KR101458338B1 - Method and apparatus for localization using zigbee communication - Google Patents

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KR101458338B1
KR101458338B1 KR1020140009489A KR20140009489A KR101458338B1 KR 101458338 B1 KR101458338 B1 KR 101458338B1 KR 1020140009489 A KR1020140009489 A KR 1020140009489A KR 20140009489 A KR20140009489 A KR 20140009489A KR 101458338 B1 KR101458338 B1 KR 101458338B1
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신병석
이상철
이진희
김경율
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인하대학교 산학협력단
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Abstract

Disclosed are a method and an apparatus for outdoor localization using Zigbee communications. The outdoor localization method for estimating a current location in a mobile terminal, comprises the steps of mounting a first Zigbee module in the mobile terminal; measuring a distance from a second Zigbee module to the first Zigbee module, wherein the second Zigbee module is fixed to a reference point on the movement path; and estimating the current location of the mobile terminal by using the length of the first Zigbee module and the second Zigbee module.

Description

직비 통신을 이용한 실외 측위 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR LOCALIZATION USING ZIGBEE COMMUNICATION}Technical Field [0001] The present invention relates to a method and apparatus for outdoor positioning using stand-

본 발명의 실시예들은 실외에서 현재 위치를 추정하기 위한 측위 기술에 관한 것이다.Embodiments of the present invention relate to positioning techniques for estimating a current location outdoors.

실외에서 현재 위치를 추정하기 위한 방법으로는 GPS(global positioning system)를 이용한 측위 기법(positioning technique), 데드 비커닝(dead beaconing), RFID(radio frequency identification) 태그를 이용한 방법 등이 있다.Methods for estimating the current location outdoors include a positioning technique using a global positioning system (GPS), dead beaconing, and a method using a radio frequency identification (RFID) tag.

예컨대, 한국공개특허 제10-2007-0016795호(공개일 2007년 02월 08일)에는 실내외 환경에서 GPS를 이용하여 이동통신 단말기의 위치를 측정하는 기술이 개시되어 있다.For example, Korean Patent Laid-Open No. 10-2007-0016795 (published on February 08, 2007) discloses a technique for measuring the position of a mobile communication terminal using GPS in an indoor / outdoor environment.

GPS는 가장 널리 사용되는 기술이지만, GPS 데이터는 보행용으로 사용하기에는 정확성이 떨어진다.GPS is the most widely used technology, but GPS data is less accurate to use for walking.

사용자의 위치를 측정하는 기법은 무선통신방식에 따라 Wi-Fi, 직비(Zigbee), UWB(Ultra-wideband)를 이용하는 방식으로 구분한다. 또한, 구현 방식에 따라 Cell-ID 이용법, 삼각 측정법(Triangulation), 확률론적 모델링에 근거한 방법, 화면 분석법 등으로 나눈다.The method of measuring a user's position is classified into a method of using Wi-Fi, Zigbee, and UWB (Ultra-wideband) according to a wireless communication method. Also, according to the implementation method, it is divided into Cell-ID usage method, triangulation method, probabilistic modeling-based method, screen analysis method, and the like.

Wi-Fi를 이용하는 경우, 통신을 위해 설치한AP(access point)를 이용하기 때문에 추가적으로 하드웨어를 설치할 필요가 없고 안정적인 위치정보 제공이 가능하다. 그러나, 다른 방식에 비해 정밀도가 낮고 전파 간섭이 발생하는 단점이 있다.In case of using Wi-Fi, it does not need to install additional hardware because it uses AP (access point) installed for communication, and it is possible to provide stable location information. However, there is a disadvantage in that the accuracy is lower than that of other methods and radio wave interference occurs.

최근에 주로 사용되는 직비는 태그 크기가 작고 설치가 간단하다는 장점이 있지만, 정밀한 전파 모형(propagation model)이 필요하고 세밀한 지도 작성이 필요하다는 단점이 있다.Recently, it is advantageous in that the tag size is small and the installation is simple. However, it requires a precise propagation model and requires detailed mapping.

UWB는 상대적으로 높은 정밀도를 제공하고 소비 전력이 적지만 큰 대역폭으로 인해 전송거리가 짧아서 실외 랜드마크(landmark)로 사용하기에는 적합하지 않다.Although UWB provides relatively high accuracy and low power consumption, it has a short transmission distance due to its large bandwidth, which is not suitable for use as an outdoor landmark.

근접성(Proximity) 방식이라고도 불리는 Cell-ID 방식은 가장 단순한 형태의 측위 방법이다. 이는 추적하고자 하는 이동 개체가 셀(cell)이라 불리는 지정된 공간에 존재하는지의 여부를 통해 이동 개체의 위치를 확인하는 방법이다. 그러나, 셀의 밀도가 높아질수록 비용이 커지며 셀 반경에 따라 위치 정보의 정확도가 큰 편차를 보이는 단점이 있다.The Cell-ID method, also called Proximity method, is the simplest type of positioning method. This is a method for confirming the location of the mobile entity through whether the mobile entity to be tracked exists in a designated space called a cell. However, as the density of the cell increases, the cost increases and the accuracy of the position information varies with the cell radius.

삼각 측정법은 가장 보편적인 위치 추정 방법으로, 세 개의 기준점으로부터 대상 개체까지의 거리를 이용하여 위치를 계산한다. 이 방식은 장애물 존재여부, 시설물에 의한 반사 굴절과 같은 전파 환경에 따라 정확도가 좌우된다.The triangulation method is the most common method of estimating the position, and the position is calculated using the distance from the three reference points to the object. The accuracy depends on the propagation environment such as the existence of obstacles and the refraction refraction caused by the facility.

핑거 프린팅(Fingerprinting) 방식이라고도 불리는 확률론적 모델링에 의한 위치 추정 방법이 있다. 이는 다수의 샘플 포인트(sample point)를 설정하고 모든 포인트에서의 전파 특성값을 데이터베이스에 저장하고, 이동 개체의 전파 특성값과 유사한 데이터를 가진 샘플 포인트를 탐색함으로써 이동 개체의 위치를 추정한다. 다른 방식들과는 달리 사용자가 향하고 있는 방향이나 시설물 위치까지도 측위에 반영하기 때문에 가장 높은 정확도를 제공할 수 있다는 장점이 있다. 그러나, 다수의 샘플 포인트에 대해 다양한 전파 특성 값을 여러 번 획득해야 하는 문제와 장애물 등의 배치가 변경될 때마다 값을 업데이트 하고 데이터베이스 검색이 복잡하다는 단점이 있다.There is a position estimation method by probabilistic modeling, which is also called a fingerprinting method. It estimates the position of the mobile object by setting a plurality of sample points, storing the propagation characteristic values at all points in the database, and searching for sample points having data similar to the propagation characteristic values of the mobile object. Unlike other methods, it has the advantage of providing the highest accuracy because it reflects the direction of the user and the location of the facility even in the positioning. However, there is a disadvantage in that it is necessary to acquire various propagation characteristic values for a plurality of sample points several times and to update a value every time the arrangement of an obstacle or the like changes, and the database search is complicated.

GPS 대신 무선장치들 간의 신호 세기를 이용하여 보행자의 위치를 정확히 추정할 수 있는 측위 방법 및 장치를 제공한다.A positioning method and an apparatus capable of accurately estimating a position of a pedestrian using signal strength between wireless devices instead of GPS are provided.

많은 하드웨어 장비를 필요로 하지 않고 기존 직비에 비해서 비교적 정확도가 높은 거리 기반 직비 모듈을 이용하여 사용자의 위치를 파악할 수 있는 측위 방법 및 장치를 제공한다.A positioning method and apparatus are provided that can detect the position of a user by using a distance-based position module that is relatively accurate compared to the existing position without requiring a lot of hardware equipment.

가우스 분포(Gaussian distribution) 기반의 방법들을 적용함으로써 최소 개수의 직비 모듈로 전체를 커버하는 최적 배치의 측위 방법 및 장치를 제공한다.By applying methods based on Gaussian distribution, an optimal positioning method and apparatus for covering the entire area with a minimum number of positioning modules is provided.

이동 단말에서 현재 위치를 추정하는 실외 측위 방법에 있어서, 상기 이동 단말에는 제1 직비 모듈(Zigbee Module)이 탑재되고, 이동 경로 상의 기준점에 고정된 제2 직비 모듈에서 상기 제1 직비 모듈까지의 거리를 측정하는 단계; 및 상기 제1 직비 모듈과 상기 제2 직비 모듈의 거리를 이용하여 상기 이동 단말의 현재 위치를 추정하는 단계를 포함하는 측위 방법을 제공한다.An outdoor positioning method for estimating a current position in a mobile terminal, the method comprising the steps of: mounting a first Zigbee Module on the mobile terminal, measuring a distance from a second position module fixed to a reference point on the moving route to the first position module ; And estimating a current location of the mobile terminal using the distance between the first location module and the second location module.

일 측면에 따르면, 상기 제2 직비 모듈은 서로 다른 위치의 기준점에 고정된 3개의 직비 모듈로 이루어지고, 상기 제2 직비 모듈에서 상기 제1 직비 모듈까지의 거리를 측정하는 단계는, 각 기준점에서 상기 제1 직비 모듈까지의 거리를 각각 측정하고, 상기 이동 단말의 현재 위치를 추정하는 단계는, 측정된 3개의 거리 값을 이용한 삼변측량법(Trilateration)으로 상기 이동 단말의 현재 위치를 추정할 수 있다.According to an aspect of the present invention, the second locomotion module comprises three locomotion modules fixed to reference points at different positions, and the step of measuring the distance from the second locomotion module to the first locomotion module comprises: The step of estimating the current position of the mobile terminal can estimate the current position of the mobile terminal by the trilateration method using the measured three distance values, .

다른 측면에 따르면, 상기 제2 직비 모듈에서 상기 제1 직비 모듈까지의 거리를 측정하는 단계는, SDS-TWR(Symmetrical Double-Sided Two-Way Ranging) 방식으로 상기 제1 직비 모듈과 상기 제2 직비 모듈 간의 패킷 전송 시간과 패킷 전송 속도를 곱하여 거리를 측정할 수 있다.According to another aspect of the present invention, the step of measuring the distance from the second position module to the first position module may include measuring the distance between the first position module and the second position module in an SDS-TWR (Symmetrical Double-Sided Two-Way Ranging) The distance can be measured by multiplying the packet transmission time between the modules and the packet transmission speed.

또 다른 측면에 따르면, 상기 기준점은 가우스 분포(Gaussian distribution) 기반의 최대 베이즈 에러 추정 기법(Maximum Bayes Error Estimation)을 통해 결정된 위치일 수 있다.According to another aspect, the reference point may be a position determined through a Gaussian distribution based Maximum Bayes Error Estimation technique.

또 다른 측면에 따르면, 상기 제2 직비 모듈은, 상기 이동 경로 상에 위치한 후보 기준점 중에서 상기 후보 기준점 간의 직비 신호(Zigbee Signal)가 겹치는 영역을 에러라 할 때 상기 에러의 합이 최대인 후보 기준점을 제거하면서 상기 에러를 최소화 하는 위치로 결정된 상기 기준점에 설치될 수 있다.According to another aspect of the present invention, when the area where the Zigbee signal between the candidate reference points overlap with each other is referred to as an error among the candidate reference points located on the movement path, the second position module calculates a candidate reference point, And may be installed at the reference point determined as a position that minimizes the error while removing the error.

GPS 대신 무선장치들 간의 신호 세기를 이용하여 보행자의 위치를 정확히 추정할 수 있다.Instead of GPS, the position of a pedestrian can be accurately estimated using the signal strength between wireless devices.

많은 하드웨어 장비를 필요로 하지 않고 기존 직비에 비해서 비교적 정확도가 높은 거리 기반 직비 모듈을 이용하여 사용자의 위치를 파악할 수 있다.It is possible to identify the user's position by using a relatively accurate distance-based positioning module compared to the existing position without requiring a lot of hardware equipment.

가우스 분포 기반의 방법들을 적용함으로써 최소 개수의 직비 모듈로 전체를 커버하는 최적 배치를 제안할 수 있다.By applying the Gaussian distribution based methods, it is possible to propose an optimal arrangement covering the whole with the minimum number of position modules.

저비용으로 정확한 위치 추정이 가능하고 시각 장애인 등의 보행자가 실외에서 목적지까지 안전하게 이동할 수 있다.Accurate location estimation is possible at a low cost and a pedestrian such as a visually impaired person can safely move from outdoor to a destination.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 있어서, 삼변측량 기법을 이용한 측위 방법을 설명하기 위한 예시 도면이다.
도 2는 직비 모듈의 신호 발생 시뮬레이션을 도시한 것이다.
도 3은 최대 에러에 대한 베이즈 결정 규칙을 설명하기 위한 예시 도면이다.
도 4는 가우스 분포 기반의 신호 결정경계를 설명하기 위한 예시 도면이다.
도 5는 삼변측량에 이용할 최적 모듈을 검색하는 예시 도면이다.
도 6은 모듈 간 거리 정확도를 비교한 결과를 도시한 것이다.
도 7은 모듈 간 거리에 따라 수신된 데이터의 에러율과 손실율을 분석한 결과를 도시한 것이다.
도 8은 실험용 이미지의 예로서 보행로가 있는 복잡한 주거지역을 도시한 것이다.
도 9는 도 8의 지역에 대해 최적의 직비 위치로 선정된 곳을 표시한 것이다.
도 10은 본 발명에 따른 직비 통신 기반의 측위를 위한 컴퓨터 시스템의 내부 구성의 일 예를 설명하기 위한 블록도이다.
1 is an exemplary diagram for explaining a positioning method using a trilateration technique in an embodiment of the present invention.
Fig. 2 shows a signal generation simulation of the locomotive module.
3 is an exemplary diagram for explaining the Bayes decision rule for the maximum error.
4 is an exemplary diagram for explaining a Gaussian distribution-based signal decision boundary.
5 is an exemplary diagram for searching for an optimal module to be used for trilateration.
FIG. 6 shows the comparison result of the distance accuracy between modules.
FIG. 7 shows the results of analyzing the error rate and the loss rate of the received data according to the distance between the modules.
Figure 8 shows a complex residential area with a walkway as an example of a laboratory image.
FIG. 9 is a view showing an area selected as an optimal position with respect to the area of FIG. 8. FIG.
10 is a block diagram for explaining an example of the internal configuration of a computer system for positioning based on a distance communication according to the present invention.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에서는 보행용으로 적합한 측위 기술로서 GPS 대신 무선신호의 강도를 이용해 거리를 추정하는 직비(Zigbee) 통신을 이용한 측위 방법을 제안한다. 직비 모듈들을 알려진 위치에 배치하고 이동하는 사용자가 소지한 모듈과의 거리를 측정한 후 삼변측량 기법(Trilateration)을 이용하여 사용자의 위치를 추정할 수 있다. 본 발명에서는 가우스 분포 기반의 최대 베이즈 에러 추정 기술(Maximum Bayes Error Estimation)을 이용한 고정 직비 모듈의 최적 배치 방법을 제안한다. 이를 통해서 직비 모듈을 최소한으로 사용하면서 이동 모듈의 위치를 정확하게 측정할 수 있다.The present invention proposes a positioning method using Zigbee communication in which the distance is estimated using the strength of a radio signal instead of GPS as a positioning technique suitable for walking. It is possible to estimate the user's position by using the trilateration technique after arranging the position module at a known position and measuring the distance from the module possessed by the moving user. In the present invention, a method of optimizing a fixed position error module using a maximum Bayes error estimation technique based on a Gaussian distribution is proposed. This makes it possible to accurately measure the position of the mobile module while minimizing the space module.

이하에서는 위치 추정을 위한 삼변측량 기법과 랜드마크 최적 배치를 위한 추정(estimation) 방법을 자세히 설명한다.Hereinafter, a trilateration technique for location estimation and an estimation method for landmark optimal placement will be described in detail.

직비 모듈을 이용한 측위(Localization using Zigbee Modules)Localization using Zigbee Modules

위치 추정 방식은 거리를 이용하는 영역 기반 기법(range-based method)과 셀 단위의 좌표 분류에 의한 비종속 기법(range-free method)으로 나눈다. 본 발명에서는 상대적으로 정확도가 높은 것으로 알려진 영역 기반 기법을 이용한다.The location estimation method is divided into a range-based method using a distance and a range-free method using a cell-based coordinate system. In the present invention, a region-based technique known to be relatively accurate is used.

고정 모듈(Fixed module)로부터 사용자가 소지한 이동 모듈(mobile module)까지 SDS-TWR(Symmetrical Double-Sided Two-Way Ranging) 방식을 사용하여 거리를 측정한다. 즉, 두 모듈 간의 전송 시간과 전파 속도를 곱하여 거리를 구하는 것이다. 이는 두 모듈 간의 패킷(packet) 송수신 시간차를 이용하므로 정밀한 거리 계산이 가능하다는 장점을 가지고 있다.The distance is measured using the SDS-TWR (Symmetrical Double-Sided Two-Way Ranging) method from the fixed module to the mobile module carried by the user. That is, the distance is obtained by multiplying the transmission time and the propagation speed between the two modules. This is advantageous in that precise distance calculation is possible by using the time difference of packet transmission / reception between two modules.

일 예로, 세 개의 고정 모듈들의 위치와 이동 모듈까지의 거리로부터 유도된 세 원의 방정식에 의해 이동 모듈의 위치를 추정하는 삼변측량 기법을 사용한다. 도 1에 도시한 바와 같이, 이동 모듈의 위치 M은 최소 3개의 고정 모듈(fixed modules A, B, C)과의 거리 RA, RB, RC를 이용하여 계산할 수 있다. 도 1에서 이동 모듈을 탑재한 컴퓨터에서 위치 계산 프로그램을 통해 이동 모듈을 소지한 사용자의 위치가 실시간으로 계산될 수 있다.For example, a trilateration technique is used to estimate the location of a moving module by a three-circle equation derived from the location of the three fixed modules and the distance to the moving module. As shown in FIG. 1, the location M of the mobile module can be calculated using the distances R A , R B , and R C to at least three fixed modules (fixed modules A, B, and C). In FIG. 1, the position of a user having a mobile module can be calculated in real time through a position calculation program in a computer equipped with the mobile module.

고정 노드의 최적 배치(Optimal Placement of Fixed Nodes)Optimal Placement of Fixed Nodes

최소 개수의 고정 모듈들로 사용자의 위치를 정확히 측정하기 위해 가우스 분포 기반의 베이즈 에러 추정 기법을 적용한다. 설치 가능한 모든 경로에 가상으로 고정 모듈을 촘촘히 배치한 후, 각 단계마다 최대 에러(maximum error)를 가지는 모듈을 차례로 제거하여 에러를 최소화 하는 위치를 찾아낼 수 있다.The Bayesian error estimation method based on the Gaussian distribution is applied to accurately measure the position of the user with a minimum number of fixed modules. It is possible to dynamically arrange fixed modules in all possible paths and then find out the locations where errors are minimized by sequentially removing modules with maximum errors at each step.

본 발명에서는 직비 신호(Zigbee signal)가 거리에 따라 강도(strength)가 감소하는 특성을 이용하도록 신호를 발생시킬 수 있다. 도2의 (b)와 같이 선형 가우스 분포(linear Gaussian distribution)를 적용하여 신호를 모델링 하고, 베이즈 에러 기법으로 신호를 추정하기 위해 도 2의 (c)와 같이 원형으로 방사한다. 도 2의 (a)에서처럼 극좌표계(Polar Coordinate) 상에서 한 모듈의 신호 범위(signal range)는 반지름이 r인 원으로 표시되며, 신호는 r_off의 오프셋(offset)을 가지는 n개의 동심원으로 이루어진다. 이때 하나의 원에서는 -π에서 +π 범위 내에서 일정 간격 θ 신호가 방사된다. 수학식 1은 r을 계산하는 식이고, 수학식 2는 원 안의 한 포인트의 위치를 계산하는 식이다.In the present invention, it is possible to generate a signal so that a Zigbee signal uses a characteristic that the strength decreases according to the distance. A signal is modeled by applying a linear Gaussian distribution as shown in FIG. 2 (b), and the signal is radiated as a circular pattern as shown in FIG. 2 (c) in order to estimate a signal by a Bayes error method. As shown in FIG. 2A, a signal range of a module on a polar coordinate system is represented by a circle having a radius r , and the signal is composed of n concentric circles having offsets of r_off . At this time, in one circle, a constant interval θ signal is emitted within the range of -π to + π. Equation 1 is an equation for calculating r , and Equation 2 is an equation for calculating the position of one point in a circle.

Figure 112014008198690-pat00001
Figure 112014008198690-pat00001

Figure 112014008198690-pat00002
Figure 112014008198690-pat00002

각 모듈에서 신호가 방출될 때 인접한 모듈 간의 신호가 겹치는데 이 두 모듈들의 신호 결정경계(signal decision boundary)를 정하기 위해 베이즈 에러 추정 기법을 이용한다. 신호가 겹치는 영역을 에러로 정의하고, 에러의 합이 최대인 모듈을 RM(a module to be removed)이라 정의한다. 도 3을 참조하면, 두 모듈의 신호 범위를 각각 ω1과 ω2 클래스로 나타내고, ω1의 베이즈 에러 영역은 ε1, ω2의 베이즈 에러 영역은 ε2로 나타낼 수 있다. 도 3에서 두 모듈의 에러를 구분하는 결정경계는 점선(dotted line)으로 표시하고 있다. 수학식 3과 같이 베이스 에러 ε는 복합 영역(complex region)에서 고차원 밀도 함수(high-dimensional density function)를 적분(integrating)함으로써 얻을 수 있다. 일차원에서 p h (hi)는 ωi를 구하기 위한 h의 조건부 밀도를 나타낸다.When signals are emitted from each module, signals between adjacent modules are overlapped, and a Bayesian error estimation technique is used to determine the signal decision boundary of the two modules. Define an area where signals overlap, and define a module with the maximum sum of errors as RM (a module to be removed). 3, the signal range of the two modules, each represented by ω 1 and ω 2 class, Bayes error region of ω 1 is ε 1, Bayes error region of ω 2 can be expressed by ε 2. In FIG. 3, the decision boundaries for distinguishing the errors of the two modules are indicated by dotted lines. As shown in Equation (3), the base error? Can be obtained by integrating a high-dimensional density function in a complex region. In one dimension, p h ( h | ω i ) represents the conditional density of h to obtain ω i .

Figure 112014008198690-pat00003
Figure 112014008198690-pat00003

수식4에서X는 관측 벡터(observation vector)를 나타내는데, 이것은 어느 클래스 범주 안에 속하는지 여부를 결정하는 분류 값(classification value)이다. 그리고 h(X)는 판별 함수(discriminant function)라고도 불리는 판단 규칙(decision rule)을 정의한 것으로서, 여기서는 최대 에러를 구하기 위한 테스트 함수로 사용된다. Mi는 예상 벡터(expected vectors), ∑i는 공분산 행렬(covariance matrices)을 나타낸다. 여기서는 동종의 모듈을 사용하므로 ∑1과 ∑2의 값이 동일하기 때문에 ∑로 표시한다. P1/P2는 결정을 내리기 위한 우도비(likelihood ratio)의 임계치(threshold value)로서, 여기서는 신호 포인트가 오버랩 되는 정도를 확률적 결과(probabilistic result)에 근거하여 휴리스틱(heuristic)하게 정할 수 있다.In Equation 4, X represents an observation vector, which is a classification value that determines which class category belongs. And h (X) defines a decision rule, also called a discriminant function, which is used here as a test function to find the maximum error. M i denotes the expected vectors, and S i denotes the covariance matrices. Since the same type of module is used here, Σ is indicated because Σ 1 and Σ 2 are the same. P 1 / P 2 is a threshold value of a likelihood ratio for making a decision, in which the extent to which signal points overlap can be heuristically determined based on probabilistic results .

Figure 112014008198690-pat00004
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도 4는 가우스 분포 기반의 결정경계를 계산하기 위해 본 발명에서 사용한 선형 함수(linear function)를 나타낸 것이다. 도 5는 본 발명에서 제안하는 방법을 적용하여 각 단계마다 하나의 RM을 결정하여 제거하고 삼변측량 기법에 이용할 최적 모듈이 추출되는 예를 도시한 것이다.FIG. 4 shows a linear function used in the present invention to calculate a Gaussian distribution-based decision boundary. FIG. 5 shows an example in which an optimum module to be used in the trilateration technique is extracted by removing one RM from each step by applying the method proposed in the present invention.

직비 모듈의 거리를 이용한 정확도 추정(Accuracy Estimation Using Distance of Zigbee Modules)Accuracy Estimation Using Distance of Zigbee Modules (Distance of Zigbee Modules)

본 발명에서 제안된 방식의 효율성 검증을 위하여 신호의 RSSI(수신전계강도)만을 이용하여 거리를 예측하는 모듈과 패킷 송수신 시간차를 이용하는 SDS-TWR 방식을 이용하여 거리를 측정하는 모듈을 사용하여 비교 실험을 하였다. RSSI만을 이용하는 Xbee™에서는 신호 강도를 거리 값으로 환산하는 추가 작업이 필요하다. 신호 송수신 시간차를 이용하여 거리를 구하는 모듈로는 nanoLOC™을 사용하였다. 도 6은 두 종류의 모듈들을 이용하여 측정한 거리의 정확도를 보여준다. 가로축은 실제 거리를 나타내고, 세로축은 모듈을 이용하여 측정한 거리를 표시한다. 실험 결과와 같이 Xbee™의 RSSI 신호는 주변 환경에 많은 영향을 받아서 큰 오차가 발생한다. nanoLOC는 필터링을 하지 않아도 정확도가 상당히 높은 결과를 보였다.In order to verify the efficiency of the scheme proposed in the present invention, a module for estimating the distance using only the RSSI (received field strength) of the signal and a module for measuring the distance using the SDS-TWR scheme using the packet transmission / Respectively. In Xbee ™ using only RSSI, additional work is required to convert the signal strength into a distance value. NanoLOC ™ was used as a module to calculate the distance using the time difference of signal transmission and reception. Figure 6 shows the accuracy of the distance measured using the two types of modules. The horizontal axis represents the actual distance, and the vertical axis represents the distance measured by the module. As the experimental results show, the RSSI signal of Xbee ™ is greatly influenced by the surrounding environment and causes a large error. The nanoLOC showed very high accuracy without filtering.

모듈 배치에 영향을 미치는 팩터의 분석 및 최적화(Analysis and Optimization of Factors Influencing Module Placement)Analysis and Optimization of Factors Influencing Module Placement

최소비용으로 정확한 측위를 하기 위해서 본 발명에서는 측위 정확도에 영향을 미치는 팩터들을 선정하고 각 요소의 값을 바꿔가면서 어느 정도 영향을 미치는지 확인하였다. 대상 팩터로는 랜드마크 모듈의 샘플링 레이트와 모듈 간의 배치 간격을 선정하였다.In order to perform accurate positioning at the minimum cost, the present invention determines the factors that affect the positioning accuracy and changes the value of each element to some extent. As a target factor, the sampling rate of the landmark module and the interval between modules are selected.

첫 번째 팩터는 한 모듈의 샘플링 레이트이다. 샘플링 레이트의 변화에 따른 정확도를 확인하기 위해 조작 변인 샘플링 레이트를 제외한 요소들은 통제 변인으로 정하였다. 즉, 모듈 간격은 20m로 고정하고, 모듈의 개수는 샘플링 레이트의 결과를 도출하는데 무관하므로 고려하지 않았다.The first factor is the sampling rate of one module. In order to confirm the accuracy according to the change of the sampling rate, the factors excluding the operation variable sampling rate are defined as control variables. That is, the module interval is fixed at 20 m, and the number of modules is not considered because it is independent of deriving the sampling rate result.

표 1은 샘플링 레이트의 변화에 따른 신호 손실(signal loss)과 거리 측정의 정확도에 대한 실험 결과를 나타낸다. 샘플링 레이트를 10, 20, 40, 50, 100Hz로 변경하며 30초 동안 각각 300, 600, 1200, 1500, 3000개의 데이터를 분석하였다. 신호 손실은 샘플링 레이트 별 데이터에서 손실된 데이터의 비율을 나타내고, 정확도는 손실 데이터를 포함한 거리 데이터의 측정값과 참값의 오차를 비율을 나타낸다. 여기에서 측정값이 참값으로 수용되는 범위는 보속을 고려하여 ±1m이내로 한다. 표 1에서와 같이 샘플링 레이트가 10~40Hz범위에서 정확도는 신호 손실에 영향을 받지 않고, 수신된 데이터 량에 비례하였다.Table 1 shows experimental results on the signal loss and the accuracy of the distance measurement according to the variation of the sampling rate. The sampling rates were changed to 10, 20, 40, 50, and 100 Hz, and 300, 600, 1200, 1500, and 3000 data were analyzed for 30 seconds respectively. The signal loss represents the percentage of data lost in the data by sampling rate, and the accuracy represents the ratio of the error between the measured value and the true value of the distance data including the lost data. The range in which the measured value is accepted as a true value shall be within ± 1m in consideration of the speed limit. As shown in Table 1, the accuracy in the sampling rate range of 10 to 40 Hz was not affected by the signal loss and was proportional to the amount of data received.

또한, 샘플링 레이트가 40~100Hz의 경우에는 과도한 데이터 량의 증가로 보틀넥(bottleneck) 현상이 발생하여 신호 손실이 급격히 증가하고 이로 인해 정확도가 현저히 낮아지는 결과를 보였다. 수신된 데이터 량이 증가함에 따라 전반적으로 정확도는 증가하지만, 샘플링 레이트가 일정 값을 초과하면 신호 손실이 급격하게 증가하므로 오히려 정확도가 떨어지는 것을 확인하였다. 이 실험에서는 40Hz가 최적 샘플링 레이트이다.Also, when the sampling rate is 40 to 100 Hz, the bottleneck phenomenon occurs due to an increase in the amount of data, resulting in a drastic increase in signal loss, resulting in a remarkably reduced accuracy. As the amount of received data increases, the accuracy increases overall. However, it is confirmed that when the sampling rate exceeds a certain value, the signal loss increases sharply and the accuracy is lowered. In this experiment, 40 Hz is the optimal sampling rate.

Figure 112014008198690-pat00005
Figure 112014008198690-pat00005

랜드마크 최적 배치를 위해서는 모듈 간의 최적 거리(optimal distance)를 정하는 것이 중요하다. 본 발명에서는 모듈 배치를 위해 통계적으로 모듈 간의 거리를 두 번째 팩터로 선정하였다. 이 실험에서는 모듈의 신호가 미치는 범위를 찾기 위해 거리를 조작 변인으로 설정하고 이전 실험에서 결정된 샘플링 레이트를 통제 변인으로 정하였다.For landmark optimal placement, it is important to determine the optimal distance between modules. In the present invention, the distance between modules is selected as a second factor statistically for module placement. In this experiment, we set the distance as an operational variable to find the range of the signal of the module and set the sampling rate determined in the previous experiment as the control variable.

모듈 간의 거리 변화를 위해 신호 간섭을 최소화 한 환경에서 일정 간격으로 모듈을 배치하고 데이터를 측정하였다. 본 발명에서 오류율(error rate)은 수신된 거리 데이터 중에서 에러로 판별된 데이터의 비율을 의미하는데, 보속을 고려한 기준 오차 ±1m 보다 큰 데이터를 에러로 정하였다. 손실율(Loss rate)은 일정시간 동안 소실된 데이터 비율을 의미한다. 도 7은 두 모듈 간의 거리에 따라 수신된 데이터의 에러율과 손신율을 분석한 결과이다. 단위 거리마다 설치한 각 모듈에서 이전 실험에서 결정된 최적 샘플링 레이트로 30초 동안 측정한 1200개의 데이터로 분석하였다.In order to change the distance between the modules, the modules were arranged at regular intervals in an environment where signal interference was minimized and data were measured. In the present invention, an error rate means a ratio of data determined as an error in the received distance data. The error rate is defined as data larger than a reference error of ± 1 m in consideration of the constriction. Loss rate refers to the data rate lost over a period of time. FIG. 7 shows the results of analyzing the error rate and hand extension rate of the received data according to the distance between the two modules. Each module installed at each unit distance was analyzed with 1200 data measured for 30 seconds at the optimal sampling rate determined in the previous experiment.

도 7에서 보는 바와 같이, 40m 이내에서는 에러가 전혀 없었고, 40m이후부터 에러가 발생된다. 또한, 두 모듈 간의 거리에 따라 손실율은 선형적으로 증가하는 것을 알 수 있다. 실험 결과에 의해 본 발명에서는 비용을 고려하고 에러가 없는 최대 거리인 40m를 두 모듈 간의 최적 거리(optimal distance)로 결정하였다. 40m에서 손실율이 약 25% 정도로 높지만 보행 속도와 샘플링 레이트를 고려할 때 손실율은 삼변측량 기법을 적용시 영향을 주지 않기 때문이다.As shown in FIG. 7, there is no error within 40 m, and an error occurs after 40 m. Also, it can be seen that the loss rate increases linearly with the distance between the two modules. According to the experimental results, in the present invention, the optimal distance between the two modules is determined as 40m, which is the maximum distance without error, considering the cost. The loss rate is about 25% at 40m, but considering the walking speed and sampling rate, the loss rate does not affect the application of the trilateration technique.

두 가지 팩터를 선정하여 통계적인 분석에 기반한 휴리스틱 실험으로 모듈의 특성을 분석하였다. 모듈이 변경될지라도 본 발명에서 제안하는 두 가지 팩터에 근거하여 실험함으로써 최적 값을 찾을 수 있다.We selected two factors and analyzed the characteristics of the module by heuristic experiments based on statistical analysis. Even if the module is changed, the optimum value can be found by experimenting based on the two factors proposed by the present invention.

모듈 배치(Modules Placement Using Proposed Methods)Modules Placement Using Proposed Methods

앞서 결정된 팩터들을 이용하여 모듈을 가상으로 배치해보기로 한다. 제안한 기법의 효율성을 검증하기 위해 제안한 방법과 유사한 오버랩 영역 추정(overlapping area estimation) 기법을 구현하여 비교 실험을 하였다. 이 방법은 오버랩 영역이 큰 모듈을 순차적으로 제거함으로써 삼변측량 기법을 적용할 최소 모듈을 선정하는 것이다. 하나의 직비 신호가 다른 직비들에 영향을 주는 범위를 오버랩 영역의 합으로 저장하고, 다른 모듈과 가장 많이 겹치는 모듈을 RM으로 정한다. 수학식 5의 Area ( P , Q )는 두 모듈의 오버랩 영역을 나타내고 d ( P , Q )는 두 모듈 간의 유클리디언 거리(Euclidean distance)를 의미한다.Let's try to arrange the modules virtually using the previously determined factors. In order to verify the efficiency of the proposed scheme, we implemented a similar overlapping area estimation technique similar to the proposed method. This method is to select the minimum module to apply trilateration technique by sequentially removing large overlapping modules. The range in which one position signal affects the other positions is stored as the sum of the overlap areas, and the module that overlaps most with other modules is defined as RM. Area ( P , Q ) in Equation (5 ) represents an overlap region of two modules and d ( P , Q ) represents an Euclidean distance between two modules.

Figure 112014008198690-pat00006
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모듈의 최적 배치를 찾는 방법은 두 단계로 나눈다. 첫 번째 단계에서는 두 추정 기법 중 하나를 선택하고 그 기법을 수행한 후에 제거가능 후보 모듈 RMC(removable module candidate)를 결정한다. 두 번째 단계에서는 이전 단계에서 선정한 RMC가 삼변측량 기법의 계산시 필요한 모듈 인지를 판단하여 RM 여부를 결정한다.There are two steps to finding the optimal placement of a module. In the first step, one of the two estimation schemes is selected and the removable candidate module (RMC) is determined after performing the technique. In the second step, it is determined whether the RMC selected in the previous step is a module required in the calculation of the trilateration technique and determines whether or not RM is selected.

실험은 도 8과 같이 보행 가능한 도로가 있는 복잡한 주거지역에 해당하는 500m×400m 영역에서 수행하였다. 이 지역에는 POI 52개와 경로 상에 모듈을 설치할 수 있는 9500개의 후보 위치가 존재한다고 가정하였다.The experiment was carried out in a 500m × 400m area corresponding to a complicated residential area with a walkable road as shown in FIG. It is assumed that there are 52 POIs in the area and 9500 candidate locations where modules can be installed on the route.

표 2는 두 기법에 대한 실험 결과이다. 삼변측량 적용을 위한 최소 모듈의 개수는 제안하는 기법 적용 시 76개, 오버랩 영역 추정 기법 적용 시 112개로 결정되었다. 비용 절감은 정확한 위치 추정을 위해 9500개의 모듈을 전부 설치한 경우와 비교하였다. 제안하는 방법은 최대 99.20%, 오버랩 영역 추정은 최대 98.82% 감소하였다. 도 9는 도 8의 지역에 대해 두 기법을 적용하여 최적의 모듈 위치로 선정된 곳을 표시한 것이다(레드 포인트는 POI를 나타낸다). 제안하는 방법을 적용한 최적 위치는 블랙 포인트로 표시하고, 오버랩 영역 기법을 적용한 모듈 배치는 블랙 포인트와 화이트 포인트로 표시하였다. 오버랩 영역 기법은 제안하는 기법과 비교해서 화이트 포인트 위치만큼의 더 많은 모듈 이 필요함을 알 수 있다. 따라서 제안하는 방법을 이용하면 적은 수의 모듈로 더 넓은 지역을 효과적으로 측위할 수 있을 뿐만 아니라 시간과 비용도 상당히 절약할 수 있다.Table 2 shows the experimental results for the two techniques. The number of minimum modules for trilateration was determined to be 76 for the proposed method and 112 for the overlapped region estimation. The cost savings are compared to the case of all 9500 modules installed for accurate location estimation. The proposed method is 99.20% max and the overlap region estimation is 98.82% max. FIG. 9 is a graph showing a location where an optimum module position is selected by applying the two techniques to the region of FIG. 8 (red point represents POI). The optimal location using the proposed method is represented by black points, and the module layout using the overlap area technique is represented by black points and white points. It can be seen that the overlapped region scheme requires more modules than the proposed scheme by the white point location. Therefore, using the proposed method, it is possible to effectively locate a wider area with a small number of modules, as well as considerable time and cost savings.

Figure 112014008198690-pat00007
Figure 112014008198690-pat00007

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 거리 기반의 직비 모듈을 이용한 측위 방법을 제안함으로써 직비 모듈들을 알려진 위치에 배치하고 이동하는 사용자의 모듈과의 거리를 측정하여 삼변측량 기법을 통해 사용자의 위치를 추정할 수 있다. 또한, 가우스 분포 기반의 최대 베이즈 에러 추정을 이용하여 고정 직비 모듈의 최적배치를 제공함으로써 최소 개수의 고정 직비 모듈로 사용자가 소지한 이동 모듈의 위치를 정밀하게 추정할 수 있다.In this way, according to the embodiment of the present invention, by proposing a positioning method using a distance-based positioning module, it is possible to arrange the positioning modules at a known position and measure the distance from the module of the moving user, Can be estimated. Also, by using the maximum Bayesian error estimation based on the Gaussian distribution, it is possible to estimate the position of the mobile module possessed by the user with a minimum number of fixed position modules by providing an optimum arrangement of the fixed position module.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 있어서, 컴퓨터 시스템의 내부 구성의 일례를 설명하기 위한 블록도이다. 컴퓨터 시스템(1000)은 상기에서 설명한 이동 모듈이 탑재된 컴퓨터일 수 있다.10 is a block diagram for explaining an example of an internal configuration of a computer system in an embodiment of the present invention. The computer system 1000 may be a computer equipped with the above-described moving module.

도 10에 도시한 바와 같이, 컴퓨터 시스템(1000)은 적어도 하나의 프로세서(processor)(1010), 메모리(memory)(1020), 주변장치 인터페이스(peripheral interface)(1030), 입/출력 서브시스템(I/O subsystem)(1040), 전력 회로(1050) 및 통신 회로(1060)를 적어도 포함할 수 있다.10, the computer system 1000 includes at least one processor 1010, a memory 1020, a peripheral interface 1030, an input / output subsystem (not shown) I / O subsystem) 1040, a power circuit 1050, and a communication circuit 1060.

이러한 도 10의 실시예는, 컴퓨터 시스템(1000)의 일례일 뿐이고, 컴퓨터 시스템(1000)은 도 10에 도시되지 않은 추가의 컴포넌트를 더 구비하거나, 2개 이상의 컴포넌트를 결합시키는 구성 또는 배치를 가질 수 있다. 특히, 모바일 단말기를 위한 컴퓨터 시스템은 도 10에 도시된 컴포넌트들 외에도, 각종 센서(포토 센서, 근접 센서, 조도 센서 등)나 터치스크린 등을 더 포함할 수도 있으며, 통신 회로(1060)에 RF 통신을 위한 회로가 포함될 수도 있다. 컴퓨터 시스템(1000)에 포함 가능한 컴포넌트들은 하나 이상의 신호 처리 또는 어플리케이션에 특화된 집적 회로를 포함하는 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어 및 소프트웨어 양자의 조합으로 구현될 수 있다.10 is merely an example of the computer system 1000, and the computer system 1000 may further include additional components not shown in Fig. 10, or may have a configuration or arrangement to couple two or more components . In particular, the computer system for a mobile terminal may further include various sensors (photo sensor, proximity sensor, illuminance sensor, etc.), a touch screen, etc. in addition to the components shown in FIG. 10, May be included. Components that may be included in computer system 1000 may be implemented in hardware, software, or a combination of both hardware and software, including one or more signal processing or application specific integrated circuits.

메모리(1020)는, 일례로 고속 랜덤 액세스 메모리(high-speed random access memory), 자기 디스크, 에스램(SRAM), 디램(DRAM), 롬(ROM), 플래시 메모리 또는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 메모리(1020)는 컴퓨터 시스템(1000)의 동작에 필요한 소프트웨어 모듈, 명령어 집합 또는 그밖에 다양한 데이터를 포함할 수 있다. 이때, 프로세서(1010)나 주변장치 인터페이스(1030) 등의 다른 컴포넌트에서 메모리(1020)에 액세스하는 것은 프로세서(1010)에 의해 제어될 수 있다.The memory 1020 can include, for example, a high-speed random access memory, a magnetic disk, SRAM, DRAM, ROM, flash memory or non-volatile memory. have. The memory 1020 may include software modules, a set of instructions, or various other data required for operation of the computer system 1000. At this point, accessing memory 1020 from other components, such as processor 1010 or peripheral device interface 1030, may be controlled by processor 1010.

주변장치 인터페이스(1030)는 컴퓨터 시스템(1000)의 입력 및/또는 출력 주변장치를 프로세서(1010) 및 메모리(1020)에 결합시킬 수 있다. 프로세서(1010)는 메모리(1020)에 저장된 소프트웨어 모듈 또는 명령어 집합을 실행하여 컴퓨터 시스템(1000)을 위한 다양한 기능을 수행하고 데이터를 처리할 수 있다.The peripheral device interface 1030 may couple the input and / or output peripheral devices of the computer system 1000 to the processor 1010 and the memory 1020. The processor 1010 may perform various functions and process data for the computer system 1000 by executing a software module or a set of instructions stored in the memory 1020. [

입/출력 서브시스템(1040)은 다양한 입/출력 주변장치들을 주변장치 인터페이스(1030)에 결합시킬 수 있다. 예를 들어, 입/출력 서브시스템(1040)은 모니터나 키보드, 마우스, 프린터 또는 필요에 따라 터치스크린이나 센서 등의 주변장치를 주변장치 인터페이스(1030)에 결합시키기 위한 컨트롤러를 포함할 수 있다. 다른 측면에 따르면, 입/출력 주변장치들은 입/출력 서브시스템(1040)을 거치지 않고 주변장치 인터페이스(1030)에 결합될 수도 있다.The input / output subsystem 1040 can couple various input / output peripherals to the peripheral interface 1030. For example, input / output subsystem 1040 may include a controller for coupling a peripheral, such as a monitor, keyboard, mouse, printer, or a touch screen or sensor, as needed, to peripheral interface 1030. According to another aspect, the input / output peripheral devices may be coupled to the peripheral device interface 1030 without going through the input / output subsystem 1040.

전력 회로(1050)는 단말기의 컴포넌트의 전부 또는 일부로 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어 전력 회로(1050)는 전력 관리 시스템, 배터리나 교류(AC) 등과 같은 하나 이상의 전원, 충전 시스템, 전력 실패 감지 회로(power failure detection circuit), 전력 변환기나 인버터, 전력 상태 표시자 또는 전력 생성, 관리, 분배를 위한 임의의 다른 컴포넌트들을 포함할 수 있다.The power circuit 1050 can power all or a portion of the components of the terminal. For example, the power circuitry 1050 may include one or more power sources such as a power management system, a battery or alternating current (AC), a charging system, a power failure detection circuit, a power converter or inverter, And may include any other components for creation, management, distribution.

통신 회로(1060)는 적어도 하나의 외부 포트를 이용하여 다른 컴퓨터 시스템과 통신을 가능하게 할 수 있다. 또는 상술한 바와 같이 필요에 따라 통신 회로(1060)는 RF 회로를 포함하여 전자기 신호(electromagnetic signal)라고도 알려진 RF 신호를 송수신함으로써, 다른 컴퓨터 시스템과 통신을 가능하게 할 수도 있다.The communication circuitry 1060 may enable communication with other computer systems using at least one external port. Alternatively, as needed, communication circuitry 1060 may communicate with other computer systems by sending and receiving RF signals, also known as electromagnetic signals, including RF circuits.

본 발명의 실시예에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 시스템을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령(instruction) 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다.The methods according to embodiments of the present invention may be implemented in the form of a program instruction that can be executed through various computer systems and recorded in a computer-readable medium.

본 실시예에 따른 프로그램은 PC 기반의 프로그램 또는 모바일 단말 전용의 어플리케이션으로 구성될 수 있다. 본 실시예에서의 위치 계산을 위한 앱은 독립적으로 동작하는 프로그램 형태로 구현되거나, 혹은 특정 어플리케이션의 인-앱(in-app) 형태로 구성되어 상기 특정 어플리케이션 상에서 동작이 가능하도록 구현될 수 있다.The program according to the present embodiment can be configured as a PC-based program or an application dedicated to a mobile terminal. An app for location calculation in the present embodiment may be implemented as an independent program or as an in-app form of a specific application so that it can be operated on the specific application.

이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The apparatus described above may be implemented as a hardware component, a software component, and / or a combination of hardware components and software components. For example, the apparatus and components described in the embodiments may be implemented within a computer system, such as, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable gate array (FPGA) , A programmable logic unit (PLU), a microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions. The processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system. The processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to execution of the software. For ease of understanding, the processing apparatus may be described as being used singly, but those skilled in the art will recognize that the processing apparatus may have a plurality of processing elements and / As shown in FIG. For example, the processing unit may comprise a plurality of processors or one processor and one controller. Other processing configurations are also possible, such as a parallel processor.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of the foregoing, and may be configured to configure the processing device to operate as desired or to process it collectively or collectively Device can be commanded. The software and / or data may be in the form of any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage media, or device , Or may be permanently or temporarily embodied in a transmitted signal wave. The software may be distributed over a networked computer system and stored or executed in a distributed manner. The software and data may be stored on one or more computer readable recording media.

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.The method according to an embodiment may be implemented in the form of a program command that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions to be recorded on the medium may be those specially designed and configured for the embodiments or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape; optical media such as CD-ROMs and DVDs; magnetic media such as floppy disks; Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

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.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 exemplary embodiments. For example, it is to be understood that the techniques described may be performed in a different order than the described methods, and / or that components of the described systems, structures, devices, circuits, Lt; / RTI > or equivalents, even if it is replaced or replaced.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.

Claims (5)

이동 단말에서 현재 위치를 추정하는 실외 측위 방법에 있어서,
상기 이동 단말에는 제1 직비 모듈(Zigbee Module)이 탑재되고,
이동 경로 상의 기준점에 고정된 제2 직비 모듈에서 상기 제1 직비 모듈까지의 거리를 측정하는 단계; 및
상기 제1 직비 모듈과 상기 제2 직비 모듈의 거리를 이용하여 상기 이동 단말의 현재 위치를 추정하는 단계
를 포함하고,
상기 기준점은 가우스 분포(Gaussian distribution) 기반의 최대 베이즈 에러 추정 기법(Maximum Bayes Error Estimation)을 통해 결정된 위치이고,
상기 제2 직비 모듈은 서로 다른 위치의 기준점에 고정된 3개의 직비 모듈로 이루어지는 것으로, 상기 이동 경로 상에 위치한 후보 기준점 중에서 상기 후보 기준점 간의 직비 신호(Zigbee Signal)가 겹치는 영역을 에러라 할 때 상기 에러의 합이 최대인 후보 기준점을 제거하면서 상기 에러를 최소화 하는 위치로 결정된 상기 기준점에 설치되고,
상기 제2 직비 모듈에서 상기 제1 직비 모듈까지의 거리를 측정하는 단계는,
각 기준점에서 상기 제1 직비 모듈까지의 거리를 각각 측정하고,
상기 이동 단말의 현재 위치를 추정하는 단계는,
측정된 3개의 거리 값을 이용한 삼변측량법(Trilateration)으로 상기 이동 단말의 현재 위치를 추정하는 것
을 특징으로 하는 측위 방법.
An outdoor positioning method for estimating a current position in a mobile terminal,
The mobile terminal is equipped with a first Zigbee Module,
Measuring a distance from a second position module fixed to a reference point on a moving path to the first position module; And
Estimating a current location of the mobile terminal using the distance between the first location module and the second location module
Lt; / RTI >
The reference point is a position determined through a Gaussian distribution based maximum Bayes Error Estimation technique,
Wherein the second space module is composed of three spatial modules fixed to different reference positions, and when an area in which the spatial signals (Zigbee signal) between the reference reference points are overlapped among the reference reference points located on the movement path is an error, The reference point being determined to be a position that minimizes the error while eliminating a candidate reference point having a maximum sum of errors,
Wherein measuring the distance from the second position module to the first position module comprises:
Measuring a distance from each reference point to the first position space module,
Estimating a current location of the mobile terminal,
Estimating the current position of the mobile terminal by trilateration using three measured distance values
. ≪ / RTI >
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제2 직비 모듈에서 상기 제1 직비 모듈까지의 거리를 측정하는 단계는,
SDS-TWR(Symmetrical Double-Sided Two-Way Ranging) 방식으로 상기 제1 직비 모듈과 상기 제2 직비 모듈 간의 패킷 전송 시간과 패킷 전송 속도를 곱하여 거리를 측정하는 것
을 특징으로 하는 측위 방법.
The method according to claim 1,
Wherein measuring the distance from the second position module to the first position module comprises:
The distance is measured by multiplying the packet transmission time between the first location module and the second location module by the SDS-TWR (Symmetrical Double-Sided Two-Way Ranging) method and the packet transmission speed
. ≪ / RTI >
삭제delete 삭제delete
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