KR101453651B1 - 절대위치 및 상대위치 정보를 이용한 실내 자동 위치측정 시스템 및 방법 - Google Patents

절대위치 및 상대위치 정보를 이용한 실내 자동 위치측정 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

절대위치 및 상대위치 정보를 이용한 실내 자동 위치측정 시스템 및 방법을 개시한다. 일 실시예에 따른 실내 자동위치 측정 시스템의 위치 측정 장치는, 대응 장치의 상대 위치를 측정하기 위한 신호를 수신하거나 상기 대응 장치로 상대 위치를 알리기 위한 신호를 송신하는 신호 송수신부; 및 상기 대응 장치로부터 수신된 수신 신호의 지연시간, 상기 수신 신호의 세기 및 상기 수신 신호의 수신 방향 정보 중 적어도 하나를 이용하여 상기 대응 장치의 상대 위치를 측정하거나, 상기 대응 장치의 절대 위치 정보 및 상기 상대 위치에 기초하여 상기 위치 측정 장치의 절대 위치를 측정하는 제어부를 포함한다.

Description

절대위치 및 상대위치 정보를 이용한 실내 자동 위치측정 시스템 및 방법 {SYSTEM AND METHOD FOR THE AUTOMATIC INDOOR POSITIONING SYSTEM USING GLOBAL AND LOCAL POSITION INFORMATION}
본 발명은 절대위치 및 상대위치 정보를 이용한 실내 자동 위치측정 시스템 및 방법에 관한 것이다.
종래 기술에 따른 위치 측정 시스템은 인식 대상 장치의 상대적인 위치를 측정하기 위한 구성을 개시한다.
종래 기술에 따르면, 수신 신호의 시간 차이를 이용하여 인식 대상 장치의 위치를 추정할 수 있다. 이때, 인식 대상 장치의 위치 추정은 TOA(Time of Arrival) 방식 및 TDOA(Time Difference of Arrival) 방식을 이용할 수 있다.
하기의 특허 문헌 3은 다중 마이크 및 스피커를 이용한 위치 인식 시스템의 예를 보여준다.
특허 문헌 3을 참조하면, 에어컨이 전파 속도가 빠른 전파 신호로 음향 신호의 발사 명령을 휴대폰으로 전송하고 이를 수신한 휴대폰은 즉시 음향 신호를 발생하며, 최소한 두 개의 마이크로 음향 신호를 수신한 에어컨은 전파 신호의 발사 명령 시각과 음향 신호의 수신 시각 차이를 측정하여 거리를 계산하고 두 개의 마이크로 수신된 신호의 시간 차이를 측정하여 각도를 계산할 수 있다.
또한, 문헌 3을 참조하면, 휴대폰이 음향 신호를 발사하면, 에어컨은 최소한 세 개 이상의 마이크로 이 신호를 수신하고 각각의 시간 차이를 측정하며 이 값들을 이용하여 휴대폰과의 거리와 각도를 계산할 수 있다.
그러나, 문헌 3은 장치 상호 간의 상대 적인 위치 인식에 대해서만 개시하고 있는 점에서, 다양한 환경에서의 위치 인식 및 응용 서비스를 제공하는데 한계가 있을 수 있다.
1. 대한민국 공개특허공보 10-2005-0010866호(2005.01.28) 발명의 명칭: 국부적 환경내의사람들의 위치와 개인적 선호들에 따른 국부적 환경의 분위기에 적응하는 시스템 및 방법 2. 대한민국 공개특허공보 10-2009-0022829호(2009.03.04) 발명의 명칭: 유비쿼터스 환경에서의 실시간 위치 인식 방법 및 시스템 3. 대한민국 공개특허공보 10-2011-0139077호(2011.12.28) 발명의 명칭: 개인환경서비스를 위해 기기에 내장된 근거리통신모듈과 다중 마이크, 스피커를 이용한 지능적 위치 인식 시스템 및 방법
실내 환경에서 스마트 폰과 같은 이동 단말의 위치를 파악하거나 스마트 폰 에서 특정 위치 측정 장치의 위치를 인식함에 있어서, 시스템 구축 및 유지 비용을 줄일 수 있는 실내 자동 위치측정 시스템을 제공하고자 한다.
또한, 다양한 응용이 가능한 실내 자동 위치측정 시스템을 제공하고자 한다.
또한, 여러 개의 위치측정 기능이 있는 장치들 사이에 절대위치 및 상대위치, 또는 설치 방위각 정보, 또는 장치 기울기정보 또는 움직임 정보를 교환하고 그 정보들을 조합하여 실내에서 스마트폰과 같은 단말기의 절대 위치 또는 상대위치를 측정할 수 있는 위치측정 시스템을 제공하고자 한다.
일 실시예에 따른 실내 자동위치 측정 시스템의 위치 측정 장치는, 대응 장치의 상대 위치를 측정하기 위한 신호를 수신하거나 상기 대응 장치로 상대 위치를 알리기 위한 신호를 송신하는 신호 송수신부; 및 상기 대응 장치로부터 수신된 수신 신호의 지연시간, 상기 수신 신호의 세기 및 상기 수신 신호의 수신 방향 정보 중 적어도 하나를 이용하여 상기 대응 장치의 상대 위치를 측정하거나, 상기 대응 장치의 절대 위치 정보 및 상기 상대 위치에 기초하여 상기 위치 측정 장치의 절대 위치를 측정하는 제어부를 포함한다.
일 실시예에 따른 실내 자동위치 측정 시스템의 위치 측정 장치에서 수행되는 위치 측정 방법은, 대응 장치의 상대 위치를 측정하기 위한 신호를 수신하거나 상기 대응 장치로 상대 위치를 알리기 위한 신호를 송신하는 단계; 및 상기 대응 장치로부터 수신된 수신 신호의 지연시간, 상기 수신 신호의 세기 및 상기 수신 신호의 수신 방향 정보 중 적어도 하나를 이용하여 상기 대응 장치의 상대 위치를 측정하거나, 상기 대응 장치의 절대 위치 정보 및 상기 상대 위치에 기초하여 상기 위치 측정 장치의 절대 위치를 측정하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 따른 절대위치 및 상대위치 정보를 이용한 실내 자동 위치측정 시스템은, 대응 장치의 상대 위치를 측정하기 위한 신호를 수신하거나 상기 대응 장치로 상대 위치를 알리기 위한 신호를 송신하고, 상기 대응 장치로부터 수신된 수신 신호의 지연시간, 상기 수신 신호의 세기 및 상기 수신 신호의 수신 방향 정보 중 적어도 하나를 이용하여 상기 대응 장치의 상대 위치를 측정하거나, 상기 대응 장치의 절대 위치 정보 및 상기 상대 위치에 기초하여 상기 위치 측정 장치의 절대 위치를 측정하는 위치 측정 장치; 및 상기 위치 측정 장치와의 통신을 통해 상대 위치 또는 절대 위치에 대한 정보를 교환하고, 상기 위치 측정 장치와의 상대 위치를 측정하거나 상기 위치 측정 장치와의 상대 위치 정보를 이용하여 자신의 절대 위치를 측정하는 단말을 포함한다.
일 실시예에 따른 절대위치 및 상대위치 정보를 이용한 실내 자동 위치측정 시스템의 위치 측정 방법은, 위치 측정 장치와 대응 장치가 서로를 위치 인식 대상 장치로 설정하는 단계; 상대 위치를 측정하기 위한 신호를 송수신하는 단계; 수신 신호의 지연시간, 상기 수신 신호의 세기 및 상기 수신 신호의 수신 방향 정보 중 적어도 하나를 이용하여 상기 인식 대상 장치의 위치를 추정하는 단계; 및 복수의 주변 장치들과 상호간의 위치 정보를 교환하여 상기 추정된 인식 대상 장치의 위치 정보 또는 자신의 위치정보를 보정하거나, 수신된 주변장치의 절대위치정보와 측정된 상대위치정보를 이용하여 자신 또는 상기 인식대상장치의 절대위치를 측정하는 단계를 포함한다.
단일 구성품으로 상대위치 인식이 가능한 위치측정장치들이 자동적으로 서로의 상대위치들을 인식하고 절대위치 정보를 추정하여 전체 위치측정시스템의 설치와 운용이 쉽고 저렴한 효과가 있다.
또한, GPS와 같은 절대위치 측정기나 지자기센서, 기울기센서, 자이로센서 등으로 TDOA 방식의 위치측정 오류를 보정할 수 있는 효과가 있다.
또한 위치인식장치에서 위치정보와 함께 지도와 같은 지역정보를 스마트폰에 제공하여 쇼핑몰과 같은 복잡하고 지역정보가 자주 변경되는 실내 장소에서 목적지 정보를 쉽게 인식할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 절대위치 및 상대위치 정보의 조합에 의한 실내 자동 위치측정 시스템을 나타낸다.
도 2는 상대 위치 인식의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 위치 측정 장치 및 인식 대상 장치의 구성예를 나타낸다.
도 4는 모션 인식 센서의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 일 실시예에 따른 위치 측정 장치 및 인식 대상 장치의 구성예를 나타낸다.
도 5는 일 실시예에 따른 실내 자동 위치측정 시스템의 위치 측정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
가전기기와 상관없이 별도의 위치측정장치들을 실내 공간에 군데군데 설치해 놓으면 위치측정장치들이 자동으로 서로의 상대위치를 측정하여 실내 공간 내에서의 자신의 상대위치를 인식하고 그 중의 최소한 하나의 위치측정장치에 GPS 신호가 수신되어 절대위치 좌표값을 취득할 수 있으면, 이 정보 및 방위각 정보와 상대위치 정보, 또는 장치 기울기정보를 조합하여 GPS가 수신되지 못하는 위치측정장치들도 자신의 절대위치 좌표를 추정할 수 있으며, 이 정보를 기반으로 주변의 스마트폰에 실내에서의 절대위치 좌표값을 제공하여 다양한 지역정보서비스를 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 절대위치 및 상대위치 정보의 조합에 의한 실내 자동 위치측정 시스템을 나타낸다.
도 1을 참조하면, 위치측정장치들(121, 123, 125)은 실내 공간에 설치될 수 있다. 이때, 위치 측정 장치는 가전기기에 내장된 장치일 수 도 있고 독립된 장치일 수 도 있다. 또한, 위치 측정 장치는 스마트 폰 또는 로봇, 차량, 장난감, 사람 또는 동물 추적장치, 전시물, 휴대품, 리모컨, 휴대폰, 열쇄, 지갑, 가방 등과 같은 이동 단말일 수 도 있다.
도 1에 도시된 예에서, 위치 측정 장치(121)는 GPS 위성(110)으로부터 GPS 신호를 수신할 수 있는 위치에 있는 것으로 가정한다.
도 1에 도시된 실내 자동 위치측정 시스템이 적용되는 공간은 예를 들어, COEX와 같은 거대한 지하 공간일 수 있다. 실내 자동 위치측정 시스템을 이용하면, 이와 같은 지하 공간에서 스마트 폰(131, 133)을 휴대한 사용자가 현재의 위치를 알수 있고 목적지로의 이동 방향과 거리를 알 수 있다.
관리자는 복수 개의 위치측정장치(121, 123, 125)를 군데군데 설치하여 두고, 그 중 최소한 하나의 위치측정장치(121)는 창가쪽에 설치하여 GPS 신호를 수신할 수 있도록 하던지 관리자가 위치측정장치(121)에 직접 절대위치 좌표값을 입력함으로써, 절대 위치 정보가 공유될 수 있다.
위치측정장치들(121, 123, 125)은 무선랜(140) 또는 블루투스, 지그비 등의 근거리 무선통신 장치를 통해 근거리 통신을 수행하거나, 직접 통신을 통해 데이터 통신을 수행함으로써 서로의 고유 번호 및 장치의 속성 정보를 교환할 수 있다.
위치측정장치들(121, 123, 125)은 서로 음향 신호를 송수신함으로써, TDOA 또는 TOA, AOA, 신호세기 방식으로 상호간의 상대위치 정보를 측정할 수 도 있다. 이때, 위치측정장치(121)는 GPS 정보를 위치측정장치들(123, 125)로 전송함으로써, 자신의 절대 위치 정보를 공유할 수 있다.
TDOA 또는 TOA, AOA, 신호세기 방식을 통해 대응 장치의 상대적인 위치를 측정하고, 측정된 상대 위치로부터 방위각 정보 및 거리 정보, 또는 장치 기울기, 움직임 정보를 절대 위치 정보에 조합함으로써 자신의 절대 위치 좌표 정보를 추정할 수 있다.
이때, 대응 장치는 스마트 폰과 같은 위치 측정의 대상이 되는 단말일 수 도 있고, 다른 위치 측정 장치일 수 도 있다.
따라서, COEX에 산재되어 설치된 위치측정장치들은 자동적으로 상대위치와 절대위치 정보를 측정 및 인식하게 되며, 또한 주변에 있는 스마트폰을 무선랜 방식으로 인식하고 스마트폰으로부터 음향신호를 수신받아 동일한 방법으로 스마트폰의 상대위치와 절대위치를 인식하는 것이 가능하다.
한 편, 스마트폰에 인터넷 및 이동통신을 통해 COEX의 실내 지도가 수신되어 표시되면 여기에 스마트폰의 위치를 표시하고 스마트폰에 내장된 지자기센서를 통해 방위각을 알 수 있으며, 따라서 목적지로의 진행 방향을 표시할 수 있다. 또는 관리자가 하나의 위치측정장치에 주변 지역의 지도정보를 저장해 놓으면 위치측정장치가 이를 주변의 위치측정장치 또는 스마트폰에 전달하여 스마트폰에 상세한 지역정보와 현재의 위치를 표시할 수도 있다.
도 1의 예에서, 위치측정장치들(121, 123, 125)에서 수집된 정보 및 스마트 폰(131, 133)에서 수집된 정보는 서비스 제공 서버(150)로 전송될 수 있다. 또한, 서비스 제공 서버(150)는 실내 공간의 지도 정보 등을 위치측정장치들(121, 123, 125) 또는 스마트 폰(131, 133)으로 제공할 수 있다.
도 2는 상대 위치 인식의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
위치측정 시스템은 크게 (전세계) 절대위치 측정시스템(Global Positioning System)과 상대위치 측정시스템(Local Positioning System)으로 구분될 수 있다.
상대 위치 측정 방식은 여러 개의 센서로 수신된 수신신호의 시간지연 차이를 측정하여 삼각측량 방법으로 위치를 측정하거나, 신호의 수신 각도를 삼각측량방법으로 위치를 측정하거나, 수신신호의 세기 정보를 측정하여 삼각측량 방법이나 데이터베이스 정보와 비교하는 방식이 있다.
삼각측량 방법을 사용하기 위해서는 최소한 3개의 위치측정용 수신기가 공간에 분산되어 설치되어 있어야 하며, 수신기가 설치된 정확한 위치정보가 필요하고 수신기 사이에서 정확한 시간 동기가 맞아야 한다. 또한 수신기 사이에 정보 교환을 위한 통신망도 구성되어 있어야 한다. 수신 신호의 세기를 이용하는 방식은 페이딩이나 장애물로 인한 신호의 감쇄로 위치 오차가 큰 편이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 TDOA 방식의 위치 측정 장치(220)는 대응 장치(210)로부터 발산되는 음향 신호를 수신하는 세 개의 마이크들(221, 223, 225)을 구비할 수 있다.
이때, 대응 장치(210)는 pulsed CW, 또는 pulsed chirp 신호와 같은 음향 신호를 임의의 시간에 위치 측정 장치(220)로 발사한다. 위치 측정 장치(220)는 제1 마이크(221)에 음향 신호가 도달한 시간 "t", 제2 마이크(223)에 음향 신호가 도달한 시간 "t+t2", 및 제3 마이크(225)에 음향 신호가 도달한 시간 " t+t3"를 각각 계산할 수 있다.
위치측정장치(220)는 측정된 각 마이크 사이의 시간차이 t2, t3를 이용하여 쌍곡선 방정식을 계산하면, 대응장치(210)의 2차원 좌표값을 추정할 수 있다.
이때, 위치 측정 장치(220)는 수신된 음향 신호를 증폭하고, 송신 신호와 수신 신호의 상호 상관 값을 구하거나, 각 마이크에서의 수신신호의 상호 상관 값을 구하는 등의 수신 신호 처리를 수행할 수 있다. 만일, 수신 신호 처리의 결과 신호대 잡음비의 값이 기준 값 보다 작으면, 위치 측정 장치(220)는 상대 위치의 측정을 위한 신호 파형을 상기 대응 장치(210)와 협의할 수 있다. 예를 들어, 위치 측정 장치(220)는 음향 신호의 출력 레벨은 높여 재 발신 할 것을 대응 장치(210)에 요청할 수 도 있다. 또는, 위치 측정 장치(220)는 음향 신호의 주파수를 변경하거나 신호의 파형을 변경하여 재 발신 할 것을 대응 장치(210)에 요청할 수 도 있다.
또 다른 예로, 60GHz 통신과 같이 고 지향성 안테나를 이용한 가시선 통신을 이용하면, 위치 측정 장치(220) 및 대응 장치(210)는 서로의 지향 방향을 확인할 수 도 있다.
만일, 위치 측정 장치(220)의 절대위치 좌표가 E127.5, N37.0004이고 방위각이 정남향으로 바닥에 평행하게 설치되어 있으며, 상대위치 측정 결과로 대응 장치(210)가 위치측정장치(220)의 정면으로 5m 거리에 있다면, 대응 장치(210)의 절대위치 좌표는 상대위치 정보와 조합하여, 예를 들면 E127.5, N37.0003이 될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 스마트폰이 상대위치나 절대위치 좌표정보를 취득하기 어려운 대규모 실내 공간에서, 스마트폰의 상대위치나 절대위치를 쉽고 저렴한 비용으로 측정할 수 있게 된다.
이때, 실내 공간과 같이 한정된 환경에서는 절대 위치 좌표계와 유사한 유사 절대 위치 좌표계가 이용될 수 있다.
예를 들어, COEX의 내부 안내 지도에서 위치 측정 장치가 설치된 위치를 유사 절대 위치 좌표계의 원점(0.0, 0.0)이라 가정하고, 위치 측정 장치의 설치 방위각과 주변의 대응 장치들의 상대 위치 정보를 조합하여 (0.01, -0.002)와 같은 유사절대 위치를 추정하고, COEX의 내부 안내 지도에 표시하는 것도 가능하다.
유사 절대 위치 좌표계는 지구 전체를 기준으로 하는 절대 위치 좌표(예를 들어, WGS-84 좌표계)는 아니지만, 한정된 공간의 지도 정보에 사용될 수 있다.
상대 위치란 두 개의 장치에 국한된 개념이지만, 여러 개의 장치들이 넓은 지역에 혼재된 상태에서는 유사 절대 위치 좌표계도 유용하게 활용될 수 있다.
한편, 통신을 통해 유사 절대 위치 좌표 정보가 한정된 공간 내에서 공유되는 경우, 보다 편리한 서비스 제공이 가능하다.
예를 들어, 도 1에 도시된 예에서 위치 측정 장치(123)의 설치 위치가 유사절대위치 좌표계의 원점(0.0, 0.0)일 수 있다. 이때, 위치 측정 장치(123)는 스마트 폰(131) 및 스마트 폰(133)의 상대 위치를 측정하고, 방위각 및 거리 또는 장치 기울기 정보를 고려하여 스마트 폰(131)의 좌표 (x1, y1) 및 스마트 폰의 좌표 (x2, y2)를 결정할 수 있다. 통신을 통해 좌표 정보 (x1, y1) 및(x2, y2)가 실시간으로 스마트 폰(131) 및 스마트 폰(133)간에 공유되는 경우 사용자들은 안내 지도에서 서로의 위치를 파악하는 것도 가능하다.
위치측정장치(123)가 바닥에 평행하게 설치된 경우 스마트폰의 2차원 상대위치 좌표를 측정할 수 있으며, 바닥에 수직으로 설치된 경우에는 바닥으로부터의 높이를 측정할 수 있다. 또한 위치측정장치(123)에 내장된 기울기센서가 위치측정장치(123)의 설치각도를 측정하게 된다.
도 3은 일 실시예에 따른 위치 측정 장치 및 인식 대상 장치의 구성예를 나타낸다.
도 3을 참조하면, 절대위치 및 상대위치 정보를 이용한 실내 자동 위치측정 시스템은 위치 측정 장치(310) 및 인식 대상 장치(320)를 포함한다.
이때, "위치 측정 장치"라는 용어와 "인식 대상 장치"라는 용어는 상대적인 개념일 수 있다. 예를 들어, 인식 대상 장치(320)이 위치 측정 장치(310)의 위치를 인식하여야 하는 경우, 인식 대상 장치(320)는 "위치 측정 장치"라 칭해질 수 도 있다.
"위치 측정 장치"를 기준으로 "인식 대상 장치"를 설명하는 경우, "인식 대상 장치"는 "대응 장치"라 칭해질 수 도 있다.
위치 측정 장치(310) 및 인식 대상 장치(320)는 각각 스마트 폰과 같은 이동 단말일 수 도 있고, 또한 위치 측정 장치(310)는 관리자가 특정 위치에 설치한 고정된 장치이고 대응 장치(320)는 이동 단말일 수 도 있다.
위치 측정 장치(310)는 대응 장치(320)의 상대 위치를 측정하기 위한 신호를 수신하거나 대응 장치(320)로 자신의 상대 위치를 알리기 위한 신호를 송신할 수 있다.
위치 측정 장치(310)는 대응 장치(320)로부터 수신된 수신 신호의 지연시간, 상기 수신 신호의 세기 및 상기 수신 신호의 수신 방향 정보 중 적어도 하나를 이용하여 상기 대응 장치(320)의 상대 위치를 측정하거나, 상기 대응 장치(320)의 절대 위치 정보 및 상기 상대 위치에 기초하여 상기 위치 측정 장치(310)의 절대 위치를 측정할 수 있다.
위치 측정 장치(310)는 신호 송수신부(311) 및 제어부(317)을 포함한다. 또한, 위치 측정 장치(310)는 수신 신호 처리부(312), 파형 발생부(313), GPS 신호 수신부(314), 모션 인식 센서부(315) 및 기타 입출력부(316) 및 디스플레이부(318)을 더 포함할 수 있다.
신호 송수신부(311)는 대응 장치의 상대 위치를 측정하기 위한 신호를 수신하거나 상기 대응 장치로 상대 위치를 알리기 위한 신호를 송신한다. 이때, 신호는 음파, 전파 또는 광신호 일 수 있다.
신호 송수신부(311)는 유무선 라우터 또는 기지국을 통해 상대 위치 정보, 절대 위치 정보 및 장치의 속성 정보 중 적어도 하나를 실내 자동 위치측정 시스템에 속해 있는 장치들과 송수신하고, 수집된 위치 정보를 서비스 제공 서버로 전송하는 통신부(미 도시함)를 포함할 수 있다. 통신부는 상기 서비스 제공 서버 또는 위치 측정 단말로부터 현재 위치 주변의 지역 정보를 수신하고, 수신된 지역 정보를 저장하거나 다른 장치로 전송할 수 있다.
또한, 통신부는 정보의 송수신 시 전파, 음향 또는 광 신호를 변조하여 데이터 통신을 수행할 수 도 있다. 이때, 제어부(317)는 통신부를 통해 상기 데이터 통신의 수행 전에 기 설정된 상호 정보를 대응 장치와 교환하고, 상대 위치의 측정을 위한 신호 파형을 상기 대응 장치와 협의 할 수 있다.
이때, 장치의 속성 정보는 "GPS 신호를 수신하여 절대 좌표 정보를 가지고 있는 장치인지 여부에 대한 정보", "한정된 공간에서의 유사절대위치 정보의 원점이 되는 장치인지 여부에 대한 정보", "상대 위치 측정을 위해 음파, 전파 또는 광 신호 중 어떤 신호를 사용하는 지에 대한 정보", "자신의 설치 방향각 또는 기울기 정보", "출력 신호의 주파수 또는 신호 파형에 대한 정보", "특정 실내 환경에서 장치에 부여된 식별자 정보", "실내 환경에서 위치 정보를 공유하는 장치들의 식별자 정보", "장치의 제조자 정보", 및 "장치의 하드웨어 사양 정보" 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
신호 송수신부(311)는 위치 측정 장치의 서로 다른 위치에 배치된 복수의 신호 수신기를 포함할 수 있다. 이때, 신호 수신기는 음향 신호를 수신하기 위한 마이크, 전파를 수신하기 위한 안테나, 또는 광 신호를 수신하기 위한 광 신호 수신기 일 수 있다.
제어부(317)는 대응 장치로부터 수신된 수신 신호의 지연시간, 상기 수신 신호의 세기 및 상기 수신 신호의 수신 방향 정보 중 적어도 하나를 이용하여 상기 대응 장치의 상대 위치를 측정하거나, 상기 대응 장치의 절대 위치 정보 및 상기 상대 위치에 기초하여 상기 위치 측정 장치의 절대 위치를 측정한다.
제어부(317)는 위치 측정 장치(310)의 전반적인 동작을 제어하기 위한 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다.
제어부(317)는 대응 장치(320)의 절대 위치 정보 및 방위각 정보 또는 기울기 정보를 수신하여 상기 대응 장치(310)와의 상대 위치 정보를 이용하여 상기 위치 측정 장치(310)의 절대 위치를 추정하거나, 상기 위치 측정 장치(310)의 절대 위치에 상기 대응 장치(320) 또는 위치 측정 단말(미 도시함)의 상대 위치 정보를 조합하여 상기 대응 장치(320) 또는 위치 측정 단말의 절대 위치를 추정할 수 있다.
제어부(317)는 복수의 주변 장치들로부터 수신된 정보를 이용하여 상기 추정된 절대 위치 또는 상대 위치 정보를 보정할 수 도 있다.
수신 신호 처리부(312)는 대응 장치로부터 수신된 신호를 증폭하거나, 상호 상관 값을 계산하거나, 노이즈를 제거하는 등의 신호 처리를 수행한다.
파형 발생부(313)는 제어부(317)의 제어에 따라 음파, 전파 또는 광신호 파형을 생성하여 신호 송수신부(311)로 제공할 수 있다.
GPS 신호 수신부(314)는 GPS 위성으로부터 위성 신호를 수신한다. 이때 위성 신호는 절대 위치 정보를 의미한다. 제어부(317)는 GPS 신호 수신부(314)를 통해 수신된 절대 위치 정보를 상기 위치 측정 장치(310)의 절대 위치로 설정하거나, 사용자에 의해 입력된 절대 위치 정보를 상기 위치 측정 장치(310)의 절대 위치로 설정할 수 있다.
모션 인식 센서부(315)는 위치 측정 장치(310)의 지향각 또는 기울기 정보 및 움직임을 감지할 수 있다. 제어부(317)는 상기 지향각 또는 기울기 정보 및 움직임 중 적어도 하나를 상기 상대 위치 또는 절대 위치 추정에 이용할 수 있다. 모션 인식 센서부(315)의 구체적인 동작은 도 4를 통해 설명하기로 한다.
기타 입출력부(316)는 음향 신호를 출력하기 위한 스피커, 사용자 입력을 수신하기 위한 입력 장치(예를 들어, 터치 패널 또는 키패드)를 포함할 수 있다.
디스플레이부(318)는 제어부(317)의 제어에 따라 절대 위치 정보, 상기 대응 장치와의 상대 위치 정보, 지도 정보, 목적지 정보 및 상기 목적지로의 이동 방향 중 적어도 하나를 디스플레이 할 수 있다.
인식 대상 장치(320)는 위치 측정 장치(310)와의 통신을 통해 상대 위치 또는 절대 위치에 대한 정보를 교환하고, 상기 위치 측정 장치(310)와의 상대 위치를 측정하거나 상기 위치 측정 장치(310)와의 상대 위치 정보를 이용하여 자신(320)의 절대 위치를 측정할 수 있다.
인식 대상 장치(320)는 위치 측정 장치(310)의 구성과 동일한 구성을 포함할 수 도 있고, 도 3에 도시된 바와 같이 위치 측정 장치(310)의 일부 구성만을 포함할 수 도 있다.
도 4는 모션 인식 센서의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
모션 인식 센서(410)는 가속도 센서, 자이로 센서 및 지자기 센서를 포함한다. 모션 인식 센서(410)는 위치 측정 장치 또는 이동 단말에 구비될 수 있다.
가속도 센서는 x, y, z 축에 대해 작용되는 가속도 값을 측정한다. 가속도는 정적 가속도와 동적 가속도로 나눌 수 있다. 정적 가속도는 지구 상에서 아래 방향으로 항상 작용되는 중력 가속도를 의미하며, 모션 인식 센서(410)가 놓여진 방향에 따라 세 개의 축에 분산되어 측정된다. 따라서 각 축에서 측정된 가속도를 통해 중력 가속도를 추정하면 지상에 대해 현재 모션 인식 센서(410)가 놓여있는 방향을 알 수 있다. 동적 가속도는 모션 인식 센서(410)가 실제로 힘을 받아 움직일 때 측정되는 가속도이고, 세 개의 축에서 감지되는 가속도에서 중력 가속도의 요소를 제외하여 측정 가능하다.
X, Y, Z 세 개의 축에서 감지되는 동적 가속도 값을 벡터 값으로 하여 벡터 합을 계산하면, 실제 가속도 및 움직이는 방향을 알 수 있다.
따라서, 모션 인식 센서(410)를 포함하는 디바이스는 가속도 센서를 이용하여 특정 단위 시간 동안 특정 방향으로 움직인 거리를 계산할 수 있다.
모션 인식 센서를 이용하면, 통신이 일시적으로 불가능한 위치에서는 상대 위치를 추정할 수 있다.
실내 환경에서, 위치인식장치들의 통신 범위와 음향신호의 통달 범위가 중첩된다면 전체 실내 공간의 연속적인 위치인식 기능이 가능하지만, 만약 그렇지 못하면 실내 공간에 설치된 위치인식장치들 사이의 자동적인 유사절대위치 또는 절대위치의 인식과 지역정보의 전달이 불가능해진다. 이 경우 이동하는 스마트폰에 내장된 자이로센서 정보를 활용하여 연속적인 위치정보 설정이나 지역정보의 전달이 가능하다. 즉, 위치정보를 취득한 위치인식장치로부터 자신의 유사절대위치 또는 절대위치 정보를 전달받은 스마트폰이, 위치인식장치의 동작 범위를 벗어나면 내장된 자이로센서 정보를 활용하여 진행방향과 속도를 추정하고 이를 분석하여 자신의 유사절대위치나 절대위치를 지속적으로 추정할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 실내 자동 위치측정 시스템의 위치 측정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5에 도시된 예에서 "장치 1"은 도 3의 위치 측정 장치(310)이고, "장치 2"는 도 3의 인식 대상 단말(320)일 수 있다.
도 5를 참조하면, 510단계에서 장치 1과 장치 2는 서로를 위치 인식 대상 장치로 설정한다. 즉, 510단계에서 위치 측정 장치와 대응 장치가 서로를 위치 인식 대상 장치로 설정한다. 이때, "서로를 위치 인식 대상 장치로 설정한다"는 것은 서로 식별자 정보를 교환하여 어떤 장치와 상대 적인 위치를 측정하는 것인지를 인식한다는 것을 의미한다.
520단계에서 장치 2는 음파, 전파 또는 광신호를 발사하여 장치 1이 장치 2의 상대적인 위치를 추정할 수 있도록 한다.
530 단계에서 장치 1은 장치 2에서 발사되는 신호를 통해 상대적인 위치 측정이 가능함을 알려 줄 수 도 있다.
540 단계에서 장치 1은 수신 신호를 이용하여 장치 2의 상대적인 위치를 추정할 수 있다. 물론, 수신 신호의 상태가 좋지 않아 위치 추정이 불가능한 경우 장치 1은 장치 2에 신호를 재발사 할 것을 요청할 수 도 있다. 이때, 재발사 요청을 수신한 장치 2는 신호 레벨을 높이거나, 신호의 주파수를 변경하거나, 신호 파형을 변경하거나, 일정 시간 대기한 후 신호를 재발사할 수 있다.
545단계 및 550단계는 추정된 위치 정보를 보정하는 단계이다.
예를 들어, 545 단계에서 장치 2 이외의 여러 개의 주변 장치들로부터 절대 위치 정보 또는 상대 위치 정보를 수신한 경우, 장치 1은 550 단계에서 측정된 상대 위치 정보들을 비교 분석하거나 설치 방향각 또는 기울기 정보 또는 절대 위치 좌표 정보 등을 참조하여 장치 2의 추정된 상대 위치 또는 절대 위치 정보를 보정할 수 있다.
560단계에서 장치 2는 자신의 위치 정보 또는 장치 1의 위치 정보를 디스플레이하거나, 실내 환경에 존재하는 다른 장치들과 수집된 정보를 공유할 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (22)

  1. 실내 자동위치 측정 시스템의 위치 측정 장치에 있어서,
    대응 장치의 상대 위치를 측정하기 위한 신호를 수신하는 신호 송수신부;
    상기 대응 장치로부터 수신된 수신 신호의 지연시간, 상기 수신 신호의 세기 및 상기 수신 신호의 수신 방향 정보 중 적어도 하나를 이용하여 상기 대응 장치의 상대 위치를 측정하는 제어부; 및
    상기 위치 측정 장치의 설치 방위각 및 설치 기울기를 측정하는 모션 인식 센서부
    를 포함하고,
    상기 제어부는 GPS 신호 수신부를 통해 수신된 절대 위치 정보를 상기 위치 측정 장치의 절대 위치로 설정하거나, 사용자에 의해 입력된 절대 위치 정보를 상기 위치 측정 장치의 절대 위치로 설정하고,
    상기 제어부는 상기 측정된 상대 위치, 상기 위치 측정 장치의 절대 위치, 상기 측정된 설치 방위각 및 설치 기울기를 이용하여 상기 대응 장치의 절대 위치를 측정하는 실내 자동위치 측정 시스템의 위치 측정 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    복수의 주변 장치들로부터 상기 복수의 주변 장치들의 절대 위치 정보 또는 상기 복수의 주변 장치들의 상대 위치 정보를 수신한 경우 상기 수신된 정보를 이용하여 상기 측정된 상대 위치 또는 상기 측정된 절대 위치를 보정하는
    실내 자동위치 측정 시스템의 위치 측정 장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 신호 송수신부는,
    유무선 라우터 또는 기지국을 통해 상대 위치 정보, 절대 위치 정보 및 장치의 속성 정보 중 적어도 하나를 송수신하고, 수집된 위치 정보를 서비스 제공 서버로 전송하는 통신부를 포함하는
    실내 자동위치 측정 시스템의 위치 측정 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 신호 송수신부를 통해 상대 위치의 측정을 위한 상기 신호의 신호 파형을 상기 대응 장치와 협의하고,
    상기 제어부는 상기 수신된 신호의 신호대 잡음비의 값이 기준 값 보다 작은 경우 상기 신호 송수신부를 통해 상기 신호의 출력 레벨을 높여 재 발신 할 것을 상기 대응 장치에 요청하는
    실내 자동위치 측정 시스템의 위치 측정 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 신호 송수신부는,
    상기 위치 측정 장치의 서로 다른 위치에 배치된 복수의 신호 수신기를 포함하는
    실내 자동위치 측정 시스템의 위치 측정 장치.
  11. 삭제
  12. 실내 자동위치 측정 시스템의 위치 측정 장치에서 수행되는 위치 측정 방법에 있어서,
    GPS 신호 수신부를 통해 수신된 절대 위치 정보를 상기 위치 측정 장치의 절대 위치로 설정하거나, 사용자에 의해 입력된 절대 위치 정보를 상기 위치 측정 장치의 절대 위치로 설정하는 단계;
    대응 장치의 상대 위치를 측정하기 위한 신호를 수신하는 단계;
    상기 대응 장치로부터 수신된 수신 신호의 지연시간, 상기 수신 신호의 세기 및 상기 수신 신호의 수신 방향 정보 중 적어도 하나를 이용하여 상기 대응 장치의 상대 위치를 측정하는 단계;
    상기 위치 측정 장치의 설치 방위각 및 설치 기울기를 측정하는 단계; 및
    상기 측정된 상대 위치, 상기 위치 측정 장치의 절대 위치, 상기 측정된 설치 방위각 및 설치 기울기를 이용하여 상기 대응 장치의 절대 위치를 측정하는 단계
    를 포함하는 실내 자동위치 측정 시스템의 위치 측정 방법.
  13. 삭제
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