KR101470762B1 - 위치 추적 장치 및 방법 - Google Patents

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천세범
허문범
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한국항공우주연구원
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Abstract

위치 추적 장치는 적어도 하나의 외부 억세스 포인트(Access point)로부터 제1 신호를 수신하는 통신부; 보행 항법에 기초하여, 제1 이동체의 보행 항법 정보를 획득하는 이동 정보 획득부; 및 상기 제1 신호의 수신 강도에 기초하여 상기 외부 억세스 포인트에 대한 근접 정보를 판단하고, 상기 근접 정보 및 상기 제1 이동체의 보행 항법 정보에 기초하여 상기 제1 이동체의 위치를 판단하는 위치 판단부를 포함할 수 있다.

Description

위치 추적 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR LOCATION TRACKING}
위치 추적 장치 및 방법에 연관되며, 구체적으로는 억세스 포인트(Access Point) 기반의 통신 네트워크와 보행 항법을 이용하여 이동체의 위치를 추적하는 장치 및 방법에 연관된다.
화재 및 붕괴 사고 등의 현장에서 구조 활동 전개 시 구조 요원의 위치 정보는 효율적인 구조 활동 전개는 물론 구조 요원의 안전 확보를 위해 필수적인 정보이다.
구조 요원의 사망 사고 중 58.4%가 위치 정보가 제공되었으면 피해를 방지하거나 감소시킬 수 있는 사고라는 연구도 발표되어 있다.
구조 활동의 중요성을 증가시키고 인명 피해를 줄이기 위해 구조 요원의 실내/외 위치 추적 기술을 연구하고 있다.
사고 현장에서 구조요원의 위치는 신호 수신 강도 지표(Received Signal Strength Indicator : RSSI)의 변화를 이용하여 거리를 측정한다. 그러나 사고 현장과 같이 사전 준비가 불가능한 장소에서는 정확도가 매우 낮으며, 사전 준비가 가능하다고 하더라도 안테나 방향이나 자세에 따라 크게 영향을 받는 RSSI의 특성상 안정된 거리 측정치 제공은 쉽지 않다.
따라서, 복수 구조요원이 활동하는 상황에서도 유용한 위치 추적 정보를 제공하는 장치가 필요하다.
일측에 따르면, 적어도 하나의 외부 억세스 포인트(Access point)로부터 제1 신호를 수신하는 통신부; 보행 항법에 기초하여, 제1 이동체의 보행 항법 정보를 획득하는 이동 정보 획득부; 및 상기 제1 신호의 수신 강도에 기초하여 상기 외부 억세스 포인트에 대한 근접 정보를 판단하고, 상기 근접 정보 및 상기 제1 이동체의 보행 항법 정보에 기초하여 상기 제1 이동체의 위치를 판단하는 위치 판단부를 포함하는 위치 추적 장치가 제공된다.
일실시예에 따르면, 상기 위치 판단부는, 상기 제1 이동체의 보행 항법 정보에 기초하여 상기 제1 이동체의 제1 위치를 판단하고, 상기 적어도 하나의 억세스 포인트에 대한 근접 정보에 기초하여 상기 제1 위치를 보정한 제2 위치를 추정할 수 있다.
다른 일실시예에 따르면, 상기 위치 판단부는, 상기 제1 신호의 수신 강도에 기초하여 상기 제1 이동체가 제1 억세스 포인트로부터 제2 억세스 포인트로 이동한 것을 판단할 수 있다.
또 다른 일실시예에 따르면, 상기 제1 이동체가 제1 억세스 포인트로부터 제2 억세스 포인트로 이동한 것으로 판단되면, 상기 제1 이동체의 보행 항법 정보의 초기 조건을 상기 제2 억세스 포인트에 대응하여 보정할 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 위치 판단부는, 상기 제1 이동체에서 검출된 걸음 사이의 보폭에 기초하여 이동 거리 및 방위각 변화 중 적어도 하나를 추정할 수 있다.
또 다른 일실시예에 따르면, 상기 위치 판단부는, 상기 제1 이동체의 가속도 및 각속도 중 적어도 하나를 측정하여 이동 여부를 감지할 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 위치 판단부는, 정적 상태인 스탠스 페이즈(stance phase)에서 영속도 보정을 수행하여 상기 제1 이동체의 보폭을 수정할 수 있다.
다른 일실시예에 따르면, 상기 위치 판단부는, SIR(Sampling Importance Resampling) 방식의 파티클 필터(particle filter)를 적용할 수 있다.
다른 일측에 따르면, 보행 항법에 기초하여, 제1 이동체의 보행 항법 정보를 획득하는 이동 정보 획득부; 적어도 하나의 외부 억세스 포인트(Access point)로부터 제1 신호를 수신하고, 상기 보행 항법 정보 및 상기 제1 신호에 대한 정보를 모니터링 장비로 송신하는 통신부; 및 상기 통신부로부터 상기 보행 항법 정보 및 상기 제1 신호에 대한 정보를 수신하여, 상기 제1 신호의 수신 강도에 기초하여 상기 외부 억세스 포인트에 대한 근접 정보를 판단하고, 상기 근접 정보 및 상기 제1 이동체의 보행 항법 정보에 기초하여 상기 제1 이동체의 위치를 판단하는 모니터링 장치를 포함하는 위치 추적 시스템이 제공된다.
또 다른 일측에 따르면, 통신부가 적어도 하나의 외부 억세스 포인트(Access point)로부터 제1 신호를 수신하는 단계; 이동 정보 획득부가 보행 항법에 기초하여, 제1 이동체의 보행 항법 정보를 획득하는 단계; 및 위치 판단부가 상기 제1 신호의 수신 강도에 기초하여 상기 외부 억세스 포인트에 대한 근접 정보를 판단하고, 상기 근접 정보 및 상기 제1 이동체의 보행 항법 정보에 기초하여 상기 제1 이동체의 위치를 판단하는 단계를 포함하는 위치 추적 방법이 제공된다.
일실시예에 따르면, 상기 위치 판단부는, 상기 제1 이동체의 보행 항법 정보에 기초하여 상기 제1 이동체의 제1 위치를 판단하고, 상기 적어도 하나의 억세스 포인트에 대한 근접 정보에 기초하여 상기 제1 위치를 보정한 제2 위치를 추정할 수 있다.
다른 일실시예에 따르면, 상기 위치 판단부는, 상기 제1 신호의 수신 강도에 기초하여 상기 제1 이동체가 제1 억세스 포인트로부터 제2 억세스 포인트로 이동한 것을 판단할 수 있다.
또 다른 일실시예에 따르면, 상기 제1 이동체가 제1 억세스 포인트로부터 제2 억세스 포인트로 이동한 것으로 판단되면, 상기 제1 이동체의 보행 항법 정보의 초기 조건을 상기 제 2 억세스 포인트에 대응하여 보정할 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 위치 판단부는, 상기 제1 이동체에서 검출된 걸음 사이의 보폭에 기초하여 이동 거리 및 방위각 변화 중 적어도 하나를 추정할 수 있다.
일측에 따르면, 이동 정보 획득부가 보행 항법에 기초하여, 제1 이동체의 보행 항법 정보를 획득하는 단계; 통신부가 적어도 하나의 외부 억세스 포인트(Access point)로부터 제1 신호를 수신하고, 상기 보행 항법 정보 및 상기 제1 신호에 대한 정보를 모니터링 장비로 송신하는 단계; 및 모니터링 장치가 상기 통신부로부터 상기 보행 항법 정보 및 상기 제1 신호에 대한 정보를 수신하여, 상기 제1 신호의 수신 강도에 기초하여 상기 외부 억세스 포인트에 대한 근접 정보를 판단하고, 상기 근접 정보 및 상기 제1 이동체의 보행 항법 정보에 기초하여 상기 제1 이동체의 위치를 판단하는 단계를 포함하는 위치 추적 방법이 제공된다.
다른 일측에 따르면, 상기 방법을 수행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체가 제공된다.
도 1은 일실시예에 따른 위치 추적 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 일실시예에 따른 위치 추적 방법의 순서를 나타낸 흐름도이다.
도 3은 일실시예에 따른 위치 추적 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4는 다른 일실시예에 따른 위치 추적 방법의 순서를 나타낸 흐름도이다.
도 5는 일실시예에 따라, 억세스 포인트에 대한 근접 정보 및 보행 항법 정보로부터 위치 추적에 필요한 항법 정보를 구성하는 구조를 나타낸 예시 도면이다.
도 6은 일실시예에 따라, 복수 이동체의 추적 결과를 나타낸 도면이다.
도 7은 일실시예에 따라, 억세스 포인트 및 보행 항법의 통합 사용에 따른 통합 위치 추적 성능을 도시한 예시 도면이다.
이하에서, 일부 실시예들을, 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
아래 설명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다.
또한 특정한 경우는 이해를 돕거나 및/또는 설명의 편의를 위해 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 설명 부분에서 상세한 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 아래 설명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 의미와 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 이해되어야 한다.
도 1은 일실시예에 따른 위치 추적 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
위치 추적 장치(100)는 통신부(110), 이동 정보 획득부(120) 및 위치 판단부(130)를 포함할 수 있다.
통신부(110)는 적어도 하나의 외부 억세스 포인트(Access point)로부터 제1 신호를 수신할 수 있다. 제1 신호는 제1 이동체가 외부 억세스 포인트로부터 근접 정도를 나타내는 정보를 포함할 수 있다. 또 다른 실시 예에서, 제1 신호는 억세스 포인트의 식별자(identification)를 포함하는 예를 들어 비콘(beacon) 신호 또는 애드버타이즈먼트(advertisement) 신호일 수 있다. 더욱 상세하게 후술할 것으로, 위치 판단부(130)는 제1 신호의 세기에 기초하여 제1 이동체가 특정 억세스 포인트와 근접한지를 판단할 수도 있다. 통신부(110)는 예를 들어 IEEE802.11 방식에 의하여 외부 억세스 포인트와 통신을 수행할 수 있지만, 통신 방식에 제한이 없음을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
이동 정보 획득부(120)는 보행 항법에 기초하여 제1 이동체의 보행 항법 정보를 획득할 수 있다. 보행 항법(Pedesrian Dead Reckoning)은 제1 이동체의 이동 거리를 계산하여 제1 이동체의 위치를 추정하는 것이다. 이동 거리를 계산할 때 제1 이동체의 보폭 거리가 이용될 수 있다. 여기에서, 위치 추적 장치(100)는 제1 이동체에 부착되어 함께 이동될 수 있다. 이에 따라, 이동 정보 획득부(120)에서 획득된 이동 정보는 제1 이동체의 이동 정보와 동일할 수 있다.
일실시예에 따르면, 제1 이동체는 구조 현장에서 구조 요원일 수 있고, 인명을 구하는 로봇일 수 있다. 위치 추적 장치(100)는 제1 이동체의 위치를 파악하여 구조 현장에서 환자의 위치를 쉽게 파악할 수 있다.
이동 정보 획득부(120)는 제1 이동체의 이동 정보를 획득할 수 있는, 선형 가속계, 자이로스코프 및 지자계 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
위치 판단부(130)는 제1 신호의 수신 강도에 기초하여 외부 억세스 포인트에 대한 근접 정보를 판단할 수 있다. 예를 들면, 위치 판단부(130)는 제 1 신호의 수신 강도가 기설정된 임계치를 초과하면, 제1 이동체가 특정 억세스 포인트에 근접한 것으로 판단할 수 있다. 위치 판단부(130)는 제 1 신호에 포함된 억세스 포인트의 식별자에 기초하여 제1 이동체가 어떠한 억세스 포인트에 근접하였는지를 판단할 수 있다. 예를 들어, 통신부(110)가 억세스 포인트 식별자가 제1 억세스 포인트로 결정된 제1 신호를 수신하는 경우를 상정하도록 한다. 위치 판단부(130)는 수신된 제1 신호의 강도, 예를 들어 RSSI가 기설정된 임계치를 초과하는 지를 판단할 수 있다. 제1 신호의 강도가 기설정된 임계치를 초과하는 경우에는, 위치 판단부(130)는 제1 신호의 억세스 포인트 식별자를 확인할 수 있다. 위치 판단부(!30)는 상기 확인 결과에 기초하여 제1 이동체가 제1 억세스 포인트에 근접한 것으로 판단할 수 있다.
또 다른 실시 예에서, 위치 판단부(130)는 적어도 하나 이상의 외부 억세스 포인트로부터 신호를 수신할 수 있다. 예를 들면, 위치 판단부(130)가 제1 억세스 포인트로부터 수신 강도가 10인 신호를 수신하고, 제2 억세스 포인트로부터 수신 강도가 7인 신호를 수신하였다면, 위치 판단부(130)는 제2 억세스 포인트보다 제1 억세스 포인트에 가까운 지점에 제1 이동체가 있다고 판단할 수 있다. 즉, 위치 판단부(130)는 기설정된 임계치와의 비교가 아닌, 복수의 수신된 신호 사이의 신호 강도에 기초하여 제1 이동체의 위치를 판단할 수도 있다.
또한, 위치 판단부(130)는 근접 정보 및 제1 이동체의 보행 항법 정보에 기초하여 제1 이동체의 위치를 판단할 수 있다.
일실시예에 따르면, 보행 항법은 제1 이동체에서 검출된 걸음 사이의 보폭을 추정하여 이동 거리를 추정할 수 있다. 또한 이동 거리 간의 방위각 변화를 추정하여 제1 이동체의 위치를 추적할 수 있다.
다른 일실시예에 따르면, 제1 이동체에 부착된 관성 센서는 가속도 또는 각속도를 측정할 수 있다. 또한, 관성 센서는 가속도 또는 각속도 측정치를 이용하여 제1 이동체의 걸음 인식을 할 수 있다.
관성 센서는 정적 상태를 가정할 수 있는 스탠스 페이즈(stance phase)를 감지할 수 있다. 스탠스 페이즈에서는 영속도 보정을 수행하여 매 보행시의 보폭을 추정할 수 있다.
일실시예에 따르면, 초기 방위각은 지자기 센서값에 의존하며 위치 판단부(130)는 이후 관성 센서 측정값을 이용하여 이동 중 방위값 변화를 추정할 수 있다.
일실시예에 따르면, 위치 판단부(130)는, 제1 이동체의 보행 항법에 기초하여 제1 이동체의 제1 위치를 판단할 수 있다. 또한, 위치 판단부(130)는 적어도 하나의 억세스 포인트에 대한 근접 정보에 기초하여 제1 위치를 보정한 제2 위치를 판단할 수 있다.
다른 일실시예에 따르면, 위치 판단부(130)는 제1 신호의 수신 강도에 기초하여 제1 이동체가 제1 억세스 포인트로부터 제2 억세스 포인트로 이동한 것을 판단할 수 있다. 예를 들면, 제1 시각에서는 제1 억세스 포인트로부터 제1 신호의 수신 강도가 10이었다고 할 수 있다. 제2 시각에서는 제1 억세스 포인트로부터 제1 신호의 수신 강도는 4인 경우, 위치 판단부(130)는 제1 이동체가 제1 억세스 포인트로부터 제2 억세스 포인트로 이동하였다고 판단할 수 있다.
또한, 제1 이동체가 제1 억세스 포인트로부터 제2 억세스 포인트로 이동된 것으로 판단되는 경우, 제1 이동체에 대한 보행 항법 정보의 초기 조건을 제2 억세스 포인트에 대응하여 보정할 수 있다. 즉, 제1 이동체가 제2 억세스 포인트를 기준으로 하여 이동하는 경우, 위치 판단부(130)는 제2 억세스 포인트를 기준으로 하여 제1 이동체의 위치를 판단할 수 있다.
이때, 제1 이동체에 대한 보행 항법 정보의 초기 조건을 추가하여 제2 억세스 포인트에서 제1 이동체가 이동하는 경우, 이동 거리 정보에 반영할 수 있다. 또한, 제2 억세스 포인트의 위치 좌표를 정확하게 알고 있는 경우, 제1 이동체가 제2 억세스 포인트를 기준으로 이동하면, 위치 판단부(130)는 초기 조건을 고려할 필요 없이 보행 항법에 기초하여 제2 억세스 포인트에서 이동된 거리를 판단할 수 있다.
다른 일실시예에 따르면, 위치 판단부(130)는 제1 이동체에서 검출된 걸음 사이의 보폭에 기초하여 이동 거리 및 방위각 변화 중 적어도 하나를 추정할 수 있다.
또한, 위치 판단부(130)는 제1 이동체의 가속도 및 각속도 중 적어도 하나를 측정하여 이동 여부를 감지할 수 있다. 정적 상태인 스탠스 페이즈(stance phase)에서는 영속도 보정을 수행하여 제1 이동체의 보폭을 수정할 수 있다.
위치 판단부(130)는 SIR(Sampling Importance Resampling) 방식의 파티클 필터(particle filter)를 적용할 수 있다.
도 2는 일실시예에 따른 위치 추적 방법의 순서를 나타낸 흐름도이다.
단계(210)은 위치 추적 장치(100)가 적어도 하나의 외부 억세스 포인트로부터 제1 신호를 수신하는 단계이다.
단계(220)은 이동 정보 획득부(120)가 보행 항법에 기초하여 제1 이동체의 보행 항법 정보를 획득하는 단계이다.
단계(230)은 위치 판단부(130)가 제1 이동체의 위치를 판단하는 단계이다. 제1 신호의 수신 강도를 기초하여 외부 억세스 포인트에 대한 근접 정보를 판단할 수 있다. 위치 판단부(130)는 근접 정보 및 제1 이동체의 보행 항법 정보에 기초하여 제1 이동체의 위치를 판단할 수 있다.
일실시예에 따르면, 위치 판단부(130)는 제1 이동체의 보행 항법에 기초하여 제1 이동체의 제1 위치를 판단할 수 있다. 또한, 적어도 하나의 억세스 포인트에 대한 근접 정보에 기초하여 제1 위치를 보정한 제2 위치를 추정할 수 있다.
또한, 위치 판단부(130)는 제1 신호의 수신 강도에 기초하여 제1 이동체가 제1 억세스 포인트로부터 제2 억세스 포인트로 이동한 것을 판단할 수 있다. 제1 이동체가 제1 억세스 포인트로부터 제2 억세스 포인트로 이동한 것으로 판단되면, 제1 이동체의 보행 항법 정보의 초기 조건을 제2 억세스 포인트에 대응하여 보정할 수 있다.
위치 판단부(130)는 제1 이동체에서 검출된 걸음 사이의 보폭 사이에 기초하여 이동 거리 및 방위각 변화 중 적어도 하나를 추정할 수 있다.
도 3은 일실시예에 따른 위치 추적 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.
일실시예에 따르면, 위치 추적 시스템(300)은 통신부(310) 및 이동 정보 획득부(320)를 포함할 수 있다.
일실시예에 따르면, 이동 정보 획득부(320)는 보행 항법에 기초하여 제1 이동체의 보행 항법 정보를 획득 할 수 있다.
상기 이동 정보 획득부(320)는 상기 제1 이동체에 장착되는 관성 센서, 통신 네트워크 모듈 및 프로세서로 구성될 수 있다. 상기 통신 네트워크 모듈은 와이파이(Wi ?? Fi)에 해당할 수 있다.
일실시예에 따르면, 위치 추적 시스템(300)은 제1 이동체 위치 추적을 위한 고정 억세스 포인트나 디지털 지도 등의 인프라가 없는 곳에서의 운용될 수 있다.
일실시예에 따르면, 제1 이동체는 복수의 억세스 포인트를 휴대하고 현장에 진입하며 현장 진입 지점 및 통신 취약 지역에 억세스 포인트를 설치할 수 있다. 설치된 억세스 포인트의 위치는 설치 순간의 제1 이동체 위치로 고정된다.
또한, 설치된 억세스 포인트의 위치는 외부 지휘소인 모니터링 장치(330)로 전송되며, 이후 해당 현장에 진입하는 이동체가 공유한다.
일실시예에 따르면, 최초로 현장에 진압한 제1 이동체 이후로 진입하는 제2 이동체는 제1 이동체가 설치한 억세스 포인트를 이용하여 항법을 수행할 수 있다. 제2 이동체는 제1 이동체가 지나지 않은 경로로 진출하지 않은 경로로 진출하는 경우 통신 품질에 따라 추가로 억세스 포인트를 설치할 수 있다.
통신부(310)는 적어도 하나의 외부 억세스 포인트로부터 제1 신호를 수신할 수 있다. 또한, 통신부(310)는 보행 항법 정보 및 제1 신호에 대한 정보를 모니터링 장비로 송신할 수 있다.
모니터링 장치(330)는 통신부(310)로부터 보행 항법 정보 및 제1 신호에 대한 정보를 수신할 수 있다. 제1 신호의 수신 강도에 기초하여 외부 억세스 포인트에 대한 근접 정보를 판단할 수 있다. 판단된 근접 정보 및 제1 이동체의 보행 항법에 기초하여 모니터링 장치(330)는 제1 이동체의 위치를 판단할 수 있다.
도 4는 다른 일실시예에 따른 위치 추적 방법의 순서를 나타낸 흐름도이다.
단계(410)은 이동 정보 획득부(320)가 보행 항법에 기초하여 제1 이동체의 보행 항법 정보를 획득하는 단계이다.
단계(420)은 통신부(310)가 적어도 하나의 외부 억세스 포인트로부터 제1 신호를 수신하고, 보행 항법 정보 및 제1 신호에 대한 정보를 모니터링 장비로 송신하는 단계이다.
단계(430)은 모니터링 장치(330)가 제1 이동체의 위치를 판단하는 단계이다. 모니터링 장치(330)는 통신부(310)로부터 보행 항법 정보 및 제1 신호에 대한 정보를 수신할 수 있다. 제1 신호의 수신 강도에 기초하여 외부 억세스 포인트에 대한 근접 정보를 판단할 수 있다.
위치 판단부는 판단된 근접 정보 및 제1 이동체의 보행 항법에 기초하여 제1 이동체의 위치를 판단할 수 있다.
도 5는 일실시예에 따라, 억세스 포인트에 대한 근접 정보 및 보행 항법 정보로부터 위치 추적에 필요한 항법 정보를 구성하는 구조를 나타낸 예시 도면이다.
일실시예에 따르면, 와이파이는 거리 측정 정보를 직접적으로 제공하지 않기 때문에 위치 추적 장치(또는 시스템)에서 신호 수신 강도 지표(Received Signal Strength Indicator : RSSI)의 변화를 이용하여 거리를 측정할 수 있다.
RSSI를 이용한 거리 측정은 핑거프린트(fingerprint) 데이터베이스나 감쇄 모델을 이용하나 사전에 준비가 불가능하고 다양한 방해물이 있는 실내 환경에서는 안정적인 거리 측정치 확보가 불가능할 수 있다.
다른 일실시예에 따르면, 억세스 포인트의 거리를 변화시키면서 실측된 RSSI는 거리에 반비례할 수 있다. 또한, RSSI 분산은 거리에 비례하여 증가할 수 있다.
일실시예에 따르면, 보행 항법은 수학식 1에서 볼 수 있듯이 비선형 모델로 표현될 수 있다.
Figure 112013111360831-pat00001
여기서,
Figure 112013111360831-pat00002
다른 일실시예에 따르면, 보행 항법의 경우, 정확한 초기치를 제공하지 않으면 확장 칼만 필터(Kalman filter) 등을 적용할 경우 선형화 오차의 증가 등으로 필터 거동을 불안정하게 할 수 있다.
일실시예에 따르면, 억세스 포인트에 대한 근접 정보 및 보행 항법 정보로부터 위치 추적에 필요한 항법 정보를 구성할 수 있다.
보행 항법 정보는 위치에 따라 이동체의 보폭 증감분을 포함할 수 있다. 보행 항법 정보는 통합 필터로 전달될 수 있다.
일실시예에 따르면, 통합 필터는 보행 항법 정보, 억세스 포인트 근접/식별 정보 및 억세스 포인트의 데이터베이스에 대한 내용을 전달 받을 수 있다. 억세스 포인트의 데이터베이스는 각 억세스 포인트의 위치 정보에 대한 것일 수 있다.
항법 정보는 통합 필터로부터 전달된 정보 및 초기치를 반영하여 획득될 수 있다. 초기치는 초기 위치 또는 초기 방위각을 포함할 수 있다.
또 다른 일실시예에 따르면, 위치 추적 장치(시스템)에서 보행 항법은 비선형 시스템 모델을 가질 수 있으며, RSSI를 이용한 근접 정보의 오차는 화이트 가우시안(white Gaussian) 분포를 갖지 않을 수 있다. 이러한 문제를 극복하기 위해 SIR(Sampling Importance Resampling) 방식의 파티클 필터를 적용할 수 있다.
도 6은 일실시예에 따라, 복수 이동체의 추적 결과를 나타낸 도면이다.
도 6은 3개의 이동체 위치를 보행 항법 단독으로 추정한 것이다. 상대 비교를 위해 초기 위치는 특정 지점에 일치하였다.
도 6에서 초기 방위각의 경우 지자기 센서를 이용하나 각 센서가 가지고 있는 오차로 인해 오프셋(offset)이 존재하는 것을 확인할 수 있다. 또한 시간이 지남에 따라 방위각 드리프트(drift)가 발생하며, 잘못된 걸음 인식으로 인한 방위각 오차가 발생하는 것을 관찰할 수 있다.
이러한 결과로 인해 발생한 이동체 궤적 상호간의 오프셋은 이동체 위치 추적 시스템의 운용을 어렵게 할 수 있다.
도 7은 일실시예에 따라, 억세스 포인트 및 보행 항법의 통합 사용에 따른 통합 위치 추적 성능을 도시한 예시 도면이다.
도 710은 제1 이동체가 최초 진입하여 2개의 억세스 포인트를 설치한 예시 도면이다.
도 720은 제2 이동체가 진입하여 제1 억세스 포인트 및 제2 억세스 포인트를 이용해 위치 추적을 수행하며 제1 이동체의 진입지점보다 더 깊이 진입하여 제3 억세스 포인트 및 제4 억세스 포인트를 설치한 예시 도면이다.
도 720에서 제1 억세스 포인트 및 제2 억세스 포인트를 이용하여 제1 이동체의 궤적과 오프셋을 추정하여 제거하였음을 확인할 수 있다. 또한, 추가로 설치한 제3 억세스 포인트 및 제4 억세스 포인트를 이용하여 드리프트를 보상함으로써 반복된 궤적 이동시 오차의 증가가 없음을 확인할 수 있다.
도 730은 설치된 제1 억세스 포인트 내지 제4 억세스 포인트를 이용하여 제3 이동체의 위치를 추적한 결과를 나타낸 예시 도면이다. 제1 이동체의 방위각과 건물의 방위각은 일치할 수 있다.
도 730에서 제3 이동체는 제1 억세스 포인트 내지 제4 억세스 포인트를 모두 이용하여 항법을 수행하고 있음을 알 수 있다. 또한, 타 이동체 궤적과의 오프셋 및 드리프트 없이 위치 정보를 추정해 내고 있음을 확인할 수 있다.
또한, 제1 이동체 및 제2 이동체가 지나온 궤적을 이탈하여 룸2에 진입하였는데도 안정적인 위치 추적 결과를 제공해 주고 있음을 확인할 수 있다.
도 740은 제1 억세스 포인트 및 제4 억세스 포인트가 설치된 위치를 나타낸 예시 도면이다.
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, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (16)

  1. 보행 항법에 기초하여, 제1 이동체의 보행 항법 정보를 획득하는 이동 정보 획득부;
    상기 제1 이동체에 의해 휴대 되어 이동되다가 임의의 지점에 설치된 제1 외부 억세스 포인트(Access point)로부터 제1 신호를 수신하면, 상기 제1 신호의 수신 강도 정보와 상기 보행 항법 정보를 모니터링 장비로 송신하는 통신부; 및
    상기 통신부로부터 상기 제1 신호의 수신 강도 정보와 상기 보행 항법 정보를 수신하면, 상기 제1 신호의 수신 강도 정보로부터 파악되는 수신 강도에 기초하여 상기 제1 외부 억세스 포인트에 대한 근접 정보를 판단하고, 상기 근접 정보 및 상기 보행 항법 정보에 기초하여 상기 제1 이동체의 현 위치를 판단하는 위치 판단부
    를 포함하고,
    상기 위치 판단부는,
    상기 제1 외부 억세스 포인트가 상기 제1 이동체에 의해서 휴대 되어 이동되다가 상기 임의의 지점에 설치된 위치를 상기 제1 이동체의 초기 위치로 파악하고, 상기 초기 위치와 상기 근접 정보 및 상기 보행 항법 정보에 기초하여 상기 제1 이동체의 상기 현 위치를 판단하고,
    상기 근접 정보를 근거로 상기 제1 외부 억세스 포인트와 다른 위치에 설치된 제2 외부 억세스 포인트가 상기 제1 외부 억세스 포인트보다 더 가까운 것으로 판단되는 경우 상기 제2 외부 억세스 포인트의 설치 지점을 상기 제1 이동체의 초기 위치로 보정하고 오프셋을 제거하는
    위치 추적 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 위치 판단부는,
    상기 제1 이동체의 상기 보행 항법 정보에 기초하여 상기 제1 이동체의 상기 초기 위치로부터의 상기 제1 이동체의 상대적 위치인 제1 위치를 판단하고, 상기 제1 외부 억세스 포인트에 대한 근접 정보에 기초하여 상기 제1 위치를 보정한 제2 위치를 추정하고, 추정된 상기 제2 위치를 상기 제1 이동체의 상기 현 위치로 결정하는 위치 추적 장치.
  3. 삭제
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  5. 제1항에 있어서,
    상기 이동 정보 획득부는,
    상기 제1 이동체에서 검출된 걸음 사이의 보폭에 기초하여 이동 거리 및 방위각 변화 중 적어도 하나를 추정하는 위치 추적 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 이동 정보 획득부는,
    상기 제1 이동체의 가속도 및 각속도 중 적어도 하나를 측정하여 이동 여부를 감지하는 위치 추적 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 이동 정보 획득부는,
    정적 상태인 스탠스 페이즈(stance phase)에서 영속도 보정을 수행하여 상기 제1 이동체의 보폭을 수정하는 위치 추적 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 이동 정보 획득부는,
    SIR(Sampling Importance Resampling) 방식의 파티클 필터(particle filter)를 적용하는 위치 추적 장치.
  9. 삭제
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