KR101473653B1 - 보행자 모션 인식 기반 보행자 위치 추정 장치, 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 실내에서 모바일 기기를 휴대한 보행자에게 보행자의 불특정 행동패턴이나 모션에 상관없이 자연스럽게 보행자의 위치를 추정하여 실시간으로 위치 정보를 보행자에게 제공할 수 있는 보행자 모션 인식을 통한 보행자 위치 추정 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이를 위하여 본 발명에 의한 보행자 위치 추정 방법은, 보행자의 복수의 모션들 중 특정 모션을 인식하는 단계; 복수의 모션들 각각에 대한 고유 보행자 추측 항법 기술(PDR) 중 상기 인식된 특정 모션에 대응하는 고유 보행자 추측 항법 기술(PDR)을 수행하는 단계; 및 상기 수행된 고유 보행자 추측 항법 기술(PDR)에 의해 보행자의 위치를 추정하는 단계를 포함하여 이루어진다.

Description

보행자 모션 인식 기반 보행자 위치 추정 장치, 및 그 방법{Pedestrian Dead-Reckoning apparatus based on pedestrian motion recognition and method thereof}

본 발명은 보행자 모션 인식을 통한 보행자 위치 추정 장치, 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 패턴 인식을 이용한 보행자 모션 인식에 기초하여 보행자 모션 정보를 이용한 보행자 위치 추정 고도화 장치 및 방법에 관한 것이다.

3차원 상의 특정 좌표의 위치를 파악하는 방법은 여러 가지가 있다. 대표적으로 방위각(azimuth), 고각(elevation) 및 거리(distance)를 이용하여 3차원 상의 한 점의 좌표를 알 수 있다. 레이더 추적 탐지 시스템이 바로 그 예이다.

한편, 본래 군사적인 목적으로 개발된 위성위치추적시스템(GPS : Global Positioning System, 이하 GPS라 함)은 시간·위치 식별 위성(NAVSTAR : Navigation Satellite Timing and Ranging), 즉 GPS 위성의 사용이 민간으로도 개방되면서 군사적 또는 민간적 용도로 다양한 분야에서 이용되고 있다. 자동차나 선박, 항공기 등의 자동항법장치, 이동통신사에서 제공하는 자녀나 노약자, 친구 등의 위치를 파악하는데 사용되는 각종 서비스들(예 : 네이트, 매직엔), 첨단 유도무기(예 : 토마호크 미사일)의 타격, 지상군의 이동 등 매우 다양한 분야에서 활용되고 있다. 여기서, 정확한 위치정보를 파악하기 위해서는 서로 다른 위성(최소 3개 이상의 위성)으로부터 각각 GPS 신호를 수신하여야 한다.

그런데, 상기 GPS신호는 신호 세기 자체가 약할 뿐만 아니라 우주상의 위성으로부터 지구 표면상의 GPS 수신기로 전달되기까지 대기권의 전리층(ionosphere), 터널이나 고가도로 등과 같은 특수한 환경들의 방해를 받는다. 즉, GPS 신호가 제공하는 절대 좌표(3차원 위치좌표 및, 그 시각)는 오차를 가질 수 밖에 없다.

이에 따라, 상기 오차를 보정하기 위한 방법들이 개발되고 있다. 위치기반서비스(LBS : Location Based Service)의 경우 GPS 위성으로부터 절대 좌표를 전달받아 서버 내에 저장된 데이터를 이용해 다중경로를 탐색함으로써 위치정보에 대한 오차를 보정한다. 그리고, D(Differential)-GPS의 경우 특정 장소에 기준 GPS 수신기를 설치하여 상기 기준 GPS 수신기의 정확한 위치 및 이동하는 GPS 수신기의 데이터를 비교하여 이동하는 GPS 수신기의 위치정보에 대한 오차를 보정한다.

그러나 이동중인 GPS 수신기는(실제적으로는, 이를 장착한 휴대용 단말기)가 지하주차장, 빌딩 안, 고가도로, 터널 등과 같이 GPS 신호를 수신할 수 없거나, 또한 GPS 신호를 수신하더라도 3개 이하의 위성으로부터만 수신할 수 있는 환경으로 이동하게 되면 현재 위치정보를 획득할 수 없는 문제점이 있었다. 또한, 상기 GPS신호가 제공하는 절대 좌표만으로는 오차 범위가 수십 미터에서 수백 미터에 이르러 정확한 위치정보를 제공할 수 없는 문제점이 있었다.

특히 최근에는 실내에서 보행자의 위치를 추정하는 옥내 내비게이션 분야가 주목받고 있다.

이러한 옥내 환경에서는 GPS 신호가 건물벽에 의해 수신이 잘 되지 않기 때문에 GPS 기술은 옥내 내비게이션 분야에서는 사용될 수가 없다.

따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 기존에는 MEMS형 센서 모듈을 이용한 보행자 위치 추정 방법과 모바일 기기를 이용한 보행자 위치 추정 방법이 제안되었다.

먼저, MEMS형 센서 모듈을 이용한 보행자 위치 추정 방법은 기본적으로 보행자 추측 항법 기술(PDR: Pedestrian Dead-Reckoning), 즉 보행자의 걸음수, 걸음걸이, 방향을 추정해서 연속적으로 보행자의 위치를 추정하는 기술에 기초한다. MEMS형 센서 모듈이 보행자의 머리, 다리, 허리 등의 신체 일부에 고정되어 부착되어 사용되며, 이에 따라 센서 모듈의 축이 고정되어 보행자의 이동에 따른 노이즈가 적고, 방향도 고정되어 추측항법을 수행하는데 수월하게 된다. 그러나, 이러한 방법은 센서 모듈을 몸에 부착하고, 이를 다시 특정 장비를 통해 수신, 처리하여 하기 때문에 상당히 불편하다는 단점이 있다.

한편, 최근의 고성능 모바일 기기의 출시와 함께 이러한 모바일 기기의 하드웨어 성능도 향상되고 다양한 센서들이 모바일 기기에 내장되고 있다. 이러한 추세를 반영한 방법이 모바일 기기를 이용한 보행자 위치 추정 방법이다.

그러나, 모바일 기기를 이용한 보행자 위치 추정 방법에 있어서는, 보행자가 모바일 기기를 들고 이동할 때 MEMS형 센서 모듈과는 달리 보행자의 모션에 따라 모바일 기기의 축이 움직이게 된다. 통상적으로 보행자가 손에 모바일 기기를 휴대하거나, 주머니 속에 넣은 채로 이동하기 때문에 불필요한 노이즈가 많이 발생하게 된다. 아울러, 모바일 기기에 내장된 센서들은 MEMS형 센서보다 성능이 떨어진다는 문제점 또한 존재한다.

이와 같은 문제점으로 인하여 기존 MEMS형 센서 모듈을 이용한 PDR 기술로는 모바일 기기를 이용한 보행자의 위치를 추정하는데 어려움이 있다.

특허문헌 1 : 대한민국 등록특허 제10-0757980호(2007.09.05)

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 실내에서 모바일 기기를 휴대한 보행자에게 보행자의 불특정 행동패턴이나 모션에 상관없이 자연스럽게 보행자의 위치를 추정하여 실시간으로 위치 정보를 보행자에게 제공할 수 있는 보행자 모션 인식을 통한 보행자 위치 추정 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 보행자 위치 추정 방법은, 보행자의 복수의 모션들 중 특정 모션을 인식하는 단계; 복수의 모션들 각각에 대한 고유 보행자 추측 항법 기술(PDR) 중 상기 인식된 특정 모션에 대응하는 고유 보행자 추측 항법 기술(PDR)을 수행하는 단계; 및 상기 수행된 고유 보행자 추측 항법 기술(PDR)에 의해 보행자의 위치를 추정하는 단계를 포함하여 이루어진다.

상기 보행자의 다양한 모션들 중 특정 모션을 인식하는 단계는 사용자 단말에 내장된 센서들로부터의 신호에 기초한 패턴인식에 의한다.

상기 보행자의 복수의 모션들은 정지, 걷기, 뛰기, 전화받기 및 단말기 주머니에 넣고 걷기를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 패턴인식은 서버를 이용한 클라우드 방식 또는 단말 자체 방식일 수 있다.

또한, 상기 고유 보행자 추측 항법 기술(PDR)은 걸음수 추정, 보폭 추정 및 방향추정의 순서로 수행될 수 있다.

한편, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 프로그램을 포함하는 보행자 위치 추정 장치는 보행자의 복수의 모션들 각각에 대응하는 복수의 고유 보행자 추측 항법 기술(PDR) 알고리즘을 포함하여 이루어지고, 상기 보행자의 복수의 모션들 중 인식된 특정 모션에 따라, 이에 대응하는 특정 고유 보행자 추측 항법 기술(PDR)이 수행되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 모션 인식 기술을 이용하여 인식된 모션에 따라 각각의 PDR을 수행함으로써 보행자의 위치를 정확하게 추정하는 PDR 고도화 방법을 통해 보행자의 위치를 정확하게 추정할 수 있는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명에 의한 보행자 모션 인식 기술에 대한 개념도.
도 2는 본 발명에 의한 보행자 모션 인식 기술에 대한 데이터 전송 개념도.
도 3은 본 발명에 의한 보행자 모션 정보를 이용한 PDR 수행 개념도.
도 4는 본 발명에 의한 세부 PDR 수행 블록도.
도 5은 실시예에 따른 위치 추정 장치의 구성을 보여주는 블록도.
도 6는 실시예에 따른 위치 추정 시스템의 구성을 보여주는 블록도.
도 7은 실시예에 따른 위치 추정 과정을 보여주는 순서도.
도 8은 실시예에 따른 위치 추정 과정에서 사용자의 걸음수를 산출하는 과정을 설명하기 위한 도면.
도 9는 실시예에 따른 위치 추정 과정에서 사용되는 회전정보 데이터를 보여주는 그래프.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명은 크게 패턴 인식을 이용하여 보행자의 특정 모션을 인식하고 각 모션에 따른 보행자 추측항법 기술(PDR)을 수행함에 의하여 보행자의 위치를 추정하는 방법으로 이루어진다.

보행자 모션 인식

보행자가 실내에서 모바일 기기를 휴대하고 이동할 때 다양한 모션이 발생하게 된다. 다양한 모션에 대한 일 예로서, 정지, 걷기, 뛰기, 전화받기, 모바일 기기를 주머니에 넣고 걷기 등을 들 수 있을 것이다.

이와 같은 다양한 모션 중 특정 모션에 대한 인식은 패턴 인식을 이용하게 된다. 즉, 각각의 모션에 대한 축적된 신호 패턴에 기초하여 특정 신호 패턴 발생시 특정 모션에 해당함을 알 수 있으므로, 패턴 인식을 이용하여 보행자의 특정 모션을 인식하게 된다(도 1 참조).

이러한 패턴 인식은 서버를 이용한 클라우드(cloud) 방식과 단말 자체 방식으로 구분될 수 있다.

일 예로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 먼저 모바일 기기와 같은 사용자 단말에 내장된 다양한 센서들로부터 사용자의 특정 모션에 의한 센서 데이터가 발생하게 된다. 발생된 데이터는 네트워크를 통해 서버에 전달되어 서버에서는 패턴 인식을 한 후 이러한 패턴 인식 결과를 네트워크를 통해 다시 사용자 단말로 전송하게 된다.

모션 정보를 이용한 보행자 추측 항법 기술( PDR ) 적용

앞서 설명된 패턴 인식을 이용하여 보행자의 특정 모션을 인식하게 된다.

도 3은 보행자 모션 정보를 이용한 보행자 추측 항법 기술의 고도화 방법을 보여주는 블록도이다.

즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 패턴 인식을 통해 보행자의 모션을 인식하면, 각각의 보행자 모션에 따른 고유한 보행자 추측 항법 기술(PDR) 알고리즘이 수행되게 되어 그 결과 보행자의 정확한 위치가 계산된다.

보행자 위치 추정 장치는 보행자의 복수의 모션들 각각에 대응하는 복수(N개)의 고유 보행자 추측 항법 기술(PDR) 알고리즘들을 포함하여 이루어지고, 상기 보행자의 복수의 모션들 중 인식된 특정 모션에 따라, 이에 대응하는 특정 고유 보행자 추측 항법 기술(PDR)이 수행되는 것이다.

기본적으로 각 보행자 추측 항법 기술(PDR)은 도 4에 도시된 바와 같이 걸음수 추정, 걸음길이 추정 및 방향추정의 순서로 진행되며, 이하 상세히 설명한다.

도 5는 일 실시예에 따른 위치 추정 장치의 구성을 보여주는 블록도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 위치 추정을 위한 사용자 단말(100)은 통신부(120), 진동감지센서(130), 회전감지센서(140), 이동거리 측정모듈(160), 보폭추정모듈(170), 맵 정보 데이터베이스(184)를 포함하여 구성한다.

진동감지센서(130) 및 회전감지센서(140)는 사용자가 보행을 하는 경우 보행시 발생하는 진동을 검출하여 진동정보를 생성하는 동시에, 보행방향 및 보행각도를 검출하여 회전정보를 생성한다. 이때, 진동감지센서(130)로는 가속도 센서 등이 사용될 수 있고, 회전감지센서(140)로는 디지털컴파스, 자이로스코프 등이 사용될 수 있으며, 이외에도 사용자의 움직임을 검출할 수 있는 다양한 종류의 센서가 사용될 수 있음은 물론이다.

이동거리 측정모듈(160)은 회전감지센서(140)를 통해 측정된 사용자의 회전정보 및 맵 정보 데이터베이스(184)에 저장된 지리정보를 대응시켜 사용자가 실제로 보행한 이동거리를 측정한다.

걸음수 산출모듈(170)은 이동거리 측정모듈(160)에서 측정된 이동거리와, 진동감지센서(130)를 통해 측정된 사용자의 진동정보를 이용하여 사용자가 보행한 걸음수를 산출해낸다.

보폭추정모듈(175)은 이동거리 측정모듈(160)에서 측정된 사용자의 이동거리와, 걸음수 산출모듈(170)에서 산출된 사용자의 걸음수를 이용하여 사용자의 보폭을 추정한다.

그 후, 위치추정모듈(미도시)은 보폭추정모듈(175)을 통해 추정된 사용자의 보폭과, 회전감지센서(140)를 통해 측정된 사용자의 방향정보를 이용하여 보행자의 위치를 추정하게 된다. 이러한 구성을 통해 추정된 사용자의 보폭이나 위치 등은 사용자 단말(100)에 구비되는 통신부(120)를 통해 다른 단말이나 통신사 서버로 전송할 수도 있다.

상기한 바와 같이 본 실시예에 따른 위치 추정 장치는 사용자 단말(100) 내에 이동거리 측정모듈(160), 걸음수 산출모듈(170) 및 보폭추정모듈(170)을 구비하여 사용자의 보폭을 직접 추정할 수도 있지만, 이와 같은 구성을 배제한 상태로 사용자 단말(100)에 구비되는 진동감지센서(130) 및 회전감지센서(140)를 통해 측정되는 위치정보, 진동정보 및 회전정보를 통신사 서버나 보폭을 추정해주는 서비스를 제공하는 별도의 서버에 전송해주어 사용자의 보폭을 추정하는 시스템으로 구성될 수도 있다.

도 6은 일 실시예에 따른 위치 추정 시스템의 구성을 보여주는 블록도이다.

도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 위치 추정 시스템은 사용자의 보행이나 회전 방향 등의 움직임을 감지하는 다양한 센서가 구비된 사용자 단말(100)에서 측정된 위치정보, 진동정보 및 회전정보를 수신하는 통신모듈(210)과, 사용자 신상정보 및 지리정보를 저장하는 데이터베이스부(250)와, 통신모듈(210)을 통해 수신된 회전정보와 사용자 단말(100)의 위치정보에 대응하여 데이터베이스부(250)에 저장된 지리정보를 이용하여 사용자의 이동거리를 측정하는 이동거리 측정모듈(220)과, 통신모듈(210)을 통해 수신된 진동정보와 측정된 이동거리에 대응하는 사용자의 걸음수를 산출하는 걸음수 산출모듈(230)과, 이동거리 측정모듈(220)에서 측정된 사용자의 이동거리와 걸음수 산출모듈(230)에서 산출된 사용자의 걸음수를 이용하여 사용자의 보폭을 추정하는 보폭추정모듈(240) 및 상기 각 구성요소들의 동작을 제어하는 제어부(260)를 포함하여 구성된다. 그리고, 이와 같은 위치 추정 시스템은 보폭추정모듈(240)에서 추정된 사용자의 보폭과, 통신모듈(210)을 통해 수신된 회전정보를 이용하여 사용자의 위치를 추정하는 위치추정모듈(미도시)을 더 포함하여 구성된다.

여기에서 사용자 단말(100)은 통상 스마트폰, 테블릿 PC 등과 같이 휴대가 가능한 모바일 기기이며, 보폭을 추정하기 위한 서버(200)와 정보를 송수신하기 위한 통신부(120)가 구비되어 있다.

또한, 사용자 단말(100)에는 진동감지센서(130) 및 회전감지센서(140)가 구비되어 있어, 사용자가 보행을 하는 경우 보행시 발생하는 진동을 검출하는 동시에, 보행 방향을 검출할 수 있다. 이때, 진동감지센서(130)로는 가속도 센서 등이 사용될 수 있고, 회전감지센서(140)로는 디지털컴파스, 자이로스코프 등이 사용될 수 있으며, 이외에도 사용자의 움직임을 검출할 수 있는 다양한 종류의 센서가 사용될 수 있음은 물론이다.

제어부(150)는 진동감지센서(130)와 회전감지센서(140)를 통해 검출되는 사용자의 보행 정보를 통신부(120)로 전달하여, 서버(200)로 전송하게 하는 등 사용자 단말(100)의 전반적인 동작을 제어한다.

한편, 사용자 단말(100)로부터 사용자의 위치정보 및 움직임 정보를 수신하여 사용자의 보폭을 추정하는 서버(200)의 데이터베이스부(250)는 사용자의 이름, 나이, 단말정보 등의 개인정보를 저장하는 사용자 정보 데이터베이스(252)와 지리정보를 저장하는 맵 정보 데이터베이스(254)를 포함하여 구성되며, 사용자 정보 데이터베이스(252)에는 본 발명에 따른 보폭 추정 시스템에 의해 추정된 사용자의 보폭 정보가 함께 저장되어 있다.

이동거리 측정모듈(220)은 통신모듈(210)을 통해 수신된 사용자의 위치정보 및 회전정보와, 맵 정보 데이터베이스(254)에 저장된 지리정보를 대응시켜 사용자가 실제로 보행한 이동거리를 측정한다.

걸음수 산출모듈(230)은 통신모듈(210)을 통해 수신된 사용자의 진동정보를 이용하여 사용자가 보행한 걸음수를 산출해낸다.

또한, 보폭추정모듈(240)은 이동거리 측정모듈(220)에서 측정된 사용자의 이동거리와, 걸음수 산출모듈(230)에서 산출된 걸음수를 이용하여 사용자의 보폭을 추정한다.

이하에서는 본 실시예에 따른 보행자의 각 모션별 위치 추정 방법에 대하여 설명한다.

도 7에서와 같이, 서버(200)는 통신모듈(210)을 이용하여 사용자 단말(100)에 구비된 진동감지센서(130) 및 회전감지센서(140)를 통해 측정된 진동정보 및 회전정보를 수신한다(단계 S110).

이렇게 통신모듈(210)을 통해 수신된 진동정보 및 회전정보는 제어부(260)에 의해 각 모듈로 전송되고, 각 모듈에서는 수신된 정보를 이용하여 이동거리, 걸음수 및 보폭을 산출하게 된다.

보폭을 추정하기 위해서는 먼저 사용자의 이동 거리가 측정되어야 한다.

사용자의 이동 거리는 다양한 방법으로 측정될 수 있지만, 일 예로서 사용자 단말(100)을 통해 전송된 회전정보와, 데이터 베이스부(250)의 맵 정보 데이터베이스(254)에 저장된 지리정보를 이용하여 사용자가 실제로 보행한 이동 거리를 측정하게 된다(S120).

사용자의 이동 거리는 회전정보를 통한 사용자의 보행 방향 측정과, 지리정보에 의한 사용자의 실제 이동 거리에 의해 측정될 수 있다.

회전정보는 사용자가 보행 중 코너를 돌게 되는 순간 측정하는 정보로서, 일종의 전자 나침반인 디지털컴파스에 의해 측정되는 보행 방향과 각속도 센서인 자이로스코프에 의해 측정되는 각속도를 이용하여 회전값을 측정함으로써 획득된다.

이렇게 측정되는 회전정보를 이용하여 사용자의 이동 거리를 측정하게 되는데, 일 예로서 사용자가 특정 코너를 도는 제1순간과 그 다음 코너를 도는 제2순간 측정된 회전정보를 특이점으로 이용하고, 이를 데이터베이스부(250)에 저장된 지리 정보에 대응시켜 사용자의 실제 이동 거리를 측정할 수 있게 된다.

사용자의 이동 거리가 측정된 이후에는, 진동정보를 이용하여 사용자의 걸음수를 산출해낸다(S130).

사용자의 걸음수는 통신모듈(210)을 통해 수신된 진동정보로부터 산출해낼 수 있는데, 제어부(260)를 통해 진동정보를 전달받은 걸음수 산출모듈(230)에서는 진동정보에 포함되는 그래프를 통해 사용자의 걸음수를 산출한다.

걸음수를 산출해내는 방식은 다양한 방법이 사용될 수 있으나, 예시적으로 진동정보에 포함된 그래프에서 나타나는 피크(peek)나 위상이 반복하는 형태를 이용하여 걸음수를 산출해낸다.

도 8의 (a)와 (b)에 도시된 바와 같이, 진동정보는 그래프 형태로 나타나는데 이러한 그래프 형태의 출력파형을 기초로 하여, 출력파형의 최대값 간의 시간을 하나의 걸음으로 인식하거나, 또는 출력파형의 최소값 간의 시간을 하나의 걸음으로 인식하는 것이다.

또한, 도 8의 (c)와(d)에서는 통상적으로 걸음수를 파악하기 위해 출력파형이 양의 값에서 음의 값으로 교차하는 점들 간의 시간을 하나의 걸음으로 인식하거나 또는 출력파형이 음의 값에서 양의 값으로 교차하는 점들 간의 시간을 하나의 걸음으로 인식하는 것이다.

이후, 산출된 사용자의 이동 거리(L) 및 걸음수(m)를 이용하여 사용자의 보폭(λ)를 추정하게 된다(S140).

사용자의 보폭(λ)은 하기의 [수학식1]과 같이 이동거리 측정모듈(220)에서 측정된 사용자의 이동 거리(L)를 걸음수 산출모듈(230)에서 산출된 사용자의 걸음수(m)로 나눔으로써 추정하게 되며, 이때 산출된 사용자의 보폭은 이동 거리에서의 평균값을 의미하므로 보폭 추정이라 이른다.

이와 같이 사용자의 보폭은 사용자의 걸음수에 따라 달라질 수 있는데, 동일한 이동거리에서 걸음수가 많으면 보폭이 짧아지고, 걸음수가 적으면 보폭이 길어지게 됨을 알 수 있다. 이를 통해서는 사용자의 보행 상태를 파악할 수 있게 되는데, 보폭이 짧은 경우 사용자가 급하게 걸어가고 있음을 추측할 수 있고, 보폭이 긴 경우에는 사용자가 뛰어가고 있음을 추측할 수 있다.

따라서 이와 같은 방법을 반복하여 수행함으로써 상황별 사용자의 보폭을 평균화하여 데이터베이스부의 사용자 정보 데이터베이스에 저장해 놓으면, 이를 통해 사용자의 이동속도나 위치도 용이하게 추적할 수 있게 된다.

이와 같이 사용자의 보폭이 추정되면, 사용자의 보폭과 회전정보 및 진동정보를 이용하여 사용자의 위치를 추적할 수 있게 되는데, GPS 위성에 의해 사용자의 위치를 추적할 수 없는 경우, 이와 같은 방법을 통해 사용자의 위치 및 이동 경로를 용이하게 추적할 수 있게 된다.

한편, 앞서 예시적으로 설명한 위치 추정 방법은, 상술한 보폭 추정 시스템을 이용하여 보폭을 추정하는 방법과는 사용자 단말에서 측정된 위치정보, 진동정보 및 회전정보를 서버로 전송하지 않고, 이를 사용자 단말 자체에서 직접 이용하여 사용자의 이동거리 및 걸음수를 산출하고, 산출된 이동거리 및 걸음수와 사용자 단말에 저장된 지리정보를 이용하여 보폭을 추정하는 것을 제외하고는 그 기본적인 원리는 동일하다.

이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100 : 사용자 단말 120 : 통신부
130 : 진동감지센서 140 : 회전감지센서
150, 260 : 제어부 160, 220 : 이동거리 측정모듈
170, 230 : 걸음수 산출모듈 175, 240 : 보폭추정모듈
180, 250 : 데이터베이스부 184, 254 : 맵 정보 데이터베이스
200 : 서버 210 : 통신모듈
252 : 사용자 정보 데이터베이스

Claims (19)

1. 보행자 위치 추정 방법에 있어서,
   정지, 걷기, 뛰기, 전화받기 및 단말기 주머니에 넣고 걷기를 포함한 축이 변하는 보행자의 복수의 모션들 중 특정 모션을 인식하는 단계;
   복수의 모션들 각각에 대한 고유 보행자 추측 항법 기술(PDR) 중 상기 인식된 특정 모션에 대응하는 고유 보행자 추측 항법 기술(PDR)을 수행하는 단계; 및
   상기 수행된 고유 보행자 추측 항법 기술(PDR)에 의해 보행자의 위치를 추정하는 단계;를 포함하되,
   상기 고유 보행자 추측 항법 기술(PDR)은 걸음수 추정, 보폭 추정 및 방향추정의 순서로 수행되는 것을 특징으로 하는 보행자 모션 인식 기반 보행자 위치 추정 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 보행자의 다양한 모션들 중 특정 모션을 인식하는 단계는 사용자 단말에 내장된 센서들로부터의 신호에 기초한 패턴인식에 의하는 것을 특징으로 하는 보행자 모션 인식 기반 보행자 위치 추정 방법.
3. 삭제
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 패턴인식은 서버를 이용한 클라우드 방식 또는 단말 자체 방식인 것을 특징으로 하는 보행자 모션 인식 기반 보행자 위치 추정 방법.
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 보폭 추정은,
   사용자의 위치정보, 진동정보 및 회전정보를 획득하는 단계;
   상기 회전정보 및 지리정보를 이용하여 사용자의 이동 거리를 측정하는 단계;
   상기 진동정보를 이용하여 상기 사용자의 이동거리에 대응하는 사용자의 걸음수를 산출하는 단계; 및
   상기 측정된 사용자의 이동 거리와 상기 사용자의 걸음수를 이용하여 사용자의 보폭을 추정하는 단계;
   를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 보행자 모션 인식 기반 보행자 위치 추정 방법.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 사용자의 이동 거리를 측정하는 단계에서,
   사용자가 특정 코너를 도는 제1순간과 그 다음 코너를 도는 제2순간 측정된 회전정보를 특이점으로 이용하여 지리정보로부터 사용자의 실제 이동 거리를 측정하는 것을 특징으로 하는 보행자 모션 인식 기반 보행자 위치 추정 방법.
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 진동정보에 포함되는 그래프 형태의 출력파형을 기초로 하여, 출력파형의 최대값 간의 시간을 하나의 걸음으로 인식하거나, 또는 출력파형의 최소값 간의 시간을 하나의 걸음으로 인식하는 것을 특징으로 하는 보행자 모션 인식 기반 보행자 위치 추정 방법.
9. 제 6 항에 있어서,
   상기 사용자의 걸음수를 산출하는 단계는, 출력파형이 양의 값에서 음의 값으로 교차하는 점들 간의 시간을 하나의 걸음으로 인식하거나 또는 출력파형이 음의 값에서 양의 값으로 교차하는 점들 간의 시간을 하나의 걸음으로 인식하는 것을 특징으로 하는 보행자 모션 인식 기반 보행자 위치 추정 방법.
10. 제 6 항에 있어서,
    상기 사용자의 보폭과 상기 회전정보를 이용하여 사용자의 위치를 추정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보행자 모션 인식 기반 보행자 위치 추정 방법.
11. 제 6 항에 있어서,
    상기 사용자의 보폭을 추정하는 단계에서, 추정된 사용자의 상기 보폭의 형태는, 천천히 걷는 걸음의 보폭, 보통 걷는 걸음의 보폭, 빠른 걷는 걸음의 보폭, 뛰는 보폭 중 어느 하나 이상을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 보행자 모션 인식 기반 보행자 위치 추정 방법.
12. 프로그램을 포함하는 보행자 위치 추정 장치에 있어서,
    상기 프로그램은 정지, 걷기, 뛰기, 전화받기 및 단말기 주머니에 넣고 걷기를 포함한 축이 변하는 보행자의 복수의 모션들 각각에 대응하는 복수의 고유 보행자 추측 항법 기술(PDR) 알고리즘을 포함하여 이루어지고,
    상기 보행자의 복수의 모션들 중 인식된 특정 모션에 따라, 이에 대응하는 특정 고유 보행자 추측 항법 기술(PDR)이 수행되되,
    상기 고유 보행자 추측 항법 기술(PDR)은 걸음수 추정, 보폭 추정 및 방향추정의 순서로 수행되는 것을 특징으로 하는 보행자 모션 인식 기반 보행자 위치 추정 장치.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 보행자의 다양한 모션들 중 특정 모션에 대한 인식은 사용자 단말에 내장된 센서들로부터의 신호에 기초한 패턴인식에 의하는 것을 특징으로 하는 보행자 모션 인식 기반 보행자 위치 추정 장치.
14. 삭제
15. 제 13 항에 있어서,
    상기 패턴인식은 서버를 이용한 클라우드 방식 또는 단말 자체 방식인 것을 특징으로 하는 보행자 모션 인식 기반 보행자 위치 추정 장치.
16. 삭제
17. 제 12 항에 있어서,
    상기 보폭 추정은,
    사용자의 보행으로부터 진동정보를 검출하는 진동감지센서와;
    상기 사용자의 보행으로부터 회전정보를 검출하는 회전감지센서와;
    지리정보를 저장하는 데이터베이스부와;
    상기 회전정보 및 상기 지리정보를 이용하여 사용자의 이동거리를 측정하는 이동거리 측정모듈과;
    상기 진동정보를 이용하여 사용자의 걸음수를 산출하는 걸음수 산출모듈과;
    상기 이동거리 측정모듈에서 측정된 사용자의 이동거리와 상기 걸음수 산출모듈에서 산출된 사용자의 걸음수를 이용하여 사용자의 보폭을 추정하는 보폭추정모듈; 및
    상기 데이터베이스부, 이동거리 측정모듈, 걸음수 산출모듈 및 보폭추정모듈의 동작을 제어하는 제어부;
    에 의하여 수행되는 것을 특징으로 하는 보행자 모션 인식 기반 보행자 위치 추정 장치.
18. 제 17 항에 있어서,
    상기 보폭추정모듈에서 추정된 사용자의 보폭, 상기 진동정보 및 상기 회전정보를 이용하여 사용자의 위치를 추정하는 위치추정모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보행자 모션 인식 기반 보행자 위치 추정 장치.
19. 제 17 항에 있어서,
    상기 보폭추정모듈은, 상기 진동감지센서의 출력 파형의 형태에 따라 보폭의 형태를 분류하고, 분류된 보폭의 형태 별로 보폭을 추정하는 것을 특징으로 하는 보행자 모션 인식 기반 보행자 위치 추정 장치.

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