KR101921146B1 - 이동형 비콘의 실시간 위치 정보 및 이동거리 도출이 가능한 비콘 스캐너 - Google Patents

이동형 비콘의 실시간 위치 정보 및 이동거리 도출이 가능한 비콘 스캐너 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이동형 비콘의 실시간 위치 정보 및 이동거리 도출이 가능한 비콘 스캐너에 관한 것으로, 단위 공간 내에 각각 설치된 다수 개의 비콘 스캐너로 기업 내 인적 및 물적 자산에 부착된 다수 개의 이동형 비콘의 정보를 실시간 획득하여 실시간 위치와 이동 경로를 파악할 수 있게 한다.
이를 위하여 본 발명은 인적 또는 물적 자산에 부착되어 인적 물적 자산의 이동에 따라 자유로운 이동이 가능한 다수 개의 이동형 비콘, 소 공간으로 구분된 각 단위 공간 내에 각각 일대일로 설치되어 자신이 위치하는 각 단위 공간 내에서 이동중인 이동형 비콘의 정보를 실시간 획득하고 자신의 비콘 신호에 주변에서 획득된 이동형 비콘의 정보와 신호 강도 정보를 함께 실어 Wi-Fi 또는 유선으로 외부로 전송하는 다수 개의 비콘 스캐너로 구성된다.

Description

이동형 비콘의 실시간 위치 정보 및 이동거리 도출이 가능한 비콘 스캐너{The beacon scanner for drawing real time location information and moving distance of movable beacons}
본 발명은 이동형 비콘의 실시간 위치 정보 및 이동거리 도출이 가능한 비콘 스캐너에 관한 것으로, 보다 상세하게는 비콘 스캐너를 이용하여 다수 개의 이동형 비콘의 정보를 획득 및 수집하여 비콘 스캐너와 이동형 비콘 사이의 신호 강도(Received Signal Strength Indication)를 토대로 이동형 비콘의 실시간 위치와 이동 경로를 정확히 도출할 수 있도록 함으로써 휴대폰 등의 스마트 기기를 이용하지 않고도 통합 관리하고자 하는 기업의 자산, 인력, 물류 등에 부착된 이동형 비콘의 실시간 위치정보 및 이동거리를 실시간 수집 및 모니터링할 수 있게 하는 이동형 비콘의 실시간 위치 정보 및 이동거리 도출이 가능한 비콘 스캐너에 관한 것이다.
일반적으로 블루투스는 1999년 휴대폰 제조업체인 노키아와 에릭슨이 처음 발표하여 헤드셋, 헤드폰을 중심으로 성장해 왔으며, 2012년 말 블루투스4.0(Bluetooth Low Energy; 이하에서는 'BLE'라 약칭함)이 발표되면서 기존에 부족했던 초저전력 기술과 두 디바이스 간에 연결을 수행하지 않고도 서로의 ID와 기초 정보를 획득할 수 있는 기술이 적용되어 현재는 모든 휴대폰 및 노트북 등에 탑재되어 소비자의 개인 영역 무선 네트워크의 표준으로 자리를 잡게 되었고, 휴대폰 악세서리 뿐만 아니라 TV 리모콘, 자동차 리모콘, 센서 등의 사물인터넷 시대와 더불어 응용 분야를 확대해 나가고 있다.
비콘(beacon)은 블루투스(BLE)4.0 프로토콜 기반의 근거리 무선 통신장치로서, 지정된 곳에 설치되어 비콘 신호를 송출하고 휴대폰 등의 스마트 기기에서 비콘의 정보를 획득하여 비콘과 연계되어 있는 컨텐츠를 사용자 중심으로 서비스하도록 구성되는 단말장치이며, 현재는 대기업, 통신사 등에서 서비스를 확대해 나가고 있다.
이와 관련하여, 대한민국 등록특허 제10-1535041호(2015.07.01. 등록; 이하 '특허문헌1'이라 약칭함)에는, 블루투스비콘을 이용한 위치추적 시스템에 관한 기술이 공지되어 있다.
특허문헌1에 의하면, 블루투스비콘이 지속적으로 신호를 전송하는 상태에서, 블루투스비콘의 신호를 수신하는 피보호자 단말의 상태정보 데이터가 보호자 단말에 디스플레이될 수 있게 하였다.
대한민국 공개특허 제10-2016-0071305호(2016.06.21 공개; 이하 '특허문헌2'이라 약칭함)에는, 비콘을 이용한 실내 위치 정보 제공 장치 및 이를 위한 방법에 관한 기술이 공지되어 있다.
특허문헌2에 의하면, 복수의 비콘의 비콘 신호를 수신하는 통신부와, 복수의 비콘의 비콘 신호의 수신신호세기를 결정하고 결정된 수신신호 세기와 비콘 신호의 송신신호세기의 차이인 경로손실값을 이용하여 현재 위치를 산출하며 산출된 현재 위치를 실내 지도 상의 사용자의 예상 진로에 맞춰 보정하여 보정된 현재 위치를 도출하는 제어부를 포함하여, 비콘을 이용하여 보다 신뢰도가 높은 위치정보를 제공할 수 있게 하였다.
그러나 상기와 같은 종래의 기술에서는 고정형 비콘을 사용할 뿐만 아니라 휴대폰 등의 스마트 기기를 이용한 정보수집이 이루어지게 되므로 반드시 휴대폰 등의 스마트 기기를 필요로 하는 사용상의 한계가 있었으며, 소비자 중심 및 컨텐츠 중심의 서비스로만 한정되는 단점이 있어 관리자 중심의 서비스를 필요로 하는 경우 적용이 불가능하게 되는 단점이 있었다
KR 10-1535041 B1 2015.07.01 등록 KR 10-2016-0071305 A 2016.06.21 공개
따라서 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 창안한 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 소 공간으로 분리된 각각의 단위 공간 내에서기업 내 인적 및 물적 자산에 부착된 다수 개의 이동중인 이동형 비콘의 정보를 실시간 획득 및 수집하고, 동일 공간 내의 비콘 스캐너와 이동중인 이동형 비콘 사이의 수신 신호강도(RSSI)로 이동형 비콘의 실시간 위치와 이동 경로를 도출할 수 있도록 함으로써 휴대폰 등의 스마트 기기를 이용하지 않고도 기업의 자산, 인력, 물류 등에 부착된 이동형 비콘의 실시간 위치정보 및 이동거리를 실시간 모니터링할 수 있는 이동형 비콘의 실시간 위치 정보 및 이동거리 도출이 가능한 비콘 스캐너를 제공하고자 하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 형태는, 인적 또는 물적 자산에 부착되어 인적 물적 자산의 이동에 따라 자유로운 이동이 가능하게 구성되며 저전력 블루투스를 지원하는 블루투스 4.0 프로토콜 기반의 비콘신호를 인접 기기들에 송출하고 인접 기기의 확인된 위치에서 설정된 서비스를 비콘신호로 전송하는 다수 개의 이동형 비콘이 설치되면, 소 공간으로 구분된 각 단위 공간 내에 각각 일대일로 설치되며 자신이 위치하는 각 단위 공간 내에서 주변의 비콘신호를 스캐닝하여 자신의 작동 반경 이내에서 이동중인 이동형 비콘의 정보를 실시간 획득 및 수집하고 자신의 비콘 신호에 주변에서 획득된 이동형 비콘의 정보와 신호 강도 정보를 함께 실어 Wi-Fi 또는 유선 이더넷 케이블을 통해 외부로 전송하는 다수 개의 비콘 스캐너로 구성된다.
상기 본 발명의 실시 형태에서, 각각의 비콘 스캐너는, 마이크로프로세서(CPU)로 구현되는 주제어부, 메모리부, 블루투스부, 와이파이부, 네트워크 접속부, 및 전원부를 포함하고, 저전력 블루투스를 지원하는 블루투스 4.0 프로토콜 기반의 비콘신호를 인접 기기들에 송출하며, 동일 공간에 존재하는 다수 개의 이동형 비콘의 정보를 동시에 모니터링할 수 있는 게이트웨이 기능 및 블루투스 V4.1, V4.2의 양방향 통신과 IP 주소 할당을 통한 이더넷 환경에서의 제어를 위한 네트워크 접근점(Access Point)으로서의 역할을 수행하는 비콘으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명의 실시 형태에서, 각각의 비콘 스캐너는, 자신의 배터리 정보를 실시간 확인하여 배터리의 잔량 대비 주변의 이동형 비콘에 대한 스캐닝 시간 간격을 반비례구조로 조절하여 배터리 잔량에 따라 비콘 스캐닝 시간을 조절하며, 자신과 동일 공간에 존재하는 주변의 이동형 비콘을 스캐닝하여 기준치보다 많은 갯수의 이동형 비콘이 인식되는 경우 신호 강도가 높은 순서대로 필터링하여 이동형 비콘의 정보를 송출하고, 인식된 이동형 비콘의 정보를 확인하여 송출해야 할 이동형 비콘의 정보가 기준치보다 많을 경우 자신의 비콘 신호 주기를 단축시켜 비콘 신호를 송출하되 송출되는 비콘 신호에 시간대별 인덱스를 추가하여 송출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 네트워크 접근점(Access Point) 역할을 수행하는 비콘 스캐너를 이용하여 다수 개의 이동형 비콘의 정보를 획득 및 수집하고, 보정 및 측위 알고리즘을 통해 비콘 스캐너와 이동하고 있는 이동형 비콘 사이의 신호강도(RSSI)를 토대로 비콘 스캐너의 실시간 위치와 이동 경로를 도출함으로써 휴대폰 등의 스마트 기기를 사용하지 않고도 통합 관리하고자 하는 기업의 자산, 인력, 물류 등에 부착된 이동형 비콘의 실시간 위치정보 및 이동거리를 실시간 모니터링할 수 있게 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 의한 이동형 비콘의 실시간 위치 정보 및 이동거리 도출이 가능한 비콘 스캐너에 의해 구현 가능한 서비스 시스템의 구성을 개략적으로 예시한 개념도이다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명을 위해 구현된 이동형 비콘의 내부 구성을 예시한 블록도와 단면도이다.
도 3은 본 발명을 위해 구현된 비콘 스캐너의 내부 구성을 예시한 블록도이다.
이하, 본 발명에 의한 이동형 비콘의 실시간 위치 정보 및 이동거리 도출이 가능한 비콘 스캐너의 전체적인 구성 및 동작을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 의한 이동형 비콘의 실시간 위치 정보 및 이동거리 도출이 가능한 비콘 스캐너에 의해 구현 가능한 서비스 시스템의 구성을 개략적으로 예시한 개념도이고, 도 2a 내지 도 2c는 본 발명을 위해 구현된 이동형 비콘의 내부 구성을 예시한 블록도와 블루투스 스마트 프로파일의 전체 구성도와 단면도이며, 도 3은 본 발명을 위해 구현된 비콘 스캐너의 내부 구성을 예시한 블록도로서, 본 발명의 일 실시 형태에 의한 이동형 비콘의 실시간 위치 정보 및 이동거리 도출이 가능한 비콘 스캐너는, 도 1에 예시된 바와 같이 소 구역으로 구분된 각각의 단위 공간(도면상에는 a 구역 내지 d 구역의 단위 공간으로 구분된 경우가 예시되어 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 이하의 상세한 설명에서는 4개의 단위 공간으로 구분된 경우를 예로 들어 설명하기로 함) 내에 각각 설치되는 다수개의 비콘 스캐너(120a-120d)로 구성되며, 이동 가능한 다수 개의 이동형 비콘(110a1-110a3, 110b1-110b2, 110c1-110c3, 110d1-110d2), 보정 및 측위 알고리즘(130), 및 관제서버(200)를 포함하는 서비스 시스템에 적용되어 구현될 수 있다.
각각의 이동형 비콘(110a1-110a3, 110b1-110b2, 110c1-110c3, 110d1-110d2)은 인적 또는 물적 자산에 부착되어 인적 또는 물적 자산의 이동에 따라 자유롭게 이동 가능하게 구성되며, 도 2a에 예시된 바와 같이 RF 처리를 위한 BLE 관련 회로와 디지털 처리를 위한 마이크로프로세서로서의 8051 CPU 코어와 메모리 등을 포함하는 BLE 무선 MCU 칩(111: 예를 들면 CC2540 칩)과 필터(112: Filter) 및 전원부(113: VDD) 등을 포함하여 구성된다. 이러한 각각의 이동형 비콘(110a1-110a3, 110b1-110b2, 110c1-110c3, 110d1-110d2)은 인적 또는 물적 자산에 부착 가능하도록 크기가 최소화된 초소형으로 이루어지며, 저전력 블루투스를 지원하는 블루투스 4.0 프로토콜 기반의 비콘신호를 인접 기기들에 송출할 수 있도록 도 2b에 예시된 바와 같이 비콘 서비스에 맞게 데이터의 포맷, 통신 규격 등이 비콘 프로파일(프로그램)에 의해 정의되어 향후 비콘 스캐너와의 통신에서 기준이 될 수 있도록 구성되고, 비콘 서비스에 맞는 컨텐츠(예를 들면 메시지, 쿠폰 등의 서비스 정보)를 인접 기기에 전송한다.
이러한 이동형 비콘(110a1-110a3, 110b1-110b2, 110c1-110c3, 110d1-110d2)은 이동형으로써 소 공간으로 구분된 각 단위 공간(a 구역 내지 d 구역)을 넘나들 수 있으며, 인적 자산인 사람이 소지하거나 물적 자산에 부착될 경우에 착용의 편의성과 부착의 편의성, 안정성 등이 모두 고려되어야 하므로, 도 2c에 예시된 바와 같이 두께를 최소화하기 위하여 BLE 무선 MCU 칩, 메모리 등은 패키지 이전 단계의 웨이퍼(CSP : Chip Scale Package) 상태로 필름 PCB 또는 Flexible PCB에 SMT(Surface Mounter Technology)로 구현될 수 있다. 또한, 이러한 이동형 비콘(110a1-110a3, 110b1-110b2, 110c1-110c3, 110d1-110d2)은 인적 자산이 간편하게 소지할 수 있도록 높이가 최대 3mm 이하인 카드 타입(예를 들면 RFID 카드), 또는 물류 자산 등에 부착 가능한 스티커 타입(예를 들면 RFID 태그 또는 바코드 태그 등)으로 이루어지는 것이 바람직하고, 또한, 전원부의 경우 예를 들면 배터리의 충전 및 교환 없이 최소 6개월 이상 사용 가능하도록 하기 위해 배터리 또한, 필름 배터리 또는 박막형 리듐이온 배터리를 사용하고 초저전력 소모를 위한 박막형 비콘으로 구성되는 것이 바람직하다.
다수 개의 비콘 스캐너(120a-120d)는 도 1에 예시된 바와 같이 소 공간으로 구분된 각 단위 공간(a 구역 내지 d 구역) 내에 각각 일대일로 설치되며, 각각의 비콘 스캐너(120a-120d)는 도 3에 예시된 바와 같이 마이크로프로세서(CPU)로 구현되는 주제어부(121), 메모리부(122), 블루투스부(123), 와이파이부(124), 네트워크 접속부(125), 및 전원부(126)를 포함하여 구성된다. 이러한 각각의 비콘 스캐너(120a-120d)는 자신이 위치하는 각 단위 공간 내에서 주변의 비콘신호를 스캐닝하여 일정 거리 이내(바람직하게는 최대 반경 100m 이내)에서 이동중인 이동형 비콘의 정보를 실시간 획득 및 수집하고, 자신의 비콘 신호에 주변에서 획득된 이동형 비콘의 정보와 신호 강도 정보를 함께 실어 Wi-Fi(와이파이) 또는 유선 이더넷 케이블을 통해 관제서버(200)로 전송한다. 또한, 이러한 각각의 비콘 스캐너(120a-120d)는 순수한 비콘 기능을 수행하도록 구성되어 저전력 블루투스를 지원하는 블루투스 4.0 프로토콜 기반의 비콘신호를 인접 기기들에 송출하고, 아울러 자신과 동일 공간에 존재하는 다수 개(예를 들면 최대 100개)의 이동형 비콘의 정보를 동시에 모니터링할 수 있는 게이트웨이 기능 및 블루투스 V4.1, V4.2의 양방향 통신과 IP 주소 할당을 통한 이더넷 환경에서의 제어를 위한 네트워크 접근점(Access Point)으로서의 역할을 수행하도록 구성된다. 특히 이러한 각각의 비콘 스캐너(120a-120d)는 양산성을 고려할 경우 DIP 타입의 부품들은 모두 SMD 타입으로 변경 및 대체하여 구현될 수 있으며, CPU 내부의 RTC(Real Time Clock) 오차율을 줄이기 위한 전용 RTC가 하드웨어로 구현될 수 있고, 블루투스부와 와이파이부는 콤보 어댑터보드를 4채널 모두 사용할 수 있게 구현 가능하며, USB를 USB 콘솔로 사용하기 위하여 USB to Serial 하드웨어를 적용하여 구현할 수도 있다.
또한, 이러한 각각의 비콘 스캐너(120a-120d)는 마이크로프로세서가 전원부의 배터리 잔량을 실시간 확인하여, 배터리의 잔량이 미리 설정된 기준치 이하인 상태에서는 배터리 잔량 대비 비콘 스캐닝 시간을 반비례구조로 자동 조절되도록 하여 배터리 잔량에 따라 비콘 스캐닝 시간을 조절하도록 구성될 수 있다. 또한, 이러한 각각의 비콘 스캐너(120a-120d)는 자신과 동일 공간에 존재하는 주변의 이동형 비콘(110a1-110a3, 110b1-110b2, 110c1-110c3, 110d1-110d2)을 스캐닝하여 기준치보다 많은 갯수의 이동형 비콘이 인식되는 경우 신호 강도가 높은 순서대로 필터링하여 이동형 비콘의 정보를 송출하도록 구성될 수 있으며, 아울러 인식된 이동형 비콘의 정보를 확인하여 송출해야 할 이동형 비콘의 정보가 기준치보다 많을 경우 자신의 비콘 신호 송출 주기를 단축시켜 비콘 신호를 송출하고, 송출되는 비콘 신호에 시간대별 인덱스를 추가하여 송출하도록 구성될 수 있다.
보정 및 측위 알고리즘(130)은 동일 공간에 존재하는 이동형 비콘(110a1-110a3, 110b1-110b2, 110c1-110c3, 110d1-110d2)과 비콘 스캐너(120a-120d)의 RF 편차를 보정하는 원천데이터 보정 알고리즘(131)과, 이동형 비콘과 비콘 스캐너 사이의 수신 강도 정보를 이용하여 이동형 비콘과 비콘 스캐너 사이의 상대 위치를 계산하는 측위 알고리즘(132)으로 구성될 수 있으며, 이러한 보정 및 측위 알고리즘(130)은 각각의 비콘 스캐너(120a-120d), 비콘 스캐너와 연결된 별도의 분석용 단말기(10) 중의 어느 하나에 프로그램의 형태로 탑재되어 운용될 수 있다. 이하의 설명에서는 비콘 스캐너와 연결된 별도의 분석용 단말기에 탑재된 형태를 예로 들어 설명하기로 한다.
원천데이터 보정 알고리즘(131)은 동일 공간에 존재하는 이동형 비콘과 비콘 스캐너의 RF 수신감도의 편차를 하나의 기준값으로 교정하는 알고리즘으로 구현될 수 있다. 즉, 동일 공간(셀 영역)에 존재하는 이동형 비콘과 비콘 스캐너의 RF 수신감도는 RF 제품의 특성상 동일 공간, 동일 위치에서도 약 10%의 변동율이 발생하게 되므로, 이를 보정하기 위해서 각 디바이스 사이의 일정한 위치에서의 평균값과 양산 시에 실시되는 접촉식 시험(conducted Test)을 통해 획득한 값 사이의 상관관계를 분석하고 이를 대기중 시험(Air Test)을 통해 획득한 값과의 유효성 분석함으로서 동일 공간에 존재하는 이동형 비콘과 비콘 스캐너의 RF 수신감도의 편차를 해결할 수 있게 된다.
또한, 이러한 원천데이터 보정 알고리즘(131)은 안테나의 패턴에 따른 방향성 변수를 해결하는 방법으로 구현될 수도 있다. 즉 모든 안테나는 방향성에 따라 감도가 달라지는 특성을 가지고 있고 이로 인하여 동일 위치에서 방향에 따라 RF 수신 감도가 달라지게 되므로, 이를 해결하기 위해서 안테나의 방향성을 감지할 수 있는 센서를 이동성 비콘에 설치하고 센서를 통해 감지되는 안테나의 방향성에 따라 이들 이동형 비콘과 비콘 스캐너의 RF 수신감도 편차를 교정함으로서 오차를 보정할 수 있게 된다.
측위 알고리즘(132)은 각 단위 공간 내의 비콘 스캐너(120a-120d)에서 획득된 동일 공간 내의 이동형 비콘과 비콘 스캐너 사이의 신호 강도 정보를 토대로 삼각 측량법(Triangluation)을 사용하여 각 동일 공간 내의 이동형 비콘과 비콘 스캐너 사이의 상대 위치를 계산하고 이동형 비콘의 위치와 이동경로를 도출해낸다. 이러한 보정 및 측위 알고리즘(130)은 이동형 비콘과 비콘 스캐너의 RF 편차를 하나의 기준값(예를 들면 오차율 3% 이하)으로 보정하고, 비콘 스캐너의 비콘 신호에 실려 함께 전송되는 동일 공간 내의 이동형 비콘의 정보와 비콘 스캐너 사이의 신호 강도 정보를 토대로 일정 범위 이내(예를 들면 최대 5m)의 오차율로 동일 공간 내의 각 이동형 비콘과 비콘 스캐너와의 상대 위치를 도출해낸다. 즉, 원천데이터 보정 알고리즘(131)의 경우 이동 평균 필터((Moving Average Filter)를 사용하여 실제 값의 변화와 인지시 까지의 지연 시간을 고려한 최적 평균값을 찾아 동일 공간 내의 이동형 비콘과 비콘 스캐너의 RF 수신 감도에 대한 편차를 교정함으로써 오차율을 줄일 수 있다. 또한, 원천데이터 보정 알고리즘(131)의 경우 비선형적(Non-linear)으로 변화하는 수신강도와 거리와의 상관관계를 얻기 위해서는 칼만 필터(Kalman Filter)를 적용할 수도 있다. 측위 알고리즘(132)의 경우 삼각 측량법을 적용하여 동일 공간 내의 이동형 비콘 및 비콘 스캐너에 대한 좌표와 거리를 도출해낼 수 있다.
참고로, 관제서버(200)는 각 단위 공간 내의 비콘 스캐너(120a-120d)에서 획득된 정보와 동일 공간 내의 이동형 비콘의 동일 시간대의 신호강도를 실시간으로 수신하여, 이를 데이터베이스(220)에 저장한다. 또한, 관제서버(200)는 보정 및 측위 알고리즘(130)을 통해 도출해낸 정보를 사용자가 쉽게 인지할 수 있도록 가공하여 디스플레이 윈도우를 구성하고 통합 관제시스템을 운영하며, 자산 관제앱을 등록, 수정 및 배포하여 이러한 자산 관제앱을 통해 제시함으로써 고객이 원하는 정보를 쉽게 확인할 수 있게 한다.
이상과 같이 구성되는 이동형 비콘의 실시간 위치 정보 및 이동거리 도출이 가능한 비콘 스캐너의 동작 및 그에 의한 작용 효과를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 2a에 예시된 바와 같이 RF 처리를 위한 BLE 관련 회로와 디지털 처리를 위한 마이크로프로세서로서의 8051 CPU 코어와 메모리 등을 포함하는 BLE 무선 MCU 칩(111: 예를 들면 CC2540 칩)과 필터(112: Filter) 및 전원부(113: VDD)) 등을 포함하는 다수 개의 이동형 비콘(110a1-110a3, 110b1-110b2, 110c1-110c3, 110d1-110d2)을 제조하고, 아울러 도 3에 예시된 바와 같이 마이크로프로세서(CPU)로 구현되는 주제어부(121), 메모리부(122), 블루투스부(123), 와이파이부(124), 네트워크 접속부(125), 및 전원부(126)를 포함하는 각각의 비콘 스캐너(120a-120d)을 제조한다.
다음으로 도 1에 예시된 바와 같이, 인적 및 물적 자산을 통합 관리하고자 하는 실내 공간을 다수 개의 단위 공간(이때 각 단위 공간의 최대 반경을 비콘 스캐너의 최대 작동반경인 100m 이내로 설정하는 것이 바람직함)으로 구분하여 그 구분된 각각의 단위 공간(a 구역 내지 d 구역)에 다수 개의 비콘 스캐너(120a-120d)를 각각 일대일로 설치하고, 다수 개의 이동형 비콘(110a1-110a3, 110b1-110b2, 110c1-110c3, 110d1-110d2)을 관리하고자 하는 각각의 인적 자산 또는 물적 자산에 부착(또는 소지)하면, 각각의 이동형 비콘(110a1-110a3, 110b1-110b2, 110c1-110c3, 110d1-110d2)이 부착(또는 소지)된 인적 또는 물적 자산의 이동에 따라 각각의 이동형 비콘도 자유롭게 이동 가능하게 된다.
이후 이동형 비콘 중의 적어도 하나가 인적 또는 물적 자산의 이동에 따라 비콘 스캐너(120a-120d) 중의 적어도 하나가 위치한 단위 공간에 들어오게 되면, 해당 단위 공간 내의 이동형 비콘이 송출하는 블루투스 4.0 프로토콜 기반의 비콘신호를 동일 공간 내의 비콘 스캐너(120a-120d 중의 적어도 하나)가 스캐닝할 수 있게 된다.
예를 들어, a 구역의 단위 공간 내에 이동형 비콘(110a1-110a3 중의 적어도 어느 하나 또는 둘 이상)이 들어오게 되면, a 구역의 단위 공간 내에 설치된 비콘 스캐너(120a)는 자신이 위치하는 동일 공간 내(최대 반경 100m 이내)에서 송출되는 주변의 비콘신호를 스캐닝하여 최대 작동 반경 내에서 이동중인 이동형 비콘의 정보를 실시간 획득 및 수집하게 되고, b 구역의 단위 공간 내에 이동형 비콘(110b1-110b2 중의 적어도 어느 하나 또는 둘 이상)이 들어오게 되면, b 구역의 단위 공간 내에 설치된 비콘 스캐너(120b)는 자신이 위치하는 동일 공간 내(최대 반경 100m 이내)에서 송출되는 주변의 비콘신호를 스캐닝하여 최대 작동 반경 내에서 이동중인 이동형 비콘의 정보를 실시간 획득 및 수집하게 되며, c 구역의 단위 공간 내에 이동형 비콘(110c1-110c3 중의 적어도 어느 하나 또는 둘 이상)이 들어오게 되면, c 구역의 단위 공간 내에 설치된 비콘 스캐너(120c)는 자신이 위치하는 동일 공간 내(최대 반경 100m 이내)에서 송출되는 주변의 비콘신호를 스캐닝하여 최대 작동 반경 내에서 이동중인 이동형 비콘의 정보를 실시간 획득 및 수집하게 되고, d 구역의 단위 공간 내에 이동형 비콘(110d1-110d2 중의 적어도 어느 하나 또는 둘 이상)이 들어오게 되면, d 구역의 단위 공간 내에 설치된 비콘 스캐너(120d)는 자신이 위치하는 동일 공간 내(최대 반경 100m 이내)에서 송출되는 주변의 비콘신호를 스캐닝하여 최대 작동 반경 내에서 이동중인 이동형 비콘의 정보를 실시간 획득 및 수집하게 된다.
이때 각 구역의 단위 공간 내에 설치된 각각의 비콘 스캐너(120a-120d)는 순수한 비콘 기능을 수행하도록 구성되어 저전력 블루투스를 지원하는 블루투스 4.0 프로토콜 기반의 비콘신호를 인접 기기들에 송출할 수 있고, 아울러 자신과 동일 공간에 존재하는 다수 개의 이동형 비콘의 정보를 최대 100개까지 동시에 모니터링할 수 있는 게이트웨이 기능 및 블루투스 V4.1, V4.2의 양방향 통신과 IP 주소 할당을 통한 이더넷 환경에서의 제어를 위한 네트워크 접근점(Access Point)으로서의 역할을 수행하도록 구성되어 있으므로, 자신의 비콘 신호에 주변에서 획득된 이동형 비콘의 정보와 신호 강도 정보를 함께 실어 Wi-Fi(와이파이) 또는 유선 이더넷 케이블을 통해 외부로, 즉 관제서버(200)로 전송할 수 있게 된다.
이러한 동작 중에 각각의 단위 공간 내에 일대일 설치되는 각각의 비콘 스캐너(120a-120d)에서는 내장 마이크로프로세서가 전원부의 배터리 상태를 실시간 체크하여 배터리의 잔량을 확인하고, 배터리의 잔량이 미리 설정된 기준치 이하인 경우에는 배터리의 소모량을 줄이기 위해서 배터리 잔량 대비 비콘 스캐닝 시간 간격을 늘려 반비례되는 구조로 자동 조절함으로써, 배터리 잔량에 따라 비콘 스캐닝 시간을 자동으로 조절할 수 있게 된다.
또한, 이러한 각각의 비콘 스캐너(120a-120d)에서는 자신과 동일 공간에 존재하는 주변의 이동형 비콘(110a1-110a3, 110b1-110b2, 110c1-110c3, 110d1-110d2)을 스캐닝하여, 인식되는 이동형 비콘이 기준치보다 많은 경우 신호 강도가 높은 순서대로 필터링하여 이동형 비콘의 정보를 송출함으로써, 보다 정확하고 확실하게 인식되는 이동형 비콘에 대해서만 선택적으로 스캐닝하여 송출할 수 있게 된다.
아울러 이러한 각각의 비콘 스캐너(120a-120d)에서는 인식된 이동형 비콘의 정보를 확인하여 기준치보다 많은 양의 이동형 비콘의 정보를 송출해야 하는 경우, 자신의 비콘 신호 송출 주기를 단축시켜 비콘 신호를 송출함으로써 보다 많은 양의 이동형 비콘의 정보를 신속하게 전송할 수 있게 되며, 이때에는 송출되는 비콘 신호에 시간대별 인덱스를 추가하여 송출함으로써, 관제서버(200)에서 시간대별 인덱스를 이용하여 이동형 비콘의 정보 처리가 가능하게 한다.
한편, 상기와 같이 각 비콘 스캐너(120a-120d)가 자신의 비콘 신호에 주변에서 획득된 이동형 비콘의 정보와 신호 강도 정보를 함께 실어 Wi-Fi(와이파이) 또는 유선 이더넷 케이블을 통해 관제서버(200)로 전송하게 되면, 관제서버(200)는 각 단위 공간 내의 비콘 스캐너(120a-120d)에서 획득된 정보와 동일 공간 내의 이동형 비콘의 동일 시간대의 신호강도를 실시간으로 수신하여, 이를 데이터베이스(220)에 저장하고, 아울러 별도의 분석용 단말기에 탑재된 보정 및 측위 알고리즘(130)을 통해 도출해낸 정보를 사용자가 쉽게 인지할 수 있도록 가공하여 디스플레이 윈도우를 구성하여 자산 관제앱을 통해 제시함으로써 고객이 원하는 정보를 쉽게 확인할 수 있게 한다.
이때 분석용 단말기에 탑재된 보정 및 측위 알고리즘(130)에서는 원천데이터 보정 알고리즘(131)으로 동일 공간에 존재하는 이동형 비콘(110a1-110a3, 110b1-110b2, 110c1-110c3, 110d1-110d2)과 비콘 스캐너(120a-120d)의 RF 편차를 보정하고, 측위 알고리즘(132)으로 이동형 비콘과 비콘 스캐너 사이의 수신 강도 정보를 이용하여 이동형 비콘과 비콘 스캐너 사이의 상대 위치를 계산하여, 이동형 비콘의 위치와 이동경로를 도출해낼 수 있게 된다.
즉, 원천데이터 보정 알고리즘(131)에서는 각 디바이스 사이의 일정한 위치에서의 평균값과 양산 시에 실시되는 접촉식 시험(conducted Test)을 통해 획득한 값 사이의 상관관계를 분석하고 이를 대기중 시험(Air Test)을 통해 획득한 값과의 유효성 분석함으로서 동일 공간에 존재하는 이동형 비콘과 비콘 스캐너의 RF 수신감도의 편차를 보정하거나, 또는 안테나의 방향성을 감지할 수 있도록 이동형 비콘에 부착된 센서를 통해 감지되는 안테나의 방향성에 따라 이들 이동형 비콘과 비콘 스캐너의 RF 수신감도 편차를 교정함으로서 원천 데이터의 오차를 오차율 3% 이하로 보정할 수 있게 된다. 이러한 원천데이터 보정 알고리즘(131)의 경우 이동 평균 필터((Moving Average Filter)를 사용하여 실제 값의 변화와 인지시 까지의 지연 시간을 고려한 최적 평균값을 찾아 동일 공간 내의 이동형 비콘과 비콘 스캐너의 RF 수신 감도에 대한 편차를 교정함으로써 오차율을 줄일 수 있으며, 비선형적(Non-linear)으로 변화하는 수신강도와 거리와의 상관관계를 얻기 위해서 칼만 필터(Kalman Filter)를 적용할 수도 있다.
한편, 측위 알고리즘(132)에서는 각 단위 공간 내의 비콘 스캐너(120a-120d)에서 획득된 동일 공간 내의 이동형 비콘과 비콘 스캐너 사이의 신호 강도 정보를 토대로 삼각 측량법(Triangluation)을 사용하여 각 동일 공간 내의 이동형 비콘과 비콘 스캐너 사이의 상대 위치를 최대 5m의 오차율로 계산하고 이동형 비콘의 위치와 이동경로를 도출해낸다.
이상의 본 발명에 의하면, 기업내 인적 및 물적 자산 등에 각각 부착되어 단위 공간을 각각 자유롭게 이동 가능한 이동형 비콘과 다수의 소 구역으로 영역 분할된 각각의 단위 공간에 각각 설치되어 네트워크 접근점(Access Point) 역할을 수행하는 비콘 스캐너를 사용하여 다수 개의 이동형 비콘의 정보를 획득 및 수집하고, 보정 및 측위 알고리즘으로 동일 공간 내의 비콘 스캐너와 이동하고 있는 이동형 비콘 사이의 신호강도(RSSI)를 이용하여 이동 중인 이동형 비콘의 실시간 위치와 이동 경로를 파악할 수 있게 되므로, 기업의 자산, 인력, 물류 등에 부착된 이동형 비콘의 위치정보 및 이동거리를 휴대폰 등의 스마트 기기를 사용하지 않고도 실시간 모니터링할 수 있게 된다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 아래에 기재된 특허 청구 범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
110a1-110a3, 110b1-110b2, 110c1-110c3, 110d1-110d2 : 이동형 비콘
111 : BLE 무선 MCU 칩 112 : 필터
113,126 : 전원부 120a-120d : 비콘 스캐너
121 : 주제어부 122 : 메모리부
123 : 블루투스부 124 : 와이파이부
125 : 네트워크 접속부 130 : 보정 및 측위 알고리즘
131 : 원천데이터 보정 알고리즘 132 : 측위 알고리즘
200 : 관제서버 220 : 데이터베이스

Claims (5)

  1. 저전력 블루투스를 지원하는 블루투스 프로토콜 기반의 비콘신호를 인접 기기들에 송출하고 인접 기기의 확인된 위치에서 설정된 서비스를 비콘신호로 전송하는 다수 개의 이동형 비콘(110a1-110a3, 110b1-110b2, 110c1-110c3, 110d1-110d2)이 설치되면,
    소 공간으로 구분된 각 단위 공간 내에 각각 일대일로 설치되며, 자신이 위치하는 각 단위 공간 내에서 주변의 비콘신호를 스캐닝하여 자신의 작동 반경 이내에서 이동중인 이동형 비콘의 정보를 실시간 획득 및 수집하고 자신의 비콘 신호에 주변에서 획득된 이동형 비콘의 정보와 신호 강도 정보를 함께 실어 무선 또는 유선을 통해 외부로 전송하는 다수개의 비콘 스캐너(120a-120d) 각각은,
    자신과 동일 공간에 존재하는 주변의 이동형 비콘을 스캐닝하여 기준치보다 많은 갯수의 이동형 비콘이 인식되는 경우 신호 강도가 높은 순서대로 필터링하여 이동형 비콘의 정보를 송출하는 것을 특징으로 하는 이동형 비콘의 실시간 위치 정보 및 이동거리 도출이 가능한 비콘 스캐너.
  2. 제1항에 있어서, 상기 비콘 스캐너(120a-120d) 각각은,
    마이크로프로세서(CPU)로 구현되는 주제어부(121), 메모리부(122), 블루투스부(123), 와이파이부(124), 네트워크 접속부(125), 및 전원부(126)를 포함하여 구성되며,
    저전력 블루투스를 지원하는 블루투스 4.0 프로토콜 기반의 비콘신호를 인접 기기들에 송출하고, 동일 공간에 존재하는 다수 개의 이동형 비콘의 정보를 동시에 모니터링할 수 있는 게이트웨이 기능 및 블루투스 V4.1, V4.2의 양방향 통신과 IP 주소 할당을 통한 이더넷 환경에서의 제어를 위한 네트워크 접근점(Access Point)으로서의 역할을 수행하는 비콘으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이동형 비콘의 실시간 위치 정보 및 이동거리 도출이 가능한 비콘 스캐너.
  3. 제1항에 있어서, 상기 비콘 스캐너(120a-120d) 각각은,
    자신의 배터리 정보를 실시간 확인하여 배터리의 잔량 대비 주변의 이동형 비콘에 대한 스캐닝 시간 간격을 반비례구조로 조절하여 배터리 잔량에 따라 비콘 스캐닝 시간을 조절하는 것을 특징으로 하는 이동형 비콘의 실시간 위치 정보 및 이동거리 도출이 가능한 비콘 스캐너.
  4. 삭제
  5. 저전력 블루투스를 지원하는 블루투스 프로토콜 기반의 비콘신호를 인접 기기들에 송출하고 인접 기기의 확인된 위치에서 설정된 서비스를 비콘신호로 전송하는 다수 개의 이동형 비콘(110a1-110a3, 110b1-110b2, 110c1-110c3, 110d1-110d2)이 설치되면,
    소 공간으로 구분된 각 단위 공간 내에 각각 일대일로 설치되며, 자신이 위치하는 각 단위 공간 내에서 주변의 비콘신호를 스캐닝하여 자신의 작동 반경 이내에서 이동중인 이동형 비콘의 정보를 실시간 획득 및 수집하고 자신의 비콘 신호에 주변에서 획득된 이동형 비콘의 정보와 신호 강도 정보를 함께 실어 무선 또는 유선을 통해 외부로 전송하는 다수개의 비콘 스캐너(120a-120d) 각각은,
    인식된 이동형 비콘의 정보를 확인하여 송출해야 할 이동형 비콘의 정보가 기준치보다 많을 경우 자신의 비콘 신호 주기를 단축시켜 비콘 신호를 송출하고, 송출되는 비콘 신호에 시간대별 인덱스를 추가하여 송출하는 것을 특징으로 하는 이동형 비콘의 실시간 위치 정보 및 이동거리 도출이 가능한 비콘 스캐너.
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