KR101753349B1 - 사물인식 센서와 연동되는 스마트 디바이스의 물리좌표 연산을 활용한 사용자 위치 추정 방법 및 이를 이용한 시설물 내에서의 비상대피경로 안내 및 정보전달 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 재난 상황별로 맞춤화된 정보를 취사선택하여, 해당 정보를 필요로 하는 다양한 디바이스에 전달 할 수 있고, 공간에 부착된 센서를 통한 데이터의 인식과 디바이스에 내장된 자이로센서와 가속도 센서를 통한 공간 및 이동좌표를 구현할 수 있도록 하며, 오프라인에서 가동할 수 있는 센서에 의한 좌표와 최초 센서나 통신장비(블루투스 등)에 의해 연동 가능할 뿐 아니라 사용자의 동의를 전제하에 지속적으로 위치 추적될 수 있는 사물인식 센서의 물리좌표 연산을 활용한 비상시 대피경로 안내 및 정보전달 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

Description

사물인식 센서와 연동되는 스마트 디바이스의 물리좌표 연산을 활용한 사용자 위치 추정 방법 및 이를 이용한 시설물 내에서의 비상대피경로 안내 및 정보전달 시스템{USER POSITION PREDICTION METHOD USING PHYSICAL COORDINATE OF SMART DEVICE LINKED OBJECT RECOGNITION SENSOR AND EMERGENCY EVACUATION ROUTE GUIDANCE AND INFORMATION DELIVERY SYSTEMS USING THE SAME}

본 발명은 사물인식 센서의 물리좌표 연산을 활용한 비상시 대피경로 안내 및 정보전달 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 특정 재난에 한정되지 않고 다양한 재난을 처리 할 수 있도록 사전 입력된 자체 모델링 데이터에 화재를 포함한 다양한 재난정보들이 사전 매핑되어지고 온톨로지의 갱신을 위해 업데이트 되며, 상기 온톨로지에 의한 매핑 데이터가 수요에 따라 갱신될 수 있도록 구성되는 것에 관한 것이다.

그리고, 데이터를 바탕으로 재난을 감지하는 센서노드들을 구비하여, 다양한 센서에 의한 복합적인 정보를 동시다발적으로 변할 수 있는 상황에 대한 데이터를 사용자 디바이스에 전달할 수 있도록 시스템을 구축하는 것에 관한 것이다.

또한, 사전에 관제시스템 서버에 입력된 데이터를 바탕으로 해당 BIM데이터는 관제시스템 서버에 의하여 통합센서노드의 임베디드보드에 사전입력될 수도 있고 관제시스템 서버가 없이도 능동적으로 동작할 수 있도록 구성하여, 통합센서노드와의 두절시에도 자체가동 되어지도록 하고, 다시 다른 센서노드의 대역 가능범위에 도달될 시에 다시 그 정보를 받을 수 있도록 하는 비상시 대피경로 안내 및 정보전달 시스템에 관한 것이다.

최근 도심의 인구증가와 건축기술의 발전에 기반하여 초고층/대규모 건물이 늘어나고 있다. 이러한 건물에서는, 화재나 지진과 같은 재난 상황이 발생할 경우 건물의 특성상 대피시간이 오래 걸리고, 대규모 인명피해가 발생할 위험이 높다.

종래에는, 재난상황을 대비/분석할 수 있는 기술이 미비하여 건물에 화재와 같은 재난이 발생하더라도 얼마만큼의 피해가 발생하는지를 예측하는 것이 매우 어려워 이에 대한 대비책을 마련하기 힘들었으며, 화재가 발생할 경우 사고현장에서 대규모 인명피해가 발생하는 경우가 많았다.

한편, 사고현장의 피난경로와 대피상황으로 대피정보를 유추하는 종래의 방식으로는 정확한 분석결과를 도출하기 어려웠으며, 사고 발생 전에 대피상황을 예측하기 힘들고 인명피해의 최소화에 필요한 정보를 정확히 판단할 수 없다는 한계가 있었다.

대한민국공개특허공보 제10-2012-0070926호 "스마트폰을 이용한 재난정보 관리 방법"에는 재난관리 통합서버가 재난제보 전용의 어플리케이션을 탑재한 스마트폰에서 전송되는 재난제보 정보를 접수하여 이를 데이터베이스에 등록하고, 데이터베이스에 등록된 재난제보를 해당 지자체에 상황 전파하는 것이 개시되어 있다.

그러나, 이러한 재난정보 관리 방법은 재난제보 전용의 어플리케이션을 탑재한 스마트폰을 이용하여 재난 정보를 수집하고 전파할 수는 있으나, 재난이 발생한 이후 재난 정보를 수집하고 이를 전파하기 때문에 재난이 발생할 것을 예측하거나 사전에 재난을 예방할 수는 없다는 문제점이 있었다.

또 다른 특허로는 대한민국 공개특허공보 제2014-0093568호 "Web 2.0 스마트 소셜 방재 플랫폼 및 스마트 공유 방재 방법"에서는 스마트 방재 센서 네트워크로부터 전송되는 센싱 데이터를 기초로 기 설정된 방재 알고리즘을 이용하여 재난 징후와 재난 상황의 발생을 판단하는 것이 개시되어 있다.

하지만, 상기 특허는 단순히 이동경로를 몇 개의 센서를 통해 좌표화하여 동기화하는 것으로, 광역적인 재난을 IP등으로 파악하여 위치정보에 대한 명확한 인식이 이루어지지 못하는 문제점이 발생하였다.

재난은 발생한 후 복구하는 것보다 사전에 예방하는 것이 사회적 비용 절감 측면에서 보다 효과적이다. 따라서, 애초에 사전정보로 구현된 데이터를 새롭게 업데이트된 센싱정보를 바탕으로 동기화 업데이트를 할 수 있도록 하여 생활 안전을 포함하는 안전, 안심 및 안정 중심의 새로운 안전관리 패러다임에 기반을 둘 수 있는 시스템이 필요한 실정이다.

또한, 기존의 위치정보를 인식하는 방법은 사용자의 위치를 실시간으로 외부에 노출하는 것이기 때문에 시스템에서 개인정보가 외부로 누설되어 개인정보보호 측면에도 문제가 발생할 수 있다.

(문헌 1) 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0070926호(2012.07.02) (문헌 2) 대한민국 공개특허공보 제2014-0093568호(2014.07.28)

따라서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 재난 상황별로 맞춤화된 정보를 취사선택하여, 해당 정보를 필요로 하는 다양한 디바이스에 전달할 수 있고, 공간에 부착된 센서를 통한 데이터의 인식과 디바이스에 내장된 자이로센서와 가속도 센서를 통한 공간 및 이동좌표를 구현할 수 있도록 하며, 오프라인에서 가동할 수 있는 센서에 의한 좌표와 최초 센서나 통신장비(블루투스 등)에 의해 연동 가능할 뿐 아니라 사용자의 동의를 전제하에 지속적으로 위치 추적될 수 있는 사물인식 센서의 물리좌표 연산을 활용한 비상시 대피경로 안내 및 정보전달 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 사용자의 위치 정보를 메인 시스템에 제공하지 않으면서 사용자에게 현재 위치에 대한 정보를 실시간으로 전송할 수 있는 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명의 사물인식 센서와 연동되는 스마트 디바이스의 물리좌표 연산을 활용한 사용자 위치 추정 방법은 스마트 디바이스 내의 위치센서를 이용하여 공간에 설치되는 센서유닛으로부터 전송되는 초기 위치를 기반으로 사용자의 위치를 실시간으로 추정하는 방법에 있어서, 상기 센서유닛과의 페어링이 종료되기 전 2개의 특정 시점 사이의 위치측정값과 상기 스마트 디바이스의 위치센서에 의한 각가속도 측정값과 가속도 측정값에 의해 제1 속도를 산정하는 제1 속도 산정단계; 상기 제1 속도 및 상기 스마트 디바이스의 추정 단위시간에 의해 제1 변위를 산정하는 제1 변위 산정단계;및 상기 제1 변위에 기초하여 추정 단위시간을 통해 순차적으로 제n 속도를 산정하고, 상기 제n 속도에 의해 제n 변위를 산정하고, 상기 제1 변위부터 상기 제n 변위를 총합하여 최초 위치로부터 현재 위치를 실시간으로 추정하는 제n 변위 산정단계를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제1 속도 산정단계는 수학식 2 :

(

,

: 제1 초기 위치(센서유닛과의 페어링이 종료되기 전 첫번째 특정 시점에서의 위치, X축 방향, Y축방향, Z축방향의 위치값을 모두 나타냄),

: 제2 초기 위치(센서유닛과의 페어링이 종료되기 전 두번째 특정 시점에서의 위치, X축 방향, Y축방향, Z축방향의 위치값을 모두 나타냄),

: 제1 추정단위시간(센서유닛과 페어링이 종료되는 시점에서의 측정시간간격),

: 제2 추정단위시간(

이후의 측정시간간격),

: 초기 속도,

: 가속도)에 의해 상기 제1 속도를 산출하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제1 변위 산정단계는 수학식 3 :

(

: 제1 변위)에 의해 상기 제1 변위를 산정하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제n 변위 산정단계는 수학식 5 :

또는 수학식 6 :

(

: 제n 변위,

: 제n-1 속도,

: 제n 가속도,

: 제n-1 변위)에 의해 제n 변위를 산정하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제n 변위 산정단계는 상기 제n 변위의 측정시점 이전의 일정 수의 유한항(n-1항, n-2항, ... , n-k항)을 결정하여 일부는 상기 수학식 5에 의해 제n 변위를 산정하고, 나머지는 상기 수학식 6에 의해 제n 변위를 산정하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제1 속도 산정단계는 수학식 8 :

에 의해 제1 속도를 산출하는 것이 바람직하다.

본 발명의 수학식 7 :

에 의해 회전운동 속도 성분을 이용하여 사용자의 위치를 추정하는 것이 바람직하다.

본 발명의 사물인식 센서와 연동되는 스마트 디바이스의 물리좌표 연산을 활용한 사용자 위치 추정 방법을 이용한 시설물 내에서의 비상대피경로 안내 및 정보전달 시스템은 사용자가 소지하는 스마트 디바이스를 통해 평상시에는 사용자의 위치정보 및 공간정보를 제공하고 비상시에는 사용자에게 피난정보 및 재난정보를 제공하는 시설물 내에서의 비상대피경로 안내 및 정보전달 시스템에 있어서, 시설물 내에 설치되어 환경정보 및 공간정보를 센싱하는 센서유닛; 상기 센싱유닛과 연결되고, 상기 사용자 위치 추정 방법이 수행되는 스마트 디바이스;및 평상시에는 상기 센서유닛과 연결되고, 비상시에는 상기 센서유닛 및 상기 스마트 디바이스와 연결되어 재난 상태를 파악하고 사용자에게 관련정보를 제공하는 관제시스템 서버를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 스마트 디바이스는 최초 시설물에 진입할 때, 상기 사용자의 동의에 따라 상기 시설물에서 제공하는 어플리케이션을 설치하도록 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 어플리케이션은 사용자의 위치정보를 상기 관제시스템 서버에 전송하지 않는 수신모드와, 사용자의 위치정보를 상기 관제시스템 서버와 공유하는 인터렉티브 모드를 선택하도록 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 어플리케이션은 최초 시설물에 진입할 때 사용자의 위치정보를 상기 관제시스템 서버에 전송하여 상기 초기 위치로부터 사용자의 실시간 위치를 측정하되, 상기 센서유닛과 페어링이 되면 상기 센서유닛으로부터 전송되는 공간정보를 통해 사용자의 위치를 측정하고, 상기 센서유닛과 페어링이 단절되면 상기 사용자 위치 추정 방법을 통해 사용자의 위치를 추정하는 것이 바람직하다.

본 발명의 관제시스템 서버는 상기 센서유닛 또는 상기 스마트 디바이스 또는 외부로부터 재난 상태가 접수되면, 상기 스마트 디바이스와 상기 인터렉티브 모드로 전환하여 상기 스마트 디바이스에 상기 재난 정보 또는 상기 피난 정보를 제공하는 것이 바람직하다.

본 발명의 관제시스템 서버는 상기 스마트 디바이스로부터 전송되는 사용자의 위치 정보를 통해 최단거리의 피난 정보를 제공하고, 상기 센서유닛 또는 상기 스마트 디바이스로부터 전송되는 재난 관련 정보를 사용자의 위치 정보와 연동하여 실시간으로 전송하는 것이 바람직하다.

본 발명의 관제시스템 서버는 상기 스마트 디바이스에서 추정되는 사용자의 위치 정보에서 변수값을 수시로 변경하여 사용자의 실제 위치와의 오차를 판정하여 상기 스마트 디바이스에 전송하는 것이 바람직하다.

본 발명의 관제시스템 서버는 상기 사용자의 평균 운동 속도, 평균 운동 가속도, 운동 속도 표준편차, 및 운동 가속도 표준편차 중 어느 하나 이상을 계산하여 상황에 따른 사용자의 행동패턴을 학습하여 사용자의 위치를 추정하는 것이 바람직하다.

본 발명의 관제시스템 서버는 SSN 방식에 의해 재난 정보 및 공간 정보를 취득하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 사물인식 센서의 물리좌표 연산을 활용한 비상시 대피경로 안내 및 정보전달 시스템은 각각의 흩어져 있는 사용자들의 개별적 정보를 "사용자=가장 스마트한 센서"라는 개념으로 인식하고, 사용자가 직접 센서가 하는 다양한 기능을 인식 후 판단한 데이터를 디바이스를 통하여 터치로 전달할 수 있고 이를 관제시스템 서버의 프로세서와 전문교육에 의한 통제사의 적절한 판단으로 피난 경로 및 재난 대응방법을 전달하거나, 통제사 부재시에는 프로세서가 능동적으로 판단 후 전달될 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

그리고, 본 발명은 기존의 비상구 등과 별개로 OLED에 의한 고휘도 점멸식 발광을 이용하는 인터노드를 구비할 수 있으며, 각각의 목적에 따라 천장-벽부-매립-사각지대 등에 설치 부착된 센서를 통하여 상황별 맞춤화된 정보를 인식할 수 있는 효과가 있고, 사용자의 디바이스에 내장된 자이로센서와 가속도 센서를 활용하여 공간 및 이동좌표를 구현할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 센서노드와 스마트 디바이스 간의 위치정보 공유로 인해 메인 시스템에 사용자의 위치정보를 전달하지 않음으로써 사용자의 개인 정보를 보호할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 사물인식 센서와 연동되는 스마트 디바이스의 물리좌표 연산을 활용한 사용자 위치 추정 방법을 이용한 시설물 내에서의 비상대피경로 안내 및 정보전달 시스템의 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 사물인식 센서와 연동되는 스마트 디바이스의 물리좌표 연산을 활용한 사용자 위치 추정 방법을 이용한 시설물 내에서의 비상대피경로 안내 및 정보전달 시스템의 인터렉티브 모드 활성화 화면 예시도.
도 3은 본 발명 스마트 디바이스의 화면 표시 예시도.
도 4는 본 발명 스마트 디바이스의 회전에 따른 화면 표시 예시도.
도 5는 본 발명에 따른 사물인식 센서의 물리좌표 연산을 활용한 비상시 대피경로 안내 및 정보전달 시스템의 동작 순서도.
도 6은 본 발명에 따른 사물인식 센서와 연동되는 스마트 디바이스의 물리좌표 연산을 활용한 사용자 위치 추정 방법을 순차적으로 보인 플로우차트.
도 7은 본 발명에 따른 SSN System의 구성도.

본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다.

본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 발명은 다양한 변경을 도모할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 아래에서 설명되고 도면에 도시된 예시들은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 사물인식 센서의 물리좌표 연산을 활용한 비상시 대피경로 안내 및 정보전달 시스템을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명의 시스템의 구성은 관리시스템(100), 관제시스템 서버(110)와 센서유닛(200), 스마트 디바이스(300)로 이루어지며, 각 요소별 1개씩만으로 이루어진 구성부터 각 요소들이 1개 이상의 다양한 구성으로 이루어진 시스템까지를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 관리시스템(100)은 온톨로지와 학습된 관제사에 의하여 종합된 재난정보를 종합하여 BIM과 2D, 3D 안내도를 비롯한 사전정보 구성을 실시간으로 동기화시켜 상기 재난정보를 사용자에게 시각적으로 전달하며, 상기 관제사의 부재시에는 관리시스템(100)의 관제시스템 서버(110)가 스스로 판단하여 정보를 전달할 수 있도록 하는 것이다.

상기 관제시스템 서버(110)는 상기 스마트 디바이스(300)로부터 전송되는 사용자의 위치 정보를 통해 최단거리의 피난 정보를 제공하고, 상기 센서유닛(200) 또는 상기 스마트 디바이스(300)로부터 전송되는 재난 관련 정보를 사용자의 위치 정보와 연동하여 실시간으로 전송한다.

먼저, 본 발명에 의한 사물인식 센서의 정보전달 시스템 구성은 도 1에 도시된 바와 같이, 센서유닛(200) 또는 센서유닛(200)과 스마트 디바이스(300) 간의 통신 데이터는 관제시스템 서버(110)와 스마트 디바이스(300), IoT에 접속이 가능한 모든 객체로 전송 및 다운로드 되도록 구성된다.

상기 센서유닛(200)은 기본적으로 상기 스마트 디바이스(300)와의 네트워크 통신을 통해 사용자의 현재 위치를 실시간으로 측정할 수 있도록 하고, 환경 관련 인자를 측정하여 해당 공간 내에서 발생하는 다양한 재난 관련 정보 및 상황 정보를 센싱한다.

즉, 상기 센서유닛(200)의 센서들은 건물 내에서 온도, 습도, 연기, 가스, 진동, 방사능 센서 등의 다양한 센서들이 선택적으로 결합된 통합센서를 통해 상시에는 4S(환경(Smart environment), 보안(Secure), 안전(Safety), 에너지(Sustainable energy)) 정보를 제공하고 공조기기 등의 스마트 환경제어 기능을 수행하고, 화재, 지진, 방사능, 화생방과 같은 비상시에는 재난 대응 및 대피 기능을 수행하도록 구성된다.

상기 센서유닛(200)은 기능에 따라 공간의 크기별로 배치되어 각각 공간의 환경 정보를 센싱하고 센싱된 정보에 따라 상시에는 환경상태를 제어하고, 비상시에는 재난 감지 및 대피 정보를 제공하는 역할을 한다.

상기 센서유닛(200)은 모두 물리적인 현상을 관측하기 위한 센싱 기능 및 센싱된 정보를 통신하기 위한 통신 기능을 갖는다. 상기 센서유닛(200) 각각은 예를 들어 건축물의 기본 물리적인 현상을 센싱하기 위한 화재 센서, 진동 센서, 환경 센서, 온도 센서 등의 접촉 또는 비접촉 센서를 포함하는 다중 또는 단일센서, 그리고 다른 구성요소와의 유무선 통신을 위한 유무선 통신 인터페이스를 포함한다.

또한, 상기 센서유닛(200)은 평상시에는 조명, 냉난방 등 빌딩의 자동화 및 지능형 시스템과 연계될 수 있도록 하여 대중적 활용성을 높일 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

상기 스마트 디바이스(300)는 스마트폰, 웨어러블 디바이스, 스마트 모바일 단말기 등 다양한 형태의 디바이스를 의미함이 자명하다. 또한, 상기 IoT는 모든 종류의 유/무선 인터넷 통신, 스마트 디바이스 주변의 모든 주변기기들 간의 통신 등을 포괄하는 의미를 갖는 것이 바람직하다.

즉, 센서유닛(200) 및 실내 Wi-Fi나 Blustooth 등의 근거리 통신 모듈과 스마트 디바이스(300) 간 통신이 이루어질 수 있는 모든 상황에서, 센서유닛(200)과 상기 센서유닛(200)의 통신장치는 스마트 디바이스(300)의 위치정보를 직접적으로 측정하며, 측정된 위치정보를 상기 스마트 디바이스(300)의 물리좌표와 페어링하는 것이다.

상기 페어링은 다음과 같은 3가지 상황에서 이루어지게 된다. 첫째, 최초 스마트 디바이스(300)가 센서유닛(200)의 센서 및 통신영역에 도달했을 경우에 이루어지고, 둘째, 스마트 디바이스(300)가 자체적으로 물리좌표를 연산한 데이터와의 보정을 위하여 사용자에 의해 선택적으로 이루어 질 수 있으며, 셋째, 재난발생 시에 자동적으로 페어링 되어질 수 있다.

상기 스마트 디바이스(300)와 페어링이 되는 대상은 IoT로 연결될 수 있는 모든 형태의 통신 가능 객체가 될 수 있으며, 페어링 대상이 되는 것들은 관제시스템 서버(110)에서 정하는 순서로 상기 스마트 디바이스(300)와 페어링 되었다가 페어링이 깨졌다가 하기를 반복하거나, 상기 관제시스템 서버(110)는 특정 공간 내 통신망들과 IoT를 형성하는 모든 객체를 스캔하고, 그 중 선별적으로 택한 센서유닛(200)과 같은 객체와 스마트 디바이스(300) 간의 페어링을 형성시킬 수 있도록 구성될 수 있다.

따라서, 사용자가 시설물에 최초 진입시 스마트 디바이스(300)의 위치정보가 페어링되며, 도 2에 도시된 바와 같이, 최초 페어링만으로 사전정보(2D 또는 3D 안내도, 혹은 BIM기반 안내도 등)와 업데이트되는 공간상황만 받는 수신모드가 가동되어, 재난상황 발생시에는 기본으로 작동되고 있는 수신모드 이외에 자신의 좌표를 계속적으로 전달하는 인터렉티브 모드로 가동할지 선택할 수 있는 팝업이 스마트 디바이스(300)에 제공된다.

이때, 상기 수신모드는 재난 시 센서에 의한 한번의 페어링만으로 사전정보와 업데이트 되는 공간상황만 받는 모드를 의미하고, 인터렉티브 모드는 수신모드의 기능에 추가적으로 자신의 좌표를 지속적으로 전달하는 기능을 포함하는 모드를 말한다.

사용자는 시설물에 최초 진입시 수신모드를 선택할지 인터렉티브 모드를 선택할지를 결정할 수 있으며, 수신모드 선택시에는 사용자의 위치정보가 관리시스템(100) 또는 관제시스템 서버(110)에 전송되지 않는다.

한편, 센싱영역이 다중첩되는 경우에는 각 센서유닛(200)과 스마트 디바이스(300)는 주기적으로 돌아가며 페어링을 하게 되고, 이는 관리시스템(100)에서 인식하는 센서유닛(200)의 고유번호가 작은 순서에서 큰 순서로 할 수도 있고, 랜덤 넘버를 돌려 무작위적인 순서로 할 수도 있다. 이밖에도 다양한 방법을 통해 페어링 하는 규칙을 설정하여 센서유닛(200)과 스마트 디바이스(300) 간 페어링을 규칙적으로 변환하는 것이 바람직하다.

상기 스마트 디바이스(300)와 센서유닛(200)과 관제시스템 서버(110)의 연동방법은 상기에서 설명한 수신모드이냐 인터렉티브 모드이냐에 따라 각각 상이해진다.

수신모드는 스마트 디바이스(300)와 센서유닛(200) 사이에서만 페어링 되어 스마트 디바이스(300)에서 연산되는 사용자의 위치 정보를 실시간으로 보정하기 위한 모드이다.

반면에 인터렉티브 모드는 스마트 디바이스(300)와 센서유닛(200)과 관제시스템 서버(110)가 서로 연동되어 사용자의 위치정보를 공유라고 그에 따라 재난 발생과 같은 비상시에 사용자의 위치정보에 따른 피난 경로 및 탈출 정보를 제공하기 위한 모드이다.

그리고, 인터렉티브 모드에서는 스마트 디바이스(300)가 각 센서유닛(200)과 페어링 할 때마다 스마트 디바이스(300)의 위치를 측정하고, 관리시스템(100)은 이를 통해 스마트 디바이스(300)의 위치의 평균을 산출할 수 있다.

상기 스마트 디바이스(300)는 센서유닛(200)과 페어링되는 시점에서는 센서유닛(200)으로부터 전달받는 공간정보를 통해 사용자의 위치정보를 업데이트하고, 센서유닛(200)과의 페어링이 중단되는 시점에서는 아래에서 설명하는 바와 같이 자이로 센서와 같은 위치센서를 이용하여 사용자의 위치를 실시간으로 추정하여 스마트 디바이스(300)에 디스플레이할 수 있다.

한편, 특정 스마트 디바이스(300)의 위치오차는 페어링한 센서유닛(200)의 갯수의 제곱근에 반비례한다. 즉, 특정 스마트 디바이스(300)의 위치는 센서유닛 하나로 측정한 것보다 센서유닛 네 개로 측정한 것이 두 배 더 정확하다.

사용자는 자신의 스마트 디바이스(300)를 이용하여 관리시스템(100) 또는 외부에 원터치 방식으로 재난상황을 알릴 수 있으며, 도 3에 도시된 바와 같이, 관리시스템(100) 또는 각종 IoT와 송신 받은 재난 상황 정보를 각 사용자들의 위치정보와 연동하여 스마트 디바이스(300)를 소지한 모든 사용자들에게 제공할 수 있다.

또한, 각 사용자의 스마트 디바이스(300) 화면에는 실시간 재난 정보를 간결하게 받아볼 수 있도록 구성될 수 있다. 본 발명에서 언급하고 있는 서비스는 스마트 디바이스(300) 사용자에게 자신의 위치정보 전송을 허가할지 물어 허락한 사용자에 한하여 자신의 위치정보를 이용한 서비스를 제공받는 것이 바람직하다.

자신의 위치정보를 이용한 서비스란 특정 위치를 통과할 때, 주변의 스토어나 상점에서 제공되는 제품 관련 서비스 및 특정 공간에 대한 정보 안내 서비스 등을 포괄적으로 포함할 수 있다.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 스마트 디바이스(300) 내의 화면은 스마트 디바이스(300)에 내장된 자이로센서(311)를 비롯한 센서(310)들을 이용하여 다변화 하는 상황 속에서도 사용자의 위치에서 보기 편한 방향을 유지할 수 있다.

그러나 특정 사용자에게는 상기 스마트 디바이스(300) 내의 화면이 기존의 방식과 같이 스마트 디바이스(300)와 함께 따라 도는 것이 편할 수 있으므로 두 가지 화면표시 모드 중 하나를 선택할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 구성의 본 발명 사물인식 센서의 물리좌표 연산을 활용한 비상시 대피경로 안내 및 정보전달 시스템의 동작순서를 도 5 및 도 6을 참조하여 상세히 설명한다.

전술한 바와 같이, 사용자가 최초 시설물에 진입하게 되면, 사용자의 스마트 디바이스(300)의 위치정보를 페어링하기 위한 위치정보 페어링 단계가 실시된다. 위치정보 페어링 단계는 시설물의 진입 현관에 설치되어 있는 별도의 단말기를 통해 페어링에 대한 정보 제공을 통해 페어링이 수행될 수도 있고, 시설물 내부의 IoT 네트워크에 의해 스마트 디바이스(300)에 페어링에 대한 안내 정보를 제공하면서 수행될 수도 있다.

위치정보 페어링 단계에서는 초기 스마트 디바이스(300)의 위치값을 센서유닛(200)으로 측정하여 그 측정 좌표값을 관제시스템 서버(110)에 전송하고, 관제시스템 서버(110)가 사용자의 최초 위치를 확정함으로써 수행된다.

사용자에 의해 위치정보 페어링에 대한 수행되면, 해당 시설물에 대한 기본 공간정보를 제공하는 사전정보 제공단계가 수행된다. 사전정보 제공단계는 해당 시설물 내부 공간에 대한 공간정보(2D, 3D 안내도, BIM 기반 안내도 등)가 제공되며, 해당 사전정보를 통해 사용자는 자신의 스마트 디바이스(300)에 표시되는 시설물 내의 공간정보를 확인할 수 있다.

사전 정보 단계가 수행되면, 사용자에게 사용자의 위치정보에 대한 정보만을 전달받는 수신모드를 수행할지 실시간으로 사용자의 위치정보를 공유함과 동시에 해당 공간에서의 실시간 정보를 전달받는 인터렉티브 모드를 수행할지를 선택하는 모드 선택단계가 수행된다. 이는 도 2와 같이 수신모드와 인터렉티브 모드를 선택할 수 있는 별도의 팝업이 스마트 디바이스(300)에 제공됨으로써 사용자가 선택할 수 있다.

수신모드 단계는 상기에서 설명한 바와 같이 스마트 디바이스(300)와 센서유닛(200) 사이에서만 공간정보가 공유되므로 외부로 사용자의 위치정보가 전달되지 않는 모드이고, 인터렉티브 모드는 스마트 디바이스(300), 센서유닛(200), 및 관제시스템 서버(110) 사이에서 사용자의 위치정보가 공유됨과 동시에 해당 공간에서의 실시간 정보를 전달받을 수 있는 모드이다.

수신모드 단계가 선택되고 스마트 디바이스(300)와 센서유닛(200)이 서로 페어링이 되면, 스마트 디바이스(300)와 센서유닛(200)은 서로의 위치정보를 공유하면서 스마트 디바이스(300)의 위치정보를 실시간으로 보정하여 사용자의 스마트 디바이스(300)에 나타낸다.

그러나, 사용자의 이동 과정에서 스마트 디바이스(300)와 센서유닛(200)의 페어링이 단절되면, 스마트 디바이스(300)는 자체의 임베디드 시스템에 의해 사용자의 위치를 실시간으로 추정하여 사용자에게 제공한다. 스마트 디바이스(300)의 실시간 위치 추정은 이하에서 보다 자세하게 설명한다.

수신모드 단계에서 스마트 디바이스(300)와 센서유닛(200)의 페어링 여부에 따라 사용자의 위치를 실시간 보정하거나 추정하여 나타내고, 이러한 과정을 지속적으로 반복함으로써 사용자의 위치이동에 따른 위치 변화를 계속 나타낼 수 있다.

한편, 인터렉티브 모드 단계가 선택되면, 수신모드와 마찬가지로 스마트 디바이스(300)와 센서유닛(200)이 서로 페어링되면 센서유닛(200)으로부터 전송되는 위치정보를 통해 사용자의 위치정보를 보정하고, 페어링이 서로 단절되면 스마트 디바이스(300) 자체가 사용자의 위치를 실시간으로 추정하여 나타낸다.

다만, 사용자의 위치정보가 보정되거나 추정되면, 해당 위치정보를 관제시스템 서버(110)로 제공하여 서로 공유함으로써 관리시스템(100)에서 사용자의 위치상태를 실시간으로 모니터할 수 있도록 한다.

즉, 관제시스템 서버(110)가 인터렉티브 모드 작동시 생성되는 사용자의 위치 정보를 스마트 디바이스(300)의 사전정보에 매핑하여 사용자가 이동하는 경로를 실시간으로 표시할 수 있도록 구성되는 것이다.

상기 관제시스템 서버(110)는 인터렉티브 모드 작동시 사용자의 위치정보를 스마트 디바이스(300)의 사전정보에 매핑하여 사용자가 이동하는 경로를 실시간으로 표시하게 되는데, 실시간 공간정보의 사전 제공은 시설물에서 제공하는 기본 어플리케이션이나 별도의 재난 대응 어플리케이션을 다운로드하고, 이때의 사용자의 동의를 통해 권한을 부여받게 되어 시설물 내부에 진입할 때에 자동적으로 시스템이 이루어질 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

한편, 사용자는 자신의 선택에 의하여 스스로가 재난정보의 정확한 전달을 위한 또 다른 센서유닛(200)의 역할을 수행할 수 있으며, 이 때에는 스마트 디바이스(300)의 UX에 내장된 오감정보전달체계(SSN)을 통해 사용자는 능동적으로 재난정보 전달자의 역할을 수행할 수 있고, 재난발생시 사용자 디바이스에 온톨로지에 의해 정리된 시뮬레이션 및 복합적 실시간 상황 판단을 통해 도출된 가장 효율적이고 신속한 대피 경로를 제공받을 수도 있다.

이렇게 사용자가 직접 센서네트워크의 주체가 되어 자신의 오감에 의한 판단정보를 전달하는 과정을 SSN 방식이라고 한다. 이하, 상기 SSN 방식을 도 7을 참조하여 상세히 설명하자면, 상기 SSN 방식은 사람의 오감(5 Sense)을 통한 재난 및 상황을 센싱하는 것과 센서(1 Sense)를 통한 센싱정보를 하나의 네트워크를 구성하는 것을 의미한다. 즉, SSN System 이란 상기 SSN을 기반으로 한 네트워크 시스템인 것이다.

상기 SSN System의 기초 구성요소(basic elements)로는 SSP(Six Sense Processer), SSC(Six Sense Converter) 및 Triple S(Six Sense Sensor) 3가지를 들 수 있다.

상기 SSP는 IoT 관제시스템 서버(110)와 사용자의 두뇌를 포괄하는 개념이다. 하나의 네트워크 시스템 안에서 연산처리를 담당하는 것을 IoT 관제시스템 서버(110)뿐만 아니라 사용자의 두뇌또한 센싱 정보(오감을 통해 얻은)로 취급하여 연산처리하는 것으로서, 사용자의 두뇌와 IoT 관제시스템 서버(110)를 총칭하는 개념인 것이다.

즉, 이는 '사람이 하나의 프로세서와 복합 센서의 결합된 구조가 된다'는 것으로써 'UI를 통해 USN과 결합하여 SSN을 구성한다는 것'이므로 휴먼센서 개념보다 진보한 것이다.

다음으로, SSC란 스마트 디바이스(300) 등을 비롯한 UI를 말하며 상기 SSN을 구성하기 위한 컨버터로써의 UI를 뜻하며, Triple S는 사람의 오감을 느끼는 신경과 센서유닛(200)을 시스템 안에서 모두 포괄하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 방식으로 수신모드와 인터렉티브 모드가 사용자의 선택에 의해 수행될 수 있으나, 재난 발생시에는 인터렉티브 모드가 자동적으로 수행된다. 재난 발생시에는 관제시스템 서버(110)가 사용자의 실시간 위치를 전송받고, 해당 지점에서 최단 루트로 설정되는 피난 경로를 사용자의 스마트 디바이스(300)에 제공한다.

즉, 임베디드 시스템이 내장된 각 공간의 센서유닛(200)이 상기 관제시스템 서버(110)과 연동하여 실시간 재난 정보의 변경내용과 추이를 모니터링 하고, 상시에 상기 관제시스템 서버(110)가 시뮬레이션에 의해 학습하고 정리한 온톨로지 데이터를 바탕으로 상기 공간의 사용자들에게 제공된 사전 공간정보에 내장되어 있는 다양한 함수들을 변경시킬 수 있도록 함으로써, 사용자가 재난상황을 자신의 스마트 디바이스(300)로부터 직관적으로 파악할 수 있도록 해주는 것이다.

특히, 상기 관제시스템 서버(110)는 센서유닛(200)에 의해 측정되는 해당 공간에서의 환경 관련 정보(온도, 습도, 연기, 가시거리 등)를 통해 사용자가 안전하게 대피할 수 있는 피난 루트를 제공하며, 피난 루트는 해당 공간에 위치하는 사용자의 인원수나 밀집도 등을 분석하여 복합적으로 산정될 수 있다.

또한, 관제시스템 서버(110)는 사용자의 스마트 디바이스(300)에 의해 실시간으로 전송되는 재난 관련 정보를 취득하여 피난 루트 산정의 기본값으로 사용할 수도 있고, 향후 예측되는 재난 상태를 고려하여 피난 루트에 대한 우회 루트도 추가로 제공할 수도 있다.

이하에서는 스마트 디바이스(300)가 센서유닛(200)과 페어링되지 않을 때, 자체의 임베디드 시스템에 의해 사용자의 위치를 추정하는 방법에 대해 설명한다.

본 발명에 의한 사용자 위치 추정방법은 상기 센서유닛(200)과의 페어링이 종료되기 전 2개의 특정 시점 사이의 위치측정값과 상기 스마트 디바이스(300)의 위치센서에 의한 각가속도 측정값과 가속도 측정값에 의해 제1 속도를 산정하는 제1 속도 산정단계; 상기 제1 속도 및 상기 스마트 디바이스(300)의 추정 단위시간에 의해 제1 변위를 산정하는 제1 변위 산정단계;및 상기 제1 변위에 기초하여 추정 단위시간을 통해 순차적으로 제n 속도를 산정하고, 상기 제n 속도에 의해 상기 제1 변위부터 상기 제n 변위를 총합하여 최초 위치로부터 현재 위치를 실시간으로 추정하는 제n 변위 산정단계를 포함하는 것이 바람직하다.

스마트 디바이스(300)는 자체에 포함된 자이로센서 및 가속도 센서 등의 센서에 의해 연산된 물리좌표가 구현하는 가상 위치 지점을 상기 스마트 디바이스(300)의 사전정보에 표시하여 구성된다.

그리고, 관제시스템 서버(110)는 비상시에 각 공간에 설치된 다수의 센서유닛(200)으로부터 인터렉티브 모드가 작동되는 스마트 디바이스(300)에게 주기적인 페어링을 실시하여 위치 좌표값의 오차율을 줄여주는 것이 바람직하다.

스마트 디바이스(300)는 센서유닛(200)과 스마트 디바이스(300) 간 통신이 두절되면 두절되기 전 측정된 상기 스마트 디바이스(300)의 위치와 측정시간을 이용하여 사용자의 현재 위치를 실시간으로 추정한다.

상기 스마트 디바이스(300)는 상기 스마트 디바이스(300)와 센서유닛(200)을 제외한 IoT망을 통한 상기 스마트 디바이스(300) 내의 자이로센서와 가속도 센서를 연동하여 상기 스마트 디바이스(300)의 위치를 추정할 수 있도록 구성된다.

먼저, 스마트 디바이스(300)가 사용자의 위치를 추정하기 위해서는 사용자의 초기값을 설정하고, 해당 초기값에 기초하여 자이로센서 및 가속도 센서에 의해 측정되는 값에 의해 사용자의 위치를 추정한다.

스마트 디바이스(300) 사용자의 위치를 IoT망을 통해 알기 위한 초기값 설정 방법에 대하여 구체적으로 설명하자면, 센서유닛(200)을 통해 통신 두절 시점의 스마트 디바이스(300)의 위치(

)를 제1 초기 위치로 사용하고, 두절 시점 직전의 상기 스마트 디바이스(300)의 위치(

)를 제2 초기 위치로 사용하고,

과 제1 추정 단위 시간 간격(

)을 종합하여 아래 수학식 1을 통해 초기속도(

)를 얻을 수 있다(이때 디바이스 위치(

)는 x축 방향 위치 성분만을 특정하여 언급하는 것이 아니고 변위로써 또는 각 방향 위치 성분 모두를 대표하여 표기된 것이다).

다음으로, 스마트 디바이스(300) 사용자의 위치를 IoT 망을 통해 알기 위한 계산 방법에 대하여 상세히 설명하자면, IoT 망을 이용하여 얻은 첫 측정 시점의 자이로 센서를 통해 얻는 각가속도를

라고 하고(만약 각정보를 직접 알 수 있다면

로 두고), 가속도 센서(312)를 통해 얻은 가속도를

로 두면 IoT 통신을 이용해 얻은 첫 제1 속도(

)는 아래 수학식 2와 같이 얻을 수 있다. 이 때 시간간격은 통신망이 달라졌으므로

(제1 추정단위시간)이 아닌

(제2 추정단위시간)로 설정하는 것이 바람직하다.

그리고, 이와 같은 방식으로 IoT 통신을 이용해 얻은 첫 제1 변위(

)는 아래 수학식 3과 같이 얻을 수 있다.

또한, 이 같은 방식으로 IoT 망을 이용한 두 번째 측정 시점의 추정 위치는 아래 수학식 4와 같다.

한편, 이 같은 방식으로 IoT 망을 이용한 n번째 특정 시점의 추정 위치, 즉 제n 변위는 역시 아래 수학식 5 또는 수학식 6과 같다.

따라서, 스마트 디바이스(300) 내의 자이로 센서 정보 및 가속도 센서 정보와 센서유닛(200)으로부터 얻는 마지막 시점 위치 정보 및 마지막 직전 시점 위치 정보를 종합하여 센서유닛(200)과 스마트 디바이스(300) 간 통신 두절 시에도 사용자의 위치정보를 지속적으로 계산할 수 있게 되는 것이다.

상기에서 설명한 [수학식 5]는 n번째 측정시점의 위치값 또는 위치좌표를 구하기 위한 것으로써 초항부터 n-1항 까지 모두 고려하여 정리된 것이고, [수학식 6]은 n번째 측정시점의 위치 값 또는 위치 좌표를 구하기 위한 것으로서 단지 n번째 측정시점의 위치값을 n-1번째 측정시점의 정보들만 가지고 표현한 것이므로 수식적으로는 큰 차이가 없으나, 스마트 디바이스(300) 자체 임베디드 시스템에서 사용자의 위치 값 또는 좌표를 계산할 때에는 약간의 차이가 발생한다.

즉, [수학식 5]에 의해 계산하는 것은 계산할 때 매 시점의 정보를 저장해두며 계산을 수행하겠다는 것이고, [수학식 6]에 의해 계산한다는 것은 측정 시점 바로 전 시점의 정보만을 저장해두며 계산을 수행하는 것이다.

따라서, [수학식 5]에 의해 계산을 하게 되면 시간이 지속될 수록 계산량이 증가하게 되어 연산처리 시간이 늘어나게 되는 반면, [수학식 6]에 의해 계산을 하게 되면 일정 시간 내에 연산을 처리할 수 있다.

본 발명에서는 정확한 위치 계산이 아닌 근사적인 방법에 의한 위치 계산이 필요하기 때문에 n번째 측정시점의 위치를 계산하기 위해서는 측정시점 이전의 적당한 유한 수의 항(n-1항, n-2항, ... , n-k항)을 결정하여 [수학식 5]와 [수학식6]을 혼용하여 사용하는 것이 바람직하다.

시설물의 센서 유닛배치 방식을 고려하는 경우와 같이 스마트 디바이스(300)의 사용자가 출입구에 들어설 때 출입구에 위치한 센서유닛을 비롯한 Iot를 이용하여 신속한 2번의 측정을 통해 두 시점의 위치 값 또는 위치 좌표를 얻어 초기 위치와 초기 속도 정보로 활용할 수 있다.

또한, 수리물리학적으로 미적분시 컴퓨팅할 때 사용하는 정형화된 유사수식 및 그에 유사한 방법들에 의한 프로그래밍 방식을 모두 포함할 수 있다.

그리고, 각가속도 성분인 a₁, a_f1와 가속도 성분인 a_x1, a_y1, a_z1 중(a_x는 가속도를 각 성분별로 나타낼 필요에 의해 가속도의 x성분만을 의미함) 3개의 값만 알면 스마트 디바이스(300) 자체 임베디드 시스템은 초기 속도와 초기 위치값을 결합하여 사용자의 위치를 계산할 수 있다.

즉, [수학식 1] 내지 [수학식 6]은 병진운동에 대한 수식이고, 이하의 [수학식 7] 및 [수학식 8]은 회전운동 성분에 대한 수식이다. 따라서, 회전운동 성분값을 알더라도 병진운동 성분값과의 관계를 통해 상기에서 설명한 방식과 같이 사용자의 위치를 추정할 수 있다.

x,y,z 값과 r,,f의 관계는 아래의 수학식 7과 같다.

[수학식 7]에서 각속도의 성분들이 ω_θ1, ω_φ1이라 하면 아래와 같은 수식연산을 할 수 있다.

상기 수식 연산에서 알 수 있는 바와 같이, Iot 관제 시스템 서버에서 가속도 성분이나 각가속도 성분 중 3개만 알면 초기값 정보와 이 식들을 종합하여 사용자의 위치를 알 수 있다.

한편, 상기에서 설명한 초기속도 v₁을 결정하는 방법을 개선하기 위한 별도의 온톨로지 방법이 적용될 수 있다.

[수학식 2]에서 같이 ,

에서 만약 v₀를 얻는 시점 전 시점에서 얻는 속도를 v_-1이라고 가정하고, v_-1을 얻는 시점 전 시점에서 얻는 속도를 v_-2라고 가정하여 v_-n을 얻는다면 아래의 수학식 8과 같다.

[수학식 8]에 의해 센서를 통해 얻은 속도 값들을 적당히 평균하여 마지막 센싱의 마지막 속도로 취급할 수 있다. 만약, 단말기 사용자가 빠르게 가속하는 운동을 한다면, n=0 또는 0에 가까운 수로 결정하는 것이 정확한 v₁을 얻게 되겠지만, 만약, 사용자가 가속하지 않고 가급적 일정하게 움직인다면 센싱 오차를 줄이기 위한 방편으로 적당히 많은 수의 사전속도 값들을 평균 내는 것이 바람직하다.

만약, 디바이스 사용자가 특정 센서유닛을 비롯한 IoT로써 기능하는 유닛의 센싱 영역 내에 있다가 그 센싱 영역 밖으로 이동한 후 다시 그 센싱 영역으로 들어오거나 다른 IoT로써 기능하는 유닛의 센싱영역에 들어오게 되면 위의 방법으로 추정한 위치 값 또는 위치 좌표와 센서유닛을 통해 얻은 위치 값 또는 위치좌표를 비교할 수 있다. 이를 통해, 위의 방법을 통해 계산한 위치 정보의 오차를 구할 수 있다.

따라서, 관제시스템 서버(110)는 평상시 한 명 또는 가급적 여러 명의 관리자의 디바이스가 위치정보 전송을 허용해두고, 관리자의 운동 방식에 따라 측정 시간간격 t₂와 평균할 v_-k의 개수를 스스로 바꿔가며 오차를 학습해둔다.

관제시스템 서버(110)는 상황에 따른 관리자의 평균 운동 속도와 평균 운동 가속도, 운동 속도 표준편차, 운동 가속도 표준편차 등을 계산하여 상황에 따른 관리자 또는 관리자들의 행동패턴을 학습해둔다. 이를 기반으로 비상시 가장 오차가 적을 것으로 기대하는 방법으로 디바이스 사용자들의 위치를 추정한다.

상기에서 설명한 온톨로지 방법은 병진운동 성분에 대한 방법만을 기술하고 있으나, 각가속도 성분의 적분을 위한 과정에서도 위와 같은 온톨로지 방법이 적용될 수 있음은 물론이다.

상기 관제시스템 서버(110)는 센서유닛(200) 및 실내 Wi-Fi나 Blustooth 등의 통신모듈(201)을 통해서나 그 외 각종 IoT를 통해서나 아니면 이 모든 것을 포괄하는 SSN(Six Sense Network)을 통해서 파악된 위험 지역을 구분하고, 상기 스마트 디바이스(300) 화면에 정보를 표시할 수 있도록 위험지역 정보를 표시하며 어떤 경로나 방법으로든 스마트 디바이스(300)의 위치를 파악했다면, 특정 스마트 디바이스(300) 사용자가 위험지역을 향해 움직여갈 시 해당 스마트 디바이스(300) 사용자에게 접근금지 정보를 제공하는 것이 바람직하다.

또한 해당 스마트 디바이스(300) 사용자가 경우에 따라 가스흡입으로 호흡곤란 상태나 환각상태에 있는 등 사리판단이 어려울 수 있는 상황 가운데 위험지역으로 향해 갈 수 있으므로 관제시스템 서버(110)는 해당 사용자 주변 일정 영역 내 추적모드가 발동된 모든 스마트 디바이스(300) 사용자에게 해당 사용자의 위험 정보를 제공해주는 것이 바람직하다.

즉, 사용자는 스마트 디바이스(300)를 통하여 공간정보를 제공받고, 재난 발생 시에는 상기 공간정보를 바탕으로 변화되는 사용자의 위치 정보가 센서유닛(200)을 통하여 다양한 방법으로 측정되어지며, 사물에 배치된 다양한 센서유닛(200)를 통해 감지된 정보와, 사용자가 판단하여 스마트 디바이스(300)를 통해 제공된 정보의 실시간 반영을 통하여 사전공간정보가 변경이 되는 등 센서유닛(200)과 사용자가 생성한 스마트 디바이스(300) 정보의 간섭으로 관리시스템(100)의 변화를 주는 것이다.

이때, 이와 같은 본 발명에 따른 사물인식 센서의 물리좌표 연산을 활용한 비상시 대피경로 안내 및 정보전달 시스템은 각각의 흩어져 있는 사용자들의 개별적 정보를 "사용자=가장 스마트한 센서"라는 개념으로 인식하고, 사용자가 직접 센서가 하는 다양한 기능을 스마트 디바이스(300)를 통하여 전달할 수 있고, 이를 관제시스템 서버(110)의 프로세서와 전문교육에 의한 통제사의 적절한 판단을 통하여 사용자에게 피난 경로 및 재난 대응방법을 전달하거나, 통제사 부재시에는 프로세서가 능동적으로 판단 후 전달될 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

또한, 본 발명의 센서유닛(200) 기존의 비상구등과 별개로 OLED에 의한 고휘도 점멸식 발광을 이용하는 인터노드를 구비할 수 있으며, 각각의 목적에 따라 천장-벽부-매립-사각지대 등에 설치 부착되는 센서유닛(200)을 통하여 상황별 맞춤화된 정보를 인식할 수 있는 효과가 있고, 사용자의 스마트 디바이스(300)에 내장된 자이로센서와 가속도 센서를 활용하여 공간 및 이동좌표를 구현할 수 있는 효과가 있다.

본 명세서에는 설명되는 실시 예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는것이 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
100 : 관리시스템 110 : 관제시스템 서버
200 : 센서유닛 300 : 스마트 디바이스

Claims (16)

1. 스마트 디바이스 내의 위치센서를 이용하여 공간에 설치되는 센서유닛으로부터 전송되는 초기 위치를 기반으로 사용자의 위치를 실시간으로 추정하는 방법에 있어서,
   상기 센서유닛과의 페어링이 종료되기 전 2개의 특정 시점 사이의 위치측정값과 상기 스마트 디바이스의 위치센서에 의한 각가속도 측정값과 가속도 측정값에 의해 제1 속도를 산정하는 제1 속도 산정단계;
   상기 제1 속도 및 상기 스마트 디바이스의 추정 단위시간에 의해 제1 변위를 산정하는 제1 변위 산정단계;및
   상기 제1 변위에 기초하여 추정 단위시간을 통해 순차적으로 제n 속도를 산정하고, 상기 제n 속도에 의해 제n 변위를 산정하고, 상기 제1 변위부터 상기 제n 변위를 총합하여 최초 위치로부터 현재 위치를 실시간으로 추정하는 제n 변위 산정단계를 포함하며,
   상기 제1 속도 산정단계는
   수학식 2 :

   

   
   (

   

   ,

   

   : 제1 초기 위치(센서유닛과의 페어링이 종료되기 전 첫번째 특정 시점에서의 위치, X축 방향, Y축방향, Z축방향의 위치값을 모두 나타냄),

   

   : 제2 초기 위치(센서유닛과의 페어링이 종료되기 전 두번째 특정 시점에서의 위치, X축 방향, Y축방향, Z축방향의 위치값을 모두 나타냄),

   

   : 제1 추정단위시간(센서유닛과 페어링이 종료되는 시점에서의 측정시간간격),

   

   : 제2 추정단위시간(

   

   이후의 측정시간간격),

   

   : 초기 속도,

   

   : 가속도)
   에 의해 상기 제1 속도를 산출하는
   사물인식 센서와 연동되는 스마트 디바이스의 물리좌표 연산을 활용한 사용자 위치 추정 방법.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1 변위 산정단계는
   수학식 3 :

   

   
   (

   

   : 제1 변위)
   에 의해 상기 제1 변위를 산정하는
   사물인식 센서와 연동되는 스마트 디바이스의 물리좌표 연산을 활용한 사용자 위치 추정 방법.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 제n 변위 산정단계는
   수학식 5 :
   

   

   
   또는
   수학식 6 :

   

   
   (

   

   : 제n 변위,

   

   : 제n-1 속도,

   

   : 제n 가속도,

   

   : 제n-1 변위)
   에 의해 제n 변위를 산정하는
   사물인식 센서와 연동되는 스마트 디바이스의 물리좌표 연산을 활용한 사용자 위치 추정 방법.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 제n 변위 산정단계는
   상기 제n 변위의 측정시점 이전의 일정 수의 유한항(n-1항, n-2항, ... , n-k항)을 결정하여 일부는 상기 수학식 5에 의해 제n 변위를 산정하고, 나머지는 상기 수학식 6에 의해 제n 변위를 산정하는
   사물인식 센서와 연동되는 스마트 디바이스의 물리좌표 연산을 활용한 사용자 위치 추정 방법.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 제1 속도 산정단계는
   수학식 8 :

   

   
   에 의해 제1 속도를 산출하는
   사물인식 센서와 연동되는 스마트 디바이스의 물리좌표 연산을 활용한 사용자 위치 추정 방법.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 제n 변위 산정단계는
   수학식 7 :

   

   
   에 의해 회전운동 속도 성분을 이용하여 사용자의 위치를 추정하는
   사물인식 센서와 연동되는 스마트 디바이스의 물리좌표 연산을 활용한 사용자 위치 추정 방법.
   
8. 사용자가 소지하는 스마트 디바이스를 통해 평상시에는 사용자의 위치정보 및 공간정보를 제공하고 비상시에는 사용자에게 피난정보 및 재난정보를 제공하는 시설물 내에서의 비상대피경로 안내 및 정보전달 시스템에 있어서,
   시설물 내에 설치되어 환경정보 및 공간정보를 센싱하는 센서유닛;
   상기 센서유닛과 연결되고, 제1항 및 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 의한 사용자 위치 추정 방법이 수행되는 스마트 디바이스;및
   평상시에는 상기 센서유닛과 연결되고, 비상시에는 상기 센서유닛 및 상기 스마트 디바이스와 연결되어 재난 상태를 파악하고 사용자에게 관련정보를 제공하는 관제시스템 서버를 포함하는
   사물인식 센서와 연동되는 스마트 디바이스의 물리좌표 연산을 활용한 사용자 위치 추정 방법을 이용한 시설물 내에서의 비상대피경로 안내 및 정보전달 시스템.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 스마트 디바이스는
   최초 시설물에 진입할 때, 상기 사용자의 동의에 따라 상기 시설물에서 제공하는 어플리케이션을 설치하도록 구성되는
   사물인식 센서와 연동되는 스마트 디바이스의 물리좌표 연산을 활용한 사용자 위치 추정 방법을 이용한 시설물 내에서의 비상대피경로 안내 및 정보전달 시스템.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 어플리케이션은
    사용자의 위치정보를 상기 관제시스템 서버에 전송하지 않는 수신모드와, 사용자의 위치정보를 상기 관제시스템 서버와 공유하는 인터렉티브 모드를 선택하도록 구성되는
    사물인식 센서와 연동되는 스마트 디바이스의 물리좌표 연산을 활용한 사용자 위치 추정 방법을 이용한 시설물 내에서의 비상대피경로 안내 및 정보전달 시스템.
    
11. 제10항에 있어서,
    상기 어플리케이션은
    최초 시설물에 진입할 때 사용자의 위치정보를 상기 관제시스템 서버에 전송하여 상기 초기 위치로부터 사용자의 실시간 위치를 측정하되, 상기 센서유닛과 페어링이 되면 상기 센서유닛으로부터 전송되는 공간정보를 통해 사용자의 위치를 측정하고, 상기 센서유닛과 페어링이 단절되면 상기 사용자 위치 추정 방법을 통해 사용자의 위치를 추정하는
    사물인식 센서와 연동되는 스마트 디바이스의 물리좌표 연산을 활용한 사용자 위치 추정 방법을 이용한 시설물 내에서의 비상대피경로 안내 및 정보전달 시스템.
    
12. 제10항에 있어서,
    상기 관제시스템 서버는
    상기 센서유닛 또는 상기 스마트 디바이스 또는 외부로부터 재난 상태가 접수되면, 상기 스마트 디바이스와 상기 인터렉티브 모드로 전환하여 상기 스마트 디바이스에 상기 재난 정보 또는 상기 피난 정보를 제공하는
    사물인식 센서와 연동되는 스마트 디바이스의 물리좌표 연산을 활용한 사용자 위치 추정 방법을 이용한 시설물 내에서의 비상대피경로 안내 및 정보전달 시스템.
    
13. 제10항에 있어서,
    상기 관제시스템 서버는
    상기 스마트 디바이스로부터 전송되는 사용자의 위치 정보를 통해 최단거리의 피난 정보를 제공하고, 상기 센서유닛 또는 상기 스마트 디바이스로부터 전송되는 재난 관련 정보를 사용자의 위치 정보와 연동하여 실시간으로 전송하는
    사물인식 센서와 연동되는 스마트 디바이스의 물리좌표 연산을 활용한 사용자 위치 추정 방법을 이용한 시설물 내에서의 비상대피경로 안내 및 정보전달 시스템.
    
14. 제10항에 있어서,
    상기 관제시스템 서버는
    상기 스마트 디바이스에서 추정되는 사용자의 위치 정보에서 변수값을 수시로 변경하여 사용자의 실제 위치와의 오차를 판정하여 상기 스마트 디바이스에 전송하는
    사물인식 센서와 연동되는 스마트 디바이스의 물리좌표 연산을 활용한 사용자 위치 추정 방법을 이용한 시설물 내에서의 비상대피경로 안내 및 정보전달 시스템.
    
15. 제10항에 있어서,
    상기 관제시스템 서버는
    상기 사용자의 평균 운동 속도, 평균 운동 가속도, 운동 속도 표준편차, 및 운동 가속도 표준편차 중 어느 하나 이상을 계산하여 상황에 따른 사용자의 행동패턴을 학습하여 사용자의 위치를 추정하는
    사물인식 센서와 연동되는 스마트 디바이스의 물리좌표 연산을 활용한 사용자 위치 추정 방법을 이용한 시설물 내에서의 비상대피경로 안내 및 정보전달 시스템.
    
16. 제10항에 있어서,
    상기 관제시스템 서버는
    SSN 방식에 의해 재난 정보 및 공간 정보를 취득하는
    사물인식 센서와 연동되는 스마트 디바이스의 물리좌표 연산을 활용한 사용자 위치 추정 방법을 이용한 시설물 내에서의 비상대피경로 안내 및 정보전달 시스템.

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