KR101850221B1 - 사물 인터넷을 위한 규칙기반 상황인식에 의한 3차원 지오펜스 서비스 시스템 - Google Patents

사물 인터넷을 위한 규칙기반 상황인식에 의한 3차원 지오펜스 서비스 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 실외 또는 실내에서 위치 측정을 위한 위치 데이터를 수집, 가공, 전송하는 이동 단말; 및 상기 이동 단말과 통신망을 통해 연결되고, 상기 이동 단말로부터 전달받은 위치 데이터에 따라 지오펜스 영역을 설정하고, 설정된 지오펜스 영역에 상기 이동 단말을 휴대한 이동 객체의 진입 또는 이탈 여부를 판단한 결과에 따라 지오펜스 서비스를 수행하는 3차원 지오펜스 서버;를 포함하되, 상기 이동 단말은, 관심 지역에 대한 지오펜스를 설정하고, 상황인식 서비스의 활성화 여부를 설정하며, 상황인식 대상의 정보를 제공받을 수 있으며, 상기 3차원 지오펜스 서버는, 상기 이동 단말과 사물로부터 제공받은 이벤트 및 상황 정보에 의해 설정되는 규칙에 따라 사용자와 사물의 상황을 인식하여 이동 단말과 사물에 상황 인식 정보를 제공하고 사물에 대한 실행 동작을 관리하며, 상기 지오펜스 서비스를 수행시 규칙 기반 상황 인식을 적용할 때 상기 지오펜스 서비스를 한시적으로 지속하기 위하여 타임스탬프를 설정하고, 설정된 타임스탬프에 의해 미리 정해지는 시간이 경과하면 지오펜스 서비스를 비활성화시키며, 상기 이동 단말에서 GPS 데이터와 무선 액세스 포인트의 맥어드레스를 동시에 수집할 수 있는 실외와 실내의 경계 영역에서는 무선 액세스 포인트 신호의 수신강도를 이용하여 실외 또는 실내 영역 중 어느 하나의 영역에 위치하는지를 판단하는 것을 특징으로 한다.

Description

사물 인터넷을 위한 규칙기반 상황인식에 의한 3차원 지오펜스 서비스 시스템{A Three-Dimensional Geofence Service System With Rule-based Context-Aware Computing For The Internet Of Things}
본 발명은 사물 인터넷 환경에서 규칙에 따라 상황 인식하여 지오펜스 서비스를 수행하는 3차원 지오펜스 서비스 시스템에 관한 것이다.
대부분의 스마트폰에 GPS가 탑재되면서 실생활의 다양한 영역에 위치 기반 서비스가 활용되고 있다. 원하는 목적지까지의 최적 경로를 알려주는 길안내(내비게이션) 서비스와 함께 이용자의 위치정보를 기반으로 하는 지오펜스 서비스가 등장하였다. 지오펜스 서비스는 관심지역(Point of Interest;POI)을 기준으로 사전에 설정된 반경(지오펜스 영역) 안으로 사용자가 진입하거나 이탈시 문자 메시지로 알려주며, 이미 광고 시장에 활발하게 활용되고 있다.
종래에는 지오펜스 서비스를 제공받을 수 있는 지오펜스 영역들을 사전에 설정해 두고, 이러한 지오펜스 영역들에 진입한 경우 문자 메시지로 알려주기 때문에 서비스 범위가 서비스 제공자에 의존할 수밖에 없어 서비스 제공자에 의해 설정된 지역에서만 서비스가 이루어지게 된다.
또한, 실내로 들어가면 GPS를 이용한 위치 측정이 불가능하고, 실내 공간이 대형화됨에 따라 실내에서의 지오펜스 서비스 필요성이 증대되고 있다.
또한, 이용자의 위치 정보를 지속적으로 추적하여 지오펜스 서비스를 수행하려면 스마트폰, 태블릿 PC 등과 같은 이동 단말의 소모 전력이 늘어나게 되고, 이에 따라 사용자는 배터리 용량을 충분히 확보하거나 보조 배터리를 구비해야 하는 사용상 불편이 따른다.
또한 인터넷을 자유롭게 활용할 수 있는 디바이스가 스마트폰에서 태블릿 PC, 스마트 TV, 등 ICT 기기 대부분을 수용할 뿐만 아니라 자동차, 조명, 가전, 시설물의 제어시스템 등 다양한 사물들이 네트워크에 연결됨에 따라 인간과 인간, 인간과 사물, 사물과 사물을 연결하는 사물 인터넷이라는 새로운 통신 환경에서 지오펜스 서비스를 수행하는 현장의 요구가 커지고 있는 실정이다.
한국등록특허 제10-1504555호(2015.03.23. 공고) 한국공개특허 제10-2015-0111450호(2015.10.06. 공개)
없음
본 발명의 목적은 사물 인터넷 환경에서 규칙에 따라 상황 인식하여 지오펜스 서비스를 수행하는 사물 인터넷을 위한 규칙기반 상황인식에 의한 3차원 지오펜스 서비스 시스템을 제공함에 있다.
또한 본 발명의 목적은 위치 인식의 정확도를 높이고, 지오펜스 서비스를 한시적으로 적용하여 소모 전력을 줄일 수 있는 사물 인터넷을 위한 규칙기반 상황인식에 의한 3차원 지오펜스 서비스 시스템을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 사물 인터넷을 위한 규칙기반 상황인식에 의한 3차원 지오펜스 서비스 시스템은, 실외 또는 실내에서 위치 측정을 위한 위치 데이터를 수집, 가공, 전송하는 이동 단말; 및 상기 이동 단말과 통신망을 통해 연결되고, 상기 이동 단말로부터 전달받은 위치 데이터에 따라 지오펜스 영역을 설정하고, 설정된 지오펜스 영역에 상기 이동 단말을 휴대한 이동 객체의 진입 또는 이탈 여부를 판단한 결과에 따라 지오펜스 서비스를 수행하는 3차원 지오펜스 서버;를 포함하되, 상기 이동 단말은, 관심 지역에 대한 지오펜스를 설정하고, 상황인식 서비스의 활성화 여부를 설정하며, 상황인식 대상의 정보를 제공받을 수 있으며, 상기 3차원 지오펜스 서버는, 상기 이동 단말과 사물로부터 제공받은 이벤트 및 상황 정보에 의해 설정되는 규칙에 따라 사용자와 사물의 상황을 인식하여 이동 단말과 사물에 상황 인식 정보를 제공하고 사물에 대한 실행 동작을 관리하며, 상기 지오펜스 서비스를 수행시 규칙 기반 상황 인식을 적용할 때 상기 지오펜스 서비스를 한시적으로 지속하기 위하여 타임스탬프를 설정하고, 설정된 타임스탬프에 의해 미리 정해지는 시간이 경과하면 지오펜스 서비스를 비활성화시키며, 상기 이동 단말에서 GPS 데이터와 무선 액세스 포인트의 맥어드레스를 동시에 수집할 수 있는 실외와 실내의 경계 영역에서는 무선 액세스 포인트 신호의 수신강도를 이용하여 실외 또는 실내 영역 중 어느 하나의 영역에 위치하는지를 판단하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 3차원 지오펜스 서버는 상황 인식 콤포넌트를 구비하며, 상기 상황 인식 콤포넌트는, 상황인식 데이터베이스에 상황인식 정보를 저장하고 상기 이동 단말에 통지하거나 사물에 실행 정보를 전달하는 동작을 관리하는 컨텍스트 매니저와, 상기 사물에 적용된 상황을 인지하고 관리하는 컨텍스트 인지모듈과, 사용자 행동 변화에 따라 연관된 상황을 감지하고 처리하는 변화 감지모듈과, 상기 변화 감지모듈에 의해 감지된 사용자와 사물의 이벤트를 청취하고 처리하는 이벤트 핸들러와, 상기 이벤트 핸들러를 통해 전송된 정보에 규칙을 적용하여 처리하는 추론 엔진을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 3차원 지오펜스 서버가 3차원 공간에서의 위치 정보를 근거로 위치 식별하고 이동형 지오펜스를 적용하여 이동 객체의 이동 경로에 따라 위치가변되는 지오펜스 영역에 대하여 지오펜스 서비스를 수행할 수 있도록 3차원 지오펜스 플랫폼과 3차원 지오펜스 데이터베이스를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같은 본 발명은 사물 인터넷 환경에서 규칙에 따라 상황 인식하여 지오펜스 서비스를 수행함으로써 서비스 신뢰도를 높일 수 있다.
또한 본 발명은 규칙 기반 상황 인식을 적용하는 지오펜스 서비스에서의 위치 정확도를 높일 수 있다.
또한 본 발명은 가상의 지오펜스 영역에 대해 타임 스탬프를 설정하여 지오펜스 서비스를 자동으로 비활성화함으로써 이동 단말의 소모 전력을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 사물 인터넷 환경에 적용되는 3차원 지오펜스 서비스 시스템을 설명하기 위한 전체 블록도이다.
도 2는 지오펜스 영역에 위치한 건물의 3차원 공간에서의 위치 정보를 기반으로 지오펜스 서비스를 제공시 적용하는 AP(무선 액세스 포인트)를 설명하기 위한 도면이다
도 3a는 종래기술에서 지오펜스 서비스를 위하여 지오펜스 영역들이 설정된 예를 나타낸 도면이고, 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 이동형 지오펜스를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 사물 인터넷을 위한 규칙기반 상황인식에 의한 3차원 지오펜스 서비스 시스템의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 사물 인터넷을 위한 규칙기반 상황인식에 의한 3차원 지오펜스 서비스 시스템의 처리 과정을 설명하기 위한 블록도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 사물 인터넷을 위한 규칙기반 상황인식에 의한 3차원 지오펜스 서비스 시스템의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 사물 인터넷을 위한 규칙기반 상황인식에 의한 3차원 지오펜스 서비스 시스템에 관련하여 엘리베이터를 대상으로 시뮬레이션하는 동작을 설명하기 위한 블록도이다.
도 8은 도 7에 의한 시뮬레이션 동작시 적용하는 각 구성부의 처리 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 7에 의한 시뮬레이션 동작시 적용하는 규칙 기반 상황인식을 설명하기 위한 표이다.
도 10 내지 도 14는 도 7에 의한 시뮬레이션 동작시 이동 단말에서 여러 상황에 해당하는 각각의 예시 화면을 나타낸다.
도 15는 본 발명의 제2 실시예에 따른 3차원 지오펜스 서비스 시스템에 적용하는 이동 단말의 블록도이다.
도 16은 가상의 지오펜스 영역에 예시적으로 표시한 건물의 실외와 실내의 경계 영역으로 이동하는 사용자 위치를 잘못 인식하는 인식 오류의 유형을 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 본 발명의 제2 실시예에 따른 위치식별 알고리즘 2를 설명하기 위한 도면이다.
도 18 내지 도 23은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이동 단말의 애플리케이션을 구동한 경우 여러 상황에 해당하는 각각의 예시화면을 나타낸 것이다.
도 24는 본 발명의 제2 실시예에 따른 3차원 지오펜스 서비스를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 25는 본 발명의 제3 실시예에 따른 시한적 속성을 갖는 3차원 지오펜스 서비스 동작을 설명하기 위한 이동 단말의 블록도이다.
도 26은 본 발명의 제3 실시예에 따른 시한적 속성을 갖는 3차원 지오펜스 서비스 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 27 내지 도 34는 본 발명의 제3 실시예에 따른 이동 단말의 애플리케이션을 구동한 경우 여러 상황에 해당하는 각각의 예시화면을 나타낸 것이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명함으로써 본 발명을 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다. 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
[제1 실시예]
도 1은 본 발명에 따른 사물 인터넷 환경에 적용되는 3차원 지오펜스 서비스 시스템(이하 서비스 시스템)을 설명하기 위한 전체 블록도이다.
서비스 시스템은 통신망으로 연결된 이동 단말(1), 3차원 지오펜스 서버(1000), 사물(2000) 등을 포함할 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 이동 단말(1)은 휴대폰, 스마트폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 태블릿 PC(tablet PC), 웨어러블 디바이스(wearable device, 예를 들어, 워치형 단말기(smartwatch), 글래스형 단말기(smart glass), HMD(head mounted display)) 등이 포함될 수 있다.
또한 본 명세서에서 설명되는 이동 단말(1)은 무선 통신부, 입력부, 출력부, 저장부, 인터페이스부, 제어부 및 전원공급부 등을 포함할 수 있다.
상기 구성요소 중 무선 통신부는 방송 수신모듈, 이동통신 모듈, 무선 인터넷 모듈, 근거리 통신모듈, 위치정보 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
방송 수신모듈은 방송 채널을 통하여 외부의 방송 관리 서버로부터 방송 신호 및/또는 방송 관련된 정보를 수신한다. 상기 방송 채널은 위성 채널, 지상파 채널을 포함할 수 있다.
이동통신 모듈은 이동통신을 위한 기술표준들 또는 통신방식에 따라 구축된 이동 통신망 상에서 기지국, 외부의 단말, 서버 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신한다. 상기 무선 신호는, 음성 호 신호, 화상 통화 호 신호 또는 문자/멀티미디어 메시지 송수신에 따른 다양한 형태의 데이터를 포함할 수 있다.
무선 인터넷 모듈은 무선 인터넷 접속을 위한 모듈을 말하는 것으로, 이동 단말에 내장되거나 외장될 수 있다. 무선 인터넷 모듈은 무선 인터넷 기술들에 따른 통신망에서 무선 신호를 송수신하도록 이루어진다. 무선 인터넷 기술로는, 예를 들어 WAN(Wireless LAN), 와이파이(Wireless-fidelity; Wi-Fi) 등이 있으며, 상기 무선 인터넷 모듈은 상기에서 나열되지 않은 인터넷 기술까지 포함한 범위에서 적어도 하나의 무선 인터넷 기술에 따라 데이터를 송수신하게 된다.
근거리 통신 모듈은 근거리 통신을 위한 것으로서, 블루투스, RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신 중 적어도 하나를 이용하여 근거리 통신을 지원할 수 있다.
위치 정보 모듈은 이동 단말의 위치(또는 현재 위치)를 획득하기 위한 모듈로서, 그의 대표적인 예로서 GPS(Global Positioning System) 모듈 또는 Wi-FI 모듈이 있다. 예를 들어, 이동 단말은 GPS 모듈을 활용하면 GPS 위성에서 보내는 신호를 이용하여 이동 단말의 위치를 획득할 수 있다. 다른 예로서, 이동 단말은 와이파이(Wi-Fi) 모듈을 활용하면, 와이파이(Wi-Fi) 모듈과 무선신호를 송신 또는 수신하는 무선 AP(Wireless Access Point)의 정보에 기반하여, 이동 단말의 위치를 획득할 수 있다. 필요에 따라서 위치 정보 모듈은 치환 또는 부가적으로 이동 단말의 위치에 관한 데이터를 얻기 위해 무선 통신부의 다른 모듈 중 어느 기능을 수행할 수 있다. 위치 정보 모듈은 이동 단말기의 위치(또는 현재 위치)를 획득하기 위해 이용되는 모듈로, 이동 단말의 위치를 직접적으로 계산하거나 획득하는 모듈로 한정되지는 않는다.
입력부는 영상 정보(또는 신호), 오디오 정보(또는 신호), 데이터, 또는 사용자로부터 입력되는 정보의 입력을 위한 것으로서, 영상 정보의 입력을 위하여, 이동 단말은 하나 또는 복수의 카메라를 구비할 수 있다. 카메라는 화상 통화모드 또는 촬영 모드에서 이미지 센서에 의해 얻어지는 정지영상 또는 동영상 등의 화상 프레임을 처리한다.
인터페이스부는 이동 단말에 연결되는 다양한 종류의 외부 기기와의 통로 역할을 수행한다. 이러한 인터페이스부는 유/무선 헤드셋 포트, 외부 충전기 포트, 유/무선 데이터 포트, 메모리 카드 포트, 오디오 I/O(Input/Output) 포트, 비디오 I/O(Input/Output) 포트, 이어폰 포트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이동 단말에서는 상기 인터페이스부에 외부 기기가 연결되는 것에 대응하여 연결된 외부 기기와 관련된 적절한 제어를 수행할 수 있다.
저장부는 이동 단말의 다양한 기능을 지원하는 데이터를 저장한다. 저장부는 이동 단말에서 구동되는 다수의 응용 프로그램(application program 또는 애플리케이션(application)), 이동 단말의 동작을 위한 데이터, 명령어들을 저장할 수 있다. 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는, 무선 통신을 통해 외부 서버로부터 다운로드 될 수 있다. 또한 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는, 이동 단말의 기본적인 기능(예를 들어 전화 착신/발신 기능, 메시지 수신/발신 기능)을 위하여 출고 당시부터 이동 단말 상에 존재할 수 있다. 한편, 응용 프로그램은 저장부에 저장되고, 이동 단말 상에 설치되어 제어부에 의하여 상기 이동 단말의 동작(또는 기능)을 수행하도록 구동될 수 있다.
제어부는 상기 응용 프로그램과 관련된 동작 외에도 통상적으로 이동 단말의 전반적인 동작을 제어한다.
전원 공급부는 제어부의 제어 하에서, 외부의 전원, 내부의 전원을 인가받아 이동 단말에 포함된 각 구성요소들에 전원을 공급한다. 이러한 전원 공급부는 배터리를 포함하며, 상기 배터리는 내장형 배터리 또는 교체 가능한 형태의 배터리가 될 수 있다.
상기 각 구성요소들 중 적어도 일부는, 이하에서 설명되는 다양한 실시예들에 따른 이동 단말의 동작, 제어, 또는 제어방법을 구현하기 위하여 서로 협력하여 동작할 수 있다. 또한 상기 이동 단말의 동작, 제어 또는 제어방법은 상기 저장부에 저장된 적어도 하나의 응용 프로그램의 구동에 의하여 이동 단말 상에서 구현될 수 있다.
도 1에 도시된 구성요소들은 서비스 시스템을 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니어서, 본 명세서 상에서 설명되는 서비스 시스템은 위에서 열거된 구성요소들보다 많거나, 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다. 도 1에서 이동 단말(1)이 3차원 지오펜스 서버(1000)와 협력하여 지오펜스 서비스를 수행하는 것을 예시하는 것일 뿐, 후술하는 바와 같이 이동 단말(1)이 단독으로 지오펜스 서비스를 수행할 수도 있다. 또한, 도 1에서 사물(2000)이 통신망에 연결되어 이동 단말(1) 및 3차원 지오펜스 서버(1000)와 협력하는 것으로 사물 인터넷에 연계한 하나의 예를 나타내는 것일 뿐, 사물(2000)이 제외된 상태로 지오펜스 서비스가 구현될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 서비스 시스템은, 이동 객체(사람이나 사물)의 이동 경로에 따라 위치 가변되는 이동형 지오펜스를 설정할 수 있다. 서비스 시스템은 이동형 지오펜스를 적용받는 지오펜스 영역으로의 진입 또는 이탈 여부를 인식할 뿐 아니라 도 2에서 지오펜스 영역에 위치한 실내 위치 정보를 활용하여 건물 내에서의 층간 이동을 식별하는 등 3차원 공간에서 위치 정보를 기반으로 하는 지오펜스 서비스를 제공할 수 있다. 실내 위치 정보는 건물의 해당 층에 설비된 와이파이(Wi-Fi) 공유기들에 부여된 무선 AP(액세스 포인트)의 맥어드레스(Mac address)와 층 정보를 포함할 수 있다. 여기서 이동형 지오펜스는 실제 지형에 구획된 가상의 영역으로 사람과 사물의 이동 경로에 따라 가상의 영역이 변경되는 점에서 지오펜스 영역이 고정된 일반적인 고정 지오펜스와 차이가 있다.
도 3a에 나타낸 바와 같이 종래기술에서의 고정 지오펜스 영역들(ZIO-SET1)(ZIO-SET2)은 고정 객체(Static object)나 이동 객체(Movable object)에 대응하는 관심지역(POI)으로 사전 설정되며, 이러한 고정 지오펜스 영역들(ZIO-SET1)(ZIO-SET2)에서 이동 객체 예를 들어 사람이 진입 또는 이탈 시 알림 서비스를 수행하는 것이다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 이동형 지오펜스는 도 3b에 나타낸 바와 같이, 사람이나 사물과 같은 이동 객체(Movable object)가 처음 위치에서 이동하는 경우 가변 지오펜스 영역(ZIO-MOV)이 변경될 수 있다. 가변 지오펜스 영역(ZIO-MOV)은 고정 객체에 대응하여 설정된 고정 지오펜스 영역(SET1)과 교차될 수 있고, 사람이나 사물에 종속되어 변경되는 가변 지오펜스 영역(ZIO-MOV)과 고정 지오펜스 영역(ZIO-SET1)의 교차 영역이 달라질 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 서비스 시스템이 고정 지오펜스 영역(ZIO-SET1)과 가변 지오펜스 영역(ZIO-MOV)의 교차 영역의 발생 시, 교차 영역이 일정 범위를 초과하는 경우, 교차 영역에 특정 사물이 존재하는 등 다양한 상황에 따라 이벤트를 발생시켜 이동하는 사물에 대하여 맞춤형 지오펜스 서비스를 수행할 수 있다.
본 실시예에 따른 지오펜스 서비스는 이동가능한 사물 예를 들어 통신망에 연결되어 위치 추적이 가능한 무인 자율 자동차, 선박, 자전거 등과 같은 이동 객체에 대해 지오펜스 영역을 설정하고, 이동 객체들 간에 서로 통신하여 상황 인지, 전파, 제공 등의 각종 상황 정보를 2개 이상의 사물들이 교류할 수 있는 지오펜스 서비스를 수행할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 사물 인터넷을 위한 규칙기반 상황인식에 의한 3차원 지오펜스 서비스 시스템의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
상기 서비스 시스템은 이동 단말(1-1)과 3차원 지오펜스 서버(1000-1)와 사물(2000-1)이 상호 통신망으로 연결될 수 있다. 이동 단말(1-1)은 실시간 현위치 전달 모듈(90)과 3차원 지오펜스 정보 모듈(91) 등을 포함할 수 있으며, 도 1의 이동 단말(1)에 도시된 구성요소들 중 일부를 병합하여 하나의 통합 모듈로 구성할 수 있다. 여기서 상기 이동 단말(1-1)은 실시간 현위치 전달 모듈(90)과 3차원 지오펜스 정보 모듈(91)로 구성된 사용자 어플리케이션을 구비할 수 있다.
상기 실시간 현위치 전달모듈(90)은 GPS 모듈과 와이파이 모듈의 기능을 수행하여 이동 단말(1-1)의 위치 데이터를 수집하는 수단이다. 즉, 상기 실시간 현위치 전달모듈(90)은 주기적으로 수집되는 GPS 데이터(위도와 경도 좌표)를 3차원 지오펜스 정보 모듈(91)에 전달하거나 또는 와이파이 공유기에 접속되면 맥어드레스(Mac address)를 획득한다. 상기 3차원 지오펜스 정보 모듈(91)은 GPS 데이터, 지오펜스 반경, 타임스탬프, 디바이스 정보(이동 단말의 식별 번호 등)를 포함하는 지오펜스 데이터를 생성할 수 있다. 이러한 3차원 지오펜스 정보 모듈(91)은 상기 입력부와 출력부 및 저장부의 각 기능을 통합하여 수행할 수 있다.
상기 이동 단말(1-1)은 이벤트 발생시켜 수집된 정보를 3차원 지오펜스 서버(1000-1)의 상황인식 콤포넌트(1500)에 전달할 수 있다.
또한 상기 실시간 현위치 전달 모듈(90)과 3차원 지오펜스 정보 모듈(91)은 도 1의 이동 단말(1)을 구성하는 상기 무선 통신부의 기능을 수행할 수 있고, 이러한 무선 통신부를 통하여 획득한 정보를 3차원 지오펜스 서버(1000-1)에 전송할 수 있다.
상기 3차원 지오펜스 서버(1000-1)는 상황인식 콤포넌트(1500), 상황인식 데이터베이스(1600), 3차원 지오펜스 플랫폼(1700), 3차원 지오펜스 데이터베이스(1800)를 구비한다.
지오펜스 서비스는 기본적으로 위치 인식이라는 상황 인식 속성을 가지고 있다. 아울러 상황 인식 처리를 위하여 일반적으로 알려진 방법론인 '이벤트-조건-행동' 모델이 사용될 수 있다. 이러한 모델을 지오펜스 서비스에 적용할 수 있다. 예를 들어 '이벤트'는 지오펜스 영역에 진입 또는 진출하는 경우로서 영역 안에서 이동 중인 상황을 의미한다. '조건'은 이벤트가 발생하는 조건으로서, 즉 사용자 위치를 추적하고 모니터링하여 영역에 진입하거나 또는 진출하거나 하는 것이다. '행동'은 알림, 경고, 쿠폰 발행 등과 같은 다양한 서비스를 사용자에게 알리거나 처리하는 것을 의미한다.
이와 같이 지오펜스 서비스의 상황인식 속성을 이용하여 사물 인터넷을 위한 상황 인식 서비스를 제공할 수 있으며, 이를 위하여 3차원 지오펜스 서버(1000-1)에 상황인식 콤포넌트(1500)를 구비할 수 있다.
상기 상황인식 콤포넌트(1500)는 컨텍스트 매니저(1510), 컨텍스트 인지모듈(1520), 변화감지 모듈(1530), 이벤트 핸들러(1540), 추론 엔진(1550)을 포함할 수 있다.
상기 컨텍스트 매니저(1510)는 상황인식 데이터베이스(1600)에 상황인식 정보를 저장하고, 이동 단말(1-1)에 통지하거나 사물(2000-1)에 실행 정보를 전달하는 동작을 관리하는 역할을 한다.
상기 컨텍스트 인지모듈(1520)은 사물(2000-1)에 적용된 상황을 인지하고 관리하며, 상기 변화 감지모듈(1530)은 사용자 행동 변화에 따라 연관된 상황을 감지하고 처리하며, 상기 이벤트 핸들러(1540)는 변화 감지모듈(1530)에 의해 감지된 사용자와 사물의 이벤트를 청취하고 처리하는 것이고, 상기 추론 엔진(1550)은 이벤트 핸들러(1540)를 통해 전송된 정보에 규칙을 적용하여 처리하는 것이다.
상기 3차원 지오펜스 서버(1000-1)가 3차원 공간에서의 위치 정보를 근거로 위치 식별하고 이동형 지오펜스를 적용하여 이동 객체의 이동 경로에 따라 위치가변되는 지오펜스 영역에 대하여 지오펜스 서비스를 수행할 수 있도록 상기 3차원 지오펜스 플랫폼(1700)과 3차원 지오펜스 데이터베이스(1800)을 구비한다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 사물 인터넷을 위한 규칙기반 상황인식에 의한 3차원 지오펜스 서비스 시스템의 처리 과정을 설명하기 위한 블록도이고, 도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 사물 인터넷을 위한 규칙기반 상황인식에 의한 3차원 지오펜스 서비스 시스템의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5를 참고하여 살펴보면, 상기 이동 단말(1-1)은 3차원 지오펜스 플랫폼을 지원하며, 상기 3차원 지오펜스 서버(1000-1)는 상황인식 데이터베이스, 지오펜스 데이터베이스, 상황인식 엔진을 포함할 수 있다.
상기 이동 단말(1-1)에서 지오펜스 서비스를 위한 애플리케이션을 활성화하여 관심지역(POI)에 대한 지오펜스를 설정할 수 있고, 설정된 지오펜스 정보를 상기 3차원 지오펜스 서버(1000-1)의 지오펜스 데이터베이스에 저장한다(S10). 여기서 설정된 지오펜스 정보는 지오펜스 반경, 위도 및 경도 좌표, 타임스탬프를 포함할 수 있다.
상기 3차원 지오펜스 서버(1000-1)는 상황인식 서비스를 제공하는 사물(2000-1)에 대한 정보를 가지고 있다. 사용자가 설정한 지오펜스 영역 안에 상황인식 서비스를 제공하는 사물이 위치하는 경우 사용자에게 서비스 활성화 여부를 요청할 수 있다.
상황인식 엔진은 규칙 기반의 엔진으로서 서비스가 활성화되면 지오펜스 데이터베이스로부터 사용자의 행동을 지속적으로 모니터링을 수행한다(S11).
지오펜스 영역 안에 사물이 존재하고 서비스 활성화된 경우, 사용자 행동에 대해 상황인식 규칙에 따라 분석하고, 사용자 행동이 상황인식 규칙에 일치하는 경우 해당하는 지오펜스 서비스를 수행한다(S12)(S13)(S14). 여기서 지오펜스 서비스는 알림, 경고, 쿠폰 발행 등과 같은 다양한 서비스를 사용자에게 알리거나 처리하는 것을 의미한다.
본 발명에 따른 지오펜스 서비스 시스템의 검증하기 위하여 엘리베이터를 대상으로 시뮬레이션을 실시하였다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 사물 인터넷을 위한 규칙기반 상황인식에 의한 3차원 지오펜스 서비스 시스템에 관련하여 엘리베이터를 대상으로 시뮬레이션하는 동작을 설명하기 위한 블록도이고, 도 8은 도 7에 의한 시뮬레이션 동작시 적용하는 각 구성부의 처리 과정을 설명하기 위한 도면이며, 도 9는 도 7에 의한 시뮬레이션 동작시 적용하는 규칙 기반 상황인식을 설명하기 위한 표이다.
시뮬레이션에서 엘리베이터처럼 동작하는 서버(1000-1)를 구축하여 엘리베이터 2대를 각각 Unit 1, Unit 2로 설정하고, 엘리베이터의 현재 층의 숫자와 이동 방향을 랜덤하게 발생시킨 뒤, 사용자의 층수와 사용자가 이동하는 방향과 비교하여 규칙에 적용한다. 이때 사용자의 층은 5층에서 테스트 했으며, 여러 규칙에 의한 결과를 적용한다.
도 7을 참고하여 살펴보면, 이동 단말(1-1)은 3차원 지오펜스 플랫폼을 지원하며, 3차원 지오펜스 서버(1000-1)는 지오펜스 데이터 베이스, 규칙기반 상황인식 엔진, 엘리베이터모듈을 포함하여 구성할 수 있다. 이동 단말(1-1)에서 수집된 와이파이 정보는 3차원 지오펜스 서버(1000-1)에 전달되고, 엘리베이터모듈의 이동 상황이 이동 단말(1-1)에 통지된다.
이를 보다 구체적으로 설명한다. 시뮬레이션은 설정된 지오펜스 영역 안에 건물이 있고, 건물에 엘리베이터가 2대 이상 있을 경우, 사용자가 엘리베이터 근처로 이동할 때 여러 대의 엘리베이터 중 사용자가 있는 층으로부터 가장 가까운 엘리베이터를 이동하기 위한 호출 버튼이 자동적으로 선택되도록 한다. 여기서 엘리베이터는 상황 인식 대상(사물)이고, 사용자가 엘리베이터에 다가가는 것은 사용자의 행동(Behavior)이며, 엘리베이터의 버튼이 눌려지는 것은 이벤트(Event)이다. 이 경우 건물의 실내이기 때문에 이동 단말(1-1)에서 GPS 정보를 수집할 수 없는 상황이며, 사용자 위치를 알기 위한 방법으로는 와이파이 신호의 강도(RSSI)를 이용할 수 있다. 즉 신호 수신 강도(RSSI)가 변화하면 사용자가 엘리베이터로 이동한다는 상황으로 인식한다. 상황 인식이 되면 규칙에 의해 여러 대의 엘리베이터 중 해당 상황에 가장 알맞은 엘리베이터를 이동시키기 위한 호출 버튼이 눌려지도록 엘리베이터 모듈에 전달한다.
도 8에서, 사용자는 이동 단말(1-1)의 어플리케이션을 활성화시킨 상태에서 지오펜스 설정 동작을 수행한다. 실시간 현위치 전달 모듈(90)과 3차원 지오펜스 정보 모듈(91)에 의해 수집된 위치 데이터를 이용하여 이동 객체의 위치를 감지한다. 그런 다음 위치 식별 과정에 의해 위층 또는 아래층으로 이동하려는 사용자 의도를 분석한다. 사용자 이동 상황에 따라 규칙을 적용할 수 있다. 원격제어센터는 엘리베이터 동작을 감시 및 관리하고 관련 이벤트를 발생하며, 실시예에서와 같이 2개 엘리베이터(Unit1, Unit2) 관련 정보를 제공한다. 3차원 지오펜스 서버(1000-1)는 이동 단말(1-1)에 대해 적용될 규칙과 엘리베이터모듈에서 발생된 이벤트 및 상황을 수집하고, 복수 엘리베이터에 대해 상승, 하강, 대기 상황을 인식하고, 적절한 엘리베이터에 대해 실행시키는 동작을 수행할 수 있다.
도 9에서 표의 왼쪽은 사용자의 위치(User's Current Location)와 이동 방향(Direction)을 구분하고, 표의 위쪽은 엘리베이터의 현재 위치가 사용자 위치를 기준으로 높은지(High), 낮은지(Low),같은지(Equal)를 구분한다. 예를 들어 사용자가 5층에 있고 아래로 내려가려 한다면, 호출 버튼이 선택되는 엘리베이터는 5층보다 높은 곳에 있고 내려오는 엘리베이터에 우선권(priority)이 주어진다(BBB). 만약 그에 해당하는 엘리베이터가 없다면 덜 높은 곳(less higher)에 있는 엘리베티어를 선택하도록 한다(AAA).
도 10은 서비스를 활성화한 후 지오펜스를 설정하기 위한 설정 화면을 나타내며, 사용자 위치(Us1)를 기준으로 이동형 지오펜스(ZIO-MOV)가 설정되어 있고, 안내창(E1)에 위도와 경도 좌표와, 지오펜스 반경, 타임스탬프의 시간을 제공한다.
도 11은 안내창(W1)을 통하여 엘리베이터 상황인식 서비스의 활성화 여부를 설정하기 위한 화면을 나타낸다. 도 12는 안내창(W2)을 통하여 엘리베이터 상황인식 서비스를 활성화한 이후 지오펜스 영역 내에서 이동했을 때 사용자 이벤트를 감지하여 이동할 층의 방향을 물어보는 화면이다.
상황인식 이벤트를 통해 엘리베이터의 버튼이 활성화되는 것을 나타낼 수 있다. 도 13에서, 안내창(E2)에는 5층에 위치한 사용자가 윗층으로 올라가려 할 때 엘리베이터 Unit 1이 2층에 있고 위로 올라가는 상황이기 때문에 가장 적합한 엘리베이터로 선정되어 활성화되는 것을 보여준다.
도 14에서, 안내창(E3)에는 5층에 위치한 사용자가 아래층으로 내려가려 할 때 엘리베이터 Unit 1이 6층에 있고 아래로 내려오는 상황이기 때문에 가장 적합한 엘리베이터로 선정되어 활성화되는 것을 보여준다.
[제2 실시예]
이동형 지오펜스 영역에서 위치 인식 오류가 발생할 수 있는 상황이 있다. 예를 들어 GPS 신호와 무선 액세스 포인트(AP) 신호가 동시 감지되는 실내와 실외의 경계 영역에서 사용자 위치를 부정확하게 식별하게 되는 위치 인식 오류가 발생할 수 있다.
본 발명의 [제2 실시예]에 따른 서비스 시스템은 통신망으로 연결된 이동 단말, 3차원 지오펜스 서버, 사물 등을 포함할 수 있다.
[제2 실시예]에서 적용하는 이동 단말(1B)은 휴대폰, 스마트폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 태블릿 PC(tablet PC), 웨어러블 디바이스(wearable device, 예를 들어, 워치형 단말기(smartwatch), 글래스형 단말기(smart glass), HMD(head mounted display)) 등이 포함될 수 있다.
또한 본 명세서에서 설명되는 이동 단말(1B)은 무선 통신부, 입력부, 출력부, 저장부, 인터페이스부, 제어부 및 전원공급부 등을 포함할 수 있다. 상기 구성요소 중 무선 통신부는 방송 수신모듈, 이동통신 모듈, 무선 인터넷 모듈, 근거리 통신모듈, 위치정보 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이러한 구성요소들의 구체적인 설명은 중복되므로 생략한다.
본 발명의 [제2 실시예]에 따른 이동 단말은 상기 위치 인식 오류를 줄이기 위한 동작 과정을 수행하며, 이를 첨부 도면에 따라 상세히 설명한다.
도 15를 참조하여 살펴보면, 본 발명의 [제2 실시예]에 따른 이동 단말(1B)은 GPS 모듈(10), 와이파이 모듈(20), 수신감도 감지부(30), 위치 식별부(40), 저장부(50), 지오펜스 매니저(60), 애플리케이션(70), 터치패널(80)을 포함한다.
[제2 실시예]에 따르면 건물의 각 층에 복수의 무선 액세스 포인트를 설치하고, 해당 무선 액세스 포인트의 맥주소(MaC Address)와 건물의 각 층의 정보가 맵핑된 데이터베이스를 저장부(50)에 저장하고 이러한 관련 정보를 위치 식별부(40)가 조회할 수 있는 동작 조건이 구비된 것으로 사전에 전제되어 있음에 유의할 필요가 있다.
상기 수신감도 감지부(30)는 실내 와이파이 공유기에 대응하는 액세스 포인트(AP) 신호에 대한 수신강도(RSSI : Received Signal Strength Indication)를 감지하고 감지 결과를 위치 식별부(40)에 제공할 수 있다.
상기 저장부(50)는 지오펜스 서비스를 수행하기 위한 각종 정보를 저장하는데, 이동형 지오펜스 서비스를 수행하기 위한 애플리케이션을 저장할 수 있다.
상기 GPS 모듈(10)은 실외에서 수신한 GPS 위성 신호로부터 획득한 GPS 신호를 위치 식별부(40)에 제공한다. 상기 와이파이 모듈(20)은 건물 안의 무선 액세스 포인트로서 와이파이 공유기로부터 수신한 액세스 포인트(AP) 신호를 위치 식별부(40)에 제공한다.
상기 지오펜스 매니저(60)는 위치 식별부(40)에 의해 인식된 정보에 따라 이동형 지오펜스를 설정하고, 사람이나 사물의 이동 경로에 따라 이동형 지오펜스의 위치를 가변하는 일련의 지오펜스 서비스 과정을 관리할 수 있다. 상기 위치 식별부(40)와 지오펜스 매니저(60)는 [제1 실시예]의 3차원 지오펜스 서버의 기능을 치환하거나 부가하는 것일 수 있다.
상기 애플리케이션 제어부(70)는 지오펜스 매니저(60)와 협력하여 애플리케이션의 활성화 또는 비활성하는 동작을 수행한다.
상기 터치패널(80)은 사용자 인터페이스(81)와 표시부(82)로 이루어지는 것으로 구현할 수 있다.
한편 상기 위치 식별부(40)는 GPS 신호, 액세스 포인트(AP) 신호 그리고 액세스 포인트(AP) 신호의 수신강도를 이용하여 위치 식별하기 때문에, 이동 단말(1B)에 대해 와이파이 공유기가 사용 인증이 되지 않아도 스캔(scan) 범위에서 파악되는 액세스 포인트(AP) 신호의 수신강도를 이용하여 위치 식별하는 무인증 위치 인식 서비스를 제공할 수 있다.
상기 위치 식별부(40)는 제공받은 GPS 신호와 액세스 포인트(AP) 신호를 이용하여 관리 대상인 사람 또는 사물의 위치를 인식할 수 있다. 예를 들어 이동 단말(1B)이 GPS 모듈(10)과 와이파이 모듈(20)을 동시 구동한 결과 와이파이 공유기에 연결되면 저장부(50)의 데이터베이스에 저장된 해당 액세스 포인트(AP)의 맥주소에 일치하면 실내로 인식하고, 와이파이 공유기에 연결되지 않으면 실외로 인식한다. 즉 위치 식별부(40)는 GPS 신호만 단독으로 제공되는 경우에는 사용자가 실외에 위치하고 있음을 인식하고 이와 달리 액세스 포인트(AP) 신호만 단독으로 제공되는 경우에는 사용자가 실내에 위치하고 있음을 인식하게 된다.
이와 관련된 위치 식별부(40)의 위치 식별 알고리즘은 다음의 [위치 식별 알고리즘 1]과 같다.
[위치 식별 알고리즘 1 : Indoor/outdoor_location_awareness]
BEGIN
receive the signals of GPS and WiFi simultaneously;
set the default coordinate of the building from GPS;
IF (GPS is available AND any WiFi AP are not connected)
THEN notify “Outdoor”;
ELSE IF (GPS is not available AND any WiFi AP are connected)
THEN ｛ set the default coordinate of the building on the Google
map;
notify “Indoor”;
shows the floor number which a WiFi AP of the strongest RSSI
matches the MaC address from the DB;
set the context_switch;
｝
ELSE IF (GPS is available AND any WiFi AP are connected)
THEN ｛ set the context_switch;
call the Algotithm_2;
｝
ELSE unavailable;
IF (context switch)
THEN ｛ re-process a WiFi AP of the strongest RSSI;
shows the new floor number;
｝
END
상기 [위치 식별 알고리즘 1]에 따르면 동일한 층 내부에서의 위치 이동은 액세스 포인트(AP)를 기준으로 파악할 수 있으며, 즉 수신강도(RSSI)의 수치가 가장 큰 영역에 위치하고 있는 해당 액세스 포인트(AP)의 맥주소를 데이터베이스에서 매칭하여 층간 이동이 없음을 인식하게 된다,
[위치 식별 알고리즘 1]에 따르면 다른 층으로 위치 이동하는 층간 이동이 발생한 경우 액세스 포인트(AP) 신호가 미치지 않는 음영지역이 대부분 존재하게 되므로, 이에 착안하여 음영지역에 대한 콘택트 스위치(context switch)가 동작하기 때문에, 층간 이동이 이루어진 후 탐색되는 차후 수신강도(RSSI)의 수치가 가장 큰 영역에 위치하고 있는 해당 액세스 포인트(AP)의 맥주소를 데이터베이스에서 매칭하여 해당 층의 위치를 인식할 수 있다.
이와 같이 [위치 식별 알고리즘 1]에 따르면 실내와 실외를 확실히 구분할 수 있지만, 실내와 실외의 모호한 지역 예를 들면 와이파이 공유기의 액세스 포인트(AP)에 연결할 수 있고 동시에 GPS 수신할 수 있는 건물 1층의 실내 창가와 건물 외벽의 1층의 실외 창가에 있을 때에는 실외와 실내를 구분하기가 어렵다. 즉 지오펜스 서비스가 실행되는 가상의 지오펜스 영역에 존재하는 건물의 경계 영역에서 위치 인식 오류가 발생할 수 있으며, 이러한 위치 인식 오류의 여러 가지 유형을 도 16에 따라 설명한다.
(위치인식 오류 상황 #1)
액세스 포인트(AP) 신호가 수신되지 않는 실외에서 사용자(U1)가 소지한 이동 단말(1B)에 탑재된 지오펜스 서비스용 애플리케이션을 구동한 후 건물(Bd) 내부의 실내 창가로 이동하는 경우(파선으로 나타낸 P1), 실제로 사용자가 실내에 위치하지만 GPS 신호 수신에 의존하여 실외에 위치하는 것으로 잘못 인식할 수 있다.
(위치인식 오류 상황 #2)
액세스 포인트(AP) 신호가 수신되지 않는 실외에서 사용자(U1)가 휴대한 이동 단말(1B)에 탑재된 지오펜스 서비스용 애플리케이션을 구동한 후 건물(Bd) 외부의 실외 창가로 이동하는 경우(파선으로 나타낸 P2), 실제로 사용자가 실외에 위치하고 있지만 실내에 설비된 와이파이 공유기로부터 수신한 액세스 포인트(AP) 신호에 의존하여 실내에 위치하는 것으로 잘못 인식할 수 있다.
(위치인식 오류 상황 #3)
GPS 신호가 수신되지 않는 실내에서 사용자(U2)가 소지한 이동 단말(1B)에 탑재된 지오펜스 서비스용 애플리케이션을 구동한 후 건물(Bd) 내부의 실내 창가로 이동하는 경우(일점쇄선으로 나타낸 P3), 실제로 사용자가 실내에 위치하고 있지만 GPS 신호 수신에 의존하여 실외에 위치하는 것으로 잘못 인식할 수 있다.
(위치인식 오류 상황 #4)
GPS 신호가 수신되지 않는 실내에서 사용자(U2)가 소지한 이동 단말(1B)에 탑재된 지오펜스 서비스용 애플리케이션을 구동한 후 건물(Bd) 외부의 실외 창가로 이동하는 경우(일점쇄선으로 나타낸 P4), 실제로 사용자가 실외에 위치하고 있지만 실내에 설비된 와이파이 공유기로부터 수신한 액세스 포인트(AP) 신호에 의존하여 실내에 위치하는 것으로 잘못 인식할 수 있다.
도 16을 참고하여 설명한 바와 같이 여러 가지의 인식 오류 상황에 대처하기 위하여, 위치 식별부(40)는 와이파이 모듈(20)을 통해 제공된 액세스 포인트(AP) 신호의 수신강도에 따라 액세스 포인트(AP)를 그룹화하고, 이를 이용하여 실외 또는 실내를 식별할 수 있다. 즉, 위치 식별부(40)는 다음의 [위치 식별 알고리즘 2]를 이용하여 위치 식별한다.
[위치 식별 알고리즘 2 : Access Point Grouping Context]
BEGIN
search the database to match for all the scanned APs;
set the Context;
IF (RSSI >= -75db)
THEN the AP includes the priority group;
ELSE IF (RSSI < -75db AND RSSI >= -90db)
THEN the AP includes the next ranking group;
ELSE call the Algorithm_1;
/* In/outdoor location analysis */
IF (the priority group has one more APs AND the next group has one
more APs)
THEN notify “Indoor”;
ELSE IF (the priority group has one more APs AND the next group has
no one AP)
THEN notify “Outdoor”;
ELSE set the default coordinate of the building on the Google
map;
END
도 17을 참고하여 살펴보면, 건물 내부에 복수의 액세스 포인트(ap1, ap2, ap3, ap4)가 설치된 경우를 가정한다. 사용자(Us)가 건물 내부에서 모든 액세스 포인트에 대해 이동 단말(1)을 이용하여 탐색한 수신강도에 따라 그룹화할 수 있다. 예를 들어 우선순위 신호그룹(GP)은 이동 단말(1A)에 가까이 위치한 2개의 액세스 포인트(ap1, ap2)를 포함하며, 차순위 신호그룹(Gn)은 이동 단말(1B)에서 멀리 위치한 2개의 액세스 포인트(ap3, ap4)를 포함한다. 우선순위 신호그룹(GP)의 액세스 포인트(ap1, ap2)로부터 수신된 액세스 포인트 신호(SS)는 수신강도가 크고 강하고, 차순위 신호그룹(Gn)의 액세스 포인트(ap3, ap4)로부터 수신된 액세스 포인트 신호(WS)는 수신강도가 작고 약하다.
본 발명자에 의한 모의 실험에 의하면 액세스 포인트(AP)의 수신강도(RSSI)는 5m 이내에 있는 액세스 포인트는 -75db 이상이었으며, 수신강도(RSSI)가 -76db 부터 -90db 까지는 신호 측정은 가능하나 연결을 시도하지 않았다. 이러한 수신강도(RSSI)의 설정 범위는 시험 대상과 사용 환경에 따라 변경할 수 있음에 유의할 필요가 있다.
상기 [위치식별 알고리즘 2]에 따르면 수신강도(RSSI)의 범위가 설정되면 신호의 수신강도가 강한 1개 이상의 액세스 포인트(AP)가 우선순위 신호그룹(GP)으로 결정되고, 그 외의 약한 수신강도의 액세스 포인트(AP)가 차순위 신호그룹(Gn)으로 결정된다. 건물 실내 창가에서는 모든 액세스 포인트에 대해 우선순위 신호그룹(GP)과 차순위 신호그룹(Gn)이 생성되기 때문에 이를 고려하여 실내 여부를 판단할 수 있다. 또한, 건물 실외 창가에서는 우선순위 신호그룹(GP)이 생성되지만 차순위 신호그룹(Gn)은 생성되지 않기 때문에, 이러한 액세스 포인트의 그룹화 상태에 따라 실외 여부를 판단할 수 있다.
상기 [위치식별 알고리즘 2]를 적용하면 도 16의 (위치인식 오류상황 #1)에 대처할 수 있다. 실내 창가로 이동하는 경우(파선으로 나타낸 P1)에 우선순위 신호그룹(GP)과 차순위 신호그룹(Gn)이 모두 생성되므로 실내에 위치하는 것으로 올바르게 인식할 수 있다.
다른 예로서 도 16의 (위치인식 오류상황 #2)에 대처할 수 있다. 실외 창가로 이동하는 경우(파선으로 나타낸 P2) 우선순위 신호그룹(GP)에 해당하는 액세스 포인트의 개수가 달라질 수 있지만 차순위 신호그룹(Gn)이 생성되지 않는다. 즉, 우선순위 신호그룹(GP)만이 생성되므로 실외에 위치하는 것으로 올바르게 인식할 수 있다.
또 다른 예로서 도 16의 (위치인식 오류상황 #3)에 대처할 수 있다. GPS 신호가 수신되지 않은 실내에서 건물 실내 창가로 이동하는 경우(일점쇄선으로 나타낸 P3) GPS 신호가 감지되지만 우선순위 신호그룹(GP)과 차순위 신호그룹(Gn)이 모두 생성되므로 실내에 위치하는 것으로 올바르게 인식할 수 있다.
또 다른 예로서 도 16의 (위치인식 오류상황 #4)에 대처할 수 있다. GPS 신호가 수신되지 않은 실내에서 건물 실외 창가로 이동하는 경우(일점쇄선으로 나타낸 P4) GPS 신호가 감지되고 동시에 우선순위 신호그룹(GP)이 생성되고 차순위 신호그룹(Gn)이 생성되지 않으므로 실외에 위치하는 것으로 올바르게 인식할 수 있다.
도 18 내지 도 23은 본 발명의 [제2 실시예]에 따른 이동 단말의 애플리케이션을 구동한 경우 여러 상황에 해당하는 각각의 예시 화면을 나타낸 것이다.
도 18을 참고하여 지오펜스 서비스의 애플리케이션을 초기 구동한 경우의 예시화면으로, 실외에 위치하고 있음을 나타낸다. 이때 알림창의 설정버튼(B1)을 클릭하면 현재 위치를 지도상에 맵핑하여 도 19의 예시 화면과 같이 나타낸다. 도 19의 예시 화면에 맵핑된 위치(B2)는 GPS 신호의 음영지역에 해당하는 경우 2~5m 오차가 있을 수 있다.
사용자가 실외에서 건물 근처로 이동하는 경우, 도 20의 예시 화면과 같이, 화면 상단 영역(B3)의 상태 표시줄에 와이파이 공유기로부터 액세스 포인트 신호가 감지되고 있음을 알 수 있다. [위치 식별 알고리즘 2]을 적용한 결과 액세스 포인트 신호가 감지되고 GPS 신호가 동시에 감지되는 상황에서 사용자(Us1)가 실외에 위치하는 것으로 정확하게 인식하고 있다(B4).
다른 예로서, 도 21의 예시 화면에 따르면 건물 1층의 실내 입구에서 실행한 경우로서, 와이파이 공유기에 연결되어 액세스 포인트 신호를 수신하고 동시에 GPS 신호도 수신할 수 있다. [위치 식별 알고리즘 2]을 적용한 결과 사용자(Us1)가 실내에 위치하는 것으로 정확하게 인식하고 있다(B5).
다른 예로서, 도 22의 예시 화면에 따르면 건물 5층 실내에서 GPS 신호가 수신되지 않는 장소에서 실행한 경우로서, [위치 식별 알고리즘 1]을 적용한 결과 사용자(Us1)가 실내에 위치하는 것으로 정확하게 인식하고 있다(B6). 이때 GPS 신호가 측정되지 않기 때문에 지도상에 사용자의 좌표를 표시하기 어렵지만, 건물 중앙에 기본 좌표값을 맵핑하여 지도 상에 핀(B7)을 표시하여 나타낼 수 있다. 또한 실내 5층을 나타내는 정보를 표시하고(B6), GPS 신호 측정이 되지 않는 정보를 토스트 메시지로 표시한다(B8).
다른 예로서, 도 23의 예시 화면에 따르면, 건물 5층 실내 창가에서 GPS 신호가 수신되는 장소에서 실행한 경우로서, 각 층별 액세스 포인트의 맥주소를 데이터베이스에 매칭시켜 층에 대한 정보를 알수 있으므로 사용자(Us1)가 5층에 위치하는 것을 표시할 수 있다(B9). 또한 사용자(Us1)가 실내에 위치하는 것으로 인식할 수 있고, GPS 신호 측정이 되는 정보를 알림 메시지로 표시한다(B10).
도 24는 본 발명의 제2 실시예에 따른 지오펜스 서비스 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
사용자가 터치패널(80)의 사용자 인터페이스(81)를 통하여 실행 명령을 입력하면, 애플리케이션 제어부(70)의 제어에 따라 지오펜스 서비스용 애플리케이션을 실행시킨다(S100). 이에 따라 GPS 모듈(10)과 와이파이 모듈(20)은 GPS 신호와 액세스 포인트(AP) 신호를 각각 탐색한다(S111)(S113).
위치 식별부(40)는 GPS 신호, 액세스 포인트(AP) 신호, 및 액세스 포인트(AP) 신호의 수신강도에 기초하여 사용자 위치를 식별하는데, GPS 신호와 액세스 포인트(AP) 신호 중 어느 하나만이 감지되는 경우 [위치식별 알고리즘 1]에 따라 위치 식별하고(S112), GPS 신호와 액세스 포인트(AP) 신호가 모두 감지되는 경우 [위치식별 알고리즘 2]에 따라 위치 식별한다(S114).
[제3 실시예]
앞서 서술한 [제1 실시예]에 따라 지오펜스 서비스를 수행하는 경우, 이동 단말의 전력 소모가 늘어날 수 있다. 이러한 점을 고려하여 지오펜스 서비스를 한시적으로 지속시키기 위한 방안으로 타임스탬프를 이용하여 서비스 지속 시간을 제한할 필요가 있다.
본 발명의 [제3 실시예]에 따른 서비스 시스템은 통신망으로 연결된 이동 단말, 3차원 지오펜스 서버, 사물 등을 포함할 수 있다.
[제3 실시예]에서 적용하는 이동 단말(1C)은 휴대폰, 스마트폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 태블릿 PC(tablet PC), 웨어러블 디바이스(wearable device, 예를 들어, 워치형 단말기(smartwatch), 글래스형 단말기(smart glass), HMD(head mounted display)) 등이 포함될 수 있다.
또한 본 명세서에서 설명되는 이동 단말(1C)은 무선 통신부, 입력부, 출력부, 저장부, 인터페이스부, 제어부 및 전원공급부 등을 포함할 수 있다. 상기 구성요소 중 무선 통신부는 방송 수신모듈, 이동통신 모듈, 무선 인터넷 모듈, 근거리 통신모듈, 위치정보 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이러한 구성요소들의 구체적인 설명은 중복되므로 생략한다.
도 25는 본 발명의 [제3 실시예]에 따른 시한적 속성을 갖는 지오펜스 서비스 장치의 블록 구성도이고, 본 발명의 [제3 실시예]에 따른 서비스 시스템은 시한적 속성을 갖는 이동 단말(1C)을 포함한다.
상기 이동 단말(1C)은 네트워크 매니저(10-1), 지오펜스 매니저(20-1), 및 지오펜스 저장소(30-1), GPS 모듈(40-1), 사용자 인터페이스(50-1), 알람부(60-1), 애플리케이션 제어부(70-1)를 포함한다.
네트워크 매니저(10-1)는 GPS 정보를 이용하여 관리 대상의 위치 정보를 제공하는 것으로, 이동 단말(1C)에 내장된 GPS 모듈(40-1)로부터 제공받은 데이터를 이용하여 사용자 위치를 탐색하는 로케이션 서비스(11-1)를 구비한다. 본 실시 예에서 위치탐색주기를 5초로 설정하였으나 이에 한정하는 것은 아니며 사용 환경에 따라 위치탐색주기를 변경할 수 있다. 로케이션 서비스(11-1)는 위치탐색주기마다 탐색된 사용자 위치를 지오펜스 모니터(22-1)에 전달한다.
지오펜스 매니저(20-1)는 로케이션 서비스(11-1)로부터 위치 정보를 제공받아 가상의 지오펜스 영역에 존재하는 사용자의 위치를 인식한 결과에 따라 지오펜스 영역을 이탈하는 지를 알려주는 지오펜스 서비스를 수행한다.
지오펜스 매니저(20-1)는 지오펜스 서비스를 한시적으로 유지하기 위하여 타임스탬프를 설정하는 타임스탬프 핸들러(21-1)를 포함한다. 또한 지오펜스 매니저(20-1)는 지오펜스 모니터(22-1), 지오펜스 전환 서비스(23-1), 지오펜스 설정기(24-1), 및 알림 핸들러(25-1)를 포함한다.
이동 단말(1C)에 탑재된 애플리케이션을 구동하여 지오펜스 서비스를 활성화할 수 있다(도 26의 S200, S210). 이 지오펜스 서비스의 활성화 상태에서 지오펜스 매니저(20-1)는 사용자 인터페이스(50-1)를 통하여 사용자 명령을 입력받아 지오펜스 영역과 타임스탬프 설정을 수행할 수 있다.
먼저, 지오펜스 설정기(24-1)는 지오펜스 영역의 모양을 지정할 수 있다(도 26의 S216). 도 27에 예시한 바와 같이, 애플리케이션을 초기 구동하여 활성화한 상태에서 도구 아이콘(A1, A2)을 이용하여 가상의 지오펜스 영역을 원형 또는 다각형으로 설정할 수 있다. 이러한 지오펜스 영역은 이동형 지오펜스로서 사람이나 사물의 이동 경로에 따라 위치 가변할 수 있다.
도구 아이콘(A1)을 선택하면, 도 28에 예시한 바와 같이 예시 화면(A3)에는 지도 위에 원형 지오펜스 영역(A4)이 오버랩되어 표시된다. 이때 지오펜스 영역(A4)의 반경을 나타내는 숫자(A5)를 함께 표시할 수 있다.
타임스탬프 핸들러(21-1)는 지오펜스 서비스를 허용하는 시간 범위를 정의하는 타임스탬프의 생명주기를 설정한다(도 26의 S211). 도 28에서 날짜 지정버튼(B11)을 선택하면, 도 29에 예시한 바와 같이 달력 화면(B14)이 제공되고, 화면(B14)에서 하나의 일짜(실시예에서 24일)를 해당 날짜로 지정할 수 있다. 도 28에서 시간 지정버튼(B12)을 선택하여 해당 시간을 지정하고, 설정 버튼(B13)을 선택하여 타임스탬프 생명주기의 설정 동작을 마치게 되면, 타임스탬프 핸들러(21-1)는 지정된 날짜와 시간에 기초하여 현재부터 지오펜스 서비스를 만료까지 남아있는 잔여시간을 밀리 초(ms)로 계산한다(도 26의 S212).
도 30에 예시한 바와 같이, 화면 상단(B15)에는 지정된 날짜와 시간이 표시되고, 화면 중앙(B16)에는 남아있는 잔여시간이 시-분-초 형식으로 표시된다. 또한 예시 화면(A3)의 정보 표시영역(B17)에는 지오펜스 영역(A4)에 대한 정보로서 위도와 경도, 반경, 밀리 초로 계산된 잔여시간을 제공한다.
지오펜스 저장소(30-1)는 지오펜스 서비스를 지원하기 위한 지오펜스 정보로서 지오펜스 영역의 생성일자, 형태, 위치 정보 및 타임스탬프 설정 정보를 저장한다.
타임스탬프 핸들러(21-1)는 설정된 잔여시간을 일정 시간마다 갱신한다(도 26의 S214). 즉 잔여시간(Gt)을 1밀리 초(ms)씩 감산한다. 그 감산 결과 잔여시간(Gt)이 0으로 되면 지오펜스 서비스를 해제하기 위한 해제 이벤트를 지시하는 알람 메시지를 알림 핸들러(25-1)와 지오펜스 모니터(22-1)에 전달한다(도 26의 S213, S215).
지오펜스 모니터(22-1)는 관리 대상의 사용자 위치를 능동적으로 감시한다. 지오펜스 모니터(22-1)는 탐색된 사용자가 지오펜스 영역(A4) 안으로 들어오거나 지오펜스 영역(A4) 밖으로 나가면 이런 상황을 지오펜스 전환 서비스(23-1)에 전달한다(도 26의 S217, S218). 이 진입 상황 또는 진출 상황에 대응하여 지오펜스 전환 서비스(23-1)는 지오펜스 서비스의 활성화 또는 비활성화 중 어느 하나로 전환하기 위한 이벤트를 지시하는 트리거를 발생하여 알림 핸들러(25-1)에 전달한다(도 26의 S2119). 이때 알림 핸들러(25-1)와 어플리케이션 제어부(70-1)는 약정된 신호를 송수신하고 알람부(60-1)를 통하여 관리 대상의 위치 및 상황, 지오펜스 서비스의 활성화 여부 등을 알려준다(도 26의 S215, S220). 일 예로서 탐색된 사용자가 지정된 지오펜스 영역(A4) 안으로 진입하는 경우, 도 31의 예시 화면(C1)과 같이 관리 대상의 사용자가 지오펜스 영역(A4) 안으로 진입되었음을 확인할 수 있는 안내 메시지를 표시한다. 다른 예로서, 탐색된 사용자가 지정된 지오펜스 영역(A4) 밖으로 진출하는 경우, 도 32의 예시 화면(C2)과 같이 관리 대상의 사용자가 지오펜스 영역(A4) 밖으로 진출되었음을 확인할 수 있는 안내 메시지를 표시한다.
알람부(60-1)가 터치패널의 화면을 통하여 정보를 표시하는 기능에 부가하여 이동 단말(1C)에 탑재된 스피커를 통하여 경고음을 발생함으로써 현재 상황을 알릴 수도 있다.
잔여시간(Gt)이 0에 도달하여 타임스탬프 핸들러(21-1)가 지오펜스 서비스를 해제하기 위한 해제 이벤트를 알림 핸들러(25-1)에 전달하고, 알림 핸들러(25-1)는 타임스탬프의 생명주기 종료를 애플리케이션 제어부(70-1)에 전달한다. 애플리케이션 제어부(70-1)는 알람부(60-1)를 통해 도 33의 예시 화면(C3)과 같이 지오펜스 서비스 만료 메시지를 표시한다. 또한 도 34의 예시 화면(C4)과 같이 지오펜스 서비스가 해제되어 비활성화 상태로 전환된 상태를 표시하여 확인할 수 있도록 한다(도 26의 S221).
이와 같이 본 발명은 설정한 타임스탬프의 생명주기에 의해 허용된 시간이 경과되면 이동형 지오펜스 서비스 완료를 통지하는 알람 메시지를 전송하고, 자동으로 지오펜스 서비스를 비활성화시키게 된다. 이에 따라 이동 단말(1C)의 전력 소모를 줄일 수 있다.
1 : 이동 단말
1000 : 3차원 지오펜스 서버
2000 : 사물

Claims (3)

  1. 사용자가 소지한 이동 단말(1-1)과 사물(2000-1), 및 3차원 지오펜스 서버(1000-1)가 통신망으로 연결되고, 상황인식 대상으로서 사물(2000-1) 및 이동 단말(1-1)에서 각각 발생시킨 이벤트에 따라 상기 3차원 지오펜스 서버(1000-1)가 이동 단말(1-1)에 서비스 정보를 통지하거나 사물(2000-1)에 실행 정보를 전달하여 지오펜스 서비스를 수행하는 3차원 지오펜스 서비스 시스템에 있어서,
    상기 이동 단말(1-1)은 GPS 데이터를 수집하고 와이파이 공유기의 맥어드레스를 획득함으로서 이동 단말의 위치데이터를 수집하는 실시간 현위치 전달모듈(90)과, 상기 실시간 현위치 전달모듈(90)로부터 전달받은 이동 단말의 위치 데이터와 지오펜스 반경, 타임스탬프, 이동 단말의 식별번호를 포함하는 지오펜스 데이터를 생성하는 3차원 지오펜스 정보 모듈(91)을 구비하고,
    상기 3차원 지오펜스 서버(1000-1)는 3차원 공간에서 위치 식별하고 이동 객체의 이동 경로에 따라 위치 가변되는 지오펜스 영역에서 지오펜스 서비스를 수행하기 위한 3차원 지오펜스 플랫폼(1700) 및 3차원 지오펜스 데이터베이스(1800)를 구비하며,
    상기 3차원 지오펜스 서버(1000-1)는,
    상기 이동 단말(1-1)을 소지한 사용자에 의해 설정된 지오펜스 영역 안에 상황인식 대상인 상기 사물(2000-1)이 존재하여 상황인식 서비스를 활성화시킨 경우, 상황인식 규칙에 따라 사용자 행동을 분석한 결과 사용자 행동이 상황인식 규칙에 일치하면 지오펜스 영역 안에 위치한 사용자의 이동 단말(1-1)에 알림 또는 경고를 위한 서비스 정보를 전달하고 아울러 상황인식 결과에 따라 행동하도록 상기 사물(2000-1)에 실행 정보를 전달하며, 이러한 상황인식 서비스를 제공하기 위하여 상황인식 콤포넌트(1500) 및 상황인식 데이터베이스(1600)를 구비하되,
    여기서 상기 상황인식 콤포넌트(1500)는 사물(2000-1)에 적용된 상황을 인지하고 관리하는 컨텍스트 인지모듈(1520)과, 이동 단말(1-1)을 소지한 사용자의 행동 변화에 따라 연관된 상황을 감지 및 처리하는 변화 감지모듈(1530)과, 상기 변화 감지모듈(1530)에 의해 감지된 사용자와 사물의 이벤트를 처리하는 이벤트 핸들러(1540)와, 상기 이벤트 핸들러(1540)를 통해 전송된 정보에 상황인식 규칙을 적용하여 처리하는 추론 엔진(1550)과, 상기 구성부들(1520)(1530)(1540)(1550)과 처리한 결과로서 얻어진 상황인식 정보를 상기 상황인식 데이터베이스(1600)에 저장하고 상기 이동 단말(1-1)에 통지하며 상기 사물(2000-1)에 실행 정보를 전달하는 컨텍스트 매니저(1510)를 구비하는 것을 특징으로 하는 사물 인터넷을 위한 규칙기반 상황인식에 의한 3차원 지오펜스 서비스 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 사물(2000-1)의 일예로서 건물 안에 있는 복수 엘리베이터를 상황인식 대상으로 선택한 경우,
    상기 3차원 지오펜스 서버(1000-1)는,
    이동 단말(1-1)에 적용될 규칙과 엘리베이터 관련 이벤트 및 상황 정보를 수집하고, 복수 엘리베이터 각각의 상황(상승-하강-대기)을 인식하고, 해당 상황에 따라 엘리베이터에 대해 실행 동작을 수행하되, 상기 이동 단말(1-1)에서의 신호수신 강도의 변화에 따라 엘리베이터로 다가가는 사용자의 이동 상황을 인식하고, 이러한 상황 인식에 규칙을 적용하여 여러 대의 엘리베이터 중 가장 빠르게 도착할 수 있는 해당 엘리베이터를 호출하기 위한 동작을 수행할 수 있는 것을 특징으로 하는 사물 인터넷을 위한 규칙기반 상황인식에 의한 3차원 지오펜스 서비스 시스템.
  3. 삭제
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