KR101901359B1 - 이동 노드를 이용한 수동적 위치 추적 시스템 및 방법 - Google Patents

이동 노드를 이용한 수동적 위치 추적 시스템 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101901359B1
KR101901359B1 KR1020160155064A KR20160155064A KR101901359B1 KR 101901359 B1 KR101901359 B1 KR 101901359B1 KR 1020160155064 A KR1020160155064 A KR 1020160155064A KR 20160155064 A KR20160155064 A KR 20160155064A KR 101901359 B1 KR101901359 B1 KR 101901359B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
losl
moving object
mobile node
modules
transmission modules
Prior art date
Application number
KR1020160155064A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20180057008A (ko
Inventor
김영억
Original Assignee
광운대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 광운대학교 산학협력단 filed Critical 광운대학교 산학협력단
Priority to KR1020160155064A priority Critical patent/KR101901359B1/ko
Publication of KR20180057008A publication Critical patent/KR20180057008A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101901359B1 publication Critical patent/KR101901359B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/0294—Trajectory determination or predictive filtering, e.g. target tracking or Kalman filtering
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/0205—Details
    • G01S5/0242—Determining the position of transmitters to be subsequently used in positioning
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C39/00—Aircraft not otherwise provided for
    • B64C39/02—Aircraft not otherwise provided for characterised by special use
    • B64C39/024—Aircraft not otherwise provided for characterised by special use of the remote controlled vehicle type, i.e. RPV
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S11/00—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation
    • G01S11/02—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using radio waves
    • G01S11/06—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using radio waves using intensity measurements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S11/00—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation
    • G01S11/16—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using difference in transit time between electrical and acoustic signals
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/0273—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves using multipath or indirect path propagation signals in position determination
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W64/00—Locating users or terminals or network equipment for network management purposes, e.g. mobility management
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U2101/00—UAVs specially adapted for particular uses or applications
    • B64U2101/70—UAVs specially adapted for particular uses or applications for use inside enclosed spaces, e.g. in buildings or in vehicles
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D2109/00—Types of controlled vehicles
    • G05D2109/20—Aircraft, e.g. drones

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

본 발명은 이동 노드를 이용한 수동적 위치 추적 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 이동 노드를 이용한 수동적 위치 추적 방법은, 복수의 송신 모듈에 의해 이동체의 검출을 위한 전파 신호를 송신하여 LOSL을 형성하는 단계; 복수의 수신 모듈에 의해 상기 복수의 송신 모듈로부터 송신된 전파 신호를 수신하여 복수의 송신 모듈과 함께 LOSL을 형성하는 단계; 수신 모듈에 의해 이동체의 이동에 의한 LOSL의 차단에 따른 수신 신호 세기(RSS) 변화 값들을 수집하여 제어부로 전송하는 단계; 제어부에 의해 수신 모듈로부터의 RSS 변화 값들을 수신하여 차단된 LOSL 시퀀스 및 타임 스탬프들을 기록하는 단계; 제어부에 의해 상기 기록된 차단 LOSL 시퀀스 및 타임 스탬프들을 바탕으로, 복수의 송신 모듈 중 고정 노드와 수신 모듈 간에 형성된 LOSL을 가로지르는 교차점(CPF) 및 이동 노드와 수신 모듈 간에 형성된 LOSL을 가로지르는 교차점(CPM)을 각각 추정하는 단계; 및 제어부에 의해 추정된 고정 노드 및 이동 노드의 교차점(CPF,CPM) 정보를 이용하여 이동체의 이동 경로(위치)를 추적하는 단계를 포함한다.

Description

이동 노드를 이용한 수동적 위치 추적 시스템 및 방법{Passive tracking system and method using moving node}
본 발명은 수동적 위치 추적 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 전자 장치를 소지하지 않은 실내 이동체에 대해 LOSL(Line of Sight Link)을 이용하여 위치를 추적함에 있어서, LOSL을 형성하는 송신 모듈(Access Point; AP)로서의 고정 노드에 이동 노드를 부가함으로써 사각 지역의 전파 손실을 보상하여 이동체에 대한 위치 추적(측정)의 정밀도를 향상시킬 수 있는 이동 노드를 이용한 수동적 위치 추적 시스템 및 방법에 관한 것이다.
최근에, 무선 랜 접속 포인트의 광범위한 배치와 일반적인 지적인 무선 단말기들이 떠오르는 연구 분야로서의 실내 위치 추적에 기반하여 RSS(Received Signal Strength)를 가동시키고 있다. 추적 시나리오에 따르면, 현재의 RSS 기반의 실내 추적 기법은 2개의 카테고리, 즉 능동 추적 기법과 수동 추적 기법으로 분류된다. 능동 추적 작업을 위해, 목표물은 자신의 위치를 추론하도록 도우면서 RSS 값을 위치추적 시스템으로 전송하는 스마트폰, 랩탑 컴퓨터와 같은 보조 장치를 휴대하는 것으로 가정된다. 그럼에도, 많은 추적 경우들에서, 보조 장치를 가지지 않은 목표물로 지칭되는 목표물이 어떠한 보조 장치를 휴대하는 것으로 기대되지는 않는다. 예를 들어, 어떤 불법 침입자는 모니터링 시스템과 통신할 수 있는 무선 단말기를 소지하기를 항상 회피하는 경향이 있거나, 불청객의 무선 단말기는 자신의 궤적을 추정하도록 하는 자신의 RSS 값을 추적 시스템에 제공하는 것이 불가능할지도 모른다. 더욱이 납치된 사람 또는 어린이는 어떠한 무선 단말기를 휴대할 수 없다. 보조 장치를 가지지 않은 목표물을 추적하는 것은 수동 추적 문제로 정의된다. 무선 주파수 단층 촬영(RF Tomography)은 실내 추적 시나리오를 위해 떠오르는 기술이다. 무선 주파수 단층 촬영은 특히 목표물이 복수의 쌍의 노드들 사이의 LOSL(line-of-sight Link)을 가로질러 이동할 때 목표물에 의해 야기된 무선 전파 변화, 즉 RSS 변동에 관련될 수 있다. 거리측정 기술, 지문 기술과 같은 종래 RSS 기반의 기술과 비교할 때, 무선 주파수 단층 촬영은 변화가 심한 환경에 더 높은 강건함과 획득하기 쉬운 장점을 갖는다. 하지만, 현재의 기존 방식들의 공통적인 단점은 그들이 신뢰할만한 추적 정밀도를 보장하는 네트워크를 형성하는 높은 밀도의 특정 노드를 요구한다는 것이고, 이것은 불가피하게 실행하기에 매우 복잡한 문제를 야기하며, 따라서 그들의 실행 가능성을 떨어뜨린다.
한편, 공개특허공보 제10-2015-0053563호(특허문헌 1)에는 "실내 유동 인구 위치추적 시스템 및 방법"에 관하여 개시되어 있는바, 이에 따른 위치추적 방법은, 다수의 스테이션(10)을 포함하는 스테이션 그룹(1), 사용자 단말(30) 및 위치추적 서버(40)를 포함하여 실내공간에 다수개 설치된 스테이션(10)과 사용자가 소지한 사용자 단말(30) 간에 서로 통신하여 사용자의 위치와 움직임을 감지하는 인구 위치추적 방법에 있어서, 상기 각 스테이션(10)이 초음파 모듈(11)을 이용한 위치추적 방법 이외에, Wifi 모듈(12), 블루투스 모듈(13)을 이용한 2가지 위치추적 방법을 함께 사용해 상기 사용자 단말(30)을 구비한 사용자의 현재 위치를 상기 초음파 모듈(11)에 의해 탐지된 초음파 반응 신호에 대한 보정을 통해 정확하게 파악하는 위치 보정 과정; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 특허문헌 1의 위치추적 방법은 초음파 모듈을 우선 가동한 후, Wifi 및 블루투스 등의 다른 모듈들을 순차적으로 가동함으로써, 위치추적의 신뢰성을 향상시킬 수 있을지는 모르겠으나, 이 또한 이동체가 휴대 가능한 전자 장치(예를 들면, 스마트폰)를 구비하고 있는 상태를 전제로 하고 있어, 그와 같은 전자 장치를 소지하고 있지 않은 실내의 이동체에 대해서는 위치 추적이 불가능한 문제가 있다.
공개특허공보 제10-2015-0053563호(2015.05.18.)
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 창출된 것으로서, 전자 장치를 소지하지 않은 실내 이동체에 대해 LOSL(Line of Sight Link)을 이용하여 위치를 추적함에 있어서, LOSL을 형성하는 송신 모듈(Access Point; AP)로서 고정 노드와 이동 노드를 함께 사용함으로써 사각 지역의 전파 손실을 보상하여 이동체에 대한 위치 추적(측정)의 정밀도를 향상시킬 수 있는 이동 노드를 이용한 수동적 위치 추적 시스템 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 이동 노드를 이용한 수동적 위치 추적 시스템은,
건축물의 실내에서 전자 장치를 소지하지 않은 이동체의 위치를 추적하기 위한 시스템으로서,
건축물의 실내 벽면에 설치되며, 상기 이동체의 검출을 위한 전파 신호를 송신하여 LOSL(Line of Sight Link)을 형성하는 복수의 송신 모듈과;
상기 송신 모듈이 설치된 벽면과 대면하는 벽면 쪽에 설치되며, 상기 복수의 송신 모듈로부터 송신된 전파 신호를 수신하여 상기 복수의 송신 모듈과 함께 LOSL을 형성하며, 이동체의 이동에 의한 LOSL의 차단에 따른 수신 신호 세기 (Received Signal Strength; RSS) 변화 값들을 수집하여 상위 계층으로 전송하는 복수의 수신 모듈; 및
상기 복수의 송신 모듈 및 수신 모듈과 전기적으로 연결되며, 상기 수신 모듈로부터의 RSS 변화 값들을 수신하여 차단된 LOSL 시퀀스 및 타임 스탬프들을 기록하며, 이를 바탕으로 이동체가 LOSL을 가로지르는 교차점(cross point; CP)을 추정하여 이동체의 위치(이동 경로)를 추적하는 제어부를 포함하고,
상기 복수의 송신 모듈은 미리 설정된 위치에 고정되는 고정 노드와, 임의의 영역(위치)에 배치되어 외부로부터의 제어명령에 따라 이동하는 이동 노드로 구성되며,
상기 제어부는 이동체가 LOSL을 가로지르는 교차점(CP)을 추정하여 이동체의 위치(이동 경로)를 추적함에 있어서, 상기 복수의 송신 모듈 중 상기 고정 노드와 상기 수신 모듈 간에 형성된 LOSL을 가로지르는 교차점(CPF) 및 상기 이동 노드와 상기 수신 모듈 간에 형성된 LOSL을 가로지르는 교차점(CPM)을 각각 추정하여 이들을 바탕으로 이동체의 위치(이동 경로)를 추적하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 바람직하게는 상기 제어부에는 상기 이동체와 상기 LOSL의 현재의교차점(CP)의 정확한 위치를 파악하기 위해 이동체의 이전의 히스토리(history) 정보를 바탕으로 입자 무리 최적화(Particle Swarm Optimization; PSO) 알고리즘을 실행하도록 구성된 소프트웨어 프로그램이 탑재된다.
이때, 상기 이동체의 이전의 히스토리 정보는 적어도 이동체의 현재의 LOSL 교차점의 바로 직전의 LOSL(LOSL(n-1))의 교차점 정보와 시간 정보(time stamp)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 이동체의 이동 경로가 절대적으로 대칭인 경우가 발생하지 않도록 하기 위해 상기 복수의 송신 모듈과 수신 모듈은 비대칭으로 배치될 수 있다.
또한, 상기 복수의 수신 모듈은 상기 수신 신호 세기(RSS) 변화 값들을 수집하는 동안 벽들로부터 다중 통로의 영향을 완화하기 위해, 벽으로부터 소정 거리 떨어진 곳에 위치될 수 있다.
또한, 상기 이동 노드는 드론(drone)으로 구성될 수 있고, 상기 드론은 공중을 비행하는 드론, 실내의 바닥이나 벽면, 천장에 붙어 기어서 이동하는 드론을 포함할 수 있다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 이동 노드를 이용한 수동적 위치 추적 방법은,
고정 노드와 이동 노드를 구비하는 복수의 송신 모듈, 복수의 수신 모듈 및 제어부를 포함하는 이동 노드를 이용한 수동적 위치 추적 시스템을 바탕으로 건축물의 실내에서 전자 장치를 소지하지 않은 이동체의 위치를 추적하기 위한 방법으로서,
a) 상기 복수의 송신 모듈에 의해 이동체의 검출을 위한 전파 신호를 송신하여 LOSL(Line of Sight Link)을 형성하는 단계;
b) 상기 복수의 수신 모듈에 의해 상기 복수의 송신 모듈로부터 송신된 전파 신호를 수신하여 상기 복수의 송신 모듈과 함께 LOSL을 형성하는 단계;
c) 상기 수신 모듈에 의해 이동체의 이동에 의한 LOSL의 차단에 따른 수신 신호 세기(Received Signal Strength; RSS) 변화 값들을 수집하여 상기 제어부로 전송하는 단계;
d) 상기 제어부에 의해 상기 수신 모듈로부터의 RSS 변화 값들을 수신하여 차단된 LOSL 시퀀스 및 타임 스탬프들을 기록하는 단계;
e) 상기 제어부에 의해 상기 기록된 차단 LOSL 시퀀스 및 타임 스탬프들을 바탕으로, 상기 복수의 송신 모듈 중 상기 고정 노드와 상기 수신 모듈 간에 형성된 LOSL을 가로지르는 교차점(CPF) 및 상기 이동 노드와 상기 수신 모듈 간에 형성된 LOSL을 가로지르는 교차점(CPM)을 각각 추정하는 단계; 및
f) 상기 제어부에 의해 상기 추정된 고정 노드 및 이동 노드의 교차점 (CPF,CPM) 정보를 이용하여 이동체의 이동 경로(위치)를 추적하는 단계를 포함하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 상기 단계 e)에서 상기 제어부에 의해 상기 이동체와 상기 LOSL의 현재의 교차점의 정확한 위치를 추정하기 위해 이동체의 이전의 히스토리 (history) 정보를 바탕으로, 탑재된 소프트웨어 프로그램으로서의 입자 무리 최적화(Particle Swarm Optimization; PSO) 알고리즘을 실행할 수 있다.
이때, 상기 이동체의 이전의 히스토리 정보는 적어도 이동체의 현재의 LOSL 교차점의 바로 직전의 LOSL(LOSL(n-1))의 교차점 정보와 시간 정보(time stamp)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 이동 노드는 드론(drone)으로 구성될 수 있고, 상기 드론은 공중을 비행하는 드론, 실내의 바닥이나 벽면, 천장에 붙어 기어서 이동하는 드론을 포함할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 전자 장치를 소지하지 않은 실내 이동체에 대해 LOSL(Line of Sight Link)을 이용하여 위치를 추적함에 있어서, LOSL을 형성하는 송신 모듈(Access Point; AP)로서 고정 노드와 이동 노드를 함께 사용함으로써 사각 지역의 전파 손실을 보상하여 이동체에 대한 위치 추적(측정)의 정밀도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이동 노드를 이용한 수동적 위치 추적 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이동 노드를 이용한 수동적 위치 추적 방법의 실행 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 도 1의 이동 노드를 이용한 수동적 위치 추적 시스템에서 송신 모듈이 고정 노드와 이동 노드로 구성된 예를 나타낸 도면이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어 해석되지 말아야 하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈", "장치" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이동 노드를 이용한 수동적 위치 추적 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 이동 노드를 이용한 수동적 위치 추적 시스템(100)은, 건축물의 실내에서 전자 장치(예를 들면, 스마트폰)를 소지하지 않은(Device-free) 이동체의 위치를 추적하기 위한 시스템으로서, 송신 모듈(110), 수신 모듈 (120) 및 제어부(130)를 포함하여 구성된다.
송신 모듈(110)은 건축물의 실내 벽면에 설치되며, 상기 이동체의 검출을 위한 전파 신호를 송신하여 LOSL(Line of Sight Link)을 형성한다. 즉, 도 1에서 L1∼L4로 표시된 바와 같은 일종의 전파 신호 그물망을 형성한다. 이와 같은 송신 모듈(110)은 접속점(Access Point; AP)에 해당하는 것으로 벽면에 복수개가 설치된다. 이때, 복수의 송신 모듈(110)이 벽면에 설치됨에 있어서, 바닥면으로부터 동일한 높이로 수평으로 나란히 설치될 수도 있고, 바닥면으로부터 높이가 점차적으로 높아지는 상향 경사식으로 또는 점차적으로 낮아지는 하향 경사식으로 설치될 수도 있으며, 특정한 높이의 제한 없이 무작위로(불규칙하게) 설치될 수도 있다. 또한, 이와 같은 송신 모듈(110)은 미리 설정된 위치, 즉 설치되는 위치에 대한 좌표 정보를 알 수 있는 위치에 고정될 수 있다. 또한, 이상과 같은 송신 모듈(110)로는 무선 공유기가 사용될 수 있다.
또한, 상기 복수의 송신 모듈(110)은 도 3에 도시된 바와 같이, 미리 설정된 위치에 고정되는 고정 노드(110a)와, 임의의 영역(위치)(예를 들면, 전파 신호 손실이 심한 곳이나 사람이 접근하기 어려운 장소)에 배치되어 외부로부터의 제어명령(예컨대, 유무선 원격 조정기로부터의 제어명령)에 따라 이동하는 이동 노드(110b)로 구성될 수 있다. 이때, 이동 노드(110b)는 드론(drone)으로 구성될 수 있고, 상기 드론은 공중을 비행하는 드론, 실내의 바닥이나 벽면, 천장에 붙어 기어서 이동하는 드론을 포함할 수 있다.
수신 모듈(120)은 송신 모듈(110)이 설치된 벽면과 대면하는 벽면 쪽에 설치되며, 복수의 송신 모듈(110)로부터 송신된 전파 신호를 수신하여 복수의 송신 모듈(110)과 함께 LOSL을 형성하며, 이동체의 이동에 의한 LOSL의 차단에 따른 수신 신호 세기(Received Signal Strength; RSS) 변화 값들을 수집하여 상위 계층(여기서는 제어부(130))으로 전송한다. 이와 같은 수신 모듈(120)은 무선 단말기(Wireless Terminal; WT)에 해당하는 것으로 송신 모듈(110)과 마찬가지로 복수개가 설치된다. 또한, 그 설치 방식에 있어서도 송신 모듈(110)처럼 다양한 형태로 설치될 수 있다. 여기서, 특히 이와 같은 수신 모듈(120)은 상기 수신 신호 세기(RSS) 변화 값들을 수집하는 동안 벽들로부터의 다중 통로의 영향을 완화하기 위해, 수신 모듈(120) 측의 벽으로부터 소정 거리(예를 들면, 2미터) 떨어진 곳에 위치될 수 있다. 또한, 이와 같은 수신 모듈(120)은 송신 모듈(110)과 마찬가지로 미리 설정된 위치, 즉 설치되는 위치에 대한 좌표 정보를 알 수 있는 위치에 고정될 수 있다. 또한, 이상과 같은 수신 모듈(120)로는 예를 들면, 제3자의 스마트폰이 사용될 수 있다.
또한, 바람직하게는 이동체의 이동 경로가 절대적으로 대칭인 경우가 발생하지 않도록 하기 위해 상기 송신 모듈(110)과 수신 모듈(120)은 비대칭으로 배치된다.
제어부(130)는 복수의 송신 모듈(110) 및 수신 모듈(120)과 전기적으로 연결되며, 수신 모듈(120)로부터의 RSS 변화 값들을 수신하여 차단된 LOSL 시퀀스 및 타임 스탬프들을 기록하며, 이를 바탕으로 이동체가 LOSL을 가로지르는 교차점(cross point; CP)을 추정하여 이동체의 위치(이동 경로)를 추적한다.
이상과 같은 제어부(130)는 이동체가 LOSL을 가로지르는 교차점(CP)을 추정하여 이동체의 위치(이동 경로)를 추적함에 있어서, 도 3에 도시된 바와 같이,복수의 송신 모듈(110) 중 고정 노드(110a)와 수신 모듈(120) 간에 형성된 LOSL을 이동체가 가로지르는 교차점(CPF) 및 이동 노드(110b)와 수신 모듈(120) 간에 형성된 LOSL을 이동체가 가로지르는 교차점(CPM)을 각각 추정하여 이들을 바탕으로 이동체의 위치(이동 경로)를 추적한다. 또한, 이와 같은 제어부(130)는 중앙 서버 역할을 하는 것으로 일반적인 데스크 탑 컴퓨터나 노트북 컴퓨터, 경우에 따라서는 마이크로 컨트롤러 등이 제어부(130)로 사용될 수도 있다.
여기서, 바람직하게는 상기 제어부(130)에는 상기 이동체와 상기 LOSL의 현재의 교차점(CP)의 정확한 위치를 파악하기 위해 이동체의 이전의 히스토리 (history) 정보를 바탕으로 입자 무리 최적화(Particle Swarm Optimization; PSO) 알고리즘을 실행하도록 구성된 소프트웨어 프로그램이 탑재된다. 이때, 상기 이동체의 이전의 히스토리 정보는 적어도 이동체의 현재의 LOSL 교차점의 바로 직전의 LOSL(LOSL(n-1))의 교차점 정보와 시간 정보(time stamp)를 포함할 수 있다.
그러면, 이상과 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 이동 노드를 이용한 수동적 위치 추적 시스템을 바탕으로, 이동 노드를 이용한 수동적 위치 추적 방법에 대해 간략히 설명해 보기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이동 노드를 이용한 수동적 위치 추적 방법의 실행 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 이동 노드를 이용한 수동적 위치 추적 방법은, 전술한 바와 같은 고정 노드(110a)와 이동 노드(110b)를 구비하는 복수의 송신 모듈(110), 복수의 수신 모듈(120) 및 제어부(130)를 포함하는 이동 노드를 이용한 수동적 위치 추적 시스템(100)을 바탕으로 건축물의 실내에서 전자 장치를 소지하지 않은(Device-free) 이동체의 위치를 추적하기 위한 방법으로서, 먼저 상기 복수의 송신 모듈(110)에 의해 이동체의 검출을 위한 전파 신호를 송신하여 LOSL(Line of Sight Link)을 형성한다(단계 S201).
또한, 상기 복수의 수신 모듈(120)에 의해 상기 복수의 송신 모듈(110)로부터 송신된 전파 신호를 수신하여 상기 복수의 송신 모듈(110)과 함께 LOSL을 형성한다(단계 S202).
이상과 같이, 복수의 송신 모듈(110) 및 수신 모듈(120)에 의해 LOSL(일종의 전파 신호 그물망)이 형성된 상태에서, 상기 수신 모듈(120)에 의해 이동체의 이동에 의한 LOSL의 차단에 따른 수신 신호 세기(Received Signal Strength; RSS) 변화 값들을 수집하여 상기 제어부(130)로 전송한다(단계 S203).
그러면, 제어부(130)는 상기 수신 모듈(120)로부터의 RSS 변화 값들을 수신하여 차단된 LOSL 시퀀스 및 타임 스탬프들을 기록한다(단계 S204). 그리고 제어부(130)는 기록된 차단 LOSL 시퀀스 및 타임 스탬프들을 바탕으로, 상기 복수의 송신 모듈(110) 중 고정 노드(110a)와 수신 모듈(120) 간에 형성된 LOSL을 가로지르는 교차점(CPF) 및 이동 노드(110b)와 수신 모듈(120) 간에 형성된 LOSL을 가로지르는 교차점(CPM)을 각각 추정한다(단계 S205). 여기서, 상기 이동 노드(110b)는 전술한 바와 같이 드론(drone)으로 구성될 수 있고, 이와 같은 드론은 공중을 비행하는 드론, 실내의 바닥이나 벽면, 천장에 붙어 기어서 이동하는 드론을 포함할 수 있다.
여기서 또한, 상기 제어부(130)에 의해 상기 이동체와 상기 LOSL의 현재의 교차점(CPF,CPM)의 정확한 위치를 추정하기 위해 이동체의 이전의 히스토리 (history) 정보를 바탕으로, 탑재된 소프트웨어 프로그램으로서의 입자 무리 최적화(Particle Swarm Optimization; PSO) 알고리즘을 실행할 수 있다. 이때, 상기 이동체의 이전의 히스토리 정보는 적어도 이동체의 현재의 LOSL 교차점의 바로 직전의 LOSL(LOSL(n-1))의 교차점 정보와 시간 정보(time stamp)를 포함할 수 있다.
여기서, 이상과 같은 PSO 알고리즘과 관련해서는 본 출원인과 동일 출원인에 의해 선출원된 출원번호 제10-2016-0143376호(실내 이동체의 수동적 위치 추적 시스템 및 방법)에 상세하게 설명되어 있으며, 따라서 본 실시예에서는 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이렇게 하여 이동체가 LOSL을 가로지르는 교차점(CPF,CPM)의 추정이 완료되면, 제어부(130)는 상기 추정된 고정 노드 및 이동 노드의 교차점(CPF,CPM) 정보를 이용하여 이동체의 이동 경로(위치)를 추적한다(단계 S206). 여기서, 상기 이동 노드(드론)(110b)에 카메라가 장착될 경우, 상기 제어부(130)는 이동 노드의 카메라에 의해 촬영된 영상 신호를 수신하여 주변의 CCTV와 연동할 수 있다. 그렇게 되면 이동체의 위치 추적은 물론 하나의 종합적인 감시 시스템을 구축할 수 있게 된다.
이상의 설명과 같이, 본 발명에 따른 이동 노드를 이용한 수동적 위치 추적 시스템 및 방법은 전자 장치를 소지하지 않은 실내 이동체에 대해 LOSL(Line of Sight Link)을 이용하여 위치를 추적함에 있어서, LOSL을 형성하는 송신 모듈(Access Point; AP)로서 고정 노드와 이동 노드를 함께 사용함으로써 사각 지역의 전파 손실을 보상하여 이동체에 대한 위치 추적(측정)의 정밀도를 한층 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 이동 노드로서 카메라가 장착된 드론을 사용할 경우 기존의 CCTV 시스템과 연동하여 이동체의 위치 추적은 물론 이동체의 현재의 상태를 화면으로 확인함으로써 위급한 상황에 신속하게 대처할 수 있는 장점이 있다.
이상, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변경, 응용될 수 있음은 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 자명하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 다음의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: (본 발명) 이동 노드를 이용한 수동적 위치 추적 시스템
110: 송신 모듈(AP)
110a: 고정 노드
110b: 이동 노드
120: 수신 모듈(WT)
130: 제어부

Claims (10)

  1. 건축물의 실내에서 전자 장치를 소지하지 않은 이동체의 위치를 추적하기 위한 시스템으로서,
    건축물의 실내 벽면에 설치되며, 상기 이동체의 검출을 위한 전파 신호를 송신하여 LOSL(Line of Sight Link)을 형성하는 복수의 송신 모듈과;
    상기 송신 모듈이 설치된 벽면과 대면하는 벽면 쪽에 설치되며, 상기 복수의 송신 모듈로부터 송신된 전파 신호를 수신하여 상기 복수의 송신 모듈과 함께 LOSL을 형성하며, 이동체의 이동에 의한 LOSL의 차단에 따른 수신 신호 세기 (Received Signal Strength; RSS) 변화 값들을 수집하여 상위 계층으로 전송하는 복수의 수신 모듈; 및
    상기 복수의 송신 모듈 및 수신 모듈과 전기적으로 연결되며, 상기 수신 모듈로부터의 RSS 변화 값들을 수신하여 차단된 LOSL 시퀀스 및 타임 스탬프들을 기록하며, 이를 바탕으로 이동체가 LOSL을 가로지르는 교차점(cross point; CP)을 추정하여 이동체의 위치(이동 경로)를 추적하는 제어부를 포함하고,
    상기 복수의 송신 모듈은 미리 설정된 위치에 고정되는 고정 노드와, 임의의 영역(위치)에 배치되어 외부로부터의 제어명령에 따라 이동하는 이동 노드로 구성되며,
    상기 제어부는 이동체가 LOSL을 가로지르는 교차점(CP)을 추정하여 이동체의 위치(이동 경로)를 추적함에 있어서, 상기 복수의 송신 모듈 중 상기 고정 노드와 상기 수신 모듈 간에 형성된 LOSL을 가로지르는 교차점(CPF) 및 상기 이동 노드와 상기 수신 모듈 간에 형성된 LOSL을 가로지르는 교차점(CPM)을 각각 추정하여 이들을 바탕으로 이동체의 위치(이동 경로)를 추적하는 것을 특징으로 하는 이동 노드를 이용한 수동적 위치 추적 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부에는 상기 이동체와 상기 LOSL의 현재의 교차점(CP)의 정확한 위치를 파악하기 위해 이동체의 이전의 히스토리(history) 정보를 바탕으로 입자 무리 최적화(Particle Swarm Optimization; PSO) 알고리즘을 실행하도록 구성된 소프트웨어 프로그램이 탑재되어 있는 것을 특징으로 하는 이동 노드를 이용한 수동적 위치 추적 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 이동체의 이전의 히스토리 정보는 적어도 이동체의 현재의 LOSL 교차점의 바로 직전의 LOSL(LOSL(n-1))의 교차점 정보와 시간 정보(time stamp)를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 노드를 이용한 수동적 위치 추적 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 이동체의 이동 경로가 절대적으로 대칭인 경우가 발생하지 않도록 하기 위해 상기 복수의 송신 모듈과 수신 모듈은 비대칭으로 배치되는 것을 특징으로 하는 이동 노드를 이용한 수동적 위치 추적 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 수신 모듈은 상기 수신 신호 세기(RSS) 변화 값들을 수집하는 동안 벽들로부터 다중 통로의 영향을 완화하기 위해, 벽으로부터 소정 거리 떨어진 곳에 위치되는 것을 특징으로 하는 이동 노드를 이용한 수동적 위치 추적 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 이동 노드는 드론(drone)으로 구성되고, 상기 드론은 공중을 비행하는 드론, 실내의 바닥이나 벽면, 천장에 붙어 기어서 이동하는 드론을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 노드를 이용한 수동적 위치 추적 시스템.
  7. 고정 노드와 이동 노드를 구비하는 복수의 송신 모듈, 복수의 수신 모듈 및 제어부를 포함하는 이동 노드를 이용한 수동적 위치 추적 시스템을 바탕으로 건축물의 실내에서 전자 장치를 소지하지 않은 이동체의 위치를 추적하기 위한 방법으로서,
    a) 상기 복수의 송신 모듈에 의해 이동체의 검출을 위한 전파 신호를 송신하여 LOSL(Line of Sight Link)을 형성하는 단계;
    b) 상기 복수의 수신 모듈에 의해 상기 복수의 송신 모듈로부터 송신된 전파 신호를 수신하여 상기 복수의 송신 모듈과 함께 LOSL을 형성하는 단계;
    c) 상기 수신 모듈에 의해 이동체의 이동에 의한 LOSL의 차단에 따른 수신 신호 세기(Received Signal Strength; RSS) 변화 값들을 수집하여 상기 제어부로 전송하는 단계;
    d) 상기 제어부에 의해 상기 수신 모듈로부터의 RSS 변화 값들을 수신하여 차단된 LOSL 시퀀스 및 타임 스탬프들을 기록하는 단계;
    e) 상기 제어부에 의해 상기 기록된 차단 LOSL 시퀀스 및 타임 스탬프들을 바탕으로, 상기 복수의 송신 모듈 중 상기 고정 노드와 상기 수신 모듈 간에 형성된 LOSL을 가로지르는 교차점(CPF) 및 상기 이동 노드와 상기 수신 모듈 간에 형성된 LOSL을 가로지르는 교차점(CPM)을 각각 추정하는 단계; 및
    f) 상기 제어부에 의해 상기 추정된 고정 노드 및 이동 노드의 교차점 (CPF,CPM) 정보를 이용하여 이동체의 이동 경로(위치)를 추적하는 단계를 포함하는 이동 노드를 이용한 수동적 위치 추적 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 단계 e)에서 상기 제어부에 의해 상기 이동체와 상기 LOSL의 현재의 교차점의 정확한 위치를 추정하기 위해 이동체의 이전의 히스토리(history) 정보를 바탕으로, 탑재된 소프트웨어 프로그램으로서의 입자 무리 최적화(Particle Swarm Optimization; PSO) 알고리즘을 실행하는 것을 특징으로 하는 이동 노드를 이용한 수동적 위치 추적 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 이동체의 이전의 히스토리 정보는 적어도 이동체의 현재의 LOSL 교차점의 바로 직전의 LOSL(LOSL(n-1))의 교차점 정보와 시간 정보(time stamp)를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 노드를 이용한 수동적 위치 추적 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 이동 노드는 드론(drone)으로 구성되고, 상기 드론은 공중을 비행하는 드론, 실내의 바닥이나 벽면, 천장에 붙어 기어서 이동하는 드론을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 노드를 이용한 수동적 위치 추적 방법.
KR1020160155064A 2016-11-21 2016-11-21 이동 노드를 이용한 수동적 위치 추적 시스템 및 방법 KR101901359B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160155064A KR101901359B1 (ko) 2016-11-21 2016-11-21 이동 노드를 이용한 수동적 위치 추적 시스템 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160155064A KR101901359B1 (ko) 2016-11-21 2016-11-21 이동 노드를 이용한 수동적 위치 추적 시스템 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180057008A KR20180057008A (ko) 2018-05-30
KR101901359B1 true KR101901359B1 (ko) 2018-09-21

Family

ID=62300481

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160155064A KR101901359B1 (ko) 2016-11-21 2016-11-21 이동 노드를 이용한 수동적 위치 추적 시스템 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101901359B1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7047705B2 (ja) * 2018-10-29 2022-04-05 日本電信電話株式会社 無線通信の伝搬損失を利用した混雑度の推定方法、推定装置および推定プログラム
RU2719631C1 (ru) * 2019-09-24 2020-04-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет имени В.Ф. Уткина" Способ определения пространственных координат движущегося объекта пассивной радиосистемой

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101393183B1 (ko) 2012-08-29 2014-05-08 숭실대학교산학협력단 측위가 가능한 이동 단말, 측위 서버 및 이를 이용한 이동 단말의 측위 방법
JP2015102499A (ja) 2013-11-27 2015-06-04 株式会社デンソー 物体検知システム
JP2015158492A (ja) 2014-02-21 2015-09-03 株式会社リコー 無線通信装置間の距離を算出する方法とシステム

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101361851B1 (ko) * 2012-05-22 2014-02-12 주식회사 에스원 침입 감지 시스템 및 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101393183B1 (ko) 2012-08-29 2014-05-08 숭실대학교산학협력단 측위가 가능한 이동 단말, 측위 서버 및 이를 이용한 이동 단말의 측위 방법
JP2015102499A (ja) 2013-11-27 2015-06-04 株式会社デンソー 物体検知システム
JP2015158492A (ja) 2014-02-21 2015-09-03 株式会社リコー 無線通信装置間の距離を算出する方法とシステム

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180057008A (ko) 2018-05-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ridolfi et al. Self-calibration and collaborative localization for UWB positioning systems: A survey and future research directions
KR100785794B1 (ko) 위치 인식을 위한 노드, 이를 이용한 클러스터 형성 방법및 위치 인식 방법
Liu et al. Survey of wireless based indoor localization technologies
KR101600190B1 (ko) 환경 변수를 고려한 실내 측위 장치 및 그 방법
JP2022516082A (ja) ノードと様々なｒｆ対応デバイスとの無線周波数通信に基づいて、無線センサノードの位置を特定するために、測距及び三角測量を用いるシステム並びに方法
KR101436031B1 (ko) 하향링크 액세스 포인트를 이용한 위치추정장치 및 위치추정방법
CN109845393A (zh) 机器学习协调的无线联网
CN112887898A (zh) 室内定位方法、系统、电子设备及计算机可读存储介质
JP2009504529A (ja) 無線ノードネットワークを使用したエレベータかごの呼び方法及びそのためのシステム
EP3092830B2 (en) Feedback in a positioning system
Chuku et al. An RSSI based localization scheme for wireless sensor networks to mitigate shadowing effects
CN104185269A (zh) 一种毫米波无线通信链路的建立方法及终端设备
KR101583586B1 (ko) 실시간 재난대응 위치파악 및 피난경로 안내 솔루션
EP1700496B1 (en) A method and system for determining a location of a plurality of units using sub-divided unit groupings
US20120164953A1 (en) Method And Apparatus For Sensing Movement
JP7111956B2 (ja) 伝搬環境認識方法及び伝搬環境認識装置
KR101080874B1 (ko) 위치 측정용 무선 단말기와 이를 이용한 위치 측정 시스템 및 방법, 위치 측정 장치 및 방법
Jin et al. Detecting node failures in mobile wireless networks: A probabilistic approach
KR101901359B1 (ko) 이동 노드를 이용한 수동적 위치 추적 시스템 및 방법
Santoso A new framework for rapid wireless tracking verifications based on optimized trajectories in received signal strength measurements
Yuen et al. Wi-fi and bluetooth contact tracing without user intervention
Ramtohul et al. Mobile positioning techniques and systems: A comprehensive review
Paulino et al. Evaluating a novel bluetooth 5.1 aoa approach for low-cost indoor vehicle tracking via simulation
KR101840258B1 (ko) 적응형 losl을 이용한 수동적 위치 추적 시스템 및 방법
KR101779533B1 (ko) 센서 노드 위치 추정 시스템 및 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20161121

PA0201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20180319

Patent event code: PE09021S01D

PG1501 Laying open of application
E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20180914

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20180917

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20180917

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration
PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20210831

Start annual number: 4

End annual number: 4

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20220706

Start annual number: 5

End annual number: 5

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20230705

Start annual number: 6

End annual number: 6

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20240624

Start annual number: 7

End annual number: 7