KR101791256B1 - 단말기 측위 방법, 측위 장치 및 액세스포인트 - Google Patents

단말기 측위 방법, 측위 장치 및 액세스포인트 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예는 단말기 측위 방법, 측위 장치 및 액세스포인트에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 단말기 측위 시스템은 측위 서비스가 이루어지는 임의의 지역에 설치되어 서로 다른 방향의 섹터(Sector)별로 신호를 전송하는 둘 이상의 무선랜 모듈을 포함하고, 단말기의 측위 요청시 상기 단말기로 상기 섹터별 다중 신호를 전송하는 액세스포인트(AP); 및 상기 섹터별로 임의의 지점에 대한 가상의 위치 좌표를 계산하여 저장하고, 상기 단말기의 요청시 제공되는 상기 AP의 AP 정보에 근거하여 상기 가상의 위치 좌표를 추출하며, 추출한 상기 가상의 위치 좌표를 이용하여 측위 결과를 산출해 상기 단말기로 제공하는 측위 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

단말기 측위 방법, 측위 장치 및 액세스포인트{Method for Positioning Terminal, Positioning Apparatus, Access Point}
본 발명의 실시예는 단말기 측위 방법, 측위 장치 및 액세스포인트에 관한 것이다. 더 상세하게는 다중 신호를 전송할 수 있도록 액세스포인트 내의 가령 근거리 통신모듈과 안테나를 복수로 배치하여 안테나의 지향 섹터(Sector)를 구분하도록 설계함으로써 측위 수행을 위한 시스템 구축 등에 드는 비용을 절감하고, 아울러 다중 신호를 이용해 측위 정밀도를 향상시킬 수 있는 단말기 측위 방법, 측위 장치 및 액세스포인트에 관한 것이다.
이하의 부분에서 기술되는 내용은 본 발명의 실시예와 관련되는 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것이 아님을 밝혀둔다.
전자·통신기술의 비약적으로 발전에 따라 무선통신망(wireless network)을 이용한 다양한 무선통신 서비스가 제공되고 있다. 이에 따라, 무선통신망을 이용한 무선통신시스템에서 제공하는 서비스는 음성 서비스뿐만 아니라 패킷(packet) 데이터 등과 같이 데이터를 송신하는 멀티미디어 통신서비스로 발전해 가고 있다.
무선단말기를 이용한 다양한 무선인터넷 서비스 중 특히 위치기반 서비스(LBS: Location Based Service)는 넓은 활용성과 편리함으로 인해 크게 각광받고 있다. 위치기반 서비스는 휴대폰 및 PDA(Personal Digital Assistant) 등 무선단말기의 위치를 파악하고, 파악된 위치와 관련되어 부가 정보를 제공하는 통신 서비스를 말한다.
위치기반 서비스 제공을 위한 측위 기술은 무선단말기의 위치를 측정하기 위하여 무선통신망의 기지국의 셀 반경인 전파환경을 이용하여 소프트웨어적으로 위치를 확인하는 네트워크 기반(Network based) 방식과 무선단말기에 탑재된 GPS 수신기를 이용한 핸드셋 기반(Handset based) 방식, 그리고 이들 두 가지 방식을 혼합한 하이브리드(Hybrid) 방식으로 분류된다.
최근 들어서는 이러한 다양한 측위 방식에 와이파이(WiFi)와 같은 무선랜 액세스포인트를 접목시킴으로써 무선단말기의 좀더 정밀한 측위를 수행하는 기술로까지 발전하고 있다. 예를 들어 와이파이를 위한 무선랜 액세스포인트는 50 ~ 100 m까지의 커버리지(Coverage)를 가질 수 있기 때문에 그만큼 정밀 측위에 유용할 수 있는 것이다.
도 1은 종래 AP(Access Point)를 활용한 측위를 설명하기 위한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 AP를 활용한 측위 방식은 각각의 AP가 관할하는 통신 커버리지 내에 무선단말기의 사용자가 있게 되면, 측위 장치에서의 측위 요청시 무선단말기가 주변에 인식되는 AP의 AP 정보를 전송해 주고, 측위 장치는 그 AP 정보를 활용하여 무선단말기의 측위 결과를 제공하는 방식으로 이루어졌다.
그런데, 종래에 제어 신호만을 전송하는 가령 비콘(Beacon) AP는 신호가 전달되지 않는 지역인 소위 커버리지 홀(Coverage Hole)을 최소화하는 역할을 수행하고 있으나, 설치 비용이 많이 소요되는 문제점이 있다.
또한 측위를 위하여 격자 셀 방식을 이용하는 핑거프린트(Fingerprint) 방식의 경우, 측위 정확도를 향상시키기 위하여 다양한 신호가 발생하여야 격자 간 구분이 용이하게 되지만, 도 1에서와 같이 대상 지역이 그룹(A, B, C) 내 격자마다 동일한 신호가 저장되어 있다면, 격자를 서로 구분할 수 없어 측위 정확도 향상에 기여할 수 없게 된다.
본 발명의 실시예는 액세스포인트가 다중 신호를 전송할 수 있도록 함으로써 단말기의 측위 수행을 위한 시스템 활용시 저렴한 비용을 들여 단말기의 측위 정밀도를 높일 수 있는 단말기 측위 방법, 측위 장치 및 액세스포인트를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 실시예에 따른 액세스포인트는 측위 서비스가 이루어지는 임의의 지역에 설치되어 단말기의 측위를 수행하기 위하여 서로 다른 방향의 섹터(Sector)별로 신호를 전송하는 둘 이상의 무선랜 모듈; 및 상기 단말기의 측위 요청시 상기 단말기로 상기 섹터별 다중 신호를 전송하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 측위 장치는 측위 서비스가 이루어지는 임의의 지역에 설치되어 서로 다른 방향의 섹터(Sector)별로 신호를 전송하는 액세스포인트(AP)와 관련해 상기 섹터별로 상기 AP의 설치 위치 좌표로부터 이동되는 임의의 지점에 대한 가상의 위치 좌표를 계산하는 가상 위치좌표 계산부; 단말기의 측위 요청시 제공되는 상기 AP의 AP 정보에 근거하여 상기 가상의 위치 좌표를 추출하는 가상 위치좌표 추출부; 및 추출한 상기 가상의 위치 좌표를 이용하여 측위 결과를 산출하고, 상기 측위 결과를 상기 단말기로 제공하는 측위 결과 제공부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 단말기 측위 방법은 측위 서비스가 이루어지는 임의의 지역에 설치되어 서로 다른 방향의 섹터(Sector)별로 신호를 전송하는 액세스포인트(AP)와 관련하여 상기 섹터별로 상기 AP의 설치 위치 좌표로부터 이동되는 임의의 지점에 대한 가상의 위치 좌표를 계산하여 저장하는 단계; 단말기의 측위 요청시 제공되는 상기 AP의 AP 정보에 근거하여 상기 가상의 위치 좌표를 추출하는 단계; 및 추출한 상기 가상의 위치 좌표를 이용하는 측위 결과를 산출하고, 상기 측위 결과를 상기 단말기로 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 다중 신호를 전송할 수 있도록 액세스포인트의 구조를 변경함으로써 저렴한 비용으로 측위 시스템을 구축할 수 있을 것이다.
또한 측위 수행시 예를 들어 격자 셀을 이용한 핑거프린트 방식의 경우 다중 신호를 이용해 측위가 이루어지는 대상 지역을 더욱 세분화하여 측위 결과를 산출할 수 있기 때문에 그만큼 측위 정밀도를 높일 수 있을 것이다.
나아가, 더욱 정밀한 측위 서비스의 제공이 가능하게 되면 산업생산성증대(IPE)나 기업간 전자상거래(B2B) 사업에 차별화된 서비스를 제공할 수 있어 기업 또는 사업자 등의 수입 창출로 이어지게 된다.
도 1은 종래 AP를 활용한 측위를 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 단말기 측위 시스템을 나타내는 도면,
도 3은 도 2의 AP가 특정 지역에 설치된 예를 나타내는 도면,
도 4는 도 2의 AP의 안테나 지향 방향 각도를 설명하기 위한 도면,
도 5는 도 2의 AP의 가상 AP 위치를 설명하기 위한 도면,
도 6은 도 2의 측위 장치의 구조를 예시한 도면,
도 7은 도 2의 AP의 구조를 나타내는 블록다이어그램,
도 8은 2개의 다중 신호를 전송하는 2중 구조의 AP를 예시한 도면,
도 9는 4개의 다중 신호를 전송하는 AP의 활용 예를 나타내는 도면,
도 10은 도 2의 단말기 측위 시스템의 측위 과정을 나타내는 도면,
도 11은 도 2의 측위 장치의 구동 과정을 나타내는 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 단말기 측위 시스템을 나타내는 도면이고, 도 3은 도 2의 AP가 특정 지역에 설치된 예를 나타내는 도면이며, 도 4는 도 2의 AP의 안테나 지향 방향 각도를 설명하기 위한 도면이다. 또한 도 5는 도 2의 AP의 가상 AP 위치를 설명하기 위한 도면이며, 도 6은 도 2의 측위 장치의 구조를 예시한 도면이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 단말기 측위 시스템은 단말기(200), AP(210), 통신망(220), 측위 장치(230)의 일부 또는 전부를 포함한다.
본 발명의 실시예에서의 단말기(200)는 다양한 유무선 환경에 적용될 수 있으며 단말기 형태별로 구분되는 PDA(Personal Digital Assistant), 셀룰러폰, 스마트폰 등과, 통신 방식별로 구분되는 PCS(Personal Communication Service)폰, GSM(Global System for Mobile)폰, W-CDMA(Wideband CDMA)폰, CDMA-2000폰, MBS(Mobile Broadband System)폰, LTE(Long Term Evolution)폰 등을 모두 포함한다. 여기서, MBS폰은 현재 논의되고 있는 차세대 시스템에서 사용될 단말기이다. 또한 단말기(200)는 데스크탑 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 넷북 및 태블릿 PC, 더 나아가 클라우드 컴퓨팅 환경 하에 사용되는 클라우드 단말기 등을 더 포함할 수 있다.
단말기(200)는 무선통신 모듈, 무선랜 모듈을 포함하며, GPS 모듈을 더 포함할 수 있다. 무선통신 모듈을 구비함에 따라 단말기(200)는 통신망(220)에 접속하여 상대방과 통상적인 음성 또는 데이터 통신을 수행하고, 무선랜 모듈을 구비함에 따라 주변에 인식되는 AP(210) 등을 경유해 통신망(220)에 접속하여 각종 웹 페이지 데이터를 수신한다. 더 나아가 단말기(200)는 GPS 모듈을 구비함에 따라 GPS 위성을 통해 제공되는 데이터를 수신하게 된다.
단말기(200)는 인터넷 접속 프로토콜인 무선 애플리케이션(WAP: Wireless Application Protocol), HTTP 프로토콜을 사용하는 HTML에 기반한 MIE(Microsoft Internet Explorer), 핸드헬드 디바이스 트랜스포트 프로토콜(HDPT: Handheld Device Transport Protocol), NTT DoKoMo사의 i-Mode 또는 특정 통신사의 무선 인터넷 접속용 브라우저를 이용해 통신망(220)을 경유하여 인터넷에 접속한다. 단말기(200)에서 사용하는 인터넷 접속 프로토콜 중에서, MIE는 HTML을 약간 변형시켜 축약하는 m-HTML을 사용하고, i-Mode의 경우에는 HTML의 서브세트인 콤팩트 HTML(c-HTML)이라는 언어를 사용한다.
최근의 스마트폰과 같은 단말기(200)는 더욱 빠른 무선 인터넷을 제공하기 위하여 아이폰용인 오페라미니(Opera Mini)와 같은 특정 통신사의 무선 인터넷 접속용 브라우저를 사용하거나, 이와 연계해 단말기(200)에 근거리 통신망인 와이파이 및 와이브로(WiBro) 등도 함께 사용하여 무선 초고속 인터넷을 제공하고 있다.
AP(210)는 건물 내에 많이 설치되는 펨토(femto) 또는 피코(pico) 기지국과 같은 소형 기지국으로서 서로 다른 2개의 장치 간 통신을 위해 신호를 중계하는 역할을 수행한다. 여기서 펨토 또는 피코 기지국은 소형 기지국의 분류상 단말기(200)를 최대 몇 대까지 접속할 수 있느냐에 따라 구분되는 것이다. 본 발명의 실시예에 따라 AP(210)는 단말기(200)와 와이파이 등의 근거리 통신을 수행하기 위한 근거리 통신 모듈을 포함한다. 이에 따라 AP(210)는 데이터 패킷의 위치를 추출하고, 추출된 위치에 대한 최상의 통신 경로를 지정하며, 지정된 통신 경로를 따라 데이터 패킷을 다음 장치, 예컨대 단말기(200)로 전달할 수 있다.
AP(210)는 일반적인 네트워크 환경에서 여러 회선을 공유할 수 있으며, 예컨대 라우터(router), 리피터(repeater) 및 중계기 등을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따라 AP(210)의 근거리 통신은 가령 블루투스, 지그비(zigbee), 적외선(IrDA), UHF(Ultra High Frequency)와 VHF(Very High Frequency) 등의 RF(Radio Frequency) 및 초광대역(UWB) 통신 등과 같이 다양한 규격으로 수행될 수 있다. 도 2에서는 AP(210)가 통신망(220)과 별개로 구성되는 것으로 도시하였지만, 실질적으로 AP(210)는 통신망(220)에 포함될 수 있으므로, 본 발명의 실시예에서는 이에 특별히 한정하지는 않을 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 AP(210)는 가령 비콘(Becon) 등의 제어신호를 다중 신호로 전송하기 위한 복수의 무선랜 모듈 및 안테나 구조를 갖는다. AP(210)에서 전송할 데이터가 없는 경우에도 비콘은 항상 주기적으로 전송된다. 여기서 비콘이라 함은 예컨대 무선랜의 경우 AP(210)의 동작 영역, 전송 규격, 주파수 대역, 비콘 전송 주기, AP(210)의 ID 정보 등을 단말기(200)에 알려주기 위해 주기적으로 전송되는 신호이다. 본 발명의 실시예에 따라 도 3에 도시된 바와 같이 임의의 지역에 대하여 특정 구역을 구분해야 하는 경계지역에 다중의 신호를 발생하는 AP(210)를 설치하게 되면 측위 수행시 구역의 구분을 명확히 할 수 있게 된다. 예를 들어, 상점과 상점 사이에 특정 지정 영역과 영역 사이를 구분하기 위하여 경계 지역에 다중 신호를 전송하는 AP(210)를 설치하게 되면 구역/상점 구분을 용이하게 할 수 있다. 기타 AP(210)와 관련한 자세한 내용은 이후에 다시 다루기로 한다.
통신망(220)은 유무선 통신망을 모두 포함하며, 예컨대 무선통신망으로서 CDMA 망, WCDMA 망, GSM 망 및 향후 구현될 차세대 이동통신 시스템의 접속망으로서 가령 클라우드 컴퓨팅 환경 하의 클라우드 컴퓨팅망 등에 모두 적용 가능하다. 이때, 통신망(220)을 구성하는 기지국, NodeB 및 e-NodeB 등의 장치는 노드라 지칭될 수 있다.
측위 장치(230)는 무선랜 정보 및 p-Cell 정보를 포함하는 DB(230a)를 포함한다. 여기서 무선랜 정보는 와이파이 등의 근거리 통신을 수행하는 AP(210)의 AP 정보이며, p-Cell 정보는 전국 지도를 격자 셀 형태로 구분하고, 단위 격자 셀마다 맥 어드레스(MAC Address) 정보, 노드 및 AP 정보, POI 정보 등을 매칭시켜 놓은 정보를 의미한다. 예컨대 단말기(200)의 측위 수행시 AP(210)의 맥 어드레스 정보 등의 AP 정보를 단말기(200)로부터 제공받아 측위 장치(230)는 해당 측위 정보를 이용해 선택되는 최적 격자 셀에 정의된 단말기(200)의 위치 정보, 즉 좌표값을 측위 결과로서 단말기(200)로 제공하거나, 위치 정보에 매칭되는 POI 정보 등을 측위 결과로서 단말기(200)로 제공할 수 있다. 또는 격자 셀에 정의되는 복수의 좌표값을 이용하여 삼각 측량 기법, 지문(Finger Print) 인식을 이용한 측량 기법 등을 통해 최적의 측위 결과를 산출할 수도 있을 것이다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 측위 장치(230)는 AP(210)로부터의 다중 신호를 이용하여 측위를 수행하기 위한 별도의 DB 구축 과정을 수행할 수 있다. 다시 말해, 격자의 신호세기를 수집하여 pCell DB화한 후, 측위 요청시 수집되는 신호와 가장 유사한 격자의 좌표로 측위 결과를 전송하는 핑거프린트(Finger Print) 방식의 경우, AP(210)의 설치 위치와 관계없이 동일한 측위 결과를 제공할 수 있지만, 단말기(200)의 측위 수행시 AP(210)의 설치 위치를 기준으로 측위 결과를 계산하는 삼각 측량 기법의 경우, N개의 커버 지역이 동일한 AP 위치를 공용하게 되므로, 측위 정밀도가 떨어질 수밖에 없다. 이에 따라 본 발명의 실시예에서는 삼각 측량을 이용하는 경우 측위 결과를 최종적으로 제공하기 위한 별도의 과정이 수행될 수 있는 것이다.
먼저 다중 신호를 전송하기 위한 AP(210)가 신호를 전송할 수 있는 최대 출력과, 신호를 수신할 수 있는 최대 거리(R)를 실험을 통하여 계산한 후, <표 1>에서와 같이 테이블 형태로 저장한다.
Figure 112011070596250-pat00001
이어 안테나의 지향 방향 각도(θ)는 대상 지역의 기준 선분(Reference Line), 예컨대 도 4에 도시된 바와 같이 대상 지역의 중점에서 동쪽 방향으로 이은 선분과 안테나에서 전파가 발산되는 방향의 각도 차이로 정하게 된다.
그리고, 최대 도달 거리(R)와 안테나의 지향 방향 각도(θ)를 이용하여 AP(210)의 설치 위치 좌표(x, y)로부터 이동되는 가상 AP 위치 좌표(px, py)를 계산한다. 이는 <수학식 1>에서와 같이 나타내어질 수 있다.
Figure 112011070596250-pat00002
이때, <수학식 1>은 1/4분면에만 적용되는데, 다른 사분면에 있는 경우 측위 장치(230)는 <수학식 2>를 이용하여 가상 AP 위치 좌표(px, py)를 계산할 수 있다.
Figure 112011070596250-pat00003
예를 들어, 4개의 다중 신호를 전송할 수 있도록 제조된 AP의 경우라면 도 5에 도시된 바와 같이 4개의 가상 AP 위치 좌표를 얻을 수 있을 것이다.
이후 삼각측량시 가상 AP 위치 좌표(px, py)를 이용하여 가령 삼각 측량 알고리즘을 수행하는 방식으로 측위 결과를 산출하여 단말기(200)에 제공할 수 있다. 예를 들어 단말기(200)에서 수신한 N개의 맥 어드레스와 신호 세기를 이용함으로써 AP(210)의 가상 위치 좌표(px, py)와 가중치(Wi)를 구할 수 있으며, 이를 통해 실제 측위 위치(rx, ry)를 계산할 수 있다. 관계식은 <수학식 3>에서와 같이 표현된다. 여기서, 가중치(Wi)는 AP(210)의 신호세기에 비례하는 가중치를 말한다.
Figure 112011070596250-pat00004
위의 기능을 수행하기 위하여 측위 장치(230)는 도 6에 도시된 바와 같이, 트래픽 처리부(600), 가상 위치좌표 계산부(610), 가상 위치좌표 추출부(620) 및 측위결과 제공부(630)를 포함할 수 있다. 여기서, 트래픽 처리부(600)는 제어부 및 인터페이스부를 포함할 수 있는데, 제어부는 가상 위치좌표 계산부(610), 가상 위치좌표 추출부(620) 및 측위결과 제공부(630)와의 연계하에 처리되는 신호 또는 정보를 전반적으로 제어하게 되며, 인터페이스부는 신호 또는 정보 변환 등의 과정을 수행하게 된다. 가상 위치좌표 계산부(610)는 서로 다른 방향의 섹터별로 신호를 전송하는 AP(210)와 관련해 섹터별로 AP(210)의 설치 위치 좌표(x, y)로부터 이동되는 임의의 지점에 대한 가상의 위치 좌표(px, py)를 계산하고, 가상 위치좌표 추출부(620)는 단말기(200)의 측위 요청시 제공되는 AP(210)의 AP 정보에 근거하여 가상의 위치 좌표를 추출하며, 측위 결과 제공부(630)는 추출한 가상의 위치 좌표를 이용해 측위 결과를 산출하여 단말기(200)로 제공한다. 이때 가상 위치좌표 계산부(610)는 섹터별로 AP(210)의 신호가 미치는 최대 거리(R)를 계산하는 최대 거리 계산부 및 AP(210)를 기준으로 섹터를 1사분면 내지 4사분면으로 구분하는 기준선과 신호가 전파되는 방향과의 각도를 결정하는 각도 결정부를 포함함으로써 최대 거리(R)와 각도(θ)를 이용하여 가상의 위치 좌표를 계산할 수 있을 것이다.
물론 도 6에서는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명하였지만, 본 발명은 반드시 이러한 실시예에 한정하려는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수도 있지만, 가령 도 6의 가상 위치좌표 계산부(610), 가상 위치좌표 추출부(620) 및 측위결과 제공부(630)는 각 구성 요소들의 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있을 것이다.
도 7은 도 2의 AP의 구조를 나타내는 블록다이어그램이다.
도 7을 도 2와 함께 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 AP(210)는 제어부(700), 전원부(710), 인터페이스부(720), 클럭 발생부(730) 및 무선랜 모듈(740) 및 안테나(750)의 일부 또는 전부를 포함한다.
여기서, 제어부(700)는 전원부(710), 인터페이스부(720), 클럭 발생부(730) 및 무선랜 모듈(740)의 연계 하에 처리되는 모든 신호 또는 정보를 제어하며, 이의 과정에서 정보 변환 등의 역할을 추가로 수행할 수 있다. 예를 들어, 제어부(700)는 무선랜 모듈(740)의 동작을 제어하고, 인터페이스부(720)에 연결되어 있는 LED(Light Emitting Diode) 또는 LCD(Liquid Crystal Display) 등의 표시장치를 제어하여 AP(210)의 상태를 표시할 수 있다. 또한 제어부(700)는 전원부(710)로부터 전압을 제공받아 구동하며, 구동시 클럭 발생부(730)의 클럭을 이용할 수 있다.
전원부(710)는 110 또는 220 V와 같은 외부의 상용전원을 변환하여 DC 전압으로 변환할 수 있으며, 변환된 DC 전압은 제어부(700)의 구동을 위해 제공되거나, 무선랜 모듈(740)을 구성하는 집적 회로(IC)의 구동을 위해 사용될 수 있다. 전압 변환을 위하여 전원부(710)는 AC를 DC로 변환하는 인버터, 그리고 DC의 전압 레벨을 조절하는 DC-DC 컨버터 등을 포함할 수 있을 것이다.
인터페이스부(720)는 표시장치와 상호 결합하기 위한 커넥터 역할을 수행할 수 있지만, 더 나아가서는 인터페이스부(720)가 표시부로 대체되는 경우에는 제어부(700)의 제어 하에 AP 정보를 표시부에 표시할 수 있을 것이다.
클럭 발생부(730)는 클럭을 생성하여 제어부(700)의 요청시 제공되거나, 생성된 클럭은 제어부(700)의 제어하에 무선랜 모듈(740)의 신호 전송 또는 수신시, 혹은 전원부(710)의 전압 생성시 사용될 수 있을 것이다. 더 나아가서 이러한 클럭은 AP(210)의 동기화를 위하여 사용될 수도 있을 것이다.
무선랜 모듈(740)은 다중 신호를 전송하기 위한 제1 내지 제N 개의 무선랜 모듈(740_1, 740_N)로 이루어지며, 각각의 무선랜 모듈(740_1, 740_N)은 무선랜 신호를 생성한다. 예를 들어, 무선랜 모듈(740)은 본 발명의 실시예에 따라 제1 내지 제N 개의 무선랜 모듈(740_1, 740_N)이 동일 무선랜 신호, 예컨대 블루투스 신호이거나 지그비 또는 와이파이 신호 중 어느 하나의 신호를 전송하는 것이 바람직하지만, 일부는 블루투스 모듈로 구성하고 나머지는 지그비 또는 와이파이 모듈로 구성하는 등 다양하게 변경하여 구성할 수 있으므로 본 발명의 실시예에서는 어떠한 신호를 전송하도록 구성하느냐에 특별히 한정하지는 않을 것이다.
안테나(750)는 제1 내지 제N의 안테나(750_1, 750_N)로 이루어지며, 이를 통해 신호가 송·수신된다. 각각의 안테나(750)는 제1 내지 제N 개의 무선랜 모듈(740_1, 740_N)에 일대일 대응하여 구성되는 것이 바람직하지만, 하나의 안테나(750)가 복수의 무선랜 모듈(740)의 신호를 처리할 수도 있으므로 본 발명의 실시예에서는 그 또한 특별히 한정하지는 않을 것이다. 예를 들어, 듀얼 안테나 또는 다중 대역 처리 안테나의 경우에는 동일 주파수 대역에 해당되는 신호를 복수의 경로로 제공할 수도 있고, 서로 다른 주파수 대역의 신호를 처리할 수도 있기 때문이다.
도 8은 2개의 다중 신호를 전송하는 2중 구조의 AP를 예시한 도면으로서, 도 8의 (a)는 도 7의 무선랜 모듈이 2개 구현된 AP의 내부 구조를 나타내는 도면이고, 도 8의 (b)는 도 8의 (a)를 핑거프린트 방식의 격자 셀에 적용한 예를 나타내는 도면이며, 도 9는 4개의 다중 신호를 전송하는 AP의 활용 예를 나타내는 도면이다.
도 8을 도 2 및 7과 함께 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 AP(210)는 케이스(800), 차단막(810), 기판(820) 및 안테나(830)의 일부 또는 전부를 포함한다.
여기서 케이스(800)는 수납 공간을 구비하여 외부 프레임을 형성하며, 예를 들어 폴리 계열의 다양한 재질로 형성될 수 있다. 모양은 사각형 또는 원형 등 다양한 형상을 이룰 수 있을 것이다.
차단막(810)은 케이스(800)의 수납 공간을 복수의 수납 영역, 가령 도 8에서와 같이 2개의 수납 영역을 갖도록 분할하며, 케이스(800)의 재질과 동일 재질로 형성되거나 다른 재질로도 얼마든지 형성될 수 있을 것이다. 이러한 차단막(810)은 각각의 수납 공간에 수납되어 있는 기판(820)에 실장된 무선랜 모듈(740) 또는 무선랜 모듈(740)에 전기적으로 연결된 안테나(750, 830) 간 신호 간섭을 막을 수 있다면 얼마든지 다양한 재질로 형성될 수 있을 것이다.
기판(820)은 가령 인쇄회로기판(PCB)으로서 도 7의 무선랜 모듈(740)뿐 아니라, 제어부(700), 전원부(710), 인터페이스부(720), 클럭 발생부(730)의 일부 또는 전부를 포함하여 구성될 수 있다.
안테나(830)는 기판(820)상의 무선랜 모듈(740)에 전기적으로 연결되어 케이스(800)의 외곽에 배치된다. 도 8의 (a)에서는 신호 간섭을 줄이기 위하여 케이스(800)의 양 옆에 배치되어 있는 것을 예시하였지만, 서로 신호 간섭을 끼치지 않는다면 어느 영역에 배치되어도 무관할 것이다. 이의 관점에서 볼 때, 별도의 도면으로 나타내지는 않았지만 가령 하나의 안테나(830)로 동일 주파수 대역의 신호 또는 서로 다른 주파수 대역의 신호를 처리할 수 있도록 형성되는 경우에는 케이스(800)의 어느 위치에 배치되어도 무관할 것이다.
도 8의 (a)에서와 같은 구조 형성에 따라, AP(210)는 2개의 섹터로 전송되는 신호를 발생하게 된다. 예를 들어, 도 8의 (b)에서와 같이 임의의 대상 지역에서 A, C, E, G 등의 다양한 경계영역마다 도 8의 (a)에서와 같은 AP(210)를 설치함으로써 A, B, C, D, E, F, G의 7개 패턴에 해당되는 구역의 신호를 생성 또는 처리할 수 있다. 신호 세기 등을 활용하는 경우에는 더욱 다양한 패턴이 형성될 수 있어 이는 측위 정확도 향상에 기여할 수 있게 된다.
나아가 본 발명의 실시예에 따른 AP(210)는 도 8의 (a)에서와 같은 2개의 다중 신호가 아닌 4개의 다중 신호를 전송하도록 변경하여 형성될 수도 있을 것이다. 이를 위해, 도 8의 (a)에서 볼 때 케이스(800)의 수납 공간을 분할하는 차단막(810)은 십자 형태 등 다양한 형태로 형성되어 수납 공간을 4개의 영역으로 분할할 수 있을 것이다. 기타 자세한 내용들은 도 8의 (a)를 참조하여 설명한 기술 내용과 다르지 않으므로 더 이상의 설명은 생략하도록 한다.
도 9의 (b)에서와 같이 4개의 다중 신호를 전송하도록 AP(210)를 설계하게 되면, 하나의 AP(210)를 임의의 대상 지역에 설치하여도 섹터별로 정밀 측위가 가능할 수 있게 되고, 또한 도 1의 (b)에서와 같이 종래 4개의 AP를 설치하던 지역의 중점에 1개의 AP(210)만을 설치하여도 되므로 그만큼 비용을 줄일 수 있게 된다. 다시 말해, 특정 기업 또는 업체가 정밀 측위 서비스를 제공하기 위한 임의의 대상 지역에 AP(210)를 설치한다고 가정할 때, AP(210)의 구매 가격 및 전원 공사 비용 등이 발생하게 되는데 본 발명에서와 같이 가급적 적은 수의 AP(210)를 설치함으로써 경제성을 보장받을 수 있게 되는 것이다. 즉, 종래의 방식에서는 도 9의 (a)와 같이 4개의 영역을 구분하기 위해서는 4개의 AP를 설치해야 했으나, 본 실시예의 경우 도 9의 (b)와 같이 AP(210) 1 개로 4개의 영역을 구분할 수 있는 것이다.
이의 과정에서 본 발명의 실시예에 따른 AP(210)는 종래 대비 동일한 효과를 얻기 위하여 섹터별 전송 출력은 실험 등을 통한 별도의 조정 과정을 통해 이루어질 수 있는데, 이와 관련해서는 도 4 내지 도 6을 참조하여 충분히 설명하였다.
도 10은 도 2의 단말기 측위 시스템의 측위 과정을 나타내는 도면이다.
도 10을 도 2와 함께 참조하면, 측위 장치(230)는 다중 신호를 전송하는 AP(210)에 대한 방향 섹터별로 가상 AP 위치 좌표를 계산하여 저장하게 된다(S1010). 예를 들어 AP(210)가 4개의 다중 신호를 전송하도록 설계되었다면 4개의 방향 섹터별로 가상 AP 위치 좌표를 계산하여 저장하겠지만, 본 발명의 실시예에서는 그것에 특별히 한정하지는 않을 것이다.
이어 측위 장치(230)에서 단말기(200)로 측위 요청을 하게 되면(S1020), 단말기(200)는 주변에 인식되는 다중 신호 전송을 위한 AP(210)로부터 AP 정보, 가령 맥 어드레스와 신호 세기 등을 수집한 후(S1030), 수집한 AP 정보를 측위 장치(230)로 전송해 준다(S1040).
그리고 측위 장치(230)는 단말기(200)에서 제공한 AP 정보를 수신한 후 수신한 AP 정보 즉 맥 어드레스나 신호 세기 등에 근거하는 가상 AP 위치 좌표를 추출한다(S1050). 이와 같은 추출 과정은 가령 S1010 단계에서 사전에 DB(230a)에 저장하고 있던 가상 AP 위치 좌표를 추출하는 것을 나타낸다.
또한 측위 장치(230)는 추출한 가상 AP 위치 좌표를 이용하여 가령 삼각 측량과 같은 알고리즘을 수행해 측위 결과를 산출하고(S1060), 산출한 측위 결과를 단말기(200)로 제공하게 된다(S1070).
도 11은 도 2의 측위 장치의 구동 과정을 나타내는 도면이다.
도 11을 도 2와 함께 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 측위 장치(230)는 다중 신호를 전송하는 AP(210)에 대한 방향 섹터별 가상 AP 위치 좌표를 계산 및 저장하게 된다(S1110). 이때 방향 섹터별 가상 AP 위치 좌표를 계산하기 위하여 측위 장치(230)는 <수학식 1>에서 살펴본 바와 같이 신호의 최대 도달 거리(R)와 안테나의 지향 방향 각도(θ)를 이용하게 된다.
또한 측위 장치(230)는 측위 요청시 단말기(200)에서 제공하는 다중 신호를 전송하는 AP(210)의 AP 정보를 수신하고, 수신한 AP 정보에 근거하는 복수의 가상 AP 위치 좌표를 가령 DB(230a)로부터 추출하게 된다(S1130).
이후 측위 장치(230)는 추출한 복수의 가상 AP 위치 좌표를 이용해 측위 결과를 계산하게 되며(S1150), 이를 위하여 삼각 측량을 수행하는 별도의 알고리즘을 구현할 수 있을 것이다. 이때 해당 알고리즘은 가령 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체의 형태로서 수행될 수 있다.
그리고 측위 장치(230)는 계산한 측위 결과를 측위 서비스를 요청한 단말기(200)로 제공해 주게 된다(S1170).
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명하였다고 해서, 본 발명이 반드시 그 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술사상을 한정하려는 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함된다 할 것이다.
본 발명의 실시예는 본 발명의 실시예는 단말기 측위 방법, 측위 장치 및 액세스포인트에 적용 가능한 것으로서, 본 발명의 실시예에 따르면, 다중 신호를 전송할 수 있도록 액세스포인트의 구조를 변경함으로써 저렴한 비용으로 측위 시스템을 구축할 수 있을 것이다. 또한 측위 수행시 예를 들어 격자 셀을 이용한 핑거프린트 방식의 경우 다중 신호를 이용해 측위가 이루어지는 대상 지역을 더욱 세분화하여 측위 결과를 산출할 수 있기 때문에 그만큼 측위 정밀도를 높일 수 있을 것이다. 나아가, 더욱 정밀한 측위 서비스의 제공이 가능하게 되면 산업생산성증대(IPE)나 기업간 전자상거래(B2B) 사업에 차별화된 서비스를 제공할 수 있어 기업 또는 사업자 등의 수입 창출로 이어지게 된다.
200: 단말기 210: AP
220: 통신망 230: 측위 장치
600: 트래픽 처리부 610: 가상 위치좌표 계산부
620: 가상 위치좌표 추출부 630: 측위결과 제공부
700: 제어부 710: 전원부
720: 인터페이스부 730: 클럭 발생부
740: 무선랜 모듈 750, 830: 안테나
800: 케이스 810: 차단막
820: 기판

Claims (9)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 다중 신호를 전송하는 모든 AP에 대한 방향 섹터별로 가상 AP 위치 좌표를 계산하여 저장하는 가상 위치좌표 계산부;
    측위 요청 신호를 전송한 단말기로부터 수집된 AP 정보를 수신하고, 상기 모든 AP에 대한 방향 섹터별로 가상 AP 위치 좌표 중 상기 AP 정보에 대응하는 복수의 가상 x 좌표(pxi)와 가상 y 좌표(pyi)를 추출하는 가상 위치좌표 추출부; 및
    상기 AP 정보에 포함된 N개의 맥 어드레스 별 신호 세기를 이용하여 상기 신호 세기에 비례하는 가중치(Wi)를 산출하며, N개의 맥 어드레스 별 가중치(Wi)와 가상 x 좌표(pxi)를 기반으로 산출한 값(rx)과, N개의 맥 어드레스 별 가중치(Wi)와 가상 y 좌표(pyi)를 기반으로 산출한 값(ry)을 측위 위치(rx, ry)로서 상기 단말기로 전송하는 측위 결과 제공부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 측위 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 가상 위치좌표 계산부는,
    상기 섹터별로 상기 AP의 신호가 미치는 최대 거리(R)를 계산하는 최대 거리 계산부; 및
    상기 AP를 기준으로 상기 섹터를 1사분면 내지 4사분면으로 구분하는 기준선과 상기 신호가 전파되는 방향과의 각도를 결정하는 각도 결정부를
    포함하는 것을 특징으로 하는 측위 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 가상 위치좌표 계산부는 상기 최대 거리(R)와 상기 각도(θ)를 이용하여 상기 가상의 위치 좌표를 계산하는 것을 특징으로 하는 측위 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 가상 위치좌표 계산부는
    AP의 설치 x 좌표(x), 상기 각도(θ), 상기 최대 거리(R)을 기반으로 상기 가상의 위치 좌표 중 가상 x 좌표(pxi)를 산출하며, AP의 설치 y 좌표(x), 상기 각도(θ), 상기 최대 거리(R)을 기반으로 상기 가상의 위치 좌표 중 가상 y 좌표(pyi)를 산출하는 것을 특징으로 하는 측위 장치.
  7. 다중 신호를 전송하는 모든 AP에 대한 방향 섹터별로 가상 AP 위치 좌표를 계산하여 저장하는 가상 위치좌표 계산 과정;
    측위 요청 신호를 전송한 단말기로부터 수집된 AP 정보를 수신하고, 상기 모든 AP에 대한 방향 섹터별로 가상 AP 위치 좌표 중 상기 AP 정보에 대응하는 복수의 가상 x 좌표(pxi)와 가상 y 좌표(pyi)를 추출하는 가상 위치좌표 추출 과정; 및
    상기 AP 정보에 포함된 N개의 맥 어드레스 별 신호 세기를 이용하여 상기 신호 세기에 비례하는 가중치(Wi)를 산출하며, N개의 맥 어드레스 별 가중치(Wi)와 가상 x 좌표(pxi)의 곱을 상기 가중치(Wi)로 나눈값을 값(rx)과, N개의 맥 어드레스 별 가중치(Wi)와 가상 y 좌표(pyi)의 곱을 상기 가중치(Wi)로 나눈값을 값(ry)을 측위 위치(rx, ry)로 상기 단말기로 전송하는 측위 결과 과정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 측위 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 가상 위치좌표 계산 과정은,
    상기 섹터별로 상기 AP의 신호가 미치는 최대 거리(R)를 계산하는 과정;
    상기 AP를 기준으로 상기 섹터를 1사분면 내지 4사분면으로 구분하는 기준선과 상기 신호가 전파되는 방향과의 각도를 결정하는 과정; 및
    상기 최대 거리(R)와 상기 각도(θ)를 이용하여 상기 AP의 설치 위치 좌표(x, y)로부터 이동되는 상기 가상의 위치 좌표를 계산하는 과정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 측위 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 가상 위치좌표 계산부 과정은,
    AP의 설치 x 좌표(x), 상기 각도(θ), 상기 최대 거리(R)을 기반으로 상기 가상의 위치 좌표 중 가상 x 좌표(pxi)를 산출하며, AP의 설치 y 좌표(x), 상기 각도(θ), 상기 최대 거리(R)을 기반으로 상기 가상의 위치 좌표 중 가상 y 좌표(pyi)를 산출하는 것을 특징으로 하는 측위 방법.
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