KR101325579B1 - 이동 단말 장치의 방향을 추정하는 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

현재 지리적 위치에서 이동 단말 장치의 현재 방향 (o(i))을 추정하는 장치(60)로서, 상기 현재 지리적 위치에서, 현재 측정 시간 (i)에서 상기 이동 단말 장치의 상기 현재 방향 (o(i))을 가진 현재 지리적 위치에서 수신될 수 있는 무선 송신기(22)의 전자기 신호 특성 및 송신기 식별을 포함하는 현재 측정 패키지 (MP(i))가 결정될 수 있는 이동 단말 장치의 현재 방향을 추정하는 장치는, 상기 현재 측정 패키지 (MP(i))와 기준 측정 패키지 (RPk) 간의 일치 측정 (acck)을 결정하는 수단(62)으로서, 상기 기준 측정 패키지 (RPk)는, 송신기 식별, 기준 방향 (ok) 및 기준 무선 송신기의 전자기 신호 특성을 포함하며, 상기 기준 무선 송신기의 전자기 신호 특성은, 상기 현재 측정 시간 전의 기준 시간에서 상기 기준 방향을 가진 상기 기준 측정 패키지와 관련된 지리적 기준 위치에서 수신 가능한 수단(62); 일치 측정 (accn)을 포함하는 하나 이상의 기준 측정 패키지 (RPn)를 선택하는 수단(64); 및 하나 이상의 선택된 기준 측정 패키지 (RPn)의 상기 기준 방향 (on)에 기초로 하여 상기 이동 단말 장치의 현재 방향에 대한 추정 (o'(i))을 결정하는 수단(66)을 갖는다.

Description

이동 단말 장치의 방향을 추정하는 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ESTIMATING AN ORIENTATION OF A MOBILE TERMINAL DEVICE}
본 발명은 이동 단말 장치의 공간적 방향을 추정하는 장치 및 방법에 관한 것으로써, 이들이 이용될 시에, 특히, 무선 통신 네트워크에서 이동 단말 장치를 위치 추적(localizing)하거나 네비게이션하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
이동 단말 장치의 위치 추적을 위해서는, 여러 위치 추적 기술이 이용 가능하다. 실외 지역에서의 위치 추적 또는 네비게이션을 위한 가장 일반적인 시스템은 위성 위치 확인 시스템(GPS)이다. 빌딩 내에서나 실내 지역에서의 위치 추적 또는 네비게이션을 위해서는, 예컨대, 적외선 시스템, HFID 시스템 또는 또한 IEEE 802.11 WLAN 네트워크 (무선 근거리 통신망)의 전계 강도 평가와 같은 여러 접근법(approaches)이 공지되어 있다. GPS 시스템은 현재 실외 지역에만 확실히 이용할 수 있다. 예컨대, 매우 민감한 수신기(sensitive receiver) 또는 소위 A-GPS (지원 GPS)와 같은 새로운 확장(new expansions)은 이 기술이 또한 빌딩 내에서도 이용 가능하게 하는 접근법을 나타낸다. A-GPS는 여기서, 셀룰러 이동 무선 네트워크로부터의 소위 지원 정보의 수신과 위성 기반 GPS 시스템의 사용을 겸한다. 현재, 이들 기술은 원하는 평균 정확도(average accuracies)를 갖지 않는다. 적외선 시스템 및 HFID 시스템은 일반적으로 모든 곳에서 이용할 수 없고, 특정 조건에 묶인다.
예컨대, WLAN 표준에 기반으로 하는 무선 네트워크의 보급의 증가를 토대로, 이들 무선 네트워크는 이들 자체를 새로운 위치 추적 방법에 대한 기초로서 제공한다.
지금까지 이용된 통상의 위치 추적 방법은, 예컨대, 삼각 측량, 근린 관계(neighborhood relationships), 시간 측정에 의한 레터레이션(lateration) 또는 전계 강도 평가에 의한 레터레이션에 기초로 한다. 이들은, 정지 무선 송신기 또는 기지국의 위치가 알려져야 하거나, 위치 추적 방법으로 커버되는 환경에서 기준 위치에서 사전에 트레이닝이 행해져야 하는 위치 추적 방법이다.
WLAN 기반 위치 추적 시스템에 의하면, 종종 소위 수신 신호 강도(RSS) 지문법(fingerprinting)이 기본 방법으로서 이용된다. 이런 방법은, 어떤 위치에서 수신되거나 수신 가능한 수개의 무선국의 무선 신호의 신호 강도가 현재 장소 또는 현재 위치의 특징을 특별히 나타낸다는 가정에 기초로 한다. 많은 기준 장소 또는 기준 위치에 대해, 기준 시간에 수신되거나 수신 가능한 무선국의 송신기 식별 및, 대응하는 무선 신호의 신호 강도를 포함하는 기준 데이터베이스가 존재하면, 한 세트의 측정값(송신기 식별 및 관련된 신호 강도값)으로부터, 현재 측정된 측정값과 데이터베이스의 기준값 간의 매칭(matching)을 실행함으로써 현재 위치가 결정될 수 있다. 이런 매칭은, 각 기준점에 대해, 이전에 기록된 측정값 또는 기준값이 현재 위치의 현재 측정값과 얼마나 비슷하게 비교되는지를 평가한다. 하나 또는 수개의 대부분의 유사한 기준점은 이때 이동 단말 장치의 현재 장소에 대한 추정의 기초를 형성한다.
기준 데이터베이스에 대해, 기준 측정에 의해, 기준 위치에서의 기준 측정 시간에서 수신 가능한 무선 송신기의 신호 강도는 실험에 의해 결정된다. 이로부터, 기준 측정이 실행된 각 기준 위치에 대해, 제각기 관련된 수신 전계 강도 및 품질을 가진 무선 송신기(액세스 포인트)의 리스트를 포함하는 데이터베이스가 생성된다. 이런 리스트는 또한 기준 패키지로서 지칭될 수 있다. WLAN 구현으로, 이와 같은 기준 데이터베이스는, 예컨대, 다음의 파라미터를 포함할 수 있다.
RID MAC RSSI PGS X Y Z MAPNR CREATED
1 00.0D.54.9E.17.81 46530 100 5795 15627 150 0 12.03.07 12:42
1 00.0D.54.9E.1A.BA 67260 90 5795 15627 150 0 12.03.07 12:42
1 00.0D.54.9E.1D.64 72002 88 5795 15627 150 0 12.03.07 12:42
1 00.0E.6A.D3.B9.8B 59531 100 5795 15627 150 0 12.03.07 12:42
1 00.0F.A3.10.07.6C 46464 96 5795 15627 150 0 12.03.07 12:42
1 00.0F.A3.10.07.FB 74488 94 5795 15627 150 0 12.03.07 12:42
1 00.0F.A3.10.09.SF 72375 97 5795 15627 150 0 12.03.07 12:42
2 00.0D.54.9E.17.81 54138 100 14399 15451 150 0 12.03.07 12:43
2 00.0D.54.9E.18.1D 76560 11 14399 15451 150 0 12.03.07 12:43
2 00.0D.54.9E.1A.BA 62318 94 14399 15451 150 0 12.03.07 12:43
2 00.0D.54.9E.1D.64 71348 96 14399 15451 150 0 12.03.07 12:43
2 00.0E.6A.D3.B9.8B 45393 100 14399 15451 150 0 12.03.07 12:43
2 00.0F.A3.10.07.6C 66853 96 14399 15451 150 0 12.03.07 12:43
2 00.0F.A3.10.07.FB 72251 100 14399 15451 150 0 12.03.07 12:43
2 00.0F.A3.10.09.5F 70990 90 14399 15451 150 0 12.03.07 12:43
3 00.0D.54.9E.17.81 58291 100 24583 15627 150 0 12.03.07 12:43
3 00.0D.54.9E.18.1D 78610 68 24583 15627 150 0 12.03.07 12:43
3 00.0D.54.9E.1A.BA 62153 98 24583 15627 150 0 12.03.07 12:43
3 00.0D.54.9E.1D.64 64187 90 24583 15627 150 0 12.03.07 12:43
3 00.0E.6A.D3.B9.8B 32851 100 24583 15627 150 0 12.03.07 12:43
3 00.0F.A3.10.07.6C 69006 96 24583 15627 150 0 12.03.07 12:43
3 00.0F.A3.10.07.FB 71749 92 24583 15627 150 0 12.03.07 12:43
3 00.0F.A3.10.09.5F 71482 83 24583 15627 150 0 12.03.07 12:43
3 00.0F.A3.10.09.80 71000 40 24583 15627 150 0 12.03.07 12:43
여기서, 테이블은 다음의 정보를 포함한다:
- 기준 위치 식별 (RID)
- 수신국의 MAC 어드레스 (MAC = 미디어 액세스 제어)
- 무선 송신기의 수신 전계 강도 (RSSI (received signal strength indicator); 46560은 -46,560 dBm을 의미한다)
- 데카르트 계량적 좌표의 기준 위치 (x, y, z; 24583은 245,83 m를 의미한다)
- 측정값 기록 시간.
칼럼 PGS ("보여진 퍼센티지(percentage seen)")는 이런 수신국이 측정값 기록 시에 얼마나 자주 퍼센트로 보여지는지를 나타낸다 (즉, PGS = 90은 평균하여 이 수신국이 10 측정 중 9측정에서 측정되었음을 의미한다).
상술한 테이블에서, 기준 위치 식별 (RID)과 관련된 어떤 정보는 기준 측정 패키지에 대응한다. 즉, 상기에 나타낸 예시적인 테이블은 3개의 서로 다른 지리적 기준 위치에 대응하는 3개의 기준 측정 패키지를 포함한다.
위치 추적을 위해, 제각기 관련된 수신 전계 강도 (측정 패키지)로의 현재 수신된 무선 송신기는 매칭 단계에서 기준 데이터베이스로부터의 기준 패키지와 비교된다. 매칭 단계에서 종종 이용되는 통상의 거리 공식은 다음과 같으며,
Figure 112011029519259-pct00001
(1)
그것은 여기서, 모든 무선 송신기가 모든 곳에 수신될 수 있는 것으로 추정된다. 여기서, acc는 현재 측정 패키지와 기준 패키지 간의 일치 측정(accordance measure) 또는 거리를 나타내고, Neq는 무선 송신기의 수를 나타내며, 기준 위치에서 이전에 기록된 송신기 식별은 현재 위치에서 제공된 송신기 식별과 동일하다. 기준 위치에서 이전에 기록된 송신기 식별이 현재 위치에서 제공된 송신기 식별과 동일한 무선 송신기의 RSSI 값의 차는 △RSSIn (n=1,...Neq)로서 나타낸다. 그러나, 모든 무선 송신기가 반드시 모든 곳에서 수신될 수 있는 것만은 아니다. 기준 패키지가 무선 송신기 A, B 및 C를 포함하고, 현재 측정 패키지가 무선 송신기 D, E를 포함하면, (최적의) 값 0이 거리로서 생성한다. 명백히, 기준 패키지와 현재 측정 패키지 간에 단하나의 무선 송신기도 매칭하지 않을지라도, 기준 패키지는 아주 잘 맞다.
따라서, 연습을 위해, 일치 또는 거리의 계산은, 기준 측정 패키지와 비교되는 현재 측정 패키지에서, 너무 많거나 너무 적게 수신된 무선 송신기가, 예컨대, 말루스 함수(malus function)로부터 생성한 값만큼 거리를 증가시키도록 변화될 수 있다.
Figure 112011029519259-pct00002
여기서, EQW는, 수신된 너무 많은 (Nnh) 또는 너무 적은 (Nhtm) 무선 송신기에 비해 현재 위치에서 측정값의 거리 또는 신호 강도값 Σ△RSSIn의 거리가 얼마나 높게 평가될 수 있는지를 나타내는 0과 1 간의 웨이트를 나타낸다. 기준값에서 빠져 있지만, 현재 측정된 측정값에 포함되는 각 무선 송신기에 대해, 말루스 값 Mhtm,r() (r-1,..., Nhtm)이 정의될 수 있다. 또한, 기준값에는 포함되지, 현재 측정된 측정값에서 빠져 있는 각 무선 송신기에 대해, 말루스 값 Mnh,m() (m-1,..., Nnh)이 정의될 수 있다.
현재 측정 패키지에 조금 떨어진 거리를 가진 기준 패키지, 즉, 많은 공통 무선 송신기 및 몇몇 서로 다른 수신 전계 강도는 현재 측정 패키지에 잘 맞다. 잘 맞은 기준 패키지에 속하는 기준 위치가 있을 확률이 높아, 위치 계산 단계에 들어간다. 위치 계산 단계는 후보 위치(candidate positions)에서 이동 단말 장치의 위치를 계산한다. 이런 단계의 결과는 단말 장치의 위치이다. 하나의 가능 실현(realization)은 매칭 단계의 후보 위치로부터의 웨이트된 평균값의 계산이다. 역거리 값은 여기서 평균에서 웨이트를 형성한다. k-웨이트된 최근접 이웃(k-weighted nearest neighbor)이라 하는 이런 방법은 상당한 결과를 제공하고, 평균 위치 확인 에러는 몇 미터이다.
사용자가, 예컨대, 그의 신체의 앞에 PDA (개인용 휴대 단말기)와 같은 이동 단말 장치를 보유하고 있으면, 사용자의 신체 뒤에서 무선 송신기의 무선 신호가 상당히 감쇠될 수 있다. 사용자가 지금, 예컨대, 기준 패키지가 기준 데이터베이스 내에 존재하는 기준 위치에 근접해 있으면, 기준 패키지는 신체에 의한 신호 감쇠로 인해 매우 적절치 않을 시에 폐기되며, 새도우(shadowed) 무선 송신기가 캘리브레이션(calibration) 중에 새도우되지 않거나, 보다 적게 새도우됨에 따라, 무선 지문은 양호한 매칭이 아니다.
또한, 기준 패키지를 캘리브레이션하기 위해 이용된 이동 단말 장치는 위치 추적하거나 네비게이션하기 위해 사용자가 사용하는 이동 단말 장치와 다른 안테나 지향성 패턴 또는 특성을 포함할 수 있다. 이런 이유로, 신체와 이동 단말 장치의 정렬 이외에, 실제로 잘 매칭하는 기준 위치의 기준 패키지가 잘못 폐기되어, 위치 추정이 악영향을 받을 수 있다.
게다가, 일부 응용이 신체에 대한 이동 단말 장치의 방향 또는 사용자 및/또는 단말 장치의 공간적 방향에 관한 정보를 획득하는 것이 흥미로울 수 있다.
이런 배경에 대해, 본 발명의 목적은 RF 지문법 (RF = 무선 주파수)에 의한 위치 추적 및/또는 네비게이션을 더욱더 표현적 및/또는 신뢰성 있게 하기 위한 것이다.
이 목적은, 특허 청구항 1의 특징을 이용하여 이동 단말 장치의 현재 방향을 추정하는 장치, 청구항 14에 따른 방법, 특허 청구항 16에 따라 이동 단말 장치의 현재 방향을 저장하는 장치, 및 특허 청구항 22에 따른 방법에 의해 달성된다.
본 발명의 실시예들은 본 발명의 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 제공한다.
본 발명은, 지문법에 기초로 하여, 현재 위치 이외에, 예컨대, 사용자가 이동 중인 무슨 공간적 방향에 관한 정보를 사용자에게 제공할 수 있는 부가적 추정 방향 정보에 의해 네비게이션이 개선될 수 있다는 발견에 기초로 한다. 이런 관점에서, 본 발명의 실시예들에 따르면, 방향 정보는 각 기준 패키지에 할당된다. 방향 정보는 이동 단말 장치의 공간적 방향을 나타내며, 이를 이용하여 대응하는 기준 패키지가 기록되었다. 그것은, 예컨대, 기준점이 캘리브레이션되었을 시에 이동 단말 장치가 보유된 무슨 방향에서 기준 패키지 내에 저장된다는 것을 의미한다. 이것은, 신체에 의해 새도우잉 효과가 유발될 수 있도록, 예컨대, WLAN-가능 장치(WLAN-capable device)와 같은 이동 단말 장치가 사용자의 신체의 앞에 직접 보유될 시에 특히 흥미롭다. 상술한 이들 신체 관련 새도우잉 효과 없이도, 부가적인 방향 정보는 가상적 모든 안테나가 지향성 특성을 포함할 시에 유익할 수 있다. 따라서, 방향은 또한 이동 단말 장치의 안테나의 주엽(main lobe)의 공간적 정렬일 수 있다.
예컨대, 4개의 나침반 방위(compass directions) 북쪽(N), 서쪽(W), 남쪽(S), 동쪽(E)에 관한 방향 정보는 네비게이션에서 방위를 나타내는 것에 관하여 도움을 줄 수 있을 뿐만 아니라, 위치 추적, 즉, 이동 단말 장치의 위치 결정을 더욱 신뢰성 있게 할 수 있다. 예컨대, 각 기준점의 캘리브레이션 중에, 수개의 기준 패키지가 캘리브레이션 장치의 수개의 방향 (예컨대, N, W, S, E)에 대해 기록되면, 기준 위치에 속하는 4개의 기준 패키지는 신체 관련 및 지향성 특성 관련 신호 감쇠로 인해 4개의 방향에 따라 매우 다를 수 있다. 다음 위치 추적에서, 사용자가, 예컨대, 적어도 대략 나침반 방위 중 하나의 방위에서 그의 이동 단말 장치를 보유하면, 각각의 기준 패키지는 더욱 신뢰성 있게 발견될 수 있다. 매칭 기준 패키지는 이때 적어도 대략 사용자 또는 그의 이동 단말 장치의 현재 공간적 방향과 동일한 공간적 방향으로 기록되었다.
기준 패키지 내에 또는 기준 패키지와 함께 방향 정보를 얻어 기준 방향이 그로부터 생성하도록 하기 위해, 본 발명의 실시예들은 현재 지리적 위치에서 이동 단말 장치의 현재 방향을 저장하는 장치를 포함하며, 여기서, 현재 지리적 위치에서, 현재 측정 패키지가 결정될 수 있으며, 현재 측정 패키지는, 현재 측정 시간에서의 이동 단말 장치의 현재 방향을 가진 현재 지리적 위치에서 수신될 수 있는 무선 송신기의 전자기 신호 특성 및 송신기 식별을 포함한다. 저장하는 장치는, 이동 단말 장치의 현재 방향을 검출하는 수단 및, 기준 데이터베이스 내에 결정된 측정 패키지와 함께 검출된 현재 방향을 저장하는 수단을 포함한다.
저장하는 장치는, 예컨대, 기준 패키지를 생성하기 위해 이용되는 특정한 캘리브레이션 박스(calibration box)일 수 있다. 이와 같은 캘리브레이션 박스는 현재 방향을 검출하는 다소 복잡한 수단을 포함할 수 있다. 예컨대, 나침반, GPS 위치 추적 장치 및/또는, 매우 정확한 위치 및 방향 검출을 위한 관성 감각 기관이 이 경우에 가능하다. 방향 또는 방향 정보는 디지털식으로 및 양자화 방식(quantized way)으로 저장될 수 있음으로써, 방향에 대해 하나 또는 수개의 디지털 값이 데이터베이스의 저장부 내에 저장되도록 한다. 가능 저장 포맷으로서, 예컨대, 복소수가 이용될 수 있으며, 이로부터 각도 및/또는 방향이 판독될 수 있다. 따라서, 북쪽에 대해, 예컨대, 복소수 0 + j (j2 = -1)에 따른 한쌍의 수(0,1)가 이용될 수 있고, 서쪽에 대해서는, 예컨대, 복소수 -1 + 0j에 따른 한쌍의 수(-1,0)가 이용될 수 있으며, 남쪽에 대해서는, 예컨대, 복소수 0 - j에 따른 한쌍의 수(0,-1)가 이용될 수 있으며, 동쪽에 대해서는, 예컨대, 복소수 1 + 0j에 따른 한쌍의 수(1,0)가 저장될 수 있다.
다른 실시예들에 따르면, 방향은 또한 이동 단말 장치 또는 클라이언트에 의해 검출될 수 있거나 추정될 수 있다. 그러나, 전제 조건은 기준 패키지에 관한 기준 데이터베이스 또는 기준 패키지 내에 이미 존재하는 기준 방향이다., 이런 관점에서, 본 발명의 실시예들은 현재 지리적 위치에서 이동 단말 장치의 현재 방향을 추정하는 장치를 구비하며, 여기서, 현재 지리적 위치에서, 현재 측정 패키지가 결정될 수 있으며, 현재 측정 패키지는, 현재 측정 시간에서의 이동 단말 장치의 현재 방향을 가진 현재 지리적 위치에서 수신될 수 있는 무선 송신기의 전자기 신호 특성 및 송신기 식별을 포함한다. 추정하는 장치는 현재 측정 패키지와 기준 측정 패키지 간의 일치 측정 (acc)을 결정하는 수단을 포함하고, 상기 기준 측정 패키지는 송신기 식별, 기준 방향 및 기준 무선 송신기의 전자기 신호 특성을 포함하며, 상기 기준 무선 송신기의 전자기 신호 특성은, 현재 측정 시간 전의 기준 시간에서의 기준 방향을 가진 기준 측정 패키지와 관련된 지리적 기준 위치에서 수신되었다. 또한, 추정하는 장치는 하나 이상의 최소 일치 또는 매칭을 포함하는 하나 이상의 기준 측정 패키지를 선택하는 수단, 및 하나 이상의 선택된 기준 측정 패키지의 기준 방향에 기초로 하여 이동 단말 장치의 현재 방향에 대한 추정을 결정하는 수단을 포함한다.
하나의 바람직한 실시예에 따르면, 하나 이상의 기준 측정 패키지는, 이의 일치 측정이 미리 정해진 값보다 많이 기준 측정 패키지의 제 1 기준 일치 측정으로부터 벗어나지 않도록 선택되며, 여기서, 상기 패키지는 현재 측정 패키지에 대한 최고 일치를 갖는다.
한 실시예에 따르면, 추정값을 결정하는 수단은 선택된 기준 패키지에 대응하는 기준 방향의 웨이트된 합에 기초로 하여 추정을 결정하도록 구성되며, 여기서, 기준 방향의 웨이트는 기준 측정 패키지에 대해 결정된 일치 측정에 의존한다.
바람직한 실시예 및 구현은 종속 청구항의 부분이다.
본 발명의 실시예들은, RF 지문법에 기초로 하는 내비게이션에서, 사용자 이동하는 어느 방위, 또는 사용자가 찾는 어느 방위를 지시하는 지향성 지시(directional indication)를 가능하게 한다. 이와 같은 방향 정보로부터, 예컨대, 지향성 명령(directional instructions), 또는, 예컨대, 시계(sights)와 같은 사용자의 잠재적 시야(potential visual field) 내의 물체에 관한 다른 정보와 같은 추가적인 정보가 유도될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은, 이동 단말 장치 또는 사용자의 현재 방향에 더 대응하는 기준 패키지를 이용 가능하게 함으로써 이동 단말 장치의 위치 결정을 더욱 신뢰성 있게 하는 역할을 하여, 매칭 단계에서 더 양호한 일치에 이를 수 있다.
다음에는, 본 발명의 바람직한 실시예들이 첨부한 도면을 참조호 더욱 상세히 설명될 것이다.
도 1은 종래 기술에 따라 단말 장치를 위치 추적하는 장치의 실시예를 도시한 것이다.
도 2는 이동 단말 장치를 위치 추적하는 방법의 응용의 일례를 도시한 것이다.
도 3a는 북쪽으로 지향된 이동 단말 장치를 가진 사용자의 개략적인 예시도를 도시한 것이다.
도 3b는 안테나 수단이 특정 방향을 가진 안테나 특성을 포함하는 이동 단말 장치의 개략적인 예시도를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 현재 방향을 저장하는 장치의 개략적인 블록도를 도시한 것이다.
도 5는 기준 데이터베이스 내에 저장된 기준 패키지의 개략적인 예시도를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 이동 단말 장치의 현재 방향을 추정하는 장치의 개략적인 예시도를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 이동 단말 장치의 현재 방향을 추정하는 방법의 흐름도를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 이동 단말 장치의 현재 방향의 추정을 결정하는 수단의 예시도를 도시한 것이다.
도 9는 방향 추정을 결정하는 많은 예의 예시도를 도시한 것이다.
다음에는, 도 1 및 2와 관련하여, 무엇보다도 먼저, 도 3 내지 9와 관련하여 더욱 상세히 설명되는 본 발명의 개념의 동기 부여를 위한 지문법에 따른 위치 추적이 기술될 것이다.
여기서, 특히, 많은 도시에서 미공개 WLAN 무선 송신기의 보급의 증가는 그 동안 명백한 초과 커버리지(clear over-coverage)에 이르게 한다는 사실이 고려된다. 종종, 8 내지 12개의 무선 송신기 또는 무선국 (액세스 포인트)은 하나의 단일 위치에서 수신될 수 있으며, 여기서, 도심 지역(inner-city area)에서는, 30개의 수신 가능한 무선 송신기의 수도 초과될 수 있다 (고 주거 및 인구 밀도의 번잡한 장소 또는 지역의 피크 값).
비교적 신뢰성 있고 정확한 위치 추적을 위해, 일반적으로 기존 3 내지 4개의 수신 가능한 무선 송신기도 충분하다.
도 1은 이동 단말 장치의 위치 추적이 모든 개별 이동 단말 장치의 자기 위치 추적(self-localization)으로서 공공 지역에서의 지문법 (WLAN, GSM, BlueTooth, Wimax 등)에 의해 실현될 수 있는 방법을 도시한다. 여기서, 데이터 송신이 반드시 필요치 않기 때문에, 원칙적으로, 다른 통신 파트너와 이동 단말 장치의 접속이 행해질 필요가 없다. 이것은, 이동 단말 장치가 그의 환경의 현재 신호 특성을 측정하여, 이를 (로컬) 기준 데이터베이스에 매칭함으로써 자신의 위치를 계산함에 따라 가능하다.
이 방법의 예시를 위해, 도 1은 일례로서 자기 위치 추적을 실행할 수 있는 이동 단말 장치의 개략적 예시도를 도시한다. 송신/수신 수단(10)에 의해, 예컨대, 커버리지 영역 내에 위치된 액세스 포인트의 수 및 이들의 각각의 수신 전계 강도와 같은 환경 정보가 결정된다. 이런 환경 정보는, 기준 데이터베이스(14) 내에 저장될 수 있는 기준 환경 정보 (기준 측정 패키지)에 더 접근하는 위치 결정 수단(12)으로 송신된다.
여기서, 기준 데이터베이스(14)는, 이동 단말 장치 내에 로컬(locally) 저장될 수 있고, 또한 외부 메모리 장소 또는 장치 상에 비로컬(non-locally) 저장될 수 있다. 후자 경우에, 이동 단말 장치는, 물론, 기준 데이터베이스(14)에 대한 하나 이상의 통신 접속이 존재해야 하는 기준 데이터로 접근해야 한다. 위치 결정 수단(12)은 위치 추적 알고리즘을 이용하여, 현재 측정 패키지 및 기준 측정 패키지에 기초로 하여 단말 장치의 현재 위치를 결정한다. 이런 관점에서, 무엇보다도 먼저, 매칭 단계에서, 이들 기준 측정 패키지는 현재 측정 패키지에 최상으로 매칭하도록, 즉 유사성이 가장 크도록 결정된다. 그리고 나서, 결정된 유사한 기준 측정 패키지 및 이들의 지리적 기준 위치에 기초로 하는 위치 계산 단계에서, 단말 장치의 현재 지리적 위치가 결정된다. 현재 위치가 결정되었으면, 이를 선택적으로 응용 모듈(16)에 제공하여, 예컨대, 이 위치를 디지털 도시 지도(digital city map)에 나타내거나, 직접 인과 관계(direct causal relation)에 있는 서비스 (소위 장소 기반 서비스)를 결정된 위치에 제공할 수 있다.
예시적으로, 도 2는 2개의 이동 단말 장치(20a 및 20b) 및, 이동 단말 장치(20a 및 20b)의 환경 내에 있는 다수의 통신 파트너 또는 기지국(22a 내지 22e)을 가진 응용 시나리오를 도시한 것이다. 환경 정보로서, 이동 단말 장치(20a 및 20b)는, 예컨대, 무선 송신기 또는 액세스 포인트의 고유 식별 번호 및, 각각의 무선 송신기와 관련된 수신 전계 강도를 결정할 수 있다. 무선 송신기(22e)가 이동 단말 장치(20a 및 20b)에서 상당히 떨어진 거리에 위치되어 있어, 이것이 어떤 시간에서는 이동 단말 장치(20a 및 20b)로부터 수신될 수 있고, 다른 시간에서는 수신될 수 없으며, 이는 기지국(22e)의 새도우잉에 의해 유발될 수 있다. 이와 같은 경우에, 무선 송신기(22e)는, 상술한 매칭 단계에서, 예컨대, 현재 측정 패키지를 기준 측정 패키지에 매칭할 시에 말루스 값(malus value)에 의해 고려될 수 있다.
현재 측정 패키지에 매칭하는, 즉 작은 거리 값 acc을 가진 기준 패키지가 식 (1) 또는 식 (2)에 의해 매칭 단계에서 발견된 후에, 이와 같이 발견된 유사한 기준 패키지 또는 이들의 관련된 기준 위치는 위상 계산 단계에 공급될 수 있다. 여기서, 이동 단말 장치의 현재 위치에 대한 추정으로서, 예컨대, 기준 위치는, 최상으로 매칭하는 기준 패키지, 즉, 최소 거리 값 acc을 가진 기준 패키지에 속하도록 하는데 이용될 수 있다. 가능 기준 위치의 좌표의 웨이트된 평균이 또한 가능함으로써, 기준 위치의 각각의 좌표가 결정된 거리 값에 반비례하는 웨이트로 웨이트되도록 한다.
위치 결정 이외에 또는 결정 결정에 대한 대안으로서, 본 발명의 실시예들에 따르면, 또한, 이동 단말 장치의 공간적 방향이 결정될 수 있다. 이동 단말 장치의 공간적 방향은, 예컨대, 사용자가 이동 단말 장치를 어떻게 보유하는지로부터 생성한다. 도 3a는 다수의 무선 송신기(22a 내지 22d) 내에서 이동 단말 장치(20)를 가진 사용자(30)의 평면도를 도시한다.
도 3a에 예시적으로 도시된 시나리오에서, 사용자(30)는 이동 단말 장치(20)를 적어도 대략 북쪽으로 향한 방위로 보유하고 있다. 이런 식으로, 사용자(30)는 무선 송신기(22a)에서 나오는 전자기 방사를 그의 신체로 감쇠시킴으로써, 신호의 비교적 작은 부분이 이동 단말 장치(20)에 도달하여, 무선 송신기(22a)에 대해 비교적 낮은 RSSI (received signal strength indicator)에 이르도록 한다. 그와는 반대로, 무선 송신기(22b 내지 22d)는 사용자(30)의 신체에 의해 새도우되지 않거나 거의 새도우되지 않음으로써, 이것이 이동 단말 장치(20)의 예시된 공간적 방향으로 비교적 잘 수신될 수 있도록 한다.
전자기 방사를 송신 및/또는 수신하기 위해, 이동 단말 장치(20)는 송신/수신 수단(10)의 부분일 수 있는 안테나 수단(32)을 포함한다. 안테나 수단은 지향성 특성을 갖는 것으로 알려져 있다. 이와 같은 안테나 지향성 특성은 일반적으로 소위 주엽 및 수개의 측엽(side lobes)을 포함한다. 도 3b에 개략적으로 도시된 바와 같이, 이동 단말 장치(20)의 방향은, 예컨대, 또한 안테나 주엽의 공간적 방향으로 정의될 수 있다.
도 3b는 주엽(36) 및 서로 다른 측엽(38a 내지 38e)을 가진 개략적인 안테나 특성(34)을 도시한다. 예시된 시나리오에서, 주엽(36)은 대략 이동 단말 장치의 방향에 상당할 수 있는 북쪽의 방위를 가리킨다.
도 3a 및 3b를 고찰하면, 기준 패키지를 캘리브레이션할 시에 서로 다른 방향을 이미 고려함으로써, 다음 위치 결정에서 개선될 수 있음이 당업자에게는 자명하다. 이런 관점에서, 기준 위치에 대해 캘리브레이션하거나 트레이닝(training)할 시에, 기준 측정 패키지는 서로 다른 방향으로 기록될 필요가 있다. 예컨대, 이런 관점에서, 이동 단말 장치의 방향은 지리적 기준 위치 자체를 변경하지 않고 지리적 기준 위치에서 변경될 수 있다. 그것은, 기준 위치에서의 측정 패키지를 북쪽으로 지향하는 기준 방향으로 기록한 후에, 또다른 기준 패키지가 기준 위치에서 다른 나침반 방위로 지향하는 기준 방향으로 기록될 수 있음을 의미한다. 예컨대, 2개의 대향하는 (1800 차) 방위가 눈에 띄거나 3개의 서로 다른 방위가 1200 만큼 상이하다. 이미 상술한 바와 같이, 4개의 기본 나침반 방위 N, W, S, E는 물론 또한 가능하다.
이런 관점에서, 도 4는 현재 지리적 위치에서 이동 단말 장치의 현재 공간적 방향 또는 방위를 저장하는 장치를 개략적으로 도시하며, 여기서, 현재 지리적 위치에서, 현재 측정 패키지 MP(i)가 결정될 수 있으며, 현재 측정 패키지는, 현재 측정 시간 i에서의 이동 단말 장치의 현재 방향을 가진 현재 지리적 위치에서 수신될 수 있는 무선 송신기의 전자기 신호 특성 (예컨대, RSSI 값) 및 송신기 식별을 포함한다.
이런 관점에서, 장치(40)는 현재 측정 패키지 MP(i)를 결정하는 수단(42)을 포함한다. 또한, 장치(40)는 이동 단말 장치의 현재 방향 o(i)을 검출하는 수단(44)을 포함한다. 한 수단(46)은 기준 데이터베이스(14) 내에 결정된 측정 패키지 MP(i)와 함께 검출된 현재 방향 o(i)을 저장하는 역할을 한다.
측정 패키지 MP(i)를 결정하는 수단은 이동 단말 장치의 송신/수신 유닛(10)을 포함한다. 이를 이용하여, 예컨대, MAC 어드레스와 같은 송신기 식별, 및 관련된 수신 전계 강도 값은 결정되어, 현재 측정 패키지 MP(i)에 조합된다. 현재 측정 패키지 MP(i)는 선택적으로 현재 방향을 검출하는 수단(44)으로 송신될 수 있다. 이것은, 수단(44) 내에서, 현재 방향 o(i)이 기준 데이터베이스(14)로부터의 기준 패키지 RP 및 현재 측정 패키지 MP(i)에 기초로 하여 결정될 경우이다. 이것은 다음에 더욱 상세히 설명될 것이다.
이런 관점에서, 장치(40)는 현재 측정 패키지 MP(i)를 결정하는 수단(42)을 포함한다. 또한, 장치(40)는 이동 단말 장치의 현재 방향 o(i)을 검출하는 수단(44)을 포함한다. 수단(46)은 기준 데이터베이스(14) 내에 결정된 측정 패키지 MP(i)와 함께 검출된 현재 방향 o(i)을 저장하는 역할을 한다.
다른 실시예들에 따르면, 현재 방향 o(i)을 검출하는 수단(44)은 또한, 예컨대, 현재 공간적 방향 o(i) 및 어쩌면 이동 단말 장치의 현재 지리적 위치를 결정하는 통상의 나침반 및/또는 GPS 위치 추적 장치 및/또는 관성 감각 기관일 수 있다. 바람직하게는, 새로운 기준 패키지를 생성하기 위해, 현재 측정 패키지 MP(i)는 기준 데이터베이스(14) 내에 이동 단말 장치의 현재 위치 및 현재 방향 o(i)과 함께 저장된다. 이것은 도 5에 개략적으로 도시된다.
도 5는 기준 데이터베이스(14) 내에 저장되는 (새롭게 생성된) 기준 패키지 RP를 개략적으로 도시한 것이다. 여기서, 새로운 기준 패키지 RP는 도 4에 도시된 본 발명의 장치(40)에 의해 생성될 수 있다. 특정 기준 위치에 대한 기준 패키지 RP는 여기서 초기에 새로운 기준 위치의 좌표 (x,y,z)를 포함한다. 또한, 기준 패키지 RP는 방향 정보(52), 즉 측정값 기록 시에 이동 단말 장치의 방향에 관한 정보를 포함한다. 또한, 기준점 식별(53), 수신된 무선 송신기의 MAC 어드레스(54), 대응하는 RSSI 값(55), PGS 값(56), 및 측정 시간(57)은, 이미 상술한 바와 같이, 기준 패키지 RP 내에 저장될 수 있다. 여기서, 이동 단말 장치의 방향(52)은 측정값 기록 시에 각 기준 패키지에 할당되는 것으로 결정한다.
방향 정보가 기준 데이터베이스(14) 내에 제공된 후에, 상술한 개념에 따르면, 본 발명의 실시에 따라 이동 단말 장치들을 이용하여, 이들의 환경 자체 내에서 이들의 공간적 방향을 결정하거나 추정하는 것이 가능하다. 이런 관점에서, 도 6은 이동 단말 장치의 현재 방향 o(i)을 추정하는 장치(60)를 개략적으로 도시한다. 현재 지리적 위치에서, 현재 측정 패키지 MP(i)가 결정될 수 있으며, 이 현재 측정 패키지 MP(i)는, 현재 측정 시간에서 이동 단말 장치의 현재 방향을 가진 현재 지리적 위치에서 수신될 수 있는 무선 송신기의 전자기 신호 특성 (예컨대, RSSI 값, 수신 전력 스펙트럼, 신호 대 잡음 전력비 등) 및 송신기 식별을 포함한다.
장치(60)는, 송신/수신 수단(10)을 제외하고, 현재 측정 패키지 MP(i)와 기준 측정 패키지 RPk (k=1,2,...) 간의 일치 측정 acck (k=1,2,...)을 결정하는 수단(62)을 포함하며, 기준 측정 패키지 RPk는, 송신기 식별, 기준 방향 ok 및 기준 무선 송신기의 전자기 신호 특성을 포함하며, 상기 기준 무선 송신기의 전자기 신호 특성은, 현재 측정 시간 i 전의 기준 시간에서 기준 방향 ok을 가진 기준 측정 패키지 RPk와 관련된 지리적 위치에서 수신되었다. 수단(62)은, 어떤 기준을 충족하는 일치 측정 accn을 포함하는 하나 이상의 기준 측정 패키지 RPn (n=1,2,...N; N≥1)를 선택하는 수단(64)에 결합된다. 출력측 상에서는, 수단(64)은, 하나 이상의 선택된 기준 측정 패키지 RPn의 기준 방향 on (n=1,2,...N; N≥1)에 기초로 하여 이동 단말 장치의 현재 방향 o(i)에 대한 추정 o'(i)을 결정하는 수단(66)에 결합된다.
수단(62)에서, 일치 측정 또는 거리 값 acck는, 예컨대, 상술한 식 (1) 또는 (2)에 따라 결정된다. 즉, 수단(62)을 이용하여, 무엇보다도 먼저, 이들 기준 패키지 RPn (n=1,2,...N; N≥1)는 현재 측정 패키지 MP(i)에 최상으로 매칭하는 기준 데이터베이스(14)로부터 결정된다. 본 발명의 한 실시예에 따르면, 추정 o'(i)으로서 최저 acc 값을 가진 기준 패키지의 기준 방향을 되돌림으로써 현재 방향에 대한 추정 o'(i)이 결정될 수 있다.
더욱이, 추정된 방향 o'(i)은 웨이트된 방향 평균에 의해 적절한 또는 매칭 기준 패키지 후보(candidates)의 량을 통해 실행될 수 있다. 이런 매칭 기준 패키지 후보의 량은 매칭 단계에서 고려된 모든 기준 패키지를 포함하지 않지만, 어떤 전제 조건을 충족하는 것들만을 포함한다. 적절한 기준 측정 패키지를 선택하는 본 발명의 방법은 도 7과 관련하여 다음에 더욱 상세히 설명될 것이다.
제 1 단계(71)에서, 현재 측정 패키지 MP(i)는 송신/수신 수단(10)에 의해 수신된다. 더욱이, 웨이트된 평균을 위해 문제가 되는 측정 패키지의 수 n는 0으로 초기화되고, 값 (예컨대, 10 dB)은 최대 허용 가능한 거리 값 accth에 할당된다. 그 다음 단계(72)에서, 일치 측정 acck은, 현재 측정 패키지 MP(i)와, 식 (1) 또는 (2)에 따른 기준 데이터베이스(14)로부터의 기준 패키지 RPk 사이에서 결정된다. 제 3 단계(73)에서, 단계(72)에서 결정된 거리 값 acck이 최대 허용 가능한 거리 값 accth보다 작은 지가 검사된다. 그러한 경우가 아니면, 단계(74)에서, 기준 데이터베이스의 모든 K (관련) 기준 패키지가 이미 고려되었는지가 검사된다. 그러한 경우가 아니면, k는 1만큼 증가되고 (단계(75)), 다음 기준 패키지 RPk는 기준 데이터베이스(14)로부터 취해져 단계(72)에 공급된다.
그러나, 단계(73)에서의 비교가 단계(72)에서 결정된 거리 값 acck이 최대 허용 가능한 거리 값 accth보다 아래임을 나타내면, 단계(72)에서 결정된 거리 값 acck이 지금까지 최상의 거리 값 acc0에 따른 변수 accmax 보다 아래인지에 관해 단계(76)에서 비교가 실행되며, 여기서, 시초에 accmax는 accth와 동일하게 선택될 수 있다. 그러한 경우라면, 기준 패키지 RPk는 매칭 기준 패키지 후보의 량에 할당된다. acck가 accmax보다 크면, 이는 단지 도 7에 도시된 루프의 제 2 통과(pass)로부터의 경우일 수 있으며, 프로세스는 단계(74)로 계속한다.
기준 패키지 RPk가 단계(77)에서 매칭 RP 후보의 량에 할당된 후에는, 다음 단계(78)에서, 거리 값 acck이 지금까지 최상의 거리 값 acc0 보다 아래인지가 검사된다. 그러한 경우라면, acck는 지금 최상의 거리 값 acc0이다 (단계(79)). 그러한 경우가 아니라면, 프로세스는 단계(74)로 계속한다.
이런 식으로, 기준 데이터베이스(14)로부터의 모든 기준 패키지가 현재 측정 패키지와 비교되었으면, 즉, k = K이면, 단계(80)에서, 방향 추정은 N 선택된 측정 패키지 또는 이들의 관련된 방향 정보 on (n=1,2,...N; N≥1)에 기초로 하여 일어난다. 이것은 수단(66)에서 발생한다.
요약하면, 한 실시예에 따르면, 매칭 RP 후보의 선택은 다음의 기준에 기초로 하여 일어난다:
acck ≤accmax AND acck ≤accth,
accmax = acc0 * LIMIT.
여기서, accmax는 최상의 거리 또는 일치 측정 acc0에 따라 결정되는 변수이다. acc0은 다음에서 제 1 기준 일치 측정으로서 지칭될 수 있다. 따라서, 선택하는 수단(64)은, 실시예들에 따라, 하나 이상의 기준 측정 패키지 RPn를 선택하여, 그의 일치 측정 accn이 현재 측정 패키지 MP(i)와의 최고 일치를 가진 기준 측정 패키지 RP0의 제 1 기준 일치 측정 acc0으로부터 미리 정해진 값 이상만큼 벗어나지 않도록 구성된다. 미리 정해진 편차 값은 (LIMIT - 1)*acc0에 따라 결정될 수 있다. 여기서, LIMIT는, 적절히, 예컨대, 1.0 ≤ LIMIT ≤ 1.5로 선택될 수 있다. accth는 최대 허용 가능한 거리 또는 일치 값이고, 예컨대, 5 dB ≤ accth ≤ 20 dB의 범위에 있을 수 있다. 다음에는, accth는 제 2 기준 일치 측정으로서 지칭될 수 있다. 따라서, 선택하는 수단(64)은 결정된 일치 측정 accn을 포함하는 기준 측정 패키지 RPn를 선택하도록 구현될 수 있으며, 상기 결정된 일치 측정 accn은 부가적으로, 현재 측정 패키지 MP(i)와 기준 측정 패키지의 요구된 최소 일치를 나타내는 제 2 기준 일치 측정 accth 아래에 위치된다. 여기에 지시된 지역들은 일례일뿐이다. 실제로, 이들 지역은 이용된 무선 기술, 지형도, 이동 속도 등에 의존한다.
저 acc 값 또는 이와 관련된 방향 on (n=1,2,...N; N≥1)을 가진 선택된 기준 패키지 RPn (n=1,2,...N; N≥1)를 달성하여, 방향 추정에서 더욱 높은 웨이트를 획득하기 위해, 한 실시예에 따른 대응하는 웨이트는 acc 값에 반비례하여 선택된다. 즉, 추정 o'(i)을 결정하는 수단(66)은, 기준 방향에 할당되는 일치 측정 accn (n=1,2,...N; N≥1)에 반비례하는 선택된 기준 패키지에 대응하는 기준 방향 on (n=1,2,...N; N≥1)을 선택하도록 구성된다. 웨이트 wn은 다음 식에 따라 선택될 수 있다.
Figure 112011029519259-pct00003
(3)
여기서, norm은, 예컨대, 범위 1 ≤ norm ≤ 4에서 선택될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 추정 o'(i)을 결정하는 수단(66)은, 대응하는 기준 방향 on (n=1,2,...N; N≥1)과 관련된 일치 측정 accn과 제 1 기준 일치 측정 acc0 간의 차에 간접 또는 반비례하는 대응하는 기준 방향 on (n=1,2,...N; N≥1)의 웨이트 wn (n=1,2,...N; N≥1)을 선택하도록 구성된다. 즉, 예컨대, 웨이트는 다음 식에 따라 선택된다.
Figure 112011029519259-pct00004
(4)
여기서, norm은, 예컨대, 범위 1 ≤ norm ≤ 4에서 선택될 수 있다. 여기서, 최상의 매칭 결과의 acc 값 acc0에 대한 정규화(normalization)는 더욱 높은 식별 가능성(differentiability)을 달성하도록 실행된다.
이동 단말 장치의 현재 방향에 대한 추정 o'(i)은 이때, 예컨대, 다음 식에 따라 계산될 수 있다.
Figure 112011029519259-pct00005
(5
선택된 기준 측정 패키지 RPn (n=1,2,...N; N≥1)의 기준 방향 on에 기초로 하여 이동 단말 장치의 현재 방향에 대한 추정 o'(i)을 결정하는 수단(66)의 블록도는 도 8에 도시되어 있다.
하나 이상의 일치 측정 또는 차분(differential) 값을 결정하는 수단(62)에서 나오는 accn (n=1,2,...N; N≥1)이 블록(82)에서 처리됨으로써, 이런 블록(82)의 출력측 상에서, 웨이트 wn (n=1,2,...N; N≥1)가 획득되도록 한다. 웨이트 wn의 각각은, 블록(84)에서, 그의 대응하는 기준 방향 on (n=1,2,...N; N≥1)과 곱해진다. 그 결과는 이때 합산 블록(86)에 공급되어, 출력측 상에서 이동 단말 장치의 현재 방향에 대한 추정 o'(i)을 획득한다.
최종으로, 도 9와 관련하여, 본 발명의 개념을 설명하기 위한 샘플 계산이 주어질 것이다.
도 9a는 오름차순으로의 일련의 매칭 결과, 즉 현재 측정 패키지와 서로 다른 기준 패키지 간의 결정된 거리 값 acck을 도시한 것이다. 일례로서, 현재 측정 패키지와의 최고 매칭을 가진 기준 패키지의 최상의 거리 값 acc0은 5 dB의 값을 포함한다. 이런 제 1 기준 값 acc0은 이제 값 LIMIT = 1.2와 곱해져, 값 accmax = 6을 획득한다. 이들 기준 패키지만이 거리 값이 조건 acck ≤ accmax을 충족하는 후보로서 선택될 시에, 제 1의 3개의 acc 값에 따른 기준 패키지만이 선택된다.
제 1 acc 값 acc1 = 5 dB로부터, 웨이트 w1 = 1은 식(4)을 이용하여 생성한다. 대응하는 기준 방향 o1 = j (j2 = 1, 예컨대, 북쪽 또는 00에 따른 j)은 이제 이런 웨이트 w1로 웨이트된다. acc2 = 5.2의 경우, w2 = 0.69의 웨이트가 생성한다. (예컨대, 서쪽 또는 2700에 따른) 관련된 기준 방향 o2 = -1은 이런 웨이트로 웨이트된다. acc3 = 5.7의 경우, 0.34의 웨이트 w3가 생성한다. 이런 값은 대응하는 기준 방향 o3 = j과 곱해지고, 최종으로, 3개의 웨이트된 기준 방향은 o'(i) = 1/2.03* (j - 0.69 + 0.34j) = -0.34 +0.66j의 값이 생성하도록 합산된다. 이로부터, 방향은 대략 3000인 것으로 결정될 수 있으며, 이는 또한 북쪽-북쪽-서쪽으로서 해석될 수 있다.
발명의 방향 추정의 결과가, 예컨대, 0과 3600 간의 모든 값을 허용할 경우, 3 이상의 서로 다른 방향 (00, 1200, 2400)의 기준점은 여기서 일례로서 도시되는 웨이트된 평균을 위한 하나의 위치에 있을 필요가 있다. 그러나, 종종, 그것은 2개의 가능 방향만을 갖는데 충분하다. 이것은, 예컨대, 거리를 따라 이동할 시의 경우이다. 그것은 보다 큰 개방 공간, 예컨대, 큰 광장, 전시홀, 네거리 등에서는 다른 문제이다.
위치를 제외하고, 또한 방향을 획득하기 위해 눈에 뛸만한 수많은 응용이 가능하다. 이것은, 나침반 방위에 대한 사용자의 방향을 나타내지만, 또한 부동산 또는 빌딩 내부에 대한 상대 방향을 나타내기도 한다. 이런 관점에서, 실제 방향을 검출하는 수단(44)은 기준 좌표계에서 실제 방향을 검출하도록 구성되며, 여기서, 기준 좌표계는, 좌표의 원점으로서, 예컨대, 빌딩의 코너점(corner point)과 같은 빌딩의 기준점을 포함한다. 본 발명의 실시예들은, 예컨대, 도심 지역에서 이용 가능하고, 고 위치 결정 정확성을 가능하게 하는 안내 또는 정보 시스템에 통합될 수 있다.
따라서, 본 발명의 방법이 실행될 수 있는 단말 장치는 상술한 PDAs 또는 이동 전화로 제한되지 않는다. 오히려, 송신 및 수신 수단을 구비한 어떤 다른 단말 장치가 가능하다. 이것은, 예컨대, 디지털 카메라, 카 라디오, 또는 자동차 또는 오토바이에 내장된 다른 부품 등일 수 있다.
이런 환경에 따라, 본 발명의 방법은 하드웨어 또는 소프트웨어에서 구현될 수 있다. 이런 구현은 디지털 저장 매체, 특히, 본 발명의 방법이 실행되도록 하는 프로그램 가능한 컴퓨터 시스템과 협력할 수 있는 전자식 판독 가능한 제어 신호를 가진 CD 또는 플로피 디스크에서 일어날 수 있다. 따라서, 일반적으로, 본 발명은 또한, 컴퓨터 프로그램 제품이 컴퓨터 상에서 실행될 시에 본 발명의 방법을 실행하기 위해 기계 판독 가능한 캐리어 상에 저장된 프로그램 코드를 가진 컴퓨터 프로그램 코드로 구성된다. 따라서, 환언하면, 본 발명의 방법은, 컴퓨터 프로그램이 컴퓨터 또는 마이크로 제어기 상에서 실행할 시에, 상기 방법을 실행하기 위한 프로그램 코드를 가진 컴퓨터 프로그램으로서 실현될 수 있다.
12; 위치 결정 수단, 14; 기준 데이터베이스, 22; 무선 송신기

Claims (23)

  1. 현재 지리적 위치에서 이동 단말 장치의 현재 방향 (o(i))을 추정하는 장치(60)로서, 상기 현재 지리적 위치에서, 현재 측정 시간 (i)에서 상기 이동 단말 장치의 상기 현재 방향 (o(i))을 가진 현재 지리적 위치에서 수신될 수 있는 무선 송신기(22)의 전자기 신호 특성 및 송신기 식별을 포함하는 현재 측정 패키지 (MP(i))가 결정될 수 있는 이동 단말 장치의 현재 방향을 추정하는 장치에 있어서,
    상기 현재 측정 패키지 (MP(i))와 기준 측정 패키지 (RPk) 간의 일치 측정 (acck)을 결정하는 수단(62)으로서, 상기 기준 측정 패키지 (RPk)는, 송신기 식별, 기준 방향 (ok) 및 기준 무선 송신기의 전자기 신호 특성을 포함하며, 상기 기준 무선 송신기의 전자기 신호 특성은, 상기 현재 측정 시간 전의 기준 시간에서 상기 기준 방향을 가진 상기 기준 측정 패키지와 관련된 지리적 기준 위치에서 수신 가능한 수단(62);
    일치 측정 (accn)을 포함하는 하나 이상의 기준 측정 패키지 (RPn)를 선택하는 수단(64); 및
    하나 이상의 선택된 기준 측정 패키지 (RPn)의 상기 기준 방향 (on)에 기초로 하여 상기 이동 단말 장치의 현재 방향에 대한 추정 (o'(i))을 결정하는 수단(66)을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 단말 장치의 현재 방향을 추정하는 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    선택하는 수단(64)은 상기 하나 이상의 기준 측정 패키지 (RPn)를 선택하여, 그의 일치 측정 (accn)이 상기 현재 측정 패키지 (MP(i))와의 최고 일치를 가진 기준 측정 패키지의 제 1 기준 일치 측정 (acc0)으로부터 미리 정해진 값 이상만큼 벗어나지 않도록 구성되는 것을 특징으로 하는 이동 단말 장치의 현재 방향을 추정하는 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 선택하는 수단(64)은 부가적으로 상기 현재 측정 패키지 (MP(i))와 기준 측정 패키지의 요구된 최소 일치를 나타내는 제 2 기준 일치 측정 (accth) 아래에 있는 결정된 일치 측정 (accn)을 포함하는 기준 측정 패키지 (RPn)를 선택하도록 구현되는 것을 특징으로 하는 이동 단말 장치의 현재 방향을 추정하는 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 추정 (o'(i))을 결정하는 수단(66)은 기준 방향 (on)에 대응하는 선택된 기준 측정 패키지 (RPn)의 웨이트된 합에 기초로 하여 상기 추정을 결정하도록 구성되며, 기준 방향 (on)의 웨이트(wn)는 상기 대응하는 기준 측정 패키지 (RPn)에 대해 결정된 상기 일치 측정 (accn)에 의존하는 것을 특징으로 하는 이동 단말 장치의 현재 방향을 추정하는 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 추정 (o'(i))을 결정하는 수단(66)은 상기 기준 방향과 관련된 상기 일치 측정 (accn)에 반비례하는 대응하는 기준 방향 (on)의 웨이트 (wn)를 선택하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 이동 단말 장치의 현재 방향을 추정하는 장치.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 추정을 결정하는 수단(66)은 상기 대응하는 기준 방향 (on)과 관련된 상기 일치 측정 (accn)과 상기 제 1 기준 일치 측정 (acc0) 간의 차에 반비례하는 대응하는 기준 방향 (on)의 웨이트 (wn)를 선택하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 이동 단말 장치의 현재 방향을 추정하는 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 일치 측정 (acck)을 결정하는 수단(62)은 상기 기준 측정 패키지 (RPk)의 전자기 신호 특성과 상기 현재 측정 패키지 (MP(i))의 전자기 신호 특성 간의 차에 기초로 하여 상기 일치 측정을 결정하도록 구현되는 것을 특징으로 하는 이동 단말 장치의 현재 방향을 추정하는 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 전자기 신호 특성 간의 차는 상기 현재 측정 패키지 (MP(i)) 및 또한 상기 기준 측정 패키지 (RPk)의 양방에 포함된 무선 송신기에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 이동 단말 장치의 현재 방향을 추정하는 장치.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 일치 측정을 결정하는 수단(62)은 보다 적은 일치 측정 (acck)을 상기 기준 측정 패키지에 할당하도록 구현되며, 상기 보다 적은 일치 측정은 상기 차의 합인 것을 특징으로 하는 이동 단말 장치의 현재 방향을 추정하는 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 현재 측정 패키지 (MP(i))를 결정하기 위해, 안테나 지향성 특성(34)을 가진 안테나 수단(32)을 포함하며, 상기 이동 단말 장치의 방향은 상기 안테나 지향성 특성(34)의 주엽의 공간적 방향으로 정의되는 것을 특징으로 하는 이동 단말 장치의 현재 방향을 추정하는 장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 전자기 신호 특성은 수신 전계 강도에 관계된 무선 신호의 신호 특성인 것을 특징으로 하는 이동 단말 장치의 현재 방향을 추정하는 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    전자기 신호 특성은 RSSI 값, 수신 전력 스펙트럼 또는 신호 대 잡음 전력비인 것을 특징으로 하는 이동 단말 장치의 현재 방향을 추정하는 장치.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 장치는 WLAN-가능 단말 장치에서 구현되는 것을 특징으로 하는 이동 단말 장치의 현재 방향을 추정하는 장치.
  14. 현재 지리적 위치에서 이동 단말 장치의 현재 방향 (o(i))을 추정하는 방법으로서, 상기 현재 지리적 위치에서, 현재 측정 시간 (i)에서 상기 이동 단말 장치의 상기 현재 방향 (o(i))을 가진 현재 지리적 위치에서 수신될 수 있는 무선 송신기(22)의 전자기 신호 특성 및 송신기 식별을 포함하는 현재 측정 패키지 (MP(i))가 결정될 수 있는 이동 단말 장치의 현재 방향을 추정하는 방법에 있어서,
    상기 현재 측정 패키지 (MP(i))와 기준 측정 패키지 (RPk) 간의 일치 측정 (acck)을 결정하는 단계(72)로서, 상기 기준 측정 패키지 (RPk)는, 송신기 식별, 기준 방향 (ok) 및 기준 무선 송신기의 전자기 신호 특성을 포함하며, 상기 기준 무선 송신기의 전자기 신호 특성은, 상기 현재 측정 시간 전의 기준 시간에서 상기 기준 방향을 가진 상기 기준 측정 패키지와 관련된 지리적 기준 위치에서 수신 가능한 단계(72);
    일치 측정 (accn)을 포함하는 하나 이상의 기준 측정 패키지 (RPn)를 선택하는 단계(77); 및
    하나 이상의 선택된 기준 측정 패키지 (RPn)의 상기 기준 방향 (on)에 기초로 하여 상기 이동 단말 장치의 현재 방향에 대한 추정 (o'(i))을 결정하는 단계(80)를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 단말 장치의 현재 방향을 추정하는 방법.
  15. 컴퓨터 프로그램이 컴퓨터 또는 마이크로 제어기 상에서 실행될 시에 청구항 14에 따른 방법을 실행하는 컴퓨터 프로그램이 저장된 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체.
  16. 현재 지리적 위치(51)에서 이동 단말 장치의 현재 방향 (o(i); 52)을 저장하는 장치(40)로서, 상기 현재 지리적 위치(51)에서, 현재 측정 시간 (i; 57)에서 상기 이동 단말 장치의 상기 현재 방향 (o(i); 52)을 가진 상기 현재 지리적 위치에서 수신될 수 있는 무선 송신기의 전자기 신호 특성(55) 및 송신기 식별(54)을 포함하는 현재 측정 패키지 (MP(i))가 결정될 수 있는 이동 단말 장치의 현재 방향을 저장하는 장치에 있어서,
    청구항 1에 정의된 현재 방향을 추정하는 장치(60); 및
    기준 데이터베이스(14) 내에 결정된 측정 패키지 (MP(i))와 함께 검출된 현재 방향 (o(i); 52)을 저장하는 수단(46)을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 단말 장치의 현재 방향을 저장하는 장치.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 현재 지리적 위치(51)를 결정하는 수단을 더 포함하며, 상기 저장하는 수단(46)은 상기 결정된 측정 패키지 (MP(i)) 및 기준 패키지(RP)로서의 상기 결정된 현재 위치(51)와 함께 검출된 현재 방향 (o(i); 52)을 상기 기준 데이터베이스(14) 내에 저장하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 이동 단말 장치의 현재 방향을 저장하는 장치.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 현재 방향을 검출하는 수단(44)은 청구항 1의 장치에 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 이동 단말 장치의 현재 방향을 저장하는 장치.
  19. 청구항 16에 있어서,
    상기 현재 방향 (o(i); 52)을 검출하는 수단(44)를 더 포함하고, 상기 검출하는 수단(44)은 기준 좌표계 내에 상기 현재 방향 (o(i); 52)을 검출하도록 구성되며, 상기 기준 좌표계는 좌표 원점으로서 빌딩의 기준점을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 단말 장치의 현재 방향을 저장하는 장치.
  20. 청구항 16에 있어서,
    상기 현재 측정 패키지 (MP(i))를 결정하기 위해, 안테나 지향성 특성(34)을 가진 안테나 수단(32)을 포함하며, 상기 이동 단말 장치의 방향은 상기 안테나 지향성 특성의 주엽의 공간적 정렬로 정의되는 것을 특징으로 하는 이동 단말 장치의 현재 방향을 저장하는 장치.
  21. 청구항 16에 있어서,
    상기 저장하는 수단(46)은 양자화된 디지털 포맷으로 상기 검출된 현재 방향 (o(i); 52)을 저장하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 이동 단말 장치의 현재 방향을 저장하는 장치.
  22. 현재 지리적 위치(51)에서 이동 단말 장치의 현재 방향 (o(i); 52)을 저장하는 방법으로서, 상기 현재 지리적 위치(51)에서, 현재 측정 시간 (i; 57)에서 상기 이동 단말 장치의 상기 현재 방향 (o(i); 52)을 가진 상기 현재 지리적 위치에서 수신될 수 있는 무선 송신기의 전자기 신호 특성(55) 및 송신기 식별(54)을 포함하는 현재 측정 패키지 (MP(i))가 결정될 수 있는 이동 단말 장치의 현재 방향을 저장하는 방법에 있어서,
    청구항 14에 정의된 현재 방향을 추정하는 방법이 포함하는 단계; 및
    기준 데이터베이스(14) 내에 결정된 측정 패키지 (MP(i))와 함께 검출된 현재 방향 (o(i); 52)을 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 단말 장치의 현재 방향을 저장하는 방법.
  23. 컴퓨터 프로그램이 컴퓨터 또는 마이크로 제어기 상에서 실행될 시에 청구항 22의 방법을 실행하는 컴퓨터 프로그램이 저장된 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체.
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