KR101663654B1 - 휴대용 단말의 실내외 위치 변동 판단 장치 및 방법 - Google Patents

휴대용 단말의 실내외 위치 변동 판단 장치 및 방법 Download PDF

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이선우
송창근
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한림대학교 산학협력단
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Abstract

본원은 사용자가 실내에서 실외로 또는 실외에서 실내로 이동 시 이를 자동으로 인식하는 휴대용 단말의 실내외 위치 변동 판단 장치 및 방법에 대해 개시한다. 이를 위하여 본원의 일 실시예에 따른 휴대용 단말의 위치 변동 판단 장치는 적어도 하나 이상의 위성과의 통신을 통해 위치 측정에 필요한 위성 신호를 수신하는 GPS 수신부; 적어도 하나 이상의 무선 액세스 포인트와의 통신을 통해 상기 무선 액세스 포인트로부터 근거리 무선 신호를 수신하는 근거리 무선 통신부; 기 설정된 시간 동안 수신된 상기 위성 신호를 기반으로 시간 변화에 따른 변화도를 산출하는 변화도 산출부; 상기 근거리 무선 신호의 세기를 기반으로 상기 근거리 무선 신호에 대한 특징값을 산출하는 특징값 산출부; 및 상기 변화도와 상기 특징값을 기반으로 사용자가 실내에서 실외 또는 실외에서 실내로 위치를 이동했는지를 판단하는 위치 변경 판단부를 포함할 수 있다.

Description

휴대용 단말의 실내외 위치 변동 판단 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DECIDING VARIATION OF IN-OUT DOOR POSITION IN A MOBILE-TERMINAL}
본원은 사용자가 실내에서 실외로 또는 실외에서 실내로 이동 시 이를 자동으로 인식하는 휴대용 단말의 실내외 위치 변동 판단 장치 및 방법에 관한 것이다.
GPS는 인공위성과의 통신을 통하여 지구상에 있는 물체의 위치를 측정하기 위해 만든 시스템으로, GPS를 이용하면 현재 위치와 시간을 얻을 수 있다.
최근 이동 단말 및 정보처리 기술의 발달로 위치 기반 서비스(LBS : Location Based Service)가 급속도로 발전하고 있다. 위치 기반 서비스는 이동 단말의 현재 위치를 파악하여 그 위치를 활용하는 응용 시스템 및 서비스를 통칭하며, 상황 인지 서비스는 현재 사용자의 상황에 적합한 정보 및 서비스를 제공하는 시스템 및 서비스를 통칭한다. 이러한 위치 기반 서비스는 교통, 물류, 위치추적, 긴급출동, 의료 서비스, 실내외 네비이게션 서비스 등 다양한 분야에서 활용될 수 있고, 상황인지 서비스는 스마트 오피스, 스마트 홈 등의 다양한 분야에서 활용될 수 있다.
위치 기반 서비스 및 상황 인지 서비스에서 현재 위치는 기본적인 정보이다. 위치 정보는 크게 실내 및 실외로 구분될 수 있으며, 사용자는 실내외를 이동하면서 일상생활을 영위한다. 따라서, 이러한 실내외 위치 정보를 파악하여 그에 따른 실내외 위치 변동 정보를 파악할 수 있다면, 그 정보를 이용하여 위치 기반 서비스 및 상황 인지 서비스에서 사용자에게 적합한 정보 및 서비스를 제공할 수 있다.
이런 이유로, 사용자의 실내외 위치 변동을 판단하고, 이에 따른 실내외 위치를 정확하게 인식할 수 있는 장치 및 방법이 필요하다.
대한민국 공개특허 제2010-0024100호(2010.03.05 공개)
본원은 전술한 필요성에 의해 안출된 것으로서, 위성 신호의 변화도와 근거리 무선 신호의 세기를 기반으로 사용자가 실내에서 실외로 또는 실외에서 실내로 이동하였는지를 판단함으로써, 위치 변동에 대한 정확도를 높일 수 있는 휴대용 단말의 실내외 위치 변동 판단 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본원은 위성 신호의 변화도, 근거리 무선 신호의 세기 및 걸음 이력을 기반으로 사용자의 위치 이동을 판단할 수 있는 휴대용 단말의 실내외 위치 변동 판단 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
본원은 위성 신호의 시간에 따른 변화 및 근거리 무선 신호의 평균값을 이용하여 위치 변동을 판단함으로써, 복잡한 알고리즘 없이 위치 변동에 대한 정확도를 높일 수 있는 휴대용 단말의 실내외 위치 변동 판단 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 실시예에 휴대용 단말의 실내외 위치 변동 판단 장치는 적어도 하나 이상의 위성과의 통신을 통해 위치 측정에 필요한 위성 신호를 수신하는 GPS 수신부; 적어도 하나 이상의 무선 액세스 포인트와의 통신을 통해 상기 무선 액세스 포인트로부터 근거리 무선 신호를 수신하는 근거리 무선 통신부; 기 설정된 시간 동안 수신된 상기 위성 신호를 기반으로 시간 변화에 따른 변화도를 산출하는 변화도 산출부; 상기 근거리 무선 신호의 세기를 기반으로 상기 근거리 무선 신호에 대한 특징값을 산출하는 특징값 산출부; 및 상기 변화도와 상기 특징값을 기반으로 사용자가 실내에서 실외 또는 실외에서 실내로 위치를 이동했는지를 판단하는 위치 변경 판단부를 포함할 수 있다.
본 실시예의 일 예에 따르면, 상기 실내외 위치 변경 판단 장치는 가속도 센서, 자이로 센서 및 지자기 센서로 구성된 관성 센서부; 및 상기 관성 센서부에서 출력되는 센싱 신호를 기반으로 기 설정된 시간 동안의 상기 사용자의 걷기 동작의 감지를 통해 걸음을 검출하고, 상기 검출한 걸음에 의거하여 상기 기 설정된 시간 동안의 걸음 이력을 추정하는 보행 감지부를 포함하며, 상기 위치 변경 판단부는 상기 변화도, 특징값 및 상기 걸음 이력을 기반으로 상기 이동을 판단할 수 있다.
본 실시예의 일 예에 따르면, 상기 변화도는 상기 위성 신호에 대한 신호대 잡음비 신호 값의 시간에 따른 차이 값일 수 있다.
본 실시예의 일 예에 따르면, 상기 변화도 산출부는 적어도 둘 이상의 위성으로부터 위성 신호를 수신하는 경우 상기 위성 신호 각각에 대한 상기 차이 값을 산출하며, 상기 차이 값 중 최대값을 상기 변화도로 선택할 수 있다.
본 실시예의 일 예에 따르면, 상기 변화도는 상기 GSP 수신부가 수신 가능한 위성 개수에 대한 시간에 따른 변화 값을 더 포함할 수 있다.
본 실시예의 일 예에 따르면, 상기 근거리 무선 신호가 둘 이상인 경우 상기 특징값은 상기 근거리 무선 신호의 세기 값에 대한 평균값일 수 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 실시예에 휴대용 단말의 실내외 위치 변동 판단 방법은 적어도 하나 이상의 위성과의 통신을 통해 위치 측정에 필요한 위성 신호를 수신하는 단계; 적어도 하나 이상의 무선 액세스 포인트와의 통신을 통해 상기 무선 액세스 포인트로부터 근거리 무선 신호를 수신하는 단계; 기 설정된 시간 동안 수신된 상기 위성 신호를 기반으로 시간 변화에 따른 변화도를 산출하는 단계; 상기 근거리 무선 신호의 세기를 기반으로 상기 근거리 무선 신호에 대한 특징값을 산출하는 단계; 및 상기 변화도와 특징값을 기반으로 사용자가 실내에서 실외 또는 실외에서 실내로 위치를 이동했는지를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
본 실시예의 일 예에 따르면, 상기 실내외 위치 변경 판단 방법은 가속도 센서, 자이로 센서 및 지자기 센서로 구성된 관성 센서부 에서 출력되는 센싱 신호를 기반으로 상기 사용자의 걷기 동작의 감지를 통해 걸음을 검출하는 단계; 및 상기 기 설정된 시간 동안의 검출된 걸음을 통해 걸음 이력을 생성하는 단계를 더 포함하며, 상기 판단하는 단계는 상기 변화도, 특징값 및 상기 걸음 이력을 기반으로 상기 이동을 판단할 수 있다.
본 실시예의 일 예에 따르면, 상기 판단하는 단계는 상기 변화도가 제 1 임계값보다 미만이면서 상기 특징값이 제 2 임계값을 초과하고 상기 걸음 이력에서 사용자의 연속된 걸음 수가 제 5 임계값 이상인 경우 상기 사용자가 실외에서 실내로 이동하는 것으로 판단하며, 상기 변화도가 제 3 임계값을 초과하면서 상기 특징값이 제 4 임계값 미만이고 상기 걸음 이력에서 사용자의 연속된 걸음 수가 상기 제 5 임계값 이상인 경우 상기 사용자가 실내에서 실외로 이동하는 것으로 판단할 수 있다.
본 실시예의 일 예에 따르면, 상기 이동을 판단하는 단계는 상기 변화도가 제 1 임계값 미만이면서 상기 특징값이 제 2 임계값을 초과한 경우 상기 사용자가 실외에서 실내로 이동하는 것으로 판단하며, 상기 변화도가 제 3 임계값을 초과하면서 상기 특징값이 제 4 임계값 미만인 경우 상기 사용자가 실내에서 실외로 이동하는 것으로 판단할 수 있다.
본 실시예의 일 예에 따르면, 상기 변화도를 산출하는 단계는 적어도 둘 이상의 위성으로부터 위성 신호를 수신하는 경우 상기 위성 신호 각각에 대한 상기 차이 값을 산출하며, 상기 차이 값 중 최대값을 상기 변화도로 선택할 수 있다.
상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 기재된 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 위성 신호의 변화도와 근거리 무선 신호의 세기를 기반으로 사용자가 실내에서 실외로 또는 실외에서 실내로 이동하였는지를 판단함으로써, 위치 변동에 대한 정확도를 높일 수 있다.
또한, 본원은 사용자의 실내외 위치 변동에 대한 정확도를 높임으로써, 실내외 네비게이션 시스템 또는 실내외에 대한 이동체의 모니터링이 필요한 시스템의 정밀도를 높일 수 있다.
본원은 위성 신호의 시간에 따른 변화 및 근거리 무선 신호의 평균값을 이용하여 위치 변동을 판단함으로써, 복잡한 알고리즘 없이 위치 변동에 대한 정확도를 높일 수 있기 때문에 구현 비용에 있어서 절감 효과가 있다.
도 1은 본원의 일 실시예에 따른 실내외 위치 변동 판단 장치가 적용된 전체 시스템을 개괄적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본원의 일 실시예에 따른 실내외 위치 변동 판단 장치의 블록도이다.
도 3은 본원의 일 실시예에 따른 실내외 위치 변동 판단 장치의 세부 구성을 도시한 블록도이다.
도 4는 본원의 일 실시예에 따른 실내외 위치 변동 판단 장치가 사용자의 위치 변동을 판단하는 방법을 도시한 흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 “상에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "~(하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~ 를 위한 단계"를 의미하지 않는다.
본 명세서에 있어서 '부(部)'란, 하드웨어에 의해 실현되는 유닛(unit), 소프트웨어에 의해 실현되는 유닛, 양방을 이용하여 실현되는 유닛을 포함한다. 또한, 1개의 유닛이 2개 이상의 하드웨어를 이용하여 실현되어도 되고, 2개 이상의 유닛이 1개의 하드웨어에 의해 실현되어도 된다. 본 명세서 있어서 단말, 장치 또는 디바이스가 수행하는 것으로 기술된 동작이나 기능 중 일부는 해당 단말, 장치 또는 디바이스와 연결된 서버에서 대신 수행될 수도 있다. 이와 마찬가지로, 서버가 수행하는 것으로 기술된 동작이나 기능 중 일부도 해당 서버와 연결된 단말, 장치 또는 디바이스에서 수행될 수도 있다. 이하 첨부된 도면을 참고하여 본원의 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본원의 일 실시예에 따른 실내외 위치 변동 판단 장치가 적용된 전체 시스템을 개괄적으로 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 전체 시스템은 복수개의 GPS 인공위성(100), 복수개의 무선 액세스 포인트(AP : Access Point)(150) 및 휴대용 단말(200)로 구성될 수 있다.
복수개의 GPS 인공위성(100)은 휴대용 단말(200)과 통신을 통해 GPS 신호, 예컨대 위성 신호를 송신할 수 있다.
근거리 무선 액세스 포인트(AP : Access Point)는 예컨대, 와이파이(Wi-Fi), 블루투스, 비콘 송신기 등으로, 휴대용 단말(200)과 근거리 무선 통신을 수행하여 근거리 무선 신호를 휴대용 단말(200)에 제공할 수 있다.
휴대용 단말(200)은 복수의 GPS 인공위성(100)과의 통신을 통해 GPS 신호를 수신하여 자신의 위치를 연산하며, 관성 센서를 이용하여 사용자의 보행 상태, 예컨대 사용자의 이동 상태를 예측할 수 있다.
또한, 휴대용 단말(200)은 무선 액세스 포인트(150)와 근거리 무선 통신을 수행할 수 있다.
본원의 일 실시예에 따른 휴대용 단말(200)은 GPS 신호, 근거리 무선 통신을 통해 수신되는 근거리 무선 신호, 보행 상태 등을 이용하여 사용자에 대한 실내외 위치 이동 변동 정보를 제공할 수 있다. 이를 위하여, 휴대용 단말(200)은 GPS 신호의 변화도, 근거리 무선 신호 세기, 보행 상태 등을 산출한 후 이를 기반으로 사용자의 실내외 위치 변동 정보를 산출할 수 있는 실내외 위치 변동 판단 장치(210)를 구비할 수 있다.
한편, 휴대용 단말(200)은 휴대성과 이동성이 보장되는 이동 통신 장치로서, 예를 들면, PCS(Personal Communication System), GSM(Global System for Mobile communication), PDC(Personal Digital Cellular), PHS(Personal Handyphone System), PDA(Personal Digital Assistant), IMT(International Mobile Telecommunication)-2000, CDMA(Code Division Multiple Access)-2000, W-CDMA(W-Code Division Multiple Access), Wibro(Wireless Broadband Internet) 단말, 스마트폰(Smartphone), 스마트패드(SmartPad), 태블릿 PC등과 같은 모든 종류의 핸드헬드(Handheld) 기반의 무선 통신 장치를 포함할 수 있다.
상기의 휴대용 단말(200) 내 구현된 실내외 위치 변동 판단 장치(210)에 대해서는 도 2를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 본원의 일 실시예에 따른 실내외 위치 변동 판단 장치의 블록도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 실내외 위치 변동 판단 장치(210)는 GPS 수신부(212), 근거리 무선 통신부(214), 변화도 산출부(216), 특징값 산출부(218) 및 위치 변동 판단부(220)를 포함할 수 있다. 다만, 도 2의 구성은 본원의 일 실시예에 불과하므로, 본원의 다양한 실시예에 따라 위치 변동 판단 장치(210)의 구성은 도 2와 다르게 구성될 수도 있다.
GPS 수신부(212)는 복수개의 GPS 인공위성(100)부터 발사되는 위성 신호를 수신하고, 수신한 위성 신호 간 도달 속도의 차이를 연산하여 현재 위치(GPS 좌표 정보)를 연산한다. GPS 인공위성에서 송신하는 위성 신호는 각 위성 번호에 따라 특수하게 설계된 PRN 코드(Pseudo Random Noise Code)를 포함한다. 즉, 코드 다중 분할 방식 (CDMA)으로 항법 데이터가 반송파를 통해 GPS 수신부(212)로 전파되므로, GPS 수신부(212)에서는 각각의 인공위성(100)에서 전송하는 위성 신호를 정확하게 수신할 수 있다. 여기서 위치 측정 방법은 단일 위성 항법 시스템이나 GPS 방식을 이용할 수 있다.
한편, 본원의 일 실시예에 따른 GPS 수신부(212)는 복수개의 GPS 인공위성(100)로 수신되는 위성 신호를 버퍼부에 제공할 수 있다. 이에 따라, 버퍼부에는 위성 신호가 버퍼링되어 저장될 수 있다.
근거리 무선 통신부(214)는 무선 액세스 포인트(AP : Access Point)(150), 예컨대 와이파이(Wi-Fi), 블루투스, 비콘 송신기, 무선통신 기지국 등과 같은 무선 액세스 포인트(150)와 통신을 수행할 수 있다.
또한, 근거리 무선 통신부(214)는 무선 액세스 포인트(150)로부터 수신된 근거리 무선 신호를 특징값 산출부(218)에 제공할 수 있다.
변화도 산출부(216)는 버퍼부에 저장된 복수의 위성 신호를 이용하여 위성 신호의 시간에 따른 변화도(이하, ‘제 1 변화도’라고함), 위성 개수의 시간에 따른 변화도(이하, ‘제 2 변화도’라고함) 등을 산출할 수 있다.
구체적으로, 변화도 산출부(216)는 버퍼부에 저장된 위성 신호에 대한 신호대 잡음비 신호 값을 산출하고, 아래의 수학식 1과 같이 신호대 잡음비 신호 값 중 현재 시간(k)의 신호 값과 이전 시간(k-1)의 신호대 잡음비 신호 값간의 차이 값을 산출한 후 이를 메모리에 저장한다. 이러한 방식으로, 변화도 산출부(216)는 복수개의 위성 신호 각각에 대해 차이 값을 산출하여 메모리에 저장한다. 여기에서, 신호대 잡음비는 위성 신호의 품질을 측정하는 레벨로서, 신호대 잡음비의 신호 값 차이값이 크다는 것은 위성 신호의 품질이 갑자기 좋아지는 것으로 의미하며, 기 설정된 오차 범위에서 변화가 없다는 것은 위성 신호가 수신된 후 변화가 없는 것으로 위성 신호를 전혀 받지 못하는 상태를 의미한다.
[수학식 1]
delta_gpsi(k) = SNRi(k) - SNRi(k-1)
상기의 수학식 1에서 SNRi(k)는 현재 시간 k에서 i번째 GPS 위성의 신호대 잡음비 신호 값이며, SNRi(k-1)는 이전 시간 k-1에서 i번째 GPS 위성의 신호대 잡음비 신호 값이다. 한편, i는 GPS 수신부(212)가 전파를 수신하는 위성을 구분하기 위한 것으로, GPS 수신부(212)가 위성 신호를 수신할 수 있는 위성의 개수(N)에 대응하는 크기를 가질 수 있다.
변화도 산출부(216)는 메모리에 저장된 복수의 차이 값 중 최대값을 제 1 변화도로 선택하여 제 1 변화도를 위치 변동 판단부(220)에 제공할 수 있다.
또한, 변화도 산출부(216)는 기 설정된 시간 동안 수신되는 위성 신호를 기반으로 휴대용 단말(200)과 위성 통신을 수행하는 위성 개수의 시간에 따른 변화 값인 제 2 변화도를 산출하여 위치 변동 판단부(220)에 제공할 수 있다.
특징값 산출부(218)는 근거리 무선 통신부(214)로부터 제공받은 복수의 근거리 무선 신호 각각에 대해 신호의 세기(RSS : Received Signal Strength) 값을 산출하여 메모리에 저장하며, 메모리에 저장된 신호의 세기 값 중 기 설정된 개수를 추출한 후 추출한 신호 값을 아래의 수학식 2에 적용하여 평균값을 산출하여 근거리 무선 신호에 대한 특징값을 산출한다. 또한, 특징값은 무선신호특징값일 수 있으며, 특징값 산출부(218)는 무선신호특징값 산출부를 의미할 수 있다.
[수학식 2]
mWifi(k) = mean{RSS1(k), RSS2(k), ..., RSSm(k)}
상기의 수학식 2에서, RSSj(k)는 현재 시간 k에서 근거리 무선 통신부(214)가 수신한 j번째 액세스 포인트(150)의 수신된 신호 세기 값을 의미하다.
또한, m은 설계 인자로서 기 설정되거나 휴대용 단말(200)의 환경에 의거하여 자동 변경 가능하다. 이러한 설계 인자에 의해 특징값 산출부(218)는 메모리에 저장된 복수개의 신호의 세기 값을 큰 순서대로 정렬한 후 가장 큰 값부터 m개를 선택하여 상기의 수학식 2를 통해 평균값을 산출할 수 있다.
위치 변동 판단부(220)는 기 설정된 시간(이하, ‘실내외 이동 판단 기준 시간’이라고 함)이 경과된 후 변화도 산출부(216)로부터 제공받은 제 1 변화도, 제 2 변화도 및 특징값을 기반으로 사용자가 실외에서 실내로 또는 실내에서 실외로 이동하였는지를 판단한 후 이에 대응하는 위치 변동 정보를 제공할 수 있다.
예를 들어, 제 2 변화도가 커지면서 제 1 변화도가 커지고(즉, 위성 신호의 품질이 좋아짐), 특징값이 소정의 임계값 이하로 낮아지는 경우에는 사용자가 실내에서 실외로 이동한 것으로 판단하고, 제 1 및 제 2 변화도가 거의 변화가 없으면서 특징값이 소정의 임계값을 초과하여 커지는 경우에는 사용자가 실외에서 실내로 이동한 것으로 판단할 수 있다.
도 3은 본원의 일 실시예에 따른 실내외 위치 변동 판단 장치(210)의 세부 구성을 도시한 블록도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 실내외 위치 변동 판단 장치(210)는 GPS 수신부(212), 근거리 무선 통신부(214), 변화도 산출부(216), 특징값 산출부(218), 위치 변동 판단부(220), 버퍼부(222), 메모리(224), 관성 센서부(230) 및 보행 감지부(240) 등을 포함할 수도 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본원의 일 실시예에서는 관성 센서부(230) 및 보행 감지부(240) 등을 더 포함할 수도 있다.
관성 센서부(230)는 미세전자제어기술(MENS : Micro Electro Mechanical System)형 센서를 사용하며, 3축 가속도 센서(232), 3축 자이로 센서(234) 및 지자기 센서(236)를 포함하도록 구성될 수 있다.
3축 가속도 센서(232)는 휴대용 단말(200)의 가속도, 진동, 충격 등의 동적 힘을 측정하는 것으로, 휴대용 단말(200)의 운동 상태를 감지할 수 있다. 구체적으로, 3축 가속도 센서(232)는 휴대용 단말(200)의 3축 방향에 대한 움직임, 즉 가속과 감속 상태를 감지할 수 있다.
3축 자이로 센서(234)는 휴대용 단말(200)의 높이, 회전, 기울기 등을 감지하여 휴대용 단말(200)의 이동 방향과 가속도를 감지할 수 있다.
지자기 센서(236)는 지구 자기장을 이용하여 방위각을 탐지할 수 있다.
상기와 같은 구성을 갖는 관성 센서부(230)의 3축 가속도 센서(232), 3축 자이로 센서(234) 및 지자기 센서(236)에서 센싱된 신호는 보행 감지부(240)에 제공된다.
보행 감지부(240)는 관성 센서부(230)로부터 제공받은 센싱 신호를 기반으로 보행 상태 추정 알고리즘을 적용하여 사용자의 걷기 동작을 감지하고, 이러한 감지를 통해 걸음 수와 걸음 수가 감지될 때의 시간 등의 정보를 이용하여 걸음 이력을 생성한 후 이를 위치 변동 판단부(220)에 제공할 수 있다. 구체적으로, 보행 감지부(240)는 3축 가속도 센서(232)로부터 출력되는 센싱 신호를 이용하여 사용자의 걸음을 검출하고, 3축 자이로 센서(234)로부터 출력되는 센싱 신호를 이용하여 사용자의 보폭과 방향각을 추정하며, 3축 가속도 센서(232)의 Z축 속도 값과 지자기 센서(236)로부터 출력되는 고도 값을 이용하여 사용자의 높이를 추정할 수 있다.
이에 따라, 위치 변동 판단부(220)는 제 1 변화도, 제 2 변화도, 특징값 및 걸음 이력을 기반으로 사용자의 위치 변동 정보를 추정하여 제공할 수 있다. 구체적으로, 위치 변동 판단부(220)는 제 1 변화도와 특징값을 기반으로 1차적으로 사용자의 이동을 인식한 후 기 설정된 시간 이전의 걸음 이력을 기반으로 사용자가 실내에서 실외 또는 실외에서 실내로 이동했는지를 판단할 수 있다. 또한, 위치 변동 판단부(220)는 제 1 변화도 판단 시 제 2 변화도, 즉 위성 개수를 검사할 수도 있다.
상술한 바와 같은 구성을 갖는 실내외 위치 변동 판단 장치(210)가 사용자의 위치 변동을 판단하는 방법에 대해 도 4를 참조하여 설명한다.
도 4는 본원의 일 실시예에 따른 실내외 위치 변동 판단 장치(210)가 사용자의 위치 변동을 판단하는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 실내외 위치 변동 판단 장치(210)의 위치 변동 판단부(220)는 실내외 이동 판단 기준 시간, 예컨대 신호 처리를 위한 판단 시간이 경과되었는지를 판단한다(단계 S402). 본원의 실시예에서, 신호 처리를 위한 판단 시간은 1초에서 3초 사이일 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다.
단계 S402의 판단 결과, 시간이 경과된 경우 실내외 위치 변동 판단 장치(210)의 변화도 산출부(216)는 버퍼부(222)에 저장된 시간대별 위성 신호를 이용하여 각 위성 신호에 대한 신호대 잡음비 신호 값의 시간에 따른 차이 값을 산출하며, 산출한 차이 값 중 최대값을 선택하여 제 1 변화도를 도출한다(단계 S404).
한편, 실내외 위치 변동 판단 장치(210)의 특징값 산출부(218)는 근거리 무선 통신부(214)로부터 제공받은 근거리 무선 신호를 이용하여 신호 세기를 산출하며, 산출한 신호 세기를 최대값 순으로 정렬하여 설계 인자에 대응하는 개수만큼 추출한 후 추출한 신호 세기에 대한 평균값을 산출하여 근거리 무선 신호에 대한 특징값을 산출한다(단계 S406).
보행 감지부(240)는 관성 센서부(230)로부터 출력되는 센싱 신호를 기반으로 사용자의 걷기 동작의 감지를 통해 걸음 수와 걸음 수가 검출될 때 시간 정보를 저장하여 걸음 이력을 생성한다(단계 S408).
상기와 같은 단계 S404 내지 S408에서 도출된 제 1 변화도, 특징값 및 걸음 이력은 위치 변동 판단부(210)에 제공된다.
위치 변동 판단부(210)가 제 1 변화도, 특징값 및 걸음 이력을 기반으로 실내에서 실외로 또는 실외에서 실내로의 위치 이동 또는 변동이 없는지를 판단할 수 있다. 이에 대해 설명하면 아래와 같다.
먼저, 위치 변동 판단부(210)는 제 1 변화도가 제 1 임계값보다 작고(제 1 조건) 특징 값이 제 2 임계값보다 크면서(제 2 조건) 걸음 이력에서 연속된 걸음 수가 제 5 임계값보다 큰지(제 3 조건)를 판단한다(단계 S410).
단계 S410의 판단 결과, 제 1 조건, 제2 조건 및 제 3 조건 모두가 만족할 경우 위치 변동 판단부(210)는 사용자의 위치가 실외에서 실내로 변동된 것으로 판단(단계 S412)한 후 단계 S402로 진행하여 이후 단계를 수행한다.
한편, 단계 S410의 판단 결과, 제 1 조건, 제 2 조건 및 제3 조건 중 어느 하나라도 만족하지 않을 경우 위치 변동 판단부(210)는 사용자의 위치가 변동이 없는 것으로 판단한 후(단계 S414) 단계 S402로 진행하여 이후 단계를 수행한다.
다음으로, 위치 변동부(210)는 제 1 변화도가 제 3 임계값보다 크고(제 4 조건) 특징 값이 제 4 임계값보다 작으면서(제 5 조건) 걸음 이력에서 연속된 걸음 수가 제 5 임계값보다 큰지(제 3 조건)를 판단한다(단계 S410).
단계 S410의 판단 결과, 제 3 조건, 제 4 조건 및 제 5 조건 모두를 만족할 경우 위치 변동 판단부(210)는 사용자의 위치가 실내에서 실외로 변동된 것으로 판단(단계 S416)한 후 단계 S402로 진행하여 이후 단계를 수행한다.
한편, 단계 S410의 판단 결과, 제 3 조건, 제 4 조건 및 제 5 조건 중 어느 하나라도 만족하지 않을 경우 위치 변동 판단부(210)는 사용자의 위치가 변동이 없는 것으로 판단한 후(단계 S414) 단계 S402로 진행하여 이후 단계를 수행한다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이 단계 S414, 단계 S416 및 단계 S418은 하나의 단계 내에 모두 포함될 수도 있다.
한편, 본원의 일 실시예에 따른 실내외 위치 변동 판단 방법에서는 위성 신호의 신호대 잡음비의 변화도, 특징값 및 걸음 이력을 이용하여 사용자가 실내에서 실외로 또는 실외에서 실내로 이동한 것인지를 판단하는 것으로 예를 들어 설명하였지만, 위성 개수의 변화도를 더 포함시켜 이동을 판단할 수도 있다. 구체적으로, 실내외 위치 변동 판단 방법은 위성 신호의 신호대 잡음비의 변화도와 특징값을 판단할 때, 위성 개수의 변화가 기 설정된 제 6 임계 값 이상으로 커지거나 제 7 임계 값 미만으로 작아지는 지를 판단할 수 있다.
또한, 본원의 일 실시예에서는 걸음 이력을 통해 사용자가 실내에서 실외로 또는 실외에서 실내로 이동한 것인지를 판단하였지만, 걸음 이력 부분을 생략할 수도 있다.
상술한 바와 같은 실내외 위치 변동 판단 방법은 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 반송파와 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : GPS 인공위성
150 : 무선 액세스 포인트
200 : 휴대용 단말
210 : 실내외 위치 변동 판단 장치
212 : GPS 수신부
214 : 근거리 무선 통신부
216 : 변화도 산출부
218 : 특징값 산출부
220 : 위치 변경 판단부
222 : 버퍼부
224 : 메모리
230 : 관성 센서부
232 : 3축 가속도 센서
234 : 3축 자이로 센서
236 : 지자기 센서
240 : 보행 감지부

Claims (15)

  1. 적어도 하나 이상의 위성과의 통신을 통해 위치 측정에 필요한 위성 신호를 수신하는 GPS 수신부;
    적어도 하나 이상의 무선 액세스 포인트와의 통신을 통해 상기 무선 액세스 포인트로부터 근거리 무선 신호를 수신하는 근거리 무선 통신부;
    기 설정된 시간 동안 수신된 위성 신호를 기반으로, 상기 위성 신호에 대한 현재 시간의 신호대 잡음비 신호 값 및 이전 시간의 신호대 잡음비 신호 값 간의 차이 값에 기초하여 제 1 변화도를 산출하고, 상기 GPS 수신부가 수신 가능한 위성 개수에 대한 시간에 따른 변화 값에 기초하여 제 2 변화도를 산출하는 변화도 산출부;
    상기 근거리 무선 신호의 세기를 기반으로 상기 근거리 무선 신호에 대한 특징값을 산출하되, 상기 근거리 무선 신호가 둘 이상인 경우 상기 근거리 무선 신호의 세기 값에 대한 평균값을 상기 특징값으로서 산출하는 특징값 산출부; 및
    상기 제 1 변화도, 상기 제 2 변화도 및 상기 특징값의 시간에 따른 변화 정도를 기반으로 사용자가 실내에서 실외로, 또는 실외에서 실내로 위치 이동했는지를 판단하는 위치 변경 판단부를 포함하는, 휴대용 단말의 실내외 위치 변동 판단 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 실내외 위치 변경 판단 장치는
    가속도 센서, 자이로 센서 및 지자기 센서로 구성된 관성 센서부; 및
    상기 관성 센서부에서 출력되는 센싱 신호를 기반으로 기 설정된 시간 동안의 상기 사용자의 걷기 동작의 감지를 통해 걸음을 검출하고, 상기 검출한 걸음에 의거하여 상기 기 설정된 시간 동안의 걸음 이력을 추정하는 보행 감지부를 포함하며,
    상기 위치 변경 판단부는 상기 변화도, 특징값 및 상기 걸음 이력을 기반으로 상기 이동을 판단하는, 휴대용 단말의 실내외 위치 변동 판단 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 변화도 산출부는 적어도 둘 이상의 위성으로부터 위성 신호를 수신하는 경우 상기 위성 신호 각각에 대한 상기 차이 값을 산출하며, 상기 차이 값 중 최대값을 상기 변화도로 선택하는, 휴대용 단말의 실내외 위치 변동 판단 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 적어도 하나 이상의 위성과의 통신을 통해 위치 측정에 필요한 위성 신호를 수신하는 단계;
    적어도 하나 이상의 무선 액세스 포인트와의 통신을 통해 상기 무선 액세스 포인트로부터 근거리 무선 신호를 수신하는 단계;
    기 설정된 시간 동안 수신된 상기 위성 신호를 기반으로, 상기 위성 신호에 대한 현재 시간의 신호대 잡음비 신호 값 및 이전 시간의 신호대 잡음비 신호 값 간의 차이 값에 기초하여 제 1 변화도를 산출하고, GPS 수신부가 수신 가능한 위성 개수에 대한 시간에 따른 변화 값에 기초하여 제 2 변화도를 산출하는 단계;
    상기 근거리 무선 신호의 세기를 기반으로 상기 근거리 무선 신호에 대한 특징값을 산출하되, 상기 근거리 무선 신호가 둘 이상인 경우 상기 근거리 무선 신호의 세기 값에 대한 평균값을 상기 특징값으로서 산출하는 단계; 및
    상기 제 1 변화도, 상기 제 2 변화도 및 상기 특징값의 시간에 따른 변화 정도를 기반으로 사용자가 실내에서 실외 또는 실외에서 실내로 위치를 이동했는지를 판단하는 단계를 포함하는, 휴대용 단말의 실내외 위치 변동 판단 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 실내외 위치 변경 판단 방법은
    상기 특징값을 산출하는 단계 이후에, 가속도 센서, 자이로 센서 및 지자기 센서로 구성된 관성 센서부 에서 출력되는 센싱 신호를 기반으로 상기 사용자의 걷기 동작을 감지하여 상기 사용자의 걸음을 검출하는 단계; 및
    상기 기 설정된 시간 동안의 검출된 걸음을 통해 걸음 이력을 추정하는 단계를 더 포함하며,
    상기 판단하는 단계는 상기 변화도, 특징값 및 상기 걸음 이력을 기반으로 상기 이동을 판단하는, 휴대용 단말의 실내외 위치 변동 판단 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 판단하는 단계는 상기 제 1 변화도가 제 1 임계값보다 미만이면서 상기 특징값이 제 2 임계값을 초과하고 상기 걸음 이력에서 사용자의 연속된 걸음 수가 제 5 임계값 이상인 경우 상기 사용자가 실외에서 실내로 이동하는 것으로 판단하며, 상기 제 1 변화도가 제 3 임계값을 초과하면서 상기 특징값이 제 4 임계값 미만이고 상기 걸음 이력에서 사용자의 연속된 걸음 수가 상기 제 5 임계값 이상인 경우 상기 사용자가 실내에서 실외로 이동하는 것으로 판단하는, 휴대용 단말의 실내외 위치 변동 판단 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 이동을 판단하는 단계는 상기 제 1 변화도가 제 1 임계값 미만이면서 상기 특징값이 제 2 임계값을 초과한 경우 상기 사용자가 실외에서 실내로 이동하는 것으로 판단하며, 상기 제 1 변화도가 제 3 임계값을 초과하면서 상기 특징값이 제 4 임계값 미만인 경우 상기 사용자가 실내에서 실외로 이동하는 것으로 판단하는, 휴대용 단말의 실내외 위치 변동 판단 방법.
  11. 삭제
  12. 제7항에 있어서,
    상기 변화도를 산출하는 단계는 적어도 둘 이상의 위성으로부터 위성 신호를 수신하는 경우 상기 위성 신호 각각에 대한 상기 차이 값을 산출하며, 상기 차이 값 중 최대값을 상기 변화도로 선택하는, 휴대용 단말의 실내외 위치 변동 판단 방법.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제7항 내지 제10항 및 제12항 중 어느 한 항의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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