KR101694521B1 - Apparatus and method for generating radio fingerprint map - Google Patents

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Abstract

전파지문지도 생성 장치는 수집 구역을 복수의 세그먼트로 분할하고, 복수의 세그먼트 각각에서 수집된 수집 데이터를 이용하여 상기 복수의 세그먼트 각각에 대한 대표 전파패턴과 대표 위치를 생성하여 일차적인 전파지문지도를 생성한 후 일차적인 전파지문지도의 각 세그먼트의 대표 전파패턴을 각 세그먼트의 인접 세그먼트의 대표 전파패턴을 이용하여 스무딩한다.The radio-frequency fingerprint map generating apparatus divides the collection area into a plurality of segments, generates a representative propagation pattern and representative position for each of the plurality of segments using the collected data collected in each of the plurality of segments, The representative radio wave pattern of each segment of the primary radio wave fingerprint map is smoothed using the representative radio wave pattern of the adjacent segment of each segment.

Description

전파지문지도 생성 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR GENERATING RADIO FINGERPRINT MAP}[0001] APPARATUS AND METHOD FOR GENERATING RADIO FINGERPRINT MAP [0002]

본 발명은 전파지문지도 생성 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 자세히 말하면 동적 수집 기반의 전파지문지도 생성 장치 및 방법에 관한 것이다. Field of the Invention [0002] The present invention relates to an apparatus and method for generating radio wave fingerprint maps, and more particularly, to an apparatus and method for generating radio wave fingerprint maps based on dynamic collection.

위치기반서비스(Location Based Service, LBS)는 향후 IT 산업에서 폭발적인 성장세가 기대되는 킬러 어플리케이션(killer application) 중 하나로, 스마트 폰과 같은 모바일 단말이 대중적으로 보급됨에 따라 그 필요성이 더욱 강하게 대두되고 있다. Location Based Service (LBS) is one of the killer applications that is expected to show explosive growth in the IT industry in the future, and the necessity of mobile terminals such as smart phones is becoming more popular.

실내 환경에서 비교적 정확한 위치 인식이 가능한 방식으로 전파지문지도(RF fingerprinting) 방식이 있다. 일반적인 전파지문지도 방식은 특정 구역 내 여러 지점들에 대한 무선신호의 전파패턴을 저장하고 있는 전파지문지도를 활용하여 사용자 단말의 위치를 추정하는 것으로, 위치를 알고자 하는 사용자 단말이 무선신호를 수신하면 수신한 무선신호의 전파패턴과 전파지문지도에 저장되어 있는 전파패턴을 비교하여 가장 비슷한 전파패턴이 있는 지점을 찾음으로써 사용자 단말의 위치를 결정한다. There is RF fingerprinting in a way that allows relatively accurate position recognition in indoor environments. A general radio wave fingerprinting method estimates the position of a user terminal by using a radio wave fingerprint map storing a radio wave propagation pattern for a plurality of points in a specific area, The position of the user terminal is determined by comparing the radio wave pattern of the received radio signal with the radio wave pattern stored in the radio wave fingerprint map to find the point having the most similar radio wave pattern.

이러한 전파지문지도 방식은 수집 및 전파지문지도 생성단계와 위치결정단계로 이루어진다. 수집 및 전파지문지도 생성단계는 실내 공간에서 무선신호를 수집하여 특정 구역별 무선신호의 전파패턴을 획득하고 전파지문지도를 생성하는 단계이다. 위치결정단계는 사용자 단말이 수신한 수신신호의 전파패턴과 전파지문지도의 전파패턴의 패턴 매칭을 통해 위치추정을 수행하는 단계이다. 따라서 사용자 단말의 위치를 정확하게 파악하기 위해서는 전파지문지도가 해당 구역의 전파패턴을 정확하게 나타내고 있어야 한다. This radiofrequency fingerprinting method consists of a collection and propagation fingerprint map generation step and a positioning step. The collecting and propagating fingerprint map generating step is a step of collecting radio signals in the indoor space to acquire a radio wave pattern of a specific area radio signal and generate a radio wave fingerprint map. The positioning step is a step of performing position estimation through pattern matching of a propagation pattern of a reception signal received by a user terminal and a propagation pattern of a radio wave fingerprint map. Therefore, in order to accurately grasp the position of the user terminal, the radio wave fingerprint map should accurately represent the propagation pattern of the corresponding area.

수집 및 전파지문지도 생성단계는 정적 수집과 동적 수집을 활용하는 방식이 있다. 일반적으로 무선신호의 수집은 정적 수집을 통해 이루어진다. 정적 수집은 수집 구역 내에 전파패턴을 수집할 다수개의 지점을 미리 지정한 뒤 각 지점의 정확한 위치에서 수분 정도 대기하며 수신되는 무선신호를 수집한 뒤 이에 평균을 취하여 지점별 전파패턴, 즉 전파지문(radio fingerprint)을 생성한다. 이때 전파패턴의 수집지점은 수집 구역을 격자형태로 나눈 뒤 각 격자들의 가운데 위치로 지정하는 것이 일반적이나, 수집 구역의 형태나 서비스 시나리오에 따라 변화될 수 있다. 이렇게 생성된 여러 지점의 전파지문들이 통합되면 전파지문지도(radio fingerprint map)가 생성된다. The collection and propagation fingerprint map generation step uses static collection and dynamic collection. In general, the collection of radio signals is done through static collection. Static collection is performed by collecting the radio signals received and waiting for several minutes at the precise position of each point after preliminarily specifying a plurality of points to collect the propagation pattern in the collection area, fingerprint. At this time, the collection point of the propagation pattern is generally divided into grid areas and designated as the center position of each grid, but it may be changed according to the type of collection area or service scenario. The radio fingerprint map is generated when the generated radio wave fingerprints are integrated.

하지만 정적 수집 방식은 실내공간 내의 수많은 수집지점들에서 각각 수분 정도의 수집시간을 필요로 하기 때문에 수집을 위해 너무 많은 인력과 시간이 필요하다는 문제점이 있으며, 이 때문에 광역의 서비스 지역을 목표로 하는 위치기반서비스에서는 정적 수집 방식을 이용한 전파지문지도 기반 위치인식이 사실상 불가능하다. However, since the static collection method requires a collection time of about several minutes at each of a large number of collection points in the indoor space, there is a problem that too much manpower and time are required for collection. Therefore, Based service, it is practically impossible to detect location based on radio wave fingerprint using static collection method.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 동적 수집 방식이 제안되었다. 동적 수집 방식은 정적 수집과 달리 내장 센서 혹은 GPS를 활용해 실시간 위치를 알 수 있고 동시에 무선신호를 수집할 수 있는 장치(수집장치)를 이용하여 수집구역을 계속하여 이동하면서 전파패턴을 수집한다. 수집자가 수집장치를 소지하고 수집구역 내에서 이동하면 전파패턴을 수집하고 있는 수집위치를 상황에 따라 수집장치에서 자동으로 측정하고 그에 해당하는 전파패턴을 기록함으로써 수집이 진행된다. To solve these problems, a dynamic collection method has been proposed. Unlike static collection, the dynamic collection method uses a built-in sensor or GPS to detect the real-time position and at the same time collects radio waves while moving the collection area using a device (collecting device) capable of collecting radio signals. When the collector carries the collection device and moves in the collection area, the collection position is automatically collected by the collection device depending on the situation and the corresponding propagation pattern is recorded.

이렇게 동적 수집 방식을 통해 수집위치와 그에 해당하는 위치에서의 전파패턴의 묶음으로 얻어진 수집 정보를 이용하여 전파지문지도가 생성되는데, 기존의 정적 수집 방식과 같은 형태의 전파지문지도 생성을 위해서 별도의 가공과정을 거쳐야 한다. 즉, 수집구역을 특정형태의 세그먼트로 분할하고, 세그먼트 내부에서 수집된 데이터들의 평균을 취하여 대표 전파패턴을 생성한 뒤, 해당 세그먼트의 대표 위치를 지정해야 한다.In this way, a radio wave fingerprint map is generated by using the collected information obtained from the collection position and the bundle of the propagation pattern at the corresponding position through the dynamic collection method. In order to generate the radio wave fingerprint map of the same type as the existing static collection method, It must be processed. That is, the representative region of the segment should be divided into specific segments, and a representative propagation pattern should be generated by taking an average of the data collected within the segments, and then representative positions of the segments should be specified.

이와 같은 동적 수집 방식은 수집에 투입되는 시간과 비용을 최소화할 수 있으며, 따라서 시(市, city)단위 이상과 같이 넓은 범위의 실내 지역을 대상으로 하는 경우에도 전파지문지도 방식을 활용한 위치인식과 이를 통한 서비스를 가능하게 한다.Such a dynamic collection method can minimize the time and cost of input to the collection. Therefore, even when a room area is wide, such as a city or a city, And services through it.

하지만 이러한 동적 수집 방식은 무선신호의 잡음이나 주변의 이동체, 방해물 등으로 인한 무선신호의 갑작스런 변화에 취약하며, 수집자가 계속하여 이동하면서 전파패턴을 수집하므로 한 지점에서 안정적으로 충분한 데이터를 확보할 수 있는 정적 수집 방식에 비해 데이터의 신뢰도가 떨어진다. 또한 동적 수집 방식은 수집 주기가 매우 짧은 별도의 수집 장치를 개발하지 않을 경우 한 지점에서 의미 있는 데이터 군을 확보하기 어려우며, 수집 주기가 짧은 고성능 수집 장치를 개발하기에는 추가적인 비용이 발생한다는 문제점이 있다. 이와 같이 전파지문지도 생성의 기초가 되는 수집 데이터의 질이 상대적으로 떨어지면 전파지문지도의 정확도가 떨어져 위치인식 성능이 저하된다. However, this dynamic acquisition method is vulnerable to a sudden change of radio signal due to noise of wireless signal, surrounding mobile object, obstacle, etc., and collecting propagation pattern while the collector continuously moves, so that sufficient data can be stably obtained at one point The reliability of the data is lower than that of the static collection method. Also, the dynamic collection method has a problem that it is difficult to acquire a meaningful data group at a single point when a separate collection device having a very short collection period is not developed, and additional cost is incurred in developing a high performance collection device having a short collection period. If the quality of the collected data, which is the basis of the generation of the radiofrequency fingerprint map, is relatively low, the accuracy of the radiofrequency fingerprint map deteriorates and the location recognition performance is deteriorated.

본 발명이 해결하려는 과제는 동적 수집을 통한 전파지문지도 생성 시 수집 데이터의 신뢰도를 향상시킬 수 있는 전파지문지도 생성 장치 및 방법을 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an apparatus and method for generating a radio frequency fingerprint map capable of improving the reliability of collected data when generating a radio frequency fingerprint map through dynamic acquisition.

본 발명의 한 실시 예에 따르면, 위치인식에 사용하는 전파지문지도를 생성하는 장치가 제공된다. 전파지문지도 생성 장치는 수집 구역 분할부, 일차 생성부, 그리고 전파패턴 재가공부를 포함한다. 상기 수집 구역 분할부는 수집 구역을 복수의 세그먼트로 분할한다. 상기 일차 생성부는 복수의 세그먼트 각각에서 수집된 수집 데이터에 기초하여, 상기 복수의 세그먼트 각각에 대한 대표 전파 패턴과 대표 위치를 생성하여 일차적인 전파지문지도를 생성한다. 그리고 상기 전파패턴 재가공부는 상기 복수의 세그먼트의 각 세그먼트와 상기 각 세그먼트의 인접 세그먼트의 대표 전파패턴을 이용하여 상기 각 세그먼트의 대표 전파패턴을 스무딩하여 최종적인 전파지문지도를 생성한다. According to an embodiment of the present invention, an apparatus for generating a radio wave fingerprint map used for position recognition is provided. The radiofrequency fingerprint map generating device includes a collection zone dividing unit, a primary generating unit, and a radio wave pattern reanimation unit. The collection zone divider divides the collection zone into a plurality of segments. The primary generation unit generates a primary radio wave fingerprint map by generating a representative radio wave pattern and a representative position for each of the plurality of segments based on the collected data collected in each of the plurality of segments. And the propagation pattern reengineering uses a representative propagation pattern of the segments of the plurality of segments and adjacent segments of the segments to smoothen the representative propagation pattern of each segment to generate a final propagation fingerprint map.

상기 전파패턴 재가공부는 상기 각 세그먼트로부터 설정된 임계 값 내에 존재하는 세그먼트를 상기 각 세그먼트의 인접 세그먼트로 결정하는 인접 세그먼트 결정부를 포함할 수 있다. The propagation pattern reengagement may include a neighboring segment determination unit that determines a segment existing within a threshold value set from each segment as an adjacent segment of each segment.

상기 전파패턴 재가공부는 상기 수집 데이터를 분석하여 상기 일차적인 전파지문지도의 신뢰도를 계산하는 신뢰도 계산부를 더 포함할 수 있다. 이때 상기 일차적인 전파지문지도의 신뢰도 값에 따라서 상기 인접 세그먼트의 개수가 변경될 수 있다. The propagation pattern reengaging may further include a reliability calculation unit for analyzing the collected data to calculate reliability of the primary radio frequency fingerprint map. At this time, the number of the adjacent segments can be changed according to the reliability value of the primary radio wave fingerprint map.

상기 인접 세그먼트 결정부는 상기 일차적인 전파지문지도의 신뢰도 값이 높아질수록 상기 인접 세그먼트의 개수를 줄일 수 있다. The adjacent segment determination unit may reduce the number of the adjacent segments as the reliability value of the primary radio wave fingerprint map increases.

상기 전파패턴 재가공부는 상기 각 세그먼트와 상기 각 세그먼트의 인접 세그먼트 각각의 대표 전파패턴의 이동 평균 값을 이용하여 상기 각 세그먼트의 대표 전파패턴을 스무딩하는 스무딩부를 포함할 수 있다. The propagation pattern reengagement may include a smoothing unit for smoothing the representative propagation pattern of each segment by using a moving average value of the representative propagation patterns of each of the segments and the adjacent segments of the segments.

상기 전파지문지도 생성 장치는 수집 단말을 더 포함할 수 있다. 상기 수집 단말은 상기 수집 구역을 이동하면서 무선신호의 전파패턴과 상기 전파패턴의 수집 위치를 획득한다. 상기 수집 데이터는 수집 단말에 의해 수집된 전파패턴과 상기 전파패턴의 수집 위치를 포함할 수 있다. The radio wave fingerprint map generating device may further include a collecting terminal. The collecting terminal acquires the propagation pattern of the radio signal and the collecting position of the propagation pattern while moving the collection area. The collected data may include a propagation pattern collected by the collection terminal and a collection position of the propagation pattern.

상기 일차 생성부는 각 세그먼트 내부에서 수집된 전파패턴들의 평균을 취하여 대표 전파패턴을 생성하고, 상기 각 세그먼트 내의 어느 한 위치를 상기 각 세그먼트의 대표 위치로 설정할 수 있다. The primary generation unit may take an average of the propagation patterns collected in each segment to generate a representative propagation pattern, and may set a position in each segment as a representative position of each segment.

본 발명의 다른 한 실시 예에 따르면, 전파지문지도 생성 장치에서 위치인식에 사용하는 전파지문지도를 생성하는 방법이 제공된다. 전파지문지도 생성 방법은 수집 구역을 복수의 세그먼트로 분할하는 단계, 상기 복수의 세그먼트 각각에서 수집된 수집 데이터에 기초하여, 상기 복수의 세그먼트 각각에 대한 대표 전파패턴과 대표 위치를 생성하는 단계, 상기 복수의 세그먼트 각각에 대한 대표 전파패턴과 대표 위치를 토대로 일차적인 전파지문지도를 생성하는 단계, 그리고 상기 복수의 세그먼트의 각 세그먼트와 상기 각 세그먼트의 인접 세그먼트의 대표 전파패턴을 이용하여 상기 각 세그먼트의 대표 전파패턴을 스무딩하는 단계를 포함한다. According to another embodiment of the present invention, there is provided a method of generating a radio wave fingerprint map used for position recognition in a radio wave fingerprint map generating device. The method includes generating a representative propagation pattern and a representative position for each of the plurality of segments based on collected data collected in each of the plurality of segments, Generating a primary radio wave fingerprint map based on a representative radio wave pattern and a representative position for each of a plurality of segments and generating a radio wave fingerprint map for each of the plurality of segments using a representative radio wave pattern of each of the plurality of segments and adjacent segments of the respective segments And smoothing the representative propagation pattern.

상기 스무딩하는 단계는 상기 각 세그먼트로부터 설정된 임계 값 내에 존재하는 세그먼트를 상기 각 세그먼트의 인접 세그먼트로 결정하는 단계를 포함하고, 상기 수집 데이터의 특성에 따라서 상기 각 세그먼트의 인접 세그먼트의 수가 결정될 수 있다. The step of smoothing may include determining a segment existing within a threshold value set from each segment as an adjacent segment of each segment, and the number of adjacent segments of each segment may be determined according to characteristics of the collected data.

상기 수집 데이터는 수집 단말에 의해 수집된 전파패턴과 상기 전파패턴의 수집 위치를 포함하며, 상기 수집 데이터의 특성은 상기 수집 단말의 이동 속도 및 상기 각 세그먼트에 포함되어 있는 수집 데이터의 수 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. Wherein the collection data includes a propagation pattern collected by the collection terminal and a collection position of the propagation pattern, the characteristics of the collection data being at least one of a moving speed of the collection terminal and a number of collection data included in each segment . ≪ / RTI >

상기 스무딩하는 단계는 상기 수집 데이터를 분석하여 상기 일차적인 전파지문지도의 신뢰도를 계산하는 단계를 더 포함할 수 있고, 상기 결정하는 단계는 상기 일차적인 전파지문지도의 신뢰도 값에 따라서 상기 각 세그먼트의 인접 세그먼트의 수를 변경시키는 단계를 포함할 수 있다. The step of smoothing may further include analyzing the collected data to calculate the reliability of the primary radiofrequency fingerprint map, and the determining may include calculating a reliability of the primary radiofrequency fingerprint map by comparing the reliability of the primary radiofrequency fingerprint map And changing the number of adjacent segments.

상기 변경시키는 단계는 상기 일차적인 전파지문지도의 신뢰도 값이 높아질수록 상기 각 세그먼트의 인접 세그먼트의 수를 감소시키는 단계를 포함할 수 있다.The modifying may include decreasing the number of adjacent segments of each segment as the reliability value of the primary radio frequency fingerprint map increases.

상기 각 세그먼트의 인접 세그먼트로 결정하는 단계는 i번째 세그먼트에서 수신된 여러 무선신호 중 어느 하나의 무선신호를 송신한 신호 송신기를 선택하는 단계, 상기 복수의 세그먼트 중 i번째 세그먼트를 제외한 나머지 세그먼트에서 상기 선택된 신호 송신기로부터 무선신호가 수신되었는지 확인하는 단계, 상기 나머지 세그먼트 중 상기 신호 송신기로부터의 무선신호를 수신한 세그먼트 중 상기 임계 값 내에 존재하는 세그먼트를 상기 i번째 세그먼트의 인접 세그먼트 집합에 포함시키는 단계, 그리고 상기 i번째 세그먼트에서 다른 신호 송신기를 선택하면서 상기 확인하는 단계 및 상기 포함시키는 단계를 반복하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 i는 1부터 상기 복수의 세그먼트의 수에 해당하는 양의 정수일 수 있다. Wherein the determining of the adjacent segment of each of the segments comprises: selecting a signal transmitter that transmits one of the plurality of radio signals received in the i < th > segment, selecting a signal transmitter from among the plurality of segments, Determining whether a wireless signal has been received from the selected signal transmitter, including a segment in the threshold among the segments that have received the wireless signal from the signal transmitter among the remaining segments, in a contiguous segment set of the i < th > segment, And repeating the step of confirming and including the step of selecting another signal transmitter in the i < th > segment. The i may be a positive integer corresponding to the number of the plurality of segments from 1.

상기 각 세그먼트의 인접 세그먼트로 결정하는 단계는 상기 각 세그먼트의 인접 세그먼트 집합에서 가까운 거리 순으로 설정된 개수의 세그먼트를 상기 각 세그먼트의 인접 세그먼트로 결정하는 단계를 포함할 수 있다. The step of determining adjacent segments of each segment may include determining a number of segments set in order of distance from adjacent segment sets of the segments as adjacent segments of the segments.

상기 스무딩하는 단계는 상기 각 세그먼트에 대하여 상기 각 세그먼트와 상기 각 세그먼트의 인접 세그먼트 각각의 대표 전파패턴의 이동 평균 값을 계산하는 단계를 포함할 수 있다. The smoothing step may include calculating a moving average value of the representative propagation patterns of each of the segments and adjacent segments of the segments for each of the segments.

상기 전파지문지도 생성 방법은 상기 수집 구역을 이동하면서 상기 수집 데이터에 해당하는 무선신호의 전파패턴과 상기 전파패턴의 수집 위치를 획득하는 단계를 더 포함할 수 있다. The method may further include acquiring a propagation pattern of a radio signal corresponding to the collected data and a collection position of the propagation pattern while moving the collection area.

상기 대표 전파패턴과 대표 위치를 생성하는 단계는 상기 각 세그먼트 내부에서 수집된 전파패턴들의 평균을 구하여 상기 각 세그먼트의 대표 전파패턴을 생성하는 단계, 그리고 상기 각 세그먼트 내의 어느 한 위치를 상기 각 세그먼트의 대표 위치로 설정하는 단계를 포함할 수 있다. Wherein the step of generating the representative propagation pattern and the representative position comprises: generating an average of the propagation patterns collected in each of the segments to generate a representative propagation pattern of each of the segments; And setting it to the representative position.

본 발명의 실시 예에 의하면, 동적 수집 방식의 전파지문지도 생성에서 인접한 위치에서 수집한 데이터를 활용함으로써, 무선신호의 잡음과 불규칙한 변화를 상쇄시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다. According to the embodiment of the present invention, it is possible to obtain the effect of canceling the noise and the irregular change of the wireless signal by utilizing the data collected at the adjacent positions in the generation of the radio wave fingerprint map of the dynamic collection method.

또한 많은 수집 데이터를 사용하므로 생성된 전파지문지도의 신뢰도를 향상시킬 수 있고, 이를 통해 궁극적으로 위치인식 성능을 향상시킬 수 있다. In addition, since the collected data are used, the reliability of the generated fingerprint map can be improved, thereby ultimately improving the position recognition performance.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전파지문지도 생성 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 수집 단말 및 지도 생성부의 상세 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 전파패턴 재가공부에서 전자지문지도를 재가공하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 도 2에 도시된 전파패턴 재가공부의 다른 일 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 전파지문지도 생성 장치에 의해 생성된 전파지문지도를 이용한 위치 인식 시스템의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 전파지문지도를 이용한 사용자 위치인식 결과를 나타낸 도면이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram illustrating a radio wave fingerprint map generating apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view showing a detailed configuration of the collecting terminal and the map generating unit shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a flowchart showing a method of reprocessing an electronic fingerprint map in the propagation pattern re-study shown in FIG.
Fig. 4 is a view showing another example of the propagation pattern re-study shown in Fig.
5 is a diagram illustrating an example of a position recognition system using a radio wave fingerprint map generated by a radio wave fingerprint map generation apparatus according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating a result of user location recognition using a radio wave fingerprint map according to an embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.

명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Throughout the specification and claims, when a section is referred to as "including " an element, it is understood that it does not exclude other elements, but may include other elements, unless specifically stated otherwise.

이제 본 발명의 실시 예에 따른 전파지문지도 생성 장치 및 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다. Now, an apparatus and method for generating a radio-frequency fingerprint map according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전파지문지도 생성 장치를 나타낸 도면이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram illustrating a radio wave fingerprint map generating apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참고하면, 전파지문지도 생성 장치(100)는 수집 단말(110), 지도 생성부(120) 및 전파지문지도 데이터베이스(database, DB)(130)를 포함한다. 1, a radio wave fingerprint map generating apparatus 100 includes a collecting terminal 110, a map generating unit 120, and a radio frequency fingerprint map database (database, DB)

수집 단말(110)은 위치 획득이 가능하며, 수집구역에 인접해 있는 하나 이상의 신호 송신기들로부터 무선신호를 수신할 수 있는 단말기로서, 수집구역을 이동하며 무선신호의 전파패턴을 수집하고, 전파패턴의 수집 위치를 획득한다. 즉 전파패턴은 해당 수집구역에 인접해 있는 하나 이상의 신호 송신기들로부터 수신한 무선신호들로 구성된다. A collecting terminal (110) is a terminal capable of acquiring a location and capable of receiving a radio signal from one or more signal transmitters adjacent to the collecting area, collecting a propagation pattern of the radio signal, To acquire the collection position of the object. The propagation pattern consists of radio signals received from one or more signal transmitters adjacent to the collection area.

지도 생성부(120)는 수집 정보를 가공하여 일차적인 전파지문지도를 생성한 후 생성된 일차적인 전파지문지도를 재가공하여 최종적인 전파지문지도를 생성한다.The map generator 120 processes the collected information to generate a primary radio wave fingerprint map, and re-processes the generated primary radio wave fingerprint map to generate a final radio wave fingerprint map.

전파지문지도 DB(130)는 지도 생성부(120)에 의해 생성된 전파지문지도를 저장한다. The radio wave fingerprint map database 130 stores the radio wave fingerprint maps generated by the map generation unit 120. [

도 2는 도 1에 도시된 수집 단말 및 지도 생성부의 상세 구성을 나타낸 도면이다. FIG. 2 is a view showing a detailed configuration of the collecting terminal and the map generating unit shown in FIG. 1. FIG.

도 2를 참고하면, 수집 단말(110)은 무선신호 수집부(112), 수집위치 계산부(114) 및 제어부(116)를 포함한다. 2, the collecting terminal 110 includes a radio signal collecting unit 112, a collecting position calculating unit 114 and a control unit 116. [

무선신호 수집부(112)는 주변의 무선신호의 전파패턴을 수집한다.The radio signal collection unit 112 collects a radio wave pattern of a surrounding radio signal.

수집위치 계산부(114)는 전파패턴을 수집하고 있는 위치인 수집 위치를 계산한다. 수집위치 계산부(114)는 상황에 따라 가속도계, 지자기 센서, 자이로스코프 등을 이용하는 DR(Dead Reckoning) 혹은 PDR(Pedestrian DR) 방식 또는 위성신호를 사용하는 GPS 방식을 이용하여 수집 위치를 계산할 수 있다. The collection position calculation unit 114 calculates a collection position, which is a position where the radio wave pattern is collected. The collection position calculation unit 114 may calculate the collection position using a dead reckoning (DR) method using an accelerometer, a geomagnetic sensor, a gyroscope, or a PDR (Pedestrian DR) method or a GPS method using a satellite signal .

제어부(116)는 수집 위치와 수집 위치에서의 전파패턴을 포함하는 수집 정보를 지도 생성부(120)로 전달한다. The control unit 116 transmits the collection information including the propagation pattern at the collection position and the collection position to the map generation unit 120.

지도 생성부(120)는 수집 정보를 가공하여 일차적인 전파지문지도를 생성한 후 생성된 일차적인 전파지문지도를 재가공하여 최종적인 전파지문지도를 생성한다. 지도 생성부(120)는 수집구역 분할부(122), 일차 생성부(124) 및 전파패턴 재가공부(126)를 포함한다. The map generator 120 processes the collected information to generate a primary radio wave fingerprint map, and re-processes the generated primary radio wave fingerprint map to generate a final radio wave fingerprint map. The map generating unit 120 includes a collection area dividing unit 122, a primary generating unit 124, and a propagation pattern re-training unit 126.

수집구역 분할부(122)는 수집구역을 복수의 세그먼트로 분할한다. 수집구역 분할부(122)는 수집 단말(110)로부터 수집된 수집 정보를 토대로 수집 구역의 전파패턴의 분포를 분석하고, 수집 구역의 전파패턴의 분포를 이용하여 세그먼트의 형태를 결정할 수 있다. 세그먼트는 격자 형태를 가질 수도 있으며, 격자 형태가 아닌 다른 형태를 가질 수도 있다. 또한 수집구역 분할부(122)는 수집 구역의 전파패턴의 분포뿐만 아니라 수집구역의 공간적인 특성이나 서비스 시나리오에 따라 세그먼트의 형태를 결정할 수 있다. The collection zone dividing unit 122 divides the collection zone into a plurality of segments. The collection zone dividing unit 122 may analyze the distribution of the propagation pattern of the collection zone based on the collection information collected from the collection terminal 110 and determine the shape of the segment using the distribution of the propagation pattern of the collection zone. A segment may have a grid shape, or may have a shape other than a grid shape. The collection zone dividing unit 122 can also determine the shape of the segment according to the spatial characteristics of the collection zone or the service scenario as well as the distribution of the propagation pattern of the collection zone.

일차 생성부(124)는 각 세그먼트 내부에서 수집된 전파패턴들의 평균을 취하여 대표 전파패턴을 생성하고 각 세그먼트의 대표 위치를 지정한 후 각 세그먼트의 대표 전파패턴과 대표 위치를 이용하여 일차적인 전파지문지도를 생성한다. 세그먼트의 대표 위치는 세그먼트 내의 임의의 특정 위치(예를 들면, 세그먼트의 한 가운데)로 설정될 수 있다. The primary generation unit 124 generates a representative radio wave pattern by taking an average of the radio wave patterns collected in each segment, designates a representative position of each segment, and then uses a representative radio wave pattern and a representative position of each segment to generate a primary radio wave fingerprint map . The representative position of the segment may be set to any particular position in the segment (e.g., the middle of the segment).

별도의 고성능 수집장치 없이 수집자가 걸으면서 이동하는 일반적인 수집상황을 가정했을 때 세그먼트의 크기가 충분히 크지 않을 경우 통계적 특성을 확인할 수 있는 수준의 데이터(전파패턴)를 확보하기는 어렵고, 또 세그먼트의 크기가 지나치게 커질 경우 생성된 전파패턴이 해당 세그먼트 영역 전체를 대표하기 어렵기 때문에 세그먼트 내에서 얻어진 전파패턴을 평균한 대표 전파패턴이라 할 지라도 순간적으로 변화하는 전파패턴의 특성을 충분히 상쇄하지 못할 가능성이 높다. 따라서 전파패턴 재가공부(126)는 일차적으로 생성된 전파지문지도를 재가공한다. 전파패턴 재가공부(126)는 인접 세그먼트에서 생성된 전파패턴을 이용한 스무딩(smoothing)을 통해 일차적으로 생성된 전파지문지도 내 전파패턴의 순간적인 변화를 상쇄시킨다. 이러한 전파패턴 재가공부(126)는 인접 세그먼트 결정부(1262) 및 스무딩부(1264)를 포함한다. Assuming a general collection situation in which the collector moves while walking without a separate high-performance collector, it is difficult to obtain data (propagation pattern) at a level at which statistical characteristics can be confirmed when the size of the segment is not sufficiently large, The generated propagation pattern is difficult to represent the entire segment region, and therefore, even if it is a representative propagation pattern obtained by averaging the propagation patterns obtained in the segment, there is a high possibility that the characteristic of the propagation pattern changing instantaneously can not be sufficiently canceled . Therefore, the propagation pattern reanimation unit 126 re-processes the generated radio wave fingerprint map. The propagation pattern reanimation unit 126 cancels the instantaneous change of the propagation pattern in the radio wave fingerprint map generated primarily through smoothing using the propagation pattern generated in the adjacent segment. This propagation pattern re-study 126 includes an adjacent segment determination section 1262 and a smoothing section 1264. [

인접 세그먼트 결정부(1262)는 전파지문지도 상에서 각 세그먼트에 대한 인접 세그먼트를 결정한다. 인접 세그먼트 결정부(1262)는 각 세그먼트에 대해 인접 세그먼트 조건을 만족하는 세그먼트들을 각 세그먼트의 인접 세그먼트로 결정할 수 있다. 인접 세그먼트 조건으로는 거리상에서의 임계 값(threshold)을 설정하고 거리 임계 값 안에 존재하는 세그먼트를 인접 세그먼트로 결정하는 조건일 수 있으며, 각 세그먼트로부터 거리 임계 값만큼 떨어진 세그먼트까지를 인접 세그먼트로 결정하는 조건일 수 있다. 거리 임계 값은 세그먼트의 크기 등 여러 요건을 고려하여 전파지문지도의 재가공 이전에 설정될 수 있다. 또한 이와 다른 방법의 인접 세그먼트 조건이 설정될 수도 있다. The adjacent segment determination unit 1262 determines adjacent segments for each segment on the radio wave fingerprint map. The adjacent segment determination unit 1262 may determine segments that satisfy the adjacent segment condition for each segment as adjacent segments of each segment. The adjacent segment condition may be a condition for setting a threshold in a distance and determining a segment existing in the distance threshold as an adjacent segment and determining a segment from the segment as a distance segment by a distance threshold as an adjacent segment Lt; / RTI > The distance threshold can be set prior to rework of the radiofrequency map taking into account various requirements such as the size of the segment. Other contiguous segment conditions may also be set.

스무딩부(1264)는 각 세그먼트의 인접 세그먼트들의 전파패턴을 이용하여 각 세그먼트의 전자패턴을 스무딩한다. 전파패턴을 스무딩하는 방식에는 이동평균(moving average)과 같은 다양한 필터링 기법이나 전파의 신호감쇠(pathloss) 모델을 사용한 곡선적합(curve fitting) 방식 등이 사용될 수 있으며, 이와 다른 방식이 사용될 수 있다. The smoothing unit 1264 smoothes the electronic pattern of each segment using the propagation pattern of adjacent segments of each segment. The smoothing of the propagation pattern may be performed using various filtering techniques such as a moving average or a curve fitting method using a signal path attenuation model of a radio wave, or a different method may be used.

그러면, 전파패턴 재가공부(126)에서 일차적으로 생성된 전자지문지도를 재가공하는 방법에 대해서 도 3을 참고로 하여 자세하게 설명한다. Now, a method of reprocessing the electronic fingerprint map generated primarily by the radio wave pattern reengaging unit 126 will be described in detail with reference to FIG.

도 3에는 스무딩 방식으로 이동평균을 이용하며, 무선통신 방식으로는 Wi-Fi를 이용한 전자지문지도 재가공 방법이 도시되어 있으며, Wi-Fi뿐만 아니라 이동통신 네트워크 등 다른 무선통신시스템을 활용한 경우에도 적용 가능하다.FIG. 3 shows a moving average using a smoothing method and a wireless communication method using a Wi-Fi, and in the case of using a wireless communication system such as a mobile communication network as well as Wi-Fi Applicable.

도 3은 도 2에 도시된 전파패턴 재가공부에서 전자지문지도를 재가공하는 방법을 나타낸 흐름도로서, 설명의 편의상 i번째 세그먼트를 기준으로 설명하였다.FIG. 3 is a flowchart illustrating a method of reprocessing an electronic fingerprint map in the propagation pattern re-study shown in FIG. 2, and the i-th segment has been described for convenience of explanation.

도 3을 참고하면, 인접 세그먼트 결정부(1262)는 복수의 세그먼트 각각에 대한 인접 세그먼트를 결정한다. 이를 위해 인접 세그먼트 결정부(1262)는 복수의 세그먼트 중 i번째 세그먼트를 선택한다(S302). 수집구역 분할부(122)에 의해 수집 구역이 n개의 세그먼트로 분할되었다고 가정하면, i는 1부터 n까지의 양의 정수이며, n은 1 이상의 양수의 정수이다. Referring to FIG. 3, the adjacent segment determination unit 1262 determines adjacent segments for each of the plurality of segments. To this end, the adjacent segment determination unit 1262 selects the i-th segment among the plurality of segments (S302). Assuming that the collection zone is divided into n segments by the collection zone dividing unit 122, i is a positive integer from 1 to n, and n is a positive integer of 1 or more.

인접 세그먼트 결정부(1262)는 i번째 세그먼트에서 수신된 여러 무선신호 중 어느 하나의 무선신호를 송신한 신호 송신기(예를 들면, Wi-Fi Access Point)(APj)를 선택한 후(S304) i번째 세그먼트의 인접 세그먼트를 결정하기 위해 다른 세그먼트에서 동일한 신호 송신기(APj)로부터 무선신호가 수신되었는지 확인한다. j는 1부터 p까지의 양의 정수이며, p는 1 이상의 양수의 정수이다. 예를 들어, i번째 세그먼트에서 서로 다른 두 개의 신호 송신기로부터 무선신호를 수신하였다고 가정하면, p=2일 수 있다. The adjacent segment determination unit 1262 selects a signal transmitter (e.g., Wi-Fi Access Point) AP j that has transmitted one of the various wireless signals received in the i < th > segment (S304) Lt ; RTI ID = 0.0 > AP j < / RTI > in the other segment to determine the adjacent segment of the first segment. j is a positive integer from 1 to p, and p is a positive integer of 1 or more. For example, assuming that a wireless signal is received from two different signal transmitters in the i < th > segment, p = 2.

인접 세그먼트 결정부(1262)는 다른 세그먼트에서 동일한 신호 송신기(APj)로부터 무선신호가 수신되었는지 확인하기 위해 k번째 세그먼트를 선택한다(S306). The adjacent segment determination unit 1262 selects the kth segment to confirm whether a radio signal is received from the same signal transmitter AP j in another segment (S306).

인접 세그먼트 결정부(1262)는 k번째 세그먼트에서 신호 송신기(APj)로부터 무선신호를 수신하였는지 확인하고(S308), k번째 세그먼트가 신호 송신기(APj)로부터 무선신호를 수신한 경우에 k번째 세그먼트가 i번째 세그먼트의 인접 세그먼트 조건을 만족하는지 확인한다(S310). The adjacent segment determining unit 1262 determines whether the wireless signal is received from the signal transmitter AP j in the kth segment in step S308. If the kth segment receives the wireless signal from the signal transmitter AP j , It is confirmed whether the segment satisfies the condition of the adjacent segment of the i-th segment (S310).

인접 세그먼트 결정부(1262)는 k번째 세그먼트가 i번째 세그먼트의 인접 세그먼트 조건을 만족하는 경우에 k번째 세그먼트를 i번째 세그먼트의 인접 세그먼트 집합에 포함시킨다(S312). If the kth segment satisfies the adjacent segment condition of the ith segment, the adjacent segment determining unit 1262 includes the kth segment in the neighboring segment set of the ith segment (S312).

다음, 인접 세그먼트 결정부(1262)는 k가 n이 아닌 경우(S314), k를 1 증가시킨 후(S316), 단계(S306~S312)를 수행한다. Next, in a case where k is not n (S314), the adjacent segment determining unit 1262 increments k by 1 (S316), and performs the steps S306 to S312.

한편, 인접 세그먼트 결정부(1262)는 k번째 세그먼트가 신호 송신기(APj)로부터 무선신호를 수신하지 않았거나 k번째 세그먼트가 i번째 세그먼트의 인접 세그먼트 조건을 만족하지 않은 경우에, k를 1씩 증가시킨 후(S316) 단계(S306~S314)를 수행한다. 이때 k=i는 제외된다. On the other hand, when the kth segment does not receive a radio signal from the signal transmitter AP j or the kth segment does not satisfy the adjacent segment condition of the ith segment, the adjacent segment determining unit 1262 determines k by 1 (S316) and performs steps (S306 to S314). At this time, k = i is excluded.

인접 세그먼트 결정부(1262)는 이러한 방법으로 k를 1씩 증가시키면서 k가 n이 될 때까지 단계(S306~S316)를 반복하여(S314), i번째 세그먼트의 인접 세그먼트 집합을 결정한다. 이때 i=n인 경우, k는 n-1이 될 때까지 단계를 반복할 수 있다. The adjacent segment determination unit 1262 repeats steps S306 to S316 until k becomes n (step S314), and increments k by 1 in this manner, thereby determining the adjacent segment set of the i-th segment. At this time, if i = n, the step can be repeated until k becomes n-1.

i번째 세그먼트의 인접 세그먼트 집합이 결정되면, 인접 세그먼트 결정부(1262)는 i번째 세그먼트의 인접 세그먼트 집합에서 이동평균 필터의 개수(l)만큼의 인접 세그먼트를 선택한다(S318). 인접 세그먼트 결정부(1262)는 i번째 세그먼트의 인접 세그먼트 집합에서 i번째 세그먼트로부터 가까운 순서로 이동평균 필터의 개수만큼의 인접 세그먼트를 선택하고, 선택한 인접 세그먼트를 i번째 세그먼트의 인접 세그먼트로 결정한다(S320). When the adjacent segment set of the i-th segment is determined, the adjacent segment determining unit 1262 selects adjacent segments of the number of moving average filters (l) from the adjacent segment set of the i-th segment (S318). The adjacent segment determining unit 1262 selects adjacent segments as many as the number of moving average filters from the i-th segment in the closest segment set of the i-th segment and determines the selected adjacent segment as the adjacent segment of the i-th segment S320).

이와 같은 방법으로 i번째 세그먼트의 l개의 인접 세그먼트가 결정되면, 스무딩부(1264)는 l개의 이동평균 필터를 이용하여 i번째 세그먼트의 대표 전자패턴을 스무딩한다(S322). 이동평균 필터를 이용한 i번째 세그먼트의 대표 전자패턴의 스무딩은 수학식 1과 같이 이루어질 수 있다. If one adjacent segment of the i-th segment is determined in this way, the smoothing unit 1264 smoothes the representative electron pattern of the i-th segment using one moving average filter (S322). The smoothing of the representative electron pattern of the i-th segment using the moving average filter can be performed as shown in Equation (1).

Figure 112013107998721-pat00001
Figure 112013107998721-pat00001

여기서, Rj는 스무딩된 j번째 신호 송신기(APj)의 수신감도이며, wm은 m번째 이동평균 필터의 값,

Figure 112013107998721-pat00002
은 인접 세그먼트 내에 존재하는 m번째 신호 송신기(APm)의 수신감도이다. 그리고 m=0일 때는 현재 스무딩을 계산하고 있는 i번째 세그먼트에서 수신된 j번째 신호 송신기(APj)의 수신 감도이다. Where R j is the reception sensitivity of the smoothed jth signal transmitter AP j , w m is the value of the m th moving average filter,
Figure 112013107998721-pat00002
Is the reception sensitivity of the m-th signal transmitter (AP m ) existing in the adjacent segment. And when m = 0, it is the reception sensitivity of the jth signal transmitter (AP j ) received in the i th segment calculating the current smoothing.

이와 같이 하여 신호 송신기(APj)의 전파패턴을 스무딩하고 난 후, 인접 세그먼트 결정부(1262)는 j가 p가 아니면(S324), j를 1 증가시키고(S326), 단계(S304~S320)를 수행하고, 스무딩부(1264)는 단계(S322)를 수행한다. 이때 j가 p이 될 때까지 단계가 반복된다. After smoothing the propagation pattern of the signal transmitter AP j in this manner, the adjacent segment determining unit 1262 increments j by 1 (S326) if j is not p (S324) And the smoothing unit 1264 performs step S322. The steps are repeated until j becomes p.

스무딩부(1264)는 i번째 세그먼트에 대해 구해진 p개의 Rj(j=1, 2, …, p)로부터 i번째 세그먼트의 대표 전자패턴을 생성한다(S328). 즉, p개의 Rj(j=1, 2, …, p)가 i번째 세그먼트의 대표 전자패턴을 구성하는 컴포넌트가 된다. 그리고 전파패턴 재가공부(126)는 모든 세그먼트에 대해 단계를 반복함으로써, 일차적으로 생성된 전파지문지도의 각 세그먼트의 전파패턴을 인접 세그먼트 전파패턴을 이용하여 스무딩함으로써, 일차적으로 생성된 전파지문지도를 재가공할 수 있다. 이러한 방법으로 동적 수집 기반의 전파지문지도 생성 시 발생할 수 있는 예측 불가능한 신호 변화 효과를 저감할 수 있을 뿐만 아니라 전파지문지도 방식의 위치인식 성능을 개선할 수 있다.The smoothing unit 1264 generates a representative electronic pattern of the i-th segment from the p Rj (j = 1, 2, ..., p) obtained for the i-th segment (S328). That is, p Rj (j = 1, 2, ..., p) is a component constituting the representative electronic pattern of the i-th segment. Then, the propagation pattern re-provisioning unit 126 smoothing the propagation pattern of each segment of the radiofrequency fingerprint map, which is generated primarily, by using the adjacent segment propagation pattern by repeating the steps for all the segments, It can be reprocessed. In this way, it is possible not only to reduce the effects of unpredictable signal changes that may occur in generation of the radio wave fingerprint map based on the dynamic acquisition, but also to improve the location recognition performance of the radio wave fingerprint mapping method.

도 4는 도 2에 도시된 전파패턴 재가공부의 다른 일 예를 나타낸 도면이다.Fig. 4 is a view showing another example of the propagation pattern re-study shown in Fig.

도 4를 참고하면, 전파패턴 재가공부(126')는 신뢰도 계산부(1266)를 더 포함할 수 있다. Referring to FIG. 4, the propagation pattern re-study 126 'may further include a reliability calculation unit 1266.

신뢰도 계산부(1266)는 일차적으로 생성된 전파지문지도의 신뢰도를 계산한다. 신뢰도 계산부(1266)는 일차적인 전파지문지도의 생성 시 사용되는 수집 데이터를 분석하여 수집 단말(110)의 이동 속도, 혹은 세그먼트에 포함되어 있는 수집데이터의 개수 등의 요소를 이용하여 전파지문지도의 신뢰도 값을 산출한다. 세그먼트에 포함되어 있는 수집 데이터가 적은 경우 전파지문지도를 생성하기 위한 충분한 정보가 제공되지 않아 정확한 전파지문지도 생성이 어렵다. 수집 단말(110)의 이동속도의 경우 지나치게 빠르게 수집된 데이터는 수집 단말(110)의 이동성 때문에 전파가 산란될 수 있고 천천히 이동하는 경우보다 세그먼트 내에 포함되는 데이터의 수 역시 상대적으로 적기 때문에 상대적으로 신뢰도가 낮은 전파지문지도가 생성될 가능성이 매우 높다. 따라서 신뢰도 계산부(1266)는 수집 단말(110)의 이동 속도, 혹은 세그먼트에 포함되어 있는 수집데이터의 개수 등의 요소들을 수치화하여 전파지문지도의 신뢰도 값을 산출한다. The reliability calculation unit 1266 calculates the reliability of the radio wave fingerprint map generated primarily. The reliability calculation unit 1266 analyzes the collected data used in generating the primary radio frequency fingerprint map, and calculates the reliability of the radio frequency fingerprint map using the elements such as the moving speed of the collecting terminal 110 or the number of collected data included in the segment Is calculated. If the collected data contained in the segment is small, sufficient information for generating a radiofrequency fingerprint map is not provided, and it is difficult to generate an accurate radiofrequency fingerprint map. In the case of the moving speed of the collecting terminal 110, data collected too rapidly can be scattered due to the mobility of the collecting terminal 110, and the number of data included in the segment is relatively smaller than that in the case of moving slowly, There is a high possibility that a low-frequency fingerprint map is generated. Accordingly, the reliability calculation unit 1266 calculates the reliability value of the radio wave fingerprint map by quantifying factors such as the moving speed of the collection terminal 110 or the number of collected data included in the segment.

인접 세그먼트 결정부(1262)는 산출된 전파지문지도의 신뢰도 값을 바탕으로 스무딩에 사용하는 인접 세그먼트의 개수(l)를 적응적(Adaptive)으로 변경해 줌으로써 보다 정확한 전파지문지도를 만드는 데 활용될 수 있도록 한다. 인접 세그먼트 결정부(1262)는 산출된 전파지문지도의 신뢰도 값이 높을수록 인접 세그먼트의 개수(l)를 줄일 수 있다. The adjacent segment determining unit 1262 may adaptively use the number (l) of adjacent segments used for smoothing based on the reliability value of the calculated radio wave fingerprint map to be used to generate a more accurate radio wave fingerprint map . The adjacent segment determination unit 1262 can reduce the number of adjacent segments l as the reliability value of the calculated radio wave fingerprint map is higher.

일차적인 전파지문지도의 신뢰도가 상대적으로 낮은 경우에는 주변의 세그먼트 내 전파패턴을 보다 많이 활용하여 스무딩을 해야 전파패턴에 대한 충분한 정보를 확보할 수 있어 보다 정확한 전파지문지도 생성이 가능하며, 반대로 일차적인 전파지문지도의 신뢰도가 높아 전파지문지도가 충분히 정확하다고 판단된 경우에는 인접 세그먼트의 개수를 줄임으로써 1차 생성된 전파지문지도를 가능한 활용하고, 스무딩 과정에서의 프로세싱 복잡도를 줄이는 것이 가능하다. When the reliability of the primary radiofrequency map is relatively low, it is necessary to smoothen the propagation pattern in the surrounding segments to obtain sufficient information on the radio wave pattern, thereby enabling more accurate generation of the radiofrequency map. On the contrary, It is possible to utilize the first generated radio wave fingerprint map as much as possible by reducing the number of adjacent segments and to reduce the processing complexity in the smoothing process.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 전파지문지도 생성 장치에 의해 생성된 전파지문지도를 이용한 위치 인식 시스템의 일 예를 나타낸 도면이다. 5 is a diagram illustrating an example of a position recognition system using a radio wave fingerprint map generated by a radio wave fingerprint map generation apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참고하면, 위치 인식 시스템(500)은 전파지문지도 DB(510) 및 위치 인식부(520)를 포함한다. Referring to FIG. 5, the position recognition system 500 includes a radio frequency fingerprint map DB 510 and a position recognition unit 520.

전파지문지도 DB(510)는 도 1에 도시된 전파지문지도 DB(130)로, 전파지문지도 생성 장치(100)에 의해 생성된 전파지문지도를 저장하고 있다. The radiofrequency fingerprint map DB 510 stores the radiofrequency fingerprint maps generated by the radiofrequency fingerprint map generating device 100 in the radiofrequency fingerprint map database 130 shown in FIG.

위치 인식부(520)는 위치인식을 요청한 사용자 단말이 수신한 수신신호의 전파패턴과 전파지문지도 DB(510)의 전파지문지도의 전파패턴을 비교하여 사용자 단말이 수신한 수신신호의 전파패턴과 가장 근접한 전파지문지도의 전파패턴의 위치를 이용하여 사용자 단말의 위치로 추정한다. The location recognition unit 520 compares the propagation pattern of the reception signal received by the user terminal requesting the location recognition with the propagation pattern of the radiofrequency fingerprint map of the radiofrequency fingerprint map database 510, And estimates the position of the user terminal using the position of the propagation pattern of the nearest radio wave fingerprint map.

표 1는 본 발명의 실시 예에 따른 전파지문지도를 이용하였을 때 위치인식 성능이 어느 정도 개선되는지를 나타내고 있다. Table 1 shows how the position recognition performance is improved when the radio wave fingerprint map according to the embodiment of the present invention is used.

재가공하지 않은 전파지문지도Non-reworked radio wave fingerprint maps 재가공(스무딩)한 전파지문지도Refurbished (smoothing) radio wave fingerprint map 평균 오차(m)Mean error (m) 표준편차(m)Standard deviation (m) 평균 오차(m)Mean error (m) 표준편차(m)Standard deviation (m) k = 1k = 1 4.934.93 4.314.31 4.694.69 4.094.09 k = 3k = 3 4.624.62 3.703.70 4.344.34 3.663.66

표 1에 나타나는 수치들은 Wi-Fi 측정값을 사용하여 위치인식을 수행하는 환경에서 재가공한 전파지문지도와 재가공하지 않은 전파지문지도를 사용했을 때 위치인식 오차를 나타내고 있다. 전파지문지도 생성을 위한 전파패턴 수집 및 위치인식을 위한 Wi-Fi 전파패턴은 모두 서울특별시 삼성동에 위치한 코엑스(coex) 건물에서 측정되었으며, 위치인식을 위해 사용한 Wi-Fi 측정값은 모든 실험에서 동일하다. 실험을 위해 실제 사용자가 이동한 경로(사각형)와 재가공한 전파지문지도를 사용하고 위치인식알고리즘에서 k를 1로 설정하였을 때의 위치인식 결과값(원)이 도 6에 도시되어 있다. 전파지문지도와 사용자가 수신한 Wi-Fi 전파패턴을 비교해주는 위치인식알고리즘은 wK-NN(weighted K-Nearest Neighbor) 방식을 사용하였다. 전파지문지도 생성에서 세그먼트는 각 변이 1m 길이를 갖는 정사각형의 격자형태를 가지도록 생성하였다. The numerical values shown in Table 1 indicate the position recognition error when using the radiofrequency map reprocessed and the radiofrequency map not reengineered in the environment of performing the position recognition using the Wi-Fi measurement value. Wi-Fi propagation patterns for radio wave fingerprint map generation and location recognition were all measured at the coex building in Samsung-dong, Seoul. The Wi-Fi measurement values used for location recognition were the same in all experiments Do. Fig. 6 shows the location recognition result (circle) when the path (rectangle) moved by the actual user for the experiment and the reprocessed fingerprint map are used and the k is set to 1 in the location recognition algorithm. The weighted K-Nearest Neighbor (wK-NN) method was used for the location recognition algorithm that compares the radio fingerprint map with the Wi-Fi propagation pattern received by the user. In the generation of a fingerprint map, segments were generated to have a square lattice shape with a length of 1m.

표 1에서 나타내고 있는 결과 값은 위치인식을 위해 사용한 Wi-Fi 전파패턴 등 다른 요소들을 변하지 않고 전파지문지도 생성 방식만 바꾸면서 위치인식을 수행한 결과이므로 표 1에서 나타내고 있는 결과 값으로부터 전파지문지도의 생성방식에 따라 위치인식 시스템의 위치인식 성능이 어떻게 변화하는지를 알 수 있다. The results shown in Table 1 are the result of performing location recognition while changing other elements such as the Wi-Fi propagation pattern used for location recognition without changing the radiofrequency map generation method. Therefore, from the results shown in Table 1, It can be seen how the position recognition performance of the position recognition system changes according to the generation method.

실험 결과에 따르면, wK-NN 알고리즘의 k 값과 상관없이 스무딩을 통해 재가공한 전파지문지도를 사용하는 것이 재가공을 하지 않은 전파지문지도를 사용했을 때보다 평균오차 측면에서 7% 안팎의 성능향상을 보였으며, 오차의 표준편차 역시 소폭 감소한 것을 알 수 있다. 이렇게 실 환경에서의 실험결과를 통해 본 발명의 실시 에에 따른 전파지문지도를 이용할 경우 위치인식 성능의 개선이 가능하다는 것이 확인되었으며, 뿐만 아니라 전파지문지도 재가공 과정에서 주변의 전파 환경에 맞추어 이동평균 필터의 사이즈나 필터 값을 조절하거나, 실시 예에서 제안한 것과 같은 간단한 이동평균 필터가 아닌 전파의 감쇠모델 등을 사용하는 보다 진보된 형태의 필터를 사용함으로써 더욱 향상 된 위치인식 결과를 얻을 수 있다. According to the experimental results, using the radiofrequency map reworked through smoothing irrespective of the k value of the wK-NN algorithm improves the performance by about 7% in terms of the average error compared with the radiofrequency map without rework , And the standard deviation of the error is also slightly reduced. It has been confirmed that the use of the radiofrequency fingerprint map according to the embodiment of the present invention can improve the position recognition performance through the experimental results in the real environment. In addition, in the process of reprogramming the fingerprint of the radiofrequency map, A further improved position recognition result can be obtained by adjusting the size and the filter value of the filter, or using a filter of a more advanced type using a radio wave attenuation model instead of the simple moving average filter proposed in the embodiment.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 전파지문지도를 이용한 사용자 위치인식 결과를 나타낸 도면이다. 6 is a diagram illustrating a result of user location recognition using a radio wave fingerprint map according to an embodiment of the present invention.

도 6을 보면 알 수 있듯이, 재가공한 전파지문지도를 이용함으로써 실제 사용자가 이동한 경로에 따라서 비교적 정확한 위치인식 결과를 나타내는 것을 알 수 있다. As can be seen from FIG. 6, by using the reprocessed radio wave fingerprint map, it can be seen that a relatively accurate position recognition result is obtained according to the route of the actual user.

본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다. The embodiments of the present invention are not limited to the above-described apparatuses and / or methods, but may be implemented through a program for realizing functions corresponding to the configuration of the embodiment of the present invention or a recording medium on which the program is recorded, Such an embodiment can be readily implemented by those skilled in the art from the description of the embodiments described above.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, It belongs to the scope of right.

Claims (17)

위치인식에 사용하는 전파지문지도를 생성하는 장치로서,
수집 구역을 복수의 세그먼트로 분할하는 수집 구역 분할부,
복수의 세그먼트 각각에서 수집된 수집 데이터에 기초하여, 상기 복수의 세그먼트 각각에 대한 대표 전파 패턴과 대표 위치를 생성하여 일차적인 전파지문지도를 생성하는 일차 생성부, 그리고
상기 복수의 세그먼트의 각 세그먼트와 상기 각 세그먼트의 인접 세그먼트의 대표 전파패턴을 이용하여 상기 각 세그먼트의 대표 전파패턴을 스무딩하여 최종적인 전파지문지도를 생성하는 전파패턴 재가공부
를 포함하는 전파지문지도 생성 장치.
An apparatus for generating a radio wave fingerprint map used for position recognition,
A collection zone dividing unit dividing the collection zone into a plurality of segments,
A primary generating unit for generating a primary radio wave fingerprint map by generating representative radio wave patterns and representative positions for each of the plurality of segments based on the collected data collected in each of the plurality of segments,
A radio propagation pattern material generation unit for generating a final radio wave fingerprint map by smoothing a representative radio wave pattern of each segment by using each of the segments of the plurality of segments and the representative radio wave pattern of adjacent segments of the respective segments,
Wherein the radio wave fingerprint map generating device comprises:
제1항에서,
상기 전파패턴 재가공부는 상기 각 세그먼트로부터 설정된 임계 값 내에 존재하는 세그먼트를 상기 각 세그먼트의 인접 세그먼트로 결정하는 인접 세그먼트 결정부를 포함하는 전파지문지도 생성 장치.
The method of claim 1,
Wherein the propagation pattern reengagement includes an adjacent segment determination unit that determines a segment existing within a threshold value set from each segment as an adjacent segment of each segment.
제2항에서,
상기 전파패턴 재가공부는 상기 수집 데이터를 분석하여 상기 일차적인 전파지문지도의 신뢰도를 계산하는 신뢰도 계산부를 더 포함하고,
상기 일차적인 전파지문지도의 신뢰도 값에 따라서 상기 인접 세그먼트의 개수가 변경되는 전파지문지도 생성 장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the propagation pattern reengaging further comprises a reliability calculation unit for analyzing the collected data to calculate reliability of the primary radio frequency fingerprint map,
Wherein the number of the adjacent segments is changed according to the reliability value of the primary radio wave fingerprint map.
제3항에서,
상기 인접 세그먼트 결정부는 상기 일차적인 전파지문지도의 신뢰도 값이 높아질수록 상기 인접 세그먼트의 개수를 줄이는 전파지문지도 생성 장치.
4. The method of claim 3,
Wherein the adjacent segment determination unit reduces the number of the adjacent segments as the reliability value of the primary radio wave fingerprint map increases.
제1항에서,
상기 전파패턴 재가공부는 상기 각 세그먼트와 상기 각 세그먼트의 인접 세그먼트 각각의 대표 전파패턴의 이동 평균 값을 이용하여 상기 각 세그먼트의 대표 전파패턴을 스무딩하는 스무딩부를 포함하는 전파지문지도 생성 장치.
The method of claim 1,
Wherein the propagation pattern reengaging includes a smoothing unit for smoothing a representative propagation pattern of each segment by using a moving average value of the representative propagation patterns of each of the segments and the adjacent segments of the segments.
제1항에서,
상기 수집 구역을 이동하면서 무선신호의 전파패턴과 상기 전파패턴의 수집 위치를 획득하는 수집 단말
을 더 포함하며,
상기 수집 데이터는 수집 단말에 의해 수집된 전파패턴과 상기 전파패턴의 수집 위치를 포함하는 전파지문지도 생성 장치.
The method of claim 1,
A collection terminal for acquiring a propagation pattern of a radio signal and a collection position of the propagation pattern while moving the collection area,
Further comprising:
Wherein the collected data includes a propagation pattern collected by the collection terminal and a collection position of the propagation pattern.
제6항에서,
상기 일차 생성부는 각 세그먼트 내부에서 수집된 전파패턴들의 평균을 취하여 대표 전파패턴을 생성하고, 상기 각 세그먼트 내의 어느 한 위치를 상기 각 세그먼트의 대표 위치로 설정하는 전파지문지도 생성 장치.
The method of claim 6,
Wherein the primary generating unit generates a representative propagation pattern by taking an average of the propagation patterns collected in each segment and sets a position within each segment as a representative position of each segment.
전파지문지도 생성 장치에서 위치인식에 사용하는 전파지문지도를 생성하는 방법으로서,
수집 구역을 복수의 세그먼트로 분할하는 단계,
상기 복수의 세그먼트 각각에서 수집된 수집 데이터에 기초하여, 상기 복수의 세그먼트 각각에 대한 대표 전파패턴과 대표 위치를 생성하는 단계,
상기 복수의 세그먼트 각각에 대한 대표 전파패턴과 대표 위치를 토대로 일차적인 전파지문지도를 생성하는 단계, 그리고
상기 복수의 세그먼트의 각 세그먼트와 상기 각 세그먼트의 인접 세그먼트의 대표 전파패턴을 이용하여 상기 각 세그먼트의 대표 전파패턴을 스무딩하는 단계
를 포함하는 전파지문지도 생성 방법.
A method of generating a radio frequency fingerprint map used for position recognition in a radio frequency fingerprint map generating apparatus,
Dividing the collection area into a plurality of segments,
Generating a representative propagation pattern and a representative position for each of the plurality of segments based on collected data collected in each of the plurality of segments;
Generating a primary radio wave fingerprint map based on the representative radio wave pattern and the representative position for each of the plurality of segments, and
Smoothing a representative propagation pattern of each segment by using each of the segments of the plurality of segments and a representative propagation pattern of adjacent segments of the segments
And generating a radio wave fingerprint map.
제8항에서,
상기 스무딩하는 단계는 상기 각 세그먼트로부터 설정된 임계 값 내에 존재하는 세그먼트를 상기 각 세그먼트의 인접 세그먼트로 결정하는 단계를 포함하고,
상기 수집 데이터의 특성에 따라서 상기 각 세그먼트의 인접 세그먼트의 수가 결정되는 전파지문지도 생성 방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the smoothing step includes determining a segment existing within a threshold value set from each segment as an adjacent segment of each segment,
Wherein the number of adjacent segments of each segment is determined according to characteristics of the collected data.
제9항에서,
상기 수집 데이터는 수집 단말에 의해 수집된 전파패턴과 상기 전파패턴의 수집 위치를 포함하며,
상기 수집 데이터의 특성은 상기 수집 단말의 이동 속도 및 상기 각 세그먼트에 포함되어 있는 수집 데이터의 수 중 적어도 하나를 포함하는 전파지문지도 생성 방법.
The method of claim 9,
Wherein the collected data includes a propagation pattern collected by a collection terminal and a collection position of the propagation pattern,
Wherein the characteristics of the collected data include at least one of a moving speed of the collecting terminal and a number of collected data included in each segment.
제9항에서,
상기 스무딩하는 단계는 상기 수집 데이터를 분석하여 상기 일차적인 전파지문지도의 신뢰도를 계산하는 단계를 더 포함하고,
상기 결정하는 단계는 상기 일차적인 전파지문지도의 신뢰도 값에 따라서 상기 각 세그먼트의 인접 세그먼트의 수를 변경시키는 단계를 포함하는 전파지문지도 생성 방법.
The method of claim 9,
Wherein the smoothing further comprises analyzing the collected data to calculate the reliability of the primary radio frequency fingerprint map,
Wherein the determining comprises changing the number of adjacent segments of each segment according to a confidence value of the primary radio frequency fingerprint map.
제11항에서,
상기 변경시키는 단계는 상기 일차적인 전파지문지도의 신뢰도 값이 높아질수록 상기 각 세그먼트의 인접 세그먼트의 수를 감소시키는 단계를 포함하는 전파지문지도 생성 방법.
12. The method of claim 11,
Wherein the modifying comprises reducing the number of adjacent segments of each segment as the confidence value of the primary radio frequency fingerprint map increases.
제9항에서,
상기 각 세그먼트의 인접 세그먼트로 결정하는 단계는
i번째 세그먼트에서 수신된 여러 무선신호 중 어느 하나의 무선신호를 송신한 신호 송신기를 선택하는 단계,
상기 복수의 세그먼트 중 i번째 세그먼트를 제외한 나머지 세그먼트에서 상기 선택된 신호 송신기로부터 무선신호가 수신되었는지 확인하는 단계,
상기 나머지 세그먼트 중 상기 신호 송신기로부터의 무선신호를 수신한 세그먼트 중 상기 임계 값 내에 존재하는 세그먼트를 상기 i번째 세그먼트의 인접 세그먼트 집합에 포함시키는 단계, 그리고
상기 i번째 세그먼트에서 다른 신호 송신기를 선택하면서 상기 확인하는 단계 및 상기 포함시키는 단계를 반복하는 단계를 포함하며,
상기 i는 1부터 상기 복수의 세그먼트의 수에 해당하는 양의 정수인 전파지문지도 생성 방법.
The method of claim 9,
The step of determining as an adjacent segment of each segment
selecting a signal transmitter that has transmitted one of the plurality of wireless signals received in the i < th > segment,
Checking whether a radio signal is received from the selected signal transmitter in the remaining segments excluding the i-th segment among the plurality of segments,
Including a segment in the threshold value among the segments that have received the radio signal from the signal transmitter among the remaining segments in the adjacent segment set of the i-th segment, and
And repeating the step of confirming and including the step of selecting another signal transmitter in the i < th > segment,
Wherein the i is a positive integer corresponding to the number of the plurality of segments from 1.
제13항에서,
상기 각 세그먼트의 인접 세그먼트로 결정하는 단계는 상기 각 세그먼트의 인접 세그먼트 집합에서 가까운 거리 순으로 설정된 개수의 세그먼트를 상기 각 세그먼트의 인접 세그먼트로 결정하는 단계를 포함하는 전파지문지도 생성 방법.
The method of claim 13,
Wherein the step of determining adjacent segments of each segment includes determining a number of segments set in order of closest distance from adjacent segment sets of the segments as adjacent segments of the segments.
제8항에서,
상기 스무딩하는 단계는 상기 각 세그먼트에 대하여 상기 각 세그먼트와 상기 각 세그먼트의 인접 세그먼트 각각의 대표 전파패턴의 이동 평균 값을 계산하는 단계를 포함하는 전파지문지도 생성 방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the step of smoothing comprises calculating a moving average value of the representative propagation patterns of each of the segments and the adjacent segments of the segments for each of the segments.
제8항에서,
상기 수집 구역을 이동하면서 상기 수집 데이터에 해당하는 무선신호의 전파패턴과 상기 전파패턴의 수집 위치를 획득하는 단계
를 더 포함하는 전파지문지도 생성 방법.
9. The method of claim 8,
Acquiring a propagation pattern of a radio signal corresponding to the collection data and a collection position of the propagation pattern while moving the collection area
And generating a radio wave fingerprint map.
제8항에서,
상기 대표 전파패턴과 대표 위치를 생성하는 단계는
상기 각 세그먼트 내부에서 수집된 전파패턴들의 평균을 구하여 상기 각 세그먼트의 대표 전파패턴을 생성하는 단계, 그리고
상기 각 세그먼트 내의 어느 한 위치를 상기 각 세그먼트의 대표 위치로 설정하는 단계를 포함하는 전파지문지도 생성 방법.
9. The method of claim 8,
The step of generating the representative propagation pattern and the representative position
Calculating an average of the propagation patterns collected in each of the segments to generate a representative propagation pattern of each segment; and
And setting a position in each of the segments as a representative position of each of the segments.
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