KR101833476B1 - 이동 단말 - Google Patents

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KR101833476B1
KR101833476B1 KR1020160057161A KR20160057161A KR101833476B1 KR 101833476 B1 KR101833476 B1 KR 101833476B1 KR 1020160057161 A KR1020160057161 A KR 1020160057161A KR 20160057161 A KR20160057161 A KR 20160057161A KR 101833476 B1 KR101833476 B1 KR 101833476B1
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이학경
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콩테크주식회사
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Abstract

본 발명은 이격 거리 및 이동 경로 추정을 하는 이동 단말이다. 이동 단말은 비콘 신호들을 수신하고, 비콘 신호들에 대한 신호 세기들을 측정하는 수신기, 비콘 신호들을 복조하는 복조기, 비콘 신호들을 송신한 비콘 송신기의 위치 정보를 검출하는 비콘 위치 검출기, 및 신호 세기들에 대응되는 거리값들을 획득하고, 이전에 획득한 거리값들의 평균 거리값과 현재 획득한 거리값에 각각 가중치의 적용을 통해 비콘 송신기와 이격된 평균 거리값을 계산하는 평균 필터를 포함한다.

Description

이동 단말{MOBILE TERMINAL}
본 발명은 이동 경로 추정 시스템에 관련된 것으로서, 특히 비콘 신호를 이용하여 비콘 송신기와의 이격 거리 및 이동 경로를 추정을 하는 이동 단말에 관한 것이다.
사용자의 이동 경로 추정을 위한 방법의 하나로 위성 위치 측정 시스템(Global Positioning System, 이하 ‘GPS’라 칭하기로 함)이 사용된다. GPS는 GPS 위성의 신호를 수신하고, 수신된 위성 신호의 계산을 통해 획득된 위치 정보들에 근거하여 이동 경로를 추정한다.
이와 같은, GPS는 위성 신호를 이용함에 따라, 오차 범위가 약 1m이며, 그 이상의 정밀한 위치 추정이 어려운 문제점이 있었다. 또한, GPS를 이용하여 건물 내부, 지하, 건물 밀집 지역과 같이 위성 신호의 수신이 어려운 지역에서는 위성 신호를 이용하여 이동 경로를 추정하는 것이 불가능한 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 이격 거리 및 이동 경로를 추정하는 이동 단말을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 정밀하게 이격 거리 및 이동 경로를 실시간으로 추정할 수 있는 이동 단말을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 건물 내부와 같이 위성 신호의 수신이 불가능한 지역에서도 비콘 송신기와의 이격 거리 계산을 통해 이동 경로를 추정할 수 있는 이동 단말을 제공함에 있다.
본 발명에 따른 이동 단말은 비콘 신호들을 수신하고, 상기 비콘 신호들에 대한 신호 세기들을 측정하는 수신기, 상기 비콘 신호들을 복조하는 복조기, 상기 비콘 신호들을 송신한 비콘 송신기의 위치 정보를 검출하는 비콘 위치 검출기, 및 상기 신호 세기들에 대응되는 거리값들을 획득하고, 이전에 획득한 거리값들의 평균 거리값과 현재 획득한 거리값에 각각 가중치의 적용을 통해 상기 비콘 송신기와 이격된 평균 거리값을 계산하는 평균 필터를 포함한다.
이 실시예에 있어서, 상기 평균 필터는 하기의 수학식에 근거하여 평균 거리값을 계산하며,
[수학식]
Figure 112016044576478-pat00001
상기
Figure 112016044576478-pat00002
는 평균 거리값, 상기
Figure 112016044576478-pat00003
는 이전에 계산된 평균 거리값, 상기
Figure 112016044576478-pat00004
는 현재 획득된 거리값, 및 상기 k는 비콘 신호의 인덱스이다.
이 실시예에 있어서, 현재 평균 거리값을 기준으로 미리 설정된 개수의 평균 거리값들을 이동 평균하여 이동 평균 거리값을 계산하는 이동 평균 필터를 더 포함한다.
이 실시예에 있어서, 상기 이동 평균 필터는 하기의 수학식에 근거하여 이동 평균 거리값을 결정하고,
[수학식]
Figure 112016044576478-pat00005
상기
Figure 112016044576478-pat00006
는 이동 평균 거리값, 상기
Figure 112016044576478-pat00007
는 이전에 계산된 이동 평균 거리값, 상기
Figure 112016044576478-pat00008
는 현재 평균 거리값, 상기
Figure 112016044576478-pat00009
는 이전에 계산된 평균 거리값, 및 상기 n은 이동 평균 거리값 계산을 위한 거리값이다.
이 실시예에 있어서, 상기 평균 거리값 또는 이동 평균 거리값에 대한 정보를 이용하여 상기 비콘 송신기와 상기 이동 단말 사이의 이격 거리를 추정하는 이동 경로 추정기를 포함한다.
이 실시예에 있어서, 상기 이동 경로 추정기는 두 개 이상의 비콘 송신기들로부터의 비콘 신호들로부터 결정된 평균 거리값들 또는 이동 평균 거리값들을 사용하여 상기 이동 단말의 이동 경로를 추정한다.
본 발명에 따른 비콘 신호들을 수신하고, 상기 비콘 신호들에 대한 신호 세기들을 측정하는 수신기, 상기 비콘 신호들을 복조하는 복조기, 상기 비콘 신호들을 송신한 비콘 송신기의 위치 정보를 검출하는 비콘 위치 검출기, 및 상기 신호 세기들에 대응되는 거리값들을 획득하고, 현재 거리값을 기준으로 미리 설정된 개수의 거리값까지 이동 평균하여 상기 비콘 송신기와 이격된 이동 평균 거리값을 계산하는 이동 평균 필터를 포함한다.
이 실시예에 있어서, 상기 이동 평균 필터는 하기의 수학식에 근거하여 이동 평균 거리값을 결정하고,
[수학식]
Figure 112016044576478-pat00010
상기
Figure 112016044576478-pat00011
는 이동 평균 거리값, 상기
Figure 112016044576478-pat00012
는 이전에 계산된 이동 평균 거리값, 상기
Figure 112016044576478-pat00013
는 현재 거리값, 상기
Figure 112016044576478-pat00014
는 이전에 계산된 거리값, 상기 k는 비콘 신호의 인덱스, 및 상기 n은 이동 평균 거리값 계산을 위한 거리값의 개수이다.
이 실시예에 있어서, 상기 이동 평균 거리값에 대한 정보를 이용하여 상기 비콘 송신기와 상기 이동 단말 사이의 이격 거리를 추정하는 이동 경로 추정기를 포함한다.
이 실시예에 있어서, 상기 이동 경로 추정기는 두 개 이상의 비콘 송신기들로부터의 비콘 신호들로부터 결정된 이동 평균 거리값들을 사용하여 상기 이동 단말의 이동 경로를 추정한다.
본 발명의 이동 단말은 비콘 신호의 신호 세기를 평균 필터 또는 이동 평균 필터를 이용하여 비콘 신호를 송신한 비콘 송신기와의 이격 거리 또는 이동 경로를 정밀하게 추정할 수 있다. 또한, 이동 단말은 비콘 신호를 이용하여 건물 내부와 같이 위성 신호의 수신이 불가능한 지역에서도 비콘 송신기와의 이격 거리 계산을 통해 이동 경로를 추정할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 이동 경로 추정 시스템을 예시적으로 도시한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 이동 단말을 예시적으로 도시한 도면,
도 3은 도 2에서 필터가 평균 필터로 구현된 이동 단말을 예시적으로 도시한 도면,
도 4는 도 3에 도시된 평균 필터를 이용한 평균 거리값 계산을 예시적으로 도시한 도면,
도 5는 도 2에서 필터가 이동 평균 필터로 구현된 이동 단말을 예시적으로 도시한 도면,
도 6은 도 5에서 도시된 이동 평균 필터를 이용한 이동 평균 거리값 계산을 예시적으로 도시한 도면,
도 7은 도 2에서 필터가 평균 필터와 이동 평균 필터로 구현된 이동 단말을 예시적으로 도시한 도면, 및
도 8은 본 발명에 따른 복수의 비콘 송신기들의 신호를 수신하는 이동 단말을 예시적으로 도시한 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않도록 하기 위해 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
본 발명은 이동이 가능한 이동 단말에서 비콘 송신기로부터의 비콘 신호를 이용하여 이동 단말과 비콘 송신기 간의 이격 거리 및 이동 경로의 추정을 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 이동 경로 추정 시스템을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 이동 경로 추정 시스템(10)은 비콘 송신기들(101, 102, ..., 10n)과 이동 단말(200)을 포함한다.
비콘 송신기들(101, 102, ..., 10n)은 고정된 위치에 설치되며, 내부에 배터리와 같은 보조 전원을 통해 동작하거나 콘센트 등을 통해 공급되는 외부 전원으로 동작한다. 비콘 송신기들(101, 102, ...., 10n) 각각은 비콘 신호를 미리 설정된 일정한 주기를 간격으로 전송한다. 여기서, 비콘 신호는 미리 결정된 비트들로 구성된 시퀀스의 형태를 가질 수 있다. 비콘 송신기들(101, 102, ...., 10n)은 무선으로 비콘 신호를 전송한다. 이때, 비콘 송신기들(101, 102, ...., 10n) 각각에서 전송되는 비콘 신호는 모두 다른 고유의 값을 갖는 시퀀스 형태를 갖는다. 또한, 비콘 송신기들(101, 102, ...., 10n)은 이동 단말(200)에서 이동 경로 추정이 가능하도록 상호 간에 이격된 위치에 설치될 수 있다.
이동 단말(200)은 휴대폰, 태블릿, 노트북, 네비게이션 등과 같은 이동이 가능한 사용자 기기이다. 이동 단말(200)은 비콘 송신기들(101, 102, ...., 10n)로부터 비콘 신호를 수신하고, 수신된 비콘 신호를 이용하여 이동 경로를 추정한다. 이를 위해, 이동 단말(200)은 평균 필터 또는 이동 평균 필터를 포함하고, 비콘 신호의 신호 세기를 이용하여 비콘 송신기들(101, 102, ...., 10n)로부터의 이격 거리의 계산을 통해 이동 단말의 위치 또는 이동 경로를 추정할 수 있다.
이동 단말(200)은 비콘 송신기들(101, 102, ...., 10n) 각각에서 고유의 시퀀스(또는 데이터값)를 갖는 비콘 신호를 전송한다. 이로 인해, 이동 단말(200)은 해당 비콘 신호를 전송한 비콘 송신기를 구분할 수 있다. 이동 단말(200)은 구분된 비콘 신호를 통해 비콘 송신기의 위치를 추정할 수 있다. 이후, 이동 단말(200)은 비콘 신호의 신호 세기, 일예로, 수신 신호 전계 강도(Received Signal Strength Indicator, 이하 ‘RSSI’라 칭하기로 함)에 근거하여 비콘 송신기와의 이격 거리를 계산할 수 있고, 계산된 이격 거리에 근거하여 이동 단말(200)의 위치 또는 이동 경로를 추정할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 이동 단말을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 이동 단말(200)은 수신기(210), 복조기(220), 비콘 위치 검출기(230), 필터(240), 및 이동 경로 추정기(250)를 포함한다. 여기서, 이동 단말(200)이 비콘 송신기와의 이격 거리에 대한 정보만을 필요로 하는 경우, 이동 경로 추정기(250)는 이동 단말(200)에 포함되지 않을 수도 있다.
수신기(210)는 안테나를 포함하며, 안테나를 통해 수신되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 복조기로 출력한다. 또한, 수신기(210)는 비콘 신호의 신호 세기를 측정하고, 측정된 신호 세기, 일예로, RSSI를 필터(240)로 출력한다. 복조기(220)는 변환된 디지털 신호를 비콘 송신기의 변조 방식에 대응되도록 복조하여 비콘 위치 검출기(230)로 출력한다.
비콘 위치 검출기(230)는 비콘 신호를 추출한다. 비콘 위치 검출기(230)는 비콘 신호의 추출을 통해 해당 비콘 신호를 송신한 비콘 송신기의 위치 정보를 검출할 수 있다. 예를 들면, 비콘 위치 검출기(230)는 비콘 신호와 해당 비콘 신호를 전송한 비콘 송신기의 위치 정보가 매핑된 매핑 테이블을 이용할 수 있다. 매핑 테이블의 저장을 위해, 비콘 위치 검출기(230)는 매핑 테이블의 저장을 위한 메모리를 포함하거나, 매핑 테이블의 액세스가 가능한 메모리에 연결될 수 있다. 비콘 위치 검출기(230)는 추출된 위치 정보를 필터(240)로 출력한다.
필터(240)는 비콘 신호의 신호 세기를 이용하여 해당 비콘 신호를 송신한 비콘 송신기와의 이격 거리를 추정할 수 있다. 필터(240)는 두 개 이상의 데이터들의 평균값을 이용하여 계산한다. 이때, 데이터들은 신호 세기로부터 계산된 비콘 송신기와의 거리값이 될 수 있다. 필터(240)는 비콘 신호의 신호 세기(일예로, RSSI)를 이용하여 비콘 송신기와의 거리값을 획득할 수 있다. 여기서, 거리값은 필터(240) 내부에 신호 세기에 대응되도록 미리 설정(일예로, 5dB일 경우 4m 등)되어 있을 수 있다. 필터(240)는 수신 가능한 비콘 신호를 전송한 비콘 송신기에 대해 신호 세기에 근거하여 이격 거리를 계산하고, 계산된 이격 거리를 이동 경로 추정기(250)로 출력한다. 이와 같은 필터(240)는 평균 필터, 이동 평균 필터, 또는 그것들의 조합으로 구현될 수 있으며, 필터(240)의 예시적인 구현들은 하기의 도면들을 참조하여 설명한다.
이동 경로 추정기(250)는 이격 거리를 수신함에 따라 해당 비콘 신호를 송신하는 비콘 송신기로부터 이동 단말(200)의 이동 경로를 추정할 수 있다. 이동 경로 추정기(250)는 이격 거리의 계산을 통해 이동 단말(200)이 비콘 송신기를 기준으로 더 먼 곳으로 이동하는지 또는 더 가까운 곳으로 이동하는지의 여부를 판단함으로써 이동 단말(200)의 이동 경로를 추정한다. 이동 경로 추정기(250)는 두 개 이상의 비콘 송신기에 대한 비콘 신호들을 수신하는 경우, 이동 단말(200)의 이동 방향까지 추정할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에서 제안된 이동 단말(200)은 비콘 송신기들로부터 전송되는 비콘 신호의 신호 세기를 필터(240)를 이용하여 이동 단말(200)의 이동에 따른 이격 거리를 계산하고, 이격 거리를 이용하여 이동 경로를 추정할 수 있다. 이로 인해, 이동 단말(200)은 위성 신호를 이용하는 경우보다 정밀하게 위치 추정을 할 수 있으며, 비콘 송신기들을 이용함에 따라 위성 신호의 수신이 불가능한 지역에서도 비콘 송신기와의 이격 거리 계산을 통해 위치 또는 이동 경로를 추정할 수 있다.
도 3은 도 2에서 필터가 평균 필터로 구현된 이동 단말을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 이동 단말(201)은 수신기(210), 복조기(220), 비콘 위치 검출기(230), 필터(240), 및 이동 경로 추정기(250)를 포함한다. 여기서, 필터(240)는 평균 필터(241)로 구현되며, 평균 필터(241)로 구현된 필터(240)를 제외한 나머지 구성 요소들에 대한 상세 설명은 도 2를 참조한다.
평균 필터(241)는 비콘 신호의 신호 세기에 대응되는 거리값을 획득한다. 평균 필터(241)는 미리 설정된 개수의 거리값에 대해 평균 거리값을 계산한다. 이를 위해, 평균 필터(241)는 이전에 획득한 거리값들의 평균 거리값과 현재 획득한 거리값에 각각 가중치의 적용을 통해 비콘 신호를 송신한 비콘 송신기와의 이격된 평균 거리값을 계산한다. 따라서, 평균 필터(241)는 새롭게 획득된 현재 거리값과 이전에 획득된 평균 거리값을 이용하여 평균 거리값을 획득한다. 평균 필터(241)는 획득된 평균 거리값을 이동 경로 추정기(250)로 출력한다.
도 4는 도 3에 도시된 평균 필터를 이용한 평균 거리값 계산을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 평균 필터(241)는 이동 단말(101)과 비콘 송신기(101) 사이의 평균 거리값인
Figure 112016044576478-pat00015
를 계산한다. 평균 거리값은 하기의 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112016044576478-pat00016
여기서,
Figure 112016044576478-pat00017
는 평균 거리값이고,
Figure 112016044576478-pat00018
는 이전에 계산된 평균 거리값이다.
Figure 112016044576478-pat00019
는 현재 획득된 거리값이고, k는 비콘 신호의 인덱스이다.
수학식 1에 근거하여 이동 단말(101)과 비콘 송신기(101) 사이의 이격 거리, 즉 평균 거리값의 계산을 예시적으로 설명한다. 이때, 평균 필터(241)가 네 개의 비콘 신호의 신호 세기로부터 획득한 거리값이
Figure 112016044576478-pat00020
= 5,
Figure 112016044576478-pat00021
= 6,
Figure 112016044576478-pat00022
= 5,
Figure 112016044576478-pat00023
= 5라고 가정한다. 평균 필터(241)는 비콘 신호들 각각의 신호 세기로부터 거리값에 대한 단위(일예로, 미터)로 거리값을 획득할 수 있다.
첫 번째 비콘 신호(k=1)가 입력되면, 평균 필터(241)는 거리값인 5(
Figure 112016044576478-pat00024
)를 획득하고, 평균 거리값을 거리값인 5로부터
Figure 112016044576478-pat00025
= 5로 계산할 수 있다.
두 번째 비콘 신호(k=2)가 입력되면, 평균 필터(241)는 거리값인 6(
Figure 112016044576478-pat00026
)을 획득한다. 평균 필터(241)는 수학식 1을 이용하여
Figure 112016044576478-pat00027
에 1/2의 가중치를 적용하고, 에 1/2의 가중치를 적용하고, 이를 합산하여 평균 거리값(
Figure 112016044576478-pat00028
)을 5.5로 계산할 수 있다.
세 번째 비콘 신호(k=3)가 입력되면, 평균 필터(241)는 거리값인 5(
Figure 112016044576478-pat00029
)을 획득한다. 평균 필터(241)는 수학식 1을 이용하여
Figure 112016044576478-pat00030
에 2/3의 가중치를 적용하고, 에 1/3의 가중치를 적용하고, 이를 합산하여 평균 거리값(
Figure 112016044576478-pat00031
)을 약 5.33로 계산할 수 있다.
네 번째 비콘 신호(k=4)가 입력되면, 평균 필터(241)는 거리값인 5(
Figure 112016044576478-pat00032
)을 획득한다. 평균 필터(241)는 수학식 1을 이용하여
Figure 112016044576478-pat00033
에 3/4의 가중치를 적용하고, 에 1/4의 가중치를 적용하고, 이를 합산하여 평균 거리값(
Figure 112016044576478-pat00034
)을 5.25로 계산할 수 있다.
이를 통해, 평균 필터(241)는 실시간으로 비콘 송신기(101)와 이동 단말(201) 사이의 평균 거리값, 즉 이격 거리를 획득할 수 있다. 이때, 평균 필터(241)는 이전에 계산된 평균 거리값만을 저장하면, 이전에 계산된 거리값을 모두 저장할 필요가 없다. 따라서, 평균 필터(241)는 평균 거리값 측정에 따른 메모리 사용 효율을 향상시킬 수 있다.
도 5는 도 2에서 필터가 이동 평균 필터로 구현된 이동 단말을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 이동 단말(202)은 수신기(210), 복조기(220), 비콘 위치 검출기(230), 필터(240), 및 이동 경로 추정기(250)를 포함한다. 여기서, 필터(240)는 이동 평균 필터(242)로 구현되며, 이동 평균 필터(242)로 구현된 필터(240)를 제외한 나머지 구성 요소들에 대한 상세 설명은 도 2를 참조한다.
이동 평균 필터(242)는 비콘 신호의 신호 세기에 대응되는 거리값을 획득한다. 이동 평균 필터(242)는 두 개 이상의 연속된 거리값들의 평균을 연속하여 계산하는 기능을 갖는다. 이동 평균 필터(242)는 현재 시점으로부터 미리 설정된 개수의 거리값까지 이동 평균하여 비콘 신호를 송신한 비콘 송신기와의 이격된 이동 평균 거리값을 계산한다. 이동 평균 필터(242)는 새로운 비콘 신호의 수신하면, 거리값을 획득한다. 그리고, 이동 평균 필터(242)는 이동 평균 거리값 계산을 위해 미리 설정된 개수의 거리값들 중 가장 이전에 수신된 비콘 신호의 거리값을 제외한 나머지 거리값들과 새롭게 획득된 거리값을 이용하여 이동 평균 거리값을 계산한다. 이동 평균 필터(242)는 획득된 이동 평균 거리값을 이동 경로 추정기(250)로 출력한다.
도 6은 도 5에서 도시된 이동 평균 필터를 이용한 이동 평균 거리값 계산을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 이동 평균 필터(242)는 이동 단말(202)과 비콘 송신기(101) 사이의 이동 평균 거리값인
Figure 112016044576478-pat00035
를 계산한다. 이동 평균 거리값은 하기의 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112016044576478-pat00036
여기서,
Figure 112016044576478-pat00037
는 이동 평균 거리값이고,
Figure 112016044576478-pat00038
는 이전에 계산된 이동 평균 거리값이다.
Figure 112016044576478-pat00039
는 현재 거리값이고,
Figure 112016044576478-pat00040
는 이전에 계산된 거리값이다. 또한, k는 비콘 신호의 인덱스이고, n은 이동 평균 거리값 계산을 위한 거리값의 개수이다. 여기서, 이동 평균 거리값 계산을 위해 미리 설정된 거리값들의 개수는 5개(즉, n=5)로 가정한다. 즉, 이동 평균 필터(242)는 현재 수신된 비콘 신호의 거리값을 포함하고, 현재 수신된 비콘 신호를 기준으로 이전에 수신된 5개까지의 비콘 신호의 거리값을 이용하여 이동 평균 거리값을 계산을 예시적으로 설명한다.
이때, 이동 평균 필터가 9개의 비콘 신호의 신호 세기로부터 획득한 거리 값이
Figure 112016044576478-pat00041
= 5,
Figure 112016044576478-pat00042
= 7,
Figure 112016044576478-pat00043
= 8,
Figure 112016044576478-pat00044
= 8,
Figure 112016044576478-pat00045
= 7,
Figure 112016044576478-pat00046
= 6,
Figure 112016044576478-pat00047
= 8,
Figure 112016044576478-pat00048
= 10,
Figure 112016044576478-pat00049
= 12라고 가정한다. 이동 평균 필터(241)는 비콘 신호들 각각의 신호 세기로부터 거리값에 대한 단위(일예로, 미터)로 거리값을 획득할 수 있다.
첫 번째로, 다섯 개의 비콘 신호들(
Figure 112016044576478-pat00050
,
Figure 112016044576478-pat00051
,
Figure 112016044576478-pat00052
,
Figure 112016044576478-pat00053
,
Figure 112016044576478-pat00054
)에 대한 거리값이 획득되면, 이동 평균 필터(242)는 이동 평균 거리값인
Figure 112016044576478-pat00055
를
Figure 112016044576478-pat00056
+
Figure 112016044576478-pat00057
+
Figure 112016044576478-pat00058
+
Figure 112016044576478-pat00059
+
Figure 112016044576478-pat00060
)/5로 계산할 수 있다. 이를 통해, 이동 평균 필터(242)는
Figure 112016044576478-pat00061
= 7로 계산할 수 있다.
두 번째로, 여섯 번째 비콘 신호(k=6)가 입력되면, 이동 평균 필터(242)는 거리값(
Figure 112016044576478-pat00062
)인 6을 획득한다. 이동 평균 필터(242)는 수학식 2를 이용하여
Figure 112016044576478-pat00063
+ (
Figure 112016044576478-pat00064
-
Figure 112016044576478-pat00065
) / 5로부터 이동 평균 거리값(
Figure 112016044576478-pat00066
)을 7.2로 계산할 수 있다.
세 번째로, 일곱 번째 비콘 신호(k=7)가 입력되면, 이동 평균 필터(242)는 거리값(
Figure 112016044576478-pat00067
)인 8을 획득한다. 이동 평균 필터(242)는 수학식 2를 이용하여
Figure 112016044576478-pat00068
+ (
Figure 112016044576478-pat00069
-
Figure 112016044576478-pat00070
) / 5로부터 이동 평균 거리값(
Figure 112016044576478-pat00071
)을 7.4로 계산할 수 있다.
네 번째로, 여덟 번째 비콘 신호(k=8)가 입력되면, 이동 평균 필터(242)는 거리값(
Figure 112016044576478-pat00072
)인 10을 획득한다. 이동 평균 필터(242)는 수학식 2를 이용하여
Figure 112016044576478-pat00073
+ (
Figure 112016044576478-pat00074
-
Figure 112016044576478-pat00075
) / 5로부터 이동 평균 거리값(
Figure 112016044576478-pat00076
)을 7.6로 계산할 수 있다.
다섯 번째로, 아홉 번째 비콘 신호(k=9)가 입력되면, 이동 평균 필터(242)는 거리값(
Figure 112016044576478-pat00077
)인 12를 획득한다. 이동 평균 필터(242)는 수학식 2를 이용하여
Figure 112016044576478-pat00078
+ (
Figure 112016044576478-pat00079
-
Figure 112016044576478-pat00080
) / 5로부터 이동 평균 거리값(
Figure 112016044576478-pat00081
)을 8.4로 계산할 수 있다.
따라서, 이동 평균 필터(242)의 이동 평균 거리값을 수신한 이동 경로 추정기(250)는 비콘 송신기(101)로부터 7 -> 7.2 -> 7.4 -> 7.6 -> 8.4의 거리 차이로 이동 단말(202)이 이동 중임을 나타내는 정보를 출력할 수 있다.
이를 통해, 이동 평균 필터(242)는 실시간으로 비콘 송신기(101)와 이동 단말(202) 사이의 이동 평균 거리값, 즉 이격 거리를 획득할 수 있다. 여기서도, 이동 평균 필터(242)는 n의 개수에 대응되는 개수의 거리값들만을 저장함으로서, 메모리 사용 효율을 향상시킬 수 있다.
도 7은 도 2에서 필터가 평균 필터와 이동 평균 필터로 구현된 이동 단말을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 이동 단말(203)은 수신기(210), 복조기(220), 비콘 위치 검출기(230), 필터(240), 및 이동 경로 추정기(250)를 포함한다. 여기서, 필터(240)는 평균 필터(243)와 이동 평균 필터(244)로 구현되며, 평균 필터(243)와 이동 평균 필터(242)로 구현된 필터(240)를 제외한 나머지 구성 요소들에 대한 상세 설명은 도 2를 참조한다.
평균 필터(243)는 비콘 신호의 신호 세기에 대응되는 거리값을 획득한다. 평균 필터(241)는 미리 설정된 개수의 거리값에 대해 평균 거리값을 계산한다. 이를 위해, 평균 필터(243)는 이전에 획득한 거리값들의 평균 거리값과 현재 획득한 거리값에 각각 가중치의 적용을 통해 비콘 신호를 송신한 비콘 송신기와의 이격된 평균 거리값을 계산한다. 따라서, 평균 필터(243)는 새롭게 획득된 현재 거리값과 이전에 획득된 평균 거리값을 이용하여 평균 거리값을 획득한다. 평균 필터(243)는 획득된 평균 거리값을 이동 평균 필터(243)로 출력한다.
이동 평균 필터(244)는 평균 거리값을 이용하여 이동 평균 거리값을 계산한다. 이동 평균 필터(244)는 새로운 평균 거리값이 수신되면, 이동 평균 거리값 계산을 위해 미리 설정된 개수의 평균 거리값들 중 가장 이전에 수신된 평균 거리값을 제외한 나머지 평균 거리값들과 새롭게 입력된 현재 평균 거리값을 이용하여 이동 평균 거리값을 계산한다. 이동 평균 필터(242)는 획득된 이동 평균 거리값을 이동 경로 추정기(250)로 출력한다.
이때, 평균 필터가 수학식 1을 사용하는 경우, 이동 평균 필터(244)는 수학식 2로부터 변형된 하기의 수학식 3을 이용하여 이동 평균 거리값을 계산한다.
Figure 112016044576478-pat00082
Figure 112016044576478-pat00083
는 이동 평균 거리값이고,
Figure 112016044576478-pat00084
는 이전에 계산된 이동 평균 거리값이다.
Figure 112016044576478-pat00085
는 현재 평균 거리값이고,
Figure 112016044576478-pat00086
는 이전에 계산된 평균 거리값이다. 또한, 상기 n은 이동 평균 거리값 계산을 위한 거리값의 개수이다.
도 8은 본 발명에 따른 복수의 비콘 송신기들의 신호를 수신하는 이동 단말을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 복수의 비콘 송신기들(101, 102, 103)이 위치한 공간에서 이동 단말(200)이 방향(20)으로 이동한다.
이때, 이동 단말(200)은 필터를 통해, 비콘 송신기들(101, 102, 103) 각각에 대한 이격 거리들(301, 302, 303)을 계산할 수 있다. 이를 통해, 이동 단말(200)의 이동 경로 추정기(250)는 이격 거리들(301, 302, 303)의 변화에 따라 이동 단말의 이동 방향(20)의 정보를 포함한 이동 경로 정보를 출력할 수도 있다.
이때, 이동 단말(200)은 이동 방향(20)으로의 이동에 따라 제 1 비콘 송신기(101) 사이의 이격 거리는 증가하고, 제 2 비콘 송신기(102) 또는 제 3 비콘 송신기(103) 사이의 이격 거리는 감소의 확인을 통해, 이동 단말(200)의 이동 경로를 추정할 수 있다.
여기서, 세 개의 비콘 송신기(101, 102, 103)는 예시적으로 설명된 것으로, 이동 단말(200)은 세 개 미만 또는 세 개 이상의 비콘 송신기들에 대한 이격 거리 계산을 통한 이동 경로 정보를 획득할 수 있다.
본 발명의 이동 단말은 고정된 위치를 갖는 비콘 송신기로부터 일정 주기를 간격으로 전송되는 비콘 신호(일예로, 고정 데이터 또는 고정값을 갖는 시퀀스 형태)를 평균 필터 또는 이동 평균 필터를 이용한다. 이를 통해, 이동 단말은 비콘 신호를 비콘 송신기와 이동 단말 사이의 이격 거리 또는 이동 경로를 추정할 수 있다.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 상술한 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10: 이동 경로 추정 시스템
101, 102, 103, 10n: 비콘 송신기들
200, 201, 202, 203: 이동 단말들 210: 수신기
220: 복조기 230: 비콘 위치 검출기
240: 필터 250: 이동 경로 추정기
241, 243: 평균 필터 242, 244: 이동 평균 필터

Claims (10)

  1. 비콘 송신기와 통신하는 이동 단말에 있어서:
    상기 비콘 송신기로부터 비콘 신호들을 수신하고, 상기 비콘 신호들에 대한 신호 세기들을 측정하는 수신기;
    상기 비콘 신호들을 복조하는 복조기;
    상기 비콘 신호들을 송신한 비콘 송신기의 위치 정보를 검출하는 비콘 위치 검출기; 및
    상기 신호 세기들에 대응되는 거리값들을 획득하고, 이전에 획득한 거리값들의 평균 거리값과 현재 획득한 거리값에 각각 가중치의 적용을 통해 상기 비콘 송신기와 이격된 현재 평균 거리값을 계산하는 평균 필터;
    상기 평균 필터로부터 현재 평균 거리값을 입력받고, 이전에 계산된 이동 평균 거리값과 상기 현재 평균 거리값과 이전에 계산된 평균 거리값을 이용하여 현재 이동 평균 거리값을 계산하는 이동 평균 필터; 및
    상기 현재 평균 거리값 또는 상기 현재 이동 평균 거리값에 대한 정보를 이용하여 상기 비콘 송신기와 상기 이동 단말 사이의 이격 거리를 추정하는 이동 경로 추정기를 포함하되,
    상기 이동 경로 추정기는 두 개 이상의 비콘 송신기들로부터의 비콘 신호들로부터 결정된 평균 거리값들 또는 이동 평균 거리값들을 사용하여 상기 이동 단말의 이동 경로를 추정하는 이동 단말.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 평균 필터는 하기의 수학식에 근거하여 평균 거리값을 계산하며,
    [수학식]
    Figure 112016044576478-pat00087

    상기
    Figure 112016044576478-pat00088
    는 평균 거리값, 상기
    Figure 112016044576478-pat00089
    는 이전에 계산된 평균 거리값, 상기
    Figure 112016044576478-pat00090
    는 현재 획득된 거리값, 및 상기 k는 비콘 신호의 인덱스인 이동 단말.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 이동 평균 필터는 현재 평균 거리값을 기준으로 미리 설정된 개수의 평균 거리값들을 이동 평균하여 이동 평균 거리값을 계산하는 이동 단말.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 이동 평균 필터는 하기의 수학식에 근거하여 이동 평균 거리값을 결정하며,
    [수학식]
    Figure 112017086932842-pat00091
    상기
    Figure 112017086932842-pat00092
    는 이동 평균 거리값, 상기
    Figure 112017086932842-pat00093
    는 이전에 계산된 이동 평균 거리값, 상기
    Figure 112017086932842-pat00094
    는 현재 평균 거리값, 상기
    Figure 112017086932842-pat00095
    는 이전에 계산된 평균 거리값, 및 상기 n은 이동 평균 거리값 계산을 위한 거리값의 개수인 이동 단말.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 비콘 위치 검출기는 비콘 신호와 해당 비콘 신호를 전송한 비콘 송신기의 위치 정보가 매핑된 매핑 테이블을 저장하기 위한 메모리를 포함하는 이동 단말.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 이동 경로 추정기는 두 개 이상의 비콘 송신기들로부터의 비콘 신호들로부터 결정된 평균 거리값들 또는 이동 평균 거리값들을 사용하여 상기 이동 단말의 이동 방향을 추정하는 이동 단말.
  7. 비콘 송신기와 통신하는 이동 단말에 있어서:
    상기 비콘 송신기로부터 비콘 신호들을 수신하고, 상기 비콘 신호들에 대한 신호 세기들을 측정하는 수신기;
    상기 비콘 신호들을 복조하는 복조기;
    상기 비콘 신호들을 송신한 비콘 송신기의 위치 정보를 검출하는 비콘 위치 검출기; 및
    상기 비콘 위치 검출기로부터 상기 비콘 송신기의 위치 정보를 입력받고, 상기 비콘 신호들의 신호 세기들에 대응되는 거리값들을 획득하고, 이전 이동 평균 거리값과 현재 거리값과 이전 거리값을 이용하여 현재 이동 평균 거리값을 계산하는 이동 평균 필터; 및
    상기 현재 이동 평균 거리값에 대한 정보를 이용하여 상기 비콘 송신기와 상기 이동 단말 사이의 이격 거리를 추정하는 이동 경로 추정기를 포함하되,
    상기 이동 평균 필터는 현재 수신된 비콘 신호의 거리값을 기준으로, 그 이전에 수신된, 미리 설정된 개수의 연속된 거리값들의 이동 평균 거리값을 계산하고, 계산한 이동 평균 거리값을 이용하여 그 다음 이동 평균 거리값을 계산하는 이동 단말.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 이동 평균 필터는 하기의 수학식에 근거하여 이동 평균 거리값을 결정하며,
    [수학식]
    Figure 112016044576478-pat00096

    상기
    Figure 112016044576478-pat00097
    는 이동 평균 거리값, 상기
    Figure 112016044576478-pat00098
    는 이전에 계산된 이동 평균 거리값, 상기
    Figure 112016044576478-pat00099
    는 현재 거리값, 상기
    Figure 112016044576478-pat00100
    는 이전에 계산된 거리값, 상기 k는 비콘 신호의 인덱스, 및 상기 n은 이동 평균 거리값 계산을 위한 거리값의 개수인 이동 단말.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 비콘 위치 검출기는 비콘 신호와 해당 비콘 신호를 전송한 비콘 송신기의 위치 정보가 매핑된 매핑 테이블을 저장하기 위한 메모리를 포함하는 이동 단말.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 이동 경로 추정기는 두 개 이상의 비콘 송신기들로부터의 비콘 신호들로부터 결정된 이동 평균 거리값들을 사용하여 상기 이동 단말의 이동 방향을 추정하는 이동 단말.
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