KR101934276B1 - 위치기반서비스 시스템 및 방법 - Google Patents

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KR101934276B1
KR101934276B1 KR1020170115839A KR20170115839A KR101934276B1 KR 101934276 B1 KR101934276 B1 KR 101934276B1 KR 1020170115839 A KR1020170115839 A KR 1020170115839A KR 20170115839 A KR20170115839 A KR 20170115839A KR 101934276 B1 KR101934276 B1 KR 101934276B1
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성태경
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(주)와이파이브
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Abstract

본 발명에 의한 위치기반서비스 시스템 및 방법은, 이동단말이 액세스포인트 블루투스 채널알림부에서 송신한 신호를 수신하여 그 수신된 신호와 그 신호를 수신한 시간대로부터 이동단말의 채널 수신 시간대를 추정해내고, 액세스포인트 블루투스 통신부로부터 수신된 신호의 강도를 이용하여 상기 이동단말과 상기 액세스포인트 사이의 거리를 추정할 때, 상기 추정된 채널 수신 시간대를 이용하여 신호 강도를 보정하는 것을 특징으로 한다.

Description

위치기반서비스 시스템 및 방법{SYSTEM AND ETHOD FOR LOCATION BASED SERVICE}
본 발명은 위치기반서비스 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 블루투스 통신을 이용하여 위치기반서비스를 제공하는 위치기반서비스 시스템 및 방법에 관한 것이다.
위치기반서비스(LBS, Location-Based Service)는 휴대전화나 지피에스(GPS, 위성 항법 장치)가 달린 사물의 위치를 정확하게 파악해 그 지점에서의 위치 정보를 제공하는 서비스를 뜻한다. 이를 위해서는 GPS를 이용해 위도, 경도 등을 정확히 알아내는 위치 측정 기술과 지아이에스(GIS, 지리 정보 시스템)가 필요하다. 일반적으로 위도, 경도는 그냥 숫자에 불과하지만, GIS를 이용하여‘시청역 6번 출구’또는‘시청 광장’등 위치 정보로 바꿔 준다.
위치 기반 서비스는 많은 분야에 응용이 가능해 내비게이션, 친구 찾기, 날씨 정보, 교통 정보 등 다양한 분야에서 활용되고 있다.‘
그런데 실외에서는 GPS를 이용하여 정확한 위치를 파악하여 위치기반서비스를 제공하는 시스템을 구현할 수 있지만, 실내에서는 GPS를 이용하여 정확한 위치를 구할 수 없어서, 실내에서 위치기반서비스를 제공하기 위해서는 실내 위치를 정확하게 파악하기 위한 다른 수단이 필요하다.
특허문헌 1, 특허문헌 2는 실내에서의 위치 파악을 위한 기술이다. 특허문헌 1, 특허문헌 2에는 와이파이 통신 등을 이용하여 이동단말과 무선통신을 할 수 있는 액세스 포인트를 이용하여 이동단말의 실내 위치를 측정하는 기술을 공개하고 있다.
액세스 포인트와 이동단말과의 무선통신을 통해 위치를 측정할 때, 블루투스 통신(예를 들면, BLE)을 통해 수신한 신호의 강도를 이용하여 그 거리를 추정할 수도 있다. 즉 액세스 포인트와 이동단말의 거리가 멀수록 수신신호의 강도가 약해질 것으로 수신전파의 강도를 이용하여 액세스 포인트와 이동단말 사이의 거리를 추정할 수 있다. 이 추정된 거리를 이용하여 이동단말의 위치를 추정할 수 있다.
그런데 블루투스 통신의 경우 하나의 채널을 이용하는 것이 아니라 여러 개의 채널을 이용하고 있고, 채널마다 주파수가 다르다. 그리고 안테나는 주파수에 따라 출력 및 수신 신호의 강도가 달라질 수 있다.
도 1은 주파수에 따른 출력 및 수신 신호 강도 변화의 예이다. 도 1에서는 주파수에 따라 안테나의 전파 출력 및 수신 효율이 변화함을 확인할 수 있다. 만일 모든 주파수에 대해 전파 출력 및 수신 효율이 동일하게 하려면 많은 비용이 드는 문제점이 있다.
따라서 수신 신호의 강도를 이용하여 거리를 추정하려면, 어느 채널로 수신했는지를 알고 주파수에 따른 출력 및 수신 강도의 변화만큼 보정해주어야 정확한 거리 추정이 가능하다.
그런데 현재의 스마트폰은 대부분 블루투스 수신 신호의 강도는 알려주지만 어느 채널로 신호를 수신했는지는 알려주지 않기 때문에 채널 변화에 따른 출력 및 수신 강도의 차이를 보정해줄 수 없다.
특허문헌 1 : KR 10-2014-0063650 A (공개일: 2014.05.27.) 특허문헌 2 : KR 10-2014-0063651 A (공개일: 2014.05.27.)
본 발명이 해결하고자는 하는 과제는, 위치기반서비스 시스템에서, 블루투스 통신의 수신 신호 강도를 이용하여 거리 추정을 할 때, 수신 신호의 채널을 알 수 있도록 하여 정확한 거리 추정을 할 수 있도록 하는 것이다.
본 발명에 의한 위치기반서비스 시스템은, 블루투스 통신이 가능한 이동단말; 블루투스 통신이 가능한 액세스포인트;를 포함하고, 상기 액세스포인트는 액세스포인트 블루투스 채널알림부와 액세스포인트 블루투스 통신부를 포함하고, 상기 액세스포인트 블루투스 채널알림부는 블루투스 통신의 여러 채널 중 하나의 채널을 통해서만 신호를 송신하고, 상기 이동단말은 상기 액세스포인트 블루투스 채널알림부에서 송신한 신호를 수신하여 그 수신된 신호와 그 신호를 수신한 시간대로부터 이동단말의 채널 수신 시간대를 추정해내고, 상기 액세스포인트 블루투스 통신부로부터 수신된 신호의 강도를 이용하여 상기 이동단말과 상기 액세스포인트 사이의 거리를 추정할 때, 상기 추정된 채널 수신 시간대를 이용하여 신호 강도를 보정하는 것을 특징으로 한다.
상기 위치기반서비스 시스템은, 다수의 액세스포인트를 포함하고, 상기 다수의 액세스 포인트는 각각 액세스포인트 블루투스 채널알림부를 포함하고, 상기 다수의 액세스 포인트의 액세스포인트 블루투스 채널알림부는 서로 다른 채널의 신호를 송신할 수 있다.
상기 위치기반서비스 시스템은, 블루투스 통신을 통해 수신한 정보를 이용하여 주차된 차량의 위치를 이동단말이 안내하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 위치기반서비스 시스템은, 이동단말이 와이파이 통신을 통해, 출입문에 설치된 액세스 포인트의 고유정보를 읽고 출입문 입구에 위치한 것을 인식하면, 블루투스 통신 기능을 활성화시키고, 활성화된 블루투스 통신을 통해 수신한 정보를 이용하여 위치기반서비스를 제공하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 위치기반서비스 시스템은, 이동단말이 와이파이 통신을 통해, 실내경로안내지역의 출입구에 설치된 액세스 포인트의 고유정보를 읽고 실내경로안내지역의 출입구에 위치한 것을 인식하면, 블루투스 통신 기능을 활성화시키고, 활성화된 블루투스 통신을 통해 수신한 정보를 이용하여 실내경로안내서비스를 제공하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 위치기반서비스 시스템은, 이동단말이 와이파이 통신을 통해, 주차장의 출입구에 설치된 액세스 포인트의 고유정보를 읽고 주차장의 출입구에 위치한 것을 인식하면, 블루투스 통신 기능을 활성화시키고, 활성화된 블루투스 통신을 통해 주차할 공간으로 경로안내서비스를 제공하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 의한 위치기반서비스 방법은, 블루투스 통신이 가능한 이동단말, 액세스포인트 블루투스 채널알림부와 액세스포인트 블루투스 통신부를 포함하는 액세스포인트를 포함하는 위치기반서비스 시스템을 이용하는 위치기반서비스 방법으로서, 액세스포인트 블루투스 채널알림부가 블루투스 통신의 여러 채널 중 하나의 채널을 통해서만 신호를 송신하는 제1 단계; 이동단말은 상기 액세스포인트 블루투스 채널알림부에서 송신한 신호를 수신하여 그 수신된 신호와 시간대로부터 이동단말의 채널 수신 시간대를 추정해내는 제2 단계; 상기 액세스포인트 블루투스 통신부로부터 수신된 신호의 강도를 이용하여 상기 이동단말과 상기 액세스포인트 사이의 거리를 추정할 때, 상기 추정된 채널 수신 시간대를 이용하여 신호 강도를 보정하는 제3단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 위치기반서비스 방법에서, 채널알림부를 포함한 위치기반서비스 시스템은 다수의 액세스포인트를 포함하고, 상기 다수의 액세스 포인트는 각각 액세스포인트 블루투스 채널알림부를 포함하고, 상기 다수의 액세스 포인트의 액세스포인트 블루투스 채널알림부는 서로 다른 채널의 신호를 송신할 수 있다.
본 발명에 의한 위치기반서비스 시스템 및 방법은, 블루투스 통신의 수신 신호 강도를 이용하여 거리 추정을 할 때, 수신 신호의 채널을 알 수 있어서 정확한 거리 추정을 할 수 있다.
도 1은 주파수에 따른 출력 및 수신 신호 강도 변화의 예
도 2는 블루투스 채널 배치 표준
도 3은 블루투스 애드버타이즈 모드에서의 신호 송신 개념도
도 4는 블루투스 애드버타이즈 모드에서의 신호 수신 개념도
도 5는 본 발명의 위치기반서비스 시스템의 개념도
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
도 2는 블루투스 채널 배치 표준이다.
블루투스 통신은 2.4 GHz 대역에 총 40개의 채널을 가지고 있다. 그런데 다른 장치에서 자신을 인식할 수 있도록 주기적으로 신호를 보내는 애드버타이즈 모드(advertise mode)에서는 채널37, 채널 38, 채널 39를 이용한다.
도 3은 블루투스 애드버타이즈 모드에서의 신호 송신 개념도이다.
블루투스 애드버타이즈 모드에서는 액세스 포인트가 신호를 송신할 때 채널 37, 채널 38, 채널 39의 순서로 신호를 송신한다. 3개의 채널을 차례로 송신하는 주기를 애드버타이징 인터벌(advertising interval)이라 할 수 있는데, 애드버타이징 인터벌은 일반적으로 100 ms 이다.
이동단말의 예로는 스마트폰이 있는데, 스마트폰에서 애드버타이즈 모드의 신호를 수신할 때, 채널37, 채널 38, 채널 39의 순서로 신호를 수신한다.
도 4는 블루투스 애드버타이즈 모드에서의 신호 수신 개념도이다.
스마트폰에서 채널37, 채널 38, 채널 39의 순서로 신호를 수신할 때, 각 채널을 스캔하는 시간은 일반적으로 5초이다. 특정한 채널을 스캔하는 동안에는 해당 채널 신호만 스캔한다.
도 5는 본 발명의 위치기반서비스 시스템의 개념도이다.
본 발명에 의한 위치기반서비스 시스템은 AP(100)와 이동단말(200)을 포함한다.
AP(100)는 AP 제어부(110), AP BT 통신부(120), AP BT 채널알림부(130)를 포함한다.
이동단말(200)은 이동단말 제어부(210), 이동단말 거리측정부(220), 이동단말 채널인지부(230)를 포함한다.
AP(access point, 액세스 포인트)는 블루투스 등의 표준 통신방법을 이용하여 무선장치와 무선통신을 할 수 있는 중계장치를 의미한다.
이동단말은 사용자가 소지하고 다닐 수 있는 무선장치를 의미하고, 그 예로는 스마트폰이 있다.
AP BT 채널알림부(130)는 하나의 채널만을 이용하여 주기적으로 애드버타이징 신호를 송신한다. 그 주기는 일반적인 애드버타이징 송신 주기인 100 ms 인 것이 바람직하다.
이동단말 채널인지부(230)에서는 수신된 AP BT 채널알림부(130)의 신호를 이용하여 이동단말의 특정채널 수신 시간대를 알아낸다.
예를 들어, AP BT 채널알림부(130)가 채널 37의 채널을 이용하여 애드버타이징 신호를 송신하고, 그 신호가 이동단말 채널인지부(230)에서 1시 35분 2초-7초, 17초- 22초, 32초-37초의 시간대에 수신되었다면,
이동단말(100)은, 1시 35분 2초-7초, 17초- 22초, 32초-37초의 시간대에는 채널 37의 채널을 이용하여 수신하고, 1시 35분 7초-12초, 22초- 27초, 37초-42초의 시간대에는 채널 38의 채널을 이용하여 수신하고, 1시 35분 12초-17초, 27초- 32초, 42초-47초의 시간대에는 채널 39의 채널을 이용하여 수신하는 것으로 추정할 수 있다.
본 발명의 AP BT 통신부(120)는 모든 채널을 이용하여 신호를 전송할 수 있고, 이동단말(200)의 이동단말 거리측정부(220)은 그 신호를 수신한 후 그 수신신호의 강도로부터 AP(100)와 이동단말(200)의 거리를 추정하는데, 앞에서 각 채널이 수신되는 시간대를 추정하였으므로, 현재의 시간을 알면 수신되는 신호의 채널을 추정할 수 있다. 수신되는 채널의 주파수에 따른 강도만큼 수신신호의 크기를 보정하고 그 보정한 값으로부터 AP(100)와 이동단말(200)의 거리를 추정하면 좀 더 정확하게 거리를 추정할 수 있다. 수신되는 채널의 주파수에 따른 강도만큼 수신신호의 크기를 보정하는 방법은 전파 출력 및 수신 효율이 낮은 주파수에 대해서는 수신신호의 크기를 그 비율만큼 더 큰 값으로 보정하는 것이다.
본 발명이 적용되기 위한 적절한 이동단말의 예로는 스마트폰이 있으나, 일정 시간(예를 들면, 5초)마다 수신채널이 변하는 이동단말이라면 본 발명이 적용될 수 있다.
AP와 이동단말의 거리로부터 이동단말의 위치를 추정할 때, 하나의 AP의 거리로부터 이동단말의 위치를 추정하는 것보다 다수의 AP로부터의 거리로부터 이동단말의 위치를 추정하여야 더욱 정확한 위치 추정이 가능하다.
따라서 하나의 이동단말은 다수의 AP와 블루투스 통신을 할 필요가 있는데, 이때 다수의 AP의 AP BT 채널알림부는 서로 같은 채널을 통해 신호를 보내는 것보다 서로 다른 채널을 통해 신호를 보내는 것이 더 효율적이다. 따라서 다수의 액세스 포인트의 액세스포인트 블루투스 채널알림부(AP BT 채널알림부)는 서로 다른 채널의 신호를 송신하는 것이 바람직하다. 블루투스 통신에서 사용가능한 채널은 채널37, 채널 38, 채널 39의 3개 채널밖에 없으므로, AP가 4개 이상 있으면, 채널이 겹치는 채널알림부가 있을 수밖에 없다. 따라서 본 발명에서 AP BT 채널알림부가 서로 다른 채널의 신호를 송신한다는 말의 의미는 모두 동일한 채널의 신호를 송신하지는 않는다는 의미이다.
본 발명의 위치기반서비스 방법은, 블루투스 통신이 가능한 이동단말, 액세스포인트 블루투스 채널알림부와 액세스포인트 블루투스 통신부를 포함하는 액세스포인트를 포함하는 위치기반서비스 시스템을 이용하는 위치기반서비스 방법으로서, 다음의 3단계를 포함한다.
(1) 액세스포인트 블루투스 채널알림부가 블루투스 통신의 여러 채널 중 하나의 채널을 통해서만 신호를 송신하는 제1 단계
(2) 이동단말은 상기 액세스포인트 블루투스 채널알림부에서 송신한 신호를 수신하여 그 수신된 신호와 시간대로부터 이동단말의 채널 수신 시간대를 추정해내는 제2 단계
(3) 상기 액세스포인트 블루투스 통신부로부터 수신된 신호의 강도를 이용하여 상기 이동단말과 상기 액세스포인트 사이의 거리를 추정할 때, 상기 추정된 채널 수신 시간대를 이용하여 신호 강도를 보정하는 제3단계
본 발명은 블루투스 통신을 이용하는데, 블루투스 통신은 이동단말(예를 들면, 스마트폰)의 사용자가 꺼 두는 경우가 많고, 계속 켜둘 경우 전력 소모가 많아지는 단점이 있다.
만일 본 발명의 이동단말과 AP가 와이파이 통신을 가능하도록 하고, 이동단말이 이 와이파이 통신을 통해 미리 지정된 와이파이 신호를 감지한 경우에만, 블루투스 통신을 킨 후 블루투스(BT) 스캔을 수행하도록 하면, 전력 소모를 줄일 수 있다. 미리 지정된 Wi-Fi 신호의 예로는 특정한 AP의 맥 어드레스(MAC address)가 될 수 있다. 이동단말(예를 들면, 스마트폰)에서 와이파이 통신기능을 끄더라도 주변의 와이파이 신호 발생장치의 맥 어드레스는 스캔할 수 있으므로, 특정한 AP의 AP의 맥 어드레스(MAC address)를 인식할 때, 이동단말의 블루투스 기능을 활성화시키면, 상기 이동단말이 특정한 AP의 위치에 접근할 때 블루투스 통신을 이용한 위치기반서비스가 자동적으로 제공되게 된다.
본 발명의 위치기반서비스 시스템을 이용하여 제공할 수 있는 위치기반서비스의 예는 다음과 같다.
(위치기반서비스 실시예 1)
실내의 넓은 공간(예를 들면, 백화점, 대형 할인마트, 지하상가 등)에 다수의 AP를 설치하고, 그 AP가 이동단말(예를 들면, 스마트폰)을 소지한 사용자가 그 공간 내를 이동한다고 할 때, 이동단말이 다수의 AP와 통신을 할 수 있다면, 이동단말의 위치를 추정할 수 있다. 이때 사용자는 이동단말을 통해 현재의 위치와 목표지점까지의 경로 등을 안내받을 수 있다.
(위치기반서비스 실시예 2)
실내의 넓은 공간(예를 들면, 아파트, 연구소 등)에서 현관에 설치된 AP를 통해 이동단말과 무선통신을 하고 이동단말을 소지한 사용자의 출입을 허가하고 그 실내공간 내에서 위치기반서비스를 제공할 수 있다.
(위치기반서비스 실시예 3)
주차장에 다수의 AP를 설치하고, 그 AP가 차량에 설치된 이동단말(또는 운전자가 소지한 이동단말)과 무선통신을 한다면, 주차장 내에서의 이동단말의 위치를 추정할 수 있다. 이때 사용자는 이동단말을 통해 현재의 위치와 목표지점(예를 들면, 주차할 지점)까지의 경로 등을 안내받을 수 있다.
(위치기반서비스 실시예 4)
주차장에 다수의 AP를 설치하고, 그 AP가 운전자가 소지한 이동단말과 무선통신을 한다면, 주차장 내에서의 이동단말의 위치를 추정할 수 있다. 만일 이때 이동단말에 차량의 주차 위치가 저장되어 있다면, 운전자는 이동단말을 통해 자신의 차량이 주차된 위치로 안내받을 수 있다.
100 : AP
110 : AP 제어부
120 : AP BT 통신부
130 : AP BT 채널알림부
200 : 이동단말
210 : 이동단말 제어부
220 : 이동단말 거리측정부
230 : 이동단말 채널인지부

Claims (8)

  1. 블루투스 통신이 가능한 이동단말;
    블루투스 통신이 가능한 액세스포인트;
    를 포함하고,
    상기 액세스포인트는 액세스포인트 블루투스 채널알림부와 액세스포인트 블루투스 통신부를 포함하고,
    상기 액세스포인트 블루투스 채널알림부는 블루투스 통신의 여러 채널 중 하나의 채널을 통해서만 신호를 송신하고,
    상기 이동단말은 상기 액세스포인트 블루투스 채널알림부에서 송신한 신호를 수신하여 그 수신된 신호와 그 신호를 수신한 시간대로부터 이동단말의 채널 수신 시간대를 추정해내고,
    상기 액세스포인트 블루투스 통신부로부터 수신된 신호의 강도를 이용하여 상기 이동단말과 상기 액세스포인트 사이의 거리를 추정할 때, 상기 추정된 채널 수신 시간대를 이용하여 신호 강도를 보정하는 것을 특징으로 하는 위치기반서비스 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    다수의 액세스포인트를 포함하고,
    상기 다수의 액세스 포인트는 각각 액세스포인트 블루투스 채널알림부를 포함하고,
    상기 다수의 액세스 포인트의 액세스포인트 블루투스 채널알림부는 서로 다른 채널의 신호를 송신하는 것을 특징으로 하는 위치기반서비스 시스템.

  3. 청구항 1 내지 청구항 2 중 어느 하나의 청구항에 있어서,
    블루투스 통신을 통해 수신한 정보를 이용하여 주차된 차량의 위치를 이동단말이 안내하는 것을 특징으로 하는 위치기반서비스 시스템.
  4. 청구항 1 내지 청구항 2 중 어느 하나의 청구항에 있어서,
    이동단말이 와이파이 통신을 통해, 출입문에 설치된 액세스 포인트의 고유정보를 읽고 출입문 입구에 위치한 것을 인식하면, 블루투스 통신 기능을 활성화시키고,
    활성화된 블루투스 통신을 통해 수신한 정보를 이용하여 위치기반서비스를 제공하는 것을 특징으로 하는 위치기반서비스 시스템.
  5. 청구항 1 내지 청구항 2 중 어느 하나의 청구항에 있어서,
    이동단말이 와이파이 통신을 통해, 실내경로안내지역의 출입구에 설치된 액세스 포인트의 고유정보를 읽고 실내경로안내지역의 출입구에 위치한 것을 인식하면, 블루투스 통신 기능을 활성화시키고,
    활성화된 블루투스 통신을 통해 수신한 정보를 이용하여 실내경로안내서비스를 제공하는 것을 특징으로 하는 위치기반서비스 시스템.
  6. 청구항 1 내지 청구항 2 중 어느 하나의 청구항에 있어서,
    이동단말이 와이파이 통신을 통해, 주차장의 출입구에 설치된 액세스 포인트의 고유정보를 읽고 주차장의 출입구에 위치한 것을 인식하면, 블루투스 통신 기능을 활성화시키고,
    활성화된 블루투스 통신을 통해 주차할 공간으로 경로안내서비스를 제공하는 것을 특징으로 하는 위치기반서비스 시스템.
  7. 블루투스 통신이 가능한 이동단말, 액세스포인트 블루투스 채널알림부와 액세스포인트 블루투스 통신부를 포함하는 액세스포인트를 포함하는 위치기반서비스 시스템을 이용하는 위치기반서비스 방법으로서,
    액세스포인트 블루투스 채널알림부가 블루투스 통신의 여러 채널 중 하나의 채널을 통해서만 신호를 송신하는 제1 단계;
    이동단말은 상기 액세스포인트 블루투스 채널알림부에서 송신한 신호를 수신하여 그 수신된 신호와 시간대로부터 이동단말의 채널 수신 시간대를 추정해내는 제2 단계;
    상기 액세스포인트 블루투스 통신부로부터 수신된 신호의 강도를 이용하여 상기 이동단말과 상기 액세스포인트 사이의 거리를 추정할 때, 상기 추정된 채널 수신 시간대를 이용하여 신호 강도를 보정하는 제3단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치기반서비스 방법
  8. 삭제
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