KR101709411B1 - Method for positioning based on weighted triangulation and method for indoor positioning using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 위치 측정 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 실내 위치 측정 기술에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
위치 정보에 기초하여 사용자에게 부가 정보를 제공하는 서비스인 위치 기반 서비스(LBS: Location Based Service)는 사물 인터넷의 일부로서 최근에 다양하게 제안되고 있다. 사용자의 위치 정보는 GPS(Global Positioning System)과 같은 위성 측위 시스템이나 이동통신 기지국들에 의존하여 획득될 수 있는데, 실내에서는 정확도가 저하되기 때문에, 위치 기반 서비스는 주로 실외에서 제공되고 있다.A location based service (LBS), which is a service for providing additional information to a user based on location information, has recently been proposed variously as part of the Internet. The location information of a user can be acquired depending on a satellite positioning system such as a GPS (Global Positioning System) or a mobile communication base station. Since the accuracy is lowered in a room, a location based service is mainly provided outdoors.
최근에는 쇼핑몰과 같은 대규모 시설 내에서도 위치 기반 서비스의 수요가 증가함에 따라, 여러 가지 실내 측위 기법들이 제안되고 있다.Recently, various indoor positioning techniques have been proposed as demand for location-based services has increased in large-scale facilities such as shopping malls.
하지만 실내 공간은 벽과 기둥들의 구조가 복잡하고 전자파를 발산하는 장치들과 설비들로 가득차 있기 때문에, 전파 세기에 기반한 삼변측량법을 그대로 적용하기에는 무선 통신 환경이 유동적이고 열악하다.However, the indoor space is filled with devices and facilities that emit electromagnetic waves because of the complicated structures of walls and columns. Therefore, the wireless communication environment is fluid and poor to apply the triangulation method based on the radio wave intensity.
실내 위치 기반 서비스를 제공하는 애플(Apple)의 아이비콘(iBeacon)이나 구글(Google Inc)의 에디스톤(EddyStone)과 같은 사물 인터넷 플랫폼들은 사실, 정확한 위치를 산출하는 대신에, 전파 세기로부터 결정되는 대략적인 거리 범위에 기초하여 위치 기반 서비스를 제공함으로써, 현재의 실내 측위 기술들의 낮은 신뢰성을 우회하고 있다.Object Internet platforms, such as Apple's iBeacon and Google's Google EddyStone, which provide indoor location-based services, are, in fact, instead of calculating accurate location, By providing location-based services based on approximate distance ranges, they are circumventing the low reliability of current indoor positioning techniques.
한편, 실내 측위 기법으로는 셀 식별법, 삼변측량(삼각측량)법, 핑거프린트(Fingerprint)법 등이 있다. 셀 식별법은 가장 전파세기가 센 기지국 내지 액세스 포인트의 위치로서 사용자의 현재 위치를 추정하는 기법이고, 간단하지만 정확도가 낮다. 삼변측량법은 이론적으로는 높은 정확도를 가지지만, 신호를 송출하는 기지국 내지 액세스 포인트 장치들의 개수가 많이 필요하고 실내에서 벽과 기둥, 바닥, 천장 구조물에 의한 신호들의 감쇄 효과(페이딩)를 고려하기 위한 보완 수단이 필요하다. On the other hand, indoor positioning techniques include a cell identification method, a trilateration (triangulation) method, and a fingerprint method. The cell identification method is a technique for estimating a user's current position as a position of a base station or an access point with the highest radio wave intensity, and is simple but has a low accuracy. Although trilateration has theoretically high accuracy, it requires a large number of base stations or access points to transmit signals, and it is necessary to consider the attenuation effect (fading) of signals due to walls, pillars, floors and ceiling structures in the room Supplementary measures are needed.
핑거프린트 기법은 위치 기반 서비스가 제공될 실내 공간의 여러 참조 위치들에서 미리 무선 통신 환경에 따른 신호 세기와 잡음 크기를 각각 수집하고, 사용자의 현재 위치에서 측정된 값들과 참조 위치들에서 수집된 값들로부터 확률론적 모델링에 의해 사용자의 현재 위치를 추정한다. 참조 위치들의 수가 많을수록 정확도가 높아지지만, 실내 공간이 넓을 경우에 참조 위치들에서 미리 신호 세기를 수집하는 과정은 많은 비용을 필요로 하며, 나중에 기지국이나 액세스 포인트의 배치나 동작 조건이 일부라도 변경될 경우에는 주변의 참조 위치들에서 신호 세기와 잡음을 매번 다시 측정해야 하는 문제가 있다.The fingerprint technique collects the signal intensity and noise size according to the wireless communication environment in advance at various reference positions of the indoor space in which the location-based service is to be provided, calculates the values measured at the user's current position and the values collected at the reference positions Lt; RTI ID = 0.0 > probabilistic < / RTI > modeling. The larger the number of reference positions, the higher the accuracy. However, the process of collecting the signal strength in advance at the reference positions when the indoor space is wide requires a lot of cost, and the arrangement or operation condition of the base station or the access point may be changed There is a problem in that it is necessary to measure the signal strength and noise again at surrounding reference positions every time.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 가중치 삼변측량법에 기반한 위치 측정 방법과 이를 이용한 실내 측위 방법을 제공하는 데에 있다.A problem to be solved by the present invention is to provide a position measurement method based on a weighted trilateration method and an indoor positioning method using the same.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 실내에서 정확도가 낮아지는 삼변측량법의 문제점을 극복하기 위한 가중치 삼변측량법에 기반한 위치 측정 방법과 이를 이용한 실내 측위 방법을 제공하는 데에 있다.A problem to be solved by the present invention is to provide a position measurement method based on a weighted trilateration method and an indoor positioning method using the same in order to overcome the problems of the trilateration method in which the accuracy is lowered indoors.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 핑거프린트 기법이 사전에 참조 위치들에서 신호 세기를 측정해야 하는 비용 문제를 극복하기 위해, 가중치 삼변측량법에 기반한 위치 측정 방법을 이용한 실내 측위 방법을 제공하는 데에 있다.A problem to be solved by the present invention is to provide an indoor positioning method using a position measurement method based on a weighted trilateration method in order to overcome a cost problem in which a fingerprint technique needs to previously measure signal strength at reference positions .
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.The solution to the problem of the present invention is not limited to those mentioned above, and other solutions not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명의 일 측면에 따른 무선 신호의 수신과 연산 처리를 할 수 있는 단말기를 이용한 가중치 삼변측량 방법은, 상기 단말기가, 적어도 세 개의 고정 기지국들로부터 각각 수신된 무선 신호들의 수신 신호 세기를 각각 측정하는 단계; 측정된 상기 수신 신호 세기 값들로부터 상기 단말기에서 상기 고정 기지국들의 각각까지의 추정 거리를 각각 추정하는 단계; 상기 고정 기지국들이 설치된 위치들을 중심으로 하고 상기 추정 거리들을 반지름으로 하는 가상의 원들을 중첩함으로써 중첩 영역이 도출되면, 상기 중첩 영역의 꼭지점들의 각각에 관하여 가중치들을 각각 결정하는 단계; 및 상기 가중치들을 이용하여 상기 중첩 영역의 꼭지점들로 형성되는 다각형의 가중 무게 중심을 산출하고, 상기 가중 무게 중심을 상기 단말기의 위치로 결정하는 단계를 포함하고, 상기 꼭지점들의 각각에 관한 가중치들은, 특정 꼭지점을 생성시키는 두 개의 가상의 원들의 추정 거리들에 기초하여 결정될 수 있다.According to an aspect of the present invention, a weighted tristimulus measurement method using a terminal capable of receiving a radio signal and performing arithmetic processing is characterized in that the terminal measures a received signal strength of radio signals received from at least three fixed base stations ; Estimating an estimated distance from the terminal to each of the fixed base stations from the measured received signal strength values; Determining weighting values for each of the vertices of the overlapping region when the overlapping region is derived by superimposing virtual circles having the estimated distances as radii around positions where the fixed base stations are installed; And calculating weighted centers of gravity of the polygons formed by the vertices of the overlap region using the weights and determining the weighted center of gravity as the position of the terminal, May be determined based on the estimated distances of two virtual circles that produce a particular vertex.
일 실시예에 따라, 상기 꼭지점들의 각각에 관한 가중치들은, 특정 꼭지점을 생성시키는 두 개의 가상의 원들의 추정 거리들 중 상대적으로 작은 추정 거리의 값이 작을수록 상기 특정 꼭지점에 관한 가중치가 커지도록 결정될 수 있다.According to one embodiment, the weights for each of the vertices are determined such that as the value of the relatively smallest estimated distance among the estimated distances of the two virtual circles that generate the specific vertex is smaller, the weight for the specific vertex becomes larger .
일 실시예에 따라, 상기 꼭지점들의 각각에 관한 가중치들은, 특정 꼭지점을 생성시키는 두 개의 가상의 원들의 추정 거리들 중 상대적으로 작은 추정 거리의 값의 역수로서 결정될 수 있다.According to one embodiment, the weights for each of the vertices may be determined as an inverse of a value of a relatively small estimated distance of the estimated distances of two virtual circles that produce a particular vertex.
일 실시예에 따라, 상기 가중 무게 중심은 다음 수학식According to one embodiment, the weighted center of gravity is calculated by the following equation
에 의해 산출되고, 여기서 M은 중첩 영역을 형성하는 꼭지점들의 개수이고, m 및 n는 중첩 영역을 형성하는 꼭지점들의 인덱스이며, 
본 발명의 다른 측면에 따른 무선 신호의 수신과 연산 처리를 할 수 있는 단말기를 이용한 실내 측위 방법은, 상기 단말기가, 적어도 세 개의 고정 기지국들로부터 각각 수신된 무선 신호들의 수신 신호 세기를 각각 측정하는 단계; 측정된 상기 수신 신호 세기 값들을 무선 맵 데이터베이스(DB)에서 검색하는 단계; 상기 무선 맵 데이터베이스에서 상기 수신 신호 세기 값들에 상응하는 위치 정보가 발견되면, 발견된 상기 위치 정보를 상기 단말기의 위치로 결정하는 단계; 상기 무선 맵 데이터베이스에서 상기 수신 신호 세기 값들에 상응하는 위치 정보가 발견되지 않으면, 측정된 상기 수신 신호 세기 값들로부터 상기 단말기에서 상기 고정 기지국들의 각각까지의 추정 거리를 각각 추정하는 단계; 상기 고정 기지국들이 설치된 위치들을 중심으로 하고 상기 추정 거리들을 반지름으로 하는 가상의 원들을 중첩함으로써 중첩 영역이 도출되면, 상기 중첩 영역의 꼭지점들의 각각에 관하여 가중치들을 각각 결정하는 단계; 및 상기 가중치들을 이용하여 상기 중첩 영역의 꼭지점들로 형성되는 다각형의 가중 무게 중심을 산출하고, 상기 가중 무게 중심을 상기 단말기의 위치로 결정하는 단계를 포함하고, 상기 꼭지점들의 각각에 관한 가중치들은, 특정 꼭지점을 생성시키는 두 개의 가상의 원들의 추정 거리들에 기초하여 결정될 수 있다.The indoor positioning method using a terminal capable of receiving and processing a radio signal according to another aspect of the present invention is characterized in that the terminal measures a received signal strength of radio signals received from at least three fixed base stations step; Searching the wireless map database (DB) for the measured received signal strength values; If the location information corresponding to the received signal intensity values is found in the wireless map database, determining the found location information as the location of the terminal; Estimating an estimated distance from the terminal to each of the fixed base stations from the measured received signal strength values if location information corresponding to the received signal strength values is not found in the wireless map database; Determining weighting values for each of the vertices of the overlapping region when the overlapping region is derived by superimposing virtual circles having the estimated distances as radii around positions where the fixed base stations are installed; And calculating weighted centers of gravity of the polygons formed by the vertices of the overlap region using the weights and determining the weighted center of gravity as the position of the terminal, May be determined based on the estimated distances of two virtual circles that produce a particular vertex.
일 실시예에 따라, 상기 실내 측위 방법은, 산출된 상기 가중 무게 중심에 의해 결정된 상기 단말기의 위치, 상기 고정 기지국들의 정보 및 측정된 상기 수신 신호 세기 값들을 이용하여 상기 무선 맵 데이터베이스를 갱신하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment, the indoor positioning method may include updating the wireless map database using the position of the terminal determined by the calculated weighted center of gravity, the information of the fixed base stations, and the measured received signal strength values As shown in FIG.
일 실시예에 따라, 상기 무선 맵 데이터베이스는 정확한 위치 정보를 알고 있는 참고 위치들에서 측정된 고정 기지국들의 수신 신호 세기 값들을 저장할 수 있다.According to one embodiment, the wireless map database may store the received signal strength values of the fixed base stations measured at reference positions that know the accurate position information.
일 실시예에 따라, 상기 측정된 상기 수신 신호 세기 값들을 무선 맵 데이터베이스에서 검색하는 단계는, 무선 신호가 검출된 모든 고정 기지국들의 각각에 관하여 측정된 수신 신호 세기 값들이 모두 상기 무선 맵 데이터베이스에 미리 저장된 수신 신호 세기 값들의 오차 범위 내에 있는 경우에, 상기 무선 맵 데이터베이스에 저장된 상기 수신 신호 세기 값들에 상응하는 위치 정보가 발견된 것으로 판정하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, the step of searching for the measured received signal strength values in the wireless map database comprises the steps of: receiving all of the measured received signal strength values with respect to each of the fixed base stations, And determining that position information corresponding to the received signal strength values stored in the wireless map database is found when the received signal strength values are within an error range of the stored received signal strength values.
일 실시예에 따라, 상기 꼭지점들의 각각에 관한 가중치들은, 특정 꼭지점을 생성시키는 두 개의 가상의 원들의 추정 거리들 중 상대적으로 작은 추정 거리의 값이 작을수록 상기 특정 꼭지점에 관한 가중치가 커지도록 결정될 수 있다.According to one embodiment, the weights for each of the vertices are determined such that as the value of the relatively smallest estimated distance among the estimated distances of the two virtual circles that generate the specific vertex is smaller, the weight for the specific vertex becomes larger .
일 실시예에 따라, 상기 꼭지점들의 각각에 관한 가중치들은, 특정 꼭지점을 생성시키는 두 개의 가상의 원들의 추정 거리들 중 상대적으로 작은 추정 거리의 값의 역수로서 결정될 수 있다.According to one embodiment, the weights for each of the vertices may be determined as an inverse of a value of a relatively small estimated distance of the estimated distances of two virtual circles that produce a particular vertex.
일 실시예에 따라, 상기 가중 무게 중심은 다음 수학식According to one embodiment, the weighted center of gravity is calculated by the following equation
에 의해 산출되고, 여기서 M은 중첩 영역을 형성하는 꼭지점들의 개수이고, m 및 n는 중첩 영역을 형성하는 꼭지점들의 인덱스이며, 
본 발명의 또 다른 측면에 따른 실내 측위 장치는 적어도 세 개의 고정 기지국들로부터 각각 수신된 무선 신호들의 수신 신호 세기(RSSI)를 각각 측정하는 무선 신호 수신부; 이전에 결정된 위치, 고정 기지국들의 식별 정보 및 수신 신호 세기 값들에 기초하여 구축되는 무선 맵 데이터베이스; 및 측정된 상기 수신 신호 세기 값들을 상기 무선 맵 데이터베이스(DB)에서 검색하고, 상기 무선 맵 데이터베이스에서 상기 수신 신호 세기 값들에 상응하는 위치 정보가 발견되면, 발견된 상기 위치 정보를 상기 실내 측위 장치의 위치로 결정하며, 그렇지 않으면, 측정된 상기 수신 신호 세기 값들로부터 상기 실내 측위 장치에서 상기 고정 기지국들의 각각까지의 추정 거리를 각각 추정하며, 상기 고정 기지국들이 설치된 위치들을 중심으로 하고 상기 추정 거리들을 반지름으로 하는 가상의 원들을 중첩함으로써 중첩 영역이 도출되면, 상기 중첩 영역의 꼭지점들의 각각에 관하여 가중치들을 각각 결정하고, 상기 중첩 영역의 꼭지점들로 형성되는 다각형과 상기 가중치들을 이용하여 가중 무게 중심을 산출하고, 상기 가중 무게 중심을 상기 실내 측위 장치의 위치로 결정하는 위치 결정부를 포함하고, 상기 꼭지점들의 각각에 관한 가중치들은, 특정 꼭지점을 생성시키는 두 개의 가상의 원들의 추정 거리들에 기초하여 결정될 수 있다.According to another aspect of the present invention, an indoor positioning apparatus includes: a radio signal receiver for measuring a received signal strength (RSSI) of radio signals received from at least three fixed base stations, respectively; A wireless map database constructed based on the previously determined location, the identity of the fixed base stations and the received signal strength values; And searching the wireless map database (DB) for the measured received signal strength values, and if the location information corresponding to the received signal strength values is found in the wireless map database, Estimates an estimated distance from the indoor positioning device to each of the fixed base stations from the measured reception signal intensity values, and estimates the estimated distances based on positions where the fixed base stations are installed, And determining a weighting center for each of the vertexes of the overlapping region by using the polygon formed by the vertices of the overlapping region and the weighting factors, , And the center of gravity of the weight It comprises a location to determine a location of the apparatus, and the weight of each of the vertices are, may be determined based on the estimated distance between the two virtual circles to produce a specific vertex.
일 실시예에 따라, 상기 무선 맵 데이터베이스는 산출된 상기 가중 무게 중심에 의해 결정된 상기 실내 측위 장치의 위치, 상기 고정 기지국들의 정보 및 측정된 상기 수신 신호 세기 값들을 이용하여 갱신될 수 있다.According to one embodiment, the wireless map database may be updated using the position of the indoor positioning device, the information of the fixed base stations, and the measured received signal strength values determined by the calculated weighted center of gravity.
일 실시예에 따라, 상기 무선 맵 데이터베이스는 정확한 위치 정보를 알고 있는 참고 위치들에서 측정된 고정 기지국들의 수신 신호 세기 값들을 저장할 수 있다.According to one embodiment, the wireless map database may store the received signal strength values of the fixed base stations measured at reference positions that know the accurate position information.
일 실시예에 따라, 상기 위치 결정부는, 무선 신호가 검출된 모든 고정 기지국들의 각각에 관하여 측정된 수신 신호 세기 값들이 모두 상기 무선 맵 데이터베이스에 미리 저장된 수신 신호 세기 값들의 오차 범위 내에 있는 경우에, 상기 무선 맵 데이터베이스에 저장된 상기 수신 신호 세기 값들에 상응하는 위치 정보가 발견된 것으로 판정할 수 있다.According to an embodiment, when the measured received signal strength values with respect to each of the fixed base stations from which the radio signal is detected are all within the error range of the received signal strength values stored in advance in the radio map database, It can be determined that position information corresponding to the received signal strength values stored in the wireless map database is found.
일 실시예에 따라, 상기 꼭지점들의 각각에 관한 가중치들은, 특정 꼭지점을 생성시키는 두 개의 가상의 원들의 추정 거리들 중 상대적으로 작은 추정 거리의 값이 작을수록 상기 특정 꼭지점에 관한 가중치가 커지도록 결정될 수 있다.According to one embodiment, the weights for each of the vertices are determined such that as the value of the relatively smallest estimated distance among the estimated distances of the two virtual circles that generate the specific vertex is smaller, the weight for the specific vertex becomes larger .
일 실시예에 따라, 상기 꼭지점들의 각각에 관한 가중치들은, 특정 꼭지점을 생성시키는 두 개의 가상의 원들의 추정 거리들 중 상대적으로 작은 추정 거리의 값의 역수로서 결정될 수 있다.According to one embodiment, the weights for each of the vertices may be determined as an inverse of a value of a relatively small estimated distance of the estimated distances of two virtual circles that produce a particular vertex.
본 발명의 가중치 삼변측량법에 기반한 위치 측정 방법과 이를 이용한 실내 측위 방법에 따르면, 실내에서 정확도가 낮아지는 삼변측량법의 문제점을 극복할 수 있다.According to the position measurement method based on the weighted trilateration method of the present invention and the indoor positioning method using the method, it is possible to overcome the problem of the trilateration method in which the accuracy is lowered indoors.
본 발명의 가중치 삼변측량법에 기반한 위치 측정 방법과 이를 이용한 실내 측위 방법에 따르면, 종래의 핑거프린트 기법이 사전에 참조 위치들에서 신호 세기를 측정해야 하는 비용 문제를 극복할 수 있다.According to the position measurement method based on the weighted trilateration method and the indoor positioning method using the weighted trilateration method of the present invention, the conventional fingerprint technique can overcome the cost problem of measuring the signal intensity at the reference positions in advance.
본 발명의 가중치 삼변측량법에 기반한 위치 측정 방법과 이를 이용한 실내 측위 방법에 따르면, 측정에 요구되는 연산량을 줄이고 참조 위치 데이터베이스 구축 비용을 절감하면서도 정확도를 향상시킬 수 있다.According to the position measurement method based on the weighted tristimensional method of the present invention and the indoor positioning method using the same, it is possible to reduce the calculation amount required for the measurement and improve the accuracy while reducing the cost of constructing the reference position database.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가중치 삼변측량법에 기반한 위치 측정 방법을 예시한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가중치 삼변측량법에 기반한 위치 측정 방법에서 삼변측량 시에 사용자의 단말이 위치할 수 있는 영역을 예시한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 측위 방법을 예시한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 측위 장치를 예시한 블록도이다.FIG. 1 is a flowchart illustrating a position measurement method based on a weighted trilateration method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating an area where a user's terminal can be positioned in a trilateration survey in a position measurement method based on a weighted trilateration method according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating an indoor positioning method according to an embodiment of the present invention.
4 is a block diagram illustrating an indoor positioning apparatus according to an embodiment of the present invention.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.For the embodiments of the invention disclosed herein, specific structural and functional descriptions are set forth for the purpose of describing an embodiment of the invention only, and it is to be understood that the embodiments of the invention may be practiced in various forms, The present invention should not be construed as limited to the embodiments described in Figs.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The same reference numerals are used for the same constituent elements in the drawings and redundant explanations for the same constituent elements are omitted.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가중치 삼변측량법에 기반한 위치 측정 방법을 예시한 순서도이다.FIG. 1 is a flowchart illustrating a position measurement method based on a weighted trilateration method according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 무선 신호의 수신과 연산 처리를 할 수 있는 단말기를 이용한 가중치 삼변측량 방법은, 단계(S11)에서, 단말기가 적어도 세 개의 고정 기지국들로부터 각각 수신된 무선 신호들의 수신 신호 세기(RSSI: Reference Signal Strength Indication)를 각각 측정하는 단계로부터 시작할 수 있다.Referring to FIG. 1, a weighted tristimulus measurement method using a terminal capable of receiving and processing a radio signal according to an embodiment of the present invention includes the steps of: receiving, at a step S11, And measuring a received signal strength (RSSI: Reference Signal Strength Indication) of the received radio signals, respectively.
고정 기지국은 예를 들어 건물 내의 이동통신 음영 영역에 설치된 이동통신 피코셀 기지국, Wi-Fi 액세스 포인트, 또는 블루투스 LE(low energy) 비콘 발신 장치와 같은 무선 신호 송출 장치로서, 정확한 설치 위치와 무선 신호의 송출 출력이 알려진 장치들이다.The fixed base station is a radio signal transmitting apparatus such as a mobile communication picocell base station, a Wi-Fi access point, or a Bluetooth LE (low energy) beacon transmitting apparatus installed in a mobile communication shadow area in a building, The output of which is known.
이어서, 단계(S12)에서, 단말기가 측정된 수신 신호 세기 값들로부터 단말기에서 고정 기지국들의 각각까지의 추정 거리를 각각 추정할 수 있다.Subsequently, in step S12, the terminal can estimate the estimated distance from the terminal to each of the fixed base stations from the measured received signal strength values, respectively.
추정 거리의 추정과 단말기의 위치 결정 절차 사이의 관계를 설명하기 위해 도 2를 참조하면, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가중치 삼변측량법에 기반한 위치 측정 방법에서 삼변측량 시에 사용자의 단말이 위치할 수 있는 영역을 예시한 개념도이다.2 is a block diagram of a position measurement method based on a weighted trilateration method according to an exemplary embodiment of the present invention. In FIG. 2, Is a conceptual diagram illustrating an area that can be positioned.
추정 거리는 예를 들어 주지의 프리스(Friis) 공식에 따라 얻을 수 있다. 프리스 공식은 어느 것도 무선 신호의 진행을 방해하지 않는 이상적인 무선 환경에서 전파하는 무선 신호의 출력이 감쇠한 정도에 따라 무선 신호의 전파 거리를 추정하는 공식이다. The estimated distance can be obtained, for example, according to the well-known Friis formula. The Fris equation is a formula for estimating the propagation distance of a radio signal according to the degree of attenuation of the output of a radio signal propagating in an ideal radio environment that does not interfere with the progress of the radio signal.
실제 실내 무선 환경에서는 벽체와 바닥에 의한 흡수와 페이딩에 의해 무선 신호는 자유 공간에서 전파하는 경우보다 더 감쇠할 것이므로, 프리스 공식에 의한 추정 거리는 어떠한 경우에도 실제 거리보다 더 길게 추정될 것이다.In actual indoor wireless environment, the wireless signal will be attenuated more than it would if it propagates in free space due to absorption and fading by the wall and floor, so the estimated distance by the fris equation will be estimated to be longer than the actual distance in any case.
이에 따라, 이상적으로는, 삼변측량을 위해 세 개의 고정 기지국들의 각각에 관하여 고정 기지국들이 설치된 위치들을 중심으로 하고 추정 거리들을 반지름으로 하는 가상의 원들을 그리면, 세 원들은 어느 한 점에서 교차하게 될 것이고, 그 교차점이 곧 단말기의 위치라 할 수 있다.Ideally, then, imagine that for each of the three fixed base stations for trilateration, draw imaginary circles centering on locations where fixed base stations are installed and taking the estimated distances as radii, the three circles will intersect at one point And the intersection point is the location of the terminal.
하지만, 감쇠가 불규칙하고 유동적인 실내 무선 환경에서는 추정 거리들은 실제 거리보다 더 크게 추정되기 때문에, 도 2와 같이, 삼변측량을 위해 세 개의 고정 기지국들의 각각에 관하여, 고정 기지국들이 설치된 위치들을 중심으로 하고 추정 거리들을 반지름으로 하는 가상의 원들을 그리면, 원들은 어느 한 점에서 교차하지 않고, 서로 중첩되는 영역들을 가지게 된다.However, since the estimated distances are estimated to be larger than the actual distances in the indoor wireless environment where the damping is irregular and fluid, as shown in FIG. 2, regarding each of the three fixed base stations for trilateration, If we draw imaginary circles with radii of the estimated distances, the circles do not intersect at any point, but have overlapping areas.
N 개의 고정 기지국들 중 k 번째 고정 기지국의 위치가 
단말기의 추정 위치는 이들 N 개의 원의 방정식들에 의해 중첩되는 영역 내에 있을 것이며, 그 위치를 
그러한 중첩 영역은 각 원들의 교점들을 꼭지점으로 하는 도형으로 정의될 수 있다.Such an overlap region can be defined as a figure having vertices at the intersections of the respective circles.
각 원들의 교점들은, 어느 두 원들이 만나는 교점들을 지나는 직선의 방정식들과, 그러한 교점들과 각 원의 중심 사이의 거리가 반지름과 같다는 관계를 연립하여 획득될 수 있다.The intersections of the circles can be obtained by concatenating the equations of a straight line passing through intersections where two circles meet and the relationship that the distance between such intersections and the center of each circle is equal to radius.
먼저, 어느 두 원들이 만나는 교점들을 지나는 직선의 방정식들은 다음 수삭식 2와 같이, 그 두 원의 방정식들 중 어느 하나에서 다른 하나를 빼면 얻을 수 있다.First, the equations of a straight line passing through intersections where two circles meet can be obtained by subtracting the other from any one of the equations of the two circles, as shown in the following equation (2).
여기서, 
다음으로, 교점들과 각 원의 중심 사이의 거리가 반지름과 같다는 관계는 다음 수학식 3과 같이 정리될 수 있다.Next, the relationship that the distance between the intersections and the center of each circle is equal to the radius can be summarized as the following equation (3).
i 번째 고정 기지국에 의한 원과 j 번째 고정 기지국에 의한 원에 의해 얻어지는 두 교점들을 
이에 따라, 수학식 4와 같이, 중첩 영역의 꼭지점들을 구성하는 교점들은, i 번째 고정 기지국에 의한 원과 j 번째 고정 기지국에 의한 원에 의해 얻어지는 교점들과 k 번째(k≠i, k≠j) 고정 기지국들의 위치 사이의 거리가 k 번째 원의 반지름보다 짧다는 조건을 만족한다.Accordingly, as shown in Equation (4), the intersections constituting the vertexes of the overlapping region are the intersections obtained by the circles by the i-th fixed base station and the circles by the j-th fixed base station and the k-th (k ≠ i, k ≠ j ) The distance between the positions of the fixed base stations is shorter than the radius of the kth circle.
종래에, 이렇게 중첩되는 영역의 무게 중심을 산출함으로써, 단말기의 위치를 결정하는 방법이 제안되어 있다. 비록 중첩 영역은 각 변이 원호이므로 정확히 다각형은 아니지만, 이러한 중첩 영역을 꼭지점들에 의해 형성된 다각형으로 간주한다면, 중첩 영역의 무게 중심은 주지된 다각형의 무게 중심 연산 공식에 의해 대략적으로 산출될 수 있다. 하지만, 종래의 중첩 영역의 무게 중심 기법은 비교적 정확하게 위치를 결정할 수 있지만, 여전히 큰 오차를 수반한다.Conventionally, a method of determining the position of the terminal by calculating the center of gravity of the overlapping area has been proposed. Although the overlap region is not a polygon exactly because it is an arc of each side, if the overlap region is regarded as a polygon formed by the vertexes, the center of gravity of the overlap region can be roughly calculated by the formula of the center of gravity of the known polygon. However, the conventional center-of-gravity technique of the overlap region can relatively accurately position, but still involves a large error.
본 발명의 발명자들의 연구에 따르면, 이러한 종래의 무게 중심 산출 기법이 큰 오차를 수반하는 이유는, 무게 중심을 산출하는 과정에서, 중첩 영역을 구성하는 모든 지점들이 동등하게 취급되는 구조이기 때문이다.According to the studies of the inventors of the present invention, such a conventional gravity center calculation technique involves a large error because all the points constituting the gravity region are treated equally in the process of calculating the gravity center.
추정 거리는 수신 신호 세기에 의해 결정되는데, 고정 기지국에서 멀수록 수신 신호 세기가 급격히 낮아질 뿐 아니라 심하게 변화한다. 따라서, 낮은 수신 신호 세기에 의해 추정된 큰 추정 거리에 비해, 큰 수신 신호 세기에 의해 추정된 작은 추정 거리가 상대적으로 정확하다.The estimated distance is determined by the received signal strength. The farther from the fixed base station the received signal strength is drastically lowered as well as drastically changing. Therefore, as compared with a large estimated distance estimated by a low received signal strength, a small estimated distance estimated by a large received signal strength is relatively accurate.
이에 따라, 도 2에서 비콘 2의 작은 원은 비콘 2의 강한 무선 신호에 따른 짧은 추정 거리에 기초하여 그려진 작은 원이므로, 비콘 2의 원이 다른 원들과 접하여 생성되는 두 개의 꼭지점들은 다른 꼭지점에 비해 상대적으로 중요할 것이다.Accordingly, since the small circle of beacon 2 in FIG. 2 is a small circle drawn based on the short estimated distance according to the strong radio signal of beacon 2, the two vertices generated by the beacon 2 circle in contact with the other circles are compared with the other vertices It will be relatively important.
이러한 관찰에 따라, 본 발명은, 무게 중심을 산출하는 데에 있어서, 중첩 영역의 꼭지점들로 형성되는 다각형의 꼭지점들 중에서 좀더 짧은 추정 거리를 가진 고정 기지국에 의해 결정되는 꼭지점들이 좀더 큰 영향을 미치도록, 꼭지점들에 가중치들을 부여할 수 있다.According to this observation, in calculating the center of gravity, the vertices determined by the fixed base station having a shorter estimation distance among the vertices of the polygon formed by the vertices of the overlap region have a larger influence , Weights can be assigned to vertices.
예를 들어, 도 2에서는 꼭지점들에 가중치들이 각각 부여됨에 따라, 순수한 무게 중심이 아닌, 비콘 2에 의한 꼭지점들 쪽으로 편심된 무게 중심, 즉 가중 무게 중심이 산출될 수 있다.For example, as shown in FIG. 2, as the weights are assigned to the vertices, the center of gravity eccentric to the vertices of the beacon 2 rather than the pure center of gravity, that is, the center of gravity can be calculated.
다시 도 1로 돌아가서, 단계(S13)에서, 단말기는, 고정 기지국들이 설치된 위치들을 중심으로 하고 추정 거리들을 반지름으로 하는 가상의 원들을 중첩함으로써 중첩 영역이 도출되면, 중첩 영역의 꼭지점들의 각각에 관하여 가중치를 각각 결정할 수 있다.Referring back to FIG. 1, in step S13, if the overlap area is derived by superimposing virtual circles having the estimated distances as radii around the positions where the fixed base stations are installed, The weights can be determined individually.
실시예에 따라, 꼭지점들의 각각에 관한 가중치들은, 특정 꼭지점을 생성시키는 두 개의 가상의 원들의 추정 거리들에 기초하여 결정될 수 있다.According to an embodiment, weights for each of the vertices may be determined based on the estimated distances of the two imaginary circles that produce a particular vertex.
실시예에 따라, 꼭지점들의 각각에 관한 가중치들은, 특정 꼭지점을 생성시키는 두 개의 가상의 원들의 추정 거리들 중 상대적으로 작은 추정 거리의 값에 기초하여 결정될 수 있다.According to an embodiment, weights for each of the vertices may be determined based on a value of a relatively small estimated distance of the estimated distances of the two imaginary circles that produce a particular vertex.
실시예에 따라, 꼭지점들의 각각에 관한 가중치들은, 특정 꼭지점을 생성시키는 두 개의 가상의 원들의 추정 거리들 중 상대적으로 작은 추정 거리의 값이 작을수록 특정 꼭지점에 관한 가중치가 커지도록 결정될 수 있다.According to the embodiment, the weights for each of the vertices can be determined such that the smaller the value of the relatively small estimated distance among the estimated distances of the two imaginary circles that generate the specific vertex, the larger the weight for the particular vertex.
실시예에 따라, 꼭지점들의 각각에 관한 가중치들은, 특정 꼭지점을 생성시키는 두 개의 가상의 원들의 추정 거리들 중 상대적으로 작은 추정 거리의 값의 역수로서 결정될 수 있다.According to an embodiment, weights for each of the vertices may be determined as an inverse of a value of a relatively small estimated distance of the estimated distances of the two imaginary circles that produce a particular vertex.
예를 들어, i 번째 고정 기지국과 j 번째 고정 기지국에 의한 원들의 교점인 꼭지점 Xi,j에 관하여, 가중치 Pi,j는, 다음 수학식 5와 같이, i 번째 고정 기지국에 의한 원의 반지름 rBi와 j 번째 고정 기지국에 의한 원의 반지름 rBj 중 더 작은 값인 rBi의 역수인 1/rBi로서 결정될 수 있다.For example, with respect to the vertex X i, j , which is the intersection of the circles of the i th fixed base station and the j th fixed base station, the weight P i, j is given by the radius of the circle r the radius of the circle by the second fixed base station Bi and j r smaller the value of Bj can be determined as the reciprocal 1 / r of the r Bi Bi.
단계(S14)에서, 단말기는, 결정된 가중치들을 이용하여 중첩 영역의 꼭지점들로 형성되는 다각형의 가중 무게 중심을 산출하고, 가중 무게 중심을 단말기의 위치로 결정할 수 있다.In step S14, the terminal calculates the weighted center of gravity of the polygon formed by the vertices of the overlap area using the determined weight values, and determines the weighted center of gravity as the position of the terminal.
구체적으로, 가중 무게 중심 
여기서, M은 중첩 영역을 형성하는 꼭지점들의 개수이고, m 및 n는 중첩 영역을 형성하는 꼭지점들의 인덱스이며, 
수학식 6에 의해 추정된 중첩 영역의 가중 무게 중심은, 통상적인 다각형의 무게 중심 산출 공식에 따른 중첩 영역의 무게 중심에 비해, 상대적으로 강한 수신 신호 세기를 가지는, 따라서 더 작은 크기의 원을 형성하는 고정 기지국들 쪽으로 편심될 수 있다. 이러한 편심된 가중 무게 중심은 확률적으로 실제의 단말기 위치에 좀더 가까울 것이다.The weighted center of gravity of the overlap region estimated by Equation (6) has a relatively stronger received signal strength than the center of gravity of the overlap region according to the conventional polygon center of gravity calculation formula, thus forming a circle of smaller size Lt; RTI ID = 0.0 > stationary < / RTI > base stations. This eccentric weighted center of gravity will be probabilistically closer to the actual terminal position.
한편, 도 1의 가중치 삼변측량 방법은 실내 측위에 활용될 수 있다. 본 발명의 가중치 삼변측량 방법을 이용한 실내 측위 방법을 설명하기 위해 도 3을 참조하면, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 측위 방법을 예시한 순서도이다.On the other hand, the weighted trilateration method of FIG. 1 can be utilized for indoor positioning. FIG. 3 is a flow chart illustrating an indoor positioning method according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a flowchart illustrating an indoor positioning method according to an embodiment of the present invention.
도 3에서, 무선 신호의 수신과 연산 처리를 할 수 있는 단말기를 이용한 실내 측위 방법은 단계(S31)에서, 단말기가, 적어도 세 개의 고정 기지국들로부터 각각 수신된 무선 신호들의 수신 신호 세기(RSSI)를 각각 측정하는 단계로부터 시작할 수 있다.3, an indoor positioning method using a terminal capable of receiving a radio signal and performing an arithmetic processing is a method in which, in step S31, a terminal calculates a reception signal strength (RSSI) of radio signals received from at least three fixed base stations, ≪ / RTI >
단계(S32)에서, 단말기는, 측정된 수신 신호 세기 값들을 무선 맵 데이터베이스(DB)에서 검색할 수 있다.In step S32, the terminal may search the wireless map database DB for the measured received signal strength values.
이때, 무선 맵 데이터베이스는 어떤 식으로든 확정된 위치 정보와 그 위치에서 소정의 측정 구간 동안에 복수 회 측정된, 예를 들어 120초 동안 3초마다 측정된, 모든 고정 기지국들의 수신 신호 세기 값들의 평균을 저장할 수 있다.At this time, the wireless map database may calculate the average of the received signal strength values of all the fixed base stations, which are measured every several seconds for a predetermined measurement interval, for example, 120 seconds, Can be stored.
예를 들어, 무선 맵 데이터베이스는 사전에 정확한 위치 정보를 알 수 있는 복수의 참조 위치들에서 측정된 복수의 고정 기지국들의 수신 신호 세기들에 기초하여 구축될 수 있다.For example, the wireless map database may be constructed based on the received signal strengths of a plurality of fixed base stations measured at a plurality of reference positions that are known precisely in advance.
실시예에 따라, 무선 맵 데이터베이스는, 도 1의 가중치 삼변측량 방법에 따라 결정된 단말기의 위치와 이를 결정하는 데에 활용된 고정 기지국들의 수신 신호 세기들에 기초하여 구축될 수 있다.According to an embodiment, the wireless map database may be constructed based on the location of the terminal determined according to the weighted trilateration method of FIG. 1 and the received signal strengths of the fixed base stations utilized to determine it.
이에 따라, 무선 맵 데이터베이스는 참조 위치들의 위치 정보들만 포함하는 상태를 유지할 수도 있지만, 추후에 결정된 임의의 위치 정보들에 의해 갱신됨으로써 점점 더 풍부해질 수 있다.Accordingly, the wireless map database may maintain the state including only the position information of the reference positions, but may become more and more abundant by being updated by any position information determined at a later time.
단계(S33)에서, 단말기는, 무선 맵 데이터베이스에서 수신 신호 세기 값들에 상응하는 위치 정보가 발견되면, 발견된 위치 정보를 단말기의 위치로 결정할 수 있다.In step S33, if the location information corresponding to the received signal strength values is found in the wireless map database, the terminal can determine the found location information as the location of the terminal.
실시예에 따라, 단계(S33)는, 단말기가, 무선 신호가 검출된 모든 고정 기지국들의 각각에 관하여 측정된 수신 신호 세기 값들이 모두 무선 맵 데이터베이스에 미리 저장된 수신 신호 세기 값들의 허용 오차 범위 내에 있는 경우에, 무선 맵 데이터베이스에 저장된 수신 신호 세기 값들에 상응하는 위치 정보가 발견된 것으로 판정할 수 있다.According to the embodiment, step S33 is a step S33 in which the terminal determines that the received signal strength values measured with respect to each of the fixed base stations from which the radio signal was detected are all within the tolerance range of the received signal strength values stored in advance in the radio map database , It can be determined that position information corresponding to the received signal strength values stored in the wireless map database is found.
다시 말해, 예를 들어 다음 수학식 7과 같이, 각각의 고정 기지국에 관하여, 소정 측정 구간 동안 복수 회 측정된, 예를 들어 30초 동안 1초마다 측정된 수신 신호 세기들의 평균이 저장된 수신 신호 세기 값의 허용 오차 범위 내에 존재하는 위치 정보가 있는지 조사할 수 있다.In other words, for each stationary base station, for example, as shown in the following Equation 7, the average of the received signal strengths measured every several seconds for a predetermined measurement interval, for example, 30 seconds, It is possible to investigate whether there is positional information existing within the tolerance range of the value.
여기서, 
수학식 7은 해당 위치에서 임의의 시점에 수신 신호 세기를 측정할 경우에 측정값은 약 68.3%의 확률로 수학식 7의 오차 범위 내에 존재한다는 의미이다.Equation (7) means that the measured value is within the error range of Equation (7) with a probability of about 68.3% when the received signal strength is measured at an arbitrary point in time at the corresponding position.
만약 현재 위치에서 무선 신호가 검출된 모든 고정 기지국들에서 측정된 수신 신호 세기 측정값들의 평균들이 수학식 7을 만족하는 어떤 위치 정보가 무선 맵 데이터베이스에서 발견된다면, 그러한 위치 정보는 현재 위치의 위치 정보로 간주될 수 있다.If any location information is found in the wireless map database that the average of the received signal strength measurements measured at all fixed base stations where a radio signal is detected at the current location satisfies Equation 7, . ≪ / RTI >
이에 따라, 만약 단계(S33)에서 무선 맵 데이터베이스에서 수신 신호 세기 값들에 상응하는 위치 정보가 발견되면, 절차는 단계(S34)로 진행하고, 그렇지 않으면 절차는 단계(S35)로 진행할 수 있다.Accordingly, if position information corresponding to the received signal strength values is found in the wireless map database in step S33, the procedure goes to step S34, else the procedure can go to step S35.
무선 맵 데이터베이스에서 수신 신호 세기 값들에 상응하는 위치 정보가 발견되면, 단계(S34)에서, 단말기는 발견된 위치 정보를 단말기의 위치로 결정할 수 있다.If location information corresponding to the received signal strength values is found in the wireless map database, the terminal can determine the found location information as the location of the terminal in step S34.
무선 맵 데이터베이스에서 수신 신호 세기 값들에 상응하는 위치 정보가 발견되지 않으면, 단계(S35)에서, 단말기는, 측정된 수신 신호 세기 값들로부터 단말기에서 고정 기지국들의 각각까지의 추정 거리를 각각 추정할 수 있다.If no position information corresponding to the received signal strength values is found in the wireless map database, the terminal can estimate the estimated distance from the terminal to each of the fixed base stations from the measured received signal strength values, respectively, in step S35 .
추정 거리는 프리스 공식에 의해 추정될 수 있다.The estimated distance can be estimated by the fris equation.
단계(S36)에서, 단말기는, 고정 기지국들이 설치된 위치들을 중심으로 하고 추정 거리들을 반지름으로 하는 가상의 원들을 중첩함으로써 중첩 영역이 도출되면, 중첩 영역의 꼭지점들의 각각에 관하여 가중치들을 각각 결정할 수 있다.In step S36, the terminal can determine weights with respect to each of the vertices of the overlapping area, respectively, when overlapping areas are derived by superimposing virtual circles around the positions where the fixed base stations are installed and the estimated distances as radii .
실시예에 따라, 꼭지점들의 각각에 관한 가중치들은, 특정 꼭지점을 생성시키는 두 개의 가상의 원들의 추정 거리들에 기초하여 결정될 수 있다.According to an embodiment, weights for each of the vertices may be determined based on the estimated distances of the two imaginary circles that produce a particular vertex.
실시예에 따라, 꼭지점들의 각각에 관한 가중치들은, 특정 꼭지점을 생성시키는 두 개의 가상의 원들의 추정 거리들 중 상대적으로 작은 추정 거리의 값에 기초하여 결정될 수 있다.According to an embodiment, weights for each of the vertices may be determined based on a value of a relatively small estimated distance of the estimated distances of the two imaginary circles that produce a particular vertex.
실시예에 따라, 꼭지점들의 각각에 관한 가중치들은, 특정 꼭지점을 생성시키는 두 개의 가상의 원들의 추정 거리들 중 상대적으로 작은 추정 거리의 값이 작을수록 특정 꼭지점에 관한 가중치가 커지도록 결정될 수 있다.According to the embodiment, the weights for each of the vertices can be determined such that the smaller the value of the relatively small estimated distance among the estimated distances of the two imaginary circles that generate the specific vertex, the larger the weight for the particular vertex.
실시예에 따라, 꼭지점들의 각각에 관한 가중치들은, 특정 꼭지점을 생성시키는 두 개의 가상의 원들의 추정 거리들 중 상대적으로 작은 추정 거리의 값의 역수로서 결정될 수 있다.According to an embodiment, weights for each of the vertices may be determined as an inverse of a value of a relatively small estimated distance of the estimated distances of the two imaginary circles that produce a particular vertex.
단계(S37)에서, 단말기는, 가중치들을 이용하여 중첩 영역의 꼭지점들로 형성되는 다각형의 가중 무게 중심을 산출하고, 가중 무게 중심을 단말기의 위치로 결정할 수 있다.In step S37, the terminal calculates the weighted center of gravity of the polygon formed by the vertices of the overlap region using the weight values, and determines the weighted center of gravity as the position of the terminal.
구체적으로, 가중 무게 중심은 상술한 수학식 6과 같이 산출될 수 있다.Specifically, the weighted center of gravity can be calculated as shown in Equation (6).
실시예에 따라, 본 발명의 실내 측위 방법은 단계(S38)에서, 단말기가, 산출된 가중 무게 중심에 의해 결정된 단말기의 위치 및 측정된 수신 신호 세기 값들을 이용하여 무선 맵 데이터베이스를 갱신하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to the embodiment, in the indoor positioning method of the present invention, in step S38, the terminal updates the wireless map database using the position of the terminal determined by the calculated weighted center of gravity and the measured received signal strength values .
무선 맵 데이터베이스에는, 최초에 미리 위치 정보를 알고 있는 참조 위치들에서 측정된 무선 신호들의 수신 신호 세기들의 평균값들과 그러한 무선 신호들을 송출하는 고정 기지국들의 위치와 기준 출력과 같은 정보들이 미리 저장되어 있을 수 있고, 또는 사전에 아무런 위치 정보나 그에 상응하는 수신 신호 세기들의 측정값들도 저장되어 있지 않을 수 있다.In the wireless map database, information such as the average values of the received signal strengths of the radio signals measured at the reference positions which are known at first in advance and the positions and the reference outputs of the fixed base stations transmitting the radio signals are stored in advance Or may not previously store any positional information or corresponding measured values of received signal strengths.
하지만, 시간이 지남에 따라, 단계(S37)에서 단말기의 현재 위치가 지속적으로 결정되고, 측정된 수신 신호 세기 값들이 누적되므로, 이러한 새로 결정되는 위치 정보와 수신 신호 세기 측정값들에 의해 무선 맵 데이터베이스가 지속적으로 갱신될 수 있다.However, as the time elapses, the current position of the terminal is continuously determined in step S37, and the measured received signal strength values are accumulated, The database can be continuously updated.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 측위 장치를 예시한 블록도이다.4 is a block diagram illustrating an indoor positioning apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 실내 측위 장치(40)는 무선 신호 수신부(41), 무선 맵 데이터베이스(42)와 위치 결정부(43)를 포함할 수 있다.4, the indoor positioning device 40 may include a wireless signal receiving unit 41, a wireless map database 42, and a positioning unit 43.
무선 신호 수신부(41)는 적어도 세 개의 고정 기지국들로부터 각각 수신된 무선 신호들의 수신 신호 세기를 각각 측정할 수 있다.The radio signal receiving unit 41 may measure the received signal strength of the radio signals received from at least three fixed base stations, respectively.
무선 맵 데이터베이스(42)는 이전에 결정된 위치, 고정 기지국들의 식별 정보 및 수신 신호 세기 값들을 저장할 수 있다.The wireless map database 42 may store previously determined locations, identities of fixed base stations, and received signal strength values.
이전에 결정된 정보들은 미리 위치 정보를 알고 있는 참조 위치들에 관한 정보들일 수 있다. 상황에 따라서 실내 공간에 그러한 참조 위치가 전혀 없을 수도 있는데, 그 경우에도 무선 맵 데이터베이스(42)는 아래의 위치 결정부(43)가 과거에 결정한 위치와 그에 관련된 정보들을 누적할 수 있다. The previously determined information may be information about the reference locations that know the location information in advance. According to circumstances, there may not be such a reference position in the indoor space at all. Even in this case, the wireless map database 42 can accumulate positions and related information determined in the past by the positioning section 43 below.
위치 결정부(43)는 무선 신호 수신부(41)에서 측정된 수신 신호 세기 값들을 무선 맵 데이터베이스(42)에서 검색한다.The positioning unit 43 searches the wireless map database 42 for received signal strength values measured by the wireless signal receiving unit 41. [
위치 결정부(43)는 무선 맵 데이터베이스(42)에서 수신 신호 세기 값들에 상응하는 위치 정보가 발견되면, 발견된 위치 정보를 단말기의 위치로 결정한다.When the position information corresponding to the received signal intensity values is found in the wireless map database 42, the position determination unit 43 determines the found position information as the position of the terminal.
실시예에 따라, 위치 결정부(43)는 무선 신호가 검출된 모든 고정 기지국들의 각각에 관하여 측정된 수신 신호 세기 값들이 모두 무선 맵 데이터베이스(42)에 미리 저장된 수신 신호 세기 값들의 오차 범위 내에 있는 경우에, 무선 맵 데이터베이스(42)에 저장된 수신 신호 세기 값들에 상응하는 위치 정보가 발견된 것으로 판정할 수 있다.According to the embodiment, the positioning unit 43 determines that the received signal strength values measured with respect to each of all the fixed base stations from which the radio signal is detected are all within the error range of the received signal strength values stored in advance in the radio map database 42 It can be determined that position information corresponding to the received signal strength values stored in the wireless map database 42 is found.
반면에 위치 결정부(43)는 무선 맵 데이터베이스(42)에서 수신 신호 세기 값들에 상응하는 위치 정보가 발견되지 않으면, 측정된 수신 신호 세기 값들로부터 실내 측위 장치(40)에서 고정 기지국들의 각각까지의 추정 거리를 각각 추정할 수 있다.On the other hand, if no position information corresponding to the received signal strength values is found in the wireless map database 42, the position determination unit 43 determines the position of the indoor base station 40 from the indoor positioning apparatus 40 to each of the fixed base stations The estimated distances can be respectively estimated.
위치 결정부(43)는, 고정 기지국들이 설치된 위치들을 중심으로 하고 추정 거리들을 반지름으로 하는 가상의 원들을 중첩함으로써 중첩 영역이 도출되면, 중첩 영역의 꼭지점들의 각각에 관하여 가중치들을 각각 결정할 수 있다.The position determination unit 43 can determine weights for each of the vertexes of the overlapping region, respectively, when the overlapping region is derived by superimposing virtual circles having the estimated distances centered on positions where the fixed base stations are installed and having radii.
실시예에 따라, 꼭지점들의 각각에 관한 가중치들은, 특정 꼭지점을 생성시키는 두 개의 가상의 원들의 추정 거리들에 기초하여 결정될 수 있다.According to an embodiment, weights for each of the vertices may be determined based on the estimated distances of the two imaginary circles that produce a particular vertex.
실시예에 따라, 꼭지점들의 각각에 관한 가중치들은, 특정 꼭지점을 생성시키는 두 개의 가상의 원들의 추정 거리들 중 상대적으로 작은 추정 거리의 값에 기초하여 결정될 수 있다.According to an embodiment, weights for each of the vertices may be determined based on a value of a relatively small estimated distance of the estimated distances of the two imaginary circles that produce a particular vertex.
실시예에 따라, 꼭지점들의 각각에 관한 가중치들은, 특정 꼭지점을 생성시키는 두 개의 가상의 원들의 추정 거리들 중 상대적으로 작은 추정 거리의 값이 작을수록 특정 꼭지점에 관한 가중치가 커지도록 결정될 수 있다.According to the embodiment, the weights for each of the vertices can be determined such that the smaller the value of the relatively small estimated distance among the estimated distances of the two imaginary circles that generate the specific vertex, the larger the weight for the particular vertex.
실시예에 따라, 꼭지점들의 각각에 관한 가중치들은, 특정 꼭지점을 생성시키는 두 개의 가상의 원들의 추정 거리들 중 상대적으로 작은 추정 거리의 값의 역수로서 결정될 수 있다.According to an embodiment, weights for each of the vertices may be determined as an inverse of a value of a relatively small estimated distance of the estimated distances of the two imaginary circles that produce a particular vertex.
위치 결정부(43)는 중첩 영역의 꼭지점들로 형성되는 다각형과 가중치들을 이용하여 가중 무게 중심을 산출할 수 있고, 가중 무게 중심을 단말기의 위치로 결정할 수 있다.The position determining unit 43 can calculate the weighted center of gravity using polygons and weights formed by the vertexes of the overlapping region and determine the weighted center of gravity as the position of the terminal.
구체적으로, 가중 무게 중심은 상술한 수학식 6과 같이 산출될 수 있다.Specifically, the weighted center of gravity can be calculated as shown in Equation (6).
무선 맵 데이터베이스(42)는 산출된 가중 무게 중심에 의해 결정된 단말기의 위치 및 측정된 수신 신호 세기 값들을 이용하여 갱신될 수 있다.The wireless map database 42 can be updated using the position of the terminal and the measured received signal strength values determined by the calculated weighted center of gravity.
본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed. It will be understood that variations and specific embodiments which may occur to those skilled in the art are included within the scope of the present invention.
또한, 본 발명에 따른 장치는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽힐 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 기록매체의 예로는 ROM, RAM, 광학 디스크, 자기 테이프, 플로피 디스크, 하드 디스크, 비휘발성 메모리 등을 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.Further, the apparatus according to the present invention can be implemented as a computer-readable code on a computer-readable recording medium. A computer-readable recording medium includes all kinds of recording apparatuses in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of the recording medium include ROM, RAM, optical disk, magnetic tape, floppy disk, hard disk, nonvolatile memory and the like. The computer-readable recording medium may also be distributed over a networked computer system so that computer readable code can be stored and executed in a distributed manner.
40 실내 측위 장치
41 무선 신호 수신부
42 무선 맵 데이터베이스
43 위치 결정부40 Indoor Positioning System
41 wireless signal receiver
42 Wireless map database
43 Positioning unit
Claims (14)
상기 단말기가,
적어도 세 개의 고정 기지국들로부터 각각 수신된 무선 신호들의 수신 신호 세기를 각각 측정하는 단계;
측정된 상기 수신 신호 세기 값들로부터 상기 단말기에서 상기 고정 기지국들의 각각까지의 추정 거리를 각각 추정하는 단계;
상기 고정 기지국들이 설치된 위치들을 중심으로 하고 상기 추정 거리들을 반지름으로 하는 가상의 원들을 중첩함으로써 중첩 영역이 도출되면, 상기 중첩 영역의 꼭지점들의 각각에 관하여 가중치들을 각각 결정하는 단계; 및
상기 가중치들을 이용하여 상기 중첩 영역의 꼭지점들로 형성되는 다각형의 가중 무게 중심을 산출하고, 상기 가중 무게 중심을 상기 단말기의 위치로 결정하는 단계를 포함하고,
상기 꼭지점들의 각각에 관한 가중치들은, 특정 꼭지점을 생성시키는 두 개의 가상의 원들의 추정 거리들에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 가중치 삼변측량 방법으로서,
상기 꼭지점들의 각각에 관한 가중치들은, 특정 꼭지점을 생성시키는 두 개의 가상의 원들의 추정 거리들 중 상대적으로 작은 추정 거리의 값이 작을수록 상기 특정 꼭지점에 관한 가중치가 커지도록 결정되고, 특정 꼭지점을 생성시키는 두 개의 가상의 원들의 추정 거리들 중 상대적으로 작은 추정 거리의 값의 역수로서 결정되는 것을 특징으로 하는 가중치 삼변측량 방법.A weighted tristimulus measurement method using a terminal capable of receiving and processing a radio signal,
Wherein,
Measuring respective received signal strengths of radio signals received from at least three fixed base stations, respectively;
Estimating an estimated distance from the terminal to each of the fixed base stations from the measured received signal strength values;
Determining weighting values for each of the vertices of the overlapping region when the overlapping region is derived by superimposing virtual circles having the estimated distances as radii around positions where the fixed base stations are installed; And
Calculating a weighted center of gravity of the polygon formed by the vertices of the overlap region using the weights, and determining the weighted center of gravity as the position of the terminal,
Wherein the weights for each of the vertices are determined based on estimated distances of two imaginary circles that produce a particular vertex,
The weights related to each of the vertexes are determined so that the weight of the specific vertex increases as the value of the relatively small estimated distance among the estimated distances of the two virtual circles that generate the specific vertex is smaller, Of the imaginary distances of the two imaginary circles which are caused by the difference between the estimated distance of the two imaginary circles.
에 의해 산출되고,
여기서 M은 중첩 영역을 형성하는 꼭지점들의 개수이고, m 및 n는 중첩 영역을 형성하는 꼭지점들의 인덱스이며,
Lt; / RTI >
Where M is the number of vertices forming the overlap region, m and n are the vertices of the vertices forming the overlap region,
상기 단말기가,
적어도 세 개의 고정 기지국들로부터 각각 수신된 무선 신호들의 수신 신호 세기를 각각 측정하는 단계;
측정된 상기 수신 신호 세기 값들을 무선 맵 데이터베이스(DB)에서 검색하는 단계;
상기 무선 맵 데이터베이스에서 상기 수신 신호 세기 값들에 상응하는 위치 정보가 발견되면, 발견된 상기 위치 정보를 상기 단말기의 위치로 결정하는 단계;
상기 무선 맵 데이터베이스에서 상기 수신 신호 세기 값들에 상응하는 위치 정보가 발견되지 않으면, 측정된 상기 수신 신호 세기 값들로부터 상기 단말기에서 상기 고정 기지국들의 각각까지의 추정 거리를 각각 추정하는 단계;
상기 고정 기지국들이 설치된 위치들을 중심으로 하고 상기 추정 거리들을 반지름으로 하는 가상의 원들을 중첩함으로써 중첩 영역이 도출되면, 상기 중첩 영역의 꼭지점들의 각각에 관하여 가중치들을 각각 결정하는 단계; 및
상기 가중치들을 이용하여 상기 중첩 영역의 꼭지점들로 형성되는 다각형의 가중 무게 중심을 산출하고, 상기 가중 무게 중심을 상기 단말기의 위치로 결정하는 단계를 포함하고,
상기 꼭지점들의 각각에 관한 가중치들은, 특정 꼭지점을 생성시키는 두 개의 가상의 원들의 추정 거리들에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 실내 측위 방법으로서,
상기 꼭지점들의 각각에 관한 가중치들은, 특정 꼭지점을 생성시키는 두 개의 가상의 원들의 추정 거리들 중 상대적으로 작은 추정 거리의 값이 작을수록 상기 특정 꼭지점에 관한 가중치가 커지도록 결정되고, 특정 꼭지점을 생성시키는 두 개의 가상의 원들의 추정 거리들 중 상대적으로 작은 추정 거리의 값의 역수로서 결정되는 것을 특징으로 하는 실내 측위 방법.An indoor positioning method using a terminal capable of receiving a radio signal and performing arithmetic processing,
Wherein,
Measuring respective received signal strengths of radio signals received from at least three fixed base stations, respectively;
Searching the wireless map database (DB) for the measured received signal strength values;
If the location information corresponding to the received signal intensity values is found in the wireless map database, determining the found location information as the location of the terminal;
Estimating an estimated distance from the terminal to each of the fixed base stations from the measured received signal strength values if location information corresponding to the received signal strength values is not found in the wireless map database;
Determining weighting values for each of the vertices of the overlapping region when the overlapping region is derived by superimposing virtual circles having the estimated distances as radii around positions where the fixed base stations are installed; And
Calculating a weighted center of gravity of the polygon formed by the vertices of the overlap region using the weights, and determining the weighted center of gravity as the position of the terminal,
Wherein the weights for each of the vertices are determined based on estimated distances of two imaginary circles that generate a specific vertex,
The weights related to each of the vertexes are determined so that the weight of the specific vertex increases as the value of the relatively small estimated distance among the estimated distances of the two virtual circles that generate the specific vertex is smaller, Wherein the estimated distance is determined as a reciprocal of a value of a relatively small estimated distance among the estimated distances of the two imaginary circles.
무선 신호가 검출된 모든 고정 기지국들의 각각에 관하여 측정된 수신 신호 세기 값들이 모두 상기 무선 맵 데이터베이스에 미리 저장된 수신 신호 세기 값들의 오차 범위 내에 있는 경우에, 상기 무선 맵 데이터베이스에 저장된 상기 수신 신호 세기 값들에 상응하는 위치 정보가 발견된 것으로 판정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실내 측위 방법.7. The method of claim 6, wherein the step of retrieving the measured received signal strength values in a wireless map database comprises:
When the received signal strength values measured with respect to each of the fixed base stations from which the radio signal is detected are all within the error range of the received signal strength values stored in advance in the radio map database, And determining that the location information corresponding to the location information is found.
에 의해 산출되고,
여기서 M은 중첩 영역을 형성하는 꼭지점들의 개수이고, m 및 n는 중첩 영역을 형성하는 꼭지점들의 인덱스이며,
Lt; / RTI >
Where M is the number of vertices forming the overlap region, m and n are the vertices of the vertices forming the overlap region,
이전에 결정된 위치, 고정 기지국들의 식별 정보 및 수신 신호 세기 값들에 기초하여 구축되는 무선 맵 데이터베이스; 및
측정된 상기 수신 신호 세기 값들을 상기 무선 맵 데이터베이스(DB)에서 검색하고, 상기 무선 맵 데이터베이스에서 상기 수신 신호 세기 값들에 상응하는 위치 정보가 발견되면, 발견된 상기 위치 정보를 상기 실내 측위 장치의 위치로 결정하며, 그렇지 않으면, 측정된 상기 수신 신호 세기 값들로부터 상기 실내 측위 장치에서 상기 고정 기지국들의 각각까지의 추정 거리를 각각 추정하며, 상기 고정 기지국들이 설치된 위치들을 중심으로 하고 상기 추정 거리들을 반지름으로 하는 가상의 원들을 중첩함으로써 중첩 영역이 도출되면, 상기 중첩 영역의 꼭지점들의 각각에 관하여 가중치들을 각각 결정하고, 상기 중첩 영역의 꼭지점들로 형성되는 다각형과 상기 가중치들을 이용하여 가중 무게 중심을 산출하고, 상기 가중 무게 중심을 상기 실내 측위 장치의 위치로 결정하는 위치 결정부를 포함하고,
상기 꼭지점들의 각각에 관한 가중치들은, 특정 꼭지점을 생성시키는 두 개의 가상의 원들의 추정 거리들에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 실내 측위 장치로서,
상기 꼭지점들의 각각에 관한 가중치들은, 특정 꼭지점을 생성시키는 두 개의 가상의 원들의 추정 거리들 중 상대적으로 작은 추정 거리의 값이 작을수록 상기 특정 꼭지점에 관한 가중치가 커지도록 결정되고, 특정 꼭지점을 생성시키는 두 개의 가상의 원들의 추정 거리들 중 상대적으로 작은 추정 거리의 값의 역수로서 결정되는 것을 특징으로 하는 실내 측위 장치.A radio signal receiver for measuring a received signal strength (RSSI) of radio signals received from at least three fixed base stations, respectively;
A wireless map database constructed based on the previously determined location, the identity of the fixed base stations and the received signal strength values; And
Searches the wireless map database (DB) for the measured received signal strength values, and if the location information corresponding to the received signal strength values is found in the wireless map database, Estimates an estimated distance from the indoor positioning device to each of the fixed base stations from the measured reception signal intensity values, and estimates the estimated distances based on positions where the fixed base stations are installed, A weighting center is calculated by using the polygons formed by the vertexes of the overlapping region and the weighting factors, and the center of gravity of the overlapping region is calculated using the weighting factors , The weighted center of gravity Comprises a location to determine a location and value,
Wherein the weights for each of the vertices are determined based on estimated distances of two virtual circles that generate a specific vertex,
The weights related to each of the vertexes are determined so that the weight of the specific vertex increases as the value of the relatively small estimated distance among the estimated distances of the two virtual circles that generate the specific vertex is smaller, Wherein the estimated distance is determined as a reciprocal of a value of a relatively small estimated distance among the estimated distances of the two imaginary circles.
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