 실내 전파 환경 측정 방법을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a method for measuring indoor radio wave environment according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전파 측정 위치의 일예를 보여주는 평면도이다.2 is a plan view showing an example of a radio wave measuring position according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전파 측정 영역의 일예를 보여주는 평면도이다.3 is a plan view illustrating an example of a radio wave measuring region according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 4는 도 1에 도시된 전파 측정 장치의 내부 구성을 보여주는 블록도이다.4 is a block diagram illustrating an internal configuration of a radio wave measuring apparatus shown in FIG. 1.
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