KR101685394B1 - 좌표 대표값을 이용한 위치 추정 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 좌표 대표값을 이용한 위치 추정 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예는 pCell ID 별로 구분된 각각의 격자 셀을 저장하는 데이터베이스; 수집된 전파 환경 정보에 해당하는 특정 격자 셀을 추출하는 격자 셀 추출부; 상기 특정 격자 셀 내에 기 저장된 정보에 근거하여 상기 전파 환경 정보를 상기 특정 격자 셀 내에 반영하는 정보 반영부; 상기 각각의 격자 셀 내에 매칭하여 저장된 상기 전파 환경 정보에 포함된 위치 정보에 가중치를 적용한 중점을 상기 각각의 격자 셀의 좌표 대표값으로 각각 부여하는 좌표 대표값 부여부; 및 측위 요청 신호 수신시 측위 요청된 전파 환경 정보에 해당하는 격자 셀에 부여된 좌표 대표값을 해당 단말기의 위치 정보로 추정하는 위치 추정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 좌표 대표값을 이용한 위치 추정 장치를 제공한다.

Description

좌표 대표값을 이용한 위치 추정 방법 및 장치{Method And Apparatus for Estimating Position By Using Representative Coordinate Value}
본 발명의 일 실시예는 좌표 대표값을 이용한 위치 추정 방법 및 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 위치기반서비스 제공을 위한 데이터베이스 구축 시, 데이터베이스 내에 저장된 각각의 격자 셀이 다수의 전파 환경 정보와 좌표 대표값을 포함하고 있는데, 수집된 전파 환경 정보가 격자 셀 내에서 균등하지 않게 분포된 경우, 격자 셀의 센터값과 수집된 전파 환경 정보들의 중점이 일치하지 않아 발생할 수 있는 측위 오차가 최소가 되도록 개선하여 보다 정밀한 위치 측위를 제공할 수 있도록 하는 좌표 대표값을 이용한 위치 추정 방법 및 장치에 관한 것이다.
컴퓨터, 전자, 통신 기술이 비약적으로 발전함에 따라 무선통신망(Wireless Network)을 이용한 다양한 무선통신 서비스가 제공되고 있다. 이에 따라, 무선통신망을 이용한 이동통신 시스템에서 제공하는 서비스는 음성 서비스뿐만 아니라, 써킷(Circuit) 데이터, 패킷(Packet) 데이터 등과 같은 데이터를 송신하는 멀티미디어 통신 서비스로 발전해 가고 있다.
이동통신 단말기를 이용한 다양한 무선 인터넷 서비스 중 특히, 위치기반 서비스(LBS: Location Based Service)는 넓은 활용성 및 편리함으로 크게 각광받고 있다. 위치기반 서비스는 휴대폰 및 PDA(Personal Digital Assistant) 등 이동통신 단말기의 위치를 파악하고, 파악된 위치와 관련된 부가 정보를 제공하는 통신 서비스를 말한다. 위치기반 서비스 제공을 위한 위치 측정 기술은 이동통신 단말기의 위치를 측정하기 위하여 이동통신망의 기지국의 셀 반경인 전파환경을 이용하여 소프트웨어적으로 위치를 확인하는 네트워크 기반(Network Based) 방식과 이동통신 단말기에 탑재된 GPS(Global Positioning System) 수신기를 이용한 핸드셋 기반(Handset Based) 방식, 그리고 이들 두 가지 방식을 혼합한 혼합(Hybrid) 방식으로 분류된다.
이에 따라, 위치기반서비스를 제공하는 운용자 입장에서 기지국 기반의 측위 서비스를 정확하게 제공하기 위해, 전파 환경 정보를 수집하고, 전파 환경 정보의 수집 위치를 이용하여 보다 정밀한 데이터베이스를 구축할 수 있는 기술이 필요한 실정이다.
전술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 일 실시예는, 격자 셀의 센터값과 수집된 전파 환경 정보들의 중점이 일치하지 않아 발생할 수 있는 측위 오차를 개선하여 보다 정밀한 위치 측위를 제공할 수 있도록 하는 좌표 대표값을 이용한 위치 추정 방법 및 장치를 제공하는 데 주된 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시예는, pCell ID 별로 구분된 각각의 격자 셀을 저장하는 데이터베이스; 수집된 전파 환경 정보에 해당하는 특정 격자 셀을 추출하는 격자 셀 추출부; 상기 특정 격자 셀 내에 기 저장된 정보에 근거하여 상기 전파 환경 정보를 상기 특정 격자 셀 내에 반영하는 정보 반영부; 상기 각각의 격자 셀 내에 매칭하여 저장된 상기 전파 환경 정보에 포함된 위치 정보에 가중치를 적용한 중점을 상기 각각의 격자 셀의 좌표 대표값으로 각각 부여하는 좌표 대표값 부여부; 및 측위 요청 신호 수신시 측위 요청된 전파 환경 정보에 해당하는 격자 셀에 부여된 좌표 대표값을 해당 단말기의 위치 정보로 추정하는 위치 추정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 좌표 대표값을 이용한 위치 추정 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 목적에 의하면, pCell ID 별로 구분된 각각의 격자 셀을 저장하는 데이터베이스; 수집된 전파 환경 정보에 해당하는 특정 격자 셀을 추출하는 격자 셀 추출부; 상기 특정 격자 셀이 기 저장된 정보가 없는 미측정 격자 셀인 경우, 수집된 상기 전파 환경 정보에 포함된 전파 환경 파라미터를 상기 특정 격자 셀에 매칭하여 신규 격자 셀로 저장하는 정보 반영부; 상기 신규 격자 셀 내에 매칭하여 저장된 상기 전파 환경 정보에 포함된 위치 정보에 가중치를 적용한 중점을 상기 신규 격자 셀의 좌표 대표값으로 부여하는 좌표 대표값 부여부; 및 측위 요청 신호 수신시 측위 요청된 전파 환경 정보에 해당하는 격자 셀에 부여된 좌표 대표값을 해당 단말기의 위치 정보로 추정하는 위치 추정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 좌표 대표값을 이용한 위치 추정 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 목적에 의하면, pCell ID 별로 구분된 각각의 격자 셀을 저장하는 데이터베이스; 수집된 전파 환경 정보에 해당하는 특정 격자 셀을 추출하는 격자 셀 추출부; 상기 특정 격자 셀 내에 기 저장된 전파 환경 정보가 있는 경우, 새롭게 수집된 전파 환경 정보를 기 저장된 전파 환경 정보와 결합하여 상기 특정 격자 셀 내에 반영하는 정보 반영부; 상기 특정 격자 셀 내에 매칭하여 저장된 상기 전파 환경 정보에 포함된 위치 정보에 가중치를 적용한 중점을 상기 특정 격자 셀의 좌표 대표값으로 부여하는 좌표 대표값 부여부; 및 측위 요청 신호 수신시 측위 요청된 전파 환경 정보에 해당하는 격자 셀에 부여된 좌표 대표값을 해당 단말기의 위치 정보로 추정하는 위치 추정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 좌표 대표값을 이용한 위치 추정 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 목적에 의하면, 수집된 전파 환경 정보에 해당하는 특정 격자 셀을 추출하는 단계; 상기 특정 격자 셀 내에 기 저장된 정보에 근거하여 상기 전파 환경 정보를 상기 특정 격자 셀 내에 반영하는 단계; 상기 각각의 격자 셀 내에 매칭하여 저장된 상기 전파 환경 정보에 포함된 위치 정보에 가중치를 적용한 중점을 상기 각각의 격자 셀의 좌표 대표값으로 각각 부여하는 단계; 및 측위 요청 신호 수신시 측위 요청된 전파 환경 정보에 해당하는 격자 셀에 부여된 상기 좌표 대표값을 해당 단말기의 위치 정보로 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 좌표 대표값을 이용한 위치 추정 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 목적에 의하면, 수집된 전파 환경 정보에 해당하는 특정 격자 셀을 추출하는 단계; 상기 특정 격자 셀 내에 기 저장된 정보가 없는 미측정 격자 셀인 경우, 수집된 상기 전파 환경 정보에 포함된 전파 환경 파라미터를 상기 특정 격자 셀에 매칭하여 신규 격자 셀로 저장하는 단계; 상기 신규 격자 셀 내에 매칭하여 저장된 상기 전파 환경 정보에 포함된 위치 정보에 가중치를 적용한 중점을 상기 신규 격자 셀의 좌표 대표값으로 부여하는 단계; 및 측위 요청 신호 수신시 측위 요청된 전파 환경 정보에 해당하는 격자 셀에 부여된 좌표 대표값을 해당 단말기의 위치 정보로 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 좌표 대표값을 이용한 위치 추정 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 목적에 의하면, 수집된 전파 환경 정보에 해당하는 특정 격자 셀을 추출하는 단계; 상기 특정 격자 셀 내에 기 저장된 전파 환경 정보가 있는 경우, 새롭게 수집된 전파 환경 정보를 기 저장된 전파 환경 정보와 결합하여 상기 특정 격자 셀 내에 반영하는 단계; 상기 특정 격자 셀 내에 매칭하여 저장된 상기 전파 환경 정보에 포함된 위치 정보에 가중치를 적용한 중점을 상기 특정 격자 셀의 좌표 대표값으로 부여하는 단계; 및 측위 요청 신호 수신시 측위 요청된 전파 환경 정보에 해당하는 격자 셀에 부여된 좌표 대표값을 해당 단말기의 위치 정보로 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 좌표 대표값을 이용한 위치 추정 방법을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 의하면, 위치기반서비스 제공을 위한 데이터베이스 구축 시, 데이터베이스 내에 저장된 각각의 격자 셀이 다수의 전파 환경 정보와 좌표 대표값을 포함하고 있는데, 수집된 전파 환경 정보가 격자 셀 내에서 균등하지 않게 분포된 경우, 격자 셀의 센터값과 수집된 전파 환경 정보들의 중점이 일치하지 않아 발생할 수 있는 측위 오차가 최소가 되도록 개선하여 보다 정밀한 위치 측위를 제공할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 전파 환경 정보 수집 시 도로 위주 또는 사람이 위치할 수 없는 지역에서 전파 환경 정보를 수집하는 경우, 특화된 결과가 저장될 수 있으므로, 격자 셀의 좌표 대표값을 수집된 전파 환경 정보의 위치 정보에 가중치를 적용한 중점이 되도록 하여 사용자의 실제 위치에 보다 가까운 위치 정보를 제공할 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 좌표 대표값을 이용한 위치 추정 시스템을 개략적으로 나타낸 블록 구성도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 추정 장치를 개략적으로 나타낸 블록 구성도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 좌표 대표값을 이용한 위치 추정 방법을 설명하기 위한 순서도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터베이스를 설명하기 위한 예시도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터베이스에 저장되는 파라미터에 대한 예시도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 격자 셀 내의 센터값과 전파 환경 정보에 포함된 위치 정보에 가중치를 적용한 중점의 차이를 설명하기 위한 예시도,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 격자 셀 내의 센터값과 전파 환경 정보에 포함된 위치 정보에 가중치를 적용한 중점의 측위 오차를 설명하기 위한 예시도,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 격자 셀 내의 센터값과 전파 환경 정보에 포함된 위치 정보에 가중치를 적용한 중점을 위치 추정 방식을 설명하기 위한 예시도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
110: 이동통신 단말기 120: 위치 계산 서버
130: 위치 추정 장치 140: 데이터베이스
210: 격자 셀 추출부 220: 정보 반영부
230: 좌표 대표값 부여부 240: 위치 추정부
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 발명에 기재된 파일롯 셀(pCell: pilot Cell, 이하 "pCell"이라 칭함)은 네트워크 기반의 측위 기술로서, 위치 측정 서비스 대상 지역을 정해진 크기의 격자 단위로 분할하고 각 격자를 pCell로 정의하여 정의된 pCell 별로 측위 결과를 pCell 데이터베이스로 구축해두고 이를 위치 결정에 이용하는 측위 방식이며, 다른 측위 방식에 비해 비교적 높은 정확도의 측위 결과를 제공해줄 수 있는 방식이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 좌표 대표값을 이용한 위치 추정 시스템을 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 좌표 대표값을 이용한 위치 추정 시스템은 이동통신 단말기(110), 위치 계산 서버(120), 위치 추정 장치(130) 및 데이터베이스(140)를 포함한다. 한편, 본 발명의 일 실시예에서는 좌표 대표값을 이용한 위치 추정 시스템이 이동통신 단말기(110), 위치 계산 서버(120), 위치 추정 장치(130) 및 데이터베이스(140)만을 포함하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 좌표 대표값을 이용한 위치 추정 시스템에 포함되는 구성 요소에 대하여 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이다.
이동통신 단말기(110)는 통상적인 음성 통화 및 데이터 통신을 수행하기 위한 무선통신 모듈을 구비한 단말기로서, 구비된 무선통신 모듈을 이용하여 이동통신망(미도시)과 연동하며 무선 통신으로 통상적인 음성 통화 및 데이터 통신을 수행한다. 한편, 이동통신 단말기(110)는 연동하는 이동통신망의 기지국 정보를 위치 계산 서버(120)로 전송한다.
또한, 이동통신 단말기(110)는 GPS 모듈을 구비한 단말기로서, 하나 이상의 GPS(Global Positioning System) 인공위성으로부터 수신한 GPS 전파 신호로부터 항법 데이터(Navigation Data)를 추출하여 이동통신망을 통해 위치 계산 서버(120)로 송신한다. 이동통신 단말기(110)는 무선통신 모듈, GPS 모듈이 탑재된 셀룰러 폰(Cellular Phone), 셀폰(Cellphone), 모바일 폰(Mobile Phone), 스마트 폰(Smart Phone), 개인용 컴퓨터(PC: Personal Computer), 노트북(Notebook Computer), 랩톱(Laptop) 및 개인 휴대용 정보단말기(PDA: Personal Digital Assistant) 등 중 어느 하나일 수 있으며, 위치기반서비스를 이용하기 위한 어플리케이션을 저장하기 위한 메모리, 프로그램을 실행하여 연산 및 제어하기 위한 마이크로프로세서 등을 구비하고 있는 단말기를 의미한다.
이동통신 단말기(110)는 구비된 무선통신 모듈을 이용하여 주변의 전파 환경을 수집하고, 일정한 주기로 위치 추정 장치(130)로 전파 환경 정보를 전송한다. 이때, 이동통신 단말기(110)는 구비된 GPS 모듈을 이용하여 GPS 전파 신호로부터 추출된 항법 데이터에 근거한 전파 환경 정보 수집 위치 정보를 위치 추정 장치(130)로 전송한다.
한편, 위치 추정 장치(130)와 연동하여 위치 추정 장치(130)로 전파 환경 정보를 전송하는 장치는 반드시 이동통신 단말기(110)일 필요는 없으며, 전파 환경을 수집할 수 있는 별도의 전파 환경 수집 장치가 이용될 수 있다. 즉, 전파 환경 수집 장치가 적용될 요구가 많다고 여겨지는 장치로는 이동통신 단말기(110) 및 별도의 전파 환경 수집부가 탑재된 차량이 될 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 전파 환경 수집 장치는 통상적인 음성 통화를 배제하고 전파 측정을 위한 별도의 장치로도 구현 가능하며, 전파 환경 수집 장치가 이동통신망과 연동 가능한 경우, 연동하는 기지국의 기지국 정보를 위치 추정 장치(130)로 전송할 수도 있을 것이다.
측위 프로토콜은 위치 측위를 위한 어플리케이션 계층의 규격을 표준화하고 있는 프로토콜을 말한다. 측위 프로토콜은 이동통신 단말기(110)와 위치 계산 서버(120) 간에 GPS 신호의 송수신이 가능하다면, 그 어떠한 측위 프로토콜이라도 이용이 가능할 것이다. 측위 프로토콜은 IS-801(Interim Standard-801), RRLP(Radio Resource Location Services Protocol), RRC(Radio Resource Control), SUPL(Secure User Plane Location) 등이 이용될 수 있다. 한편, 측위 프로토콜로 SUPL(Secure User Plane Location) 2.0이 이용되어, 이동통신 단말기(110)와 위치 계산 서버(120) 간에 GPS 신호를 송수신할 수도 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 여기서, SUPL이란, 위치 측위를 제공하는 데 있어서 위치 측위와 관련한 데이터를 위치 계산 서버(120)와 이동통신 단말기(110) 간에 데이터 전송 경로로 직접 주고 받도록 하여 기존 위치 측위 절차를 수행할 경우 필요했던 각 네트워크 노드들 간의 통신을 지양하는 방식으로서, 위치 추적에 필요한 노드(Node)들을 구현하는 비용을 절감하고 보다 정확한 위치 측위 서비스를 제공할 수 있도록 한 프로토콜이다. 한편, SUPL 2.0이 이용되는 경우, 이동통신 단말기(110)는 SUPL 2.0을 이용하여 RTD(Round Trip Delay)를 측정할 수 있다.
본 발명에서는 위치 계산 서버(120) 및 위치 추정 장치(130)가 별도의 서버인 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 하나의 장치로 구현되는 것으로 수정 및 적용이 가능할 것이다.
위치 계산 서버(120)는 자체적으로 구축된 위성 수신 장치를 통해 위성 데이터를 수신하며, 측위를 요청한 이동통신 단말기(110)의 위성 데이터를 이용하여 측위를 수행한다. 즉, 위치 계산 서버(120)는 이동통신 단말기(110)로부터 항법 데이터를 수신하여 이동통신 단말기(110)의 위도 및 경도 좌표를 연산하는 기능을 수행한다. 또한, 위치 계산 서버(120)는 이동통신 단말기(110)의 위치 결정을 돕기 위한 에이딩(Aiding) 데이터를 전송하고, GPS 인공위성과 이동통신 단말기(110) 사이의 거리를 계산하는 기능을 수행한다. 또한, 위치 계산 서버(120)는 필요에 따라 선택적으로 이동통신 단말기(110)로부터 위치 정보를 수신하는 경우, 그 위치 정보를 LBSP(Location Based Service Platform)로 전송하는 기능을 수행한다. 위치 계산 서버(120)는 측위 결과 데이터인 위경도 데이터와 이동통신 단말기(110)로부터 수신된 PPM(Pilot Phase Measurement, 이하 "PPM"이라 칭함) 데이터를 pCell 측위를 위한 서버로 전달할 있다. 위치 계산 서버(120)는 LBSP으로부터 위치 측위 요청 신호(Location Request)를 수신하며, HLR로 위치 측위 대상에 해당하는 단말기에 대한 정보를 요구하는 SMREQ(Short Message Request) 신호를 송신한다. 위치 계산 서버(120)는 해당 HLR로부터 위치 측위 대상에 해당하는 단말기에 대한 정보 요청에 대한 응답을 담은 smreq(short message request) 신호를 수신한다. 위치 계산 서버(120)는 이동통신 단말기(110)와 연동하여 이동통신 단말기(110)의 위치를 측위한 후 위치 측위 결과를 포함한 위치 측위 응답 신호(Location Result)를 LBSP로 전송할 수 있다.
한편, 위치 계산 서버(120)는 동기식 CDMA(Code Division Multiple Access) 시스템에서는 PDE(Position Determination Entity, 이하 "PDE"라 칭함), 비동기식 W-CDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 시스템에서는 PS(Position Server), 유럽형 시분할 이동통신 시스템인 GSM(Global System for Mobile communication) 시스템에서는 SMLC(Serving Mobile Location Center)가 적용될 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. PDE는 CDMA에서 위성을 이용한 위치측정 및 삼각 측량 방법을 이용한 네트워크 방식 위치측정 기능을 수행할 수 있다. 또한, PS는 W-CDMA에서 위성을 이용한 위치측정 및 기본적인 셀 방식 위치측정기능을 수행할 수 있으며, SMLC는 GSM에서 위성을 이용한 위치측정 및 셀 방식 위치측정 기능을 수행할 수 있다.
한편, 위에서 언급한 PPM 데이터는 이동통신 단말기(110)에서 측정한 시스템 정보 및 인접 기지국의 시간과 거리 정보를 포함한다. 여기서, 이동통신 단말기(110)가 수집하는 기본 데이터는 현재 서비스 중인 시스템의 정보, 인접 기지국의 파일롯 신호, 신호 세기(Ec/lo) 등이다. 현재 서비스 중인 시스템의 정보는 시스템 ID(SID: System ID, 이하 "SID"라 칭함), 네트워크 ID(NID: Network ID, 이하 "NID"라 칭함), 기지국 ID(BSID: Base Station ID, 이하 "BSID"라 칭함) 및 현재 서비스 중인 기지국 섹터 번호(Ref_PN: Reference PN, 이하 "Ref_PN"이라 칭함), Ref_PN 내의 파일롯 페이즈, 신호 세기 등을 포함한다. 또한 인접 기지국의 파일롯 신호는 이동 이동통신 단말기(110)로부터 수집되는 인접 기지국 섹터 번호(Measurement PN), 각 인접 기지국 섹터 번호 내의 파일롯 페이즈, 신호 세기 등과 같은 거리 데이터 및 시간 데이터를 포함한다. 전술한 PPM 데이터는 CDMA 시스템에서 측위 관련 데이터로서, 이는 W-CDMA에서의 SFN(System Frame Number)-SFN Observed Time Difference 또는 UE RX-TX Time Difference 데이터일 수도 있으며, 이에 한정되지 않고 다른 모든 통신시스템에서 이용되는 측위 관련 데이터일 수 있다.
한편, 위에서는 위치 계산 서버(120)가 CDMA 및 WCDMA에 적용되어 pCell 측위를 제공하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 위치 계산 서버(120)가 WiBro, LTE(Long Term Evolution) 및 EPC(Evolved Packet Core)에 적용되어 pCell 측위를 제공하는 것으로 변형하여 적용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 위치 추정 장치(130)는 이동통신 단말기(110) 또는 전파 측정 장치를 통해 수집된 전파 환경 정보에 해당하는 특정 격자 셀을 데이터베이스(140)로부터 추출한다. 여기서, 전파 환경 정보는 GPS 전파 신호를 이용한 위치 정보, 수집 시간 정보, 수신 신호 세기(RSSI) 정보, 신호대 잡음비(Ec/Io) 정보 및 펄스(Phase) 정보 중 적어도 하나 이상의 정보를 포함한다. 위치 추정 장치(130)는 수집된 전파 환경 정보에 포함된 위치 정보의 위경도 좌표값을 확인하고, 확인된 위경도 좌표값에 해당하는 특정 격자 셀을 추출한다.
위치 추정 장치(130)는 데이터베이스(140)로부터 추출된 특정 격자 셀 내에 기 저장된 정보에 근거하여 이동통신 단말기(110) 또는 전파 측정 장치를 통해 수집된 전파 환경 정보를 특정 격자 셀 내에 반영한다. 위치 추정 장치(130)는 데이터베이스(140)로부터 추출된 특정 격자 셀이 기 저장된 정보가 없는 미측정 격자 셀인 경우, 수집된 전파 환경 정보에 포함된 전파 환경 파라미터(Parameter)를 특정 격자 셀에 매칭하여 신규 격자 셀로 저장한다. 여기서, 신규 격자 셀에 저장된 전파 환경 정보는 수집 개수인 n에 따라 각각의 위치 정보인 좌표값(x, y)을 포함하는
Figure 112010057313239-pat00001
(k: k번째 격자 셀의 번호)이 될 수 있다.
한편, 위치 추정 장치(130)는 데이터베이스(140)로부터 추출된 특정 격자 셀에 기 저장된 전파 환경 정보가 있는 경우, 새롭게 수집된 전파 환경 정보를 기 저장된 전파 환경 정보와 결합하여 특정 격자 셀 내에 반영한다. 여기서, 특정 격자 셀에 기 저장된 전파 환경 정보는 수집 개수인 m에 따라 각각의 위치 정보인 좌표값(x, y)을 포함하는
Figure 112010057313239-pat00002
이 될 수 있다. 또한, 특정 격자 셀에 새롭게 저장된 전파 환경 정보는 수집 개수인 n에 따라 각각의 위치 정보인 좌표값(x, y)을 포함하는
Figure 112010057313239-pat00003
이 될 수 있다.
위치 추정 장치(130)는 데이터베이스(140)에 저장된 각각의 격자 셀 내에 매칭하여 저장된 전파 환경 정보에 포함된 위치 정보에 가중치를 적용한 중점을 각각의 격자 셀의 좌표 대표값으로 각각 부여한다. 위치 추정 장치(130)는 신규 격자 셀에 저장된 전파 환경 정보에 포함된 위치 정보에 가중치를 적용한 중점을 산출하기 위해 [수학식 1]을 이용한다.
Figure 112010057313239-pat00004
(Wi: 가중치)
여기서, 가중치는 신호세기 정보일 수 있으며, 위치 추정 장치(130)는 [수학식 2]를 이용하여 가중치를 산출한다.
Figure 112010057313239-pat00005
한편, 위치 추정 장치(130)는 특정 격자 셀에 저장된 전파 환경 정보에 포함된 위치 정보에 가중치를 적용한 중점을 산출하기 위해 [수학식 3]을 이용한다.
Figure 112010057313239-pat00006
위치 추정 장치(130)는 측위 요청 신호 수신시 측위 요청된 전파 환경 정보에 해당하는 격자 셀에 부여된 좌표 대표값을 해당 단말기의 위치 정보로 추정한다. 즉, 위치 추정 장치(130)는 GPS 모듈이 구비되지 않은 이동통신 단말기로부터 측위 요청 신호를 수신한 경우, 이동통신 단말기로부터 전파 환경 정보를 수신하고, 수신된 전파 환경 정보에 해당하는 격자 셀을 추출하며, 추출된 격자 셀에 부여된 좌표 대표값을 이동통신 단말기의 위치 정보로 추정하는 것이다. 또한, 위치 추정 장치(130)는 측위 요청된 전파 환경 정보에 해당하는 격자 셀이 한 개인 경우, 한 개의 격자 셀의 대표 좌표값을 해당 단말기의 위치 정보로 추정한다. 또한, 위치 추정 장치(130)는 측위 요청된 전파 환경 정보에 해당하는 격자 셀이 복수 개인 경우, 복수 개의 격자 셀의 중간값을 해당 단말기의 위치 정보로 추정한다. 또한, 위치 추정 장치(130)는 측위 요청된 전파 환경 정보에 해당하는 격자 셀이 세 개 이상인 경우, 측위 요청된 전파 환경 정보에 포함된 전파 세기 정보 중 전파 세기가 가장 높은 세 개의 격자 셀만을 선별하고, 세 개의 격자 셀 각각에 해당하는 대표 좌표값으로 삼각 측위를 수행하여 해당 단말기의 위치 정보로 추정한다. 또한, 위치 추정 장치(130)는 측위 요청된 전파 환경 정보에 해당하는 격자 셀이 두 개인 경우, 두 개의 격자 셀 각각에 해당하는 대표 좌표값의 중간값으로 해당 단말기의 위치 정보로 추정한다.
본 발명에서는 데이터베이스(140)가 위치 추정 장치(130)와 별도로 구현된 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 데이터베이스(140)가 위치 추정 장치(130) 내에 구현되는 것으로 수정 및 적용 가능할 것이다.
데이터베이스(140)는 매번 측위된 측위 결과인 측위 결과 데이터를 기본 데이터로서 pCell ID별로 구분된 격자 셀을 저장하고 있으며, 격자 셀에 전파 환경 정보를 함께 매칭하여 저장한다. 즉, 데이터베이스(140)는 위치 측정 서비스 대상 지역을 정해진 크기의 격자 단위로 분할하고 각 격자를 pCell로 정의하여 정의된 pCell 별로 측위 결과를 저장한 DB로 구축된다. 또한, 데이터베이스(140)는 pCell ID 별로 구분된 각각의 격자 셀을 저장한다.
여기서, 격자 셀은 특정 지역을 기 설정된 사이즈로 구분한 셀이며, 특정 지역에 위치하는 기지국에 대한 기지국 섹터 번호 및 PSC를 근거로 한 pCell ID를 포함한다. 즉, 격자 셀은 NxM의 사이즈로 설정될 수 있다. 예를 들어, 격자 셀이 100x100, 50x50, 30x30, 25x25, 20x20, 10x10, 5x5 및 1x1 등의 정사각형 형태로 설정될 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 향후 최적화 작업을 통해 각 환경에 적합한 다양한 형태로 설정될 수 있다. 또한, 도 1에 도시된 데이터베이스(140)는 기본적으로 현재 서비스 중인 시스템의 정보, 인접 기지국의 파일롯 신호, 신호 세기(Ec/lo) 등이다. 현재 서비스 중인 시스템의 정보는 시스템 ID(SID: System ID, 이하 "SID"라 칭함), 네트워크 ID(NID: Network ID, 이하 "NID"라 칭함), 기지국 ID(BSID: Base Station ID, 이하 "BSID"라 칭함) 및 현재 서비스 중인 기지국 섹터 번호(Ref_PN: Reference PN, 이하 "Ref_PN"이라 칭함), Ref_PN 내의 파일롯 페이즈, 신호 세기 등을 포함한다.
데이터베이스(140)가 저장하는 pCell 측위 방식의 데이터에 대해 구체적으로 설명하자면, 데이터베이스(140)는 매번 측위된 측위 결과인 측위 결과 데이터를 기본 데이터로서 pCell ID별로 구분된 격자 셀과 함께, 기본 데이터를 대표할 수 있는 기준 데이터도 저장하고 있다. 여기서, 기준 데이터는 pCell 측위 시 패턴 정합성 고려시 비교되는 데이터로서 측위 정확도에 큰 영향을 끼치는 데이터로서 데이터베이스를 갱신할 때 갱신되는 데이터이다. 일반적으로 데이터베이스 갱신을 위해, 새롭게 측정된 측위 결과 데이터를 이미 저장되어 있는 많은 기본 데이터와 함께 산술 평균하여 기준 데이터를 갱신한다. 이와 같은 데이터 갱신 방식으로 인해, 새롭게 측정된 측위 결과 데이터가 갱신된 기준 데이터에 반영되는 정도가 미미할 수 있다. 특히, 데이터베이스에 이미 저장되어 있던 기본 데이터의 수가 매우 많을 경우에는, 데이터베이스를 갱신하더라도 새롭게 측정된 측위 결과 데이터는 기준 데이터의 갱신에 거의 영향을 끼치지 않게 된다.
이러한, 측위 방식이 보다 정확한 측위 결과를 제공하기 위해서는 데이터베이스가 항상 최신의 데이터(예를 들어, PN, 파일롯 페이즈, 신호세기 등)로 유지되도록 데이터베이스를 갱신해야 한다. 하지만, 일반적인 측위 방식에서의 전술한 데이터베이스 갱신 방식에 대한 특징으로 인해 일반적인 데이터베이스 갱신 방식은 무선환경, 측위 시스템 상태 등과 같은 측위 환경의 변화를 충분히 반영하지 못할 수 있다. 예를 들어, 측위 서비스가 이루어지는 측위 시스템 또는 무선환경이 지속적으로 빈번하게 변화되는 상황이라면, 과거에 데이터베이스에 기 저장된 기준 데이터보다는 현재 측정된 측위 결과 데이터가 더욱 정확한 측위 결과를 제공할 수 있다. 이런 경우에는 데이터베이스에 기 저장된 기준 데이터를 갱신할 때 현재 측정된 측위 결과 데이터를 더욱 높은 수준으로 반영함으로써 데이터베이스에 저장되는 기준 데이터가 현재의 측위 환경의 변화되는 상황을 적응적으로 따라갈 수 있게 해주어야 할 것이다.
이러한, 데이터베이스(140)는 데이터베이스 관리 프로그램(DBMS)을 이용하여 컴퓨터 시스템의 저장공간(하드디스크 또는 메모리)에 구현된 일반적인 데이터구조를 의미하는 것으로, 데이터의 검색(추출), 삭제, 편집, 추가 등을 자유롭게 행할 수 있는 데이터 저장형태를 뜻하는 것으로, 오라클(Oracle), 인포믹스(Infomix), 사이베이스(Sybase), DB2와 같은 관계형 데이타베이스 관리 시스템(RDBMS)이나, 겜스톤(Gemston), 오리온(Orion), O2 등과 같은 객체 지향 데이타베이스 관리 시스템(OODBMS) 및 엑셀론(Excelon), 타미노(Tamino), 세카이주(Sekaiju) 등의 XML 전용 데이터베이스(XML Native Database)를 이용하여 본 발명의 일 실시예의 목적에 맞게 구현될 수 있고, 자신의 기능을 달성하기 위하여 적당한 필드(Field) 또는 엘리먼트들을 가지고 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 추정 장치를 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 위치 추정 장치(130)는 격자 셀 추출부(210), 정보 반영부(220), 좌표 대표값 부여부(230) 및 위치 추정부(240)를 포함한다. 한편, 본 발명의 일 실시예에서는 위치 추정 장치(130)가 격자 셀 추출부(210), 정보 반영부(220), 좌표 대표값 부여부(230) 및 위치 추정부(240)만을 포함하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 위치 추정 장치(130)에 포함되는 구성 요소에 대하여 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이다.
격자 셀 추출부(210)는 이동통신 단말기(110) 또는 전파 측정 장치를 통해 수집된 전파 환경 정보에 해당하는 특정 격자 셀을 데이터베이스(140)로부터 추출한다. 여기서, 전파 환경 정보는 GPS 전파 신호를 이용한 위치 정보, 수집 시간 정보, 수신 신호 세기(RSSI) 정보, 신호대 잡음비(Ec/Io) 정보 및 펄스(Phase) 정보 중 적어도 하나 이상의 정보를 포함한다. 격자 셀 추출부(210)는 수집된 전파 환경 정보에 포함된 위치 정보의 위경도 좌표값을 확인하고, 확인된 위경도 좌표값에 해당하는 특정 격자 셀을 추출한다.
정보 반영부(220)는 데이터베이스(140)로부터 추출된 특정 격자 셀 내에 기 저장된 정보에 근거하여 전파 환경 정보를 특정 격자 셀 내에 반영한다. 정보 반영부(220)는 특정 격자 셀이 기 저장된 정보가 없는 미측정 격자 셀인 경우, 수집된 전파 환경 정보에 포함된 전파 환경 파라미터를 특정 격자 셀에 매칭하여 신규 격자 셀로 저장한다. 여기서, 신규 격자 셀에 저장된 전파 환경 정보는 수집 개수인 n에 따라 각각의 위치 정보인 좌표값(x, y)을 포함하는
Figure 112010057313239-pat00007
(k: k번째 격자 셀의 번호)이 될 수 있다. 정보 반영부(220)는 특정 격자 셀에 기 저장된 전파 환경 정보가 있는 경우, 새롭게 수집된 전파 환경 정보를 기 저장된 전파 환경 정보와 결합하여 특정 격자 셀 내에 반영한다. 여기서, 특정 격자 셀에 기 저장된 전파 환경 정보는 수집 개수인 m에 따라 각각의 위치 정보인 좌표값(x, y)을 포함하는
Figure 112010057313239-pat00008
이 될 수 있다. 또한, 특정 격자 셀에 새롭게 저장된 전파 환경 정보는 수집 개수인 n에 따라 각각의 위치 정보인 좌표값(x, y)을 포함하는
Figure 112010057313239-pat00009
이 될 수 있다.
좌표 대표값 부여부(230)는 각각의 격자 셀 내에 매칭하여 저장된 전파 환경 정보에 포함된 위치 정보에 가중치를 적용한 중점을 각각의 격자 셀의 좌표 대표값으로 각각 부여한다. 좌표 대표값 부여부(230)는 신규 격자 셀에 저장된 전파 환경 정보에 포함된 위치 정보에 가중치를 적용한 중점을 [수학식1]을 이용하여 산출한다. 여기서, 가중치는 신호세기 정보이되, [수학식2]를 이용하여 산출할 수 있다. 좌표 대표값 부여부(230)는 특정 격자 셀에 저장된 전파 환경 정보에 포함된 위치 정보에 가중치를 적용한 중점을 [수학식3]을 이용하여 산출한다.
위치 추정부(240)는 측위 요청 신호 수신시 측위 요청된 전파 환경 정보에 해당하는 격자 셀에 부여된 좌표 대표값을 해당 단말기의 위치 정보로 추정한다. 위치 추정부(240)는 측위 요청된 전파 환경 정보에 해당하는 격자 셀이 한 개인 경우, 한 개의 격자 셀의 대표 좌표값을 해당 단말기의 위치 정보로 추정한다. 위치 추정부(240)는 측위 요청된 전파 환경 정보에 해당하는 격자 셀이 복수 개인 경우, 복수 개의 격자 셀의 중간값을 해당 단말기의 위치 정보로 추정한다. 위치 추정부(240)는 측위 요청된 전파 환경 정보에 해당하는 격자 셀이 세 개 이상인 경우, 측위 요청된 전파 환경 정보에 포함된 전파 세기 정보 중 전파 세기가 가장 높은 세 개의 격자 셀만을 선별하고, 세 개의 격자 셀 각각에 해당하는 대표 좌표값으로 삼각 측위를 수행하여 해당 단말기의 위치 정보로 추정한다. 위치 추정부(240)는 측위 요청된 전파 환경 정보에 해당하는 격자 셀이 두 개인 경우, 두 개의 격자 셀 각각에 해당하는 대표 좌표값의 중간값으로 해당 단말기의 위치 정보로 추정한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 좌표 대표값을 이용한 위치 추정 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
위치 추정 장치(130)는 이동통신 단말기(110) 또는 전파 측정 장치를 통해 전파 환경 정보를 수집한다(S310). 위치 추정 장치(130)는 이동통신 단말기(110) 또는 전파 측정 장치를 통해 수집된 전파 환경 정보에 해당하는 특정 격자 셀을 데이터베이스(140)로부터 추출한다(S320). 여기서, 전파 환경 정보는 GPS 전파 신호를 이용한 위치 정보, 수집 시간 정보, 수신 신호 세기(RSSI) 정보, 신호대 잡음비(Ec/Io) 정보 및 펄스(Phase) 정보 중 적어도 하나 이상의 정보를 포함한다. 위치 추정 장치(130)는 수집된 전파 환경 정보에 포함된 위치 정보의 위경도 좌표값을 확인하고, 확인된 위경도 좌표값에 해당하는 특정 격자 셀을 추출한다.
위치 추정 장치(130)는 데이터베이스(140)로부터 추출된 특정 격자 셀에 기 저장된 정보가 있는지의 여부를 확인한다(S330). 단계 S330의 확인 결과, 데이터베이스(140)로부터 추출된 특정 격자 셀에 기 저장된 정보가 있는 경우, 위치 추정 장치(130)는 새롭게 수집된 전파 환경 정보를 기 저장된 전파 환경 정보와 결합하여 특정 격자 셀 내에 반영한다(S340). 여기서, 특정 격자 셀에 기 저장된 전파 환경 정보는 수집 개수인 m에 따라 각각의 위치 정보인 좌표값(x, y)을 포함하는
Figure 112010057313239-pat00010
이 될 수 있다. 또한, 특정 격자 셀에 새롭게 저장된 전파 환경 정보는 수집 개수인 n에 따라 각각의 위치 정보인 좌표값(x, y)을 포함하는
Figure 112010057313239-pat00011
이 될 수 있다.
한편, 단계 S330의 확인 결과, 데이터베이스(140)로부터 추출된 특정 격자 셀에 기 저장된 정보가 없는 미측정 격자 셀인 경우, 위치 추정 장치(130)는 수집된 전파 환경 정보에 포함된 전파 환경 파라미터(Parameter)를 특정 격자 셀에 매칭하여 신규 격자 셀로 저장한다(S350). 여기서, 신규 격자 셀에 저장된 전파 환경 정보는 수집 개수인 n에 따라 각각의 위치 정보인 좌표값(x, y)을 포함하는
Figure 112010057313239-pat00012
(k: k번째 격자 셀의 번호)이 될 수 있다.
위치 추정 장치(130)는 데이터베이스(140)에 저장된 각각의 격자 셀 내에 매칭하여 저장된 전파 환경 정보에 포함된 위치 정보에 가중치를 적용한 중점을 각각의 격자 셀의 좌표 대표값으로 각각 부여한다(S360). 위치 추정 장치(130)는 신규 격자 셀에 저장된 전파 환경 정보에 포함된 위치 정보에 가중치를 적용한 중점을 산출하기 위해 [수학식 1]을 이용한다. 여기서, 가중치는 신호세기 정보일 수 있으며, 위치 추정 장치(130)는 [수학식 2]를 이용하여 가중치를 산출한다. 한편, 위치 추정 장치(130)는 특정 격자 셀에 저장된 전파 환경 정보에 포함된 위치 정보에 가중치를 적용한 중점을 산출하기 위해 [수학식 3]을 이용한다.
위치 추정 장치(130)는 측위 요청 신호 수신시 측위 요청된 전파 환경 정보에 해당하는 격자 셀에 부여된 좌표 대표값을 해당 단말기의 위치 정보로 추정한다(S370). 즉, 위치 추정 장치(130)는 GPS 모듈이 구비되지 않은 이동통신 단말기로부터 측위 요청 신호를 수신한 경우, 이동통신 단말기로부터 전파 환경 정보를 수신하고, 수신된 전파 환경 정보에 해당하는 격자 셀을 추출하며, 추출된 격자 셀에 부여된 좌표 대표값을 이동통신 단말기의 위치 정보로 추정하는 것이다. 또한, 위치 추정 장치(130)는 측위 요청된 전파 환경 정보에 해당하는 격자 셀이 한 개인 경우, 한 개의 격자 셀의 대표 좌표값을 해당 단말기의 위치 정보로 추정한다. 또한, 위치 추정 장치(130)는 측위 요청된 전파 환경 정보에 해당하는 격자 셀이 복수 개인 경우, 복수 개의 격자 셀의 중간값을 해당 단말기의 위치 정보로 추정한다. 또한, 위치 추정 장치(130)는 측위 요청된 전파 환경 정보에 해당하는 격자 셀이 세 개 이상인 경우, 측위 요청된 전파 환경 정보에 포함된 전파 세기 정보 중 전파 세기가 가장 높은 세 개의 격자 셀만을 선별하고, 세 개의 격자 셀 각각에 해당하는 대표 좌표값으로 삼각 측위를 수행하여 해당 단말기의 위치 정보로 추정한다. 또한, 위치 추정 장치(130)는 측위 요청된 전파 환경 정보에 해당하는 격자 셀이 두 개인 경우, 두 개의 격자 셀 각각에 해당하는 대표 좌표값의 중간값으로 해당 단말기의 위치 정보로 추정한다.
도 3에서는 단계 S310 내지 단계 S370을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 3에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 단계 S310 내지 단계 S370 중 하나 이상의 단계를 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 도 3은 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.
전술한 바와 같이 도 3에 기재된 본 발명의 일 실시예에 따른 좌표 대표값을 이용한 위치 추정 방법은 프로그램으로 구현되고 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 좌표 대표값을 이용한 위치 추정 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록되고 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 이러한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수도 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예를 구현하기 위한 기능적인(Functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 일 실시예가 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터베이스를 설명하기 위한 예시도이다.
도 4에 도시된 데이터베이스(140)는 위치 측정 서비스 대상 지역을 정해진 크기의 격자 단위로 분할하고 각 격자 셀을 pCell로 정의하여 정의된 pCell 별로 측위 결과를 데이터베이스(140)로 구축한다. 도 4에 도시된 격자 셀은 특정 지역을 기 설정된 사이즈로 구분한 셀이며, 특정 지역에 위치하는 기지국에 대한 기지국 섹터 번호 및 PSC를 근거로한 pCell ID를 포함한다. 즉, 격자 셀은 NxM의 사이즈로 설정될 수 있다. 예를 들어, 격자 셀이 100x100, 50x50, 30x30, 25x25, 20x20, 10x10, 5x5 및 1x1 등의 정사각형 형태로 설정될 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 향후 최적화 작업을 통해 각 환경에 적합한 다양한 형태로 설정될 수 있다.
한편, 도 4에 도시된 데이터베이스(140)는 기본적으로 데이터베이스는 현재 서비스 중인 시스템의 정보, 인접 기지국의 파일롯 신호, 신호 세기(Ec/lo) 등이다. 현재 서비스 중인 시스템의 정보는 시스템 ID(SID: System ID, 이하 "SID"라 칭함), 네트워크 ID(NID: Network ID, 이하 "NID"라 칭함), 기지국 ID(BSID: Base Station ID, 이하 "BSID"라 칭함) 및 현재 서비스 중인 기지국 섹터 번호(Ref_PN: Reference PN, 이하 "Ref_PN"이라 칭함), Ref_PN 내의 파일롯 페이즈, 신호 세기 등을 포함한다.
이러한, 데이터베이스(140)는 데이터베이스 관리 프로그램(DBMS)을 이용하여 컴퓨터 시스템의 저장공간(하드디스크 또는 메모리)에 구현된 일반적인 데이터구조를 의미하는 것으로, 데이터의 검색(추출), 삭제, 편집, 추가 등을 자유롭게 행할 수 있는 데이터 저장형태를 뜻하는 것으로, 오라클, 인포믹스, 사이베이스, DB2와 같은 관계형 데이타베이스 관리 시스템이나, 겜스톤, 오리온, O2 등과 같은 객체 지향 데이타베이스 관리 시스템 및 엑셀론, 타미노, 세카이주 등의 XML 전용 데이터베이스를 이용하여 본 발명의 일 실시예의 목적에 맞게 구현될 수 있고, 자신의 기능을 달성하기 위하여 적당한 필드 또는 엘리먼트들을 가지고 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터베이스에 저장되는 파라미터에 대한 예시도이다.
도 5는 데이터베이스(140)에 저장되는 데이터 파라미터를 나타낸 예시도로서, 도 5에 도시된 바와 같이, 데이터베이스(140)에 저장된 파라미터는 이동통신 단말기(110) 또는 전파 측정 장치가 전파 환경 정보를 수집한 시간인 수집 시간 정보, 전파 환경 정보를 수집한 위치 정보인 위경도 정보, 수신 신호 세기(RSSI) 정보, 신호대 잡음비(Ec/Io) 정보 및 펄스(Phase) 정보, 국가 코드(MCC), 네트워크 코드(MNC), UCID, pCell DB 검색 Key Value(PSC), 수집된 PSC의 개수(CellMRL CNT), CellMRL PSC, CellMRL ECNO, CellMRL RSCP, CellMRL Pathloss, SID(시스템 ID), NID(네트워크 ID), BASE ID(기지국 ID), REF PN(기지국 섹터 번호), REF PN PS(REF PN Pilot Strength), Num_p(Neighbor 수집 Count), RX TOT PWR(수신신호의 Total Power)및 RMS ERROR PHASE(PN Phase의 표준편차) 중 적어도 하나 이상의 정보를 포함한다
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 격자 셀 내의 센터값과 전파 환경 정보에 포함된 위치 정보에 가중치를 적용한 중점의 차이를 설명하기 위한 예시도이다.
도 6의 (A)는 각각의 격자 셀 내에 좌표 대표값으로 각각의 격자 셀에서 센터값이 설정된 경우의 예시도이다. 즉, 각각의 격자 셀의 모서리를 사선 방향으로 연결하여 교차점을 격자 셀 내의 센터값(
Figure 112010057313239-pat00013
)으로 설정할 수 있다.
한편, 도 6의 (B)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 위치 추정 장치(130)는 각각의 격자 셀 내에 좌표 대표값을 각각의 격자 셀의 센터값(
Figure 112010057313239-pat00014
)을 이용하는 것이 아니라, 각각의 격자 셀 내에 매칭하여 저장된 전파 환경 정보에 포함된 위치 정보에 가중치를 적용한 중점(●)을 각각의 격자 셀의 좌표 대표값으로 각각 부여한다. 위치 추정 장치(130)는 신규 격자 셀에 저장된 전파 환경 정보에 포함된 위치 정보에 가중치를 적용한 중점(●)을 산출하기 위해 [수학식 1]을 이용한다. 여기서, 가중치는 신호세기 정보일 수 있으며, 위치 추정 장치(130)는 [수학식 2]를 이용하여 가중치를 산출한다. 한편, 위치 추정 장치(130)는 특정 격자 셀에 저장된 전파 환경 정보에 포함된 위치 정보에 가중치를 적용한 중점(●)을 산출하기 위해 [수학식 3]을 이용한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 격자 셀 내의 센터값과 전파 환경 정보에 포함된 위치 정보에 가중치를 적용한 중점의 측위 오차를 설명하기 위한 예시도이다.
도 7의 (A)에 도시된 바와 같이, 각각의 격자 셀의 모서리를 사선 방향으로 연결하여 교차점을 격자 셀 내의 센터값(
Figure 112010057313239-pat00015
)으로 설정한 경우, 센터값(
Figure 112010057313239-pat00016
)과 새롭게 수집된 전파 환경 정보의 수집 위치(△) 간의 발생한 측위 오차 값(α)이 상대적으로 큰 것을 알 수 있다.
반면, 도 7의 (B)에 도시된 바와 같이, 각각의 격자 셀 내에 매칭하여 저장된 전파 환경 정보에 포함된 위치 정보에 가중치를 적용한 중점(●)과 새롭게 수집된 전파 환경 정보의 수집 위치(△) 간의 발생한 측위 오차 값(β)이 센터값(
Figure 112010057313239-pat00017
)과 새롭게 수집된 전파 환경 정보의 수집 위치(△) 간의 발생한 측위 오차 값(α) 보다 작게 된다. 즉, 도 7의 (B)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 위치 추정 장치(130)는 각각의 격자 셀 내에 좌표 대표값을 각각의 격자 셀의 센터값(
Figure 112010057313239-pat00018
)을 이용하는 것이 아니라, 각각의 격자 셀 내에 매칭하여 저장된 전파 환경 정보에 포함된 위치 정보에 가중치를 적용한 중점(●)을 각각의 격자 셀의 좌표 대표값으로 각각 부여하기 때문에, 실제 이동통신 단말기(110) 또는 전파 측정 장치가 위치한 지점과 전파 환경 정보에 포함된 위치 정보에 가중치를 적용한 중점(●) 간의 오차 값(β)은 센터값(
Figure 112010057313239-pat00019
)과 새롭게 수집된 전파 환경 정보의 수집 위치(△) 간의 오차 값(α)보다 작게 되는 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 격자 셀 내의 센터값과 전파 환경 정보에 포함된 위치 정보에 가중치를 적용한 중점을 위치 추정 방식을 설명하기 위한 예시도이다.
위치 추정 장치(130)는 측위 요청 신호 수신시 측위 요청된 전파 환경 정보에 해당하는 격자 셀에 부여된 좌표 대표값을 해당 단말기의 위치 정보로 추정한다. 즉, 위치 추정 장치(130)는 GPS 모듈이 구비되지 않은 이동통신 단말기로부터 측위 요청 신호를 수신한 경우, 이동통신 단말기로부터 전파 환경 정보를 수신하고, 수신된 전파 환경 정보에 해당하는 격자 셀을 추출하며, 추출된 격자 셀에 부여된 좌표 대표값을 이동통신 단말기의 위치 정보로 추정하는 것이다.
도 8의 (A)에 도시된 바와 같이, 각각의 격자 셀의 모서리를 사선 방향으로 연결하여 교차점을 격자 셀 내의 센터값(
Figure 112010057313239-pat00020
)이 대표 좌표값으로 부여된 경우, 위치 추정 장치(130)는 측위 요청 신호 수신시 측위 요청된 전파 환경 정보에 해당하는 격자 셀에 부여된 센터값(
Figure 112010057313239-pat00021
)을 해당 단말기의 위치 정보로 추정하게 되는 것이다. 예를 들어서, 도 8의 (A)에 도시된 바와 같이, 위치 추정 장치(130)는 측위 요청된 전파 환경 정보에 해당하는 격자 셀이 복수 개인 경우, 복수 개의 격자 셀 중 전파 세기가 가장 높은 세 개의 격자 셀만을 선별하고, 세 개의 격자 셀 각각에 해당하는 센터값(
Figure 112010057313239-pat00022
)으로 삼각 측위를 수행하여 해당 단말기의 위치 정보로 추정하게 되는 것이다.
반면, 도 8의 (B)에 도시된 바와 같이, 각각의 격자 셀 내에 매칭하여 저장된 전파 환경 정보에 포함된 위치 정보에 가중치를 적용한 중점(●)이 대표 좌표값으로 부여된 경우, 위치 추정 장치(130)는 측위 요청 신호 수신시 측위 요청된 전파 환경 정보에 해당하는 격자 셀에 부여된 전파 환경 정보에 포함된 위치 정보에 가중치를 적용한 중점(●)을 해당 단말기의 위치 정보로 추정하게 되는 것이다. 예를 들어서, 도 8의 (B)에 도시된 바와 같이, 위치 추정 장치(130)는 측위 요청된 전파 환경 정보에 해당하는 격자 셀이 복수 개인 경우, 복수 개의 격자 셀 중 전파 세기가 가장 높은 세 개의 격자 셀만을 선별하고, 세 개의 격자 셀 각각에 해당하는 전파 환경 정보에 포함된 위치 정보에 가중치를 적용한 중점(●)으로 삼각 측위를 수행하여 해당 단말기의 위치 정보로 추정하게 되는 것이다. 물론, 전술한 설명으로 반드시 한정되는 것은 아니며, 위치 추정 장치(130)가 격자 셀간의 중점으로 표시되는 방식이 적용되거나 격자 셀에 가중치를 부여한 후 그 중간값으로 해당 단말기의 위치 정보를 추정할 수 있다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 격자 셀의 센터값과 수집된 전파 환경 정보들의 중점이 일치하지 않아 발생할 수 있는 측위 오차를 개선하여 보다 정밀한 위치 측위를 제공할 수 있도록 하는 좌표 대표값을 이용한 다양한 분야에 적용되어, 사용자의 실제 위치에 보다 가까운 위치 정보를 제공할 수 있도록 하는 효과를 발생하는 유용한 발명이다.

Claims (21)

  1. pCell ID 별로 구분된 각각의 격자 셀을 저장하는 데이터베이스;
    수집된 전파 환경 정보에 해당하는 특정 격자 셀을 추출하는 격자 셀 추출부;
    상기 특정 격자 셀 내에 기 저장된 정보에 근거하여 상기 전파 환경 정보를 상기 특정 격자 셀 내에 반영하는 정보 반영부;
    상기 각각의 격자 셀 내에 매칭하여 저장된 상기 전파 환경 정보에 포함된 위치 정보에 가중치를 적용한 중점을 상기 각각의 격자 셀의 좌표 대표값으로 각각 부여하는 좌표 대표값 부여부; 및
    측위 요청 신호 수신시 측위 요청된 전파 환경 정보에 해당하는 격자 셀에 부여된 좌표 대표값을 해당 단말기의 위치 정보로 추정하는 위치 추정부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 좌표 대표값을 이용한 위치 추정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 정보 반영부는,
    상기 특정 격자 셀이 기 저장된 정보가 없는 미측정 격자 셀인 경우, 수집된 상기 전파 환경 정보에 포함된 전파 환경 파라미터(Parameter)를 상기 특정 격자 셀에 매칭하여 신규 격자 셀로 저장하는 것을 특징으로 하는 좌표 대표값을 이용한 위치 추정 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 신규 격자 셀에 저장된 상기 전파 환경 정보는 수집 개수인 n에 따라 각각의 위치 정보인 좌표값(x, y)을 포함하는
    Figure 112010057313239-pat00023
    (k: k번째 격자 셀의 번호)인 것을 특징으로 하는 좌표 대표값을 이용한 위치 추정 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 좌표 대표값 부여부는,
    상기 신규 격자 셀에 저장된 상기 전파 환경 정보에 포함된 상기 위치 정보에 상기 가중치를 적용한 중점을
    Figure 112010057313239-pat00024
    (Wi: 가중치)의 수학식으로 산출하는 것을 특징으로 하는 좌표 대표값을 이용한 위치 추정 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 가중치는 신호세기 정보이되,
    Figure 112015076662636-pat00036
    의 수학식으로 산출되는 것을 특징으로 하는 좌표 대표값을 이용한 위치 추정 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 정보 반영부는,
    상기 특정 격자 셀에 기 저장된 전파 환경 정보가 있는 경우, 새롭게 수집된 상기 전파 환경 정보를 기 저장된 전파 환경 정보와 결합하여 상기 특정 격자 셀 내에 반영하는 것을 특징으로 하는 좌표 대표값을 이용한 위치 추정 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 특정 격자 셀에 기 저장된 전파 환경 정보는 수집 개수인 m에 따라 각각의 위치 정보인 좌표값(x, y)을 포함하는
    Figure 112010057313239-pat00025
    인 것을 특징으로 하는 좌표 대표값을 이용한 위치 추정 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 특정 격자 셀에 새롭게 저장된 상기 전파 환경 정보는 수집 개수인 n에 따라 각각의 위치 정보인 좌표값(x, y)을 포함하는
    Figure 112010057313239-pat00026
    인 것을 특징으로 하는 좌표 대표값을 이용한 위치 추정 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 좌표 대표값 부여부는,
    상기 특정 격자 셀에 저장된 상기 전파 환경 정보에 포함된 위치 정보에 상기 가중치를 적용한 중점을
    Figure 112016064393950-pat00027
    의 수학식으로 산출하는 것을 특징으로 하는 좌표 대표값을 이용한 위치 추정 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 위치 추정부는,
    상기 측위 요청된 전파 환경 정보에 해당하는 격자 셀이 한 개인 경우, 상기 한 개의 격자 셀의 대표 좌표값을 해당 단말기의 위치 정보로 추정하는 것을 특징으로 하는 좌표 대표값을 이용한 위치 추정 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 위치 추정부는,
    상기 측위 요청된 전파 환경 정보에 해당하는 격자 셀이 복수 개인 경우, 상기 복수 개의 격자 셀의 중간값을 해당 단말기의 위치 정보로 추정하는 것을 특징으로 하는 좌표 대표값을 이용한 위치 추정 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 위치 추정부는,
    상기 측위 요청된 전파 환경 정보에 해당하는 격자 셀이 세 개 이상인 경우, 상기 측위 요청된 전파 환경 정보에 포함된 전파 세기 정보 중 전파 세기가 가장 높은 세 개의 격자 셀만을 선별하고, 상기 세 개의 격자 셀 각각에 해당하는 대표 좌표값으로 삼각 측위를 수행하여 해당 단말기의 위치 정보로 추정하는 것을 특징으로 하는 좌표 대표값을 이용한 위치 추정 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 위치 추정부는,
    상기 측위 요청된 전파 환경 정보에 해당하는 격자 셀이 두 개인 경우, 상기 두 개의 격자 셀 각각에 해당하는 대표 좌표값의 중간값으로 해당 단말기의 위치 정보로 추정하는 것을 특징으로 하는 좌표 대표값을 이용한 위치 추정 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 격자 셀 추출부는,
    수집된 상기 전파 환경 정보에 포함된 위치 정보의 위경도 좌표값을 확인하고, 확인된 상기 위경도 좌표값에 해당하는 상기 특정 격자 셀을 추출하는 것을 특징으로 하는 좌표 대표값을 이용한 위치 추정 장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 전파 환경 정보는,
    GPS 전파 신호를 이용한 위치 정보, 수집 시간 정보, 수신 신호 세기(RSSI) 정보, 신호대 잡음비(Ec/Io) 정보 및 펄스(Phase) 정보 중 적어도 하나 이상의 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 좌표 대표값을 이용한 위치 추정 장치.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 수집된 전파 환경 정보에 해당하는 특정 격자 셀을 추출하는 격자 셀 추출 단계;
    상기 특정 격자 셀 내에 기 저장된 정보에 근거하여 상기 전파 환경 정보를 상기 특정 격자 셀 내에 반영하는 정보 반영 단계;
    상기 각각의 격자 셀 내에 매칭하여 저장된 상기 전파 환경 정보에 포함된 위치 정보에 가중치를 적용한 중점을 상기 각각의 격자 셀의 좌표 대표값으로 각각 부여하는 좌표 대표값 부여 단계; 및
    측위 요청 신호 수신시 측위 요청된 전파 환경 정보에 해당하는 격자 셀에 부여된 상기 좌표 대표값을 해당 단말기의 위치 정보로 추정하는 위치 추정 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 좌표 대표값을 이용한 위치 추정 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 정보 반영 단계는,
    상기 특정 격자 셀이 기 저장된 정보가 없는 미측정 격자 셀인 경우, 수집된 상기 전파 환경 정보에 포함된 전파 환경 파라미터(Parameter)를 상기 특정 격자 셀에 매칭하여 신규 격자 셀로 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 좌표 대표값을 이용한 위치 추정 방법.



  20. 삭제
  21. 삭제
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