KR101422720B1 - Method and system for wifi-based indoor positioning - Google Patents

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Abstract

본 발명은 와이파이 기반 실내측위 방법 및 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 와이파이 시스템에서의 액세스 포인트(AP)를 이용하여 건물 내에 위치한 무선단말의 위치를 측정하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 무선단말의 측위를 위해 최초로 설정한 복수의 AP가 이루는 다각형 외부에서 1개 이상의 추가 측위를 수행하여 최종 측위점을 선택함으로써 정확한 측위가 수행되도록 한다.The present invention relates to a Wi-Fi-based indoor positioning method and system, and more particularly, to a method and system for measuring the position of a wireless terminal located in a building using an access point (AP) in a Wi-Fi system.
According to the present invention, accurate positioning is performed by performing one or more additional positioning outside a polygon formed by a plurality of APs initially set for positioning of a wireless terminal to select a final positioning point.

Description

와이파이 기반 실내측위 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR WIFI-BASED INDOOR POSITIONING}[0001] METHOD AND SYSTEM FOR WIFI-BASED INDOOR POSITIONING [0002]

본 발명은 와이파이 기반 실내측위 방법 및 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 와이파이 시스템에서의 액세스 포인트(AP)를 이용하여 건물 내에 위치한 무선단말의 위치를 측정하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a Wi-Fi-based indoor positioning method and system, and more particularly, to a method and system for measuring the position of a wireless terminal located in a building using an access point (AP) in a Wi-Fi system.

종래에는 무선 단말의 위치를 측정하기 위하여 특정 셀 내에 존재하는 복수의 기지국을 이용하는 삼각측량의 방법이 개시되었다. 그러나 그러한 방법에 의한 실내 측위의 경우, 측위오차가 수십 내지 수백 미터에 달하여, 정밀한 측위가 되지 못하여 왔다. 한편, 실내 측위에 이용하는 WIFI 측위 기술의 경우에도 측위 오차는 10미터 내외를 나타내어, 정밀도를 요하는 실내 내비게이션 등에 사용하기에는 문제점이 있어왔다. 이를 해결하기 위해 와이파이 측위에 대하여, 가중 중점 알고리즘(weighted centroid algorithm)이 개시되었다. 그러나 이 방법을 사용할 경우, 측위점은 복수의 AP가 형성하는 다각형 내부에만 형성되며, 측위시 사용되는 신호세기의 왜곡과 AP 위치에 따라서 오류를 내포한 측위가 되는 경우가 자주 발생하는 문제점이 있었다.A method of triangulation using a plurality of base stations existing in a specific cell to measure the position of a wireless terminal has been disclosed. However, in the case of indoor positioning by such a method, the positioning error reaches several tens to several hundreds of meters, so that accurate positioning has not been achieved. On the other hand, even in the case of the WIFI positioning technique used for indoor positioning, the positioning error is about 10 meters, and it has been a problem to be used for indoor navigation or the like requiring precision. To solve this, a weighted centroid algorithm is disclosed for Wi-Fi positioning. However, when this method is used, a positioning point is formed only inside a polygon formed by a plurality of APs, and there is a problem in that it frequently occurs in a positioning including an error depending on a distortion of a signal strength used at the positioning and an AP position .

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 무선단말의 측위를 위해 최초로 설정한 복수의 AP가 이루는 다각형 외부에서 1개 이상의 추가 측위를 수행하여 최종 측위점을 선택함으로써 정확한 측위가 수행되도록 하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a positioning method and a positioning method capable of accurately positioning by performing one or more additional positioning outside a polygon formed by a plurality of APs It has its purpose.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른, 와이파이 기반 실내측위 시스템이, 실내측위를 수행하는 방법은, (a) 측위 대상 단말(이하 '측위 단말'이라 한다)에 대한 측위를 수행하기 위한 복수의 각 액세스포인트(이하, '측위 AP'라 한다)로부터, 해당 측위 AP에서 상기 측위 단말까지의 신호세기 측정값을 수신하는 단계; (b) 상기 신호세기 측정값으로부터, 상기 측위 단말에 대한 측위점이 상기 측위 AP들이 이루는 다각형(이하 '제1 다각형'이라 한다) 내부에 있는지 또는 외부에 있는지 여부를 판단하는 단계; (c) 상기 측위점이 상기 제1 다각형 외부에 있는 것으로 판단된 경우, 상기 다각형 외부의 일 지점에 가상의 측위 AP를 설정하는 단계; 및 (d) 상기 측위 AP들을 이용하여 상기 측위 단말에 대한 측위점을 산출하는 단계를 포함하고, 상기 단계(b)는, (b1) 상기 신호세기 측정값으로부터 해당 측위 AP에서 상기 측위 단말까지의 신호거리를 산출하는 단계; 및 (b2) 상기 각 신호거리 산출값 중 하나 이상이 상기 측위 AP들 중 어떤 두 개의 측위 AP 간 거리보다도 큰 경우 상기 측위점이 상기 제1 다각형 외부에 있는 것으로 판단하고, 상기 모든 신호거리 산출값이 상기 각 측위 AP 간 거리보다 작은 경우 상기 측위점이 상기 제1 다각형 내부에 있는 것으로 판단하는 단계를 포함한다.In order to achieve the above object, a method for performing indoor positioning in a Wi-Fi-based indoor positioning system according to the present invention comprises the steps of: (a) determining a plurality of positioning terminals (hereinafter referred to as positioning terminals) Receiving, from each access point (hereinafter, referred to as a 'positioning AP'), signal strength measurement values from the positioning AP to the positioning terminal; (b) determining whether a positioning point for the positioning terminal is inside or outside a polygon formed by the positioning APs (hereinafter referred to as a first polygon) from the signal strength measurement value; (c) if the positioning point is determined to be outside the first polygon, setting a virtual positioning AP at a point outside the polygon; And (d) calculating a positioning point with respect to the positioning terminal using the positioning APs, wherein the step (b) includes the steps of: (b1) Calculating a signal distance; And (b2) determining that the positioning point is outside the first polygon when at least one of the signal distance calculation values is greater than a distance between any two of the positioning APs, And determining that the positioning point is within the first polygon when the distance is smaller than the distance between the respective positioning APs.

삭제delete

상기 단계(d)에서 측위점의 산출은, 상기 단계(b)에서 측위점이 상기 제1 다각형 내부에 있는 것으로 판단된 경우, 상기 제1 다각형을 이루는 측위 AP들에 대하여 중점 알고리즘 또는 가중 중점 알고리즘을 적용함으로써 이루어지고, 측위점이 상기 제1 다각형 외부에 있는 것으로 판단된 경우, 상기 제1 다각형을 이루는 측위 AP 중 일부와 상기 가상의 측위 AP에 대하여 중점 알고리즘 또는 가중 중점 알고리즘을 적용함으로써 이루어질 수 있다.The calculation of the positioning point in the step (d) may be performed such that, when the positioning point is determined to be within the first polygon in the step (b), the center point algorithm or the weighted center algorithm And applying a center point algorithm or a weighted center point algorithm to a part of the positioning APs forming the first polygon and the virtual positioning AP when it is determined that the positioning point is outside the first polygon.

상기 각 AP간 거리는, 데이터베이스에 저장되어 있는 각 AP의 위치정보로부터 산출될 수 있다.The distance between the respective APs can be calculated from the location information of each AP stored in the database.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 와이파이 기반 실내측위를 수행하는 시스템은,측위 대상 단말(이하 '측위 단말'이라 한다)에 대한 측위를 수행하기 위한 복수의 각 액세스포인트(이하, '측위 AP'라 한다)로부터, 해당 측위 AP에서 상기 측위 단말까지의 신호세기 측정값을 수신하는 신호세기 측정값 수신모듈; 상기 신호세기 측정값으로부터, 상기 측위 단말에 대한 측위점이 상기 측위 AP들이 이루는 다각형(이하 '제1 다각형'이라 한다) 내부에 있는지 또는 외부에 있는지 여부를 판단하는 측위점 존재영역 판단모듈; 상기 측위점이 상기 제1 다각형 외부에 있는 것으로 판단된 경우, 상기 다각형 외부의 일 지점에 가상의 측위 AP를 설정하는 가상 측위 AP 설정모듈; 상기 측위 AP들을 이용하여 상기 측위 단말에 대한 측위점을 산출하는 측위 수행모듈; AP 정보를 포함하는 데이터를 저장하는 데이터베이스; 및 상기 와이파이 기반 실내측위 시스템의 각 구성요소를 제어하여 와이파이 기반 실내측위 수행과 관련된 일련의 처리를 수행하는 제어부를 포함하고, 상기 측위점 존재영역 판단모듈은, 상기 신호세기 측정값으로부터 해당 측위 AP에서 상기 측위 단말까지의 신호거리를 산출하고, 상기 각 신호거리 산출값 중 하나 이상이 상기 측위 AP들 중 어떤 두 개의 측위 AP 간 거리보다도 큰 경우 상기 측위점이 상기 제1 다각형 외부에 있는 것으로 판단하고, 상기 모든 신호거리 산출값이 상기 각 측위 AP 간 거리보다 작은 경우 상기 측위점이 상기 제1 다각형 내부에 있는 것으로 판단한다.According to another aspect of the present invention, a system for performing Wi-Fi-based indoor positioning includes a plurality of access points (hereinafter referred to as 'positioning APs') for performing positioning with respect to a positioning target terminal Receiving a signal strength measurement value from the positioning AP to the positioning terminal; A positioning point existence region determination module for determining from the signal strength measurement value whether a positioning point for the positioning terminal is inside or outside a polygon formed by the positioning APs (hereinafter, referred to as a first polygon); A virtual positioning AP setting module for setting a virtual positioning AP at a point outside the polygon when it is determined that the positioning point is outside the first polygon; A positioning module for calculating a positioning point for the positioning terminal using the positioning APs; A database for storing data including AP information; And a controller for controlling each component of the Wi-Fi-based indoor positioning system to perform a series of processes related to performing Wi-Fi-based indoor positioning, wherein the positioning point presence area determination module determines, based on the signal strength measurement value, And determines that the positioning point is outside the first polygon when at least one of the signal distance calculation values is greater than a distance between any two of the positioning APs And determines that the positioning point is within the first polygon when all the signal distance calculation values are smaller than the distance between the respective positioning APs.

삭제delete

상기 측위 수행모듈의 측위점 산출은, 상기 측위점 존재영역 판단모듈에 의해 측위점이 상기 제1 다각형 내부에 있는 것으로 판단된 경우, 상기 제1 다각형을 이루는 측위 AP들에 대하여 중점 알고리즘 또는 가중 중점 알고리즘을 적용하고, 상기 측위점이 상기 제1 다각형 외부에 있는 것으로 판단된 경우, 상기 제1 다각형을 이루는 측위 AP 중 일부와 상기 가상의 측위 AP에 대하여 중점 알고리즘 또는 가중 중점 알고리즘을 적용함에 의해 이루어질 수 있다.Wherein the positioning point calculation module of the positioning execution module calculates a positioning point of the first polygon when the positioning point is determined to be within the first polygon by the positioning point presence area determination module, And applying a center point algorithm or weighted point algorithm to a part of the first polygon and the virtual positioning AP when it is determined that the positioning point is outside the first polygon .

상기 데이터베이스에 저장되어 있는 AP 정보에는, 각 AP의 위치정보를 포함하고, 상기 각 측위 AP간 거리는, 상기 각 AP의 위치정보로부터 산출될 수 있다.The AP information stored in the database includes location information of each AP, and the distance between the APs can be calculated from the location information of each AP.

본 발명에 의하면, 무선단말의 측위를 위해 최초로 설정한 복수의 AP가 이루는 다각형 외부에서 1개 이상의 추가 측위를 수행하여 최종 측위점을 선택함으로써 정확한 측위가 수행되도록 하는 효과가 있다.According to the present invention, there is an effect that accurate positioning can be performed by performing one or more additional positioning outside a polygon formed by a plurality of APs initially set for positioning of a wireless terminal to select a final positioning point.

도 1은 기존의 측위방법으로서, AP가 이루는 다각형 내부에서 측위점이 결정되는 경우를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 측위방법으로서, 최초 설정한 AP가 이루는 다각형 외부에서 측위점이 결정되는 경우를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 실내 측위를 수행하기 위한 네트워크 구성을 나타내는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 최초 설정한 AP가 이루는 다각형 외부에서 측위점을 결정하는 방법을 나타내는 순서도.
도 5는 본 발명에 따른 측위방법을 수행하는 와이파이 기반 실내측위 시스템의 구성을 나타내는 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram showing a conventional positioning method in which a positioning point is determined within a polygon formed by an AP;
Fig. 2 is a diagram showing a case where a positioning point is determined outside a polygon formed by an initially set AP as a positioning method according to the present invention. Fig.
3 is a diagram showing a network configuration for performing indoor positioning according to the present invention;
4 is a flowchart showing a method of determining a positioning point outside a polygon formed by a first-set AP according to the present invention.
5 is a diagram illustrating a configuration of a Wi-Fi-based indoor positioning system that performs a positioning method according to the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately It should be interpreted in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined. Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.

도 1은 기존의 측위방법으로서, AP(21,22,23)가 이루는 다각형 내부에서 측위점이 결정(30)되는 경우를 나타내는 도면이다.1 is a diagram showing a case where a positioning point is determined 30 within a polygon formed by the APs 21, 22, and 23 as a conventional positioning method.

각각의 원은 각 AP(21,22,23)에서 측위 대상 단말(이하 '측위 단말'이라 한다)(10)까지의 거리를 신호에 의해 측정한 거리(이하 '신호 거리'라 한다)와 동일한 거리를 나타낸다. 예를 들어 AP와 상기 측위 단말(10) 사이의 신호세기를 측정하여 이로부터 산출되는 거리를 신호거리라 할 수 있다. 이와 같이 산출된 신호거리 산출값을 이용하여 삼각측량으로 상기 측위 단말(10)의 위치를 측위 할 수도 있고, 신호의 세기를 고려하여 가중 중점 알고리즘(weighted centroid algorithm)을 이용하여 측위를 수행할 수도 있다.Each circle is equal to a distance (hereinafter referred to as a "signal distance") measured by a signal from the AP 21, 22, 23 to the positioning target terminal 10 Represents the distance. For example, the signal intensity between the AP and the AT 10 may be measured, and the distance calculated from the signal intensity may be referred to as a signal distance. The position of the positioning terminal 10 may be determined by triangulation using the calculated signal distance calculated value, and the positioning may be performed using a weighted centroid algorithm in consideration of the strength of the signal. have.

가중 중점 알고리즘이란, 수학식 1과 같은 수식에 의해 측위 단말의 위치를 측정하는 것이다.
The weighted weighted algorithm is to measure the position of the positioning terminal by the equation (1).

Figure 112012089499950-pat00001
Figure 112012089499950-pat00001

위 수학식 1에서

Figure 112012089499950-pat00002
는 k번째 AP의 좌표,
Figure 112012089499950-pat00003
는 측위 단말로부터 k번째 AP에 수신된 신호의 세기에 비례하여 부여되는 가중치, n은 측위를 수행하는 AP의 수,
Figure 112012089499950-pat00004
는 산출된 측위 단말의 위치를 나타내는 좌표를 의미한다.In Equation (1)
Figure 112012089499950-pat00002
Is the coordinates of the kth AP,
Figure 112012089499950-pat00003
Is a weight given in proportion to the intensity of the signal received at the kth AP from the positioning terminal, n is the number of APs performing positioning,
Figure 112012089499950-pat00004
Denotes coordinates indicating the position of the calculated positioning terminal.

가중 중점 알고리즘은 항상 AP가 형성하는 다각형 내부에 측위점이 형성된다. 따라서, 측위시 사용되는 신호세기의 왜곡과 AP 위치에 따라서 오류를 내포하는 측위를 수행하는 경우가 종종 발생한다.The weighted center algorithm always forms a positioning point inside the polygon formed by the AP. Therefore, it is often the case that positioning is carried out that includes an error depending on the distortion of the signal strength used at the positioning and the AP position.

도 1의 경우는 실제 측위 단말(10)의 위치가 AP(21,22,23)에 의해 형성되는 다각형 내부에 존재하는 경우로서, 이러한 경우에는 전술한 가중 중점 알고리즘에 의해 비교적 정확한 위치를 측위해 낼 수 있게 된다.In the case of FIG. 1, the location of the actual positioning terminal 10 exists inside the polygon formed by the APs 21, 22, and 23. In this case, a relatively accurate position is determined by the weighted- It is possible to pay.

이하 도 2는, 실제 측위 단말(10)의 위치가 AP(21,22,23)에 의해 형성되는 다각형 외부에 존재하는 경우로서, 이러한 경우에는 전술한 바와 같은 단순한 가중 중점 알고리즘 만으로는 정확한 위치를 측위해 내기 어려우며, 본 발명에서 제안하는 방법을 적용하여 더욱 정확한 위치를 측위해 낼 수 있고, 이하에서 설명한다.
Hereinafter, Fig. 2 shows a case where the location of the actual positioning terminal 10 exists outside the polygon formed by the APs 21, 22, and 23. In this case, only the above- And it is difficult to avoid, and the method suggested by the present invention can be applied to achieve a more accurate position, which will be described below.

도 2는 본 발명에 따른 측위방법으로서, 최초 설정한 AP가 이루는 다각형 외부에서 측위점이 결정되는 경우를 나타내는 도면이다.Fig. 2 is a diagram showing a case where a positioning point is determined outside a polygon formed by an initially set AP as a positioning method according to the present invention. Fig.

실제 측위단말이 AP(21,22,23)에 의해 형성되는 다각형 외부에 존재하고 있다고 판단하는 기준은 다음과 같다.The criterion that the actual positioning terminal exists outside the polygon formed by the APs 21, 22, and 23 is as follows.

각 AP(21,22,23) 중 특정 AP에 의해서 형성되는 신호거리가 모든 AP 사이의 거리, 즉 AP1-AP2 간 거리, AP2-AP3 간 거리, AP3-AP1 간 거리보다 클 경우, 측위 단말은 AP(21,22,23)에 의해 형성되는 다각형 외부에 존재하고 있다고 판단한다.Each AP (21,22,23) the distance between the signal of the distance of all AP formed by the particular AP, that is the distance between the AP 1 -AP 2, AP 3 2 -AP distance, than the distance between the AP 3 -AP 1 It is determined that the positioning terminal exists outside the polygon formed by the APs 21, 22,

도 2의 경우는 AP1에 의해 형성되는 신호 거리가 그와 같은 조건을 충족하므로 측위 단말(10)이 AP(21,22,23)에 의해 형성되는 다각형 외부에 존재하고 있다고 판단하게 된다. 이 경우는 위 다각형 외부에 가상의 AP를 설정(24)하여, AP(22,23,24)에 의해 형성되는 새로운 다각형을 설정하고, AP(22,23,24)에 가중 중점 알고리즘 또는 중점 알고리즘을 적용하여 형성된 새로운 다각형 내부에서 측위단말의 위치를 측정해 내게 된다. 가상의 AP의 위치를 결정하는 방식에는,2, it is determined that the positioning terminal 10 exists outside the polygon formed by the APs 21, 22, and 23 since the signal distance formed by the AP 1 satisfies such a condition. In this case, a virtual AP is set (24) outside the upper polygon to set a new polygon formed by the APs (22, 23, 24), and a weighted weighted algorithm or a weighted algorithm The position of the positioning terminal is measured inside a new polygon formed by applying the above-mentioned method. As a method for determining the position of a virtual AP,

1) 기존 AP(21,22,23)가 이루는 다각형(제1 다각형)을 특정 AP를 기준으로 회전 및 대칭시키는 방법으로서, 도 2에서 가상 AP(24)의 위치를 결정한 방식이다.1) A method of rotating and symmetricizing a polygon (first polygon) formed by existing APs 21, 22, and 23 with respect to a specific AP, wherein the position of the virtual AP 24 is determined in FIG.

2) 신호거리 및 중첩거리를 이용하여 확장/축소시키는 방법2) How to expand / contract using signal distance and overlap distance

3) 내부 다각형의 가중 중점 측위점을 이용하여 확장/축소시키는 방법3) Method of expanding / contracting by using weighted midpoint of inner polygon

등이 있을 수 있다.And so on.

가중 중점 알고리즘에 대하여는 도 1을 참조하여 전술한 바 있다.The weighted weighted algorithm has been described above with reference to FIG.

한편, 중점 알고리즘이란, AP(22,23,24)의 신호세기를 고려하지 않고, AP(22,23,24)가 이루는 다각형의 무게중심을 측위점으로 측정해내는 것이다. 가상의 AP(24)가 포함된 AP(22,23,24)에 대하여, 신호세기를 고려하는 가중 중점 알고리즘을 적용하려면, 가상 AP(24)에 대하여 적절한 신호의 세기를 결정해 주어야 한다. 이때 기존 AP의 신호세기를 고려하여 결정하게 된다.On the other hand, the center-point algorithm measures the center of gravity of the polygon formed by the APs 22, 23, and 24 as a positioning point without considering the signal strength of the APs 22, 23, and 24. In order to apply a weighted weighted algorithm considering the signal strength to the APs 22, 23, 24 including the virtual AP 24, the strength of an appropriate signal for the virtual AP 24 should be determined. At this time, the signal strength of the existing AP is considered.

기존 AP(21,22,23) 이외에도 와이파이 기반 실내측위 시스템(100)이 관리하는 AP가 존재할 경우에는 그 AP들 중에서 선택하여 추가측위 AP로서 설정할 수 있다. 그러나 기존 AP(21,22,23) 이외에 와이파이 기반 실내측위 시스템(100)이 관리하는 AP가 존재하지 않을 경우에는 기존 다각형 외부의 특정 위치에 가상 AP를 측위 AP(24)로서 설정할 수 있다. 도 2에는 기존 AP(21,22,23)에 의해 측위된 측위 단말의 위치(40), 가상 AP(24)를 설정하여 측위된 측위 단말의 위치(50) 및 측위 단말의 실제 위치(10)가 도시되어 있다. 이 경우 추가측위 AP(24)를 설정하여 측위된 측위 단말의 위치(50)가 측위 단말의 실제 위치(10)에 훨씬 더 근접해 있는 것을 볼 수 있다.
If there is an AP managed by the Wi-Fi-based indoor positioning system 100 in addition to the existing APs 21, 22, and 23, the selected AP can be selected as an additional positioning AP. However, if there is no AP managed by the Wi-Fi-based indoor positioning system 100 other than the existing APs 21, 22, and 23, the virtual AP may be set as a positioning AP 24 at a specific location outside the existing polygon. 2 shows the location 40 of the positioning terminal located by the existing APs 21, 22 and 23 and the location 50 of the positioning terminal positioned by setting the virtual AP 24 and the actual location 10 of the positioning terminal, Are shown. In this case, it can be seen that the position 50 of the positioning terminal positioned by setting the additional positioning AP 24 is much closer to the actual position 10 of the positioning terminal.

도 3은 본 발명에 따른 실내 측위를 수행하기 위한 네트워크 구성을 나타내는 도면이다.3 is a diagram illustrating a network configuration for performing indoor positioning according to the present invention.

와이파이 기반 실내측위 시스템(100)은, 특정 지역 또는 특정 건물에 설치된 다수의 AP(21,22,23)과 망을 통하여 연결되어 그 AP들을 관리하며, 그러한 AP들을 이용하여 주변에 위치하는 특정 단말(10)의 위치를 측위해 낼 수 있다. 다만, 본 도면에서는 와이파이 기반 실내측위 시스템(100)을 별도의 시스템으로 도시하였으나, 이와 같이 네트워크에 연결된 별도의 시스템일 수도 있고, 또는 단말(10)에 설치된 실내측위 프로그램 동작에 의하여 단말(10)이 그러한 실내측위 시스템의 역할을 수행할 수도 있다. 본 발명에 따른 AP들을 이용한 측위방법의 원리는, 도 2를 참조하여 설명한 바 있으며, 이하 도 4의 순서도를 참조하여 수행하는 단계별로 설명한다.
The Wi-Fi-based indoor positioning system 100 is connected to a plurality of APs 21, 22, and 23 installed in a specific area or a specific building through a network to manage the APs, (10). In this figure, the Wi-Fi-based indoor positioning system 100 is shown as a separate system, but may be a separate system connected to the network, or may be an indoor positioning system installed in the terminal 10, May serve as such an indoor positioning system. The principle of the positioning method using APs according to the present invention has been described with reference to FIG. 2. Hereinafter, the steps will be described with reference to the flowchart of FIG.

도 4는 본 발명에 따른 최초 설정한 AP가 이루는 다각형 외부에서 측위점을 결정하는 방법을 나타내는 순서도이다.4 is a flowchart showing a method of determining a positioning point outside a polygon formed by a first set AP according to the present invention.

와이파이 기반 실내측위 시스템(100)은, 측위 대상 단말(이하 '측위 단말'이라 한다)(10)에 대한 측위를 수행하기 위한 복수의 각 액세스포인트(이하, '측위 AP'라 한다)로부터, 해당 측위 AP에서 상기 측위 단말까지의 신호세기 측정값을 수신한다(S410). 수신한 신호세기 측정값으로부터, 측위 단말(10)에 대한 측위점이 상기 측위 AP들이 이루는 다각형(이하 '제1 다각형'이라 한다) 내부에 있는지 또는 외부에 있는지 여부를 판단하게 되는데, 먼저 수신한 신호세기 측정값으로부터 해당 측위 AP에서 측위 단말(10)까지의 신호거리를 산출한다(S420).The WiFi indoor positioning system 100 receives from a plurality of access points (hereinafter referred to as 'positioning APs') for performing positioning with respect to a positioning target terminal (hereinafter referred to as 'positioning terminal' And the signal strength measurement value from the positioning AP to the positioning terminal is received (S410). It is judged whether or not the positioning point for the positioning terminal 10 is inside or outside the polygon formed by the positioning APs (hereinafter, referred to as 'first polygon') from the received signal strength measurement value. The signal distance from the positioning AP to the positioning terminal 10 is calculated from the intensity measurement value (S420).

상기 각 신호거리 산출값 중 특정 AP(하나 또는 그 이상의 AP)의 신호 거리 산출값이 상기 모든 측위 AP 간 거리(AP1-AP2 간 거리, AP2-AP3 간 거리, AP3-AP1 간 거리, 도 2 참조)보다 큰 경우에는, 측위 단말(10)의 측위점이 기존 측위 AP(21,22,23)가 이루는 다각형 외부에 있는 것으로 판단하며, 이에 따라 상기 측위 AP들이 이루는 제1 다각형 외부의 일 지점에 가상의 AP를 설정(24)한 후(S441), 상기 AP들 중 일부(도 2의 경우 AP2,AP3)와 가상 AP(24)를 이용하여 상기 측위 단말에 대한 측위점을 산출한다(S442). 상기 각 AP간 거리는, 데이터베이스에 저장되어 있는 각 AP의 위치정보로부터 산출된다. 상기 제1 다각형을 이루는 측위 AP 중 일부와 상기 가상의 측위 AP에 대하여 중점 알고리즘 또는 가중 중점 알고리즘을 적용함으로써 이루어질 수 있다. 가중 중점 알고리즘을 적용하는 경우, 각 측위 AP의 신호세기를 고려하여야 하므로, 가상 AP(24)의 신호세기를 적절한 방법으로 결정한 후에 가중 중점 알고리즘을 적용하여야 한다.Each of the distance signal the distance between the distance-calculation signal value of all the positioning of the particular AP AP (one or more AP) of the calculated value (AP 1 -AP 2 distance, AP 2 -AP 3 distance, AP 3 -AP 1 2), it is determined that the positioning point of the positioning terminal 10 is located outside the polygon formed by the existing positioning APs 21, 22, and 23, and accordingly, the first polygon After setting a virtual AP 24 at an external point of time (S441), the positioning of the positioning terminal using a part of the APs (AP 2 and AP 3 in FIG. 2) and the virtual AP 24 The point is calculated (S442). The distance between the APs is calculated from the location information of each AP stored in the database. A point algorithm or a weighted point algorithm may be applied to a part of the first polygonal positioning AP and the virtual positioning AP. In applying the weighted weighted algorithm, the signal strength of each location AP must be considered. Therefore, the weighted point algorithm should be applied after determining the signal strength of the virtual AP 24 in an appropriate manner.

그러나 상기 모든 AP(21,22,23)에 의한 신호거리 산출값이 상기 각 측위 AP 간 거리보다 작은 경우, 측위 단말(10)의 측위점이 기존 측위 AP(21,22,23)가 이루는 다각형 내부에 있는 것으로 판단하며, 상기 측위 AP들(21,22,23)만을 이용하여 상기 측위 단말(10)에 대한 측위점을 산출한다(S451). 이때 측위점의 산출은, 제1 다각형을 이루는 측위 AP들에 대하여 신호세기를 고려한 가중 중점 알고리즘을 적용하거나, 또는 중점 알고리즘을 적용함으로써 이루어진다.
However, when the signal distance calculated by all of the APs 21, 22, and 23 is smaller than the distance between the respective positioning APs, the positioning point of the positioning terminal 10 is located within the polygon inside the existing positioning APs 21, 22, And calculates a positioning point for the positioning terminal 10 using only the positioning APs 21, 22, and 23 (S451). At this time, the calculation of the positioning point is performed by applying a weighted weighted algorithm considering signal strength to the positioning APs constituting the first polygon, or applying a weighted algorithm.

도 5는 본 발명에 따른 측위방법을 수행하는 와이파이 기반 실내측위 시스템(100)의 구성을 나타내는 도면이다. 자세한 측위원리 및 그 방법에 대하여는 이미 전술한 바 있으므로, 이하에서는 와이파이 기반 실내측위 시스템(100)의 각 구성모듈별 기능을 중심으로 간략히 정리하여 서술한다.FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a Wi-Fi-based indoor positioning system 100 that performs a positioning method according to the present invention. Since detailed positioning principles and methods thereof have already been described above, the following description will briefly summarize the functions of each module of the Wi-Fi-based indoor positioning system 100.

제어부(110)는 와이파이 기반 실내측위 시스템(100)의 각 구성요소를 제어하여 와이파이 기반 실내측위 수행과 관련된 일련의 처리를 수행한다.The controller 110 controls each component of the Wi-Fi-based indoor positioning system 100 to perform a series of processes related to Wi-Fi-based indoor positioning.

신호세기 측정값 수신모듈(120)은 측위 대상 단말(이하 '측위 단말'이라 한다)에 대한 측위를 수행하기 위한 복수의 각 액세스포인트(이하, '측위 AP'라 한다)로부터, 해당 측위 AP에서 상기 측위 단말까지의 신호세기 측정값을 수신한다.The signal strength measurement value receiving module 120 receives a signal strength measurement value from each of a plurality of access points (hereinafter, referred to as 'positioning APs') for performing positioning with respect to a positioning target terminal And receives a signal strength measurement value up to the positioning terminal.

측위점 존재영역 판단모듈(130)은 상기 신호세기 측정값으로부터, 상기 측위 단말에 대한 측위점이 상기 측위 AP들이 이루는 다각형(이하 '제1 다각형'이라 한다) 내부에 있는지 또는 외부에 있는지 여부를 판단한다. 즉, 상기 신호세기 측정값으로부터 해당 측위 AP에서 상기 측위 단말까지의 신호거리를 산출하고, 상기 각 신호거리 산출값 중 하나 이상이 상기 모든 측위 AP 간 거리보다 큰 경우 상기 측위점이 상기 제1 다각형 외부에 있는 것으로 판단하고, 상기 모든 신호거리 산출값이 상기 각 측위 AP 간 거리보다 작은 경우 상기 측위점이 상기 제1 다각형 내부에 있는 것으로 판단하게 된다. 각 측위 AP간 거리는, 데이터베이스(160)에 저장되어 있는 각 AP의 위치정보로부터 산출한다.The positioning point presence area determination module 130 determines from the signal strength measurement whether or not the positioning point for the positioning terminal is inside or outside the polygon (hereinafter referred to as 'first polygon') formed by the positioning APs do. That is, a signal distance from the positioning AP to the positioning terminal is calculated from the signal strength measurement value, and when at least one of the signal distance calculation values is greater than the distance between all the positioning APs, It is determined that the positioning point is within the first polygon when all the signal distance calculation values are smaller than the distance between the respective positioning APs. The distance between each positioning AP is calculated from the position information of each AP stored in the database 160.

가상 측위 AP 설정모듈(140)은 상기 측위점이 상기 제1 다각형 외부에 있는 것으로 판단된 경우, 상기 다각형 외부의 일 지점에 가상의 측위 AP를 설정한다.If it is determined that the positioning point is outside the first polygon, the virtual positioning AP setting module 140 sets a virtual positioning AP at one point outside the polygon.

측위 수행모듈(150)은 상기 측위 AP들을 이용하여 상기 측위 단말에 대한 측위점을 산출한다. 이때 상기 측위점 존재영역 판단모듈에 의해 측위점이 상기 제1 다각형 내부에 있는 것으로 판단된 경우, 상기 제1 다각형을 이루는 측위 AP들에 대하여 가중 중점 알고리즘을 적용하고, 상기 측위점이 상기 제1 다각형 외부에 있는 것으로 판단된 경우, 상기 제1 다각형을 이루는 측위 AP 중 일부와 상기 가상의 측위 AP에 대하여 중점 알고리즘 또는 가중 중점 알고리즘을 적용함에 의해 이루어질 수 있다.The positioning execution module 150 calculates a positioning point for the positioning terminal using the positioning APs. In this case, if the positioning point presence area determination module determines that the positioning point is within the first polygon, a weighted center algorithm is applied to the positioning APs constituting the first polygon, and the positioning point is located outside the first polygon It is possible to apply a center algorithm or a weighted center algorithm to a part of the positioning APs forming the first polygon and the virtual positioning APs.

데이터베이스(160)는 AP 정보를 포함하는 데이터를 저장한다. 전술한 바와 같이 데이터베이스(160)에 저장되어 있는 AP 정보에는, 각 AP의 위치정보를 포함한다.The database 160 stores data including AP information. As described above, the AP information stored in the database 160 includes location information of each AP.

10: 측위 단말
21,22,23: 측위 AP 24: 추가측위 AP
30,40: 기존 AP가 이루는 다각형 내부의 측위점
50: 추가측위 AP가 포함된 외부 다각형 내부의 측위점
100: 와이파이 기반 실내측위 시스템10: Positioning terminal
21, 22, 23: positioning AP 24:
30,40: Position point inside the polygon formed by the existing AP
50: positioning point inside the outer polygon including the additional positioning AP
100: Wi-Fi based indoor positioning system

Claims (8)

와이파이 기반 실내측위 시스템이, 실내측위를 수행하는 방법으로서,
(a) 측위 대상 단말(이하 '측위 단말'이라 한다)에 대한 측위를 수행하기 위한 복수의 각 액세스포인트(이하, '측위 AP'라 한다)로부터, 해당 측위 AP에서 상기 측위 단말까지의 신호세기 측정값을 수신하는 단계;
(b) 상기 신호세기 측정값으로부터, 상기 측위 단말에 대한 측위점이 상기 측위 AP들이 이루는 다각형(이하 '제1 다각형'이라 한다) 내부에 있는지 또는 외부에 있는지 여부를 판단하는 단계;
(c) 상기 측위점이 상기 제1 다각형 외부에 있는 것으로 판단된 경우, 상기 다각형 외부의 일 지점에 가상의 측위 AP를 설정하는 단계; 및
(d) 상기 측위 AP들을 이용하여 상기 측위 단말에 대한 측위점을 산출하는 단계
를 포함하고,
상기 단계(b)는,
(b1) 상기 신호세기 측정값으로부터 해당 측위 AP에서 상기 측위 단말까지의 신호거리를 산출하는 단계; 및
(b2) 상기 각 신호거리 산출값 중 하나 이상이 상기 측위 AP들 중 어떤 두 개의 측위 AP 간 거리보다도 큰 경우 상기 측위점이 상기 제1 다각형 외부에 있는 것으로 판단하고, 상기 모든 신호거리 산출값이 상기 각 측위 AP 간 거리보다 작은 경우 상기 측위점이 상기 제1 다각형 내부에 있는 것으로 판단하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 와이파이 기반 실내측위 방법.
A method for performing indoor positioning in a WiFi-based indoor positioning system,
(hereinafter referred to as a 'positioning AP') for performing positioning with respect to a positioning target terminal (hereinafter referred to as a positioning terminal) Receiving a measured value;
(b) determining whether a positioning point for the positioning terminal is inside or outside a polygon formed by the positioning APs (hereinafter referred to as a first polygon) from the signal strength measurement value;
(c) if the positioning point is determined to be outside the first polygon, setting a virtual positioning AP at a point outside the polygon; And
(d) calculating a positioning point for the positioning terminal using the positioning APs
Lt; / RTI >
The step (b)
(b1) calculating a signal distance from the positioning AP to the positioning terminal based on the signal strength measurement value; And
(b2) if at least one of the signal distance calculation values is greater than a distance between any two of the positioning APs, the positioning point is determined to be outside the first polygon; Determining that the positioning point is within the first polygon when the distance is smaller than the distance between each positioning AP
Based indoor positioning method.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 단계(d)에서 측위점의 산출은,
상기 단계(b)에서 측위점이 상기 제1 다각형 내부에 있는 것으로 판단된 경우, 상기 제1 다각형을 이루는 측위 AP들에 대하여 중점 알고리즘 또는 가중 중점 알고리즘을 적용함으로써 이루어지고,
측위점이 상기 제1 다각형 외부에 있는 것으로 판단된 경우, 상기 제1 다각형을 이루는 측위 AP 중 일부와 상기 가상의 측위 AP에 대하여 중점 알고리즘 또는 가중 중점 알고리즘을 적용함으로써 이루어지는 것
을 특징으로 하는 와이파이 기반 실내측위 방법.The method according to claim 1,
The calculation of the positioning point in the step (d)
Wherein when the positioning point is determined to be within the first polygon in the step (b), applying a center-point algorithm or a weighted-center algorithm to the positioning APs constituting the first polygon,
A pointing algorithm is applied to a part of the positioning APs constituting the first polygon and the virtual positioning AP when it is determined that the positioning point is outside the first polygon
Wherein the location information includes at least one of: 청구항 1에 있어서,
상기 각 AP간 거리는,
데이터베이스에 저장되어 있는 각 AP의 위치정보로부터 산출되는 것
을 특징으로 하는 와이파이 기반 실내측위 방법.The method according to claim 1,
The distance between each of the APs may be,
Calculated from the location information of each AP stored in the database
Wherein the location information includes at least one of: 와이파이 기반 실내측위를 수행하는 시스템으로서,
측위 대상 단말(이하 '측위 단말'이라 한다)에 대한 측위를 수행하기 위한 복수의 각 액세스포인트(이하, '측위 AP'라 한다)로부터, 해당 측위 AP에서 상기 측위 단말까지의 신호세기 측정값을 수신하는 신호세기 측정값 수신모듈;
상기 신호세기 측정값으로부터, 상기 측위 단말에 대한 측위점이 상기 측위 AP들이 이루는 다각형(이하 '제1 다각형'이라 한다) 내부에 있는지 또는 외부에 있는지 여부를 판단하는 측위점 존재영역 판단모듈;
상기 측위점이 상기 제1 다각형 외부에 있는 것으로 판단된 경우, 상기 다각형 외부의 일 지점에 가상의 측위 AP를 설정하는 가상 측위 AP 설정모듈;
상기 측위 AP들을 이용하여 상기 측위 단말에 대한 측위점을 산출하는 측위 수행모듈;
AP 정보를 포함하는 데이터를 저장하는 데이터베이스; 및
상기 와이파이 기반 실내측위 시스템의 각 구성요소를 제어하여 와이파이 기반 실내측위 수행과 관련된 일련의 처리를 수행하는 제어부
를 포함하고,
상기 측위점 존재영역 판단모듈은,
상기 신호세기 측정값으로부터 해당 측위 AP에서 상기 측위 단말까지의 신호거리를 산출하고,
상기 각 신호거리 산출값 중 하나 이상이 상기 측위 AP들 중 어떤 두 개의 측위 AP 간 거리보다도 큰 경우 상기 측위점이 상기 제1 다각형 외부에 있는 것으로 판단하고, 상기 모든 신호거리 산출값이 상기 각 측위 AP 간 거리보다 작은 경우 상기 측위점이 상기 제1 다각형 내부에 있는 것으로 판단하는 것
을 특징으로 하는 와이파이 기반 실내측위 시스템.
A system for performing WiFi based indoor positioning,
(Hereinafter referred to as a 'positioning AP') for performing positioning with respect to a positioning target terminal (hereinafter, referred to as a 'positioning terminal'), a signal strength measurement value from the positioning AP to the positioning terminal Receiving signal strength measurement receiving module;
A determination unit for determining whether a positioning point for the positioning terminal is inside or outside a polygon formed by the positioning APs (hereinafter, referred to as 'first polygon') from the signal strength measurement value;
A virtual positioning AP setting module for setting a virtual positioning AP at a point outside the polygon when it is determined that the positioning point is outside the first polygon;
A positioning module for calculating a positioning point for the positioning terminal using the positioning APs;
A database for storing data including AP information; And
A controller for controlling each component of the Wi-Fi-based indoor positioning system to perform a series of processes related to Wi-
Lt; / RTI >
The positioning point presence area determination module may determine,
Calculates a signal distance from the positioning AP to the positioning terminal based on the signal strength measurement value,
And determining that the positioning point is outside the first polygon when at least one of the signal distance calculation values is greater than the distance between any two positioning APs of the positioning APs, And determines that the positioning point is within the first polygon when the distance is smaller than the distance
Based indoor positioning system.
삭제delete 청구항 5에 있어서,
상기 측위 수행모듈의 측위점 산출은,
상기 측위점 존재영역 판단모듈에 의해 측위점이 상기 제1 다각형 내부에 있는 것으로 판단된 경우, 상기 제1 다각형을 이루는 측위 AP들에 대하여 중점 알고리즘 또는 가중 중점 알고리즘을 적용하고,
상기 측위점이 상기 제1 다각형 외부에 있는 것으로 판단된 경우, 상기 제1 다각형을 이루는 측위 AP 중 일부와 상기 가상의 측위 AP에 대하여 중점 알고리즘 또는 가중 중점 알고리즘을 적용함에 의해 이루어지는 것
을 특징으로 하는 와이파이 기반 실내측위 시스템.The method of claim 5,
Wherein the positioning point calculation of the positioning execution module comprises:
A center point algorithm or a weighted center point algorithm is applied to the positioning APs constituting the first polygon when it is determined by the positioning point existing region determination module that the positioning point is within the first polygon,
And applying a center point algorithm or a weighted center point algorithm to a part of the positioning APs forming the first polygon and the virtual positioning AP when it is determined that the positioning point is outside the first polygon
Based indoor positioning system. 청구항 5에 있어서,
상기 데이터베이스에 저장되어 있는 AP 정보에는,
각 AP의 위치정보를 포함하고,
상기 각 측위 AP간 거리는,
상기 각 AP의 위치정보로부터 산출되는 것
을 특징으로 하는 와이파이 기반 실내측위 시스템.
The method of claim 5,
The AP information stored in the database includes,
Includes location information of each AP,
The distance between each of the positioning APs,
Those calculated from the location information of each AP
Based indoor positioning system.
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