KR101975657B1 - 측위 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 측위 장치 및 그 제어 방법이 게시 된다. 본 발명의 실시 예에 따르면, 외부 무선 통신 장치와 무선 신호를 송수신하는 통신부 및 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 통신부를 통해 복수의 비콘(beacon) 각각으로부터 무선 신호를 수신하고, 상기 무선 신호의 신호 세기에 기초하여 상기 비콘과 상기 측위 장치 사이의 거리로 추정되는 제 1 거리를 상기 개별 비콘마다 획득하고, 상기 무선 신호의 전송 시간에 기초하여 상기 비콘과 상기 측위 장치 사이의 거리로 추정되는 제 2 거리를 상기 개별 비콘마다 획득하고, 상기 각 비콘의 위치에서 상기 각 비콘의 제 1 거리만큼 떨어진 위치 및 상기 각 비콘의 제 2 거리만큼 떨어진 위치 사이의 위치 범위인 유효 위치 범위를 상기 개별 비콘마다 산출하고, 상기 각 유효 위치 범위가 서로 중첩되는 위치의 범위 내에 상기 측위 장치가 위치하는 것으로 판별하는 것을 특징으로 하는 측위 장치가 제공될 수 있다.
Description
본 발명은 측위 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수의 측위 기법을 이용하여 측위를 수행하는 측위 장치에 관한 것이다.
최근 IoT 센서 네트워크 시장의 발전으로 사용자의 위치를 파악하여 적절한 서비스를 제공하게 하는 위치 기반 서비스(Location-Based Service, LBS) 기술이 대두되고 있다. 특히 위치 기반 서비스를 위한 핵심 기술 중 하나인 측위 기술(Location Determination Technology, LDT)과 관련하여, 사용자의 정확한 위치를 파악하기 위한 측위 정밀도 향상에 관한 연구가 지속적으로 이루어지고 있다.
측위 기술은 측위에 이용하는 무선 신호의 종류, 위치 계산시 이용되는 수학적 처리 기법 등에 기초하여 다양하게 분류될 수 있다. 예를 들어, 비교적 원거리에서의 측위를 수행할 때 FM 무선 신호 또는 GSM/CDMA 신호가 이용될 수 있다. 또는 근거리에서의 측위를 수행할 때 무선랜 신호 또는 지그비(ZigBee) 신호가 이용될 수 있다. 또는, 초 근접거리에서의 측위를 수행할 때 블루투스 무선 신호, UWB(ultra-wide band) 무선 신호 또는 RFID 신호가 이용될 수 있다. 한편, 측위시 수학적 처리 기법에 있어서, 근사화를 이용하는 방식(예를 들어, GSM 무선 신호를 이용하는 측위), 삼각측량법, 위치 지문(localization fingerprint) 방식이 존재한다. 이에 더하여, 측위 기술은 무선 신호의 세기를 이용하는지(또는 수신된 무선 신호의 세기) 또는 무선 신호의 전송 시간을 이용하는지 여부에 따라 분류될 수도 있다.
단독의 측위 방법을 이용하는 기존의 측위 기술은 측위의 정확도가 떨어지기 때문에 실제적으로 활용하기에 적합하지 않다는 문제가 있다. 이에 따라 복수의 측위 방법을 조합함으로써 측위의 정확도를 높이기 위한 노력이 필요한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 위치 정확도가 향상된 측위 기법을 제공하기 위한 목적을 가지고 있다.
이에 더하여, 본 발명은 복수의 측위 방식을 이용한 효과적인 측위 기법을 제공하고자 하는 목적도 가지고 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따르면, 측위 장치에 있어서, 외부 무선 통신 장치와 무선 신호를 송수신하는 통신부; 및 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 통신부를 통해 복수의 비콘(beacon) 각각으로부터 무선 신호를 수신하고, 상기 무선 신호의 신호 세기에 기초하여 상기 비콘과 상기 측위 장치 사이의 거리로 추정되는 제 1 거리를 상기 개별 비콘마다 획득하고, 상기 무선 신호의 전송 시간에 기초하여 상기 비콘과 상기 측위 장치 사이의 거리로 추정되는 제 2 거리를 상기 개별 비콘마다 획득하고, 상기 각 비콘의 위치에서 상기 각 비콘의 제 1 거리만큼 떨어진 위치 및 상기 각 비콘의 제 2 거리만큼 떨어진 위치 사이의 위치 범위인 유효 위치 범위를 상기 개별 비콘마다 산출하고, 상기 각 유효 위치 범위가 서로 중첩되는 위치의 범위 내에 상기 측위 장치가 위치하는 것으로 판별하는 것을 특징으로 하는 측위 장치가 제공될 수 있다.
여기서, 상기 프로세서는, 복수의 유효 위치 범위가 서로 중첩되는 위치의 범위인 적어도 하나의 중첩 위치 범위 중 서로 중첩되는 유효 위치 범위의 개수가 가장 많은 중첩 위치 범위인 최대 중첩 위치 범위 내에 상기 측위 장치가 위치하는 것으로 판별한다.
여기서, 상기 프로세서는, 상기 최대 중첩 위치 범위가 복수 개인 경우, 각 최대 중첩 위치 범위가 나타내는 면적에 기초하여 상기 복수의 최대 중첩 위치 범위 중 어느 하나에 측위 장치가 위치하는 것으로 판별한다.
여기서, 상기 프로세서는 상기 면적이 가장 작은 최대 중첩 위치 범위 내에 상기 측위 장치가 위치하는 것으로 판별한다.
여기서, 상기 프로세서는, 기 설정된 주기에 따라 상기 측위 장치의 위치를 판별하되, 상기 최대 중첩 위치 범위가 복수 개인 경우, 상기 복수의 최대 중첩 위치 범위 중 각 주기의 직전 주기의 측위 장치의 위치에서 가장 가까운 최대 중첩 위치 범위 내에 각 주기의 측정 장치의 위치가 포함되는 것으로 판별한다.
여기서, 상기 프로세서는, 상기 비콘 중 제 1 거리 및 제 2 거리의 차이가 기 설정된 거리 차이 값 미만인 비콘을 선별하고, 상기 선별된 비콘의 무선 신호에 기초하여 획득된 유효 위치 범위를 이용하여 상기 측위 장치의 위치를 판별한다.
여기서, 상기 프로세서는, 상기 비콘의 제 1 거리 및 제 2 거리의 차이가 기 설정된 거리 차이 값 미만인 경우, 상기 제 2 거리를 보정하고 상기 보정된 제 2 거리에 기초하여 유효 위치 범위를 산출한다.
여기서, 상기 프로세서는, 상기 제 2 거리를 기 설정된 마진 거리만큼 축소한 축소 보정 거리와 상기 제 2 거리를 기 설정된 마진 거리만큼 연장한 연장 보정 거리에 기초하여 유효 위치 범위를 산출한다.
여기서, 상기 프로세서는, 상기 각 비콘마다 기 설정된 한계 거리 내에 위치하는 타 비콘인 인접 비콘의 개수를 각각 산출하고, 상기 인접 비콘의 개수가 기 설정된 한계 인접 비콘 개수 미만인 비콘의 무선 신호에 기초하여 산출된 유효 위치 범위를 이용하여 상기 측위 장치의 위치를 판별한다.
여기서 상기 프로세서는, 상기 각 비콘 사이의 거리를 산출하고, 상기 각 비콘 사이의 거리의 거리의 총합에 기초하여 상기 제 1 거리 및 상기 제 2 거리를 조정하고, 상기 조정된 제 1 거리 및 상기 조정된 제 2 거리에 기초하여 산출된 유효 위치 범위를 이용하여 상기 측위 장치의 위치를 판별한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 측위 장치의 제어 방법에 있어서, 복수의 비콘(beacon) 각각으로부터 무선 신호를 수신하는 단계; 상기 무선 신호의 신호 세기에 기초하여 상기 비콘과 상기 측위 장치 사이의 거리로 추정되는 제 1 거리를 상기 개별 비콘마다 획득하고, 상기 무선 신호의 전송 시간에 기초하여 상기 비콘과 상기 측위 장치 사이의 거리로 추정되는 제 2 거리를 상기 개별 비콘마다 획득하는 단계; 상기 각 비콘의 위치에서 상기 각 비콘의 제 1 거리만큼 떨어진 위치 및 상기 각 비콘의 제 2 거리만큼 떨어진 위치 사이의 위치 범위인 유효 위치 범위를 상기 개별 비콘마다 산출하는 단계; 및 상기 각 유효 위치 범위가 서로 중첩되는 위치의 범위 내에 상기 측위 장치가 위치하는 것으로 판별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법이 제공될 수 있다.
여기서, 상기 위치를 판별하는 단계는 복수의 유효 위치 범위가 서로 중첩되는 위치의 범위인 적어도 하나의 중첩 위치 범위 중 서로 중첩되는 유효 위치 범위의 개수가 가장 많은 중첩 위치 범위인 최대 중첩 위치 범위 내에 상기 측위 장치가 위치하는 것으로 판별한다.
여기서, 상기 위치를 판별하는 단계는 상기 최대 중첩 위치 범위가 복수 개인 경우, 각 최대 중첩 위치 범위가 나타내는 면적에 기초하여 상기 복수의 최대 중첩 위치 범위 중 어느 하나에 측위 장치가 위치하는 것으로 판별한다.
여기서, 상기 위치를 판별하는 단계는 상기 면적이 가장 작은 최대 중첩 위치 범위 내에 상기 측위 장치가 위치하는 것으로 판별한다.
여기서, 상기 위치를 판별하는 단계는 기 설정된 주기에 따라 상기 측위 장치의 위치를 판별하되, 상기 최대 중첩 위치 범위가 복수 개인 경우, 상기 복수의 최대 중첩 위치 범위 중 각 주기의 직전 주기의 측위 장치의 위치에서 가장 가까운 최대 중첩 위치 범위 내에 각 주기의 측위 장치의 위치가 포함되는 것으로 판별한다.
여기서, 상기 위치를 판별하는 단계는, 상기 비콘 중 제 1 거리 및 제 2 거리의 차이가 기 설정된 거리 차이 값 미만인 비콘을 선별하고, 상기 선별된 비콘의 무선 신호에 기초하여 획득된 유효 위치 범위를 이용하여 상기 측위 장치의 위치를 판별한다.
여기서, 상기 유효 위치 범위를 산출하는 단계는, 상기 비콘의 제 1 거리 및 제 2 거리의 차이가 기 설정된 거리 차이 값 미만인 경우, 상기 제 2 거리를 보정하고 상기 보정된 제 2 거리에 기초하여 유효 위치 범위를 산출한다.
여기서, 상기 유효 위치 범위를 산출하는 단계는, 상기 제 2 거리를 기 설정된 마진 거리만큼 축소한 축소 보정 거리와 상기 제 2 거리를 기 설정된 마진 거리만큼 연장한 연장 보정 거리에 기초하여 유효 위치 범위를 산출한다.
여기서, 상기 위치를 판별하는 단계는, 상기 각 비콘마다 기 설정된 한계 거리 내에 위치하는 타 비콘인 인접 비콘의 개수를 각각 산출하고, 상기 인접 비콘의 개수가 기 설정된 한계 인접 비콘 개수 미만인 비콘의 무선 신호에 기초하여 산출된 유효 위치 범위를 이용하여 상기 측위 장치의 위치를 판별한다.
여기서, 상기 위치를 판별하는 단계는, 상기 각 비콘 사이의 거리를 산출하고, 상기 각 비콘 사이의 거리의 총합에 기초하여 상기 제 1 거리 및 상기 제 2 거리를 조정하고, 상기 조정된 제 1 거리 및 상기 조정된 제 2 거리에 기초하여 산출된 유효 위치 범위를 이용하여 상기 측위 장치의 위치를 판별한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 측위 장치가 위치하는 것으로 추정되는 위치의 범위를 효과적으로 산출할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 측위 장치가 위치하는 것으로 추정되는 위치의 범위가 복수 개인 경우, 상기 위치의 범위 중 측위 장치가 위치하는 것으로 추정되는 위치의 범위를 효과적으로 선택할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 측위 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 측위 시스템을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 유효 위치 범위를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 중첩 위치 범위를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 최대 중첩 위치 범위를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 중첩 위치 범위를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따라 최대 중첩 위치 범위를 선택하는 방식을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따라 최대 중첩 위치 범위를 선택하는 방식을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따라 유효 위치 범위의 이용 여부를 판별하는 방식을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따라 보정된 제 2 거리에 기초하여 유효 위치 범위를 산출하는 방식을 나타낸 도면이다.
도 11은 비콘 사이의 거리에 기초하여 유효 위치 범위의 이용 여부를 판별하는 방식을 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 측위 기법을 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 측위 장치의 제어 방법을 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 측위 장치의 제어 방법을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 측위 시스템을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 유효 위치 범위를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 중첩 위치 범위를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 최대 중첩 위치 범위를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 중첩 위치 범위를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따라 최대 중첩 위치 범위를 선택하는 방식을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따라 최대 중첩 위치 범위를 선택하는 방식을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따라 유효 위치 범위의 이용 여부를 판별하는 방식을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따라 보정된 제 2 거리에 기초하여 유효 위치 범위를 산출하는 방식을 나타낸 도면이다.
도 11은 비콘 사이의 거리에 기초하여 유효 위치 범위의 이용 여부를 판별하는 방식을 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 측위 기법을 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 측위 장치의 제어 방법을 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 측위 장치의 제어 방법을 나타낸 도면이다.
본 발명은 측위 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수의 측위 기법을 이용하여 측위를 수행하는 측위 장치에 관한 것이다. 이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
이하의 설명에서, ‘측위’는 ‘측위 장치의 위치를 판별하는 처리 과정’에 대응하는 단어일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 측위 장치(100)를 나타낸 도면이다.
도 1에 따르면, 측위 장치(100)는 프로세서(110) 및 통신부(120)를 포함할 수 있다. 본 발명을 실시하는 방식에 따라서, 측위 장치(100)의 복수의 구성 요소가 하나로 통합되거나 일부의 구성 요소가 생략될 수도 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 측위 장치(100)는 포터블 네비게이션 디바이스, 스마트폰, 태블릿, 노트북, 웨어러블 디바이스(예를 들어, 스마트워치 등) 등의 휴대용 디바이스이거나 고정된 상태로 운용되는 개인용 컴퓨터, 서버, 거치형 네비게이션 디바이스 등일 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
통신부(120)는 외부 통신 장치와 통신을 수행할 수 있다. 특히, 통신부(120)는 무선 통신 모듈을 포함할 수 있으며, 이를 통해 외부의 무선 통신 장치와 무선 신호를 송수신할 수 있다.
통신부(120)는 다양한 방식의 무선 통신을 수행할 수 있으며, 예를 들어 무선랜, 블루투스, NFC, 지그비(ZigBee) 등의 근거리 무선 통신 또는 기타 데이터 통신(예를 들어, LTE 등)을 수행할 수 있다. 하지만 통신부(120)의 무선 통신 방식은 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 통신부(120)는 다양한 무선 통신 방식으로 무선 신호를 발신하는 비콘(beacon)의 무선 신호를 수신할 수 있다.
후술하는 프로세서(110)는 상기 통신부(120)를 통해 수신한 무선 신호의 세기를 산출할 수 있으며 무선 신호의 세기에 따른 RSSI(received signal strength indicator) 값을 획득할 수도 있다. 또한, 프로세서(110)는 통신부(120)를 통해 수신한 무선 신호의 전송 시간에 관한 정보를 획득할 수도 있다. 또한, 프로세서(110)는 통신부(120)를 통해 수신한 무선 신호로부터 상기 무선 신호를 발신한 외부 무선 통신 장치의 식별 정보를 획득할 수도 있다.
프로세서(110)는 측위 장치(100)의 전반적인 작동을 제어한다. 프로세서(110)는 각종 데이터와 신호의 연산 및 처리를 수행하고 측위 장치(100)의 각 구성 요소를 제어할 수 있다. 프로세서(110)는 반도체 칩 또는 전자 회로 형태의 하드웨어로 구현되거나 상기 하드웨어를 제어하는 소프트웨어로 구현될 수 있으며, 상기 하드웨어와 상기 소프트웨어가 결합된 형태로 구현될 수도 있다.
측위 장치(100)는 전술한 구성 요소 외에도, 실시하는 방식에 따라서 정보를 저장하는 저장부(미도시)를 더 포함할 수 있으며, 상기 프로세서(110)의 제어에 의해 외부 무선 통신 장치의 식별 정보에 대응하는 위치를 나타내는 정보인 고유 위치 정보를 저장할 수 있다. 예를 들어, 측위 장치(100)는 비콘(또는 비콘의 식별 정보)에 대응하는 비콘의 위치 정보를 상기 저장부에 저장할 수 있다. 이에 따라, 측위 장치(100)는 비콘의 무선 신호 및 비콘의 위치 정보(또는 고유 위치 정보)를 이용하여 측위 장치(100)의 위치를 판별할 수 있다. 하지만, 본 발명의 실시 예는 이에 한정되지 않으며, 측위 장치(100)는 비콘의 무선 신호 및 외부 무선 통신 장치(예를 들어, 측위 서버)로부터 수신한 비콘의 위치 정보에 기초하여 측위 장치(100)의 위치를 판별할 수도 있다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 상기 프로세서(110)는 상기 통신부(120)를 통해 복수의 비콘 각각으로부터 무선 신호를 수신하고, 상기 무선 신호의 신호 세기에 기초하여 상기 비콘과 상기 측위 장치 사이의 거리로 추정되는 제 1 거리를 상기 개별 비콘마다 획득하고, 상기 무선 신호의 전송 시간에 기초하여 상기 비콘과 상기 측위 장치 사이의 거리로 추정되는 제 2 거리를 상기 개별 비콘마다 획득할 수 있다. 또한, 상기 프로세서(110)는 상기 각 비콘의 위치에서 상기 각 비콘의 제 1 거리만큼 떨어진 위치 및 상기 각 비콘의 제 2 거리만큼 떨어진 위치 사이의 위치 범위인 유효 위치 범위를 상기 개별 비콘마다 산출하고, 상기 각 유효 위치 범위가 서로 중첩되는 위치의 범위 내에 상기 측위 장치가 위치하는 것으로 판별할 수 있다. 측위 장치(100) 또는 프로세서(110)의 작동 방식은 후술하는 도면을 참조하여 상세하게 기재하도록 한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 측위 시스템(1000)을 나타낸 도면이다. 도 2의 측위 시스템(1000)은 측위 장치(100) 및 복수의 비콘(200_1 내지 200_3)을 포함할 수 있다.
비콘(200)은 외부 무선 통신 장치와 신호를 송수신하는 통신부 및 프로세서를 포함할 수 있으며, 기 설정된 주기에 따라 무선 신호를 발신할 수 있다. 이때, 비콘(200)은 비콘의 식별 정보가 포함된 무선 신호를 발신할 수 있다. 본 발명을 실시하는 방식에 따라서, 비콘(200)은 비콘의 위치를 나타내는 정보를 포함하는 무선 신호를 발신할 수 있다. 또한, 비콘(200)은 비콘의 작동을 위한 전원부를 추가적으로 포함할 수도 있다. 또한, 비콘(200)은 외부로부터 수신한 무선 신호로부터 획득한 전기 에너지를 이용하는, 전원부가 생략된 형태로 구현될 수도 있다.
측위 장치(100)는 복수의 비콘(200_1 내지 200_3)으로부터 무선 신호를 수신하고, 각 무선 신호의 세기 또는 전송 시간에 기초하여 측위 장치(100)의 위치를 판별할 수 있다. 측위 장치(100)의 구체적인 위치 판별 방식(측위 방식)은 도 3 내지 도 12를 통해 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 유효 위치 범위를 나타낸 도면이다.
도 3에서 비콘(200)은 원으로 도시되었다. 그리고 제 1 거리 r1은 측위 장치가 비콘(200)의 무선 신호의 신호 세기에 기초하여 추정한 비콘(200)과 측위 장치 사이의 거리를 의미한다. 그리고, 제 2 거리 r2는 측위 장치가 비콘(200)의 무선 신호의 전송 시간에 기초하여 추정한 비콘(200)과 측위 장치 사이의 거리를 의미한다. 여기서, 상기 전송 시간은 비콘(200)에서 발신된 무선 신호가 측위 장치에 도달하는데 걸리는 시간을 의미할 수 있다. 도 3에서 r1이 r2보다 작은 것으로 도시되어있으나, 이것은 실시 예를 효과적으로 설명하기 위한 예시에 불과한 것으로 본 발명의 실시 예는 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 실시 예에 따른 측위 장치는 복수의 비콘 각각으로부터 무선 신호를 수신할 수 있다. 그리고 측위 장치는 수신한 무선 신호의 신호 세기에 기초하여 비콘과 측위 장치 사이의 거리로 추정되는 제 1 거리(r1)를 개별 비콘마다 획득하고, 수신한 무선 신호의 전송 시간에 기초하여 비콘과 측위 장치 사이의 거리로 추정되는 제 2 거리(r2)를 개별 비콘마다 획득할 수 있다.
측위 장치는 각 비콘의 위치에서 각 비콘의 제 1 거리만큼 떨어진 위치 및 각 비콘의 제 2 거리만큼 떨어진 위치 사이의 위치 범위인 유효 위치 범위(S)를 개별 비콘마다 산출할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따르면, 측위 장치는 측위 장치의 위치가 비콘의 위치를 기준으로 제 1 거리와 제 2 거리 사이에 위치하는 것으로 가정하고 측위 장치의 위치를 판별할 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 유효 위치 범위(S)은 비콘의 위치를 중심으로 하는 링 형태로 도시될 수 있다. 여기서, 제 1 거리와 제 2 거리 사이의 차이가 클수록 유효 위치 범위의 면적이 증가할 수 있으며, 제 1 거리와 제 2 거리 사이의 차이가 작을수록 유효 위치 범위의 면적이 감소할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 측위 장치는 각 비콘의 위치에 관한 정보(또는 위치 좌표)를 이용하여 각 유효 위치 범위에 포함되는 위치에 관한 정보(또는 위치 좌표의 범위)를 산출할 수 있다. 즉, 측위 장치는 별도의 저장부에 각 비콘의 위치에 관한 정보(또는 고유 위치 정보)를 저장하거나 외부의 측위 서버 등으로부터 비콘의 위치에 관한 정보를 수신할 수 있으며, 각 비콘의 위치에 관한 정보, 각 비콘의 제 1 거리 및 제 2 거리에 기초하여 유효 위치 범위의 위치에 관한 정보(또는 위치 좌표의 범위)를 획득할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 중첩 위치 범위를 나타낸 도면이다.
도 4는 세 비콘(200_1 내지 200_3) 및 세 비콘의 유효 위치 범위(S1 내지 S3)을 도시한 것으로, 각 유효 위치 범위가 중첩되는 위치의 범위(C12A, C12B, C13A, C13B, C23, C123)는 굵은 실선 및 음영으로 도시되었다. 도 4에 따르면, 각 비콘은 2차원 평면 상에 위치하고, 각 유효 위치 범위는 x좌표 및 y 좌표를 통해 표현되는 것으로 가정하나 본 발명의 실시 예는 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 측위 장치는 각 비콘(200_1 내지 200_3)마다 유효 위치 범위(S1 내지 S3)를 산출할 수 있다. 그리고 측위 장치는 복수의 비콘 각각으로부터 무선 신호를 수신하고, 상기 무선 신호의 신호 세기에 기초하여 상기 비콘과 상기 측위 장치 사이의 거리로 추정되는 제 1 거리를 상기 개별 비콘마다 획득하고, 상기 무선 신호의 전송 시간에 기초하여 상기 비콘과 상기 측위 장치 사이의 거리로 추정되는 제 2 거리를 상기 개별 비콘마다 획득할 수 있다. 그리고 측위 장치는 상기 각 비콘의 위치에서 상기 각 비콘의 제 1 거리만큼 떨어진 위치 및 상기 각 비콘의 제 2 거리만큼 떨어진 위치 사이의 위치 범위인 유효 위치 범위를 상기 개별 비콘마다 산출할 수 있다. 그리고 측위 장치는 상기 각 유효 위치 범위가 서로 중첩되는 위치의 범위 내에 상기 측위 장치가 위치하는 것으로 판별할 수 있다.
복수의 유효 위치 범위가 서로 중첩되는 위치의 범위를 중첩 위치 범위로 정의한 경우, 도 4의 중첩 위치 범위는 C12A, C12B, C13A, C13B, C23, C123가 된다. 여기서, C12A 및 C12B는 제 1 비콘(200_1)의 유효 위치 범위 S1과 제 2 비콘(200_2)의 유효 위치 범위 S2가 서로 중첩되는 위치의 범위이고, C13A 및 C13B는 제 1 비콘(200_1)의 유효 위치 범위 S1과 제 3 비콘(200_3)의 유효 위치 범위 S3이 서로 중첩되는 위치의 범위이고, C23은 제 2 비콘(200_2)의 유효 위치 범위 S2와 제 3 비콘(200_3)의 유효 위치 범위 S3이 서로 중첩되는 위치의 범위이다. 그리고, C123은 제 1 비콘(200_1)의 유효 위치 범위 S1과 제 2 비콘(200_2)의 유효 위치 범위 S2와 제 3 비콘(200_3)의 유효 위치 범위 S3이 서로 중첩되는 위치의 범위이다. 이에 따라, 측위 장치는 상기 C12A 내지 C123의 위치 범위 내에 측위 장치가 위치하는 것으로 판별할 수 있다. 여기서, 유효 위치 범위의 면적 및 형상에 따라서 상기 유효 위치 범위가 서로 중첩되는 위치의 범위의 면적 및 형상이 결정될 수 있다. 따라서, 측위 장치의 위치는 유효 위치 범위의 면적 및 형상에 따라서 결정될 수도 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 최대 중첩 위치 범위를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 4의 중첩 위치 범위 C12A, C12B, C13A, C13B, C23, C123를 별도로 도시한 것이다. 본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 측위 장치는 서로 중첩되는 유효 위치 범위의 개수가 가장 많은 중첩 위치 범위인 최대 중첩 위치 범위 내에 상기 측위 장치가 위치하는 것으로 판별할 수 있다. 이러한 판별의 근거는 다음과 같다. 즉, 각 유효 위치 범위는 측위 장치가 위치하는 것으로 추정되는 위치의 범위를 의미할 수 있으며, 이러한 관점에서 각 유효 위치 범위는 측위 장치가 위치할 수 있는 가능성 또는 확률이 존재하는 위치의 범위라고 할 수 있다. 각 유효 위치 범위가 측위 장치가 위치하는 것으로 판별될 수 있는 확률 값을 개별적으로 가지는 것으로 가정한다면, 각 유효 위치 범위가 중첩되는 위치의 범위에 측위 장치가 위치할 확률이 하나의 유효 위치 범위 내에 측위 장치가 위치할 확률보다 높다고 볼 수 있다. 여기서, 중첩되는 유효 위치 범위의 개수가 많을수록 상기 확률 값이 커질 수 있으므로, 측위 장치는 중첩되는 유효 위치 범위의 개수가 가장 많은 최대 중첩 위치 범위에 측위 장치가 위치하는 것으로 판별함으로써 측위의 정확도를 높일 수 있다.
도 4 및 도 5에 따르면, 중첩 위치 범위 C12A, C12B, C13A, C13B, C23는 두 유효 위치 범위가 서로 중첩되는 위치 범위이며, 중첩 위치 범위 C123은 세 유효 위치 범위 S1, S2, S3가 서로 중첩되는 위치 범위이다. 따라서, 측위 장치는 중첩 위치 범위 C123에 측위 장치가 위치하는 것으로 판별할 수 있다. 여기서, 서로 중첩되는 유효 위치 범위의 개수가 가장 많은 중첩 위치 범위를 최대 중첩 위치 범위로 정의할 수 있으며, 도 4 및 도 5에서 중첩 위치 범위 C123가 최대 중첩 위치 범위로 선별될 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 측위 장치는 측위 장치가 위치하는 것으로 판별되는 중첩 위치 범위(또는 최대 중첩 위치 범위)의 센트로이드(centroid)에 대응하는 위치(P)에 위치하는 것으로 결정할 수 있다. 여기서, 센트로이드는 도형의 기하학적 중심을 의미하며, 도형에 포함되는 점들의 위치의 평균(또는 도형의 무게 중심)으로부터 산출될 수 있다.
한편, 각 유효 위치 범위는 각 유효 위치 범위 내에 측위 장치가 위치할 것으로 예상되는 확률 값을 가질 수 있다. 이때, 유효 위치 범위 내의 상기 확률 값은 유효 위치 범위의 내측 부분(예를 들어, 도 3에서 제 1 거리(r1)를 반경으로 하는 원에 가까운 부분) 및 외측 부분(예를 들어, 도 3에서 제 2 거리(r2)를 반경으로 하는 원에 가까운 부분)에서 가장 낮은 확률 값을 가지고, 중앙부(예를 들어, 도 3에서 제 1 거리(r1)와 제 2 거리(r2)의 평균에 해당하는 거리 값을 반경으로 하는 원에 가까운 부분)에서 가장 높은 확률 값을 가질 수 있다. 즉, 유효 위치 범위 내의 각 위치에 따라 상기 확률 값이 결정될 수 있다. 이러한 유효 위치 범위가 서로 중첩되는 위치의 범위는 각 유효 위치 범위의 각 위치에 따른 확률 값들의 조합에 따른 확률 값을 가질 수 있으며, 가장 높은 확률 값을 나타내는 서로 중첩되는 위치의 범위 내 위치에 측위 장치가 위치하는 것으로 판별될 수도 있다. 이러한 측위 장치의 위치 판별 방식은 본 발명의 다른 실시 예에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 중첩 위치 범위를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 4와 마찬가지로 세 비콘(200_1 내지 200_3)의 각 유효 위치 범위(S1 내지 S3)가 서로 중첩되는 상황을 도시하고 있다. 하지만, 도 6의 실시 예에서의 각 비콘의 위치는 도 4의 실시 예와는 다른 양상을 나타내며, 이에 따라 이에 따라 유효 위치 범위가 서로 중첩되는 중첩 위치 범위의 형상 및 면적, 서로 중첩되는 유효 위치 범위의 개수가 도 4의 실시 예와 상이하다.
도 6의 실시 예에 따르면, 중첩 위치 범위는 C12A, C12B, C23A, C23B, C13A, C13B인데, 각 비콘의 유효 위치 범위에 따라 상기 중첩 위치 범위의 형상, 면적, 위치가 결정될 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따르면, 측위 장치는 상기 중첩 위치 범위 C12A 내지 C13B 내에 측위 장치가 위치하는 것으로 판별할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따라 최대 중첩 위치 범위를 선택하는 방식을 나타낸 도면이다.
도 7은 도 6의 중첩 위치 범위 C12A, C12B, C23A, C23B, C13A, C13B를 별도로 도시한 것이다. 본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 측위 장치는 서로 중첩되는 유효 위치 범위의 개수가 가장 많은 중첩 위치 범위 내에 상기 측위 장치가 위치하는 것으로 판별할 수 있다. 그런데, 도 6 및 도 7에 따르면, 중첩 위치 범위 C12A, C12B, C23A, C23B, C13A, C13B 모두 두 유효 위치 범위가 서로 중첩되는 위치 범위이다. 도 6 및 도 7에서 유효 위치 범위는 최대 2 개가 서로 중첩될 수 있기 때문에 유효 위치 범위가 2 개 중첩된 C12A 내지 C13B 모두 최대 중첩 위치 범위라고 할 수 있다. 즉, 최대 중첩 위치 범위가 복수로 존재하는 상황이라고 할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 측위 장치는 최대 중첩 위치 범위가 복수 개인 경우, 각 최대 중첩 위치가 나타내는 면적에 기초하여 상기 복수의 최대 중첩 위치 범위 중 어느 하나에 측위 장치가 위치하는 것으로 판별할 수 있다. 여기서, 측위 장치는 상기 면적이 가장 작은 최대 중첩 위치 범위 내에 상기 측위 장치가 위치하는 것으로 판별할 수 있다. 즉, 면적이 큰 최대 중첩 위치 범위의 경우, 해당 최대 중첩 위치 범위 내에서의 측위 장치의 위치의 모호성이 증대된다고 할 수 있다. 면적이 작은 최대 중첩 위치 범위의 경우, 해당 최대 중첩 위치 범위 내에서의 측위 장치의 모호성이 면적이 큰 최대 중첩 위치 범위의 경우보다 작다고 할 수 있다.
한편, 전술한 예와는 반대로 측위 장치는 상기 면적이 가장 큰 최대 중첩 위치 범위 내에 상기 측위 장치가 위치하는 것으로 판별할 수도 있다. 즉, 최대 중첩 위치 범위의 면적이 큰 경우, (전술한 위치의 모호성에도 불구하고) 해당 최대 중첩 위치 범위 내에 측위 장치가 위치할 가능성이 면적이 작은 경우에 비해 높다고 할 수 있기 때문이다.
이하의 설명에서는 측위 장치가 면적이 가장 작은 최대 중첩 위치 범위 내에 측위 장치가 위치하는 것으로 판별하는 실시 예를 가정한다. 도 7에서 C12A의 면적이 20 제곱미터, C12B의 면적이 21 제곱미터, C23A의 면적이 17 제곱미터, C23B의 면적이 16 제곱미터, C13A의 면적이 19 제곱미터, C13B의 면적이 19 제곱미터인 상황을 가정할 수 있다. 따라서, 측위 장치는 복수의 최대 중첩 위치 범위 C12A 내지 C13B 중 가장 면적이 작은 C23B에 측위 장치가 위치하는 것으로 판별할 수 있다. 또한, 측위 장치는 상기 C23B의 센트로이드에 대응하는 위치에 측위 장치가 위치하는 것으로 판별할 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따라 최대 중첩 위치 범위를 선택하는 방식을 나타낸 도면이다.
도 8은 도 4 및 도 6의 실시 예와 마찬가지로 세 비콘(200_1 내지 200_3)의 각 유효 위치 범위(S1 내지 S3)가 서로 중첩되는 상황을 도시하고 있다. 도 4 및 도 6의 실시 예와 마찬가지로, 유효 위치 범위가 서로 중첩되는 위치의 범위는 굵은 실선 및 음영으로 표시되었다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 측위 장치는 기 설정된 주기에 따라 각 비콘의 유효 위치 범위(또는 중첩 위치 범위 또는 최대 중첩 위치 범위)를 판별할 수 있으며, 이에 기초하여 측위 장치의 위치를 상기 주기에 따라 판별할 수 있다. 측위 장치는 상기 최대 중첩 위치 범위가 복수 개인 경우, 상기 복수의 최대 중첩 위치 범위 중 각 주기의 직전 주기의 측위 장치의 위치에서 가장 가까운 최대 중첩 위치 범위 내에 각 주기의 측정 장치의 위치가 포함되는 것으로 판별할 수 있다. 즉, 최대 중첩 위치 범위가 복수 개여서 측위 장치의 위치의 모호성이 증가된 경우, 측위 장치는 가장 가까운 최대 중첩 위치 범위 내에 측위 장치가 위치하는 것으로 판별할 수 있다. 이를 통해, 측위 장치는 각 주기에 따른 측위 장치의 위치의 급격한 변동을 방지할 수 있다.
도 8에 따르면, 도 6의 실시 예와 유사하게, 각 중첩 위치 범위는 2 개의 유효 위치 범위가 중첩되는 최대 중첩 위치 범위일 수 있다. n이 주기를 나타내는 인덱스이고, Pn이 주기 n에서의 측위 장치의 위치를 나타낼 때, 현재의 주기의 인덱스 n = k인 경우, 직전 주기의 인덱스는 k-1이 되고, 이에 따라 직전 주기의 위치는 Pk-1로 나타낼 수 있다. 여기서, 도 8의 실시 예는 n = k일 때의 각 중첩 위치 범위를 나타낸 것일 수 있으며, 각 중첩 위치 범위는 x 좌표의 좌표 범위 및 y 좌표의 좌표 범위를 가질 수 있다. 측위 장치는 Pk-1의 x 좌표 및 y 좌표와 각 중첩 위치 범위의 x 좌표 및 y 좌표를 비교하고, 상기 Pk-1의 좌표에서 가장 가까운 곳에 위치한 중첩 위치 범위(또는 최대 중첩 위치 범위)를 선택할 수 있다. 이에 따라, 측위 장치는 중첩 위치 범위(또는 최대 중첩 위치 범위) C23을 선택할 수 있으며, n = k일 때의 측위 장치의 위치가 C23 내에 위치하는 것으로 판별할 수 있다. 바람직하게는, 측위 장치는 C23의 센트로이드에 대응하는 위치에 위치할 수 있으나 본 발명의 실시 예는 이에 한정되지 않는다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따라 유효 위치 범위의 이용 여부를 판별하는 방식을 나타낸 도면이다.
도 9는 비콘 200A의 제 1 거리 rA1 및 제 2 거리 rA2에 따른 유효 위치 범위 SA 및 비콘 200B의 제 1 거리 rB1 및 제 2 거리 rB2에 따른 유효 위치 범위 SB를 도시한 것이다.
측위 장치는 비콘과 측위 장치의 방향 및 거리에 따른 위치 관계에 따라서 서로 다른 신호의 세기 및 전송 시간을 갖는 비콘의 무선 신호를 획득할 수 있다. 예를 들어, 비콘의 우측에 무선 신호를 크게 감쇄시키는 장애물이 존재하는 경우 측위 장치는 상기 비콘의 우측에서 신호의 세기가 매우 감쇄된 무선 신호를 수신할 수 있다. 하지만 측위 장치가 상기 비콘의 좌측에 위치하는 경우, 상기 비콘으로부터 비콘의 우측에 위치하는 상황 대비 더 강한 신호 세기를 가지는 무선 신호를 수신할 수 있다. 위에서는 장애물의 존재 유무에 따른 무선 신호의 세기 변화를 설명하였으나, 무선 신호의 세기가 변화되는 상황은 전술한 바에 의해 한정되지 않으며, 다른 다양한 원인에 따라 비콘의 무선 신호가 변화될 수 있다. 이러한 여러 이유로, 무선 신호의 전송 시간의 변화 대비 무선 신호의 세기 변화가 다양하게 발생될 수 있으며, 이러한 변화는 각 비콘의 제 1 거리 및 제 2 거리에 그대로 반영될 수 있다. 전술한 예시에서, 비콘의 우측에 위치한 측위 장치는 해당 비콘의 상대적으로 감쇄된 무선 신호에 기초하여 제 1 거리가 매우 큰 값(거리에 따른 신호의 세기의 관계에 따라 신호의 세기가 약할 때는 제 1 거리가 큰 값을 가짐)을 가지는 것으로 도출할 수 있다. 반대로, 비콘의 좌측에 위치한 측위 장치는 해당 비콘의 무선 신호에 기초하여, 상기 비콘의 우측에 위치하는 상황 대비 제 1 거리가 더 작은 값을 가지는 것으로 도출할 수 있다. 이때, 측위 장치가 비콘의 우측에 존재하든 좌측에 존재하든 무선 신호의 전송 시간에 따른 제 2 거리의 변화는 무선 신호의 신호 세기에 따른 제 1 거리의 변화 대비 작을 수 있다(물론 본 발명의 실시 예는 이에 한정되지 않는다). 즉, 측위 장치의 위치에 따라서 동일한 비콘으로부터 수신된 무선 신호라도 제 1 거리 및 제 2 거리의 차이가 다양한 양상을 나타낼 수 있다.
특정 비콘의 제 1 거리와 제 2 거리가 기 설정된 정도 이상 크게 차이나는 경우, 해당 비콘의 무선 신호는 측위에 이용하기에 적합하지 않은 것으로 판별될 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 측위 장치는 거리의 차이가 기 설정된 거리 차이 값(r_thr) 미만인 제 1 거리 및 제 2 거리에 기초한 유효 위치 범위를 이용하여 상기 측위 장치의 위치를 판별할 수 있다. 즉, 측위 장치는 상기 비콘 중 제 1 거리 및 제 2 거리의 차이가 기 설정된 거리 차이 값 미만인 비콘을 선별하고, 상기 선별된 비콘의 무선 신호에 기초하여 획득된 유효 위치 범위를 이용하여 상기 측위 장치의 위치를 판별할 수 있다.
도 9에 따르면, 비콘 A(200A)의 제 1 거리(rA1)와 제 2 거리(rA2)의 차이가 기 설정된 거리 차이 값(r_thr) 미만이며, 따라서 비콘 A의 유효 위치 범위(SA)는 측위 장치의 위치를 판별하는데 이용될 수 있다. 하지만, 비콘 B(200B)의 제 1 거리(rB1)와 제 2 거리(rB2)의 차이는 기 설정된 거리 차이 값(r_thr) 이상이며, 따라서 비콘 B의 유효 위치 범위(SB)는 측위 장치의 위치를 판별하는데 이용되지 않을 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따라 보정된 제 2 거리에 기초하여 유효 위치 범위를 산출하는 방식을 나타낸 도면이다.
도 10의 좌측 도면은 비콘(200)의 제 1 거리(r1)와 제 2 거리(r2)의 차이가 기 설정된 거리 차이 값(r_thr)이상인 상황을 나타낸다. 본 발명의 실시 예에 따르면, 이 경우 측위 장치는 해당 비콘의 유효 위치 범위를 보정된 제 2 거리에 기초하여 산출할 수 있다. 즉, 측위 장치는 상기 비콘의 제 1 거리 및 제 2 거리의 차이가 기 설정된 거리 차이 값 미만인 경우, 상기 제 2 거리를 보정하고 상기 보정된 제 2 거리에 기초하여 유효 위치 범위를 산출할 수 있다. 여기서, 측위 장치는 다양한 방식으로 제 2 거리를 보정할 수 있으며, 한 예로써 상기 제 2 거리를 기 설정된 마진 거리만큼 축소한 축소 보정 거리와 상기 제 2 거리를 기 설정된 마진 거리만큼 연장한 연장 보정 거리에 기초하여 유효 위치 범위를 산출할 수 있다. 즉, 제 1 거리 및 제 2 거리의 차이가 기 설정된 거리 차이 값 이상인 비콘을 거리 보정 대상 비콘이라고 명명하였을 때, 측위 장치는 상기 거리 보정 대상 비콘의 제 2 거리(r2)보다 기 설정된 마진 거리(rM)만큼 축소된 축소 보정 거리(rS)와 상기 거리 보정 대상 비콘의 제 2 거리(r2)보다 기 설정된 마진 거리(rM)만큼 연장된 연장 보정 거리(rL)에 기초하여 상기 거리 보정 대상 비콘의 유효 위치 범위(S’)를 산출할 수 있다. 이에 따라, 측위 장치는 제 1 거리(r1) 및 제 2 거리(r2)에 기초한 유효 위치 범위 S이 아닌 유효 위치 범위 S’에 기초하여 측위 장치의 위치를 산출할 수 있다.
도 10의 실시 예에 따른 측위는 다음과 같은 장점이 있다. 즉, 전술한 바와 같이 비콘 주변에 장애물에 존재하는 경우 비콘의 무선 신호의 신호 세기에 비하여 비콘의 무선 신호의 전송 시간은 장애물의 존재 여부에 상대적으로 영향을 덜 받을 수 있다. 즉, 측위 장치는 무선 신호가 감지 및 수신되는 경우, 무선 신호의 감쇄 여부와는 무관하게 전송 시간에 기초하여 측위를 수행할 수 있다. 따라서, 비콘의 제 1 거리와 제 2 거리의 차이가 큰 경우, 제 2 거리를 기초로 측위를 수행함으로써 보다 정확하게 측위 장치의 위치를 판별할 수 있다.
도 11은 비콘 사이의 거리에 기초하여 유효 위치 범위의 이용 여부를 판별하는 방식을 나타낸 도면이다.
도 11은 원 숫자로 도시된 네 비콘과 각 비콘의 유효 위치 범위 S1 내지 S4를 도시한 것이다. 네 비콘의 각 위치 및 유효 위치 범위는 도 11(a)와 같다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 측위 장치는 비콘의 각 위치 사이의 거리를 산출할 수 있다. 여기서, 상기 각 비콘의 위치는 측위 장치가 내부의 저장부 등에 저장한 정보이거나 외부의 측위 서버 등으로부터 수신한 정보일 수 있다. 측위 장치는 각 비콘을 기준으로 타 비콘과의 거리를 개별적으로 산출할 수 있으며, 개별적인 거리가 기 설정된 한계 거리(d_thr) 미만인지 여부를 확인할 수 있다. 그리고 측위 장치는 상기 거리가 기 설정된 한계 거리 미만인 타 비콘의 개수가 기 설정된 한계 인접 비콘 개수 미만인 비콘의 유효 위치 범위에 기초하여 상기 측위 장치의 위치를 판별할 수 있다. 즉 정리하면, 측위 장치는 상기 각 비콘마다 기 설정된 한계 거리 내에 위치하는 타 비콘인 인접 비콘의 개수를 각각 산출하고, 상기 인접 비콘의 개수가 기 설정된 한계 인접 비콘 개수 미만인 비콘의 무선 신호에 기초하여 산출된 유효 위치 범위를 이용하여 상기 측위 장치의 위치를 판별할 수 있다.
이하의 설명에서 도 11(b)에서의 각 거리 별 크기 관계는 d12 < d34 < d14 < d24 < d_thr < d23 < d13인 것으로 가정하고, 기 설정된 한계 인접 비콘 개수는 3인 것으로 가정하나 본 발명의 실시 예는 이에 한정되지 않는다. 도 11(b)에 따르면, 제 1 비콘을 기준으로 제 2 비콘, 제 3 비콘, 제 4 비콘까지의 거리는 각각 d12, d13, d14이며, 이 거리들 중 기 설정된 한계 거리 미만인 거리 값은 d12, d14이다. 즉, 제 1 비콘의 인접 비콘 개수는 2 개이다. 제 1 비콘의 인접 비콘 개수는 상기 한계 인접 비콘 개수 3 개보다 작으므로, 측위 장치는 제 1 비콘의 유효 위치 범위(S1)을 이용하여 측위를 수행할 수 있다. 이러한 판별 과정은 다른 비콘 - 제 2 비콘 내지 제 4 비콘에 대하여 동일하게 적용될 수 있다. 도 11(b)에 따르면, 제 1 비콘 내지 제 2 비콘은 모두 인접 비콘 개수가 2 개로, 한계 인접 비콘 개수 미만이라는 조건을 만족한다. 하지만, 제 4 비콘의 경우 제 1 비콘, 제 2 비콘 및 제 3 비콘까지의 거리 d14, d24, d34 모두 한계 거리 d_thr 보다 작다. 즉, 제 4 비콘의 인접 비콘 개수가 3 개로 한계 인접 비콘 개수 3 개 미만이라는 조건을 만족하지 못하므로, 측위 장치는 제 4 비콘의 유효 위치 범위 S4를 측위 장치의 위치를 판별하는데 이용하지 않을 수 있다(도 11(c).
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 측위 장치는 각 비콘 사이의 거리를 산출하고, 상기 각 비콘 사이의 거리의 합에 기초하여 유효 위치 범위의 형상 및 면적을 조정할 수 있다. 예를 들어, 측위 장치는 각 비콘 사이의 거리의 합에 비례하여 유효 위치 범위의 면적을 증가시킬 수 있다. 이를 위해, 측위 장치는 각 비콘의 축소된 제 1 거리 및 연장된 제 2 거리에 기초한 유효 위치 범위를 산출할 수 있다. 만약 유효 위치 범위가 도 3의 실시 예처럼 링 형상으로 산출되는 경우, 측위 장치는 상기 링의 두께를 증가시키는 방식으로 유효 위치 범위의 면적 및 형상을 조정할 수 있다. 또는, 측위 장치는 복수의 수치 구간에 따른 유효 위치 범위의 형상 및 면적 조정 방식을 미리 지정해둘 수 있다. 예를 들어, 측위 장치는 1 이상 3 미만의 수치 구간에 대하여 유효 위치 범위의 면적 10% 증가, 3 이상 5 미만의 수치 구간에 대하여 유효 위치 범위의 면적 20% 증가 등의 면적 조정 방식에 관한 정보를 미리 저장하고 있을 수 있다. 이후, 측위 장치는 각 비콘 사이의 거리를 산출하고, 산출된 거리의 합에 대응하는 수치 구간의 면적 및 형상 방식에 따라 유효 위치 범위를 조정할 수도 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 측위 장치는 상기 거리의 총합에 기초하여 상기 제 1 거리 및 상기 제 2 거리를 조정하고, 상기 조정된 제 1 거리 및 상기 조정된 제 2 거리에 기초하여 산출된 유효 위치 범위를 이용하여 측위 장치의 위치를 산출할 수 있다. 예를 들어, 측위 장치는 상기 거리의 합이 기 설정된 최소 한계 값 미만인 경우, 상기 제 1 거리 및 상기 제 2 거리의 값의 차이를 감소시킬 수 있다. 예로써, 측위 장치는 제 1 거리 및 제 2 거리 중 더 작은 거리 값을 기 설정된 보정 거리만큼 증가시키거나 더 큰 거리 값을 기 설정된 보정 거리만큼(다른 보정 값을 가질 수 있음) 감소시키고, 상기 증가되거나 감소된 제 1 거리 및 제 2 거리에 기초하여 유효 위치 범위를 산출할 수 있다. 또는, 측위 장치는 상기 거리의 합이 기 설정된 최대 한계 값 이상인 경우, 상기 제 1 거리 및 상기 제 2 거리의 값의 차이를 증가시킬 수 있다. 일 예로써, 측위 장치는 제 1 거리 및 제 2 거리 중 더 작은 거리 값을 기 설정된 보정 거리만큼 감소시키거나 더 큰 거리 값을 기 설정된 보정 거리만큼(다른 보정 값을 가질 수 있음) 증가시키고, 상기 증가되거나 감소된 제 1 거리 및 제 2 거리에 기초하여 유효 위치 범위를 산출할 수 있다. 측위 장치는 이처럼 보정된 제 1 거리 및 제 2 거리에 기초하여 형상 또는 면적이 조정된 유효 위치 범위를 산출할 수 있다. 하지만 본 발명의 실시 예는 이에 한정되지 않는다. 이후, 측위 장치는 조정된 유효 위치 범위를 이용하여 측위 장치의 위치를 판별할 수 있다. 유효 위치 범위가 조정되었으므로, 이에 따라 중첩 위치 범위, 최대 중첩 위치 범위의 면적 및 형상 역시 조정될 수 있다.
전술한 두 실시 예 모두 비콘 사이의 거리에 따라 측위를 수행하는 방식이 결정되는 처리 과정과 관련되어 있다. 예를 들어, 도 4의 실시 예에서의 각 비콘 사이의 거리의 합이 도 6의 실시 예에서의 각 비콘 사이의 거리의 합보다 더 크다고 가정해보자. 도 4의 실시 예와 비교했을 때, 도 6의 실시 예에서의 중첩 위치 범위가 더 넓은 위치에 분산되어 있는 것을 확인할 수 있다. 또한, 도 6의 실시 예에서는 최대로 중첩되는 유효 위치 범위의 개수가 2 개에 불과하다. 즉, 측위 장치는 비콘 간의 거리가 짧을수록, 각 비콘의 무선 신호에 기초한 측위의 정확도가 낮은 것으로 간주할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 측위 장치는 무선 신호를 발신한 각 비콘 사이의 거리에 기초하여 측위 방식을 선택할 수 있으며, 이를 통해 보다 정확도가 높은 측위를 수행할 수 있다.
도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 측위 기법을 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 측위 장치는 복수의 비콘(200A 내지 200C)로부터 각각의 무선 신호를 수신할 수 있다. 그리고, 측위 장치는 무선 신호의 세기에 기초하여 상기 비콘과 상기 측위 장치 사이의 제 1 거리(rA1, rB1, rC1)를 상기 개별 비콘(200A 내지 200C)마다 추정할 수 있다. 그리고 측위 장치는 무선 신호의 전송 시간에 기초하여 상기 비콘과 상기 측위 장치 사이의 제 2 거리(rA2, rB2, rC2)를 상기 개별 비콘(200A 내지 200C)마다 추정할 수 있다. 도 12에서 각 비콘의 제 1 거리가 제 2 거리보다 작은 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 실시 예는 이에 한정되지 않는다. 이후, 측위 장치는 상기 각 비콘(200A 내지 200C)의 위치로부터 상기 각 비콘의 제 1 거리(rA1, rB1, rC1) 이내의 위치 범위인 제 1 위치 범위(SA1, SB1, SC1)를 상기 개별 비콘마다 산출하고, 상기 각 비콘(200A 내지 200C)의 위치로부터 각 비콘의 제 2 거리(rA2, rB2, rC2) 이내의 위치 범위인 제 2 위치 범위(SA2, SB2, SC2)를 상기 개별 비콘마다 산출할 수 있다. 그리고, 측위 장치는 상기 각 비콘의 제 1 위치 범위가 서로 중첩되는 위치 범위인 제 1 추정 범위(CM1)와 상기 각 비콘의 제 2 위치 범위가 서로 중첩되는 위치 범위인 제 2 추정 범위(CM2)를 산출할 수 있으며, 상기 제 1 추정 범위와 상기 제 2 추정 범위가 서로 중첩되는 위치 범위 내에 상기 측위 장치가 위치하는 것으로 판별할 수 있다. 도 12의 실시 예에 따르면, 제 1 추정 범위(CM1)가 제 2 추정 범위(CM2) 내에 포함되며, 따라서 측위 장치는 제 1 추정 범위(CM1)와 제 2 추정 범위(CM2)가 중첩되는 위치의 범위인 제 1 추정 범위 내에 측위 장치가 위치하는 것으로 판별할 수 있다. 여기서, 측위 장치는 상기 제 1 추정 범위(CM1)의 센트로이드에 대응하는 위치에 측위 장치가 위치하는 것으로 판별할 수도 있다.
각 비콘의 제 1 거리 및 제 2 거리에 따라서, 상기 제 1 추정 범위(CM1)와 제 2 추정 범위(CM2)가 서로 중첩되지 않을 수 있으며, 이 경우 측위 장치는 제 1 추정 범위와 제 2 추정 범위 중 면적이 더 작은 위치 범위에 측위 장치가 위치하는 것으로 판별할 수도 있다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 측위 장치의 제어 방법을 나타낸 도면이다.
도 13에 따르면, 측위 장치는 복수의 비콘 각각으로부터 무선 신호를 각각 수신(S110)할 수 있다.
그리고, 측위 장치는 상기 무선 신호의 신호 세기에 기초하여 상기 비콘과 상기 측위 장치 사이의 거리로 추정되는 제 1 거리를 상기 개별 비콘마다 획득하고, 상기 무선 신호의 전송 시간에 기초하여 상기 비콘과 상기 측위 장치 사이의 거리로 추정되는 제 2 거리를 상기 개별 비콘마다 획득(S120)할 수 있다.
그리고, 측위 장치는 상기 각 비콘의 위치에서 상기 각 비콘의 제 1 거리만큼 떨어진 위치 및 상기 각 비콘의 제 2 거리만큼 떨어진 위치 사이의 위치 범위인 유효 위치 범위를 상기 개별 비콘마다 산출(S130)할 수 있다.
여기서, 측위 장치는 상기 비콘의 제 1 거리 및 제 2 거리의 차이가 기 설정된 거리 차이 값 미만인 경우, 상기 제 2 거리를 보정하고 상기 보정된 제 2 거리에 기초하여 유효 위치 범위를 산출할 수 있다. 또한, 측위 장치는 상기 제 2 거리를 기 설정된 마진 거리만큼 축소한 축소 보정 거리와 상기 제 2 거리를 기 설정된 마진 거리만큼 연장한 연장 보정 거리에 기초하여 유효 위치 범위를 산출할 수 있다.
그리고, 측위 장치는 상기 각 유효 위치 범위가 서로 중첩되는 위치의 범위 내에 상기 측위 장치가 위치하는 것으로 판별(S140)할 수 있다.
여기서, 측위 장치는 복수의 유효 위치 범위가 서로 중첩되는 위치의 범위인 적어도 하나의 중첩 위치 범위 중 서로 중첩되는 유효 위치 범위의 개수가 가장 많은 중첩 위치 범위인 최대 중첩 위치 범위 내에 상기 측위 장치가 위치하는 것으로 판별할 수 있다. 그리고, 측위 장치는 상기 최대 중첩 위치 범위가 복수 개인 경우, 각 최대 중첩 위치 범위가 나타내는 면적에 기초하여 상기 복수의 최대 중첩 위치 범위 중 어느 하나에 측위 장치가 위치하는 것으로 판별할 수 있다. 또한, 측위 장치는 상기 면적이 가장 작은 최대 중첩 위치 범위 내에 상기 측위 장치가 위치하는 것으로 판별할 수 있다. 또한, 측위 장치는 기 설정된 주기에 따라 상기 측위 장치의 위치를 판별하되, 상기 최대 중첩 위치 범위가 복수 개인 경우, 상기 복수의 최대 중첩 위치 범위 중 각 주기의 직전 주기의 측위 장치의 위치에서 가장 가까운 최대 중첩 위치 범위 내에 각 주기의 측위 장치의 위치가 포함되는 것으로 판별할 수 있다.
여기서, 측위 장치는 상기 비콘 중 제 1 거리 및 제 2 거리의 차이가 기 설정된 거리 차이 값 미만인 비콘을 선별하고, 상기 선별된 비콘의 무선 신호에 기초하여 획득된 유효 위치 범위를 이용하여 상기 측위 장치의 위치를 판별할 수 있다.
여기서, 측위 장치는 상기 각 비콘마다 기 설정된 한계 거리 내에 위치하는 타 비콘인 인접 비콘의 개수를 각각 산출하고, 상기 인접 비콘의 개수가 기 설정된 한계 인접 비콘 개수 미만인 비콘의 무선 신호에 기초하여 산출된 유효 위치 범위를 이용하여 상기 측위 장치의 위치를 판별할 수 있다. 그리고, 측위 장치는 상기 각 비콘 사이의 거리를 산출하고, 상기 각 비콘 사이의 거리의 합에 기초하여 상기 유효 위치 범위의 형상 및 면적을 조정하고, 상기 조정된 유효 위치 범위를 이용하여 상기 측위 장치의 위치를 판별할 수 있다.
여기서, 측위 장치는 각 유효 위치 범위가 서로 중첩되는 위치의 범위(또는 최대 중첩 위치 범위)의 센트로이드에 대응하는 위치에 측위 장치가 위치하는 것으로 판별할 수 있다.
도 13의 각 단계에 대한 상세한 설명은 도 2 내지 도 11에서 서술하였으므로 생략한다.
도 14는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 측위 장치의 제어 방법을 나타낸 도면이다.
도 14에 따르면, 측위 장치는 복수의 비콘으로부터 각각의 무선 신호를 수신(S210)할 수 있다. 그리고, 측위 장치는 상기 무선 신호의 세기에 기초하여 상기 비콘과 상기 측위 장치 사이의 제 1 거리를 상기 개별 비콘마다 추정하고, 상기 무선 신호의 전송 시간에 기초하여 상기 비콘과 상기 측위 장치 사이의 제 2 거리를 상기 개별 비콘마다 추정(S220)할 수 있다. 그리고, 측위 장치는 상기 각 비콘의 위치로부터 상기 각 비콘의 제 1 거리 이내의 위치 범위인 제 1 위치 범위를 상기 개별 비콘마다 산출하고, 상기 각 비콘의 위치로부터 상기 각 비콘의 제 2 거리 이내의 위치 범위인 제 2 위치 범위를 상기 개별 비콘마다 산출(S230)할 수 있다. 그리고, 측위 장치는 상기 각 비콘의 제 1 위치 범위가 서로 중첩되는 위치 범위인 제 1 추정 범위와 상기 각 비콘의 제 2 위치 범위가 서로 중첩되는 위치 범위인 제 2 추정 범위가 서로 중첩되는 위치 범위 내에 상기 측위 장치가 위치하는 것으로 판별(S240)할 수 있다. 여기서, 측위 장치는 상기 제 1 추정 범위와 상기 제 2 추정 범위가 중첩되는 위치 범위의 센트로이드에 대응하는 위치에 측위 장치가 위치하는 것으로 판별할 수 있다.
도 14의 각 단계에 대한 상세한 설명은 도 12에서 서술하였으므로 생략한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 측위 장치가 위치하는 것으로 추정되는 위치 범위를 효과적으로 산출할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 측위 장치가 위치하는 것으로 추정되는 위치의 범위가 복수 개인 경우, 상기 위치의 범위 중 측위 장치가 위치하는 것으로 추정되는 위치의 범위를 효과적으로 선택할 수 있다.
이상에서 본 발명을 구체적인 실시 예를 통하여 설명하였으나, 당업자라면 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위 내에서 수정, 변경을 할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명이 속하는 기술분야에 속한 사람이 본 발명의 상세한 설명 및 실시 예로부터 용이하게 유추할 수 있는 것은 본 발명의 권리범위에 속하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (20)
- 측위 장치에 있어서,
외부 무선 통신 장치와 무선 신호를 송수신하는 통신부; 및
프로세서를 포함하고,
상기 프로세서는,
상기 통신부를 통해 복수의 비콘(beacon) 각각으로부터 무선 신호를 수신하고,
상기 무선 신호의 신호 세기에 기초하여 상기 비콘과 상기 측위 장치 사이의 거리로 추정되는 제 1 거리를 상기 개별 비콘마다 획득하고, 상기 무선 신호의 전송 시간에 기초하여 상기 비콘과 상기 측위 장치 사이의 거리로 추정되는 제 2 거리를 상기 개별 비콘마다 획득하고,
상기 각 비콘의 위치에서 상기 각 비콘의 제 1 거리만큼 떨어진 위치 및 상기 각 비콘의 제 2 거리만큼 떨어진 위치 사이의 위치 범위인 유효 위치 범위를 상기 개별 비콘마다 산출하고,
상기 각 유효 위치 범위가 서로 중첩되는 위치의 범위인 적어도 하나의 중첩 위치 범위 중 서로 중첩되는 유효 위치 범위의 개수가 가장 많은 중첩 위치 범위인 최대 중첩 위치 범위가 복수 개인 경우,
각 최대 중첩 위치 범위가 나타내는 면적에 기초하여 상기 복수의 최대 중첩 위치 범위 중 어느 하나에 상기 측위 장치가 위치하는 것으로 판별하는 것을 특징으로 하는 측위 장치.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 프로세서는 상기 면적이 가장 작은 최대 중첩 위치 범위 내에 상기 측위 장치가 위치하는 것으로 판별하는 것을 특징으로 하는 측위 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 프로세서는,
기 설정된 주기에 따라 상기 측위 장치의 위치를 판별하되,
상기 최대 중첩 위치 범위가 복수 개인 경우,
상기 복수의 최대 중첩 위치 범위 중 각 주기의 직전 주기의 측위 장치의 위치에서 가장 가까운 최대 중첩 위치 범위 내에 각 주기의 측위 장치의 위치가 포함되는 것으로 판별하는 것을 특징으로 하는 측위 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 비콘 중 제 1 거리 및 제 2 거리의 차이가 기 설정된 거리 차이 값 미만인 비콘을 선별하고,
상기 선별된 비콘의 무선 신호에 기초하여 획득된 유효 위치 범위를 이용하여 상기 측위 장치의 위치를 판별하는 것을 특징으로 하는 측위 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 비콘의 제 1 거리 및 제 2 거리의 차이가 기 설정된 거리 차이 값 미만인 경우,
상기 제 2 거리를 보정하고 상기 보정된 제 2 거리에 기초하여 유효 위치 범위를 산출하는 것을 특징으로 하는 측위 장치.
- 제7항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 제 2 거리를 기 설정된 마진 거리만큼 축소한 축소 보정 거리와
상기 제 2 거리를 기 설정된 마진 거리만큼 연장한 연장 보정 거리에 기초하여 유효 위치 범위를 산출하는 것을 특징으로 하는 측위 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 각 비콘마다 기 설정된 한계 거리 내에 위치하는 타 비콘인 인접 비콘의 개수를 각각 산출하고,
상기 인접 비콘의 개수가 기 설정된 한계 인접 비콘 개수 미만인 비콘의 무선 신호에 기초하여 산출된 유효 위치 범위를 이용하여 상기 측위 장치의 위치를 판별하는 것을 특징으로 하는 측위 장치.
- 제9항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 각 비콘 사이의 거리를 산출하고,
상기 각 비콘 사이의 거리의 총합에 기초하여 상기 제 1 거리 및 상기 제 2 거리를 조정하고,
상기 조정된 제 1 거리 및 상기 조정된 제 2 거리에 기초하여 산출된 유효 위치 범위를 이용하여 상기 측위 장치의 위치를 판별하는 것을 특징으로 하는 측위 장치.
- 측위 장치의 제어 방법에 있어서,
복수의 비콘(beacon) 각각으로부터 무선 신호를 수신하는 단계;
상기 무선 신호의 신호 세기에 기초하여 상기 비콘과 상기 측위 장치 사이의 거리로 추정되는 제 1 거리를 상기 개별 비콘마다 획득하고, 상기 무선 신호의 전송 시간에 기초하여 상기 비콘과 상기 측위 장치 사이의 거리로 추정되는 제 2 거리를 상기 개별 비콘마다 획득하는 단계;
상기 각 비콘의 위치에서 상기 각 비콘의 제 1 거리만큼 떨어진 위치 및 상기 각 비콘의 제 2 거리만큼 떨어진 위치 사이의 위치 범위인 유효 위치 범위를 상기 개별 비콘마다 산출하는 단계; 및
상기 각 유효 위치 범위가 서로 중첩되는 위치의 범위 인 적어도 하나의 중첩 위치 범위 중 서로 중첩되는 유효 위치 범위의 개수가 가장 많은 중첩 위치 범위인 최대 중첩 위치 범위가 복수 개인 경우,
각 최대 중첩 위치 범위가 나타내는 면적에 기초하여 상기 복수의 최대 중첩 위치 범위 중 어느 하나에 상기 측위 장치가 위치하는 것으로 판별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
- 삭제
- 삭제
- 제11항에 있어서,
상기 위치를 판별하는 단계는 상기 면적이 가장 작은 최대 중첩 위치 범위 내에 상기 측위 장치가 위치하는 것으로 판별하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
- 제11항에 있어서,
상기 위치를 판별하는 단계는 기 설정된 주기에 따라 상기 측위 장치의 위치를 판별하되, 상기 최대 중첩 위치 범위가 복수 개인 경우, 상기 복수의 최대 중첩 위치 범위 중 각 주기의 직전 주기의 측위 장치의 위치에서 가장 가까운 최대 중첩 위치 범위 내에 각 주기의 측위 장치의 위치가 포함되는 것으로 판별하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
- 제11항에 있어서,
상기 위치를 판별하는 단계는,
상기 비콘 중 제 1 거리 및 제 2 거리의 차이가 기 설정된 거리 차이 값 미만인 비콘을 선별하고,
상기 선별된 비콘의 무선 신호에 기초하여 획득된 유효 위치 범위를 이용하여 상기 측위 장치의 위치를 판별하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
- 제11항에 있어서,
상기 유효 위치 범위를 산출하는 단계는,
상기 비콘의 제 1 거리 및 제 2 거리의 차이가 기 설정된 거리 차이 값 미만인 경우, 상기 제 2 거리를 보정하고 상기 보정된 제 2 거리에 기초하여 유효 위치 범위를 산출하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
- 제17항에 있어서,
상기 유효 위치 범위를 산출하는 단계는,
상기 제 2 거리를 기 설정된 마진 거리만큼 축소한 축소 보정 거리와
상기 제 2 거리를 기 설정된 마진 거리만큼 연장한 연장 보정 거리에 기초하여 유효 위치 범위를 산출하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
- 제11항에 있어서,
상기 위치를 판별하는 단계는,
상기 각 비콘마다 기 설정된 한계 거리 내에 위치하는 타 비콘인 인접 비콘의 개수를 각각 산출하고,
상기 인접 비콘의 개수가 기 설정된 한계 인접 비콘 개수 미만인 비콘의 무선 신호에 기초하여 산출된 유효 위치 범위를 이용하여 상기 측위 장치의 위치를 판별하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
- 제19항에 있어서,
상기 위치를 판별하는 단계는,
상기 각 비콘 사이의 거리를 산출하고,
거리의 총합에 기초하여 상기 제 1 거리 및 상기 제 2 거리를 조정하고,
상기 조정된 제 1 거리 및 상기 조정된 제 2 거리에 기초하여 산출된 유효 위치 범위를 이용하여 상기 측위 장치의 위치를 판별하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
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