KR101815073B1 - Positioning Method for Mixed Positioning of Interior Moving Objects with Improved Accuracy - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 정확성을 향상시킨 옥내 이동 객체 혼합 측위 위치 결정방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이동 객체를 위한 다양한 방식의 혼합 무선신호 세기를 측정하고, 이를 통해 서버에서 위치를 결정하는 정확성을 향상시킨 옥내 이동 객체 혼합 측위 위치 결정방법에 관한 것이다.Field of the Invention The present invention relates to a method for positioning mixed moving object positioning, which improves accuracy, and more particularly, to a method and apparatus for measuring a mixed radio signal intensity for various types of moving objects, And a method for determining a mixed positioning position of an indoor moving object.
통상적으로 옥외에서 이동 객체의 위치를 결정하는 방법은 GPS 신호를 사용하여 위치를 결정하고 있으나, 이러한 GPS 신호는 옥내에서 수신이 불가능하다. Generally, a method for determining the position of a moving object outdoors determines the position using a GPS signal, but such a GPS signal can not be received indoors.
따라서 옥내 이동 객체는 GPS 수신 장치가 아닌 무선통신 기능이 내장된 휴대형 PC나 태블릿, 스마트폰과 같은 이동단말기를 휴대하고 있어야 측위가 가능하다. Therefore, the indoor moving object can be positioned not by using the GPS receiving device but by carrying a mobile terminal such as a portable PC, a tablet, or a smart phone with built-in wireless communication function.
한편, 옥내 위치 기반 서비스는 옥내 이동 객체의 위치를 바탕으로 그 위치를 결정하여 제공하므로 옥내 이동 객체의 시각에 따른 위치 정보를 수록한 이동 객체 데이터베이스와 위치결정에 필요한 서버 변수들이 필수적이지만 연구 결과는 아직 미미하다.Since the indoor location based service determines and provides the location based on the location of the indoor moving object, the moving object database storing the location information according to the time of the indoor moving object and the server variables necessary for the positioning are indispensable, It is still small.
여기서, 종래의 이동 객체의 위치를 판별하는 방법으로는 이동 객체가 GPS 수신기를 장착하고 있어 GPS가 제공하는 이동 객체의 속도를 이용할 수 있었지만 이러한 종래의 방법은 옥내에서는 GPS 신호가 너무 약하므로 GPS를 사용할 수가 없다는 문제점이 있다.As a conventional method of determining the position of the moving object, the moving object is equipped with a GPS receiver, and the speed of the moving object provided by the GPS can be utilized. However, in the conventional method, There is a problem that it can not be used.
이에, 옥내에서는 GPS를 사용할 수 없으므로 옥내 이동단말기의 위치를 측정하는 방법에 대한 다양한 연구가 수행되어왔으나 옥내 이동단말기의 위치 정보를 결정하는 효율적인 방법에 대한 연구는 아직 미미하며, 다만 데이터 통신을 위해 설치된 Wi-Fi 인프라를 측위에 이용하고자 하는 연구가 진행되고 있다.Therefore, although various researches have been conducted on the method of measuring the position of the indoor mobile terminal since the GPS can not be used indoors, research on the efficient method of determining the location information of the indoor mobile terminal is still insufficient. However, Research is underway to use the installed Wi-Fi infrastructure for positioning.
상기 Wi-Fi 인프라를 측위에 이용하는 방법을 보면, 측위 대상 지역을 작은 영역으로 구분하여 각 영역마다 수신되는 Wi-Fi 신호의 특성을 위치 서버 데이터베이스에 기록하여 둔다. 자신의 위치가 필요한 이동단말기는 자신의 현재 위치에서 수신되는 Wi-Fi 신호의 특성을 수집하여 위치서버에 전달하여 자신의 위치를 질의하며, 위치서버에서는 이동단말기가 수신한 데이터를 근거로 데이터베이스에 기록된 Wi-Fi 신호 특성과 통계적인 방법으로 비교하여 현재 위치를 추론하게 된다.In the method of using the Wi-Fi infrastructure for positioning, the positioning target area is divided into small areas and the characteristics of Wi-Fi signals received for each area are recorded in the location server database. The mobile terminal which needs its own location collects the characteristics of the Wi-Fi signal received at its current location and transmits it to the location server to inquire its own location. In the location server, The current location is inferred by comparing the recorded Wi-Fi signal characteristics with statistical methods.
그러나 상기한 방법은 측위 대상 지역에 Wi-Fi 인프라가 구축되었을 시에만 사용이 가능한 문제점이 있어 최근 들어, Wi-Fi에 비해 전파 범위가 작은 비콘을 이용한 측위 방법이 대두되고 있으나, Wi-Fi에 비해 전파 범위가 작으므로 비콘이 수신되는 지역에서의 위치 정확도는 개선의 여지가 있으나, 측위 인프라를 새롭게 구성해야 된다는 문제점을 안고 있다.However, there is a problem that the above method can be used only when a Wi-Fi infrastructure is established in a target area. Recently, a positioning method using a beacon having a smaller radio wave range than Wi-Fi has been developed, The positioning accuracy in the area where beacons are received has room for improvement, but the positioning infrastructure has to be newly constructed.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출해낸 것으로, 옥내 이동객체의 위치를 측정하기 위해 Wi-Fi와 비콘 등 다양한 무선신호를 활용하여 위치 정확도를 개선함은 물론, 불필요한 장비들의 설치를 최소화하여 측위 인프라를 구성할 수 있는 정확성을 향상시킨 옥내 이동 객체 혼합 측위 위치 결정방법을 제공함에 주안점을 두고 창안해낸 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems of the prior art. The present invention improves the position accuracy by using various wireless signals such as Wi-Fi and beacon to measure the position of a moving object in a room, The present invention is based on providing a positioning method for a mixed positioning positioning of an indoor moving object which improves the accuracy of configuring the positioning infrastructure by minimizing the positioning accuracy.
이에 본 발명은 데이터베이스가 구성된 위치서버를 구축하고 측위 대상지역을 구분하여 각 대상지역에 비콘을 설치하며 각 대상지역에 설치된 혼합무선장치 및 상기 비콘과의 신호 수신 가능한 이동단말기를 구비하는 네트워크 구성단계; 각 측위 대상 지역에 대한 위치 식별값, 각 수신된 신호의 식별값, 각 수신 신호 세기, 각 신호의 종류, 각 신호에 대한 가중치, 그 외 실내 측위에 필요한 부가 정보를 상기 위치 서버의 데이터베이스에 저장하는 저장단계; 상기 이동단말기를 이용하여 상기 혼합무선장치 및 비콘으로부터 혼합무선신호를 수집하여 상기 위치서버에 전송하는 전송단계; 상기 위치서버에서 상기 이동단말기로부터 전송받은 혼합무선신호를 이용하여 상기 이동단말기의 위치를 계산하여 결정하는 결정단계; 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 옥내 이동 객체 혼합 측위 위치 결정방법에 있어서, 상기 네트워크 구성단계는 상기 위치서버에 측위 대상 지역에 대한 무선신호의 세기와 개수에 대한 임계값을 5로 지정하고, 이동단말기를 통해 측위 대상 지역에 설치된 혼합무선장치로부터 무선신호를 측정하며, 상기 위치서버에 지정한 무선신호의 세기를 만족하는 개수가 지정된 임계값의 5이하일 경우 해당 개수만큼 상기 비콘을 1m 간격으로 설치하고, 상기 저장단계는, 위치 정보를 나타내기 위한 핑거프린트 맵으로 사용될 수 있는 수신 신호 테이블, 무선망 정보를 관리하기 위한 테이블을 형성하여 각각 저장 및, 상기 이동단말기로부터 수신되는 무선 신호의 차이에 따라 대응될 수 있도록 개별 칼럼 또는 파싱 가능한 형태의 문자열로 저장하고, 각 신호에 대한 가중치는 무선 신호의 종류에 따라 개별적 또는 일괄적으로 지정하고, 상기 가중치는 수신된 신호의 세기, 종류, 표준편차에 따라 가중치를 각각 설정하며, 상기 결정단계는 데이터베이스에 저장된 신호의 식별값, 수신 신호 세기, 신호의 종류, 각 신호에 대한 가중치, 그 외 실내 측위에 필요한 부가 정보와 이동단말기에서 전달받은 신호의 식별값, 수신 신호 세기, 신호의 종류, 그 외 실내 측위에 필요한 부가 정보와 가장 가까운 레코드들을 상기 데이터베이스로부터 찾고, 각각의 레코드에 가중치를 합하여 상기 이동단말기로부터 전달받은 위치값과 가장 근접한 값을 이동단말기의 위치 값으로 결정하고, 계산 시, 최 근접 이웃 알고리즘(K-NN : K-Nearest Neighbor Algorithm) 또는 베이지안 방법으로 계산되는 것을 기술적 특징으로 한다.Accordingly, the present invention provides a network configuration step of constructing a location server in which a database is configured, establishing a beacon in each target area by dividing a target area for positioning, and a mixed radio device installed in each target area and a mobile terminal capable of receiving a signal with the beacon ; The identification value of each received signal, the intensity of each received signal, the type of each signal, the weight for each signal, and the additional information required for other indoor positioning are stored in the database of the location server ; Collecting a mixed radio signal from the mixed radio apparatus and the beacon using the mobile terminal and transmitting the collected mixed radio signal to the location server; Determining a location of the mobile terminal by using the mixed radio signal transmitted from the mobile terminal in the location server; Wherein the network configuration step specifies a threshold value for the strength and number of radio signals for the positioning target area to the location server to be 5, Wherein the beacons are installed at intervals of 1 m when a number satisfying the strength of a radio signal designated to the location server is equal to or less than a specified threshold value of 5, In the storing step, a reception signal table that can be used as a fingerprint map for indicating location information, a table for managing the wireless network information are formed and stored, and corresponding to the difference of radio signals received from the mobile terminal To be stored in an individual column or a string of a parsable form, A weight is set individually or collectively according to the kind of the wireless signal, and the weight sets the weight according to the intensity, type, and standard deviation of the received signal, The additional information required for other indoor positioning, the identification value of the signal received from the mobile terminal, the received signal strength, the type of signal, additional information required for other indoor positioning, (K-NN) is calculated as a position value of the mobile terminal by finding a closest record from the database, adding a weight to each record, and determining a value closest to a position value received from the mobile terminal as a position value of the mobile terminal. K-Nearest Neighbor Algorithm) or a Bayesian method.
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상기 네트워크 구성단계의 이동단말기는 스마트폰 또는 전용단말기로 구성되고, 상기 이동단말기에는 혼합무선신호를 확보하기 위한 어플리케이션이 구성되는 것을 기술적 특징으로 한다.The mobile terminal in the network configuration step is configured as a smart phone or a dedicated terminal, and an application for securing a mixed radio signal is configured in the mobile terminal.
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상기 전송단계는 수신된 신호의 식별값, 수신 신호 세기, 신호의 종류, 그 외 실내 측위에 필요한 부가 정보를 위치 서버에 전달하는 것을 기술적 특징으로 한다. The transmitting step transmits the identification value of the received signal, the strength of the received signal, the type of the signal, and additional information required for other indoor positioning to the location server.
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본 발명에 따른 정확성을 향상시킨 옥내 이동 객체 혼합 측위 위치 결정방법에 의하면, 이동단말기의 과거 측정 위치들로 현재 시점의 위치를 추정하고, 추정 위치를 결정하는데 있어 비콘 또는 Wi-Fi 신호를 측정하여 수신된 신호의 세기에 따라 가중치를 두는 방법, 수신된 신호의 종류에 따라 가중치를 두는 방법, 수신된 지역에 따라 가중치를 두는 방법, Wi-Fi 신호만 사용하는 방법, 비콘 신호만 사용하는 방법, Wi-Fi와 비콘 신호를 사용하는 방법들 중 한 가지를 설정하여 현재 위치를 계산하는 방법을 제공함으로써 측위 인프라를 구성하는데 있어 불필요한 장비 설치비용을 절약한다.According to the present invention, it is possible to estimate the position of the current point of time by the past measured positions of the mobile terminal and to measure the beacon or Wi-Fi signal in determining the estimated position Weighing method based on received signal strength, weighting method according to received signal type, weighing method according to received area, method using only Wi-Fi signal, method using only beacon signal, By setting up one of the methods of using Wi-Fi and beacon signals to provide a way to calculate the current location, unnecessary equipment installation costs are saved in configuring the positioning infrastructure.
도 1은 본 발명의 비콘 설치 여부를 결정할 수 있도록 도와주는 스마트폰 어플리케이션을 나타내는 도면
도 2는 본 발명의 데이터베이스의 위치 메타 테이블 구조를 나타내는 도면
도 3은 본 발명의 데이터베이스의 수신 신호 테이블 (lookup table) 구조를 나타내는 도면
도 4는 본 발명의 데이터베이스의 무선망 테이블 구조를 나타내는 도면
도 5는 본 발명의 위치서버에서 가중치를 두는 방법을 나타내는 도면
도 6은 본 발명의 최 근접 이웃 알고리즘(K-NN : K-Nearest Neighbor Algorithm)을 나타내는 도면 1 is a diagram illustrating a smartphone application that helps determine whether to install a beacon of the present invention;
2 is a diagram showing a position meta table structure of a database of the present invention
3 is a diagram showing a reception signal table (lookup table) structure of the database of the present invention
4 is a diagram showing a radio network table structure of a database of the present invention
5 is a diagram illustrating a method of assigning weights in a location server according to the present invention;
6 is a diagram showing a K-Nearest Neighbor Algorithm (K-NN) of the present invention;
본 발명은 이동 객체를 위한 다양한 방식의 혼합 무선신호 세기를 측정하고, 이를 통해 서버에서 위치를 결정하는 정확성을 향상시킨 옥내 이동 객체 혼합 측위 위치 결정방법법을 제공한다.The present invention provides a method for determining a mixed positioning position of an indoor moving object, which measures various mixed radio signal intensities for a moving object and thereby improves the accuracy of determining a position in a server.
이하, 첨부된 예시 도면과 관련하여 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 구성 및 작용에 대하여 도 1 내지 도 6을 참고하여 설명하며, Wi-Fi와 비콘 등 다양한 무선 신호가 혼재하는 상황에서 측위가 가능하다는 것은 이 가운데 일부 무선 신호만으로도 측위를 할 수 있음을 의미한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The preferred embodiments of the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. 1 is a block diagram of a Wi- This means that some of the radio signals can be used for positioning.
먼저 본 발명은 네트워크 구성단계, 저장단계, 전송단계, 결정단계로 이루어진다.First, the present invention comprises a network configuration step, a storage step, a transmission step, and a determination step.
상기 네트워크 구성단계는 데이터베이스가 구성된 위치서버를 구축하고 측위 대상지역을 구분하여 각 대상지역에 비콘을 설치하며 각 대상지역에 설치된 혼합무선장치 및 상기 비콘과 수신 가능한 이동단말기를 구비하는 단계로써, 상기 위치서버에 측위 대상 지역에 대한 무선신호의 세기와 개수에 대한 임계값을 5로 지정하고, 이동단말기를 통해 측위 대상 지역에 설치된 혼합무선장치로부터 무선신호를 측정하고, 상기 위치서버에 지정한 무선신호의 세기를 만족하는 개수가 지정된 임계값의 5이하일 경우 해당 개수만큼 상기 비콘을 1m 간격으로 설치하게 된다.The network configuration step includes building a location server in which a database is configured, classifying a target area for positioning, installing a beacon in each target area, a mixed radio device installed in each target area, and a beacon and a receivable mobile terminal, Designating a threshold value for the strength and the number of the radio signal for the positioning target area in the position server to be 5, measuring the radio signal from the mixed radio device installed in the positioning target area through the mobile terminal, The beacons are installed at intervals of 1 m by the number corresponding to the number of the beacons satisfying the intensity of 5 or less of the specified threshold value.
예를 들면, 상기 위치서버에 선택적으로 지정하는 임계값은 일반적으로 신호 품질이 양호한 5개 이상의 신호가 수신될 때 측위 결과의 정확도가 개선되므로 상기 임계값은 기본 값은 5로 지정된다. For example, the threshold value assigned to the location server is designated as 5 because the threshold value that is selectively designated generally improves the accuracy of the positioning result when five or more signals with good signal quality are received.
여기서, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 위치서버에 임계값을 지정할 때에는 이동단말기를 이용하여 지정하되, 상기 이동단말기는 스마트폰 또는 전용단말기로 구성되어 사용된다. 또한, 상기 스마트폰을 적용하여 사용할 경우에는 상기 스마트폰에 위치서버와 연동되는 어플리케이션이 구성된다.Here, as shown in FIG. 1, when designating a threshold value to the location server, it is designated using a mobile terminal, and the mobile terminal is configured and used as a smart phone or a dedicated terminal. In addition, when the smart phone is used, an application linked to the location server is configured in the smart phone.
한편, 상기 저장단계는 각 측위 대상 지역에 대한 위치 식별값, 각 수신된 신호의 식별값, 각 수신 신호 세기, 각 신호의 종류, 각 신호에 대한 가중치, 그 외 실내 측위에 필요한 부가 정보를 상기 위치 서버의 데이터베이스에 저장도록 구성되는데, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 위치 정보를 나타내기 위한 위치메타테이블, 핑거프린트 맵으로 사용될 수 있는 수신 신호 테이블, 무선망 정보를 관리하기 위한 테이블을 형성하여 각각 저장 및, 상기 이동단말기로부터 수신되는 무선 신호의 차이에 따라 대응될 수 있도록 개별 칼럼 또는 파싱 가능한 형태의 문자열로 저장한다.Meanwhile, in the storing step, the location identification value, the identification value of each received signal, the intensity of each received signal, the type of each signal, the weight for each signal, and the additional information necessary for other
상기 데이터베이스에 저장하는 방법은 수차례 수신한 평균값을 저장하는 등의 일반적으로 핑거프린트 맵을 구성하는 방법에 해당하는 사항을 모두 포함한다.The method of storing in the database includes all items corresponding to a method of configuring a fingerprint map such as storing average values received several times.
통상적으로 핑거프린트 맵은 다양한 측위 지점에서 미리 수신되는 신호 패턴을 데이터베이스에 기록하여 두는 핑거프린팅 방법으로써, 실제 측위할 때 이동 객체가 위치서버로 특정 위치에서 수신되는 신호정보를 올려주면 상기 위치서버는 상기 수신받은 신호정보와 가장 유사한 패턴의 무선 정보를 상기 데이터베이스에 저장된 무선정보를 찾아서 위치를 결정하고 이를 이동 객체에 다시 알려주게 되는 방법이다.In general, a fingerprint map is a fingerprinting method in which a signal pattern previously received at various positioning points is recorded in a database. If the moving object gives up signal information received at a specific location to a location server at the time of actual positioning, The mobile terminal searches for radio information stored in the database and determines a location and informs the mobile object of the radio information that is most similar to the received signal information.
또한, 상기 저장단계는 도 5에 도시된 바와 같이 각 신호에 대한 가중치는 무선 신호의 종류에 따라 개별적 또는 일괄적으로 지정하고 상기 가중치는 수신된 신호의 세기, 종류, 표준편차에 따라 임의의 가중치를 각각 설정한다.5, the weights for the respective signals are individually or collectively set according to the types of the radio signals, and the weights are weighted according to the strength, type, and standard deviation of the received signals. Respectively.
즉, 상기 각각의 가중치를 데이터베이스에 설정하여 저장하게 되면 하기될 결정단계에서 위치를 결정할 때 위치서버가 이동단말기로부터 전송받은 혼합무선신호 및 비콘신호를 통해 사용자가 측위 대상지역의 장비들의 노후 상태에 따라서 가중치를 선택적으로 설정하게 되면, 상기 위치서버는 선택적으로 설정된 가중치를 통해 상기 데이터베이스에 저장된 가중치와 가장 가까운 레코드들을 결정하여 결정단계의 식을 통해 위치를 결정할 수 있게 된다.That is, when each of the weights is set and stored in the database, when the position is determined in the following determination step, the location server transmits the mixed wireless signal and the beacon signal transmitted from the mobile terminal to the user, Accordingly, when the weight is selectively set, the location server can determine the positions of the weight records closest to the weight values stored in the database through the selectively set weights, and determine the positions through the formula of the determination step.
상기 전송단계는 상기 이동단말기를 이용하여 상기 혼합무선장치 및 비콘으로부터 혼합무선신호를 수집하여 상기 위치서버에 전송하는 것으로 수신된 신호의 식별값, 수신 신호 세기, 신호의 종류, 그 외 실내 측위에 필요한 부가 정보를 위치 서버에 전달하게 된다.The transmitting step collects mixed radio signals from the mixed radio apparatus and the beacon using the mobile terminal, and transmits the mixed radio signals to the location server. The transmitting terminal receives identification values, received signal strengths, signal types, And transmits necessary additional information to the location server.
이때, 상기 이동단말기(스마트폰 또는 전용단말기)는 Wi-Fi, 블루투스 등 다양한 무선신호를 수신할 수 있는 장치를 켜두어야 하고, 무선신호는 수신된 신호의 식별값, 수신 신호세기, 신호의 종류, 그 외 실내 측위에 필요한 부가 정보를 포함하게 된다.At this time, the mobile terminal (smart phone or dedicated terminal) should turn on a device capable of receiving various wireless signals such as Wi-Fi, Bluetooth, etc., and the wireless signal may include an identification value of the received signal, And additional information necessary for other indoor positioning.
상기 결정단계는 상기 위치서버에서 이동단말기로부터 전송받은 혼합무선신호를 이용하여 상기 이동단말기의 위치를 계산하여 결정하는 단계로써, 데이터베이스에 저장된 신호의 식별값, 수신 신호 세기, 신호의 종류, 각 신호에 대한 가중치, 그 외 실내 측위에 필요한 부가 정보와 이동단말기에서 전달받은 신호의 식별값, 수신 신호 세기, 신호의 종류, 그 외 실내 측위에 필요한 부가 정보와 가장 가까운 레코드들을 상기 데이터베이스로부터 찾고, 각각의 레코드에 가중치를 합하여 상기 이동단말기로부터 전달받은 위치 값과 가장 근접한 값을 이동단말기의 위치값으로 결정하게 된다.Determining a position of the mobile terminal by using the mixed radio signal transmitted from the mobile terminal in the position server and determining the position of the mobile terminal based on the identification value of the signal stored in the database, The additional information required for the other indoor positioning, the identification value of the signal received from the mobile terminal, the received signal strength, the signal type, and the additional information necessary for the other indoor positioning, from the database, The mobile terminal determines the position value of the mobile terminal as a value closest to the position value received from the mobile terminal.
상기 위치 값을 결정하기 위한 계산 시에는 상기 전송단계로부터 전송받은 신호의 세기, 종류, 표준편차의 측정치와 상기 저장단계에서 저장된 신호의 세기, 종류, 표준편차의 가중치를 곱하여 계산치를 얻을 수 있는 식을 이용하여 상기 계산치를 얻고 이렇게 얻은 상기 계산치를 최 근접 이웃 알고리즘(K-NN : K-Nearest Neighbor Algorithm), 베이지안 방법, 신경망 방법 중 어느 하나로 계산되어 최종적으로 이동객체의 위치를 결정하게 된다.And calculating a value by multiplying the measured value of the intensity, type, and standard deviation of the signal transmitted from the transmitting step by the weight of the intensity, type, and standard deviation of the signal stored in the storing step, (K-Nearest Neighbor Algorithm), a Bayesian method, and a neural network method to finally determine the position of the moving object.
실시 예로써, 상기 최 근접 이웃 알고리즘(K-NN : K-Nearest Neighbor Algorithm)을 사용하며 위치를 결정하는 방법을 설명하면,As an embodiment, a method of determining a position using the K-Nearest Neighbor Algorithm (K-NN)
먼저, 수신된 신호의 세기에 따라 가중치를 두는 방법은 다음 식의 x와 p를 관리자가 설정함으로써 이루어진다.First, a method of weighting according to the strength of a received signal is performed by setting the x and p in the following equation by the manager.
수신된 신호의 하위 k-x개의 가중치 = 1-pThe top x weights of the received signal = p
The lower kx weights of the received signal = 1-p
다음으로 수신된 신호의 종류에 따라 가중치를 두는 방법은 다음 식의 wi를 관리자가 설정함으로써 이루어진다.Next, a method of weighting according to the type of the received signal is performed by setting the w i of the following equation by the manager.
신호 종류 2의 가중치 : w2
...
신호 종류 n의 가중치 : wn Weight of signal type 1: w 1
Weight of signal type 2: w 2
...
Weight of signal type n: w n
상기 식에서 wi 에서 i 의 의미 와 - 신호 1 ... n은 한 지점에서 10개(예를 들어 Wi-Fi AP 3개, 비콘 7개)의 무선신호의 종류는 2가지가 되며, 이 때 n = 2, i는 1-2사이의 인덱스이다. 예를 들면, 첫 번째 무선신호에 대한 가중치는 w1 가 된다. In the above equation, the meaning of i in wi and the
또한, wi 의 합이 1의 의미는 가중치의 합을 비율로 표현한 것으로, 예를 들면, 위의 예에서 Wi-Fi와 비콘의 두 종류가 있을 때, 각각 0.7, 0.3으로 적용할 수 있으며 이는 각각의 가중치를 Wi-Fi는 70%, 비콘은 30%와 같이 적용할 수 있다는 의미이다.For example, in the above example, when there are two kinds of Wi-Fi and beacon, the sum of wi can be applied as 0.7 and 0.3, respectively. Wi-Fi is 70% and beacon is 30%.
상기 가중치를 설정하는 이유는 측위대상 지역에 Wi-Fi AP나 비콘의 설치 상황 및 장비의 노후 혹은 동작 상황에 따라 정확도를 개선하기 위함이고, 측위대상 지역의 상황이 모두 다를 수 있기 때문에 상기 가중치를 사용자가 선택적으로 설정할 수가 있다.The reason for setting the weight is to improve accuracy according to the installation situation of the Wi-Fi AP or the beacon and the aging or operation state of the equipment in the positioning target area, and since the situation of the positioning target area may be different from each other, You can optionally set it.
예를 들면, Wi-Fi AP가 노후화되거나, 설치 장소가 변경된 환경이라 위치결정에 방해가 되겠다고 판단되면 Wi-Fi에 대한 가중치 w1을 0으로 비콘에 대한 가중치 w2를 1로 설정하면 된다. 다시 말해 상기 가중치를 변경토록 하여 하기될 결정단계에서 변경된 가중치와 수신된 신호를 이용하여 위치를 계산하고 결정하게 된다.For example, if it is determined that the Wi-Fi AP will be obsolete or the location of installation is changed, it is determined that the weight w1 for Wi-Fi is set to 0 and the weight w2 for the beacon is set to 1 if it is determined that the Wi- In other words, the weight is changed and the position is calculated and determined by using the changed weight and the received signal in the decision step to be performed.
다음으로 수신된 신호의 표준편차에 따라 가중치를 두는 방법은 다음식 의 r을 관리자가 설정함으로써 이루어진다. Next, a method of weighting according to the standard deviation of the received signal is performed by setting the r in the following equation.
상기 표준편차(σ)에 관리자가 임의로 설정한 값(r)을 마이너스(-) r 제곱한다는 의미이다.Means that the value (r) arbitrarily set by the manager to the standard deviation (?) Is minus (-) r squared.
한편, 하기될 식로 인해 측정치는 계산치로 변경되며, 변경된 계산치와 데이터베이스에 저장된 값을 비교하여 최 근접 이웃 알고리즘(K-NN : K-Nearest Neighbor Algorithm)을 적용한다.On the other hand, the measured value is changed to the calculated value due to the following equation, and the calculated value is compared with the value stored in the database to apply the K-Nearest Neighbor Algorithm (K-NN).
상기 최 근접 이웃 알고리즘(K-NN : K-Nearest Neighbor Algorithm)은 레코드들의 우수한 신호를 선별하여 각각에 의해 계산된 위치 값을 평균함으로써 최종 값을 결정하게 되고, 본 발명에서는 여러 가지 방법으로 가중치를 적용하기 때문에 선발되는 레코드들이 달라진다.The K-Nearest Neighbor Algorithm (K-Nearest Neighbor Algorithm) selects the superior signals of the records and averages the position values calculated by the respective ones to determine the final value. In the present invention, The records are selected because they are applied.
상기 식들을 통해 각각의 신호에 대한 계산치를 얻을 수 있게 된다. 그 후에는 위치서버에서 관리자(사용자)의 설정에 따라 Wi-Fi신호와 비콘 신호를 기반으로 이동단말의 현재 위치를 결정하며 이때 수신된 신호의 종류를 반드시 확인하여야 하는데, 한 지점에서 다양한 신호를 수신할 수 있음에도 불구하고 이동단말기에 해당 수신시가 없을 경우가 있을 수 있으므로, 데이터베이스를 검색할 때 이동단말기에는 무선수신기가 없는 경우를 제외하여야 한다.Through the above equations, a calculation for each signal can be obtained. After that, the position server determines the current position of the mobile terminal based on the Wi-Fi signal and the beacon signal according to the setting of the manager (user). At this time, the type of the received signal must be confirmed. The mobile terminal may not have a corresponding reception time, so it is necessary to exclude the case where the mobile terminal does not have a wireless receiver when searching the database.
또한, 데이터베이스에 포함되어 있는 위치계산에 적용하여야 한다. 서버에서 이동단말기의 위치를 계산하기 위해서는 데이터베이스 테이블의 각 항목과 이동단말기가 수신한 데이터 간의 거리와 고안한 가중치를 이용하여 가장 가까운 다수의 레코드들을 결정하고, 상기 다수의 레코드들에 대한 위치 평균 및 가중치를 이용하여 이동단말기의 최종 위치를 확정하게 된다.It should also be applied to the location calculations contained in the database. In order to calculate the position of the mobile terminal in the server, a plurality of closest records are determined using the distance between each item of the database table and the data received by the mobile terminal, and the weighted value, And the final position of the mobile terminal is determined using the weight.
여기서, 각각의 신호에 대한 계산치가 나오게 되면, 도 6에 도시된 바와 같이 계산치가 나오게 되면 최 근접 이웃 알고리즘(K-NN : K-Nearest Neighbor Algorithm)을 이용하여, 최종위치를 확정하게 된다.Here, when the computed value for each signal comes out, the final position is determined using the K-Nearest Neighbor Algorithm (K-NN) when the calculated value is shown as shown in FIG.
본 발명에 따른 정확성을 향상시킨 옥내 이동 객체 혼합 측위 위치 결정방법에 의하면, 이동단말기의 과거 측정 위치들로 현재 시점의 위치를 추정하고, 추정 위치를 결정하는데 있어 비콘 또는 Wi-Fi 신호를 측정하여 수신된 신호의 세기에 따라 가중치를 두는 방법, 수신된 신호의 종류에 따라 가중치를 두는 방법, 수신된 지역에 따라 가중치를 두는 방법, Wi-Fi 신호만 사용하는 방법, 비콘 신호만 사용하는 방법, Wi-Fi와 비콘 신호를 사용하는 방법들 중 한 가지를 설정하여 현재 위치를 계산하는 방법을 제공함으로써 측위 인프라를 구성하는데 있어 불필요한 장비 설치비용을 절약한다.According to the present invention, it is possible to estimate the position of the current point of time by the past measured positions of the mobile terminal and to measure the beacon or Wi-Fi signal in determining the estimated position Weighing method based on received signal strength, weighting method according to received signal type, weighing method according to received area, method using only Wi-Fi signal, method using only beacon signal, By setting up one of the methods of using Wi-Fi and beacon signals to provide a way to calculate the current location, unnecessary equipment installation costs are saved in configuring the positioning infrastructure.
Claims (8)
상기 네트워크 구성단계는 상기 위치서버에 측위 대상 지역에 대한 무선신호의 세기와 개수에 대한 임계값을 5로 지정하고, 이동단말기를 통해 측위 대상 지역에 설치된 혼합무선장치로부터 무선신호를 측정하며, 상기 위치서버에 지정한 무선신호의 세기를 만족하는 개수가 지정된 임계값의 5이하일 경우 해당 개수만큼 상기 비콘을 1m 간격으로 설치하고,
상기 저장단계는, 위치 정보를 나타내기 위한 핑거프린트 맵으로 사용될 수 있는 수신 신호 테이블, 무선망 정보를 관리하기 위한 테이블을 형성하여 각각 저장 및, 상기 이동단말기로부터 수신되는 무선 신호의 차이에 따라 대응될 수 있도록 개별 칼럼 또는 파싱 가능한 형태의 문자열로 저장하고, 각 신호에 대한 가중치는 무선 신호의 종류에 따라 개별적 또는 일괄적으로 지정하고, 상기 가중치는 수신된 신호의 세기, 종류, 표준편차에 따라 가중치를 각각 설정하며,
상기 결정단계는 데이터베이스에 저장된 신호의 식별값, 수신 신호 세기, 신호의 종류, 각 신호에 대한 가중치, 그 외 실내 측위에 필요한 부가 정보와 이동단말기에서 전달받은 신호의 식별값, 수신 신호 세기, 신호의 종류, 그 외 실내 측위에 필요한 부가 정보와 가장 가까운 레코드들을 상기 데이터베이스로부터 찾고, 각각의 레코드에 가중치를 합하여 상기 이동단말기로부터 전달받은 위치값과 가장 근접한 값을 이동단말기의 위치 값으로 결정하고, 계산 시, 최 근접 이웃 알고리즘(K-NN : K-Nearest Neighbor Algorithm) 또는 베이지안 방법으로 계산되는 것을 특징으로 하는 정확성을 향상시킨 옥내 이동 객체 혼합 측위 위치 결정방법.
A network configuration step of constructing a location server in which a database is configured, dividing a target area for positioning, installing a beacon in each target area, a mixed radio device installed in each target area, and a mobile terminal capable of receiving signals with the beacon; The identification value of each received signal, the intensity of each received signal, the type of each signal, the weight for each signal, and the additional information required for other indoor positioning are stored in the database of the location server ; Collecting a mixed radio signal from the mixed radio apparatus and the beacon using the mobile terminal and transmitting the collected mixed radio signal to the location server; Determining a location of the mobile terminal by using the mixed radio signal transmitted from the mobile terminal in the location server; The method comprising the steps of: (a)
Wherein the network configuration step specifies the threshold value for the strength and the number of the radio signal for the positioning area to the location server to be 5 and measures the radio signal from the mixed radio device installed in the positioning target area through the mobile terminal, If the number of the radio base stations satisfying the strength of the radio signal designated by the location server is equal to or less than a specified threshold value of 5,
The storing step may include a reception signal table that can be used as a fingerprint map for indicating location information, a table for managing radio network information, and storing and storing the table, respectively, according to a difference between radio signals received from the mobile terminal And the weights for the respective signals are individually or collectively specified according to the type of the radio signal, and the weights are determined according to the intensity, type, and standard deviation of the received signals. Respectively,
The determining step may include determining an identification value of a signal stored in a database, a received signal strength, a type of signal, a weight for each signal, additional information required for other indoor positioning, an identification value of a signal received from the mobile terminal, And determines the position value of the mobile terminal as a value closest to the position value received from the mobile terminal by summing weights of the respective records, Calculating a K-Nearest Neighbor Algorithm (K-NN) or a Bayesian method at the time of calculation.
상기 네트워크 구성단계의 이동단말기는 스마트폰 또는 전용단말기로 구성되고,
상기 이동단말기에는 혼합무선신호를 확보하기 위한 어플리케이션이 구성되는 것을 특징으로 하는 정확성을 향상시킨 옥내 이동 객체 혼합 측위 위치 결정방법.
The method according to claim 1,
The mobile terminal in the network configuration step may be a smart phone or a dedicated terminal,
Wherein an application for securing a mixed radio signal is configured in the mobile terminal.
상기 전송단계는 수신된 신호의 식별값, 수신 신호 세기, 신호의 종류, 그 외 실내 측위에 필요한 부가 정보를 위치 서버에 전달하는 것을 특징으로 하는 정확성을 향상시킨 옥내 이동 객체 혼합 측위 위치 결정방법.The method according to claim 1,
Wherein the transmitting step transmits the identification value of the received signal, the intensity of the received signal, the signal type, and additional information required for other indoor positioning to the location server.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160088275A KR101815073B1 (en) | 2016-07-12 | 2016-07-12 | Positioning Method for Mixed Positioning of Interior Moving Objects with Improved Accuracy |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020160088275A KR101815073B1 (en) | 2016-07-12 | 2016-07-12 | Positioning Method for Mixed Positioning of Interior Moving Objects with Improved Accuracy |
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|---|---|
| KR101815073B1 true KR101815073B1 (en) | 2018-01-04 |
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| KR1020160088275A KR101815073B1 (en) | 2016-07-12 | 2016-07-12 | Positioning Method for Mixed Positioning of Interior Moving Objects with Improved Accuracy |
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|---|---|
| KR (1) | KR101815073B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190122423A (en) * | 2018-04-20 | 2019-10-30 | 한국정보공학 주식회사 | Method and system for indoor positioning based on machine learning |
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| KR101152384B1 (en) * | 2010-12-07 | 2012-06-07 | 경북대학교 산학협력단 | System and method for determining location of access point |
| KR101417920B1 (en) * | 2012-11-12 | 2014-07-09 | 에스케이 텔레콤주식회사 | Method for Determining Position by Using Weight, Apparatus Therefor |
-
2016
- 2016-07-12 KR KR1020160088275A patent/KR101815073B1/en active IP Right Grant
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