KR101922334B1 - 무선 전력 전송 환경에서의 지자기기반 사용자 위치 인식 방법 및 db 시스템 - Google Patents

무선 전력 전송 환경에서의 지자기기반 사용자 위치 인식 방법 및 db 시스템 Download PDF

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Abstract

무선 전력 전송 환경에서의 지자기기반 사용자 위치 인식 방법 및 시스템이 제시된다. 본 발명에서 제안하는 무선 전력 전송 환경에서의 지자기기반 사용자 위치 인식 방법은 무선충전 가능한 건물 내에서, 무선전력 전송으로 인한 교란 전 수집된 지자기맵 및 무선전력 전송으로 인한 교란 후 수집된 지자기맵의 지자기특성을 보정 및 보상하는 단계, 건물 내의 해당 지역에 무선전력 수신장치 및 지자기센서를 탑재한 장치를 소지한 사용자의 진입 시, 실시간으로 수집되는 지자기맵의 지자기특성을 보정 및 보상하는 단계, 사용자의 진입 시 실시간으로 수집되는 지자기맵을 무선전력 전송으로 인한 교란 전 수집된 지자기맵 및 무선전력 전송으로 인한 교란 후 수집된 지자기맵과 동일한 각도로 보정 및 보상 후 비교 및 매칭하는 단계, 무선전력 전송으로 인한 교란 전 수집된 지자기맵 및 무선전력 전송으로 인한 교란 후 수집된 지자기맵과 사용자의 진입 시 실시간으로 수집되는 지자기맵의 지자기특성이 동일한 값으로 매칭되는 경우, 사용자의 실시간 위치를 인식하는 단계 및 인식된 사용자의 실시간 위치에 대해 무선전력을 전송하여 무선 충전을 수행하는 단계를 포함한다.

Description

무선 전력 전송 환경에서의 지자기기반 사용자 위치 인식 방법 및 DB 시스템{The Geodetic based User Positioning Method and Database System in Wireless Power Transmission Environment}
본 발명은 무선 전력 전송 환경에서의 지자기기반 사용자 위치 인식 방법 및 DB 시스템에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 실내에서 무선충전이 가능한 모든 지역에 있는 웨어러블 디바이스 및 스마트폰을 포함한 지자기모듈을 탑재한 모든 장치에 대하여 지자기를 이용한 실내위치인식을 가능하게 하는 시스템에 관한 것이다.
최근 스마트폰, 스마트워치를 비롯한 웨어러블 기기시장이 급격하게 성장하며 개인 휴대기기에 대한 무선충전을 중심으로 비약적인 발전을 이루고 있다. 보다 높은 자유도와 안전성을 부여하기 위해 보다 먼 전송거리를 확보하고 다양한 이종기기에 동시에 전력을 공급할 수 있는 기술연구가 진행 중이다.
또한, 실내에서 사용할 수 있는 무선랜 신호의 증가와 스마트폰 사용자의 증가로 무선랜 신호를 이용한 스마트 폰의 실내 위치인식에 대한 연구가 활발하게 진행 중이다. 그러나 WLAN 신호중계기(다시 말해, AP)로부터 신호를 수신하여 위치를 추정하는 WiFi기반 실내위치인식은 인프라 구축 등에 대한 단점과 RSSI정보를 이용함에 있어 전파 과정에서 구조물에 의한 페이딩(fading)이 발생할 경우 측정오차가 발생하기 쉽다는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 극복하기 위한 여러 가지 지자기를 이용한 실내위치인식연구가 진행 중이지만 향후 무선충전에 대한 연구가 발전함에 따라 실내에서 거리에 상관없이 무선충전이 가능할 것으로 예상된다. 그러나 무선충전 시 지자기장의 교란이 생김에 따라 건물 내 지자기맵이 변형될 수 있는 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 실내 무선충전이 가능한 모든 지역에서 무선충전으로 인해 교란된 지자기 x, y, z의 자속밀도 및 전체 지자기 크기를 사전에 수집된 x, y, z의 자속밀도 및 전체 지자기크기에 대한 지자기맵과 동일한 형태로 보정을 한 후, 비교 매칭하여 무선전력 수신장치 및 지자기 센서를 탑재한 장치를 소지하고 있는 실제 사용자의 실내위치를 실시간으로 인식할 수 있는 방법 및 시스템을 제공하는데 있다.
일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 무선 전력 전송 환경에서의 지자기기반 사용자 위치 인식 방법은 무선충전 가능한 건물 내에서, 무선전력 전송으로 인한 교란 전 수집된 지자기맵 및 무선전력 전송으로 인한 교란 후 수집된 지자기맵의 지자기특성을 보정 및 보상하는 단계, 건물 내의 해당 지역에 무선전력 수신장치 및 지자기센서를 탑재한 장치를 소지한 사용자의 진입 시, 실시간으로 수집되는 지자기맵의 지자기특성을 보정 및 보상하는 단계, 무선전력 전송으로 인한 교란 전 수집된 지자기맵 및 무선전력 전송으로 인한 교란 후 수집된 지자기맵과 사용자의 진입 시 실시간으로 수집되는 지자기맵을 비교 및 매칭하는 단계, 무선전력 전송으로 인한 교란 전 수집된 지자기맵 및 무선전력 전송으로 인한 교란 후 수집된 지자기맵과 사용자의 진입 시 실시간으로 수집되는 지자기맵의 지자기특성이 동일한 값으로 매칭되는 경우, 사용자의 실시간 위치를 인식하는 단계 및 인식된 사용자의 실시간 위치에 대해 무선전력을 전송하여 무선 충전을 수행하는 단계를 포함한다.
무선충전 가능한 건물 내에서, 무선전력 전송으로 인한 교란 전 수집된 지자기맵 및 무선전력 전송으로 인한 교란 후 수집된 지자기맵의 지자기특성을 보정 및 보상하는 단계는 무선전력 전송으로 인한 교란 전 x, y, z축에 대한 자속밀도 및 전체 지자기 크기에 대한 지자기맵의 지자기특성을 보정 및 보상하여 저장하고, 전자기유도방식, 자기공진방식, 마이크로파방식 중 어느 하나를 포함하는 무선전력 전송으로 인한 교란 후 x, y, z축에 대한 자속밀도 및 전체 지자기 크기에 대한 지자기맵의 지자기특성을 보정 및 보상하여 저장한다.
건물 내의 해당 지역에 무선전력 수신장치 및 지자기센서를 탑재한 장치를 소지한 사용자의 진입 시, 실시간으로 수집되는 지자기맵의 지자기특성을 보정 및 보상하는 단계는 무선전력 수신장치 및 지자기센서를 탑재한 장치를 소지한 사용자의 진입 시, 실시간으로 산출되는 x, y, z축에 대한 자속밀도 및 전체 지자기 크기에 대한 지자기맵의 지자기특성을 보정 및 보상하여 저장한다.
지자기맵들의 지자기특성을 보정 및 보상하는 방법은 주파수영역 보상기법, 파라미터 기반 보상기법 및 최대 가능 추정치를 이용한 보상기법 중 어느 하나를 포함한다.
사용자의 실시간 위치를 인식하는 단계는 해당 지역에 현재 나타나는 임의의 한 각도로 측정된 지자기값을 사전에 수집된 보상 및 보정된 지자기맵과 동일한 각도로 보정 및 보상하여 매칭을 시키며, 매칭 시 사용자의 실시간 위치를 인식하고, 인식된 사용자의 위치를 시각적으로 나타냄으로써 사용자의 현재위치를 확인하도록 한다.
인식된 사용자의 실시간 위치에 대해 무선전력을 전송하여 무선 충전을 수행하는 단계는 무선충전 가능한 건물 내에서, 자기유도방식, 자기공진방식, 마이크로파방식 중 어느 하나를 포함하는 방식의 무선전력 전송신호를 수신하여 무선충전 한다.
또 다른 일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 무선 전력 전송 환경에서의 지자기기반 사용자 위치 인식 시스템은 무선충전 가능한 건물 내에서, 무선전력 전송으로 인한 교란 전 수집된 지자기맵, 무선전력 전송으로 인한 교란 후 수집된 지자기맵 및 건물 내의 해당 지역에 무선전력 수신장치 및 지자기센서를 탑재한 장치를 소지한 사용자의 진입 시, 실시간으로 수집되는 지자기맵의 지자기특성을 보정 및 보상하여 저장하는 데이터베이스부, 무선전력 전송으로 인한 교란 전 수집된 지자기맵 및 무선전력 전송으로 인한 교란 후 수집된 지자기맵과 사용자의 진입 시 실시간으로 수집되는 지자기맵을 사전에 수집된 보상 및 보정된 지자기맵과 동일한 각도로 보정 및 보상하여 비교 및 매칭하는 매칭부, 무선전력 전송으로 인한 교란 전 수집된 지자기맵 및 무선전력 전송으로 인한 교란 후 수집된 지자기맵과 사용자의 진입 시 실시간으로 수집되는 지자기맵의 지자기특성이 동일한 값으로 매칭되는 경우, 사용자의 실시간 위치를 인식하는 위치부 및 인식된 사용자의 실시간 위치에 대해 무선전력을 수신하여 무선 충전을 수행하는 무선전력 수신부를 포함한다.
데이터베이스부는 무선전력 전송으로 인한 교란 전 x, y, z축에 대한 자속밀도 및 전체 지자기 크기에 대한 지자기맵의 지자기특성을 보정 및 보상하여 저장한다.
데이터베이스부는 전자기유도방식, 자기공진방식, 마이크로파방식 중 어느 하나를 포함하는 무선전력 전송으로 인한 교란 후 x, y, z축에 대한 자속밀도 및 전체 지자기 크기에 대한 지자기맵의 지자기특성을 보정 및 보상하여 저장한다.
데이터베이스부는 무선전력 수신장치 및 지자기센서를 탑재한 장치를 소지한 사용자의 진입 시, 실시간으로 산출되는 x, y, z축에 대한 자속밀도 및 전체 지자기 크기에 대한 지자기맵의 지자기특성을 보정 및 보상하여 저장한다.
지자기맵들의 지자기특성을 보정 및 보상하는 방법은 주파수영역 보상기법, 파라미터 기반 보상기법 및 최대 가능 추정치를 이용한 보상기법 중 어느 하나를 포함한다.
위치부는 매칭부에서 매칭된 지자기맵의 지자기특성을 이용하여 사용자의 실시간 위치를 인식하고, 인식된 사용자의 위치를 시각적으로 나타냄으로써 사용자의 현재위치를 확인하도록 한다.
무선전력 수신부는 무선충전 가능한 건물 내에서, 자기유도방식, 자기공진방식, 마이크로파방식 중 어느 하나를 포함하는 방식의 무선전력 전송신호를 수신하여 무선충전 한다.
본 발명의 실시예들에 따르면 실내 무선충전이 가능한 모든 지역에서 무선충전으로 인해 교란된 지자기 x, y, z의 자속밀도 및 전체 지자기 크기를 사전에 수집된 x, y, z의 자속밀도 및 전체 지자기크기에 대한 지자기맵과 동일한 형태로 보정을 한 후, 비교 매칭하여 무선전력 수신장치 및 지자기 센서를 탑재한 장치를 소지하고 있는 실제 사용자의 실내위치를 실시간으로 인식할 수 있다. 따라서, 무선전력수신장치 및 지자기센서를 탑재한 장치를 이용하여 실내에서 무선충전을 하는 상황에서도 사용자의 위치를 정확하게 인식할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 환경에서의 지자기기반 사용자 위치 인식 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 환경에서의 지자기기반 사용자 위치 인식 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지자기맵을 비교 및 매칭하는 매칭부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 왜곡된 지자기 데이터를 보정 및 보상하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 환경에서의 지자기기반 사용자 위치 인식 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 환경에서의 지자기기반 사용자 위치 인식은 실내에서 무선충전이 가능한 모든 지역에서 무선전력수신장치 및 지자기센서를 탑재한 장치, 예를 들어 스마트폰 또는 웨어러블 디바이스를 소지하고 있는 사용자의 위치를 정확하게 인식하는 것을 의미한다. WiFi나 블루투스, UWB와 같은 전파를 이용한 실내위치인식은 장애물 또는 구조물에 의한 다중 경로 페이딩현상이 나타난다.
따라서, 실내 무선충전이 가능한 모든 지역에서 무선충전으로 인해 교란된 지자기 x, y, z의 자속밀도 및 전체 지자기 크기를 사전에 수집된 x, y, z의 자속밀도 및 전체 지자기크기에 대한 지자기맵과 동일한 각도로 보정한 후, 비교 매칭하여 무선전력 수신장치 및 지자기 센서를 탑재한 장치를 소지하고 있는 실제 사용자의 실내위치를 실시간으로 인식할 수 있는 방법 및 시스템을 제공하고자 한다.
제안하는 무선 전력 전송 환경에서의 지자기기반 사용자 위치 인식 방법은 무선충전 가능한 건물 내에서, 무선전력 전송으로 인한 교란 전 수집된 지자기맵 및 무선전력 전송으로 인한 교란 후 수집된 지자기맵의 지자기특성을 보정 및 보상하는 단계(110), 건물 내의 해당 지역에 무선전력 수신장치 및 지자기센서를 탑재한 장치를 소지한 사용자의 진입 시, 실시간으로 수집되는 지자기맵의 지자기특성을 보정 및 보상하는 단계(120), 무선전력 전송으로 인한 교란 전 수집된 지자기맵 및 무선전력 전송으로 인한 교란 후 수집된 지자기맵과 사용자의 진입 시 실시간으로 수집되는 지자기맵을 비교 및 매칭하는 단계(130), 무선전력 전송으로 인한 교란 전 수집된 지자기맵 및 무선전력 전송으로 인한 교란 후 수집된 지자기맵과 사용자의 진입 시 실시간으로 수집되는 지자기맵의 지자기특성이 동일한 값으로 매칭되는 경우, 사용자의 실시간 위치를 인식하는 단계(140) 및 인식된 사용자의 실시간 위치에 대해 무선전력을 전송하여 무선 충전을 수행하는 단계(150)를 포함한다.
단계(110)에서, 무선충전 가능한 건물 내에서, 무선전력 전송으로 인한 교란 전 수집된 지자기맵 및 무선전력 전송으로 인한 교란 후 수집된 지자기맵의 지자기특성을 보정 및 보상한다.
무선전력 전송으로 인한 교란이 발생하기 전의 x, y, z축에 대한 자속밀도 및 전체 지자기 크기에 대한 지자기맵의 지자기특성을 보정 및 보상하여 데이터 베이스에 저장한다.
그리고, 전자기유도방식, 자기공진방식, 마이크로파방식 중 어느 하나를 포함하는 무선전력 전송으로 인한 교란 후의 x, y, z축에 대한 자속밀도 및 전체 지자기 크기에 대한 지자기맵의 지자기특성을 보정 및 보상하여 데이터 베이스에 저장한다.
단계(120)에서, 건물 내의 해당 지역에 무선전력 수신장치 및 지자기센서를 탑재한 장치를 소지한 사용자의 진입 시, 실시간으로 수집되는 지자기맵의 지자기특성을 보정 및 보상한다.
무선전력 수신장치 및 지자기센서를 탑재한 장치를 소지한 사용자의 진입 시, 실시간으로 산출되는 x, y, z축에 대한 자속밀도 및 전체 지자기 크기에 대한 지자기맵의 지자기특성을 보정 및 보상하여 데이터 베이스에 저장한다.
지자기맵들의 지자기특성을 보정 및 보상하는 방법은 주파수영역 보상기법, 파라미터 기반 보상기법 및 최대 가능 추정치를 이용한 보상기법 중 어느 하나를 이용한다.
단계(130)에서, 무선전력 전송으로 인한 교란 전 수집된 지자기맵 및 무선전력 전송으로 인한 교란 후 수집된 지자기맵과 사용자의 진입 시 실시간으로 수집되는 지자기맵을 사전에 수집된 지자기맵과 동일한 각도로 보정 및 보상 후 비교 및 매칭한다.
무선전력 수신장치 및 지자기센서를 탑재한 장치의 건물 내 진입 시 실시간으로 산출되는 x, y, z축에 대한 자속밀도 및 전체 지자기 크기에 대한 지자기 데이터 값을 이상적인 지자기특성으로 적합하게 보정 및 보상하여 사전에 2가지 방법으로 수집된 데이터베이스, 다시 말해 무선전력 전송으로 인한 교란 전 수집된 지자기맵 및 무선전력 전송으로 인한 교란 후 수집된 지자기맵과 비교 및 매칭한다.
단계(140)에서, 무선전력 전송으로 인한 교란 전 수집된 지자기맵 및 무선전력 전송으로 인한 교란 후 수집된 지자기맵과 사용자의 진입 시 실시간으로 수집되는 지자기맵의 지자기특성이 동일한 값으로 매칭되는 경우, 사용자의 실시간 위치를 인식한다.
매칭된 지자기맵의 지자기특성을 이용하여 사용자의 실시간 위치를 인식하고, 인식된 사용자의 위치를 시각적으로 나타냄으로써 사용자의 현재위치를 확인하도록 한다. 인식된 사용자의 실시간 위치를 사용자와 관리자에게 시각적으로 표현할 수 있다. 예를 들어, 스마트폰 화면과 관리자 서버 또는 관리자 PC에 표시하여 사용자의 현재위치를 확인 할 수 있다.
단계(150)에서, 인식된 사용자의 실시간 위치에 대해 무선전력을 전송하여 무선 충전을 수행한다.
무선충전 가능한 건물 내에서, 자기유도방식, 자기공진방식, 마이크로파방식 중 어느 하나를 포함하는 방식의 무선전력 전송신호를 수신하여 무선충전을 수행한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 환경에서의 지자기기반 사용자 위치 인식 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
본 실시예에 따른 사용자 위치 인식 시스템(200)은 프로세서(210), 버스(220), 네트워크 인터페이스(230), 메모리(240) 및 데이터베이스(250)를 포함할 수 있다. 메모리(240)는 운영체제(241) 및 사용자 위치 인식 루틴(242)을 포함할 수 있다. 프로세서(210)는 데이터베이스부(211), 매칭부(212), 위치부(213), 무선전력 수신부(214)를 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서 사용자 위치 인식 시스템(200)은 도 2의 구성요소들보다 더 많은 구성요소들을 포함할 수도 있다. 그러나, 대부분의 종래기술적 구성요소들을 명확하게 도시할 필요성은 없다. 예를 들어, 사용자 위치 인식 시스템(200)은 디스플레이나 트랜시버(transceiver)와 같은 다른 구성요소들을 포함할 수도 있다.
메모리(240)는 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체로서, RAM(random access memory), ROM(read only memory) 및 디스크 드라이브와 같은 비소멸성 대용량 기록장치(permanent mass storage device)를 포함할 수 있다. 또한, 메모리(240)에는 운영체제(241)와 시간 영역의 지역성을 고려한 사용자 위치 인식 루틴(242)을 위한 프로그램 코드가 저장될 수 있다. 이러한 소프트웨어 구성요소들은 드라이브 메커니즘(drive mechanism, 미도시)을 이용하여 메모리(240)와는 별도의 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체로부터 로딩될 수 있다. 이러한 별도의 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체는 플로피 드라이브, 디스크, 테이프, DVD/CD-ROM 드라이브, 메모리 카드 등의 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체(미도시)를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서 소프트웨어 구성요소들은 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체가 아닌 네트워크 인터페이스(230)를 통해 메모리(240)에 로딩될 수도 있다.
버스(220)는 사용자 위치 인식 시스템(200)의 구성요소들간의 통신 및 데이터 전송을 가능하게 할 수 있다. 버스(220)는 고속 시리얼 버스(high-speed serial bus), 병렬 버스(parallel bus), SAN(Storage Area Network) 및/또는 다른 적절한 통신 기술을 이용하여 구성될 수 있다.
네트워크 인터페이스(230)는 사용자 위치 인식 시스템(200)을 컴퓨터 네트워크에 연결하기 위한 컴퓨터 하드웨어 구성요소일 수 있다. 네트워크 인터페이스(230)는 사용자 위치 인식 시스템(200)을 무선 또는 유선 커넥션을 통해 컴퓨터 네트워크에 연결시킬 수 있다.
데이터베이스(250)는 사용자 위치 인식을 위해 필요한 모든 정보를 저장 및 유지하는 역할을 할 수 있다. 확장된 글로벌 상품 분류 체계를 마스터데이터로서 저장한다. 도 2에서는 사용자 위치 인식 시스템(200)의 내부에 데이터베이스(250)를 구축하여 포함하는 것으로 도시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 시스템 구현 방식이나 환경 등에 따라 생략될 수 있고 혹은 전체 또는 일부의 데이터베이스가 별개의 다른 시스템 상에 구축된 외부 데이터베이스로서 존재하는 것 또한 가능하다.
프로세서(210)는 기본적인 산술, 로직 및 사용자 위치 인식 시스템(200)의 입출력 연산을 수행함으로써, 컴퓨터 프로그램의 명령을 처리하도록 구성될 수 있다. 명령은 메모리(240) 또는 네트워크 인터페이스(230)에 의해, 그리고 버스(220)를 통해 프로세서(210)로 제공될 수 있다. 프로세서(210)는 데이터베이스부(211), 매칭부(212), 위치부(213), 무선전력 수신부(214)를 위한 프로그램 코드를 실행하도록 구성될 수 있다. 이러한 프로그램 코드는 메모리(240)와 같은 기록 장치에 저장될 수 있다.
데이터베이스부(211), 매칭부(212), 위치부(213), 무선전력 수신부(214)는 도 1의 단계들(110~150)을 수행하기 위해 구성될 수 있다.
사용자 위치 인식 시스템(200)은 데이터베이스부(211), 매칭부(212), 위치부(213), 무선전력 수신부(214)를 포함할 수 있다.
데이터베이스부(211)는 무선충전 가능한 건물 내에서, 무선전력 전송으로 인한 교란 전 수집된 지자기맵, 무선전력 전송으로 인한 교란 후 수집된 지자기맵 및 건물 내의 해당 지역에 무선전력 수신장치 및 지자기센서를 탑재한 장치를 소지한 사용자의 진입 시, 실시간으로 수집되는 지자기맵의 지자기특성을 보정 및 보상하여 저장한다.
데이터베이스부(211)는 무선전력 전송으로 인한 교란이 발생하기 전의 x, y, z축에 대한 자속밀도 및 전체 지자기 크기에 대한 지자기맵의 지자기특성을 보정 및 보상하여 데이터 베이스에 저장한다. 또한, 전자기유도방식, 자기공진방식, 마이크로파방식 중 어느 하나를 포함하는 무선전력 전송으로 인한 교란 후의 x, y, z축에 대한 자속밀도 및 전체 지자기 크기에 대한 지자기맵의 지자기특성을 보정 및 보상하여 데이터 베이스에 저장한다.
그리고, 데이터베이스부(211)는 무선전력 수신장치 및 지자기센서를 탑재한 장치를 소지한 사용자의 진입 시, 실시간으로 산출되는 x, y, z축에 대한 자속밀도 및 전체 지자기 크기에 대한 지자기맵의 지자기특성을 보정 및 보상하여 데이터 베이스에 저장한다.
지자기맵들의 지자기특성을 보정 및 보상하는 방법은 주파수영역 보상기법, 파라미터 기반 보상기법 및 최대 가능 추정치를 이용한 보상기법 중 어느 하나를 이용한다.
매칭부(212)는 무선전력 전송으로 인한 교란 전 수집된 지자기맵 및 무선전력 전송으로 인한 교란 후 수집된 지자기맵과 사용자의 진입 시 실시간으로 수집되는 지자기맵을 사전에 수집된 지자기맵과 동일한 각도로 보정 및 보상 후 비교 및 매칭한다.
매칭부(212)는 무선전력 수신장치 및 지자기센서를 탑재한 장치의 건물 내 진입 시 실시간으로 산출되는 x, y, z축에 대한 자속밀도 및 전체 지자기 크기에 대한 지자기 데이터 값을 이상적인 지자기특성으로 적합하게 보정 및 보상하여 사전에 2가지 방법으로 수집된 데이터베이스, 다시 말해 무선전력 전송으로 인한 교란 전 수집된 지자기맵 및 무선전력 전송으로 인한 교란 후 수집된 지자기맵과 비교 및 매칭한다.
위치부(213)는 무선전력 전송으로 인한 교란 전 수집된 지자기맵 및 무선전력 전송으로 인한 교란 후 수집된 지자기맵과 사용자의 진입 시 실시간으로 수집되는 지자기맵의 지자기특성이 동일한 값으로 매칭되는 경우, 사용자의 실시간 위치를 인식한다.
위치부(213)는 매칭된 지자기맵의 지자기특성을 이용하여 사용자의 실시간 위치를 인식하고, 인식된 사용자의 위치를 시각적으로 나타냄으로써 사용자의 현재위치를 확인하도록 한다. 인식된 사용자의 실시간 위치를 사용자와 관리자에게 시각적으로 표현할 수 있다. 예를 들어, 스마트폰 화면과 관리자 서버 또는 관리자 PC에 표시하여 사용자의 현재위치를 확인 할 수 있다.
무선전력 수신부(214)는 인식된 사용자의 실시간 위치에 대해 무선전력을 수신하여 무선 충전을 수행한다.
무선전력 수신부(214)는 무선충전 가능한 건물 내에서, 자기유도방식, 자기공진방식, 마이크로파방식 중 어느 하나를 포함하는 방식의 무선전력 전송신호를 수신하여 무선충전을 수행한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지자기맵을 비교 및 매칭하는 매칭부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
무선충전 가능한 건물 내에서, 무선전력 전송으로 인한 교란 전, 다시 말해 무선전력 전송 OFF(320) 상태에서 수집된 지자기맵 및 무선전력 전송으로 인한 교란 후 수집된 지자기맵의 지자기특성을 보정 및 보상한다.
그리고, 전자기유도방식, 자기공진방식, 마이크로파방식 중 어느 하나를 포함하는 무선전력 전송으로 인한 교란 후, 다시 말해 무선전력 전송 ON(310) 상태에서 의 x, y, z축에 대한 자속밀도 및 전체 지자기 크기에 대한 지자기맵의 지자기특성을 보정 및 보상하여 데이터 베이스에 저장한다.
이후, 건물 내의 해당 지역에 무선전력 수신장치 및 지자기센서를 탑재한 장치를 소지한 사용자의 진입 시(330), 실시간으로 수집되는 지자기맵의 지자기특성을 보정 및 보상한다.
무선전력 수신장치 및 지자기센서를 탑재한 장치를 소지한 사용자의 진입 시(330), 실시간으로 산출되는 x, y, z축에 대한 자속밀도 및 전체 지자기 크기에 대한 지자기맵의 지자기특성을 보정 및 보상하여 데이터 베이스에 저장한다.
지자기맵들의 지자기특성을 보정 및 보상하는 방법은 주파수영역 보상기법, 파라미터 기반 보상기법 및 최대 가능 추정치를 이용한 보상기법 중 어느 하나를 이용한다.
매칭부는 무선전력 전송으로 인한 교란 전 수집된 지자기맵 및 무선전력 전송으로 인한 교란 후 수집된 지자기맵과 사용자의 진입 시 실시간으로 수집되는 지자기맵을 비교 및 매칭한다.
매칭부는 무선전력 수신장치 및 지자기센서를 탑재한 장치의 건물 내 진입 시 실시간으로 산출되는 x, y, z축에 대한 자속밀도 및 전체 지자기 크기에 대한 지자기 데이터 값을 이상적인 지자기특성으로 적합하게 보정 및 보상하여 사전에 2가지 방법으로 수집된 데이터베이스, 다시 말해 무선전력 전송으로 인한 교란 전 수집된 지자기맵 및 무선전력 전송으로 인한 교란 후 수집된 지자기맵과 비교 및 매칭한다.
무선전력 전송으로 인한 교란 전 수집된 지자기맵 및 무선전력 전송으로 인한 교란 후 수집된 지자기맵과 사용자의 진입 시 실시간으로 수집되는 지자기맵의 지자기특성이 동일한 값으로 매칭되는 경우, 사용자의 실시간 위치를 인식한다.
더욱 상세하게는, 주파수 영역 보상방식은 시간영역의 지자기 측정 데이터를 주파수 영역으로 분석하여 필요한 주파수대역 이외의 불필요한 주파수 대역을 제거하여 잡음을 제거하는 방식이며, 파라미터 기반의 보상기법은 고정된 파라미터 또는 기계 학습 방식에 의한 각기 다른 지자기 센서의 특성을 고려한 파라미터를 추출하여 수식에 의해 왜곡된 지자기 측정값을 보정하는 방식이다. 그리고 최대가능 추정치를 이용한 보정 기법은 허용치 이상의 데이터 값이 측정되었을 때 오차로 구분하여 보상하는 방식으로 비정상적인 측정치에 대한 보정 및 보상방식이다.
수집되는 지자기맵을 무선전력 전송으로 인한 교란 전 수집된 지자기맵 및 무선전력 전송으로 인한 교란 후 수집된 지자기맵과 동일한 각도로 보정 및 보상 후 비교 및 매칭한다.
매칭부에서는 기존에는 지자기특성이라는 포괄적인 범위에서 정의하였으나, 무선전력 전송으로 인한 교란 전 수집된 지자기맵 및 무선전력 전송으로 인한 교란 후 수집된 지자기맵의 방위각으로 사용자가 해당위치에 진입하였을 시 보정 및 보상하여 비교 및 매칭한다.
예를 들어, 실내 무선충전이 가능한 모든 지역에서 무선전력수신장치 및 지자기 센서를 탑재한 장치를 소지하고 있는 실제 사용자의 위치를 건물 내 사전에 수집된 x, y, z 축의 자속밀도 및 전체 지자기크기에 대한 지자기맵과 무선충전으로 인해 교란된 x, y, z 축의 자속밀도 및 전체 지자기 크기를 사전에 수집된 지자기맵과 동일한 형태로 보정을 한 후 비교 매칭하여 지자기를 이용한 실시간 실내위치인식을 가능하게 할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 방위각을 보상하여 수집되는 지자기맵을 무선전력 전송으로 인한 교란 전 수집된 지자기맵 및 무선전력 전송으로 인한 교란 후 수집된 지자기맵과 동일한 각도로 보정 및 보상 후 비교 및 매칭한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 왜곡된 지자기 데이터를 보정 및 보상하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 지자기 x, y, z 축의 전체 지자기 크기를 수집(410)한다. 다시 말해, 무선전력 전송으로 인한 교란이 발생하기 전의 x, y, z 축에 대한 자속밀도 및 전체 지자기 크기에 대한 지자기맵의 지자기특성을 보정 및 보상하여 데이터 베이스에 저장한다.
그리고, 전자기유도방식, 자기공진방식, 마이크로파방식 중 어느 하나를 포함하는 무선전력 전송으로 인한 교란 후의 x, y, z축에 대한 자속밀도 및 전체 지자기 크기에 대한 지자기맵의 지자기특성을 보정 및 보상하여 데이터 베이스에 저장한다.
이후, 건물 내의 해당 지역에 무선전력 수신장치 및 지자기센서를 탑재한 장치를 소지한 사용자의 진입 시, 실시간으로 수집되는 지자기맵의 지자기특성, 다시 말해 방위각을 보정 및 보상(430)한다.
무선전력 수신장치 및 지자기센서를 탑재한 장치를 소지한 사용자의 진입 시, 실시간으로 산출되는 x, y, z축에 대한 자속밀도 및 전체 지자기 크기에 대한 지자기맵의 방위각을 보정 및 보상(430)하여 데이터 베이스에 저장한다.
이때, 지자기맵들의 지자기특성을 보정 및 보상하는 방법(420)은 주파수영역 보상기법(421), 파라미터 기반 보상기법(422) 및 최대 가능 추정치를 이용한 보상기법(423) 중 어느 하나를 이용한다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다.　 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다.　 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다.　 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다.　 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다.　 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치에 구체화(embody)될 수 있다.　 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다.　 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.　 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.　 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다.　 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.　
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.　 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (13)

  1. 무선충전 가능한 건물 내에서, 무선전력 전송으로 인한 교란 전 수집된 지자기맵 및 무선전력 전송으로 인한 교란 후 수집된 지자기맵의 지자기특성을 보정 및 보상하는 단계;
    건물 내의 해당 지역에 무선전력 수신장치 및 지자기센서를 탑재한 장치를 소지한 사용자의 진입 시, 실시간으로 수집되는 지자기맵의 지자기특성을 보정 및 보상하는 단계;
    사용자의 진입 시 실시간으로 수집되는 지자기맵을 무선전력 전송으로 인한 교란 전 수집된 지자기맵 및 무선전력 전송으로 인한 교란 후 수집된 지자기맵과 동일한 각도로 보정 및 보상 후 비교 및 매칭하는 단계;
    무선전력 전송으로 인한 교란 전 수집된 지자기맵 및 무선전력 전송으로 인한 교란 후 수집된 지자기맵과 사용자의 진입 시 실시간으로 수집되는 지자기맵의 지자기특성이 동일한 값으로 매칭되는 경우, 사용자의 실시간 위치를 인식하는 단계; 및
    인식된 사용자의 실시간 위치에 대해 무선전력을 전송하여 무선 충전을 수행하는 단계
    를 포함하는 사용자 위치 인식 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    무선충전 가능한 건물 내에서, 무선전력 전송으로 인한 교란 전 수집된 지자기맵 및 무선전력 전송으로 인한 교란 후 수집된 지자기맵의 지자기특성을 보정 및 보상하는 단계는,
    무선전력 전송으로 인한 교란 전 x, y, z축에 대한 자속밀도 및 전체 지자기 크기에 대한 지자기맵의 지자기특성을 보정 및 보상하여 저장하고,
    전자기유도방식, 자기공진방식, 마이크로파방식 중 어느 하나를 포함하는 무선전력 전송으로 인한 교란 후 x, y, z축에 대한 자속밀도 및 전체 지자기 크기에 대한 지자기맵의 지자기특성을 보정 및 보상하여 저장하는
    사용자 위치 인식 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    건물 내의 해당 지역에 무선전력 수신장치 및 지자기센서를 탑재한 장치를 소지한 사용자의 진입 시, 실시간으로 수집되는 지자기맵의 지자기특성을 보정 및 보상하는 단계는,
    무선전력 수신장치 및 지자기센서를 탑재한 장치를 소지한 사용자의 진입 시, 실시간으로 산출되는 x, y, z축에 대한 자속밀도 및 전체 지자기 크기에 대한 지자기맵의 지자기특성을 보정 및 보상하여 저장하는
    사용자 위치 인식 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    지자기맵들의 지자기특성을 보정 및 보상하는 방법은 주파수영역 보상기법, 파라미터 기반 보상기법 및 최대 가능 추정치를 이용한 보상기법을 포함하는
    사용자 위치 인식 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    사용자의 실시간 위치를 인식하는 단계는,
    해당 지역에 나타나는 미리 정해진 각도로 측정된 지자기값을 무선전력 전송으로 인한 교란 전 수집된 지자기맵 및 무선전력 전송으로 인한 교란 후 수집된 지자기맵과 동일한 각도로 보정 및 보상하여 매칭시키며, 매칭된 지자기맵의 지자기특성을 이용하여 사용자의 실시간 위치를 인식하고, 인식된 사용자의 위치를 시각적으로 나타냄으로써 사용자의 현재위치를 확인하도록 하는
    사용자 위치 인식 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    인식된 사용자의 실시간 위치에 대해 무선전력을 전송하여 무선 충전을 수행하는 단계는,
    무선충전 가능한 건물 내에서, 자기유도방식, 자기공진방식, 마이크로파방식 중 어느 하나를 포함하는 방식의 무선전력 전송신호를 수신하여 무선충전 하는
    사용자 위치 인식 방법.
  7. 무선충전 가능한 건물 내에서, 무선전력 전송으로 인한 교란 전 수집된 지자기맵, 무선전력 전송으로 인한 교란 후 수집된 지자기맵 및 건물 내의 해당 지역에 무선전력 수신장치 및 지자기센서를 탑재한 장치를 소지한 사용자의 진입 시, 실시간으로 수집되는 지자기맵의 지자기특성을 보정 및 보상하여 저장하는 데이터베이스부;
    사용자의 진입 시 실시간으로 수집되는 지자기맵을 무선전력 전송으로 인한 교란 전 수집된 지자기맵 및 무선전력 전송으로 인한 교란 후 수집된 지자기맵과 동일한 각도로 보정 및 보상 후 비교 및 매칭하는 매칭부;
    무선전력 전송으로 인한 교란 전 수집된 지자기맵 및 무선전력 전송으로 인한 교란 후 수집된 지자기맵과 사용자의 진입 시 실시간으로 수집되는 지자기맵의 지자기특성이 동일한 값으로 매칭되는 경우, 사용자의 실시간 위치를 인식하는 위치부; 및
    인식된 사용자의 실시간 위치에 대해 무선전력을 수신하여 무선 충전을 수행하는 무선전력 수신부
    를 포함하는 사용자 위치 인식 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    데이터베이스부는,
    무선전력 전송으로 인한 교란 전 x, y, z축에 대한 자속밀도 및 전체 지자기 크기에 대한 지자기맵의 지자기특성을 보정 및 보상하여 저장하는
    사용자 위치 인식 시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    데이터베이스부는,
    전자기유도방식, 자기공진방식, 마이크로파방식 중 어느 하나를 포함하는 무선전력 전송으로 인한 교란 후 x, y, z축에 대한 자속밀도 및 전체 지자기 크기에 대한 지자기맵의 지자기특성을 보정 및 보상하여 저장하는
    사용자 위치 인식 시스템.
  10. 제7항에 있어서,
    데이터베이스부는,
    무선전력 수신장치 및 지자기센서를 탑재한 장치를 소지한 사용자의 진입 시, 실시간으로 산출되는 x, y, z축에 대한 자속밀도 및 전체 지자기 크기에 대한 지자기맵의 지자기특성을 보정 및 보상하여 저장하는
    사용자 위치 인식 시스템.
  11. 제7항에 있어서,
    지자기맵들의 지자기특성을 보정 및 보상하는 방법은 주파수영역 보상기법, 파라미터 기반 보상기법 및 최대 가능 추정치를 이용한 보상기법을 포함하는
    사용자 위치 인식 시스템.
  12. 제7항에 있어서,
    위치부는,
    해당 지역에 나타나는 미리 정해진 각도로 측정된 지자기값을 무선전력 전송으로 인한 교란 전 수집된 지자기맵 및 무선전력 전송으로 인한 교란 후 수집된 지자기맵과 동일한 각도로 보정 및 보상하여 매칭시키며, 매칭부에서 매칭된 지자기맵의 지자기특성을 이용하여 사용자의 실시간 위치를 인식하고, 인식된 사용자의 위치를 시각적으로 나타냄으로써 사용자의 현재위치를 확인하도록 하는
    사용자 위치 인식 시스템.
  13. 제7항에 있어서,
    무선전력 수신부는,
    무선충전 가능한 건물 내에서, 자기유도방식, 자기공진방식, 마이크로파방식 중 어느 하나를 포함하는 방식의 무선전력 전송신호를 수신하여 무선충전 하는
    사용자 위치 인식 시스템.
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