KR101749098B1 - 기지국 위치추정 시스템 및 이의 기지국 위치추정 방법 - Google Patents

기지국 위치추정 시스템 및 이의 기지국 위치추정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수집장치 등을 통해 수집된 데이터를 이용하여 기지국의 위치를 추정할 수 있는 기지국 위치추정 시스템 및 이의 기지국 위치추정 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 기지국 위치추정 시스템은 복수 개의 기지국에 대한 수집분포를 고려하고 복수 개의 기지국에 위치를 임의로 설정하여 임의로 설정된 복수 개의 기지국으로부터 송신된 신호세기를 수집하는 포터블 수집장치와, 포터블 수집장치에서 수신된 신호세기를 측정하여 임의로 설정된 기지국과 포터블 수집장치와의 이격거리에 따른 신호감쇄패턴을 산출하고 신호감쇄패턴에 따라 추정된 특정 지점에서의 신호세기 추정값과 특정 지점에서의 실제 측정된 신호세기 측정값의 오차에 따라 기지국의 위치를 추정하는 서버장치를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 수집장치로부터 수집된 정보들을 기초로 하여 기지국들의 위치를 추정할 수 있으므로, 위치기반 기술의 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

기지국 위치추정 시스템 및 이의 기지국 위치추정 방법{SYSTEM FOR ASSUMING POSITION OF BASE STATION AND METHOD FOR ASSUMING POSITION OF BASE STATION THEREOF}
본 발명은 기지국 위치추정 시스템 및 이의 기지국 위치추정 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실내외 단말장치의 위치추정을 위해 기지국의 위치를 추정 및 추정된 기지국의 위치를 기반으로 가상의 핑거프린트 데이터 베이스를 구축하는 기지국 위치추정 시스템 및 이의 기지국 위치추정 방법에 관한 것이다.
무선통신 인프라를 이용한 위치추정 기술은 인프라 종류 및 서비스 범위에 따라 다양한 방식으로 존재한다. 예를 들어, GNSS(Global Navigation Satellite System)는 지구 궤도 상의 위성신호를 이용하여 사용자의 위치를 결정하는 시스템을 의미하며, 이와 유사한 미국의 GPS(Global Positioning System), 러시아의 GLONASS(Global Navigation Satellite System) 및 유럽의 Galileo 등이 현재 운용 중이거나 운용 예정이다.
이러한 GNSS는 위성부와 수신부의 직접 가시선(Direct Line Of Sight)이 확보되는 평지나 교외 지역에서 10m 이내의 높은 위치 정확도와 가용성을 제공하지만, 비 가시선(Non-Line Of Sight) 구간인 도심 밀집 지역에서는 다중 경로오차로 인해 위치 오차가 50m에 이르고 특히 실내 지역에서는 수신감도가 저하되어 신호 획득을 하지 못해 위치 결정이 어려운 점이 있다.
다른 무선통신 인프라 중 셀룰러 기반 위치추정 기술은 이동통신 기지국의 위치정보와 측정신호를 이용하여 사용자의 위치를 결정하는 기술이다. 구체적으로 셀룰러 기반 위치추정 기술은 단말장치에서 수신 가능한 기지국의 개수에 따라 Cell-ID, E-OTD(Enhanced-Observed Time Difference), AFLT(Advanced-Forward Link Trilateration) 등으로 분류된다. 도심 및 교회 대부분의 지역을 서비스 범위로 가지는 이동통신 인프라의 특성 상 실외뿐만 아니라 실내에서도 위치 결정이 가능하다는 장점을 가진다. 그러나, 셀룰러 기반 위치추정 기술은 기지국의 배치 밀도에 따라 위치추정 정확도가 달라지고 평균적으로 약100~800m의 비교적 낮은 위치 정확도를 가져서 수m 정도의 위치 정확도를 요구하는 실내외 항법 서비스 등에 적용하기 어렵다.
Assited-GNSS는 사용자 단말장치에 내장된 GNSS 수신기의 최소 수신신호 감도를 향상시키고 초기위치 결정시간(Time to First Fix)을 단축시키기 위해 위치추정 서버로부터 보조정보를 획득하는 기술을 의미한다. Assited-GNSS는 미약 신호 환경인 도심 밀집지역에서 GNSS를 이용한 빠른 위치 결정을 가능하게 하지만, 실내 지역에서 신호가 매우 미약하여 큰 효과를 얻을 수 없다.
다음으로 Wi-Fi 기반 위치추정 기술은 실내 위치추정의 어려움을 극복하기 위한 대표적인 방식이다. Wi-Fi 기반 위치추정 기술은 AP(기지국)의 식별자, 기준위치 등을 포함한 데이터 베이스와 단말장치에서 수신한 Wi-Fi AP의 측정값을 이용하여 단말장치의 위치를 산출하는 방식이다.
한편, 기지국 위치추정에 대한 종래의 선행문헌은 "대한민국공개특허공보 제10-2012-0038161호"인 "기지국 위치 추정 시스템 및 방법"에 개시되어 있다.
상술한 선행문헌인 "기지국 위치 추정 시스템 및 방법"은 기지국으로부터 무선망 품질에 관련된 품질 측정 데이터를 수집하는 무선망 품질 측정 장치 및 무선망 품질 측정 장치로부터의 품질 측정 데이터를 이용하여 각 측정포인트에서의 최적 PSC(best primary scrambling code)를 선택하고 동일한 최적 PSC를 갖는 측정포인트들을 그룹핑한 후 각 그룹별로 경로 손실(path loss) 모델을 적용하여 기지국 후보 위치를 추정하는 기지국 위치 추정 장치를 포함하는 기술적 특징을 갖는다.
그런데, 종래의 선행문헌에 개시된 기지국 위치추정 방식은 경로 손실 모델을 이용하여 거리를 추정하고, 이를 삼각측량 등에 사용하는 방식은 기지국 위치를 정밀한 기지국 위치 추정과 함께 기지국 위치를 데이터 베이스화 하는데 어려운 문제점이 있다.
또한, 상술한 Wi-Fi 기반 위치추정 기술은 현재 정밀한 위치를 데이터 베이스화 하는 기관이나 표준화된 기술 등은 존재하지 않고, Radiomap을 정밀하게 구축하는 것은 시간과 노력이 많이 소요되어 Wi-Fi 기반 실내위치 인식을 광역으로 수행하기 위해서는 한계가 있다.
대한민국공개특허공보 제10-2012-0038161호: 기지국 위치 추정 시스템 및 방법
본 발명의 목적은 수집장치 등을 통해 수집된 데이터를 이용하여 기지국의 위치를 추정할 수 있는 기지국 위치추정 시스템 및 이의 기지국 위치추정 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 수집장치 등을 통해 수집된 데이터를 이용하여 기지국의 위치를 추정함과 함께 기지국의 위치를 핑거프린트 데이터 베이스를 가상으로 구축할 수 있는 기지국 위치추정 시스템 및 이의 기지국 위치추정 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제의 해결 수단은, 본 발명에 따라 기지국 위치추정 시스템에 있어서, 복수 개의 기지국에 대한 수집분포를 고려하고 복수 개의 상기 기지국에 위치를 임의로 설정하여 임의로 설정된 복수 개의 상기 기지국으로부터 송신된 신호세기를 수집하는 포터블 수집장치와, 상기 포터블 수집장치에서 수신된 상기 신호세기를 측정하여 임의로 설정된 상기 기지국과 상기 포터블 수집장치와의 이격거리에 따른 신호감쇄패턴을 산출하고 상기 신호감쇄패턴에 따라 추정된 특정 지점에서의 신호세기 추정값과 상기 특정 지점에서의 실제 측정된 신호세기 측정값의 오차에 따라 상기 기지국의 위치를 추정하는 서버장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국 위치추정 시스템에 의해 이루어진다.
여기서, 상기 서버장치는 상기 포터블 수집장치로부터 수신된 상기 신호세기를 측정하여 임의로 설정된 상기 기지국과 상기 포터블 수집장치와의 이격거리에 따른 상기 신호감쇄패턴을 산출하는 신호감쇄패턴 산출부와, 상기 신호감쇄패턴 산출부로부터 산출된 상기 신호감쇄패턴에 따라 추정된 특정 지점에서의 신호세기 추정값과 상기 특정 지점에서의 실제 측정된 신호세기 측정값의 오차에 따라 상기 기지국의 위치를 추정하는 위치추정부를 포함할 수 있다.
바람직하게 상기 신호감쇄패턴 산출부로부터 산출되는 상기 신호감쇄패턴을 산출하는 알고리즘은 임의의 상기 기지국의 위치를
Figure 112013013259783-pat00001
, 상기 기지국과 상기 포터블 수집장치와의 추정 이격거리를
Figure 112013013259783-pat00002
, 상기 포터블 수집장치가 수신한 상기 신호세기를
Figure 112013013259783-pat00003
, 상기 기지국의 고유값을
Figure 112013013259783-pat00004
및 신호감쇄 지수를
Figure 112013013259783-pat00005
라고 할 때 다음의 수학식으로 표현될 수 있다.
Figure 112013013259783-pat00006
상기 신호감쇄패턴 산출부는 상기 알고리즘의 수학식에서 산출되어 추정한
Figure 112013013259783-pat00007
와 추정한
Figure 112013013259783-pat00008
중 상기
Figure 112013013259783-pat00009
가 표준
Figure 112013013259783-pat00010
범위 밖에 있을 때, 상기 기지국의 임의의 위치를 재설정하여
Figure 112013013259783-pat00011
를 재산출하는 것이 바람직하다.
상기 위치추정부로부터 상기 기지국의 위치를 추정하는 알고리즘은 상기
Figure 112013013259783-pat00012
와
Figure 112013013259783-pat00013
으로부터
Figure 112013013259783-pat00014
를 추정하여 다음의 수학식으로 표현될 수 있다.
Figure 112013013259783-pat00015
상기 위치추정부로부터 추정되는 상기 기지국의 추정위치는 상기 위치추정부의 상기 알고리즘의 수학식에서 계산된 최소값을 이용하는 것이 바람직하다.
바람직하게 상기 서버장치는 상기 위치추정부에서 추정된 상기 기지국에 대한 추정위치를 위치 데이터베이스로 저장할 수 있다.
상기 서버장치는 상기 신호감쇄패턴 및 추정된 상기 기지국 위치를 이용하고 추정된 상기 기지국 위치 주변지점들에 대한 상기 신호세기를 산출하여 핑거프린트를 데이터베이스로 저장하는 핑거프린트 구축부를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 과제의 해결 수단은, 본 발명에 따라 기지국 위치 추정시스템의 기지국 위치추정방법에 있어서, (a) 복수개의 기지국에 대한 가상위치 범위를 설정하고 각각의 상기 기지국의 가상위치를 설정하는 단계와, (b) 각각의 상기 기지국의 가상위치로부터 이격된 복수의 수집지점에서 신호세기를 수신하여 상기 기지국의 가상위치와 상기 수집지점 사이의 이격거리를 산출하는 단계와, (c) 각각의 상기 기지국의 고유값 및 신호감쇄지수를 산출 및 추정하는 단계와, (d) 각각의 상기 수집지점에 대해 각각의 상기 기지국의 위치를 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국 위치추정 방법에 의해서도 이루어진다.
또한, (e) 상기 (d) 단계에서 추정된 상기 기지국 위치 주변지점들에 대한 상기 신호세기를 산출하여 핑거프린트 데이터베이스를 구축하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 (c) 단계는 추정된 상기 기지국의 고유값 및 상기 신호감쇄지수가 표준범위에 적합한지 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 (c) 단계는 추정된 상기 기지국의 고유값 및 상기 신호감쇄지수가 표준범위에 적합하지 않은 것으로 판단되면, 상기 기지국의 고유값 및 상기 신호감쇄지수를 재산출하는 단계를 더 포함하할 수 있다.
상기 (c) 단계에서 상기 기지국의 고유값 및 상기 감쇄지수를 산출하는 알고리즘은 상기 기지국의 가상위치를
Figure 112013013259783-pat00016
, 상기 기지국과 상기 수집지점과의 추정 이격거리를
Figure 112013013259783-pat00017
, 상기 수집지점에서 수신한 상기 신호세기를
Figure 112013013259783-pat00018
, 상기 기지국의 고유값을
Figure 112013013259783-pat00019
및 신호감쇄 지수를
Figure 112013013259783-pat00020
라고 할 때 다음의 수학식으로 표현되는 것이 바람직하다.
Figure 112013013259783-pat00021
그리고, 상기 (d) 단계는 상기 (c) 단계에서 산출된 추정 상기 기지국의 고유값 및 상기 신호감쇄지수를 이용하여 각각의 상기 기지국의 추정된 상기 신호세기를 산출하는 단계와, 각각의 상기 기지국에 대해 추정된 상기 신호세기와 실질적으로 상기 기지국으로부터 수신된 상기 신호세기의 차이 또는 합을 계산하여 상기 기지국의 위치를 추정하는 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게 상기 (d) 단계에서 상기 기지국의 위치를 추정하는 알고리즘은 상기
Figure 112013013259783-pat00022
와
Figure 112013013259783-pat00023
으로부터
Figure 112013013259783-pat00024
를 추정하여 다음의 수학식으로 표현될 수 있다.
Figure 112013013259783-pat00025
상기 (d) 단계에서 추정되는 상기 기지국의 추정위치는 상기 (d) 단계의 상기 알고리즘의 수학식에서 계산된 최소값을 이용하는 것이 바람직하다.
기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 따른 기지국 위치추정 시스템 및 이의 기지국 위치추정 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 수집장치로부터 수집된 정보들을 기초로 하여 기지국들의 위치를 추정할 수 있으므로, 위치기반 기술의 효율을 향상시킬 수 있다.
둘째, 기지국들의 위치를 추정하고 기지국들 위치 주변지점들에 대한 신호세기를 산출하여 핑거프린트의 가상 데이터베이스를 구축할 수 있으므로, 데이터베이스를 구축하는 시간 및 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 기지국 위치추정 시스템의 제어 블록도,
도 2는 본 발명에 따른 기지국 위치추정 시스템에서 포터블 수집장치를 이용하여 각각의 기지국으로부터의 신호세기를 수신하는 개략 구성도,
도 3의 (a) 및 (b)는 본 발명에 따른 기지국 위치추정 방법에 따라 기지국의 위치를 추정하는 알고리즘의 수학식,
도 4는 본 발명에 따른 기지국 위치추정 방법의 제어 흐름도,
도 5는 핑거프린트 데이터 베이스의 구축을 하는 본 발명에 따른 기지국 위치추정 방법의 제어 흐름도이다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 기지국 위치추정 시스템 및 이의 기지국 위치추정 방법에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
이하에서 설명되는 기지국은 실내외에 위치한 이동통신 기지국 및 Wi-Fi AP(Access Point)를 포함하는 것임을 미리 밝혀둔다.
도 1은 본 발명에 따른 기지국 위치추정 시스템의 제어 블록도, 도 2는 본 발명에 따른 기지국 위치추정 시스템에서 포터블 수집장치를 이용하여 각각의 기지국으로부터의 신호세기를 수신하는 개략 구성도, 그리고 도 3의 (a) 및 (b)는 본 발명에 따른 기지국 위치추정 방법에 따라 기지국의 위치를 추정하는 알고리즘의 수학식이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 기지국 위치추정 시스템(10)은 포터블 수집장치(100) 및 서버장치(300)를 포함한다.
포터블 수집장치(100)는 복수 개의 기지국에 대한 수집분포를 고려하고 복수 개의 기지국에 위치를 임의로 설정하여 임의로 설정된 복수 개의 기지국으로부터 송신된 신호세기(RSSI: received signal strength indication)를 수집한다. 여기서, 포터블 수집장치(100)에 의해 수집되는 신호세기는 주로 dBm으로 표시되고 수집지점(수집위치)은 실외의 경우에는 주로 위경도, 실내의 경우에는 주로 위경도 또는 건물기준점 대비 상대 좌표로 이루어진다.
다음으로 서버장치(300)는 포터블 수집장치(100)에서 수신된 신호세기를 측정하여 임의로 설정된 기지국과 포터블 수집장치(100)와의 이격거리에 따른 신호감쇄패턴을 산출한다. 또한, 서버장치(300)는 신호감쇄패턴에 따라 추정된 특정 지점에서의 신호세기 추정값과 특정 지점에서의 실제 측정된 신호세기 측정값의 오차에 따라 기지국의 위치를 추정한다. 또한, 서버장치(300)는 후술할 위치추정부(330)에서 추정된 기지국에 대한 추정위치를 위치 데이터베이스로 저장할 수 있을 뿐만 아니라 신호감쇄패턴 및 추정된 기지국 위치를 이용하고 추정된 기지국 위치 주변지점들에 대한 신호세기를 산출하여 핑거프린트를 데이터베이스로 저장할 수 있다.
서버장치(300)는 본 발명의 일 실시 예로서, 신호감쇄패턴 산출부(310), 위치추정부(330) 및 핑거프린트 구축부(350)를 포함한다.
신호감쇄패턴 산출부(310)는 포터블 수집장치(100)로부터 수신된 신호세기를 측정하여 임의로 설정된 기지국과 포터블 수집장치(100)와의 이격거리에 따른 신호감쇄패턴을 산출한다.
여기서, 신호감쇄패턴 산출부(310)는 도 3의 (a)의 알고리즘의 수학식을 이용하여 신호감쇄패턴을 산출한다. 신호감쇄패턴 산출부(310)는 기지국의 위치를
Figure 112013013259783-pat00026
, 기지국과 포터블 수집장치(100)와의 추정 이격거리를
Figure 112013013259783-pat00027
, 포터블 수집장치(100)가 수신한 신호세기를
Figure 112013013259783-pat00028
, 기지국의 고유값을
Figure 112013013259783-pat00029
및 신호감쇄 지수를
Figure 112013013259783-pat00030
라고 할 때, 이하의 <수학식 1>로 산출된다.
<수학식 1>
Figure 112013013259783-pat00031
상기 <수학식 1>의 산출에 따라 기지국이 고유값
Figure 112013013259783-pat00032
및 신호감쇄지수
Figure 112013013259783-pat00033
가 산출된다.
신호감쇄패턴 산출부(310)는 <수학식 1>에서 산출되어 추정한
Figure 112013013259783-pat00034
와 추정한
Figure 112013013259783-pat00035
중 상기
Figure 112013013259783-pat00036
가 표준
Figure 112013013259783-pat00037
범위 밖에 있을 때, 기지국의 임의의 위치를 재설정하여
Figure 112013013259783-pat00038
를 재산출한다. 예를 들어,
Figure 112013013259783-pat00039
가 표준 와
Figure 112013013259783-pat00040
비교했을 때 차이가 클 경우, 또는 일반적인 신호감쇄지수
Figure 112013013259783-pat00041
가 갖는 범위가 많이 벗어날 때 재산출 한다. 이렇게
Figure 112013013259783-pat00042
가 표준
Figure 112013013259783-pat00043
와 비교했을 때 차이가 클 경우, 또는 일반적인 신호감쇄지수
Figure 112013013259783-pat00044
가 갖는 범위가 많이 벗어날 때는 가상위치의 상대 좌표
Figure 112013013259783-pat00045
에 오류가 있음을 나타내는 것이다.
한편, 신호감쇄패턴 산출부(310)는 가상위치로 설정된 복수 개의 기지국에 대한 신호감쇄패턴을 산출하기 위해, 도 3의 (a)와 같이 Gaussian 분포에 따라 산출한다.
위치추정부(330)는 신호감쇄패턴 산출부(310)로부터 산출된 신호감쇄패턴에 따라 추정된 특정 지점에서의 신호세기 추정값과 특정 지점에서의 실제 측정된 신호세기 측정값의 오차에 따라 기지국의 위치를 추정한다. 위치추정부(330)는 신호감쇄패턴 산출부(310)로부터 산출되어 추정된
Figure 112013013259783-pat00046
와
Figure 112013013259783-pat00047
가 합리적인 값으로 추정된 기지국 위치에 대해서 추정된
Figure 112013013259783-pat00048
와
Figure 112013013259783-pat00049
를 이용하여 역으로 추정된 신호세기
Figure 112013013259783-pat00050
를 구한다. 이렇게,
Figure 112013013259783-pat00051
를 이용하여 도 3의 (b)에 나타난 알고리즘의 수학식을 이용하여 기지국의 위치를 추정한다.
이때, 위치추정부(330)의 알고리즘의 수학식에서 산출된 값 중 최소값에 해당되는 기지국의 상대위치 좌표
Figure 112013013259783-pat00052
지점을 기지국의 위치로 추정한다. 위치추정부(330)의 알고리즘의 수학식을 이용하여 산출된 최소값은
Figure 112013013259783-pat00053
와
Figure 112013013259783-pat00054
의 값이 가장 실제 수집결과에 가깝다는 것으로 해석될 수 있다. 즉, 포터블 수집장치(100)의 수집지점이 기지국을 중심으로 골고루 퍼져있을수록 더욱 좋은 성능을 보인다. 그러나, 경우에 따라서는 최대
Figure 112013013259783-pat00055
지점, 최대
Figure 112013013259783-pat00056
지점 등으로 기지국의 위치를 추정할 수 있다.
다음으로 핑거프린트 구축부(350)는 신호감쇄패턴 및 추정된 기지국 위치를 이용하고 추정된 기지국 위치 주변지점들에 대한 신호세기를 산출하여 핑거프린트 데이터베이스를 가상으로 저장 및 구축한다. 실질적으로 핑거프린트 구축부(350)는 기지국 주변이 영역에 대해 전파 핑거프린트 데이터베이스를 가상으로 구축한다.
도 4는 본 발명에 따른 기지국 위치추정 방법의 제어 흐름도이고, 도 5는 핑거프린트 데이터 베이스의 구축을 하는 본 발명에 따른 기지국 위치추정 방법의 제어 흐름도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 기지국 위치추정 방법은 다음과 같다.
우선, 복수 개의 기지국에 대한 가상위치의 범위를 설정한다(S10). 가상범위 내의 복수 개의 기지국에 대해 가상위치를 설정한다(S30). 각각의 기지국의 가상위치로부터 이격된 복수의 수집지점에서 신호세기를 수신하여 기지국의 가상위치와 수집지점 사이의 이격거리를 산출한다(S50). 기지국 기준값(
Figure 112013013259783-pat00057
) 및 신호감쇄 지수(
Figure 112013013259783-pat00058
)를 산출하여 추정한다(S70).
신호감쇄패턴 산출부(310)에서 산출되어 추정된
Figure 112013013259783-pat00059
및
Figure 112013013259783-pat00060
가 표준범위 내에 있는 지 판단한다(S90). 'S90 단계'에서 추정된
Figure 112013013259783-pat00061
및
Figure 112013013259783-pat00062
가 표준범위 내에 있는 것으로 판단하면, 각 수집지점의 신호세기를 추정한다(S110). 그리고, 기지국의 위치를 추정한다(S130). 반면, 'S90 단계'에서 추정된
Figure 112013013259783-pat00063
및
Figure 112013013259783-pat00064
가 표준범위 내를 크게 벗어날 때, 'S70 단계'에서 기지국 기준값(
Figure 112013013259783-pat00065
) 및 신호감쇄 지수(
Figure 112013013259783-pat00066
)를 재산출한다.
마지막으로 도 5에 도시된 기지국 위치추정 방법의 제어흐름도는 도 4에 도시된 기지국 위치추정 방법에 핑거프린트 데이터베이스를 가상으로 구축한다.
우선, 복수 개의 기지국에 대한 가상위치의 범위를 설정한다(S310). 가상범위 내의 복수 개의 기지국에 대해 가상위치를 설정한다(S330). 각각의 기지국의 가상위치로부터 이격된 복수의 수집지점에서 신호세기를 수신하여 기지국의 가상위치와 수집지점 사이의 이격거리를 산출한다(S350). 기지국 기준값(
Figure 112013013259783-pat00067
) 및 신호감쇄 지수(
Figure 112013013259783-pat00068
)를 산출하여 추정한다(S370).
신호감쇄패턴 산출부(310)에서 산출되어 추정된
Figure 112013013259783-pat00069
및
Figure 112013013259783-pat00070
가 표준범위 내에 있는 지 판단한다(S390). 'S90 단계'에서 추정된
Figure 112013013259783-pat00071
및
Figure 112013013259783-pat00072
가 표준범위 내에 있는 것으로 판단하면, 각 수집지점의 신호세기를 추정한다(S410). 그리고, 기지국의 위치를 추정한다(S430). 반면, 'S90 단계'에서 추정된
Figure 112013013259783-pat00073
및
Figure 112013013259783-pat00074
가 표준범위 내를 크게 벗어날 때, 'S70 단계'에서 기지국 기준값(
Figure 112013013259783-pat00075
) 및 신호감쇄 지수(
Figure 112013013259783-pat00076
)를 재산출한다.
'S130 단계'에서 기지국의 위치가 추정되면, 추정된 기지국 위치를 이용하고 추정된 기지국 위치 주변지점들에 대한 신호세기를 산출하여 핑거프린트 데이터베이스로 저장하여 핑거프린트 가상 데이터베이스를 구축한다(S450).
이에, 수집장치로부터 수집된 정보들을 기초로 하여 기지국들의 위치를 추정할 수 있으므로, 위치기반 기술의 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 기지국들의 위치를 추정하고 기지국들 위치 주변지점들에 대한 신호세기를 산출하여 핑거프린트의 가상 데이터베이스를 구축할 수 있으므로, 데이터베이스를 구축하는 시간 및 비용을 절감할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징들이 변경되지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것으로 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 기지국 위치추정 시스템 100: 포터블 수집장치
300: 서버장치 310: 신호감쇄패턴 산출부
330: 위치추정부 350: 핑거프린트 구축부

Claims (16)

  1. 기지국 위치추정 시스템에 있어서,
    복수 개의 기지국에 대한 수집분포를 고려하고 복수 개의 상기 기지국에 위치를 임의로 설정하여, 임의로 설정된 복수 개의 상기 기지국으로부터 송신된 신호세기를 수집하는 포터블 수집장치와;
    상기 포터블 수집장치에서 수신된 상기 신호세기를 측정하여 임의로 설정된 상기 기지국과 상기 포터블 수집장치와의 이격거리에 따른 신호감쇄패턴을 산출하고, 상기 신호감쇄패턴에 따라 추정된 특정 지점에서의 신호세기 추정값과 상기 특정 지점에서의 실제 측정된 신호세기 측정값의 오차에 따라 상기 기지국의 위치를 추정하는 서버장치를 포함하고,
    상기 서버장치는,
    상기 포터블 수집장치로부터 수신된 상기 신호세기를 측정하여, 임의로 설정된 상기 기지국과 상기 포터블 수집장치와의 이격거리에 따른 상기 신호감쇄패턴을 산출하는 신호감쇄패턴 산출부와;
    상기 신호감쇄패턴 산출부로부터 산출된 상기 신호감쇄패턴에 따라 추정된 특정 지점에서의 신호세기 추정값과 상기 특정 지점에서의 실제 측정된 신호세기 측정값의 오차에 따라 상기 기지국의 위치를 추정하는 위치추정부를 포함하고,
    상기 신호감쇄패턴 산출부는
    복수 개의 수집지점들마다 수집한 수집지점의 신호세기의 측정값과 상기 이격거리를 이용하여 상기 복수 개의 수집지점들마다 기지국의 신호세기의 표준
    Figure 112017009088311-pat00107
    범위에 기반하여 상기 기지국의 신호세기의 추정값과 상기 기지국의 신호감쇄지수의 추정값을 추정하고,
    상기 위치추정부는
    상기 복수 개의 수집지점들마다 상기 기지국의 신호세기의 추정값과 상기 신호감쇄지수의 추정값을 이용하여 수집지점의 신호세기의 추정값을 추정하고, 상기 복수 개의 수집지점들마다 상기 수집지점의 신호세기의 추정값과 상기 수집지점의 신호세기의 측정값의 차이값들을 합산한 값인
    Figure 112017009088311-pat00108
    를 상기 복수 개의 기지국들의 임의로 설정된 위치들 마다 산출하고, 상기 복수 개의 기지국들의 임의로 설정한 위치들마다의
    Figure 112017009088311-pat00109
    들 중 최소값의
    Figure 112017009088311-pat00110
    에 상응하는 임의로 설정된 위치를 상기 기지국의 위치로 추정하는 것을 특징으로 하는 기지국 위치추정 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 신호감쇄패턴 산출부로부터 산출되는 상기 신호감쇄패턴을 산출하는 알고리즘은 임의의 상기 기지국의 위치를
    Figure 112017009088311-pat00111
    , 상기 기지국과 상기 포터블 수집장치와의 추정 이격거리를
    Figure 112017009088311-pat00112
    , 상기 포터블 수집장치가 수신한 상기 수집지점의 신호세기의 측정값을
    Figure 112017009088311-pat00113
    , 상기 기지국의 신호세기의 추정값을
    Figure 112017009088311-pat00114
    , 신호감쇄 지수의 추정값을
    Figure 112017009088311-pat00115
    , 상기 복수 개의 수집지점들의 개수를 k 및 상기 복수 개의 기지국들의 임의로 설정한 위치들의 개수를 i 라고 할 때 다음의 수학식으로 표현되는 것을 특징으로 하는 기지국 위치추정 시스템.
    Figure 112017009088311-pat00116
  4. 제3항에 있어서,
    상기 신호감쇄패턴 산출부는 상기 알고리즘의 수학식에서 산출되어 추정한
    Figure 112017009088311-pat00117
    와 추정한
    Figure 112017009088311-pat00118
    중 상기
    Figure 112017009088311-pat00119
    가 표준
    Figure 112017009088311-pat00120
    범위 밖에 있을 때, 상기 기지국의 임의의 위치를 재설정하여
    Figure 112017009088311-pat00121
    를 재산출하는 것을 특징으로 하는 기지국 위치추정 시스템.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 위치추정부로부터 상기 기지국의 위치를 추정하는 알고리즘은 상기
    Figure 112017009088311-pat00122
    와
    Figure 112017009088311-pat00123
    으로부터
    Figure 112017009088311-pat00124
    를 추정하며, 상기 추정한
    Figure 112017009088311-pat00125
    와 상기 포터블 수집장치가 수신한 상기 신호세기를
    Figure 112017009088311-pat00126
    의 차이를 상기 임의로 설정한 기지국의 위치의 개수 k 에 따라 합산한 값을
    Figure 112017009088311-pat00127
    라고 할 때 다음의 수학식으로 표현되는 것을 특징으로 하는 기지국 위치추정 시스템.
    Figure 112017009088311-pat00128
  6. 제5항에 있어서,
    상기 위치추정부로부터 추정되는 상기 기지국의 추정위치는 상기 위치추정부의 상기 알고리즘의 수학식에서 계산된 최소값을 이용하는 것을 특징으로 하는 기지국 위치추정 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 서버장치는 상기 위치추정부에서 추정된 상기 기지국에 대한 추정위치를 위치 데이터베이스로 저장하는 것을 특징으로 하는 기지국 위치추정 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 서버장치는,
    상기 신호감쇄패턴 및 추정된 상기 기지국 위치를 이용하고 추정된 상기 기지국 위치 주변지점들에 대한 상기 신호세기를 산출하여 핑거프린트를 데이터베이스로 저장하는 핑거프린트 구축부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국 위치추정 시스템.
  9. 기지국 위치 추정시스템의 기지국 위치추정방법에 있어서,
    (a) 복수개의 기지국에 대한 가상위치 범위를 설정하고, 각각의 상기 기지국의 가상위치를 설정하는 단계와;
    (b) 각각의 상기 기지국의 가상위치로부터 이격된 복수의 수집지점에서 신호세기를 수신하여, 상기 기지국의 가상위치와 상기 수집지점 사이의 이격거리를 산출하는 단계와;
    (c) 각각의 상기 기지국의 고유값 및 신호감쇄지수를 산출 및 추정하는 단계와;
    (d) 각각의 상기 수집지점에 대해 각각의 상기 기지국의 위치를 추정하는 단계를 포함하고,
    상기 (c) 단계는
    복수 개의 수집지점들마다 수집한 수집지점의 신호세기의 측정값과 상기 이격거리를 이용하여 상기 복수 개의 수집지점들마다 기지국의 신호세기의 표준
    Figure 112017009088311-pat00129
    범위에 기반하여 상기 기지국의 신호세기의 추정값과 상기 신호감쇄지수의 추정값을 추정하고,
    상기 (d) 단계는
    상기 복수 개의 수집지점들마다 상기 기지국의 신호세기의 추정값과 상기 신호감쇄지수의 추정값을 이용하여 수집지점의 신호세기의 추정값을 추정하고, 상기 복수 개의 수집지점들마다 상기 수집지점의 신호세기의 추정값과 상기 수집지점의 신호세기의 측정값의 차이값들을 합산한 값인
    Figure 112017009088311-pat00130
    를 상기 복수 개의 기지국들의 임의로 설정된 위치들 마다 산출하고, 상기 복수 개의 기지국들의 임의로 설정한 위치들 마다의
    Figure 112017009088311-pat00131
    들 중 최소값의
    Figure 112017009088311-pat00132
    에 상응하는 임의로 설정된 위치를 상기 기지국의 위치로 추정하는 것을 특징으로 하는 기지국 위치추정 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    (e) 상기 (d) 단계에서 추정된 상기 기지국 위치 주변지점들에 대한 상기 신호세기를 산출하여 핑거프린트 데이터베이스를 구축하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국 위치추정 방법.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 (c) 단계는,
    추정된 상기 기지국의 신호세기의 추정값 및 상기 신호감쇄지수의 추정값이 표준범위에 포함되는지 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국 위치추정 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 (c) 단계는,
    추정된 상기 기지국의 신호세기의 추정값 및 상기 신호감쇄지수의 추정값이 표준범위에 포함되지 않은 것으로 판단되면, 상기 기지국의 신호세기의 추정값 및 상기 신호감쇄지수의 추정값을 재산출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국 위치추정 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서 상기 기지국의 신호세기의 추정값 및 상기 신호감쇄지수의 추정값를 산출하는 알고리즘은 상기 기지국의 가상위치를
    Figure 112017009088311-pat00133
    , 상기 기지국과 상기 수집지점과의 추정 이격거리를
    Figure 112017009088311-pat00134
    , 상기 수집지점에서 수신한 상기 수집지점의 신호세기의 측정값을
    Figure 112017009088311-pat00135
    , 상기 기지국의 신호세기의 추정값을
    Figure 112017009088311-pat00136
    , 신호감쇄 지수의 추정값을
    Figure 112017009088311-pat00137
    , 상기 복수 개의 수집지점들의 개수를 k 및 상기 복수 개의 기지국들의 임의로 설정한 위치들의 개수를 i 라고 할 때 다음의 수학식으로 표현되는 것을 특징으로 하는 기지국 위치추정 방법.
    Figure 112017009088311-pat00138
  14. 제11항에 있어서,
    상기 (d) 단계는,
    상기 (c) 단계에서 산출된 추정 상기 기지국의 신호세기의 추정값 및 상기 신호감쇄지수의 추정값을 이용하여 각각의 상기 기지국의 추정된 상기 신호세기를 산출하는 단계와;
    각각의 상기 기지국에 대해 추정된 상기 신호세기와 실질적으로 상기 기지국으로부터 수신된 상기 신호세기의 차이 또는 합을 계산하여 상기 기지국의 위치를 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국 위치추정 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 (d) 단계에서 상기 기지국의 위치를 추정하는 알고리즘은 상기
    Figure 112017009088311-pat00139
    와
    Figure 112017009088311-pat00140
    으로부터
    Figure 112017009088311-pat00141
    를 추정하며, 상기 추정한
    Figure 112017009088311-pat00142
    와 포터블 수집장치가 수신한 상기 신호세기를
    Figure 112017009088311-pat00143
    의 차이를 상기 임의로 설정한 기지국의 위치의 개수 k 에 따라 합산한 값을
    Figure 112017009088311-pat00144
    라고 할 때 다음의 수학식으로 표현되는 것을 특징으로 하는 기지국 위치추정 방법.
    Figure 112017009088311-pat00145
  16. 제15항에 있어서,
    상기 (d) 단계에서 추정되는 상기 기지국의 추정위치는 상기 (d) 단계의 상기 알고리즘의 수학식에서 계산된 최소값을 이용하는 것을 특징으로 하는 기지국 위치추정 방법.
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