KR101636303B1

KR101636303B1 - 위치 측위 방법, 및 시스템

Info

Publication number: KR101636303B1
Application number: KR1020150145794A
Authority: KR
Inventors: 정재은; 홍충식
Original assignee: 정재은
Priority date: 2015-10-20
Filing date: 2015-10-20
Publication date: 2016-07-05
Also published as: KR20150122113A

Abstract

본 발명은 LBS(Location-Based Services) 기반으로 이동통신 단말기의 위치 확인 시스템에 관한 것으로, 불특정 다수의 무선 AP 와 블루투스 단말기 등을 이용한 위치 측위 시스템에 관한 것이다.

Description

위치 측위 방법, 및 시스템{Method and System for Location Positioning}

본 발명은 LBS(Location-Based Services) 기반으로 한 이동통신 단말기 또는 특정 블루투스 단말기의 위치를 측위하는 방법, 및 시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 LBS를 기반으로 하여, 불특정 다수의 무선 AP(Access Point) 및/또는 블루투스 단말기를 이용하여 이동통신 단말기 또는 특정 블루투스 단말기의 위치를 초정밀하게 측위하는 방법, 및 시스템에 관한 것이다.

다양한 위치 기반 서비스를 제공하기 위하여는 단말기의 위치 파악이 선결되어야 한다. 단말기의 위치 파악을 하기 위해서 GPS 위성 수신기를 이용한 위치 확인 시스템이 사용되고 있으나 이 시스템은 건물 내에 단말기가 있을 경우 위성 신호를 수신하지 못하여 위치를 파악할 수 없는 단점을 갖고 있다.

이를 보완하기 위하여, 무선 통신 기지국의 위치 정보를 이용하여 옥내 위치 정보 서비스를 제공하고 있으나, 기지국의 범위가 너무 넓어 그 오차가 수백 미터에 이르는 등 정확한 서비스 제공이 어렵다. 이를 극복하기 위하여 무선 AP 들의 신호를 수신하여 무선 AP 들의 위치정보와 수신된 신호의 세기를 비교 분석하여 오차를 십미터 이내로 줄이는 방법이 연구되고 있다. 이러한 WLAN 기반 위치 인식 기술은 AP 가 주기적으로 보내는 신호를 단말기가 수신하여, RF(Radio Frequency) 신호 강도를 측정하여 단말기의 위치를 계산하는 방법을 사용한다. WLAN의 경우, 일반적인 단말기에 내장되어 있어 사용하기 편리한 점이 있으나, 전력 소모가 크기 때문에, 배터리 용량이 작아 전력 소모에 민감한 모바일 단말기의 경우 오랜 시간 동안 사용하기에 부적합하다.

또한, 상술한 용도로 무선 AP 들을 설치할 경우 설치해야 할 무선 AP의 숫자가 방대하기 때문에 매우 많은 설치 비용이 들어가게 되고 설치 장소를 확보하는 것도 매우 힘들다.

한편, 본 출원인은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해, 이미 설치되어 사용되고 있는 불특정 다수의 무선 AP 들을 이용하여 무선 AP 위치정보시스템을 구축하고 그 시스템을 이용하여 위치기반 서비스와 단말기를 제공하는 서비스와 관련된 기술을 특허출원한 바 있다. 한국실용신안출원 제20-2009-0000707호, 한국실용신안출원 제20-2009-0000808호, 한국특허출원 제10-2009-0051756호 및 한국특허출원 제10-2009-0051945호 등이 있다.

한편, 상술한 바와 같은 기존 무선 AP 를 이용한 위치 측위 시스템은 실내에서 페이딩 현상 등으로 인해 10m 이내의 오차범위로 위치를 측위하는 것이 힘들다는 문제가 있다.

한편 본 발명의 출원에 앞서 근거리 무선 통신(PANs)을 위한 산업 표준으로서, 2010년 6월 30일자로 저전력과 반응성에 초점을 둔 블루투스 v4.0(BLE)이 출시되었다. 산업 표준은 해당 기술 분야에서 산업 생산물 및 생산 방법에 대해 그 형상, 규격, 성능, 시험 등을 통일화한 것인 만큼, 본 명세서 역시 발명 당시의 산업 표준인 블루투스 v.4.0(BLE)에 근거한다. 블루투스 v4.0의 특징은 대기전력 및 저전력으로 동작하며, 따라서, 동전크기의 배터리로 수년간 작동할 수 있으며, 저렴한 비용 및 송수신 거리가 늘어난 특징을 갖는 것으로 알려져 있다. 일반적으로, 블루투스는 적외선 통신에 비해 전송거리, 장애물 통과성, 소비전력, 전송속도 등에 있어서 나은 성능을 제공한다. 블루투스 v4.0은 2010년 6월 30일자 공지된 온라인(https://www.bluetooth.org/Technical/Specifications/adopted.htm 및/또는 https://www.bluetooth.org/docman/handlers/downloaddoc.ashx?doc_id=229737) 상에서 그 내용을 확인할 수 있다.

[문헌1] 출원번호 20-2009-0000707 불특정다수의 무선 AP를 이용한 위치정보 시스템 [문헌2] 출원번호 20-2009-0000808 불특정다수의 무선 AP를 이용한 위치정보 시스템 서비스및 단말기 [문헌3] 출원번호 10-2009-0051756 자동 진화형 불특정다수의 무선 AP를 이용한 위치정보 시스템 서비스및 단말기 [문헌4] 출원번호 10-2009-0051945 불특정 다수의 부선 AP를 이용한 위치정보 시스템 서비스및 단말기에 있어서 데이터 절감 시스템

본 발명은 상술한 바와 같은 기술적 문제를 해결하기 위하여, 블루투스 단말기를 사용하여 실내에서 1~2m 이내의 오차범위로 위치측위를 수행하는 것을 가능하도록 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 실내에 위치한 이동통신 단말기로 위치 정보를 전송하는 중앙 집중 단말기로서, 제1 브로드캐스팅 데이터를 송출하는 특정 대상에 설치된 특정 블루투스 단말기 및/또는 제2 브로드캐스팅 데이터를 송출하는 다른 위치 측위 수단으로부터 수신되어 이동통신 단말기에서 중앙 집중 단말기의 통신 규격에 맞추어 가공된 제1 브로드캐스팅 데이터 및/또는 제2 브로드캐스팅 데이터를 기반으로 상기 특정 대상에 설치된 상기 특정 블루투스 단말기 및/또는 이동통신 단말기의 위치를 측위하는 처리부; 및 상기 특정 대상에 설치된 특정 블루투스 단말기로부터 수신되어 가공된 제1 브로드캐스팅 데이터 및/또는 상기 다른 위치 측위 수단으로부터 수신되어 가공된 제2 브로드캐스팅 데이터를 상기 이동통신 단말기로부터 수신하고, 상기 측위된 위치 정보를 이동통신 단말기로 전송하는 통신부;를 포함하되, 상기 특정 블루투스 단말기로부터 유래하는 제1 브로드캐스팅 데이터 및/또는 상기 다른 위치 측위 수단으로부터 유래하는 제2 브로드캐스팅 데이터를 수신하여 상기 이동통신 단말기 내에 저장하도록 하고, 상기 제1 브로드캐스팅 데이터는 BD Address 및 RSSI(Received Signal Strength Indicator)이고, 상기 처리부는 상기 BD Address 및 RSSI를 기반으로 가중치 및/또는 삼각측량을 이용하여 상기 특정 블루투스 단말기 및/또는 이동통신 단말기의 위치를 측위하며, 실내에서 상기 특정 블루투스 단말기 및/또는 이동통신 단말기기의 위치를 측위하는 경우, 처리부는 다른 위치 측위 수단 보다 우선 블루투스 단말기로부터 유래하는 제1 브로드캐스팅 데이터를 기반으로 상기 특정 블루투스 단말기 및/또는 이동통신 단말기의 위치를 측위하고, 상기 통신부를 통해 상기 이동통신 단말기로 전송된 측위된 위치 정보는 상기 이동통신 단말기의 디스플레이부에 표시하는 것을 특징으로 하는 중앙 집중 단말기가 제공될 수 있다.

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본 발명은 블루투스 단말기를 이용하여 고층 건물이 밀집되어 있는 도심지 또는 실내에서도 정확한 위치 측위 서비스를 제공함으로써, 위치기반 서비스의 활용 범위를 확대한다는 이점이 있다.

또한, 대형 쇼핑몰 내부나 고층 건물이 밀집되어 있는 도심지에서 정확한 위치 측위 서비스를 제공함으로서, 위치 기반에 근거한 다양한 서비스를 극대화할 수 있다.

도 1은 이동통신 단말기의 데이터 수집에 대해 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측위 시스템을 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측위 방법의 순서도이다.

본 발명에 따른 위치 측위 방법 및 시스템을 하기 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.

본 발명은 불특정 다수의 무선 AP(103, 203)와 블루투스 단말기(104, 204)를 사용하여 고층 건물이 밀집되어 있는 도심지 또는 실내 등 GPS 위성 신호가 미약한 지역에서도 이동통신 단말기의 위치를 정확히 확인할 수 있는 위치 측위 방법 및 시스템을 제공할 수 있다.

본 발명에 따른 위치 측위 시스템(200)은 다수의 불특정 무선 AP(103, 203), 특정 블루투스 단말기(104, 204), 이동통신 단말기(101, 201) 및 중앙 집중 단말기(214)를 포함할 수 있다. 본 명세서에서 특정 블루투스 단말기(104)란 특정 대상(건물 내부, 사물 등)에 설치된 블루투스 단말기를 의미할 수 있다.

이동통신 단말기(101, 201)는 무선 AP(103, 203), 블루투스 단말기(104, 204) 등으로부터 데이터를 수신(수집)하고, 상기 수신(수집)된 데이터들을 중앙 집중 단말기(214)로 전송할 수 있다.

중앙 집중 단말기(214)는 이동통신 단말기(101, 201)로부터 상기 데이터들을 수신하고, 상기 데이터들에 기반하여 이동통신 단말기(101, 201)의 위치 정보를 산출하고 상기 위치 정보를 이동통신 단말기(100)로 전송할 수 있다.

본 발명에 따른 위치 측위 시스템(200)의 이동통신 단말기(101)에서의 데이터 수집에 대해서는 도 1에 도시되어 있으며, 위치 측위 시스템(200)은 도 2에 도시되어 있다.

도 1에 도시된 데이터 수집 시스템에 있어서, 이동통신 단말기(101)는 데이터를 수신하는 수신부(106)와, 상기 데이터를 저장하는 데이터 저장부(111)를 포함할 수 있다.

수신부(106)는 GPS 모듈(107), WIFI 모듈(108), 블루투스 모듈(109), WCDMA 모듈(110)을 포함할 수 있다.

GPS 모듈(107)은 GPS 위성(102)으로부터 위성 신호를 수신할 수 있다.

WIFI 모듈(108)은 다수의 불특정 무선 AP(103)로부터 브로드캐스팅 데이터를 수신할 수 있다. WIFI 모듈(108)이 불특정 무선 AP(103)들로부터 수신하는 브로드캐스팅 데이터는 MAC Address 및 RSSI(Received Signal Strength Indicator: 신호 세기)를 포함할 수 있다. 또한, WIFI 모듈(108)은 상기 무선 AP(103)들로부터 수신하는 브로드캐스팅 데이터 중에서 AD-HOC 타입의 데이터를 필터링할 수 있다.

블루투스 모듈(109)은 블루투스 단말기(104)가 송출하는 브로드캐스팅 데이터를 수신할 수 있다. 구체적으로, 상기 블루투스 단말기(104)는 브로드캐스팅 데이터를 송출하도록 구성되고, 상기 블루투스 모듈(109)은 상기 브로드캐스팅 데이터를 수신하도록 구성된다. 블루투스 모듈(109)이 블루투스 단말기(104)로부터 수신하는 브로드캐스팅 데이터는 BD(bluetooth device) Address 및 RSSI(Received Signal Strength Indicator: 신호 세기)를 포함할 수 있다. 또한, 블루투스 모듈(109)은 블루투스 단말기(104)들로부터 수신하는 브로드캐스팅 데이터 중에서 특정 블루투스 단말기(104) 이외의 신호는 필터링할 수 있다.

WCDMA 모듈(110)은 이동통신 기지국(105)으로부터 기지국 신호를 수신할 수 있다.

데이터 저장부(111)는 수신부(106)에서 수신된 데이터를 파일로 저장하며, 상기 파일은 후술하는 바와 같이 중앙 집중 단말기(214)의 데이터베이스(217)에서 핑거프린트 데이터베이스 테이블로 생성될 수 있다.

이동통신 단말기(101)가 실외에 위치하는 경우에는 GPS 모듈(107)을 통해 위성 신호를 수신하거나, WCDMA 모듈(110)을 통해 기지국 신호를 수신함으로써 이동통신 단말기(101)의 위치를 측위할 수 있다.

그러나, 이동통신 단말기(101)가 실내에 위치하는 경우에는 위성 신호를 수신하기 어려우며, 기지국 신호를 통해서는 위치 측위의 오차가 커지는 바, WIFI 모듈(108), 블루투스 모듈(109) 등의 위치 측위 수단을 통해 데이터를 수신(수집)하고, 상기 데이터를 중앙 집중 단말기(214)로 전송하여 위치를 측위할 필요가 있다.

이하, 도 2를 참고하여 위치 측위 시스템(200)의 일 실시예를 설명한다.

이동통신 단말기(201)는 데이터를 수신하는 수신부(206)와, 상기 데이터를 목적에 맞게 가공하는 데이터 가공부(211)를 포함할 수 있다. 예컨대 데이터 가공부(211)는 수신부(206)에서 수신된 데이터들을 중앙 집중 단말기(214)의 통신 규격에 맞춰 가공할 수 있다.

이동통신 단말기(201)는 수신부(206)에 포함되는 GPS 모듈(207), WIFI 모듈(208), 블루투스 모듈(209), WCDMA 모듈(210)을 통해 위성 신호, 브로드캐스팅 데이터, 기지국 신호 등을 수신할 수 있다.

이동통신 단말기(201)는 블루투스 단말기(204) 및 불특정 무선 AP(203) 각각으로부터 브로드캐스팅 데이터를 수신할 수 있다. 구분을 위해 이하에서는 블루투스 단말기(204)로부터 수신한 브로드캐스팅 데이터를 제1 브로드캐스팅 데이터라고 칭하고, 무선 AP(203)로부터 수신한 브로드캐스팅 데이터를 제2 브로드캐스팅 데이터라고 칭하기로 한다.

이동통신 단말기(201)는 통신부(212) 및 디스플레이부(213)를 포함할 수 있다. 통신부(212)는 수신부(206)에서 수신한 데이터를 데이터 가공부(211)를 통해 가공한 후 상기 데이터를 중앙 집중 단말기(214)로 전송하고, 중앙 집중 단말기(214)로부터 위치 정보를 수신할 수 있다. 디스플레이부(213)는 중앙 집중 단말기(214)로부터 수신한 위치 정보를 이동통신 단말기(201)에 표시할 수 있다.

이동통신 단말기(201)는 수신된 제1 브로드캐스팅 데이터, 제2 브로드캐스팅 데이터 등을 통신부(212)를 통해 중앙 집중 단말기(214)로 전송할 수 있다. 이 때, 상기 데이터들은 이동통신 단말기(201)의 데이터 가공부(211)에서 가공된 것일 수 있다.

중앙 집중 단말기(214)는 통신부(215)를 통해 상기 데이터들을 수신하고, 처리부(216)에서 상기 데이터들을 기반으로 이동통신 단말기(201) 또는 특정 블루투스 단말기(204)의 위치 정보를 산출할 수 있다. 상기 산출 방법으로 가중치 또는 삼각측량 알고리즘이 이용될 수 있다. 또한, 중앙 집중 단말기(214)는 수집된 데이터를 관리하는 데이터베이스(217)를 포함할 수 있는데, 이때 데이터베이스(217)가 핑거프린트 데이터베이스인 경우, 핑거프린트 방법이 이용될 수도 있다.

통신부(215)는 이동통신 단말기(201)로부터 데이터를 수신하고, 위치 정보(구체적으로, 측위된 위치 값)를 이동통신 단말기(101)로 전송할 수 있다.

처리부(216)는 이동통신 단말기(201)로부터 수신된 데이터를 기반으로 위치를 측위할 수 있다. 이때, 위치 측위(확인)의 대상은 이동통신 단말기(201)일 수 있다. 또한, 특정 블루투스 단말기(204)를 사물 또는 건물 내에 설치하는 경우에는 해당 사물 또는 장소(예를 들면, 건물의 층수 또는 호수)를 대상으로 할 수 있다(예컨대 이동통신 단말기(201)의 위치를 측위하고, 제1 브로드캐스팅 데이터를 기반으로 이동통신 단말기(201)의 위치 정보로부터 특정 블루투스 단말기(204)의 위치를 측위할 수 있음). 상기 위치 측위는 가중치 또는 삼각측량 알고리즘을 활용하여 이루어질 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측위 방법의 순서도이다.

이동통신 단말기(201)의 WIFI 모듈(208)이 주변의 불특정 다수의 무선 AP(203)를 검색하고, 이로부터 송출된 브로드캐스팅 데이터 중에서 MAC Address 와 RSSI 값을 수신할 수 있다(단계 300). 이후 상기 수신한 데이터를 데이터 가공부(211)에서 중앙 집중 단말기(214)의 통신 규격에 맞춰 가공할 수 있다.

데이터 가공부(211)에서 가공된 데이터는 통신부(212)를 통해 중앙 집중 단말기(214)의 통신부(215)로 전송될 수 있다(단계 301).

중앙 집중 단말기(214)의 처리부(216)는 상기 수신된 데이터를 바탕으로 가중치 또는 삼각측량 알고리즘 등을 이용하여 이동통신 단말기(201)의 위치, 또는 사물에 설치되거나 건물 내부에 설치된 특정 블루투스 단말기(204)의 위치를 측위할 수 있다(단계 302).

중앙 집중 단말기(214)의 통신부(216)는 처리부(216)에서 측위된 위치 정보를 상기 이동 통신 단말기(201)의 통신부(212)로 전송할 수 있다(단계 303).

이때, 이동 통신 단말기(201)는 블루투스 단말기 설치 지역인지를 판단한다(단계 304). 만약 블루투스 단말기 설치 지역이 아니라면 이동통신 단말기(201)의 디스플레이부(213)에서 상기 위치 측위 값을 최종 현재 위치로 표시한다(단계 307).

블루투스 단말기 설치 지역이라면 상기 수신된 위치 측위 값이 블루투스 단말기로부터 수신한 데이터에 의해 측위된 위치 정보인지 판단한다(단계 305). 블루투스 단말기로부터 수신한 데이터에 의해 측위된 위치 정보가 아닌 경우에는 블루투스 단말기를 검색한다(단계 306). 블루투스 단말기로부터 수신한 데이터에 의해 측위된 위치 정보인 경우에는 이동통신 단말기(201)의 디스플레이부(213)에 상기 위치 측위 값을 최종 현재 위치로 표시한다(단계 307).

블루투스 단말기를 검색하는 경우에는 이동통신 단말기(201)의 수신부(206) 내의 블루투스 모듈(209)이 주변 블루투스 단말기(204)에서 송출되는 브로드캐스팅 데이터 중에 BD Address 및 RSSI 값을 수신하며, 상기 수신된 데이터는 가공되고 단계 301 ~ 단계 305를 거쳐 단계 307에 따라 디스플레이부(213)에 표시된다.

100 : 수집시스템 101, 201 : 이동통신 단말기
106, 206 : 수신부 111 : 데이터 저장부
211 : 데이터 가공부
214 : 중앙 집중 단말기

Claims

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실내에 위치한 이동통신 단말기로 위치 정보를 전송하는 중앙 집중 단말기로서,
제1 브로드캐스팅 데이터를 송출하는 특정 대상에 설치된 특정 블루투스 단말기 및/또는 제2 브로드캐스팅 데이터를 송출하는 다른 위치 측위 수단으로부터 수신되어 이동통신 단말기에서 중앙 집중 단말기의 통신 규격에 맞추어 가공된 제1 브로드캐스팅 데이터 및/또는 제2 브로드캐스팅 데이터를 기반으로 상기 특정 대상에 설치된 상기 특정 블루투스 단말기 및/또는 이동통신 단말기의 위치를 측위하는 처리부; 및
상기 특정 대상에 설치된 특정 블루투스 단말기로부터 수신되어 가공된 제1 브로드캐스팅 데이터 및/또는 상기 다른 위치 측위 수단으로부터 수신되어 가공된 제2 브로드캐스팅 데이터를 상기 이동통신 단말기로부터 수신하고, 상기 측위된 위치 정보를 이동통신 단말기로 전송하는 통신부;를 포함하되,
상기 특정 블루투스 단말기로부터 유래하는 제1 브로드캐스팅 데이터 및/또는 상기 다른 위치 측위 수단으로부터 유래하는 제2 브로드캐스팅 데이터를 수신하여 상기 이동통신 단말기 내에 저장하도록 하고,
상기 제1 브로드캐스팅 데이터는 BD Address 및 RSSI(Received Signal Strength Indicator)이고, 상기 처리부는 상기 BD Address 및 RSSI를 기반으로 가중치 및/또는 삼각측량을 이용하여 상기 특정 블루투스 단말기 및/또는 이동통신 단말기의 위치를 측위하며,
실내에서 상기 특정 블루투스 단말기 및/또는 이동통신 단말기기의 위치를 측위하는 경우, 처리부는 다른 위치 측위 수단 보다 우선 블루투스 단말기로부터 유래하는 제1 브로드캐스팅 데이터를 기반으로 상기 특정 블루투스 단말기 및/또는 이동통신 단말기의 위치를 측위하고,
상기 통신부를 통해 상기 이동통신 단말기로 전송된 측위된 위치 정보는 상기 이동통신 단말기의 디스플레이부에 표시하는 것을 특징으로 하는 중앙 집중 단말기.
청구항 6에 있어서,
상기 다른 위치 측위 수단은 무선 AP 인 중앙 집중 단말기.
청구항 6 또는 7에 있어서,
수집된 데이터를 관리하는 데이터베이스를 더 포함하는 중앙 집중 단말기.