KR101830117B1 - 위치 측정 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기 설정된 배치 순서에 따라 복수 개의 영역 각각에 설치되어 식별신호를 출력하는 복수 개의 근거리 무선통신기; 및 근거리 무선통신기 각각으로부터 식별신호를 수신통신기별로 식별신호의 신호세기를 신호점수로 수치화한 후, 신호점수의 크기 순서에 따라 복수 개의 영역 중 어느 하나를 현재 위치로 판단하는 위치 검출기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 위치 측정 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복수 개의 영역에 배치된 복수 개의 근거리 무선통신기 각각의 신호세기를 기반으로 객체의 위치를 정확하게 측정하는 위치 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 실외에서는 GPS(Global Positioning System)를 이용한 위치정보 인식기술이 범용화되어 다양한 단말에 적용되어 있으며, 이를 이용하여 예컨대 내비게이션(Navigation), 길찾기, 위치인식 등 다양한 서비스가 제공되고 있다.
하지만 실내에서는 GPS 신호를 사용할 수 없기 때문에 WPAN과 WLAN등 근거리 무선통신 기술을 이용하여 실내 측위를 위한 다양한 기술들이 제안되고 있다.
이와 관련하여, 와이파이(Wi-Fi), UWB, 지그비(ZigBee) 등 다양한 WLAN, 및 WPAN 기술을 이용하여 인빌딩 측위 기술이 제한되고 있지만, 와이파이의 경우 측위 성능이 3m 이상이고, UWB의 경우 수십cm 단위의 정밀 측위가 가능하지만 태그(Tag) 및 무선통신시스템이 고가여서 상용 사이트에 적용하기 어려운 점이 있다.
또한, 지그비 방식의 경우 수신신호세기(RSSI) 값을 이용한 영역 기반(Zone Base) 특성을 이용하고 있으나, 그 영역의 크기가 10m~50m 수준이므로 기영역 방식에 따라서는 정밀 위치를 측위하는데 한계가 있다.
최근에는 건물 내에서 비콘의 신호세기를 이용하여 특정 물체의 위치를 추적하는 기술이 제시되었다.
그러나, 종래의 비콘의 신호세기를 이용하는 기술은 하나의 비콘 각각에 대한 신호세기만을 이용하므로, 신호세기가 오차 범위 이내인 지점에서 또는 비콘이 비정상적으로 동작하는 경우에는 위치가 부정확하게 되고, 객체의 위치 추적이 부정확하게 되는 문제점이 있었다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2016-0007351호(2016.01.20)의 '비콘을 이용한 측위 시스템 및 방법'에 개시되어 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 목적은 복수 개의 영역에 배치된 복수 개의 근거리 무선통신기 각각의 신호세기를 기반으로 객체의 위치를 정확하게 측정하는 위치 측정 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 근거리 무선통신기에 고장이 발생하는 등 비정상적인 경우에도 객체의 위치를 정확하게 측정하는 위치 측정 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 위치 측정 장치는 기 설정된 배치 순서에 따라 복수 개의 영역 각각에 설치되어 식별신호를 출력하는 복수 개의 근거리 무선통신기; 및 근거리 무선통신기 각각으로부터 식별신호를 수신하고, 근거리 무선통신기별로 식별신호의 신호세기를 신호점수로 수치화한 후, 신호점수의 크기 순서에 따라 복수 개의 영역 중 어느 하나를 현재 위치로 판단하는 위치 검출기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 배치 순서는 기 설정된 위치 이동 경로를 따라 결정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 위치 검출기는 근거리 무선통신기로부터 출력된 식별신호를 수신하는 식별신호 수신부; 상기 식별신호 수신부에 의해 식별신호의 신호세기를 검출하는 신호세기 검출부; 상기 식별신호 수신부에 의해 수신된 식별신호를 토대로 근거리 무선통신기가 설치된 영역을 검출하는 영역 검출부; 및 상기 신호세기 검출부에 의해 검출된 신호세기를 신호점수로 수치화하고, 상기 영역 검출부에 의해 검출된 영역을 이용하여 근거리 무선통신기별로 영역을 인지하며, 근거리 무선통신기별 신호점수 및 영역을 토대로 복수 개의 영역 중 어느 하나를 현재 위치로 판단하는 위치 검출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 위치 검출부는 근거리 무선통신기의 신호점수 및 영역별로 근거리 무선통신기를 그룹핑하고, 신호점수의 크기 순서에 따라 설정개수의 근거리 무선통신기를 검출한 후, 검출된 설정개수의 근거리 무선통신기가 동일한 영역에 존재하는지 여부를 판단하여 판단 결과에 따라 현재 위치를 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 위치 검출부는 신호점수의 크기 순서에 따라 검출된 설정개수의 근거리 무선통신기가 동일한 영역에 존재하면, 신호점수의 크기 순서에 따라 검출된 근거리 무선통신기의 영역을 현재 위치로 결정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 위치 검출부는 신호점수의 크기 순서에 따라 검출된 설정개수의 근거리 무선통신기가 서로 다른 영역에 존재하면, 신호점수를 영역별로 합산하고, 영역별로 합산한 신호점수를 서로 비교하여 비교 결과에 따라 신호점수가 큰 영역을 현재 위치로 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 위치 검출부는 근거리 무선통신기 중 어느 하나 이상이 비정상적으로 동작하면, 트래킹 정보에 가중치를 두어 현재 위치를 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 위치 검출부는 근거리 무선통신기 중 어느 하나의 식별신호의 신호점수가 기 설정된 최저값 이하이거나 식별신호가 수신되지 않으면, 트래킹 정보에서 가장 최근에 통과한 신호 범위의 근거리 무선통신기를 검출하고, 가장 최근에 통과한 신호 범위의 근거리 무선통신기가 설치되어 있는 영역을 현재 위치로 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 위치 검출부는 상기 배치 순서에 부적합한 순서로 식별신호가 수신되면, 신호점수가 가장 큰 근거리 무선통신기가 설치된 영역을 중심으로 한 배치 순서에 따라 현재 위치를 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 위치 검출부는 각 영역에 설치된 근거리 무선통신기 중 신호점수가 큰 근거리 무선통신기의 신호점수를 비교하여 오차가 기 설정된 오차 범위 이내인 경우 기 획득한 트래킹 정보를 기반으로 현재 위치를 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 위치 검출부는 신호점수의 크기 순서에 따른 신호점수패턴을 검출하고, 검출된 신호점수패턴에 대응되는 현재 위치를 룩업테이블에서 검출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 위치 측정 방법은 위치 검출기가 식별신호를 수신하는 단계; 상기 위치 검출기가 식별신호의 신호세기를 검출하고, 수신된 식별신호를 토대로 근거리 무선통신기가 설치된 영역을 검출하는 단계; 및 상기 위치 검출기가 근거리 무선통신기별로 신호세기를 신호점수로 수치화하여 신호점수의 크기 순서에 따라 복수 개의 영역 중 어느 하나를 현재 위치로 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 위치 검출기는 신호점수의 크기 순으로 설정개수의 근거리 무선통신기를 검출하고, 검출된 근거리 무선통신기가 동일한 영역에 존재하는지 여부를 판단하여 판단 결과에 따라 영역 중 어느 하나를 현재 위치로 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 위치 검출기는 신호점수의 크기 순서에 따라 검출된 설정개수의 근거리 무선통신기가 동일한 영역에 존재하면, 신호점수의 크기 순서에 따라 검출된 근거리 무선통신기의 영역을 현재 위치로 결정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 위치 검출기는 신호점수의 크기 순서에 따라 검출된 설정개수의 근거리 무선통신기가 서로 다른 영역에 존재하면, 신호점수를 영역별로 합산하고, 영역별로 합산한 신호점수를 서로 비교하여 비교 결과에 따라 신호점수가 큰 영역을 현재 위치로 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 위치 검출기는 근거리 무선통신기 중 어느 하나 이상이 비정상적으로 동작하면, 트래킹 정보에 가중치를 두어 현재 위치를 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 위치 검출기는 근거리 무선통신기 중 어느 하나의 식별신호의 신호점수가 기 설정된 최저값 이하이거나 식별신호가 수신되지 않으면, 트래킹 정보에서 가장 최근에 통과한 신호 범위의 근거리 무선통신기를 검출하고, 가장 최근에 통과한 신호 범위의 근거리 무선통신기가 설치되어 있는 영역을 현재 위치로 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 위치 검출기는 상기 배치 순서에 부적합한 순서로 식별신호가 수신되면, 큰 신호점수의 근거리 무선통신기가 설치된 영역을 중심으로 한 배치 순서에 따라 현재 위치를 결정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 위치 검출기는 각 영역에 설치된 근거리 무선통신기 중 신호점수가 큰 근거리 무선통신기의 신호점수를 비교하여 오차가 기 설정된 오차 범위 이내인 경우 기 획득한 트래킹 정보를 기반으로 현재 위치를 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 위치 검출기는 신호점수의 크기 순서에 따른 신호점수패턴을 검출하고, 검출된 신호점수패턴에 대응되는 현재 위치를 룩업테이블에서 검출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 위치 측정 장치 및 방법은 복수 개의 영역에 배치된 복수 개의 근거리 무선통신기 각각의 신호세기를 기반으로 객체의 위치를 정확하게 측정한다.
본 발명의 일 측면에 따른 위치 측정 장치 및 방법은 근거리 무선통신기에 고장이 발생하는 등 비정상적인 경우에도 객체의 위치를 정확하게 측정할 수 있으며, 이러한 위치 정보를 이용하여 역사 내에서 제공되는 다양한 서비스에 활용할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 장치의 블럭 구성도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 검출기의 블럭 구성도이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 이용자 위치 측정 예를 나타낸 도면이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 가중치 기반의 위치 측정 예를 나타낸 도면이다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호점수가 비정상적일 경우의 위치 추적 예를 나타낸 도면이다.
도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호점수가 기 설정된 오차 범위 이내인 경우에서의 위치 추적 예를 나타낸 도면이다.
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 룩업테이블을 이용한 위치 검출 예를 나타낸 도면이다.
도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 검출기의 블럭 구성도이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 이용자 위치 측정 예를 나타낸 도면이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 가중치 기반의 위치 측정 예를 나타낸 도면이다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호점수가 비정상적일 경우의 위치 추적 예를 나타낸 도면이다.
도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호점수가 기 설정된 오차 범위 이내인 경우에서의 위치 추적 예를 나타낸 도면이다.
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 룩업테이블을 이용한 위치 검출 예를 나타낸 도면이다.
도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 방법을 나타낸 순서도이다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 장치를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 이용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야할 것이다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 장치의 블럭 구성도이고, 도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 검출기의 블럭 구성도이며, 도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 이용자 위치 측정 예를 나타낸 도면이며, 도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 가중치 기반의 위치 측정 예를 나타낸 도면이며, 도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호점수가 비정상적일 경우의 위치 측정 예를 나타낸 도면이며, 도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호점수가 기 설정된 오차 범위 이내인 경우에서의 위치 측정 예를 나타낸 도면이며, 도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 룩업테이블을 이용한 위치 검출 예를 나타낸 도면이다.
도 1 을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 장치는 복수 개의 근거리 무선통신기(10)와 위치 검출기(20)를 포함한다.
근거리 무선통신기(10)는 건물 또는 역사 내에 복수 개가 설치되어 식별신호를 출력한다. 이러한 근거리 무선통신기(10)는 각기 고유한 식별신호를 출력하는 비콘 또는 무선 공유기가 채용될 수 있다.
건물 또는 역사 내에는 복수 개의 영역(zone)이 존재한다. 각 영역마다 복수 개의 근거리 무선통신기(10)가 설치될 수 있다.
각 근거리 무선통신기(10)는 기 설정된 신호 범위로 식별신호를 출력하고, 각 근거리 무선통신기(10)로부터 출력되는 식별신호의 신호세기도 동일하다. 식별신호를 수신할 수 있는 각 신호 범위는 서로 겹쳐질 수 있다. 즉, 위치 검출기(20)가 특정 신호 범위에 위치할 경우 복수 개의 근거리 무선통신기(10)로부터 출력되는 식별신호를 동시에 수신할 수도 있다.
근거리 무선통신기(10)의 배치 순서 및 영역은 기 설정된 위치 이동 경로를 고려하여 설정된다. 이에 위치 검출기(20)를 통해 검출되는 트래킹 정보를 토대로 이용자의 현재 위치를 추정할 수 있다. 트래킹 정보는 시간순으로 나열된 현재 위치이다. 현재 위치에는 영역 및 근거리 무선통신기(10)에 대한 정보가 포함된다. 각 영역에서의 각 근거리 무선통신기(10)의 설치 위치와 간격은 식별신호가 수신되는 신호범위에 따라 설정될 수 있다.
식별신호에는 각 근거리 무선통신기(10)별 식별정보가 포함될 수 있으며, 이 식별정보를 토대로 식별신호를 출력한 근거리 무선통신기(10) 및 해당 근거리 무선통신기(10)가 설치된 영역이 검출될 수 있다.
위치 검출기(20)는 건물 또는 역사 내에 각 영역에 설치되는 적어도 하나의 근거리 무선통신기(10)로부터 식별신호를 수신하고, 수신된 식별신호를 이용하여 트래킹 정보를 획득한다. 위치 검출기(20)는 이용자가 휴대하는 휴대 단말 등에 구비될 수 있으며, 위치 검출기(20)에 의해 검출된 현재 위치는 별도의 서비스 서버 등과 연계하여 휴대 단말에서 제공하는 다양한 서비스에 이용될 수 있다. 또한 상기한 현재 위치는 위치 검출기(20) 이외에 서비스 서버 등에 의해서도 검출될 수 있다.
도 2 를 참조하면, 위치 검출기(20)는 식별신호 수신부(21), 신호세기 검출부(22), 영역 검출부(23) 및 위치 검출부(24)를 포함한다.
식별신호 수신부(21)는 각 근거리 무선통신기(10)로부터 식별신호를 수신한다. 식별신호 수신부(21)는 적어도 하나의 근거리 무선통신기(10)로부터 식별신호를 수신한다. 수신되는 식별신호의 개수는 위치 검출기(20)의 위치에 따라 결정될 수 있다.
신호세기 검출부(22)는 식별신호 수신부(21)에 의해 수신된 식별신호의 신호세기를 검출한다. 신호세기 검출부(22)는 식별신호 수신부(21)에 의해 복수 개의 식별신호가 수신될 경우에는 각 식별신호별로 신호세기를 검출한다.
영역 검출부(23)는 식별신호 수신부(21)에 의해 수신된 식별신호를 분석하여 해당 식별신호를 출력한 근거리 무선통신기(10) 및 해당 근거리 무선통신기(10)가 설치되어 있는 영역을 검출한다.
즉, 영역 검출부(23)에는 식별정보, 근거리 무선통신기 정보 및 근거리 무선통신기(10)가 설치된 영역이 사전에 저장된다. 영역 검출부(23)는 상기한 바와 같이 식별신호 수신부(21)에 의해 식별신호가 수신되면 이 식별신호에서 식별정보를 검출하고 이 식별정보를 토대로 출력한 근거리 무선통신기(10)의 근거리 무선통신기 정보를 검출하며 이 근거리 무선통신기 정보를 통해 해당 근거리 무선통신기(10)가 설치된 영역을 검출한다.
위치 검출부(24)는 신호세기 검출부(22) 및 영역 검출부(23)를 통해 검출된 각 식별신호별 신호세기 및 근거리 무선통신기(10)별 영역을 이용하여 이용자의 현재 위치를 지속적으로 검출하고, 검출된 현재 위치를 토대로 트래킹 정보를 생성한다. 아울러, 위치 검출부(24)는 상기한 트래킹 정보를 토대로 이용자의 현재 위치를 추정할 수 있다.
더욱 상세히 설명하면, 위치 검출부(24)는 신호세기 검출부(22)에 의해 검출된 신호세기를 이용하여 각 근거리 무선통신기(10)별로 신호점수를 계산한다. 신호점수는 신호세기를 수치화한 값이다. 신호점수는 신호점수=1-(올림(신호세기×0.1)×0.1)로 계산될 수 있다. 상기한 바와 같이 각 근거리 무선통신기(10)별로 신호점수가 계산되면, 위치 검출부(24)는 신호점수 및 영역별로 근거리 무선통신기(10)를 그룹핑하고, 신호점수의 크기 순서에 따라 설정개수, 예를 들어 2개의 근거리 무선통신기(10)를 검출한 후, 이들 2개의 근거리 무선통신기(10)가 동일한 영역에 존재하는지 여부를 판단한다. 판단 결과 신호점수의 크기 순서에 따라 검출된 설정개수의 근거리 무선통신기(10)가 동일한 영역에 존재하면, 위치 검출부(24)는 해당 영역을 현재 위치로 결정하고, 반면에 신호점수의 크기 순서에 따라 검출된 설정개수의 근거리 무선통신기(10)가 서로 다른 영역에 존재하면, 위치 검출부(24)는 이들 영역(신호점수의 크기에 따라 검출된 2개의 근거리 무선통신기가 있는 2개의 영역)별로 근거리 무선통신기(10)의 신호점수를 합산하고 이 영역별로 합산한 신호점수를 비교하여 그 값이 큰 영역을 현재 위치로 판단한다. 즉, 위치 검출부(24)는 근거리 무선통신기(10)를 중심으로 설정된 영역 중 어느 하나를 현재 위치로 인식한다.
더욱이, 위치 검출부(24)는 신호세기 검출부(22)에 의해 검출된 신호세기를 이용하여 각 근거리 무선통신기(10)별로 신호점수를 계산한 후에는 이들 신호점수의 크기에 따라 신호점수패턴을 검출한다. 여기서, 신호점수패턴은 신호점수를 크기순으로 나열한 것이다.
즉, 위치별로 서로 다른 다양한 신호점수패턴이 형성될 수 있는 바, 각 위치에 따라 신호점수패턴을 저장한 룩업테이블이 마련될 수 있다.
이에 위치 검출부(24)는 상기한 바와 같이 신호점수를 이용하여 신호점수패턴을 검출하면, 이 신호점수패턴에 대응되는 영역을 룩업테이블을 참조하여 현재 위치로 검출할 수 있다.
특히, 룩업테이블에 동일한 신호점수패턴에 서로 다른 기준비콘이 존재할 경우, 기 저장된 트래킹 정보에 따라 가장 최근의 신호범위에 해당하는 기준비콘을 검출하고, 이들 기준비콘 중 해당 기준비콘(가장 최근의 신호범위에 해당하는 기준비콘)이 설치된 영역을 현재 위치로 판단한다.
이를 도 3 내지 도 7 을 참조하여 상세하게 설명한다.
신호세기 검출부(22)가 식별신호 수신부(21)에 의해 수신된 복수 개의 식별신호 각각에 대해 신호세기를 검출하고, 영역 검출부(23)가 해당 식별신호를 출력한 근거리 무선통신기(10)가 설치된 영역을 검출한다.
위치 검출부(24)는 신호세기 검출부(22)에서 검출된 각 식별신호의 신호세기를 이용하여 각 근거리 무선통신기(10)별로 신호점수를 계산하여 신호점수의 크기 순서에 따라 설정 개수의 근거리 무선통신기(10)를 검출한다.
위치 검출부(24)는 신호점수의 크기 순서에 따라 검출된 설정 개수의 근거리 무선통신기(10)가 동일한 영역에 존재하는지 여부를 판단한다. 판단 결과 근거리 무선통신기(10)들이 동일한 영역에 존재하면 위치 검출부(24)는 해당 영역을 현재 위치로 판단한다. 반면에, 근거리 무선통신기(10)들이 동일한 영역에 위치하지 않으면, 위치 검출부(24)는 이들 2개의 근거리 무선통신기(10)들이 설치되어 있는 영역별로 근거리 무선통신기(10)의 신호점수를 합산하고 이 영역별로 합산한 값을 비교하여 그 값이 상대적으로 큰 영역을 현재 위치로 판단한다.
이를 도 3 을 참조하여 설명한다.
참고로, 도 3 내지 도 6 에서는 근거리 무선통신기(10)로 비콘을 예시로 설명한다.
도 3 에서, 영역은 A 영역, B 영역 및 C 영역이 존재하고, A 영역에는 1번 비콘과 2번 비콘이 존재하며, B 영역에는 3번 비콘과 4번 비콘이 존재하며, C 영역에는 5번 비콘과 6번 비콘이 존재한다. 아울러, 각 영역에서의 트래킹 정보((a)~(i))가 도시되었다.
이용자가 A 영역으로 진입에서 B 영역과 C 영역을 거쳐 이동하는 경우에, 위치 검출기(20)는 A 영역 내에서는 1번 신호 범위와 2번 신호 범위 순으로 이동하고, B 영역에서는 3번 신호 범위와 4번 신호 범위로 이동하며, C 영역에서는 5번 신호 범위와 6번 신호 범위로 이동한다. 여기서, A 영역의 1번 비콘과 2번 비콘, B 영역의 3번 비콘과 4번 비콘, 및 C 영역의 5번 비콘과 6번 비콘은 해당 건물이나 역사 내 이용자들의 이동 경로를 고려하여 설치될 수 있다. 따라서, 현재 위치를 토대로 주변의 영역과 근거리 무선통신기가 추정될 수 있다.
일 예로, 도 3 의 (a)에서 A(현재 위치는 A 영역)는 이용자가 이동한 영역이며, 아래의 1,2,3은 신호점수의 크기 순으로 나열한 것이다. 즉, 트래킹 정보(a)는 이용자가 현재 A 영역에 위치하며 이때의 신호점수는 1번 비콘의 신호점수와 2번 비콘의 신호점수 및 3번 비콘의 신호점수 순임을 나타낸다.
또한, 도 3 의 (g)에서 A,B,C는 이용자가 A 영역과 B 영역 및 C 영역을 거쳐 이동하였으며(현재 위치는 C 영역)이며, 현재 5번 비콘의 신호점수와 4번 비콘의 신호점수가 가장 크고(5번 비콘의 신호점수와 4번 비콘의 신호점수는 동일 그룹에 포함됨), 다음으로 6번 비콘과 3번 비콘의 신호점수(6번 비콘의 신호점수와 3번 비콘의 신호점수는 동일 그룹에 포함됨)가 다음으로 큰 것을 나타낸다. 이는 후술한 도 4 내지 도 6 에도 동일하게 적용된다.
이 경우, 위치 검출부(24)는 신호점수의 크기 순서에 따라 2개를 검출하고, 식별신호를 출력한 근거리 무선통신기(10)가 동일한 영역에 존재하면 객체의 현재 위치가 해당 영역에 위치하는 것으로 판단한다.
예를 들어, 도 3 의 (a)는 1번 비콘의 신호점수가 가장 크고 2번 비콘의 신호점수가 다음으로 큰 경우이다. 이 경우, 1번 비콘과 2번 비콘은 모두 A 영역에 존재하므로, 위치 검출부(24)는 현재 위치를 A 영역으로 판단한다.
또한, 위치 검출부(24)는 근거리 무선통신기(10)가 동일한 영역에 위치하지 않으면, 이들 2개의 근거리 무선통신기(10)들이 설치되어 있는 영역별로 근거리 무선통신기(10)의 신호점수를 합산하고 이 영역별로 합산한 값을 비교하여 그 값이 상대적으로 큰 영역을 현재 위치로 판단한다.
예를 들어, 도 3 의 (d)는 3번 비콘의 신호점수가 가장 크고 2번 비콘의 신호점수가 다음으로 큰 경우이다. 이 경우, 3번 비콘과 2번 비콘은 서로 다른 영역에 존재(3번 비콘은 B 영역에 존재하고 2번 비콘은 A 영역에 존재함)하므로, 위치 검출부(24)는 현재 수신되는 B 영역에 존재하는 3번 비콘과 4번 비콘의 신호점수를 합산하고, A 영역에 존재하는 2번 비콘과 1번 비콘의 신호점수를 합산한 후, 이들 합산한 값을 비교하는데, 이때 A 영역의 신호점수보다 B 영역의 신호점수가 크므로 현재 위치를 B 영역으로 판단한다.
도 3 에 도시된 바와 같이, 위치 검출부(24)는 근거리 무선통신기(10)들이 동일한 영역에 존재하는지 여부를 판단하고, 판단 결과에 따라 현재 위치를 판단하는 방식은 후술한 도 4 내지 도 6 에도 동일하게 적용된다.
또한, 위치 검출부(24)는 어느 하나 이상의 근거리 무선통신기(10)가 비정상적으로 동작하는 경우, 예를 들어 신호점수가 기 설정된 최저값 이하이거나 식별신호가 수신되지 않는 경우, 트래킹 정보에 가중치를 두어 현재 위치를 확정한다. 즉, 위치 검출부(24)는 트래킹 정보를 참조하여 가장 최근에 통과한 신호 범위의 근거리 무선통신기(10)를 검출하고, 해당 근거리 무선통신기(10)에 우선순위를 두어 3번 비콘이 설치되어 있는 B 영역을 현재 위치로 판단한다. 이를 도 4 를 참조하여 설명한다. 여기서, 최저값은 근거리 무선통신기(10)가 동작 불능 상태인 것으로 판단할 수 있는 신호점수이다. 따라서, 근거리 무선통신기(10)의 신호점수가 최저값 이하인 경우에는 해당 근거리 무선통신기(10)는 동작 불능 상태인 것으로 판단될 수 있다.
도 4 는 B 영역의 4번 비콘의 식별신호가 약하거나 동작불능인 경우이다.
도 4 를 참조하면, B 영역의 4번 비콘의 신호점수가 기 설정된 최저값 이하이거나 동작 불능이므로, 위치 검출부(24)는 트랙킹 정보(A,2),(B,3)에 가중치를 두는데, 이때 이용자가 가장 최근에 통과한 3번 비콘에 우선순위를 두어 B 영역(3번 비콘은 B 영역에 설치됨)을 현재 위치로 확정한다.
또한, 위치 검출부(24)는 차차기 영역의 근거리 무선통신기(10)의 식별신호가 비정상적으로 강해서 차차기 영역의 근거리 무선통신기(10)의 식별신호가 수신되는 경우, 즉 배치 순서에 부적합한 근거리 무선통신기(10)로부터 식별신호가 수신되면, 큰 신호점수의 근거리 무선통신기(10)가 설치된 영역을 중심으로 배치 순서에 따라 현재 위치를 결정한다. 배치 순서는 기 설정된 통상적인 이용자의 위치 이동 경로에 따라 설정된다. 영역은 건물 내 이용자의 위치 이동 경로를 고려하여 설정될 수 있으며, 해당 영역 내 근거리 무선통신기 배치 위치도 상기한 이용자의 위치 이동 경로를 고려하여 결정되는 바, 현재 위치를 중심으로 수신 가능한 근거리 무선통신기(10)의 식별신호를 인지할 수 있고, 이용자 이동에 따라 차기 영역과 차차기 영역 및 이들 영역에 설치되어 있는 근거리 무선통신기(10) 각각으로부터 식별신호를 수신하는 순서 등이 예측 가능하다. 이를 도 5 를 참조하여 설명한다.
도 5 는 현재 위치 검출기(20)가 A 영역에 있음에도 불구하고 C 영역의 5번 비콘의 식별신호가 비정상적으로 강한 경우이다.
도 5 를 참조하면, 위치 검출부(24)는 가장 강한 식별신호를 출력한 근거리 무선통신기 조합이 A 영역의 1번 비콘과 2번 비콘이므로 주변의 근거리 무선통신기(10)를 조회하며, 이 경우 다음 순위의 B 영역의 근거리 무선통신기(10)는 3번 비콘과 4번 비콘인 바, 현재 영역과 차기 영역을 고려하면 다음 순위의 근거리 무선통신기(10)는 차기 영역, 즉 B 영역의 3번 비콘과 4번 비콘이 된다. 따라서, 위치 검출부(24)는 C 영역의 5번 비콘의 식별신호를 무시한다.
게다가, 위치 검출부(24)는 각 영역에 설치된 근거리 무선통신기(10) 중 신호점수가 큰 근거리 무선통신기(10)의 신호점수를 비교하여 오차가 기 설정된 오차 범위 이내인 경우 기 획득한 트래킹 정보를 기반으로 현재 위치를 판단한다. 이를 도 6 을 참조하여 설명한다. 여기서, 2개 식별신호의 신호점수의 오차가 오차 범위 이내에 포함되는 경우에는 근거리 무선통신기(10)의 신호세기가 부정확한 경우가 포함될 수 있다.
도 6 은 A 영역의 2번 비콘과 C 영역의 3번 비콘의 신호점수가 간의 오차가 기 설정된 오차 범위 이내에 포함된 경우이다.
도 6 을 참조하면, 위치 검출부(24)는 A 영역의 2번 비콘의 신호점수와 B 영역의 3번 비콘의 신호점수 간의 오차가 오차 범위인 바, 위치 검출부(24)는 기 획득한 트랙킹 정보(A,1)와 트래킹 정보(A,2)에 가중치를 두어서 가장 최근에 통과한 신호 범위의 근거리 무선통신기(10)를 검출한다. 이 경우, 위치 검출부(24)는 트래킹 정보에 따른 가장 최근에 통과한 신호 범위의 근거리 무선통신기(10)는 2번 비콘이므로, 이용자의 현재 위치를 A 영역으로 결정한다.
도 7 은 위치검출부(24)가 룩업테이블을 이용하여 현재 위치를 검출하는 경우이다.
도 7 을 참조하면, A 영역에는 1번 비콘과 2번 비콘이 설치되고, B 영역에는 3번 비콘과 4번 비콘이 설치되며, C 영역에는 5번 비콘과 6번 비콘이 설치되며, D 영역에는 7번 비콘과 8번 비콘이 설치되며, E 영역에는 9번 비콘과 10번 비콘이 설치된 것을 예시로 설명한다.
도 7 의 룩업테이블에서, 기준비콘은 비콘신호를 측정한 위치에 대응되는 신호범위의 비콘이며, 각 기준비콘별로 신호점수패턴이 나열된다. 일 예로, 1번 비콘(s1)의 신호범위에서는 신호점수크기가 1번 비콘(s1), 2번 비콘(s2), 3번 비콘(s3), 4번 비콘(s4) 및 5번 비콘(s5)이나, 또는 1번 비콘(s1), 3번 비콘(3), 2번 비콘(s2), 4번 비콘(s4) 및 5번 비콘(s5)의 순서가 된다.
신호점수크기가 2번 비콘(s2), 3번 비콘(s3), 1번 비콘(s1) 및 4번 비콘(s4) 순일 경우, 위치 검출부(24)는 룩업테이블에서 해당 신호점수패턴과 매칭율이 가장 높은 신호점수패턴은 4번이므로, 즉, 해당 기준비콘은 2번 비콘(s2)이고, 2번 비콘은 A 영역이므로 현재 위치를 A 영역으로 판단한다.
또한 위치 검출부(24)는 신호점수크기 순서가 4번 비콘(s4), 5번 비콘(s5), 3번 비콘(s3) 및 6번 비콘(s6) 순일 경우, 기준비콘이 4번 비콘(s4)과 5번 비콘(s5)이므로, 이 경우 트래킹 정보에 따라 가장 최근에 위치한 영역이 B 영역이므로, 현재 위치를 B 영역으로 판단한다.
이하 도 8 을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 방법을 상세하게 설명한다.
도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 방법을 나타낸 순서도이다.
건물 또는 역사 내에 설치된 각각의 근거리 무선통신기(10) 각각은 식별신호를 출력하고, 이용자는 건물 또는 역사 내에 이동한다.
이에 따라, 위치 검출기(20)의 식별신호 수신부(21)가 근거리 무선통신기(10)로부터 출력된 식별신호를 수신한다(S10). 이 경우 식별신호 수신부(21)는 그 위치에 따라 복수 개의 식별신호를 수신할 수 있다.
식별신호 수신부(21)에 의해 식별신호가 수신됨에 따라, 신호세기 검출부(22)는 이들 근거리 무선통신기(10)의 식별신호 각각에 대해 신호세기를 검출(S20)하고, 검출한 신호세기를 위치 검출부(24)에 입력한다.
또한, 영역 검출부(23)는 상기한 근거리 무선통신기(10)의 식별신호 각각에 대해 해당 근거리 무선통신기(10)가 설치된 영역을 검출(S30)하고, 검출한 영역을 위치 검출부(24)에 입력한다.
신호세기 검출부(22)와 영역 검출부(23)로부터 각 근거리 무선통신기(10)의 신호세기 및 각 근거리 무선통신기(10)가 설치된 영역이 입력되면, 위치 검출부(24)는 각 식별신호의 신호세기를 이용하여 신호점수를 계산하고, 신호점수의 크기 순서 즉, 신호점수가 큰 순서대로 설정 개수의 근거리 무선통신기(10)를 검출한다(S40).
이어 위치 검출부(24)는 신호점수의 크기 순서에 따라 검출된 근거리 무선통신기(10)들이 동일한 영역에 존재하는지 여부를 판단하여 판단 결과에 따라 현재 위치를 결정한다(S50). 즉, 위치 검출부(24)는 신호점수의 크기 순서에 따라 검출된 근거리 무선통신기(10)들이 동일한 영역에 존재하면 해당 영역을 현재 위치로 판단하고, 신호점수의 크기 순서에 따라 검출된 근거리 무선통신기(10)들이 동일한 영역에 존재하지 않으면, 이들 2개의 근거리 무선통신기(10)들이 설치되어 있는 영역별로 근거리 무선통신기(10)의 신호점수를 합산하고 이 영역별로 합산한 값을 비교하여 그 값이 상대적으로 큰 영역을 현재 위치로 판단한다.
한편, 상기한 단계(S40,S50)은 후술한 단계(S60~S90)에도 동일하게 적용된다.
또한, 위치 검출부(24)는 어느 하나 이상의 근거리 무선통신기(10)가 비정상적으로 동작하는 경우, 예를 들어 신호점수가 최저값 이하이거나 식별신호가 수신되지 않으면, 트래킹 정보에 가중치를 두어 현재 위치를 확정한다. 즉, 위치 검출부(24)는 트래킹 정보를 참조하여 가장 최근에 통과한 신호 범위의 근거리 무선통신기(10)를 검출하고(S60), 가장 최근에 통과한 신호 범위의 근거리 무선통신기(10)에 우선순위를 두어 해당 근거리 무선통신기(10)가 설치되어 있는 영역을 현재 위치로 판단한다(S70).
또한, 위치 검출부(24)는 차차기 영역에 근거리 무선통신기(10) 중 어느 하나 이상의 신호점수가 비정상적으로 큰 경우, 비정상적으로 큰 신호점수의 식별신호를 무시하고, 큰 신호점수의 근거리 무선통신기(10)가 설치된 영역을 중심으로 기 설정된 위치 이동 경로에 따른 배치 순서에 따라 현재 위치를 결정한다(S80).
게다가, 위치 검출부(24)는 각 영역에 설치된 근거리 무선통신기(10) 중 신호점수가 큰 근거리 무선통신기(10)의 신호점수를 비교하여 오차가 기 설정된 오차 범위 이내인 경우 기 획득한 트래킹 정보를 기반으로 현재 위치를 판단한다(S90).
더욱이 위치 검출부(24)는 신호세기 검출부(22)에 의해 검출된 신호세기를 이용하여 각 근거리 무선통신기(10)별로 신호점수를 계산한 후에는 이들 신호점수의 크기에 따라 신호점수패턴을 검출한다(S100).
이어 위치 검출부(24)는 검출된 신호점수패턴에 대응되는 영역을 룩업테이블을 참조하여 현재 위치로 검출한다(S110).
이 경우, 룩업테이블에 동일한 신호점수패턴에 서로 다른 기준비콘이 존재할 경우, 위치 검출부(24)는 기 저장된 트래킹 정보에 따라 가장 최근의 신호범위에 해당하는 기준비콘을 검출하고, 이들 기준비콘 중 해당 기준비콘(가장 최근의 신호범위에 해당하는 기준비콘)이 설치된 영역을 현재 위치로 판단한다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 장치는 복수 개의 영역에 배치된 복수 개의 근거리 무선통신기(10) 각각의 신호세기를 기반으로 객체의 위치를 정확하게 측정한다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 장치는 근거리 무선통신기(10)에 고장이 발생하는 등 비정상적인 경우에도 객체의 위치를 정확하게 측정할 수 있으며, 이러한 위치 정보를 이용하여 역사 내에서 제공되는 다양한 서비스에 활용할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야할 것이다.
10: 근거리 무선통신기
20: 위치 검출기
21: 식별신호 수신부
22: 신호세기 검출부
23: 영역 검출부
24: 위치 검출부
20: 위치 검출기
21: 식별신호 수신부
22: 신호세기 검출부
23: 영역 검출부
24: 위치 검출부
Claims (20)
- 기 설정된 배치 순서에 따라 복수 개의 영역 각각에 설치되어 식별신호를 출력하는 복수 개의 근거리 무선통신기; 및
근거리 무선통신기 각각으로부터 식별신호를 수신하고, 근거리 무선통신기별로 식별신호의 신호세기를 신호점수로 수치화한 후, 신호점수의 크기 순서에 따라 복수 개의 영역 중 어느 하나를 현재 위치로 판단하는 위치 검출기를 포함하고,
상기 위치 검출기는 근거리 무선통신기로부터 출력된 식별신호를 수신하는 식별신호 수신부; 상기 식별신호 수신부에 의해 식별신호의 신호세기를 검출하는 신호세기 검출부; 상기 식별신호 수신부에 의해 수신된 식별신호를 토대로 근거리 무선통신기가 설치된 영역을 검출하는 영역 검출부; 및 상기 신호세기 검출부에 의해 검출된 신호세기를 신호점수로 수치화하고, 상기 영역 검출부에 의해 검출된 영역을 이용하여 근거리 무선통신기별로 영역을 인지하며, 근거리 무선통신기별 신호점수 및 영역을 토대로 복수 개의 영역 중 어느 하나를 현재 위치로 판단하는 위치 검출부를 포함하며,
상기 위치 검출부는 근거리 무선통신기의 신호점수 및 영역별로 근거리 무선통신기를 그룹핑하고, 신호점수의 크기 순서에 따라 설정개수의 근거리 무선통신기를 검출한 후, 검출된 설정개수의 근거리 무선통신기가 동일한 영역에 존재하는지 여부를 판단하여 판단 결과에 따라 현재 위치를 판단하되,
상기 위치 검출부는 신호점수의 크기 순서에 따라 검출된 설정개수의 근거리 무선통신기가 동일한 영역에 존재하면, 신호점수의 크기 순서에 따라 검출된 근거리 무선통신기의 영역을 현재 위치로 결정하고,
상기 위치 검출부는 신호점수의 크기 순서에 따라 검출된 설정개수의 근거리 무선통신기가 서로 다른 영역에 존재하면, 신호점수를 영역별로 합산하고, 영역별로 합산한 신호점수를 서로 비교하여 비교 결과에 따라 신호점수가 큰 영역을 현재 위치로 판단하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 배치 순서는 기 설정된 위치 이동 경로를 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 위치 측정 장치.
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- 제 1 항에 있어서, 상기 위치 검출부는 근거리 무선통신기 중 어느 하나 이상이 비정상적으로 동작하면, 트래킹 정보에 가중치를 두어 현재 위치를 판단하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 장치.
- 제 7 항에 있어서, 상기 위치 검출부는 근거리 무선통신기 중 어느 하나의 식별신호의 신호점수가 기 설정된 최저값 이하이거나 식별신호가 수신되지 않으면, 트래킹 정보에서 가장 최근에 통과한 신호 범위의 근거리 무선통신기를 검출하고, 가장 최근에 통과한 신호 범위의 근거리 무선통신기가 설치되어 있는 영역을 현재 위치로 판단하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 위치 검출부는 상기 배치 순서에 부적합한 순서로 식별신호가 수신되면, 신호점수가 가장 큰 근거리 무선통신기가 설치된 영역을 중심으로 한 배치 순서에 따라 현재 위치를 판단하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 위치 검출부는 각 영역에 설치된 근거리 무선통신기 중 신호점수가 큰 근거리 무선통신기의 신호점수를 비교하여 오차가 기 설정된 오차 범위 이내인 경우 기 획득한 트래킹 정보를 기반으로 현재 위치를 판단하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 위치 검출부는 신호점수의 크기 순서에 따른 신호점수패턴을 검출하고, 검출된 신호점수패턴에 대응되는 현재 위치를 룩업테이블에서 검출하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 장치.
- 위치 검출기가 식별신호를 수신하는 단계;
상기 위치 검출기가 식별신호의 신호세기를 검출하고, 수신된 식별신호를 토대로 근거리 무선통신기가 설치된 영역을 검출하는 단계; 및
상기 위치 검출기가 근거리 무선통신기별로 신호세기를 신호점수로 수치화하여 신호점수의 크기 순서에 따라 복수 개의 영역 중 어느 하나를 현재 위치로 판단하는 단계를 포함하고,
상기 위치 검출기는 신호점수의 크기 순으로 설정개수의 근거리 무선통신기를 검출하고, 검출된 근거리 무선통신기가 동일한 영역에 존재하는지 여부를 판단하여 판단 결과에 따라 복수 개의 영역 중 어느 하나를 현재 위치로 판단하는 단계를 포함하며,
상기 위치 검출기는 신호점수의 크기 순서에 따라 검출된 설정개수의 근거리 무선통신기가 동일한 영역에 존재하면, 신호점수의 크기 순서에 따라 검출된 근거리 무선통신기의 영역을 현재 위치로 결정하며,
상기 위치 검출기는 신호점수의 크기 순서에 따라 검출된 설정개수의 근거리 무선통신기가 서로 다른 영역에 존재하면, 신호점수를 영역별로 합산하고, 영역별로 합산한 신호점수를 서로 비교하여 비교 결과에 따라 신호점수가 큰 영역을 현재 위치로 판단하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 방법.
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- 제 12 항에 있어서, 상기 위치 검출기는 근거리 무선통신기 중 어느 하나 이상이 비정상적으로 동작하면, 트래킹 정보에 가중치를 두어 현재 위치를 판단하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 방법.
- 제 16 항에 있어서, 상기 위치 검출기는 근거리 무선통신기 중 어느 하나의 식별신호의 신호점수가 기 설정된 최저값 이하이거나 식별신호가 수신되지 않으면, 트래킹 정보에서 가장 최근에 통과한 신호 범위의 근거리 무선통신기를 검출하고, 가장 최근에 통과한 신호 범위의 근거리 무선통신기가 설치되어 있는 영역을 현재 위치로 판단하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 방법.
- 제 12 항에 있어서, 상기 위치 검출기는 배치 순서에 부적합한 순서로 식별신호가 수신되면, 각 영역에 설치된 근거리 무선통신기 중 가장 큰 신호점수의 근거리 무선통신기가 설치된 영역을 중심으로 한 배치 순서에 따라 현재 위치를 결정하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 방법.
- 제 12 항에 있어서, 상기 위치 검출기는 각 영역에 설치된 근거리 무선통신기 중 신호점수가 가장 큰 근거리 무선통신기의 신호점수를 비교하여 오차가 기 설정된 오차 범위 이내인 경우 기 획득한 트래킹 정보를 기반으로 현재 위치를 판단하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 방법.
- 제 12 항에 있어서, 상기 위치 검출기는 신호점수의 크기 순서에 따른 신호점수패턴을 검출하고, 검출된 신호점수패턴에 대응되는 현재 위치를 룩업테이블에서 검출하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 방법.
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