KR101468811B1 - 무선 랜을 이용한 실내 측위 시스템의 위치 보정 방법 - Google Patents

무선 랜을 이용한 실내 측위 시스템의 위치 보정 방법 Download PDF

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양성현
김남문
조욱
윤경섭
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광운대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 무선 랜을 이용한 실내 측위 시스템의 위치 보정 방법에 관한 것으로, 관성 센서; 무선 랜 신호의 수신 신호 세기를 측정하는 무선 랜 신호 수신기; 및 상기 사용자 장치의 이동 거리 및 상기 무선 랜 신호의 상기 수신 신호 세기에 기초하여, 상기 관성 센서를 이용한 상기 사용자 장치의 위치 측위 방법, 상기 무선 랜 신호의 상기 수신 신호 세기를 이용한 상기 사용자 장치의 위치 측위 방법 및 셀 아이디(Cell ID)를 이용한 상기 사용자 장치의 측위 방법 중 하나를 선택하고, 상기 선택된 위치 측위 방법을 이용하여 상기 사용자 장치의 위치를 측위하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

무선 랜을 이용한 실내 측위 시스템의 위치 보정 방법{COMPENSATION METHOD OF INDOOR POSITIONING SYSTEM USING WIRELESS LAN}
본 발명은 측위 정확도를 향상시키기 위한 실내 측위 장치 및 방법에 관한 것이다.
군사용으로 개발된 GPS(Global Position System) 기술은 항법, 측량 및 지도 제작 등의 민간용 목적으로 널리 사용되고 있다. 또한, GPS를 이용한 다양한 위치기반 서비스도 상용화 되어있다. 그러나 GPS는 위치기반 서비스를 위해서 위성과의 통신을 위한 LOS(Line of Sight)를 확보해야 하는 문제점이 있다. 이러한 이유로 지하 주차장, 지하철 및 터널, 실내에서는 사용자에게 위치 정보를 제공하지 못한다는 단점이 있다. 이에 따라 정밀한 실내 측위를 위한 다양한 서비스들이 연구되고 있다.
그 중에서도 많은 센서를 내장하고 있는 스마트 기기의 증가와 더불어 스마트 기기 내부의 관성 센서들을 이용한 측위 방법에 대한 연구는 활발히 진행되고 있다. 한국공개특허 제2010-0064256호는 실내 측위 시스템 및 그 방법에 대하여, 관성 센서만을 이용하여 실내 측위를 하고 지도 데이터를 이용하여 추정된 사용자의 위치를 보정하는 방법에 대하여 제안하고 있다. 그러나 실내 측위 기술은 센서와 같은 내부오차와 외적인 요인으로 인한 오차로 인해 측위 정확도는 떨어지게 된다. 따라서 이동 거리가 길어질수록 이러한 오차는 커질 수밖에 없다.
본 발명은 관성 센서와 무선 랜 기반의 실내 측위 장치 및 방법을 적용하여 실내 측위의 정확도를 향상시키는 방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 사용자 장치의 위치를 측위하는 방법에 있어서, 관성 센서를 이용하여 상기 사용자 장치의 이동 거리를 측정하는 단계; 상기 사용자 장치의 이동 거리에 따라 상기 관성 센서를 이용한 상기 사용자 장치의 위치 측위 방법 및 무선 랜 신호의 수신 신호 세기(RSS: received signal strength)를 이용한 상기 사용자 장치의 위치 측위 방법 중 하나를 선택하는 단계; 및 상기 선택된 위치 측위 방법을 이용하여 상기 사용자 장치의 위치를 측위하는 단계를 포함하는 사용자 장치의 위치를 측위하는 방법을 제공한다.
일측에 따르면, 상기 관성 센서는 상기 사용자 장치에 포함된 가속도 센서, 지자기 센서 및 자이로스코프 센서 중 적어도 하나를 포함하는 사용자 장치의 위치를 측위하는 방법을 제공한다.
또 다른 일측에 따르면, 상기 사용자 장치의 이동 거리에 따라 상기 관성 센서를 이용한 상기 사용자 장치의 위치 측위 방법 및 무선 랜 신호의 수신 신호 세기(RSS: received signal strength)를 이용한 상기 사용자 장치의 위치 측위 방법 중 하나를 선택하는 단계는, 상기 관성 센서를 이용하여 상기 사용자 장치의 제1 위치를 측정하는 단계; 상기 사용자 장치의 상기 이동 거리를 미리 정해진 제1 임계값과 비교하는 단계; 상기 사용자 장치의 상기 이동 거리가 상기 제1 임계값보다 작은 경우, 상기 관성 센서를 이용하여 측정된 상기 사용자 장치의 상기 제1 위치를 상기 사용자 장치의 위치로 제공하는 단계를 포함하는 사용자 장치의 위치를 측위하는 방법을 제공한다.
또 다른 일측에 따르면, 상기 사용자 장치의 이동 거리에 따라 상기 관성 센서를 이용한 상기 사용자 장치의 위치 측위 방법 및 무선 랜 신호의 수신 신호 세기(RSS: received signal strength)를 이용한 상기 사용자 장치의 위치 측위 방법 중 하나를 선택하는 단계는, 상기 사용자 장치의 상기 이동 거리가 상기 제1 임계값 이상인 경우, 무선 랜 신호의 수신 신호 세기(RSS: received signal strength)를 측정하는 단계; 상기 무선 랜 신호의 상기 수신 신호 세기를 기준 신호 세기와 비교하는 단계; 및 상기 무선 랜 신호의 상기 수신 신호 세기가 상기 기준 신호 세기보다 작은 경우, 상기 무선 랜 신호의 상기 수신 신호 세기를 이용하여 측정된 상기 사용자 장치의 제2 위치를 상기 사용자 장치의 위치로 제공하는 단계를 더 포함하는 사용자 장치의 위치를 측위하는 방법을 제공한다.
또 다른 일측에 따르면, 상기 무선 랜 신호의 상기 수신 신호 세기가 상기 기준 신호 세기 이상인 경우, 셀 아이디(Cell ID) 측위 방법을 이용하여 측정된 상기 사용자 장치의 제3 위치를 상기 사용자 장치의 위치로 제공하는 단계를 더 포함하는 사용자 장치의 위치를 측위하는 방법을 제공한다.
또 다른 일측에 따르면, 상기 셀 아이디(Cell ID) 측위 방법을 이용하여 측정된 상기 사용자 장치의 제3 위치를 상기 사용자 장치의 위치로 제공하는 단계는, 상기 사용자 장치가 속한 액세스 포인트의 위치를 상기 사용자 장치의 위치로 제공하는 단계를 포함하는 사용자 장치의 위치를 측위하는 방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 위치 측위를 제공하는 사용자 장치에 있어서, 관성 센서; 무선 랜 신호의 수신 신호 세기를 측정하는 무선 랜 신호 수신기; 및 상기 사용자 장치의 이동 거리 및 상기 무선 랜 신호의 상기 수신 신호 세기에 기초하여, 상기 관성 센서를 이용한 상기 사용자 장치의 위치 측위 방법, 상기 무선 랜 신호의 상기 수신 신호 세기를 이용한 상기 사용자 장치의 위치 측위 방법, 및 셀 아이디(Cell ID)를 이용한 상기 사용자 장치의 측위 방법 중 하나를 선택하고, 상기 선택된 위치 측위 방법을 이용하여 상기 사용자 장치의 위치를 측위하는 제어부를 포함하는 위치 측위를 제공하는 사용자 장치를 제공한다.
일측에 따르면, 상기 관성 센서는 상기 사용자 장치에 포함된 가속도 센서, 지자기 센서 및 자이로스코프 센서 중 적어도 하나를 포함하는 위치 측위를 제공하는 사용자 장치를 제공한다.
또 다른 일측에 따르면, 상기 제어부는 상기 관성 센서를 이용하여 상기 사용자 장치의 제1 위치를 측정하고, 상기 관성 센서를 이용하여 상기 사용자 장치의 이동 거리를 측정하고, 상기 사용자 장치의 상기 이동 거리를 미리 정해진 제1 임계값과 비교하고, 상기 사용자 장치의 상기 이동 거리가 상기 제1 임계값보다 작은 경우, 상기 관성 센서를 이용하여 측정된 상기 사용자 장치의 상기 제1 위치를 상기 사용자 장치의 위치로 제공하는 위치 측위를 제공하는 사용자 장치를 제공한다.
또 다른 일측에 따르면, 상기 제어부는 상기 무선 랜 신호 수신기에 의하여 측정된 상기 무선 랜 신호의 상기 수신 신호 세기를 기준 신호 세기와 비교하고, 상기 무선 랜 신호의 상기 수신 신호 세기가 상기 기준 신호 세기보다 작은 경우, 상기 무선 랜 신호의 상기 수신 신호 세기를 이용하여 측정된 상기 사용자 장치의 제2 위치를 상기 사용자 장치의 위치로 제공하는 위치 측위를 제공하는 사용자 장치를 제공한다.
또 다른 일측에 따르면, 상기 제어부는 상기 무선 랜 신호의 상기 수신 신호 세기가 상기 기준 신호 세기 이상인 경우, 상기 셀 아이디(Cell ID)를 이용한 상기 사용자 장치의 측위 방법에 따라 측정된 상기 사용자 장치의 제3 위치를 상기 사용자 장치의 위치로 제공하는 위치 측위를 제공하는 사용자 장치를 제공한다.
또 다른 일측에 따르면, 상기 제어부는 상기 무선 랜 신호의 상기 수신 신호 세기가 상기 기준 신호 세기 이상인 경우, 상기 사용자 장치가 속한 액세스 포인트의 위치를 상기 사용자 장치의 위치로 제공하는 위치 측위를 제공하는 사용자 장치를 제공한다.
본 발명은 관성 센서를 이용한 측위 방법의 측위 오차로 인한 문제점을 보완하기 위하여 추가적인 설비 없이 기존에 설치되어 있는 무선 랜을 이용하여 최적의 측위 방법을 적용함으로써 실내 측위의 정확도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 위치 측위를 제공하는 사용자 장치를 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 사용자 장치의 위치를 측위하는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 사용자 장치의 이동 거리에 따라 사용자 장치의 위치 측위 방법을 선택하는 것을 도시한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 사용자 장치의 위치를 측위하는 방법에 있어서, 일정 기준에 따라 사용자 장치의 위치 측위 방법을 선택하는 것을 도시한 흐름도이다.
이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 위치 측위를 제공하는 사용자 장치를 도시한 블록도이다.
도 1에서 도시된 바와 같이, 사용자 장치(100)는 관성 센서(110), 무선 랜 신호 수신기(120), 및 제어부(130)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 사용자 장치(100)는 관성 센서(110), 무선 랜 신호 수신기(120), 및 제어부(130)를 포함한 휴대 전화, 모바일 장치 등일 수 있다.
관성 센서(110)는 물체의 관성력을 측정하는 센서로서, 예를 들어, 가속도 센서, 지자기 센서, 자이로스코프 등을 포함할 수 있다. 일실시예에 따라, 관성 센서(110)를 이용하여 사용자 장치(100)의 위치를 측정하거나 사용자 장치(100)의 이동 거리를 측정할 수 있다.
예를 들어, 가속도 센서(acceleration sensor)를 이용하여 사용자 장치(100)의 이동 거리를 측정할 수 있다. 사용자가 사용자 장치(100)를 가지고 걸어서 이동하는 경우, 가속도 센서를 이용하면 상기 사용자가 몇 스텝(step)을 걸었는지를 계산할 수 있다. 사용자의 평균적인 보폭(average stride length)은 실험을 통해 미리 얻을 수 있으므로, 상기 이동 거리는 상기 가속도 센서를 이용하여 얻어진 스텝 수와 상기 평균적인 보폭을 곱셈함으로써 계산될 수 있다.
또한, 이동 방향은 지자기 센서(geomagnetic sensor)를 이용하여 얻어질 수 있다. 사용자가 사용자 장치(100)를 가지고 걸어서 이동하는 경우, 가속도 센서를 이용하여 스텝 수를 얻고, 지자기 센서를 이용하여 이동의 방향을 얻을 수 있다. 지자기 센서를 이용하여 이동 방향을 계산하는 방법의 일례를 수학식 1 내지 수학식 4를 이용하여 설명한다.
Figure 112013051625243-pat00001
Figure 112013051625243-pat00002
Figure 112013051625243-pat00003
Figure 112013051625243-pat00004
Figure 112013051625243-pat00005
은 초기 방향(initial direction)으로, 지자기 센서에 의해 생성되는 노이즈가 없을 때의 방향일 수 있다.
Figure 112013051625243-pat00006
은 수학식 1과 같이 N개의 데이터 샘플들로부터 계산될 수 있다. N개의 샘플들로부터 계산되는
Figure 112013051625243-pat00007
는 측정을 시작할 때 수학식 1 와 같은 식으로 표현될 수 있다.
Figure 112013051625243-pat00008
은 N번의 측정으로 측정된 각각의 방향 값을 평균함으로써 얻어질 수 있다.
k번째 걷는 스텝이 가속도 센서에 의해 감지될 때, 그에 대응하는 각도 데이터는 지자기 센서를 통해서 얻을 수 있다. 초기 방향
Figure 112013051625243-pat00009
및 k번째 스텝에 대하여 지자기 센서로부터 얻어지는 각도
Figure 112013051625243-pat00010
는 수학식 2를 이용하여 각의 변동(variation)
Figure 112013051625243-pat00011
를 계산하는 데 사용된다. 각의 변동(variation)
Figure 112013051625243-pat00012
은 초기 방향
Figure 112013051625243-pat00013
으로부터 k번째 스텝에 대한 각도
Figure 112013051625243-pat00014
를 뺌으로써 얻어질 수 있다.
다음으로, 수학식 3 및 수학식 4를 이용하여 이전 위치로부터의 이동 거리 및 방향을 계산할 수 있다.
그 결과, k번째 걷는 스텝에서 사용자의 위치를 예측할 수 있다.
Figure 112013051625243-pat00015
,
Figure 112013051625243-pat00016
)는 k번째 걷는 스텝의 현재의 위치를 나타내며,
Figure 112013051625243-pat00017
,
Figure 112013051625243-pat00018
는 다음 위치를 나타낸다.
Figure 112013051625243-pat00019
는 스텝의 평균 길이를 나타낸다.
이와 같이 관성 센서를 이용하여 초기 위치로부터의 이동 거리 및 이동 방향을 계산함으로써, 사용자 장치(100)의 현재 위치를 계산할 수 있다.
관성 센서(110)를 이용한 위치 추정을 할 때, 사용자의 이동 거리가 길어질 경우 오차로 인해 측위 정확도가 떨어지게 된다. 따라서, 실내에서 이동 거리가 길어질 경우, 무선 랜 신호의 수신 신호 세기를 이용하여 사용자 장치의 위치를 추정함으로써 실내 측위의 정확도를 향상시킬 수 있다.
무선 랜은 제한된 지역 안에 있는 기기끼리 서로 통신할 수 있도록 하여 사용자가 무선 랜 지원 지역을 돌아다니며 네트워크에 접속할 수 있도록 한 것으로, 예를 들어, 와이 파이(Wi-Fi) 등이 있을 수 있다.
무선 랜 신호 수신기(120)는 무선 랜 신호를 수신하는 수신기로서, 예를 들어 와이 파이(Wi-Fi) 수신기일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다. 무선 랜 신호 수신기(120)는 무선 랜 신호의 수신 신호 세기를 측정한다.
실내 무선 네트워크에서 사용자의 위치는 2단계를 통하여 예측될 수 있는데, 첫 번째로 신호 매개 변수는 RSS, TOA, TDOA와 같은 다양한 방법을 통해서 측정이 된다. 두 번째로, 사용자의 위치는 핑거프린트(fingerprint), 멀티-래터레이션(multi-lateration) 등과 같이 위치 기술에 의해 측정될 수 있다.
우선, RSS(Received Signal Strength)는 RSS값을 얻기 쉽고 특별한 하드웨어를 필요로 하지 않기 때문에 널리 사용될 수 있다. 사용자 장치와 그 이웃 AP(Access Point)사이의 거리는 RSS 값을 이용함으로써 계산될 수 있다. 사용자 장치와 이웃 AP 사이의 거리는 신호 감쇠(signal attenuation), 자유 공간 손실(free space loss), 페이딩(fading), 회절(diffraction), 산란(scattering), 새도우잉(shadowing) 및 반사(reflection) 등에 의해 영향을 받기 때문에 전파 신호의 특성을 이용하는 것이 중요하다.
RSS(Received Signal Strength)를 이용하여 이동 거리를 계산하는 일례로서, 로그 노말 새도우잉 모델(log normal shadowing model)을 사용할 수 있다. 로그 노말 새도우잉 모델은 서로 다른 환경에 따라 구성할 수 있는 매개 변수를 제공하기 때문에 로그 노말 새도우잉 모델 의 수학적 표현은 수학식 4와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112013051625243-pat00020
수학식 5를 참고하면,
Figure 112013051625243-pat00021
는 기준 거리(reference distance)이고,
Figure 112013051625243-pat00022
은 기준 거리(reference distance)
Figure 112013051625243-pat00023
의 RSS 값일 수 있다. N은 경로 손실 계수(path loss coefficient)이다. 빌딩 LOS(Line of Sight) 환경에서 N=1.6으로 설정될 수 있다. 두 개의 매개 변수
Figure 112013051625243-pat00024
와 N이 전파(propagation)를 설명한다. 특정
Figure 112013051625243-pat00025
에서
Figure 112013051625243-pat00026
가 로 설정(set)된 후, 이웃 AP로부터의 RSS 값이 수신기에서 측정되고, AP로부터 수신기까지의 거리가 계산된다.
다음으로, AP의 좌표들이 알려져 있고, AP로부터의 거리가 로그 노말 새도우잉 모델(log normal shadowing model)에 의해 추정되면, 수신기의 좌표는 래터레이션 방법(lateration method)에 의해 추정될 수 있다. 예를 들어, 각각의 AP의 위치가 중심점이 되는 3개의 원이 교차되는 점에 사용자 장치(100)가 위치한다고 계산하는 삼변 측량법(trilateration method)이 사용될 수 있다.
일 실시예에서는 적응적인 AP 선택 방법(adaptive AP selection scheme)과 베이스 AP 변경 방법(base AP changing scheme)이 하이브리드 위치 추정 방법(hybrid position estimation scheme)을 위해 채택될 수 있다. 베이스 AP 변경 방법은, 고정된 베이스 AP를 선택하는 기존의 방식과 달리, 가장 강한 신호의 베이스 AP를 선택한다. M개의 AP에 대하여, 베이스 AP 변경 방법은 수학식 5로 표현될 수 있다.
Figure 112013051625243-pat00027
where
Figure 112013051625243-pat00028
,
Figure 112013051625243-pat00029
,
Figure 112013051625243-pat00030
여기서,
Figure 112013051625243-pat00031
는 가장 강한 신호에 의해 선택되는 베이스 A의 좌표이다.
Figure 112013051625243-pat00032
는 수신기의 좌표이다.
Figure 112013051625243-pat00033
는 베이스 A로부터 수신기까지의 거리를 나타낸다.
Figure 112013051625243-pat00034
는 이웃한 AP들의 좌표이며, 기본 A를 제외하고
Figure 112013051625243-pat00035
의 범위를 갖는다. 수학식 5에 대하여 최소 제곱 방법(least-squares method)을 이용한 해법은 수학식 6과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112013051625243-pat00036
제어부(130)는 사용자 장치의 이동 거리 및 무선 랜 신호의 수신 신호 세기에 기초하여 관성 센서(110)를 이용한 사용자 장치의 위치 측위 방법, 무선 랜 신호의 수신 신호 세기를 이용한 사용자 장치의 위치 측위 방법 및 셀 아이디(Cell ID)를 이용한 사용자 장치의 측위 방법 중 하나를 선택하고, 선택된 위치 측위 방법을 이용하여 사용자 장치의 위치를 측위할 수 있다.
또한 제어부(130)는 관성 센서(110)를 이용하여 사용자 장치의 제1 위치를 측정하고, 관성 센서(110)를 이용하여 사용자 장치의 이동 거리를 측정하여 사용자 장치의 이동 거리를 미리 정해진 제1 임계값과 비교한다. 만약, 사용자 장치의 이동 거리가 제1 임계값보다 작다면, 관성 센서(110)를 이용하여 측정된 사용자 장치의 제1 위치를 사용자 장치의 위치로 제공한다. 이동 거리가 작은 경우에는 관성 센서(110)를 이용하여 측정된 위치가 상대적으로 정확하기 때문에, 관성 센서(110)를 이용하여 측정된 위치를 사용하는 것이다.
또한 제어부(130)는 사용자 장치의 이동 거리가 제1 임계값보다 크거나 같다면, 무선 랜 신호 수신기(120)에 의하여 측정된 무선 랜 신호의 수신 신호 세기를 기준 신호 세기와 비교한다. 만약, 무선 랜 신호의 수신 신호 세기가 기준 신호 세기보다 작다면, 무선 랜 신호의 수신 신호 세기를 이용하여 측정된 사용자 장치의 제2 위치를 사용자 장치의 위치로 제공한다.
또한 제어부(130)는 무선 랜 신호의 수신 신호 세기가 기준 신호 세기 인상인 경우, 셀 아이디(Cell ID)를 이용한 사용자 장치의 측위 방법에 따라 측정된 사용자 장치의 제3 위치를 사용자 장치의 위치로 제공하고, 사용자 장치가 속한 액세스 포인트의 위치를 사용자 장치의 위치로 제공한다. 이동 거리가 어느 정도 긴 경우에는 관성 센서(110)에 의한 위치 측정보다는 무선 랜 신호의 수신 신호 세기를 이용하여 측정된 위치 또는 셀 아이디(Cell ID)를 이용한 사용자 장치의 측위 방법에 따라 측정된 위치가 더 정확하다. 무선 랜 신호의 수신 신호 세기가 강한 경우는, 사용자 장치(100)가 AP로부터 가까운 위치에 위치하는 것이기 때문에, 셀 아이디(Cell ID)를 이용한 사용자 장치의 측위 방법이 더 정확한 위치를 제공할 수 있다. 셀 아이디(Cell ID)를 이용한 사용자 장치의 측위 방법의 일례로는, AP에 대한 위치 정보를 저장하고, 이 AP의 위치 정보를 상기 사용자 장치의 위치 정보로 사용하는 방법이 있을 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 사용자 장치의 위치를 측위하는 방법을 도시한 흐름도이다.
단계(201)에서 사용자 장치는 관성 센서를 이용하여 사용자 장치의 이동 거리를 측정한다. 관성 센서는 물체의 관성력을 측정하는 센서로서, 예를 들어, 가속도 센서, 지자기 센서, 자이로스코프 등을 포함할 수 있다. 일실시예에 따라, 관성 센서를 이용하여 사용자 장치의 위치를 측정하거나 사용자 장치의 이동 거리를 측정할 수 있다.
단계(202)에서 사용자 장치의 제어부는 사용자 장치의 이동 거리에 따라 관성 센서를 이용한 사용자 장치의 위치 측위 방법 및 무선 랜 신호의 수신 신호 세기를 이용한 사용자 장치의 위치 측위 방법 중 하나를 선택한다. 단계(202)에 대한 상세한 설명은 도 3에서 설명하기로 한다.
단계(203)에서 사용자 장치의 제어부는 단계(202)에서 선택된 위치 측위 방법을 이용하여 사용자 장치의 위치를 측위한다. 이때, 선택된 위치 측위 방법은 관성 센서를 이용한 위치 측위 방법 및 무선 랜 신호의 수신 신호 세기를 이용한 위치 측위 방법이 될 수 있다.
따라서 본 발명은 관성 센서를 이용하여 실내 측위의 정확도를 향상시킬 수 있고, 추가적인 설비 없이 기존에 설치되어 있는 무선 랜을 이용하여 최적의 측위 방법을 적용할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 사용자 장치의 이동 거리에 따라 사용자 장치의 위치 측위 방법을 선택하는 것을 도시한 흐름도이다.
사용자 장치의 이동 거리에 따라 사용자 장치의 위치를 측위하는 방법은 사용자 장치에 의해 수행될 수 있으며, 사용자 장치에 대한 설명은 도 1을 참고하기로 한다.
단계(301)에서 사용자 장치는 관성 센서를 이용하여 사용자 장치의 제1위치를 측정한다. 이때, 사용되는 관성 센서는 가속도 센서, 지자기 센서, 자이로스코프 등이 이용될 수 있다.
단계(302)에서 사용자 장치는 사용자 장치의 이동 거리를 미리 정해진 제1 임계값과 비교한다. 이때, 관성 센서는 미리 정해진 제1 임계값과 비교하여 이동 거리가 제1 임계값 이상인 경우 무선 랜 신호 수신기는 무선 랜 신호의 수신 신호 세기를 이용하여 위치를 측정하고, 이동 거리가 제1 임계값보다 작은 경우 관성 센서를 이용하여 위치를 측정한다.
단계(303)에서 사용자 장치는 사용자 장치의 이동 거리가 제1 임계값보다 작은 경우, 관성 센서를 이용하여 측정된 사용자 장치의 제1 위치를 사용자 장치의 위치로 제공한다.
단계(304)에서 사용자 장치는 사용자 장치의 이동 거리가 제1 임계값 이상인 경우, 무선 랜 신호의 수신 신호 세기를 측정한다. 단계(302)를 통해서 사용자 장치의 무선 신호 수신기는 제1 임계값과 비교하여 이동 거리가 제1 임계값 이상인 경우, 무선 랜 신호의 수신 신호 세기를 측정한다.
단계(305)에서 사용자 장치는 무선 랜 신호의 수신 신호 세기를 기준 신호 세기와 비교한다. 이때, 사용자 장치는 무선 랜 신호의 수신 신호 세기가 기준 신호 세기보다 작을 수도 있고, 무선 랜 신호의 수신 신호 세기가 기준 신호 세기 이상일 수도 있다.
단계(306)에서 사용자 장치는 무선 랜 신호의 수신 신호 세기가 기준 신호 세기보다 작은 경우, 무선 랜 신호의 수신 신호 세기를 이용하여 측정된 사용자 장치의 제2 위치를 사용자 장치의 위치로 제공한다.
본 발명은 추가적인 설비 없이 기존에 설치되어 있는 무선 랜의 신호 세기를 이용하여 상황에 맞게 최적의 측위 방식을 적용함으로써, 관성 센서의 오차를 보정하고 실내 측위의 정확도를 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명은 정확도 높은 실내 측위 기술을 통해 추적, SNS, 게임, 커머스, 지도 등의 서비스를 제공할 수 있을 뿐만 아니라 이러한 기술을 통해 상황 인식, 타깃 광고, 소셔 커뮤니티 형성 등 다양한 서비스에 접목할 수 있고, 더 나아가 물류, 금융, 의료, 교육 등의 산업 군에도 확대 적용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 사용자 장치의 위치를 측위하는 방법에 있어서, 일정 기준에 따라 사용자 장치의 측위 방법을 선택하는 것을 도시한 흐름도이다.
사용자 장치의 위치를 측위하는 방법에 있어서, 일정 기준에 따라 사용자 장치의 측위 방법을 선택하는 것은 사용자 장치에 의해 수행될 수 있다.
단계(410)는 사용자 장치의 관성 센서를 이용하여 데이터를 측정한다. 즉, 관성 센서를 통해 사용자 장치의 제1 위치를 측정하고, 사용자 장치의 이동 거리를 측정한다.
단계(420)에서 사용자 장치는 관성 센서를 이용하여 사용자 장치의 이동 거리를 미리 정해진 기준 거리와 비교한다. 이때, 사용자 장치의 이동 거리가 기준 거리 이상이라면, 단계(440)와 같이 무선 랜 신호 수신기를 통해 무선 랜 신호의 수신 신호 세기를 측정한다. 이동 거리가 기준 거리보다 작다면 단계(430)의 관성 센서를 이용하여 측위를 한다.
단계(430)에서 사용자 장치의 이동 거리가 기준 거리보다 작을 경우, 관성 센서를 이용하여 사용자 장치의 위치를 측위한다. 관성 센서를 이용하여 측위를 한 후, 사용자 장치의 위치 정보를 업데이트 한다.
단계(440)에서 사용자 장치의 이동 거리가 기준 거리 이상인 경우, 사용자 장치의 무선 랜 신호 수신기는 무선 랜 신호의 수신 신호 세기를 측정한다.
단계(450)에서 사용자 장치는 무선 랜 신호의 수신 신호 세기를 기준 신호 세기와 비교한다. 이때, 무선 랜 신호의 수신 신호 세기가 기준 신호 세기 이상인 경우, 단계(460)과 같은 Cell-ID 방식의 측위 방법을 이용하고, 무선 랜 신호의 수신 신호 세기가 기준 신호 세기 이하인 경우, 단계(470)과 같은 무선 랜 신호의 수신 신호 세기를 이용하여 측정한다.
단계(460)에서 사용자 장치는 무선 랜 신호의 수신 신호 세기가 기준 신호세기 이상인 경우, Cell-ID 방식의 측위를 이용하여 측정된 사용자 장치의 제3 위치를 사용자 장치의 위치 정보로 업데이트 한다. 이때, Cell-ID 측위 방법을 이용하여 측정된 사용자 장치의 제 3위치는 사용자 장치가 속한 액세스 포인트의 위치를 사용자 장치의 위치로 제공할 수 있다.
단계(470)는 단계(450)에서 사용자 장치는 무선 랜 신호의 수신 신호 세기가 기준 신호세기 이하인 경우, 무선 랜 신호의 수신 신호 세기를 측정한다.
단계(480)에서 사용자 장치는 무선 랜 신호의 수신 신호 세기를 이용하여 사용자 장치의 제2 위치를 사용자 장치의 위치 정보로 업데이트 한다.
본 발명은 관성 센서만을 이용한 측위 방법의 측위 오차 누적으로 인한 문제점을 보완하기 위하여 주변에 많이 설치되어 있는 무선 랜 장치를 이용하여 최적의 방식을 통해 위치를 보정함으로써, 추가적인 설비 없이 실내 측위의 정확도를 향상시킬 수 있다.
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, FPA(field programmable 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.
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.
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.
100: 사용자 장치
110: 관성 센서
120: 무선 랜 신호 수신기
130: 제어부

Claims (12)

  1. 사용자 장치의 위치를 측위하는 방법에 있어서,
    관성 센서를 이용하여 상기 사용자 장치의 이동 거리를 측정하는 단계;
    상기 사용자 장치의 이동 거리에 따라 상기 관성 센서를 이용한 상기 사용자 장치의 위치 측위 방법 및 무선 랜 신호의 수신 신호 세기(RSS: received signal strength)를 이용한 상기 사용자 장치의 위치 측위 방법 중 하나를 선택하는 단계; 및
    상기 선택된 위치 측위 방법을 이용하여 상기 사용자 장치의 위치를 측위하는 단계
    를 포함하고,
    상기 사용자 장치의 이동 거리에 따라 상기 관성 센서를 이용한 상기 사용자 장치의 위치 측위 방법 및 무선 랜 신호의 수신 신호 세기(RSS: received signal strength)를 이용한 상기 사용자 장치의 위치 측위 방법 중 하나를 선택하는 단계는,
    상기 관성 센서를 이용하여 상기 사용자 장치의 제1 위치를 측정하는 단계;
    상기 사용자 장치의 상기 이동 거리를 미리 정해진 제1 임계값과 비교하는 단계; 및
    상기 사용자 장치의 상기 이동 거리가 상기 제1 임계값보다 작은 경우, 상기 관성 센서를 이용하여 측정된 상기 사용자 장치의 상기 제1 위치를 상기 사용자 장치의 위치로 제공하는 단계
    를 포함하는 사용자 장치의 위치를 측위하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 관성 센서는,
    상기 사용자 장치에 포함된 가속도 센서, 지자기 센서 및 자이로스코프 센서 중 적어도 하나를 포함하는 사용자 장치의 위치를 측위하는 방법.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 사용자 장치의 이동 거리에 따라 상기 관성 센서를 이용한 상기 사용자 장치의 위치 측위 방법 및 무선 랜 신호의 수신 신호 세기(RSS: received signal strength)를 이용한 상기 사용자 장치의 위치 측위 방법 중 하나를 선택하는 단계는,
    상기 사용자 장치의 상기 이동 거리가 상기 제1 임계값 이상인 경우, 무선 랜 신호의 수신 신호 세기(RSS: received signal strength)를 측정하는 단계;
    상기 무선 랜 신호의 상기 수신 신호 세기를 기준 신호 세기와 비교하는 단계; 및
    상기 무선 랜 신호의 상기 수신 신호 세기가 상기 기준 신호 세기보다 작은 경우, 상기 무선 랜 신호의 상기 수신 신호 세기를 이용하여 측정된 상기 사용자 장치의 제2 위치를 상기 사용자 장치의 위치로 제공하는 단계
    를 더 포함하는 사용자 장치의 위치를 측위하는 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 무선 랜 신호의 상기 수신 신호 세기가 상기 기준 신호 세기 이상인 경우, 셀 아이디(Cell ID) 측위 방법을 이용하여 측정된 상기 사용자 장치의 제3 위치를 상기 사용자 장치의 위치로 제공하는 단계
    를 더 포함하는 사용자 장치의 위치를 측위하는 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 셀 아이디(Cell ID) 측위 방법을 이용하여 측정된 상기 사용자 장치의 제3 위치를 상기 사용자 장치의 위치로 제공하는 단계는,
    상기 사용자 장치가 속한 액세스 포인트의 위치를 상기 사용자 장치의 위치로 제공하는 단계
    를 포함하는 사용자 장치의 위치를 측위하는 방법.
  7. 위치 측위를 제공하는 사용자 장치에 있어서,
    관성 센서;
    무선 랜 신호의 수신 신호 세기를 측정하는 무선 랜 신호 수신기; 및
    상기 사용자 장치의 이동 거리 및 상기 무선 랜 신호의 상기 수신 신호 세기에 기초하여, 상기 관성 센서를 이용한 상기 사용자 장치의 위치 측위 방법, 상기 무선 랜 신호의 상기 수신 신호 세기를 이용한 상기 사용자 장치의 위치 측위 방법, 및 셀 아이디(Cell ID)를 이용한 상기 사용자 장치의 측위 방법 중 하나를 선택하고, 상기 선택된 위치 측위 방법을 이용하여 상기 사용자 장치의 위치를 측위하는 제어부
    를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 관성 센서를 이용하여 상기 사용자 장치의 제1 위치를 측정하고,
    상기 관성 센서를 이용하여 상기 사용자 장치의 이동 거리를 측정하고,
    상기 사용자 장치의 상기 이동 거리를 미리 정해진 제1 임계값과 비교하고,
    상기 사용자 장치의 상기 이동 거리가 상기 제1 임계값보다 작은 경우, 상기 관성 센서를 이용하여 측정된 상기 사용자 장치의 상기 제1 위치를 상기 사용자 장치의 위치로 제공하는
    위치 측위를 제공하는 사용자 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 관성 센서는,
    상기 사용자 장치에 포함된 가속도 센서, 지자기 센서 및 자이로스코프 센서 중 적어도 하나를 포함하는 위치 측위를 제공하는 사용자 장치.
  9. 삭제
  10. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 무선 랜 신호 수신기에 의하여 측정된 상기 무선 랜 신호의 상기 수신 신호 세기를 기준 신호 세기와 비교하고,
    상기 무선 랜 신호의 상기 수신 신호 세기가 상기 기준 신호 세기보다 작은 경우, 상기 무선 랜 신호의 상기 수신 신호 세기를 이용하여 측정된 상기 사용자 장치의 제2 위치를 상기 사용자 장치의 위치로 제공하는
    위치 측위를 제공하는 사용자 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 무선 랜 신호의 상기 수신 신호 세기가 상기 기준 신호 세기 이상인 경우, 상기 셀 아이디(Cell ID)를 이용한 상기 사용자 장치의 측위 방법에 따라 측정된 상기 사용자 장치의 제3 위치를 상기 사용자 장치의 위치로 제공하는
    위치 측위를 제공하는 사용자 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 무선 랜 신호의 상기 수신 신호 세기가 상기 기준 신호 세기 이상인 경우, 상기 사용자 장치가 속한 액세스 포인트의 위치를 상기 사용자 장치의 위치로 제공하는
    위치 측위를 제공하는 사용자 장치.

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