KR102024165B1 - Method of estimating position of mobile user node in room using deformed trilateration - Google Patents

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Abstract

본 발명은 변형 삼변측량법을 이용한 실내에서의 모바일 사용자 노드의 위치 추정 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 하나의 모바일 사용자 노드가 3개의 비콘 노드 각각으로부터의 수신 강도 세기(RSSI)를 측정하여 삼변 측량법을 이용하여서 교점을 획득하는 과정을 2개의 원들씩 번갈아 가면서 획득하여 그 획득된 3개의 교점을 삼각형의 꼭지점으로 가정하여 내심을 구하고 그 구해진 내심을 최종적인 모바일 사용자 위치로 지정하는, 변형 삼변측량법을 이용한 실내에서의 모바일 사용자 노드의 위치 추정 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for estimating a location of a mobile user node in a room using a modified triangulation method. By using the modified triangulation method, the process of acquiring the intersection point is obtained by alternately acquiring two circles and calculating the inner core by assuming the three vertices as the vertices of the triangle and designating the obtained inner core as the final mobile user position. A system and method for estimating a location of a mobile user node indoors.

Description

변형 삼변측량법을 이용한 실내에서의 모바일 사용자 노드의 위치 추정 시스템 및 방법{METHOD OF ESTIMATING POSITION OF MOBILE USER NODE IN ROOM USING DEFORMED TRILATERATION}System and method for estimating the position of mobile user node in the room using modified triangulation method {METHOD OF ESTIMATING POSITION OF MOBILE USER NODE IN ROOM USING DEFORMED TRILATERATION}

본 발명은 변형 삼변측량법을 이용한 실내에서의 모바일 사용자 노드의 위치 추정 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 하나의 모바일 사용자 노드가 3개의 비콘 노드 각각으로부터의 수신 강도 세기(RSSI)를 측정하여 삼변 측량법을 이용하여서 교점을 획득하는 과정을 2개의 원들씩 번갈아 가면서 획득하여 그 획득된 3개의 교점을 삼각형의 꼭지점으로 가정하여 내심을 구하고 그 구해진 내심을 최종적인 모바일 사용자 위치로 지정하는, 변형 삼변측량법을 이용한 실내에서의 모바일 사용자 노드의 위치 추정 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for estimating a location of a mobile user node in a room using a modified triangulation method. Particularly, one mobile user node measures triangulation by measuring received strength strength (RSSI) from each of three beacon nodes. By using the modified triangulation method, the process of acquiring the intersection point is obtained by alternately acquiring two circles and calculating the inner core by assuming the three vertices as the vertices of the triangle and designating the obtained inner core as the final mobile user position. A system and method for estimating a location of a mobile user node indoors.

일반적으로, 위치 정보에 기초하여 사용자에게 부가 정보를 제공하는 서비스인 위치 기반 서비스(LBS: Location Based Service)는 사물 인터넷의 일부로서 최근에 다양하게 제안되고 있다. 사용자의 위치 정보는 GPS(Global Positioning System)와 같은 위성 측위 시스템이나 이동통신 기지국들에 의존하여 획득될 수 있는데, 실내에서는 정확도가 저하되기 때문에, 위치 기반 서비스는 주로 실외에서 제공되고 있다. 최근에는 쇼핑몰과 같은 대규모 시설 내에서도 위치 기반 서비스의 수요가 증가함에 따라, 여러 가지 실내 측위기법들이 제안되고 있는데 이 기법들 중 삼변측량법이 많이 사용된다.In general, a location based service (LBS), a service that provides additional information to a user based on location information, has recently been variously proposed as part of the Internet of Things. The user's location information may be obtained depending on a satellite positioning system such as a GPS (Global Positioning System) or mobile communication base stations. Since the accuracy is degraded indoors, location-based services are mainly provided outdoors. Recently, as the demand for location-based services increases even in large-scale facilities such as shopping malls, various indoor positioning techniques have been proposed, among which trilateration is widely used.

삼변측량법은 건물 내부에 설치된 송신부로부터 수신 강도 신호 세기(RSSI)값을 이용하여 위치를 파악하는 방식으로서, 세 개의 비콘(BEACON) 노드로부터 수신 강도 신호 세기(RSSI)값을 이용하여 모바일 사용자 노드까지의 거리를 각각 구하고, 비콘 노드를 중심으로 해당 거리를 반지름으로 하는 3가지 원을 생성하여, 3가지 원 중 두 개의 원을 선택하고, 선택된 원들 중 두 개의 교점을 구하여 사용되지 않은 비콘 노드의 정점과 가까운 교점을 선택함으로써 모바일 사용자 위치를 추정한다.Triangulation is a method of determining the location from a transmitter installed inside a building using a received signal strength (RSSI) value. From three beacon nodes to a mobile user node using a received signal strength (RSSI) value. Find the distances of each, create three circles with radius around the beacon node, select two circles among the three circles, find the intersection of two of the selected circles, and obtain the vertex of the unused beacon node. Estimate the mobile user location by selecting the intersection with the closest.

그러나 이 방식은 실제 수신 강도 신호 세기 값의 측정 시 장애물로 인한 반사 및 간섭으로 인하여 원이 넓어져 3가지 원이 한 점에서 만나는 경우가 거의 존재하지 않게 되어 값을 구하기 힘들므로 특히 실내에서의 측위 시 정밀도가 떨어진다는 문제점이 있었다.However, this method is difficult to find the value because the circle becomes wide due to reflection and interference due to obstacles when measuring the actual received signal strength value. There was a problem of poor precision.

Chai, Song, Renbo An, and Zhengzhong Du., "An Indoor Positioning Algorithm Using Bluetooth Low Energy RSSI.", International Conference on Advanced Material Science and Environmental Engineering, pp. 276-278, 2016 Chai, Song, Renbo An, and Zhengzhong Du., "An Indoor Positioning Algorithm Using Bluetooth Low Energy RSSI.", International Conference on Advanced Material Science and Environmental Engineering, pp. 276-278, 2016

따라서 본 발명은 상기와 같은 상황을 고려하여 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 실내에서의 모바일 사용자 위치를 파악할 때 장애물에 의한 오차를 줄임으로써 측위 정밀도를 높일 수 있는, 변형 삼변측량법을 이용한 실내에서의 모바일 사용자 노드의 위치 추정 시스템 및 방법을 제공하는 데에 있다.Accordingly, the present invention has been made in consideration of the above situation, and an object of the present invention is to improve positioning accuracy by reducing errors caused by obstacles when determining the location of a mobile user in a room. A system and method for estimating a location of a mobile user node is provided.

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시형태에 의한 변형 삼변측량법을 이용한 실내에서의 모바일 사용자 노드의 위치 추정 시스템은 건물이나 특정 장소의 세 위치에 부착되어 측위를 위한 무선 신호를 발생하도록 구성된 비콘 노드; 및 상기 비콘 노드 각각으로부터 무선 신호를 입력받아 수신 강도 신호 세기(RSSI)를 측정하고, 이 측정된 수신 강도 신호 세기를 이용하여 상기 비콘 노드 각각으로부터의 거리를 산출하며, 상기 비콘 노드 각각을 중심으로 하고 상기 산출된 거리를 반지름으로 하는 3개의 원(C1, C2, C3)을 생성하고, 삼변 측량법을 이용하여 교점을 획득하는 과정을 한 쌍의 원들(C1, C2),(C2, C3),(C3, C1)에 대해 번갈아 가면서 수행하여 3개의 교점(I2, I3, I5)을 획득하고, 이 3개의 교점(I2, I3, I5)을 삼각형의 꼭지점으로 가정하여 내심(MF)을 구하고 그 구해진 내심을 최종적인 모바일 사용자 위치로 지정하는 모바일 사용자 노드를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a system for estimating a location of a mobile user node in a room using modified triangulation according to an embodiment of the present invention is attached to three locations of a building or a specific place, and is configured to generate a radio signal for positioning. Node; And receiving a radio signal from each of the beacon nodes, measuring a received strength signal strength (RSSI), calculating a distance from each of the beacon nodes using the measured received strength signal strength, and focusing on each of the beacon nodes. And generating three circles (C1, C2, C3) having the radius as the calculated distance, and acquiring an intersection point using a triangulation method. The pair of circles (C1, C2), (C2, C3), Perform alternately with respect to (C3, C1) to obtain three intersections (I2, I3, I5), and obtain these inner points (MF) assuming these three intersections (I2, I3, I5) as the vertices of the triangle. And a mobile user node that designates the obtained inward mind as the final mobile user location.

상기 실시형태에 의한 변형 삼변측량법을 이용한 실내에서의 모바일 사용자 노드의 위치 추정 시스템에 있어서, 기 삼변 측량법을 이용하여 한 쌍의 원들(C1, C2),(C2, C3),(C3, C1)에 대해 번갈아 가면서 수행하여 3개의 교점(I2, I3, I5)을 획득하는 것은 3개의 원(C1, C2, C3) 중 2개의 원(C1, C2)을 선택하여 이 선택된 2개의 원들의 교점(I1, I2)을 획득하고, 이 획득된 교점(I1, I2) 중 사용되지 않은 원(C3)의 노드(B3)로부터 가까운 교점(I2)을 획득하는 것; 3개의 원(C1, C2, C3) 중 2개의 원(C2, C3)을 선택하여 이 선택된 2개의 원들의 교점(I3, I4)을 획득하고, 이 획득된 교점(I3, I4) 중 사용되지 않은 원(C1)의 노드(B1)로부터 가까운 교점(I3)을 획득하는 것; 및 3개의 원(C1, C2, C3) 중 2개의 원(C3, C1)을 선택하여 이 선택된 2개의 원들의 교점(I5, I6)을 획득하고, 이 획득된 교점(I5, I6) 중 사용되지 않은 원(C2)의 노드(B2)로부터 가까운 교점(I5)을 획득하는 것을 포함할 수 있다.In the position estimation system of a mobile user node indoors using the modified trilateration method according to the above embodiment, a pair of circles (C1, C2), (C2, C3), (C3, C1) using a conventional trilateration method Alternately to obtain three intersections (I2, I3, I5) to select two circles (C1, C2) out of three circles (C1, C2, C3) and select the intersections of these two selected circles ( Obtaining I1, I2, and obtaining a close intersection I2 from node B3 of an unused circle C3 among the obtained intersections I1, I2; Select two circles C2, C3 of the three circles C1, C2, C3 to obtain the intersections I3, I4 of these two selected circles, and do not use them among the acquired intersections I3, I4. Obtaining a close intersection I3 from node B1 of non-circled circle C1; And selecting two circles C3, C1 of the three circles C1, C2, C3 to obtain the intersections I5, I6 of the two selected circles, and use the obtained intersections I5, I6. And obtaining a close intersection I5 from node B2 of a circle C2 that is not.

상기 실시형태에 의한 변형 삼변측량법을 이용한 실내에서의 모바일 사용자 노드의 위치 추정 시스템에 있어서, 상기 모바일 사용자 노드는 스마트폰, 태블릿 PC, 노트북 및 랩톱 컴퓨터 중 하나를 포함할 수 있다.In the position estimation system of a mobile user node indoors using the modified trilateration method according to the above embodiment, the mobile user node may include one of a smartphone, a tablet PC, a notebook computer, and a laptop computer.

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시형태에 의한 변형 삼변측량법을 이용한 실내에서의 모바일 사용자 노드의 위치 추정 방법은 비콘 노드 각각으로부터 무선 신호를 입력받아 수신 강도 신호 세기(RSSI)를 측정하는 단계; 측정된 상기 수신 강도 신호 세기를 이용하여 상기 비콘 노드 각각으로부터의 거리를 산출하는 단계; 상기 비콘 노드 각각을 중심으로 하고 상기 산출된 거리를 반지름으로 하는 3개의 원(C1, C2, C3)을 생성하는 단계; 3개의 원(C1, C2, C3) 중 2개의 원(C1, C2)을 선택하여 이 선택된 2개의 원들의 교점(I1, I2)을 획득하는 단계; 획득된 상기 교점(I1, I2) 중 사용되지 않은 원(C3)의 노드(B3)로부터 가까운 교점(I2)을 획득하는 단계; 3개의 원(C1, C2, C3) 중 2개의 원(C2, C3)을 선택하여 이 선택된 2개의 원들의 교점(I3, I4)을 획득하는 단계; 획득된 상기 교점(I3, I4) 중 사용되지 않은 원(C1)의 노드(B1)로부터 가까운 교점(I3)을 획득하는 단계; 3개의 원(C1, C2, C3) 중 2개의 원(C3, C1)을 선택하여 이 선택된 2개의 원들의 교점(I5, I6)을 획득하는 단계; 획득된 상기 교점(I5, I6) 중 사용되지 않은 원(C2)의 노드(B2)로부터 가까운 교점(I5)을 획득하는 단계; 및 상기 3개의 교점(I2, I3, I5)을 삼각형의 꼭지점으로 가정하여 내심(MF)을 구하고 그 구해진 내심을 최종적인 모바일 사용자 위치로 지정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a method of estimating a location of a mobile user node indoors using a modified triangulation method according to an embodiment of the present invention includes receiving a radio signal from each beacon node and measuring a received signal strength (RSSI) ; Calculating a distance from each of the beacon nodes using the measured received signal strength; Generating three circles (C1, C2, C3) centered on each of the beacon nodes and having a radius of the calculated distance; Selecting two circles C1 and C2 of the three circles C1, C2 and C3 to obtain intersection points I1 and I2 of the two selected circles; Acquiring a close intersection (I2) from a node (B3) of an unused circle (C3) among the obtained intersections (I1, I2); Selecting two circles C2 and C3 of the three circles C1, C2 and C3 to obtain intersection points I3 and I4 of the two selected circles; Acquiring a close intersection point I3 from the node B1 of the unused circle C1 among the obtained intersection points I3 and I4; Selecting two circles C3 and C1 of the three circles C1, C2 and C3 to obtain intersection points I5 and I6 of the two selected circles; Acquiring a close intersection (I5) from a node (B2) of an unused circle (C2) among the obtained intersections (I5, I6); And assuming that the three intersections I2, I3, and I5 are vertices of a triangle, obtaining an inner core MF and designating the obtained inner core as the final mobile user position.

본 발명의 실시형태에 의한 변형 삼변측량법을 이용한 실내에서의 모바일 사용자 노드의 위치 추정 시스템 및 방법에 의하면, 비콘 노드(B1, B2, B3) 각각으로부터 무선 신호를 입력받아 수신 강도 신호 세기(RSSI)를 측정하고, 이 측정된 수신 강도 신호 세기를 이용하여 상기 비콘 노드(B1, B2, B3) 각각으로부터의 거리(d1, d2, d3)를 산출하며, 상기 비콘 노드(B1, B2, B3) 각각을 중심으로 하고 상기 산출된 거리(d1, d2, d3)를 반지름으로 하는 3개의 원(C1, C2, C3)을 생성하고, 삼변 측량법을 이용하여 교점을 획득하는 과정을 한 쌍의 원들(C1, C2),(C2, C3),(C3, C1)에 대해 번갈아 가면서 수행하여 3개의 교점(I2, I3, I5)을 획득하고, 이 3개의 교점(I2, I3, I5)을 삼각형의 꼭지점으로 가정하여 내심(MF)을 구하고 그 구해진 내심을 최종적인 모바일 사용자 위치로 지정하도록 구성됨으로써, 실내에서의 모바일 사용자 위치를 파악할 때 장애물에 의한 오차를 줄임으로써 측위 정밀도를 높일 수 있다는 뛰어난 효과가 있다.According to the system and method for estimating the position of a mobile user node indoors using the modified trilateration method according to the embodiment of the present invention, the wireless signal is received from each of the beacon nodes B1, B2, and B3, and the received strength signal strength (RSSI) is obtained. And calculate the distances d1, d2, and d3 from each of the beacon nodes B1, B2, and B3 by using the measured reception strength signal strengths, and each of the beacon nodes B1, B2, and B3. To generate three circles C1, C2, C3 whose radius is the calculated distances d1, d2, d3, and obtain a point of intersection using a trilateration method. , C2), (C2, C3), and (C3, C1) alternately to obtain three intersections (I2, I3, I5), and these three intersections (I2, I3, I5) are the vertices of the triangle Configured to obtain the inward mind (MF) and designate the obtained inward mind as the final mobile user location As, an excellent effect that can increase the positioning accuracy by reducing the errors due to obstacles when determining the location of a mobile user in a room.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한, 변형 삼변측량법을 이용한 실내에서의 모바일 사용자 노드의 위치 추정 시스템을 구현하기 위한 시스템의 구성도이다.
도 2A 및 도 2B는 본 발명의 실시예에 의한, 변형 삼변측량법을 이용한 실내에서의 모바일 사용자 노드의 위치 추정 방법을 설명하기 위한 플로우챠트이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한, 변형 삼변측량법을 이용한 실내에서의 모바일 사용자 노드의 위치 추정 시스템에 있어서, 변형 삼변측량법을 이용해 3개의 교점을 구하고 이를 삼각형의 꼭지점으로 가정하여 내심을 구하여 최종적인 모바일 사용자 위치로 지정하는 것을 설명하기 위한 도면이다.1 is a block diagram of a system for implementing a system for estimating a location of a mobile user node indoors using a modified trilateration method according to an embodiment of the present invention.
2A and 2B are flowcharts illustrating a method of estimating a location of a mobile user node indoors using a modified trilateration method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram of a system for estimating a mobile user node in a room using modified triangulation in accordance with an embodiment of the present invention. A diagram for explaining designation as a typical mobile user location.

이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한, 변형 삼변측량법을 이용한 실내에서의 모바일 사용자 노드의 위치 추정 시스템을 구현하기 위한 시스템의 구성도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 의한, 변형 삼변측량법을 이용한 실내에서의 모바일 사용자 노드의 위치 추정 시스템에 있어서, 변형 삼변측량법을 이용해 3개의 교점을 구하고 이를 삼각형의 꼭지점으로 가정하여 내심을 구하여 최종적인 모바일 사용자 위치로 지정하는 것을 설명하기 위한 도면이다.1 is a block diagram of a system for implementing a system for estimating a location of a mobile user node indoors using a modified triangulation method according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a modified triangulation method according to an embodiment of the present invention. In the indoor position estimation system of a mobile user node using the modified trilateration method, three intersections are calculated and assumed to be the vertices of triangles to obtain the inner core and to designate the final mobile user position.

본 발명의 실시예에 의한 변형 삼변측량법을 이용한 실내에서의 모바일 사용자 노드의 위치 추정 시스템은, 도 1, 3에 도시된 바와 같이, 비콘 노드(B1, B2, B3) 및 모바일 사용자 노드(M)를 포함한다.As shown in FIGS. 1 and 3, the beacon nodes B1, B2, and B3 and the mobile user node M may be used to estimate a location of a mobile user node in a room using a modified trilateration method according to an embodiment of the present invention. It includes.

비콘 노드(B1, B2, B3)는 건물이나 특정 장소의 세 위치에 부착되어 측위를 위한 무선 신호를 발생함으로써 모바일 사용자 노드(M)에서 수신할 수 있도록 하는 역할을 한다. Beacon nodes (B1, B2, B3) is attached to three locations of a building or a specific place to generate a radio signal for positioning serves to receive from the mobile user node (M).

모바일 사용자 노드(M)는 비콘 노드(B1, B2, B3) 각각으로부터 무선 신호를 입력받아 수신 강도 신호 세기(RSSI)를 측정하고, 이 측정된 수신 강도 신호 세기를 이용하여 비콘 노드(B1, B2, B3) 각각으로부터의 거리(d1, d2, d3)를 산출하며, 비콘 노드(B1, B2, B3) 각각을 중심으로 하고 산출된 거리(d1, d2, d3)를 반지름으로 하는 3개의 원(C1, C2, C3)을 생성하고, 삼변 측량법을 이용하여 교점을 획득하는 과정을 한 쌍의 원들(C1, C2),(C2, C3),(C3, C1)에 대해 번갈아 가면서 수행하여 3개의 교점(I2, I3, I5)을 획득하고, 이 3개의 교점(I2, I3, I5)을 삼각형의 꼭지점으로 가정하여 내심(MF)을 구하고 그 구해진 내심을 최종적인 모바일 사용자 위치로 지정하는 역할을 한다. 모바일 사용자 노드(M)는 스마트폰, 태블릿 PC, 노트북 및 랩톱 컴퓨터 중 하나로 구성될 수 있다.The mobile user node M receives a radio signal from each of the beacon nodes B1, B2, and B3 to measure the received signal strength RSSI, and uses the measured received signal strength to beacon nodes B1, B2. , B3) calculates the distances d1, d2, d3 from each of the three circles (R1, d2, d3) with the radius of the calculated distances d1, d2, d3 around each of the beacon nodes B1, B2, B3; C1, C2, and C3) are generated, and triangulation is used to obtain an intersection point by alternating three pairs of circles (C1, C2), (C2, C3), and (C3, C1). It acquires intersection points I2, I3 and I5, assumes these three intersection points I2, I3, and I5 as triangle vertices, and calculates the inner core MF and designates the obtained inner core as the final mobile user location. do. The mobile user node M may consist of one of a smartphone, a tablet PC, a notebook and a laptop computer.

모바일 사용자 노드(M)가 삼변 측량법을 이용하여 한 쌍의 원들(C1, C2),(C2, C3),(C3, C1)에 대해 번갈아 가면서 수행하여 3개의 교점(I2, I3, I5)을 획득하는 과정을 도 3을 참조하여 설명한다.A mobile user node (M) performs three intersections (I2, I3, I5) by alternating between a pair of circles (C1, C2), (C2, C3), (C3, C1) using trilateration. A process of obtaining will be described with reference to FIG. 3.

먼저, 3개의 원(C1, C2, C3) 중 2개의 원(C1, C2)을 선택하여 이 선택된 2개의 원들의 교점(I1, I2)을 획득하고, 이 획득된 교점(I1, I2) 중 사용되지 않은 원(C3)의 노드(B3)로부터 가까운 교점(I2)을 획득한다(도 3a 참조).First, two circles C1 and C2 of three circles C1, C2 and C3 are selected to obtain intersections I1 and I2 of the selected two circles, and among the obtained intersections I1 and I2. A close intersection I2 is obtained from node B3 of unused circle C3 (see FIG. 3A).

이어서, 3개의 원(C1, C2, C3) 중 2개의 원(C2, C3)을 선택하여 이 선택된 2개의 원들의 교점(I3, I4)을 획득하고, 이 획득된 교점(I3, I4) 중 사용되지 않은 원(C1)의 노드(B1)로부터 가까운 교점(I3)을 획득한다(도 3b 참조).Subsequently, two circles C2 and C3 of the three circles C1, C2 and C3 are selected to obtain the intersections I3 and I4 of the two selected circles, and among the obtained intersections I3 and I4. A close intersection I3 is obtained from the node B1 of the unused circle C1 (see FIG. 3B).

이후, 3개의 원(C1, C2, C3) 중 2개의 원(C3, C1)을 선택하여 이 선택된 2개의 원들의 교점(I5, I6)을 획득하고, 이 획득된 교점(I5, I6) 중 사용되지 않은 원(C2)의 노드(B2)로부터 가까운 교점(I5)을 획득한다(도 3c 참조).Thereafter, two circles C3 and C1 of three circles C1, C2 and C3 are selected to obtain intersections I5 and I6 of the selected two circles, and among the obtained intersections I5 and I6. A close intersection I5 is obtained from node B2 of unused circle C2 (see FIG. 3C).

이하, 상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 의한, 변형 삼변측량법을 이용한 실내에서의 모바일 사용자 노드의 위치 추정 방법을 설명하기로 한다. Hereinafter, a method of estimating the position of a mobile user node indoors using the modified trilateration method according to the embodiment of the present invention configured as described above will be described.

도 2A 및 도 2B는 본 발명의 실시예에 의한, 변형 삼변측량법을 이용한 실내에서의 모바일 사용자 노드의 위치 추정 방법을 설명하기 위한 플로우챠트로서, 여기서 S는 스텝(step)을 나타낸다.2A and 2B are flowcharts for explaining a method of estimating a location of a mobile user node in a room using a modified trilateration method according to an embodiment of the present invention, where S represents a step.

설명하기에 앞서, 비콘 노드(B1, B2, B3)가 건물이나 특정 장소의 세 위치에 부착되어 측위를 위한 무선 신호를 발생한다고 가정한다.Prior to the description, it is assumed that beacon nodes B1, B2, and B3 are attached to three locations of a building or a specific place to generate a radio signal for positioning.

먼저, 모바일 사용자 노드(M)는 비콘 노드(B1, B2, B3) 각각으로부터 무선 신호를 입력받아 수신 강도 신호 세기(RSSI)를 측정하고(S10), 측정된 수신 강도 신호 세기(RSSI)를 이용하여 비콘 노드(B1, B2, B3) 각각으로부터의 거리(d1, d2, d3)를 산출한다(S20).First, the mobile user node (M) receives a radio signal from each of the beacon nodes (B1, B2, B3) to measure the received signal strength (RSSI) (S10), and uses the measured received signal strength (RSSI) By calculating the distance (d1, d2, d3) from each of the beacon nodes (B1, B2, B3) (S20).

이어서, 모바일 사용자 노드(M)는 비콘 노드(B1, B2, B3) 각각을 중심으로 하고 상기 스텝(S20)에서 산출된 거리(d1, d2, d3)를 반지름으로 하는 3개의 원(C1, C2, C3)을 생성한 후(S30), 삼변 측량법을 이용하여 교점을 획득하는 과정을 한 쌍의 원들(C1, C2),(C2, C3),(C3, C1)에 대해 번갈아 가면서 수행하여 3개의 교점(I2, I3, I5)을 획득한다(S40, S50, S60, S70, S80, S90).Subsequently, the mobile user node M is centered around each of the beacon nodes B1, B2, and B3, and the three circles C1 and C2 whose radius is the distances d1, d2, and d3 calculated in the step S20. , C3) (S30), the process of acquiring the intersection point using the trilateration method alternately performed for a pair of circles (C1, C2), (C2, C3), (C3, C1) 3 Four intersections I2, I3, and I5 are obtained (S40, S50, S60, S70, S80, S90).

스텝(S40)에서는 모바일 사용자 노드(M)가 3개의 원(C1, C2, C3) 중 2개의 원(C1, C2)을 선택하여 이 선택된 2개의 원들(C1, C2)의 교점(I1, I2)을 획득한다.In step S40, the mobile user node M selects two circles C1 and C2 of the three circles C1, C2, and C3 to intersect I1 and I2 of the two selected circles C1 and C2. ).

스텝(S50)에서는 모바일 사용자 노드(M)가 상기 스텝(S40)에서 획득된 교점(I1, I2) 중 사용되지 않은 원(C3)의 노드(B3)로부터 가까운 교점(I2)을 획득한다.In step S50, the mobile user node M obtains the close intersection I2 from the node B3 of the unused circle C3 among the intersections I1 and I2 obtained in the step S40.

스텝(S60)에서는 모바일 사용자 노드(M)가 3개의 원(C1, C2, C3) 중 2개의 원(C2, C3)을 선택하여 이 선택된 2개의 원들의 교점(I3, I4)을 획득한다.In step S60, the mobile user node M selects two circles C2 and C3 of the three circles C1, C2 and C3 to obtain the intersections I3 and I4 of the two selected circles.

스텝(S70)에서는 모바일 사용자 노드(M)가 상기 스텝(S60)에서 획득된 교점(I3, I4) 중 사용되지 않은 원(C1)의 노드(B1)로부터 가까운 교점(I3)을 획득한다.In step S70, the mobile user node M obtains the close intersection I3 from the node B1 of the unused circle C1 among the intersections I3 and I4 obtained in the step S60.

스텝(S80)에서는 모바일 사용자 노드(M)가 3개의 원(C1, C2, C3) 중 2개의 원(C3, C1)을 선택하여 이 선택된 2개의 원들의 교점(I5, I6)을 획득한다.In step S80, the mobile user node M selects two circles C3 and C1 of the three circles C1, C2 and C3 to obtain the intersections I5 and I6 of the two selected circles.

스텝(S90)에서는 모바일 사용자 노드(M)가 상기 스텝(S80)에서 획득된 교점(I5, I6) 중 사용되지 않은 원(C2)의 노드(B2)로부터 가까운 교점(I5)을 획득한다.In step S90, the mobile user node M obtains a close intersection I5 from the node B2 of the unused circle C2 among the intersections I5 and I6 obtained in step S80.

이어서, 모바일 사용자 노드(M)는 상기 스텝(S50, S70, S90)에서 회득한 3개의 교점(I2, I3, I5)을 삼각형의 꼭지점으로 가정하여 내심(MF)을 구하고 그 구해진 내심(MF)을 최종적인 모바일 사용자 위치로 지정한다(S100).Subsequently, the mobile user node M assumes the three intersections I2, I3, and I5 acquired in the steps S50, S70, and S90 as vertices of the triangle, and obtains the inner core MF, and the obtained inner core MF. Denotes the final mobile user location (S100).

본 발명의 실시예에 의한 변형 삼변측량법을 이용한 실내에서의 모바일 사용자 노드의 위치 추정 시스템 및 방법에 의하면, 비콘 노드(B1, B2, B3) 각각으로부터 무선 신호를 입력받아 수신 강도 신호 세기(RSSI)를 측정하고, 이 측정된 수신 강도 신호 세기를 이용하여 상기 비콘 노드(B1, B2, B3) 각각으로부터의 거리(d1, d2, d3)를 산출하며, 상기 비콘 노드(B1, B2, B3) 각각을 중심으로 하고 상기 산출된 거리(d1, d2, d3)를 반지름으로 하는 3개의 원(C1, C2, C3)을 생성하고, 삼변 측량법을 이용하여 교점을 획득하는 과정을 한 쌍의 원들(C1, C2),(C2, C3),(C3, C1)에 대해 번갈아 가면서 수행하여 3개의 교점(I2, I3, I5)을 획득하고, 이 3개의 교점(I2, I3, I5)을 삼각형의 꼭지점으로 가정하여 내심(MF)을 구하고 그 구해진 내심을 최종적인 모바일 사용자 위치로 지정하도록 구성됨으로써, 실내에서의 모바일 사용자 위치를 파악할 때 장애물에 의한 오차를 줄임으로써 측위 정밀도를 높일 수 있다.According to a system and method for estimating a location of a mobile user node indoors using a modified triangulation method according to an embodiment of the present invention, a wireless signal is received from each of the beacon nodes B1, B2, and B3 to receive received signal strength (RSSI). And calculate the distances d1, d2, and d3 from each of the beacon nodes B1, B2, and B3 by using the measured reception strength signal strengths, and each of the beacon nodes B1, B2, and B3. To generate three circles C1, C2, C3 whose radius is the calculated distances d1, d2, d3, and obtain a point of intersection using a trilateration method. , C2), (C2, C3), and (C3, C1) alternately to obtain three intersections (I2, I3, I5), and these three intersections (I2, I3, I5) are the vertices of the triangle It is configured to obtain an inward mind (MF) and designate the obtained inward mind as the final mobile user location. Writing, it is possible to increase the positioning accuracy by reducing the errors due to obstacles when determining the location of a mobile user in a room.

도면과 명세서에는 최적의 실시예가 개시되었으며, 특정한 용어들이 사용되었으나 이는 단지 본 발명의 실시형태를 설명하기 위한 목적으로 사용된 것이지 의미를 한정하거나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.The drawings and the specification disclose the best embodiments, and specific terminology has been used, but it is used only for the purpose of describing embodiments of the invention and is intended to limit the meaning or limit the scope of the invention described in the claims. It is not. Therefore, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

B1, B2, B3: 비콘 노드
M: 모바일 사용자 노드B1, B2, B3: Beacon Nodes
M: Mobile User Node

Claims (5)

건물이나 특정 장소의 세 위치에 부착되어 측위를 위한 무선 신호를 발생하도록 구성된 비콘 노드(B1, B2, B3); 및
상기 비콘 노드(B1, B2, B3) 각각으로부터 무선 신호를 입력받아 수신 강도 신호 세기(RSSI)를 측정하고, 이 측정된 수신 강도 신호 세기를 이용하여 상기 비콘 노드(B1, B2, B3) 각각으로부터의 거리(d1, d2, d3)를 산출하며, 상기 비콘 노드(B1, B2, B3) 각각을 중심으로 하고 상기 산출된 거리(d1, d2, d3)를 반지름으로 하는 3개의 원(C1, C2, C3)을 생성하고, 삼변 측량법을 이용하여 교점을 획득하는 과정을 한 쌍의 원들(C1, C2),(C2, C3),(C3, C1)에 대해 번갈아 가면서 수행하여 3개의 교점(I2, I3, I5)을 획득하고, 이 3개의 교점(I2, I3, I5)을 삼각형의 꼭지점으로 가정하여 내심(MF)을 구하고 그 구해진 내심을 최종적인 모바일 사용자 위치로 지정하는 모바일 사용자 노드(M);를 포함하며,
상기 삼변 측량법을 이용하여 한 쌍의 원들(C1, C2),(C2, C3),(C3, C1)에 대해 번갈아 가면서 수행하여 3개의 교점(I2, I3, I5)을 획득하는 것은
3개의 원(C1, C2, C3) 중 2개의 원(C1, C2)을 선택하여 이 선택된 2개의 원들의 교점(I1, I2)을 획득하고, 이 획득된 교점(I1, I2) 중 사용되지 않은 원(C3)의 노드(B3)로부터 가까운 교점(I2)을 획득하는 것;
3개의 원(C1, C2, C3) 중 2개의 원(C2, C3)을 선택하여 이 선택된 2개의 원들의 교점(I3, I4)을 획득하고, 이 획득된 교점(I3, I4) 중 사용되지 않은 원(C1)의 노드(B1)로부터 가까운 교점(I3)을 획득하는 것; 및
3개의 원(C1, C2, C3) 중 2개의 원(C3, C1)을 선택하여 이 선택된 2개의 원들의 교점(I5, I6)을 획득하고, 이 획득된 교점(I5, I6) 중 사용되지 않은 원(C2)의 노드(B2)로부터 가까운 교점(I5)을 획득하는 것;을 포함하는, 변형 삼변측량법을 이용한 실내에서의 모바일 사용자 노드의 위치 추정 시스템. Beacon nodes (B1, B2, B3) attached to three locations of a building or a specific place and configured to generate a radio signal for positioning; And
Receiving a radio signal from each of the beacon nodes B1, B2, and B3, measuring a received strength signal strength RSSI, and using the measured received strength signal strength from each of the beacon nodes B1, B2, B3. Calculate the distances d1, d2, and d3 of the three circles centering on each of the beacon nodes B1, B2, and B3, and using the calculated distances d1, d2, and d3 as the radius. , C3) and triangulation method to obtain the intersection point by alternating the pair of circles (C1, C2), (C2, C3), (C3, C1) to three intersection points (I2) , I3, I5), the mobile user node (M) that obtains the inner core (MF) assuming these three intersections (I2, I3, I5) as the vertices of the triangle and designates the obtained inner core as the final mobile user location (M). );
By using the trilateration method, obtaining three intersection points (I2, I3, I5) by performing alternately on a pair of circles (C1, C2), (C2, C3), (C3, C1)
Select two circles C1, C2 of the three circles C1, C2, C3 to obtain the intersections I1, I2 of these two selected circles, and do not use them among the acquired intersections I1, I2. Obtaining a close intersection I2 from node B3 of non-circular circle C3;
Select two circles C2, C3 of the three circles C1, C2, C3 to obtain the intersections I3, I4 of these two selected circles, and do not use them among the acquired intersections I3, I4. Obtaining a close intersection I3 from node B1 of non-circled circle C1; And
Select two circles C3, C1 of the three circles C1, C2, C3 to obtain the intersections I5, I6 of these two selected circles, and do not use them among the acquired intersections I5, I6. Obtaining a close intersection (I5) from the node (B2) of the non-circular circle (C2). 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 모바일 사용자 노드(M)는 스마트폰, 태블릿 PC, 노트북 및 랩톱 컴퓨터 중 하나를 포함하는, 변형 삼변측량법을 이용한 실내에서의 모바일 사용자 노드의 위치 추정 시스템. The method of claim 1,
Wherein said mobile user node (M) comprises one of a smartphone, a tablet PC, a notebook, and a laptop computer. 제 1 항에 기재된 변형 삼변측량법을 이용한 실내에서의 모바일 사용자 노드의 위치 추정 시스템을 이용한 모바일 사용자 노드의 위치 추정 방법으로서:
비콘 노드(B1, B2, B3) 각각으로부터 무선 신호를 입력받아 수신 강도 신호 세기(RSSI)를 측정하는 단계;
측정된 상기 수신 강도 신호 세기(RSSI)를 이용하여 상기 비콘 노드(B1, B2, B3) 각각으로부터의 거리(d1, d2, d3)를 산출하는 단계;
상기 비콘 노드(B1, B2, B3) 각각을 중심으로 하고 상기 산출된 거리(d1, d2, d3)를 반지름으로 하는 3개의 원(C1, C2, C3)을 생성하는 단계;
3개의 원(C1, C2, C3) 중 2개의 원(C1, C2)을 선택하여 이 선택된 2개의 원들의 교점(I1, I2)을 획득하는 단계;
획득된 상기 교점(I1, I2) 중 사용되지 않은 원(C3)의 노드(B3)로부터 가까운 교점(I2)을 획득하는 단계;
3개의 원(C1, C2, C3) 중 2개의 원(C2, C3)을 선택하여 이 선택된 2개의 원들의 교점(I3, I4)을 획득하는 단계;
획득된 상기 교점(I3, I4) 중 사용되지 않은 원(C1)의 노드(B1)로부터 가까운 교점(I3)을 획득하는 단계;
3개의 원(C1, C2, C3) 중 2개의 원(C3, C1)을 선택하여 이 선택된 2개의 원들의 교점(I5, I6)을 획득하는 단계;
획득된 상기 교점(I5, I6) 중 사용되지 않은 원(C2)의 노드(B2)로부터 가까운 교점(I5)을 획득하는 단계; 및
상기 3개의 교점(I2, I3, I5)을 삼각형의 꼭지점으로 가정하여 내심(MF)을 구하고 그 구해진 내심을 최종적인 모바일 사용자 위치로 지정하는 단계를 포함하는, 변형 삼변측량법을 이용한 실내에서의 모바일 사용자 노드의 위치 추정 방법.A method for estimating the position of a mobile user node using a system for estimating the position of the mobile user node indoors using the modified trilateration method of claim 1:
Receiving a radio signal from each of the beacon nodes B1, B2, and B3 and measuring a received signal strength (RSSI);
Calculating distances (d1, d2, d3) from each of the beacon nodes (B1, B2, B3) using the measured strength of the received signal strength (RSSI);
Generating three circles (C1, C2, C3) centering on each of the beacon nodes (B1, B2, B3) and having a radius of the calculated distances (d1, d2, d3);
Selecting two circles C1 and C2 of the three circles C1, C2 and C3 to obtain intersection points I1 and I2 of the two selected circles;
Acquiring a close intersection (I2) from a node (B3) of an unused circle (C3) among the obtained intersections (I1, I2);
Selecting two circles C2 and C3 of the three circles C1, C2 and C3 to obtain intersection points I3 and I4 of the two selected circles;
Acquiring a close intersection point I3 from the node B1 of the unused circle C1 among the obtained intersection points I3 and I4;
Selecting two circles C3 and C1 of the three circles C1, C2 and C3 to obtain intersection points I5 and I6 of the two selected circles;
Acquiring a close intersection (I5) from a node (B2) of an unused circle (C2) among the obtained intersections (I5, I6); And
Assuming that the three intersections (I2, I3, I5) are vertices of a triangle, obtaining an inner core (MF) and designating the obtained inner core as the final mobile user location; How to estimate the location of user nodes. 제 4 항에 있어서,
상기 모바일 사용자 노드(M)는 스마트폰, 태블릿 PC, 노트북 및 랩톱 컴퓨터 중 하나를 포함하는, 변형 삼변측량법을 이용한 실내에서의 모바일 사용자 노드의 위치 추정 방법. The method of claim 4, wherein
And the mobile user node (M) comprises one of a smartphone, a tablet PC, a notebook, and a laptop computer.
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