KR102129400B1

KR102129400B1 - 라디오 맵 구축 방법

Info

Publication number: KR102129400B1
Application number: KR1020180005895A
Authority: KR
Inventors: 한동수
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2017-01-23
Filing date: 2018-01-17
Publication date: 2020-07-02
Also published as: US10884098B2; US20190383896A1; CN110268279A; KR20180087150A

Abstract

본 발명에 따른 라디오 맵 구축 방법은, 유전 알고리즘을 이용하며, (a) 주소로 라벨링된 핑거프린트와 해당 주소의 영역내에서 선정된 위치로 구성되는 페어의 집합을 포함하는 염색체를 복수개 생성하는 단계; (b) 상기 염색체의 페어를 이용하여 임시 라디오 맵을 생성하는 단계; (c) 상기 임시 라디오 맵을 이용하여 수집된 핑거프린트 시퀀스를 배치하는 단계; 및 (d) 상기한 핑거프린트 시퀀스의 배치를 평가하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

라디오 맵 구축 방법{RADIO MAP CONSTRUCTION METHOD}

본 발명은 라디오 맵 구축 방법에 관한 것으로서, 주소를 맵핑할 수 있는 핑거프린트를 수집하고 이를 활용하여 정확한 실내 위치 서비스에 필요한 라디오 맵을 구축할 수 있도록 하는 라디오 맵 구축 방법에 관한 것이다.

와이파이(Wi-Fi) 위치(Positioning) 시스템에 필요한 라디오 맵을 구축하기 위해 와이파이 핑거프린트를 임의의 기기로부터 수집하는 클라우드 소싱(Crowdsourcing) 기법이 최근 활발하게 이용되고 있다. 또한, 불특정 기기로부터 클라우드 소싱된 핑거프린트를 위치 라벨링하기 위해 다양한 머신 러닝 기법이 최근래에 활용되고 있다.

특히, 준-지도 학습 기법(Semi-supervised learning technique)과 자율 학습 기법(Unsupervised learning technique) 들을 이용하여 라디오 맵을 자동으로 구축하는 다양한 시도가 이루어지고 있다.

그러나 실제 라디오 맵의 구축에 클라우드 소싱된 핑거프린트를 활용한 예는 극히 드문 것이 현실이다. 이는 클라우드 소싱된 핑거프린트들을 라벨링하는 실용적 방안이 아직 없기 때문이다.

수동으로 AP 위치 및/또는 위치 라벨링된 핑거프린트를 수집하여, 위치-라벨링 머신 러닝(Location-labeling machine learning) 기법의 위치 참조점(Location reference)으로 이용하는 방안이 있으나, 이와 같이 위치 참조점(Location reference)을 수집하는 것은 위치-라벨링 머신 러닝(Location-labeling machine learning) 기법의 광범위한 사용을 막는 가장 큰 장애요인이다.

클라우드 소싱된 핑거프린트들을 완전 자동으로 라벨링할 수 있다면 빌딩 단위, 도시 단위, 국가 단위, 나아가 글로벌 영역의 라디오 맵을 자동으로 구축할 수 있게 되며 이에 따라 궁극적으로는 글로벌 영역에 대한 인도어(실내) 위치 서비스가 가능할 수 있게 된다.

예를 들어, 도시 단위의 실내 위치 서비스는 도시내 각 건물 및 빌딩 내에 있는 사용자에 대해서도 위치 서비스를 제공할 수 있고 이는 도시인의 삶을 향상시키고 다양한 장점을 제공할 수 있다. 도시 단위의 실내 위치 서비스는 실외 위치 서비스와 연계되거나 함께 구성될 수 있고, 경찰, 소방 및 구조 등의 분야에서도 더욱 효과적인 위치 서비스를 가능하게 한다. 도시 라디오 맵은 도시 내 각 빌딩에서 각 위치에 대한 와이파이 신호 패턴을 모델링하여야 한다. 도시 라디오 맵은 수작업으로 구축할 수도 있으나 이는 수많은 인력과 시간이 필요한 관계로 사실상 구축이 불가능하다.

본 발명은, 상술한 문제점을 해결하기 위해서 안출한 것으로서, 클라우드 소싱된 핑거프린트를 활용하여 자동으로 라디오 맵을 구축할 수 있도록 하는 라디오 맵 구축 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 특정된 응용 애플리케이션을 활용하여 주소에 맵핑된 핑거프린트를 수집하고 분류된 지역 유형에 따라 수집된 주소-핑거프린트로부터 라디오 맵을 구축할 수 있도록 하는 라디오 맵 구축 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 준-지도 학습 기법 이용하여 수집된 주소-핑거프린트와 핑거프린트 시퀀스로부터 라디오 맵을 구축하는 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 유전 알고리즘을 활용하여 라디오 맵이 구축될 각각의 위치에 클라우드 소싱된 핑거프린트를 이용하여 최상의 핑거프린트를 맵핑할 수 있도록 하는 라디오 맵 구축 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 양상에 따른 라디오 맵 구축 방법은, 유전 알고리즘을 이용하며, (a) 주소로 라벨링된 핑거프린트와 해당 주소의 영역내에서 선정된 위치로 구성되는 페어의 집합을 포함하는 염색체를 복수개 생성하는 단계; (b) 상기 염색체의 페어를 이용하여 임시 라디오 맵을 생성하는 단계; (c) 상기 임시 라디오 맵을 이용하여 수집된 핑거프린트 시퀀스를 배치하는 단계; 및 (d) 상기한 핑거프린트 시퀀스의 배치를 평가하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 라디오 맵 구축 방법에 있어서, 적어도 상기 단계 (a)를 처음 실행하여 첫번째 세대를 구성할 때 상기 선정된 위치는 해당 주소의 영역내에서 랜덤하게 선정된 것이며, 상기 단계 (b) 내지 (d)는 복수의 염색체 각각을 대상으로 순차적으로 수행될 수 있다.

상기한 라디오 맵 구축 방법에 있어서, 상기 단계 (d)는, 핑거프린트 시퀀스에서 사용자의 이동성을 반영한 손실 함수를 이용하여 생성된 임시 라디오 맵을 기반으로 한 핑거프린트 시퀀스의 배치를 평가할 수 있다.

상기한 라디오 맵 구축 방법에 있어서, 상기 라디오 맵 구축 방법은, 상기 단계 (d)에서의 평가 결과에 따라 상기 복수 개의 염색체 중에서 일부를 필터링하고 상기 필터링된 일부의 염색체와 신규 염색체를 포함하는 다음 세대를 구성하여 상기 단계 (b) 내지 상기 단계 (d)를 반복 수행할 수 있다.

상기한 라디오 맵 구축 방법에 있어서, 상기 단계 (a) 이전에, 라디오 맵이 구축될 건물의 내부 구조를 HMM(Hidden Markov model)에 따라 토폴로지로 모델링하는 단계;를 더 포함하고, 상기 토톨로지는 건물 내부의 각각의 위치를 상태(state)로 표현하고 위치 사이의 지리적 접근 가능성을 트랜지션(transition)으로 표현할 수 있다.

상기한 라디오 맵 구축 방법에 있어서, 상기 페어의 집합을 이용하고 인터폴레이션 기법을 통해 건물 내부의 각각의 위치에 대응하는 핑거프린트를 생성되는 과정을 통하여 상기 임시 라디오 맵이 생성될 수 있다.

상기한 라디오 맵 구축 방법에 있어서, 상기 라디오 맵 구축 방법은, 이전 세대와 비교하여 상기 손실 함수를 이용한 평가 결과 더 이상의 게인이 존재하지 않는 경우, 세대 진화를 통한 상기 단계 (b) 내지 (d)의 반복 수행을 종료할 수 있다.

상기한 라디오 맵 구축 방법에 있어서, 상기 단계 (a) 이전에, 지정된 주소에 대응하는 핑거프린트들을 지정된 앱을 통해 수집하는 단계; 및 상기 수집을 통해 주소 라벨링된 핑거프린트들을 주소에 따라 분류하는 단계;를 더 포함하고, 상기 지정된 앱은 결제 앱이거나 자원 사용량 미터링 앱일 수 있다.

상기한 라디오 맵 구축 방법에 있어서, 상기 단계 (a) 내지 (d)는 상업지역으로 분류된 주소의 핑거프린트들을 대상으로 수행될 수 있다.

상기한 라디오 맵 구축 방법에 있어서, 분류된 주소가 거주지역인 경우, 거주지역의 주소에 대응하는 핑거프린트들을 대상으로 인터폴레이션 기법을 통해 상기 거주지역의 라디오 맵을 더 구축할 수 있다.

상기한 라디오 맵 구축 방법에 있어서, 지정된 주소에 대응하여 수집된 핑거프린트들을 복수의 그룹으로 클러스터링하고 클러스터링된 그룹의 핑거프린트들을 이용하여 상기 주소로 라벨링될 핑거프린트를 결정하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

상기한 라디오 맵 구축 방법에 있어서, 상기 단계 (a) 이전에, 지정된 앱을 이용하여 핑거프린트 및 일련의 수집시각을 포함하는 핑거프린트 시퀀스를 수집하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

상기한 라디오 맵 구축 방법에 있어서, 상기 지정된 주소에 대응하는 핑거프린트들을 수집하는 단계는, 상기 지정된 앱에 의한 트랜잭션 발생 시점의 전, 후 또는 전후의 지정된 시간 동안, 상기 지정된 앱에 의해서 수집된 하나 이상의 무선 AP의 식별자 및 신호세기의 쌍을 포함하는 핑거프린트들을 수집하는 과정을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 양상에 따른 라디오 맵 구축 장치가 수행하는 라디오 맵 구축 방법은 클라우드소싱을 통하여 주소로 라벨링된 핑거프린트를 수집하여 축적하고, 유전 알고리즘(Genetic algorithm)을 이용하여 상기 주소로 라벨링된 핑거프린트의 각각에 대하여 해당 주소의 영역내에서 최적의 위치를 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 라디오 맵 구축 방법에 있어서, 상기 주소로 라벨링된 핑거프린트와 해당 주소의 영역내에서 선정된 위치로 구성되는 페어의 집합을 상기 유전 알고리즘에서의 염색체(Choromosome)로 사용할 수 있다.

상기한 라디오 맵 구축 방법에 있어서, 라벨링되지 않은 핑거프린트 시퀀스를 수집하고, 수집된 상기 핑거프린트 시퀀스를 상기 염색체에 대응하는 임시 라디오 맵을 기반으로 배치하고 상기 배치를 평가하는 과정을 포함할 수 있다.

상기한 라디오 맵 구축 방법에 있어서, 상기 평가의 결과를 이용하여 다음 세대에도 이용될 염색체를 결정하며 진화(Evolution)의 종료 여부를 결정할 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 따른 라디오 맵 구축 방법은 클라우드 소싱된 핑거프린트를 활용하여 자동으로 라디오 맵을 구축할 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한, 상기와 같은 본 발명에 따른 라디오 맵 구축 방법은 특정 응용 애플리케이션을 활용하여 주소로 라벨링된 핑거프린트를 수집하고 지역 내의 분류된 지역 유형에 따라 수집된 주소-핑거프린트로부터 임의 지역의 라디오 맵을 구축할 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한, 상기와 같은 본 발명에 따른 라디오 맵 구축 방법은 수집된 주소-핑거프린트와 위치 라벨링되지 않은 핑거프린트들을 입력으로 이용하는 준-지도 학습 기법을 이용하여 정확한 위치에 핑거프린트를 맵핑할 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한, 상기와 같은 본 발명에 따른 라디오 맵 구축 방법은 다수 세대로 진화하는 유전 알고리즘을 활용하여 클라우드 소싱된 핑거프린트들로부터 자동으로 신속하고 정확하게 라디오 맵을 구축할 수 있도록 하는 효과가 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 라디오 맵 구축 시스템에 구성되는 장치 간 연결구성의 예를 도시한 도면이다.
도 2는 라디오 맵 구축 장치의 예시적인 블록도를 도시한 도면이다.
도 3은 라디오 맵 구축을 위한 예시적인 대표 흐름을 도시한 도면이다.
도 4는 상업지역을 대상으로 주소 라벨링된 핑거프린트로부터 라디오 맵 구축을 위한 구체적인 예시 흐름을 도시한 도면이다.
도 5는 상업지역에서 소싱된 핑거프린트를 이용하여 HMM 모델링 등을 통해 라디오 맵을 구축하는 일 예시를 도시한 도면이다.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술 되어 있는 상세한 설명을 통하여 더욱 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 라디오 맵 구축 시스템에 구성되는 장치 간 연결구성의 예를 도시한 도면이다.

도 1의 예와 같이 본 발명에 따른 라디오 맵 구축 시스템은 라디오 맵 구축 장치(100), 하나 이상의 휴대형 단말(200) 및 통신망(300)을 포함한다.

도 1의 구성요소를 간단히 살펴보면, 라디오 맵 구축 장치(100)는 클라우드 소싱을 통해 수집된 핑거프린트(fingerprint)를 이용하여 라디오 맵을 구축하는 장치이다. 라디오 맵 구축 장치(100)는 하나 이상의 휴대형 단말(200)을 활용하여 핑거프린트를 수집하고 수집된 핑거프린트를 휴대형 단말(200)이 수행하는 트랜잭션(transaction)과 관련하여 획득되는 대응 주소에 맵핑함으로써, 수집된 핑거프린트를 주소로써 라벨링(labeling)한다.

라디오 맵 구축 장치(100)는 주소로써 라벨링된 핑거프린트를 이용하여 아파트, 건물, 빌딩, 도시, 국가 등에서 이용 가능한 라디오 맵을 구축하고 구축된 라디오 맵을 휴대형 단말(200) 등이나 다른 장치(서버) 등에 제공할 수 있다. 라디오 맵 구축 장치(100)에 대해서는 도 2 이하에서 상세히 살펴보도록 한다.

휴대형 단말(200)은 사용자가 휴대하고 이용 가능한 단말이다. 휴대형 단말(200)은 스마트폰, 태블릿 PC, 노트북, 전용 휴대 기기 등일 수 있다.

휴대형 단말(200)은 프로세서(예를 들어 애플리케이션 프로세서), 저장매체(예를 들어 비휘발성 메모리, 하드디스크 등), 통신망(300)을 통해 무선패킷의 무선신호를 송수신하도록 구성된 통신 인터페이스를 적어도 구비한다. 통신 인터페이스는 예를 들어 Wi-Fi 등의 무선 통신망 및/또는 이동통신망에 접속하기 위한 통신 칩셋(들)과 안테나 등을 하나 이상 구비한다.

휴대형 단말(200)은 저장매체(예를 들어 비휘발성 메모리)에 각종 프로그램을 저장한다. 예를 들어 휴대형 단말(200)은 프로세서에서 수행 가능하고 각종 지정된 기능을 수행하는 모바일 앱을 저장 매체에 저장한다.

본 발명에 이용되는 모바일 앱은 주소로 라벨링될 수 있는 핑거프린트를 수집하도록 구성된다. 예를 들어, 휴대형 단말(200)의 결제 앱 등은 결제 트랜잭션의 전, 후 또는 전후 시간의 일정 시간(1분 등) 동안, 무선랜 핑거프린트를 수집한다. 또는, 전기, 가스, 수도 등을 검침하고 검침량을 전송하도록 구성되는 사용량 미터링 앱은 검침 전, 후, 또는 전후 시간의 일정 시간 동안, 무선랜 핑거프린트를 수집한다.

수집되는 무선랜(Wi-Fi) 핑거프린트는 접속 또는 인식 가능한 무선 AP의 식별자(예를 들어 SSID, BSSID 등)와 무선 AP로부터의 무선신호의 신호세기를 포함한다. 휴대형 단말(200)은 지정된 기능(결제, 검침 등)의 수행 동안에 무선 AP 식별자 및 신호세기의 쌍을 하나 이상 수집하여 이를 통신망(300)을 통해 라디오 맵 구축 장치(100)로 전송할 수 있다.

이러한 유형의 모바일 앱은 적어도 수집된 핑거프린트를 주소에 매칭시킬 수 있다. 예를 들어, 결제 앱을 통해 신용카드 등의 결제시에 수집된 핑거프린트는 결제가 이루어진 지점(가게, 레스토랑 등)에서 수집된 것으로 매칭시킬 수 있다. 전기, 가스 등의 검침원에 의한 검침시에 수집된 핑거프린트는 검침이 이루어진 주소(아파트, 단독주택, 빌라, 가게, 레스토랑 등의 주소)에 매칭시킬 수 있다.

아파트인 경우 '주소'는 각 가정을 구분할 수 있는 정보를 포함하며, 빌딩의 경우 '주소'는 각 상점을 구분할 수 있는 정보를 포함하는 것으로 한다. 예를 들면 아파트인 경우 동호수를 포함하고 빌딩의 경우 층 및 호실을 포함하도록 할 수 있다.

결제 앱이나 사용량 미터링 앱 외에도 다른 기능을 가지는 모바일 앱이 핑거프린트에 주소를 맵핑시키기 위해서 이용될 수 있다. 이러한 모바일 앱을 통한 트랜잭션이 발생한 경우 대응하는 주소가 특정되거나 추출될 수 있어야 한다. 예를 들어, 결제가 이루어진 카드 가맹점의 주소가 결제 서버 등을 이용하여 특정되거나 추출될 수 있고 검침이 이루어진 주소 역시 검침 서버 등을 이용하여 특정되거나 추출될 수 있다.

한편, 휴대형 단말(200)은 결제 앱 또는 미터링 앱 등의 모바일 앱을 통해, 또는 다른 유형의 모바일 앱을 통해 핑거프린트 시퀀스를 수집할 수 있다. 예를 들어 휴대형 단말(200)은 실내에서 자주 이용되는 임의의 앱을 이용해 빌딩 내에서 일련의 핑거프린트로 구성되는 핑거프린트 시퀀스를 수집하고 이를 라디오 맵 구축 장치(100)로 전송할 수 있다.

핑거프린트 시퀀스는 무선 AP 식별자 및 신호세기의 쌍과 수집 시각을 복 수개 포함하고 라디오 맵 구축 장치(100)는 이러한 핑거프린트 시퀀스를 또한 라디오 맵 구축 방법에 이용할 수 있다.

이와 같이, 휴대형 단말(200)은 라디오 맵의 구축에 이용될 핑거프린트를 수집하여 라디오 맵 구축 장치(100)로 전송할 수 있다. 라디오 맵 구축에 이용될 핑거프린트는 일반 사용자가 활용하는 앱을 통해서 수집될 수 있고 광범위한 지역 범위에서 이러한 핑거프린트가 수집될 수 있다. 그에 따라 핑거프린트의 클라우드 소싱을 통해 좀 더 현실적으로 실내 위치 서비스를 위한 라디오 맵을 구축할 수 있다.

통신망(300)은 라디오 맵 구축 장치(100), 임의의 서버 및/또는 휴대형 단말(200)을 서로 연결하고 각종 데이터의 송수신 경로를 제공한다. 통신망(300)은 이동통신사업자에 의해서 제공되는 이동통신망이나(과) 인터넷망 등을 포함한다. 휴대형 단말(200)은 무선 AP 등을 통하거나 통하지 않고도 통신망(300)에 연결되어 라디오 맵 구축 장치(100) 및/또는 임의의 서버와 데이터 통신이 가능하다.

도 2는 라디오 맵 구축 장치(100)의 예시적인 블록도를 도시한 도면이다.

도 2에 따르면 라디오 맵 구축 장치(100)는 통신유닛(101), 저장유닛(103), 연결유닛(105) 및 제어유닛(107)을 포함한다. 도 2는 바람직하게는 기능 블록도를 나타내며 대응하는 하드웨어 블록을 각 기능 블록들은 구비한다. 도 2의 라디오 맵 구축 장치(100)는 다양한 하드웨어를 이용하여 구성될 수 있다. 예를 들어 라디오 맵 구축 장치(100)는 하나 이상의 PC, 워크스테이션 및/또는 메인 프레임 등을 이용하여 구성될 수 있다. 도 2에 도시되지 않은 다른 블록들이 설계 변형에 따라 이 블록도에 더 포함될 수도 있다.

라디오 맵 구축 장치(100)는 라디오 맵의 구축뿐 아니라 다른 기능을 더 수행할 수 있다. 예를 들어, 라디오 맵 구축 장치(100)는 라디오 맵을 활용하여 위치 서비를 제공하는 위치 서버나 앱(결제 앱, 미터링 앱 등)을 위한 서버로서의 기능을 더 수행할 수 있다. 설계 예에 따라 이러한 위치 서버나 앱 서버 등은 라디오 맵 구축 장치(100)(서버)로부터 분리 구성될 수도 있다.

도 2를 통해 라디오 맵 구축 장치(100)를 간단히 살펴보면, 통신유닛(101)은 통신망(300)과 데이터를 송수신하기 위한 인터페이스이다. 통신유닛(101)은 휴대형 단말(200), 다른 임의의 서버와 데이터를 송수신할 수 있도록 구성된다.

예를 들어, 통신유닛(101)은 통신망(300)을 통해 휴대형 단말(200)에 의해 수집된 핑거프린트를 수신할 수 있고 구축된 라디오 맵의 전부나 일부, 핑거프린트에서 추정된 위치 정보 등을 나타내는 데이터를 휴대형 단말(200) 등으로 전송할 수 있다.

저장유닛(103)은 각종 데이터를 저장한다. 저장유닛(103)은 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리 및/또는 하드디스크 등의 대용량의 저장매체를 구비하여 각종 데이터와 제어유닛(107) 등에서 구동되는 프로그램 등을 저장한다.

저장유닛(103)은 라디오 맵 구축에 이용될 각종 핑거프린트를 저장한다. 예를 들어, 저장유닛(103)은 결제 앱이나 미터링 앱 등을 통해 수집되고 주소와 맵핑될 수 있는 핑거프린트를 저장한다. 하나의 주소에서 수집되는 핑거프린트들은 각각 서로 다를 수가 있다. 예를 들어 동일 주소에 대해서도 서로 다른 무선 AP 식별자 또는 신호세기를 가지는 다수의 핑거프린트들이 결제 앱이나 미터링 앱 등을 통해서 수집된다.

저장유닛(103)은 또한 주소로 라벨링되지 않는 핑거프린트들을 저장한다. 예를 들어, 저장유닛(103)은 결제 앱이나 미터링 앱 등을 통해, 또는 길 안내 앱이나 스케쥴 관리 앱 등을 통해 수집된 핑거프린트 시퀀스들을 저장할 수 있다. 이러한 핑거프린트 시퀀스들은 특정 영역 내에서 일련의 시각 각각에서 수집되는 핑거프린트들을 포함한다. 해당 영역은 길 안내 앱이나 스케쥴 관리 앱 등으로부터 추출되거나 인식될 수 있다.

저장유닛(103)은 또한 각종 DB를 저장한다. 예를 들어, 저장유닛(103)은 주소로 라벨링된 핑거프린트들을 포함하는 주소-라벨링 핑거프린트 DB를 저장하며, 특정 빌딩, 건물, 지역, 도시 등을 대상으로 구축된 라디오 맵 DB를 저장한다.

주소-라벨링 핑거프린트 DB는 복수의 핑거프린트 아이템으로 구성되고 각각의 핑거프린트 아이템은 핑거프린트를 수집한 주소(식별자)와 이러한 주소(식별자)에 대응하는 핑거프린트를 저장하며, 하나의 주소에 대응하여 수집된 복수(다수)의 핑거프린트를 포함할 수 있다.

라디오 맵 DB는 복수의 라디오 맵 아이템으로 구성되고 각각의 라디오 맵 아이템은 '위치'와 해당 위치에 대응하는 핑거프린트를 저장한다. 라디오 맵 DB의 각 아이템에서 '주소'가 아닌 '위치'와 핑거프린트가 맵핑되며, '위치'는 해당 건물에서 정확한 물리적 지점을 나타내는 바, 예를 들면 건물의 층을 식별하는 식별자와 해당층에서의 이차원 좌표에 의해서 특정될 수 있다. 주소-라벨링 핑거프린트 DB 및 라디오 맵 DB의 구축에 대해서는 도 3 이하에서 상세히 살펴보도록 한다.

연결유닛(105)은 라디오 맵 구축 장치(100) 내의 블록 간 데이터를 송수신한다. 연결유닛(105)은 근거리 네트워크, 병렬 버스, 시리얼 버스 등을 이용하여 구성된다.

제어유닛(107)은 하나 이상의 실행유닛을 구비하여 저장유닛(103)에 저장되어 있는 프로그램을 로딩하고 실행유닛을 통해 프로그램의 명령어 코드를 실행하여 라디오 맵 구축 장치(100)를 제어한다.

예를 들어, 제어유닛(107)은 통신망(300)에 연결된 휴대형 단말(200)과 연계하여 특정 주소에 매핑되는 핑거프린트를 수집하고 충분한 핑거프린트가 각 주소별로 또는 임의의 주소에 대해 수집된 경우에, 주소에 매핑된 핑거프린트를 이용하여 주소-라벨링 핑거프린트 DB를 구축하거나 갱신한다.

또한, 제어유닛(107)은 주소-라벨링 핑거프린트 DB가 구축되고 핑거프린트 시퀀스들(주소로 라벨링되지 않은 핑거프린트들 일 수 있다)을 충분히 수집한 경우에 주소-라벨링 핑거프린트 DB와 핑거프린트 시퀀스들을 이용하여 라디오 맵 DB를 구축한다.

제어유닛(107)은 구축된 라디오 맵 DB의 전부 또는 일부를 다른 서버나 휴대형 단말(200)로 제공하거나 자신이 직접 각종 위치 서비스(길안내, 실내 길안내 등)에 이용 가능하도록 한다. DB 구축을 위해 제어유닛(107)에서 수행되는 각종 제어 흐름은 도 3 이하에서 상세히 살펴보도록 한다.

도 3은 라디오 맵 구축을 위한 예시적인 대표 흐름을 도시한 도면이다.

도 3의 라디오 맵 구축 방법은 라디오 맵 구축 장치(100)에 의해서 수행되고 바람직하게는 라디오 맵 구축 장치(100)의 제어유닛(107)이 저장유닛(103)의 프로그램을 로딩하고 다른 임의의 휴대형 단말(200)들과 연동하여 라디오 맵을 구축한다.

먼저, 라디오 맵 구축 장치(100)가 구동되거나 프로그램에 따라 수행을 시작(S100)함에 따라, 라디오 맵 구축 장치(100)는 지정 주소에 대응하는 핑거프린트를 휴대형 단말(200)의 특정 앱(예를 들어, 결제 앱, 자원 사용량 미터링 앱)을 통해 수집(S101)한다.

예를 들어, 휴대형 단말(200)은 결제 앱을 통한 결제 트랜잭션이나 미터링 앱을 통한 (누적) 사용량 측정 트랜잭션 발생 시점의 전, 후 또는 전후의 지정된 시간동안(예를 들어 30초, 1분, 2분 등)에 구비된 와이파이 인터페이스 등을 통해 무선랜(와이파이) 핑거프린트를 수집한다. 핑거프린트는 무선 AP의 식별자와 이 무선 AP로부터 출력된 무선신호의 세기를 휴대형 단말(200)에서 측정한 신호세기의 쌍(pair)을 하나 이상 포함한다. 트랜잭션은 서버(결제 서버나 미터링 서버)와 특정 기능을 완료하기 위한 기능 단위(unit)로 간주될 수 있고 트랜잭션 내에서 휴대형 단말(200)과 미터링 서버는 각종 통신 패킷을 송수신할 수 있다.

이와 같이 휴대형 단말(200)은, 트랜잭션 전, 후, 또는 전후의 지정된 시간동안 무선랜 핑거프린트를 수집하고 수집된 무선랜 핑거프린트는 서버를 경유하여 또는 직접 라디오 맵 구축 장치(100)로 통신망(300)을 통해 전송된다. 이 때 수집된 무선랜 핑거프린트와 대응하는 주소 정보가 함께 제공되거나, 추후 무선랜 핑거프린트에 대응하는 주소 정보가 해당 서비스를 제공하는 주체로부터 제공될 수 있다. 주소 정보는 주소 자체를 나타내거나 해당 주소를 식별할 수 있는 문자, 숫자 등의 조합(예를 들어, 가맹점 번호)일 수 있다. 주소 정보는 적어도 트랜잭션(결제나 자원 사용량 측정)이 발생한 장소를 특정할 수 있다. 라디오 맵 구축 장치(100)는 각각의 주소(식별자)별로 대응하는 하나 이상의(바람직하게는 다수의) 무선랜 핑거프린트를 수집하고 임시로 저장한다.

이후, 라디오 맵 구축 장치(100)는 임시로 저장되어 있는 각 주소별 핑거프린트를 이용하여 각 주소로 라벨링될 핑거프린트를 결정(S103)한다. 주소로 라벨링될 핑거프린트의 결정 과정은, 예를 들어 각 주소별로 수집된 핑거프린트의 개수가 설정된 개수를 초과하거나 수집 기간이 초과한 경우에 이루어질 수 있다.

단일 주소에 대해서 다수의 핑거프린트가 수집될 수 있다. 라디오 맵 구축 장치(100)는 지정된 주소에 대응하여 수집된 핑거프린트들을 복수 그룹으로 클러스터링하고 클러스트링된 각 그룹의 핑거프린트들을 이용하여 지정된 주소로 라벨링될 핑거프린트를 결정한다. 구체적으로, 라디오 맵 구축 장치(100)는 단일 주소에 대응하여 수집된 복수의 핑거프린트를 핑거프린트간 유사도에 따라 클러스터링하고 클러스터링된 그룹 중 가장 많은 개수를 가지는 그룹의 핑거프린트들을 이용하여 주소로 라벨링될 핑거프린트를 결정한다. 실시 형태에 따라서, 라벨링될 핑거프린트는 공통되는 무선 AP의 식별자 및 해당 공통 AP 식별자에 대응하는 신호세기 평균값이나 확률에 따른 신호세기 값의 쌍으로 구성될 수도 있다.

라디오 맵 구축 장치(100)는 주소( 식별자)와 라벨링될 핑거프린트를 핑거프린트 아이템으로 구성하여 주소-라벨링 핑거프린트 DB에 저장한다.

이후, 라디오 맵 구축 장치(100)는 주소-라벨링된 핑거프린트를 주소에 따라 분류한다. 구체적으로, 라디오 맵 구축 장치(100)는 각각의 주소로 라벨링된 핑거프린트를 지역별로 그룹화(S105)한다. 예를 들어, 라디오 맵 구축 장치(100)는 각각의 주소가 속하는 건물명, 지역명 또는 지역단위 등으로 동일하거나 인접하는 위치의 주소를 그룹핑한다. 그룹내에는 주소로 라벨링된 핑거프린트를 복수 개 포함(즉 한 그룹의 주소에 각각 대응하는 다수의 핑거프린트를 포함)하고 각각의 핑거프린트는 대응하는 주소에서 수집된 핑거프린트로 간주된다.

라디오 맵 구축 장치(100)는 주소 그룹의 지역 유형에 따라 각각의 주소 그룹을 분류(S107)한다. 예를 들어, 라디오 맵 구축 장치(100)는 그룹핑된 각 주소 그룹을 거주지역(Residential Area), 공공지역(Public Area) 또는 상업지역(Commercial Area)으로 분류한다.

이후, 라디오 맵 구축 장치(100)는 각각의 주소 그룹에 대해 분류 유형에 따라 라디오 맵을 구축한다.

각각의 주소 그룹에 대해, 라디오 맵 구축 장치(100)는 해당 주소 그룹이 거주지역으로 분류된 지를 판단(S109)하고 만일 거주지역인 경우, 거주지역의 주소에 대응하는 주소 그룹의 핑거프린트들을 대상으로 한 인터폴레이션(interpolation) 기법을 더 이용해 이 거주지역의 라디오 맵을 구축(S111)한다.

미터링 앱을 이용하는 측정자는 각 가정을 방문하여 에너지 사용량을 측정하고 각 가정은 서로 일정 거리로 떨어져 있는 것이 일반적이어서(예를 들어 아파트나 택지지구의 단독주택 등) 미터링 앱을 통해 수집된 핑거프린트를 대응 주소의 센터로 설정하고, 핑거프린트가 수집되지 않은 주소의 핑거프프린트는 알려진 인터폴레이션 기법을 활용하여 계산함으로써, 해당 거주(주거)지역의 라디오 맵을 구축할 수 있다.

라디오 맵 구축 장치(100)는 해당 주소 그룹이 공공지역인지를 판단(S113)하고, 공공지역인 경우 자율 학습 기법(Unsupervised learning technique)을 통해 해당 지역의 라디오 맵을 구축(S115)한다.

공공지역의 경우, 결제가 이루어지는 샵이나 에너지 소비 구분점이 적어 결제앱이나 미터링 앱을 통해 주소를 특정할 수 있는 핑거프린트의 수집에 한계가 있고, 이에 따라 예를 들어 자율 학습 기법을 통해 라디오 맵을 구축하는 것이 선호될 수 있다.

라디오 맵 구축 장치(100)는 해당 주소 그룹이 상업지역인지를 판단(S117)하고 상업지역인 경우 본 발명에 따른 준-지도 학습 기법(Semi-supervised learning technique)을 통해 해당 상업지역의 라디오 맵을 구축(S119)한다.

상업지역은 결제앱을 통해 수집한 핑거프린트 수집 위치의 불확실성, 실내 공간의 복잡성, 복도 등의 특정 문제 등 라디오 맵 구축에 고려사항이 많이 존재한다. 본 발명은 이러한 여러 문제를 고려하여 준-지도 학습 기법을 통해 정확한 위치 안내가 가능한 라디오 맵을 구축한다.

상업지역의 라디오 맵 구축의 구체적인 방안은 도 4를 통해 좀 더 상세히 살펴보도록 한다. 각 지역별 라디오 맵이 구축이 완료됨에 따라 도 3의 흐름은 종료(S150)된다.

도 4는 상업지역을 대상으로 주소 라벨링된 핑거프린트로부터 라디오 맵을 구축하기 위한 흐름을 도시한 도면이고 도 5는 도 4의 흐름에 관련되는 예시적 이미지를 표현한 것이다.

도 4의 흐름은 라디오 맵 구축 장치(100)에 의해서 수행되고 바람직하게는 저장유닛(103)의 프로그램을 로딩하여 수행하는 제어유닛(107)에 의해 수행될 수 있다.

먼저, 라디오 맵 구축 장치(100)는 주소-라벨링에 이용된 핑거프린트와는 별도로 또는 함께 휴대형 단말(200)의 지정된 앱을 통해 핑거프린트 시퀀스를 수집(S201)하고 저장유닛(103)에 임시 저장한다. 이러한 과정은 도 3의 단계 S101에서 함께 또는 단계 S101를 전후하여 수행될 수도 있다. 핑거프린트 시퀀스는 일련의 핑거프린트들과 각각의 핑거프린트가 수집된 시각을 포함한다.

핑거프린트 시퀀스는 불특정 사용자의 휴대형 단말(200)로부터 수집되고 지정된 앱을 통해 수집된다. 핑거프린트 시퀀스는 수집된 지역을 나타내는 상업지역 식별자를 더 포함할 수 있다.

불특정인들에 의해 수집된 핑거프린트 시퀀스는 상업지역의 라디오 맵 구축에 이용된다. 핑거프린트 시퀀스는 특정 상업지역에 대해 다수가 수집될 수 있고 이 핑거프린트 시퀀스들은 임시로 구축된 라디오 맵의 평가에 바람직하게 이용된다.

특정 상업지역의 핑거프린트 시퀀스가 충분히 확보됨에 따라 또는 지정된 기간이 경과함에 따라, 해당 상업지역을 위한 라디오 맵을 라디오 맵 구축 장치(100)가 구축한다.

구체적으로 살펴보면, 먼저 해당 상업지역의 토폴로지(topology)를 모델링(S203)한다. 라디오 맵 구축 장치(100)는 상업지역(빌딩 등)의 내부 구조(평면도 등)를 표현하는 토폴로지를 생성한다. 예를 들어, 라디오 맵 구축 장치(100)는 상업지역의 내부 구조를 표현하는 HMM(Hidden Markov Model) 상태(state) 모델링에 의해 토폴로지로 표현(도 5의 Step 1 참조)한다.

내부 구조는 HMM 토폴로지로 변환되는 데, HMM 토폴로지에서 위치(location)는 상태(state)로 표현되고 HMM 토폴로지 내의 위치들 사이의 지리적 접근 가능성(geograhpic accessibility)은 트랜지션(transition)으로 표현된다.

토폴로지 모델링 이후에, 라디오 맵 구축 장치(100)는 유전 알고리즘(Genetic Algorithm)을 이용하여 주소로 라벨링된 핑거프린트와 해당 주소의 영역내에서 임의로 선정된 위치로 구성되는 페어의 집합을 포함하는 염색체(chromosome, 크로마좀)를 생성(S205)하되, 이러한 염색체를 복수 개(예를 들어 100개) 생성하여, 예를 들면 100 population을 구성한다(도 5의 Step 2 참조).

각각의 염색체는 각 주소별로 주소-라벨링 핑거프린트 DB에서 해당 상업지역의 주소로 라벨링된 핑거프린트와 해당 주소의 영역내에서 선정된 위치(location)의 페어를 하나 이상(바람직하게는 복수 개) 포함한다. 적어도 첫번째 세대(Generation)를 구성할 때 상기 선정된 위치는 주소의 영역내에서 랜덤하게 선정된다.

라디오 맵 구축 장치(100)는 유전 알고리즘을 이용하여 각 세대(Generation)별로 반복 수행함으로써 진화하게 되는 데, 각 세대의 염색체들중에서 일부는 필터링되어 다음 세대의 염색체들로 이용되며, 나머지 염색체들은 새롭게 생성되어 채워지므로 해당 염색체들에서는 동일한 핑거프린트에 대응하여 선정되는 위치라 하여도 이전 세대에서 선정된 위치와는 서로 상이할 수 있다.

주소는 일반적으로 특정한 영역(정사각형이나 직사각형 또는 직선 또는 곡선으로 둘러싸인 영역의 형태를 가지는 위치 범위 영역)으로 표현될 수 있고 선정된 위치는 그 위치 영역 범위 내에서 임의의 위치일 수 있다.

선정 위치는 핑거프린트가 수집된 특정 위치를 나타내고 랜덤하게 선택되는 위치일 수 있다. 선정 위치는 동일 주소에 대해서도 염색체별로, 또는 세대별로 서로 다르게 랜덤하게 선택되는 위치일 수 있다.

그리고 각 염색체는 라디오 맵이 구축될 특정 상업지역(예를 들면 건물 또는 건물의 특정 층)에 있는 각 샵의 주소에 대응하여, 주소로 라벨링된 핑거프린트 및 선정 위치의 페어를 복수 개 포함할 수 있다.

이후, 라디오 맵 구축 장치(100)는 한 세대에서 생성된 각 염색체별로 핑거프린트 및 대응 선정 위치의 페어를 이용하여 임시 라디오 맵을 생성(S207)한다.

각 주소(예를 들어, 샵나 레스토랑 등)에 대응한 위치가 선정됨에 따라, 각 주소에 대응한 내부 영역 이외의 영역에 대해서도 라디오 맵이 구축되도록 한다. 예를 들면, 샵이나 레스토랑 밖의 복도 등에 대해서도 라디도 맵이 구축되도록 한다.

라디오 맵 구축 장치(100)는 염색체의 생성을 통해 이미 구성된 핑거프린트 및 대응 선정 위치의 페어를 이용하되, 예를 들면 인터폴레이션(interpolation) 기법을 통해 핑거프린트가 필요한 상업지역(건물)의 각 위치에 대한 핑거프린트를 생성하고 위치 및 핑거프린트의 페어를 상업지역내의 각 위치별로 가지는 라디오 맵을 생성할 수 있다.

라디오 맵 생성에 이용되는 인터폴레이션(interpolation) 기법은 알려진 기법일 수 있으며, 예를 들어 Inverse distance weighting(IDW) 기법일 수 있다.

이후, 라디오 맵 구축 장치(100)는 해당 상업지역에서 수집된 핑거프린트 시퀀스를 배치(placement)(S209)한다. 이러한 핑거프린트 시퀀스는 클라우드소싱되고 주소로 라벨링되지 않은 핑거프린트일 수 있다.

라디오 맵 구축 장치(100)는 각각의 염색체별로 생성된 라디오 맵에서 클라우드 소싱된 핑거프린트 시퀀스를 배치(도 5의 Step 3 참조)한다.

라디오 맵 구축 장치(100)에 의해 각각의 염색체별로 모든 배치는 평가되고 다른 배치와 비교되어 해당 염색체 내에서 최상의 결과를 라디오 맵 구축 장치(100)가 찾는다. 하나의 염색체를 대상으로 최상의 결과를 찾기 위한 알고리즘을 이하에서는 로컬 최적화(local optimization) 알고리즘이라 지칭한다.

로컬 최적화 알고리즘은 라벨링되지 않은 핑거프린트 시퀀스가 주어진 경우 EM(Expection-Maximization) 알고리즘을 이용하여 HMM의 모델 파라미터를 추정(estimate)한다. 라이클리후드(likelihood) 함수,

가 추정된 모델 파라미터의 세트와 라벨링되지 않은 핑거프린트 시퀀스의 평가를 수행하기 위해 이용될 수 있다. U는 핑거프린트 시퀀스의 세트를 나타내고 P는 배치를 나타내며 λ는 추정된 HMM 모델 파라미터의 세트를 나타낸다.

핑거프린트 시퀀스상의 모든 핑거프린트 배치의 출현 확률(appearance probability)의 곱(product)이 배치를 평가하기 위해 사용되어진다. 핑거프린트의 유사도, 사용자의 이동성(mobility) 및 건물의 구조가 출현 확률을 결정하는 인자일 수 있다. 핑거프린트의 유사도는 잘 알려진 기법(예를 들어, 유클리드 거리나 코사인 거리 등)을 통해 산출될 수 있고 사용자의 이동성과 건물의 구조는 HMM에서 상태의 트랜지션으로 반영될 수 있다.

이와 같이, 라디오 맵 구축 장치(100)는 단일 염색체를 대상으로 로컬 최적화 알고리즘을 통해 최적화된 배치를 결정할 수 있다. 염색체가 100개인 경우 100개의 임시 라디오 맵을 기반으로 한 배치가 반복 수행된다.

이후, 라디오 맵 구축 장치(100)는 세대의 염색체들 각각에 대응하는 임시 라디오 맵을 기반으로 한 각 핑거프린트 시퀀스 배치를 평가(S211)한다.

단계 S209 과정을 통해 라디오 맵 구축 장치(100)는 각 염색체에 대응하는 각 임시 라디오 맵을 기반으로 로컬 최적화가 수행되었다. 단계 S211에서는 각 임시 라디오 맵(즉, 각 염색체)를 비교 평가하기 위하여, 각 임시 라디오 맵을 기반으로 한 배치를 평가한다(도 5의 Step 4 참조). 만일, S205 과정에서 100개의 염색체가 생성된 경우 100개의 임시 라디오 맵(염색체)에 대한 상대적 평가가 본 과정(S211)에서 수행된다.

전체 임시 라디오 맵(염색체) 중에서 다음 세대에도 포함될 임시 라디오 맵(염색체)을 선택하기 위한 기준이 필요하다. 앞서, S209 과정의 로컬 최적화 알고리즘에서 이용된 출현 확률이 이용될 수 있다.

선호되기로, 본 발명에서는 각 라디오 맵(을 기반으로 한 핑거프린트 시퀀스의 배치)을 평가하기 위해 사용자의 이동성을 전적으로 반영한 손실 함수(loss function)를 이용한다. 연속적으로 수집된 핑거프린트들은 인근 상태들(nearby states)로부터 수집된 것으로 간주될 수 있다. 사실, 두 개의 연속적으로 수집된 핑거프린트가 서로 멀리 떨어져 있을 확률은 낮고 사용자의 이동성은 트레이닝 샘플의 개수에 상관없이 평가에 활용할 수 있다.

본 발명에 따라 수집되는 핑거프린트 시퀀스는 각 핑거프린트의 수집 시각을 포함하고, 손실 함수는,

로 표현된다.

위 수학식으로 표현되는 손실 함수는 핑거프린트 시퀀스들의 배치들에서 하나의 핑거프린트로부터 다른 핑거프린트로의 변화에 수반되는 이동 거리(Labeling distance)가 최대 이동가능 거리(Maximum movable distance) 이상인 것으로 검출된 경우 그 때마다 해당 임시 라디오 맵(염색체)에 대한 패널티(

)를 축적(accumulation)하도록 정의된다.

라디오 맵 구축 장치(100)는 평가가 이루어지는 한 세대의 염색체들에 대응하고 배치가 이루어진 임시 라디오 맵 중 가장 낮은 손실 함수 값을 가지는 라디오 맵을 현재 세대에서의 최상의 배치를 가지는 임시 라디오 맵으로 선택할 수 있다.

이후, 라디오 맵 구축 장치(100)는 복수의 염색체 각각에 대한 배치 평가 결과에 따라 다음 세대를 구성하되, 유전 알고리즘을 통해 다음 세대를 생성한다. 이때 유전 알고리즘에 따른 선택(selection), 교차(crossover) 및 변이(mutaton)등을 이용하여 다음 세대를 생성할 수 있다. 그리고 다음 세대를 대상으로 상기한 단계 S205 내지 S211를 반복 수행한다.

그리고 라디오 맵 구축 장치(100)는 현 세대에서의 배치와 이전(직전) 세대에서의 배치를 비교하되, 상기한 손실 함수에서 더 이상의 게인(gain)이 없는 경우 진화(Evolution) 과정(단계 S207 내지 단계 S211)의 반복을 종료하고, 이후 최종적으로 실제 위치 서비스에 사용될 라디오 맵을 구축(S213)한다.

만일 이전 세대의 배치 대비 현 세대의 배치에서 게인이 존재하는 경우에, 라디오 맵 구축 장치(100)는 다음 세대의 염색체들을 생성(S205)하고 생성된 염색체들 각각에 대응하는 임시 라디오 맵을 생성(S207)하고 이후 라벨링되지 않은 핑거프린트 시퀀스를 생성된 라디오 맵 각각에 배치(S209)하고 해당 배치를 평가(S211)할 수 있다.

진화 과정에서 현재 세대의 염색체들 중 일부가 필터링되고(재선택되고) 나머지 염색체들은 새로이 생성되어 전체 염색체를 구성할 수 있다. 예를 들어, 100개의 염색체 중 손실 함수에 따른 손실이 작은 30개의 염색체가 선택되고 나머지 70개는 신규로 생성되어 다음 세대의 전체 100개의 염색체를 구성할 수 있다.

유전 알고리즘의 수렴(convergence)에 필요한 세대의 수는 염색체의 개수, 상업지역(빌딩 등)의 크기, HMM 상태의 개수, 트레이닝 샘플(라벨링되지 않은 핑거프린트 시퀀스)의 개수 등에 의존한다.

본 발명에 따른 유전 알고리즘은 더 넓은 범위의 라디오 맵을 다루면서도 주소-라벨링된 핑거프린트를 활용함에 따라 자율 학습 기법에 비해 더 빨리 수렴하고 보다 더 높은 정확도를 제공할 수 있는 라디오 맵을 구축할 수 있다.

평가를 통해 진화가 종료되고 특정 하나의 염색체가 선택됨에 따라, 라디오 맵 구축 장치(100)는 실제 위치 서비스를 위한 라디오 맵을 구축(S213)한다.

예를 들어, 라디오 맵 구축 장치(100)는 라디오 맵이 구축될 상업지역을 파티션 등으로 분할하고, 최종 선택된 염색체의 라벨링된 핑거프린트와 선정 위치를 이용하여 아직 맵핑되지 않은 각 파티션(예를 들어 통로 부분, 수집이 불가능한 주소 지역 등)의 중앙 위치에 맵핑될 핑거프린트를 산출한다.

라디오 맵 구축 장치(100)는 이후 다른 상업지역 등을 대상으로 라디오 맵을 더 구축할 수 있다.

구축된 라디오 맵은 휴대형 단말(200)이나 다른 서버 등에 제공될 수 있고 휴대형 단말(200)이나 서버 등은 제공된 라디오 맵을 이용하여 휴대형 단말(200)에 대한 위치 서비스를 제공할 수 있다.

본 발명에 따른 라디오 맵 구축 방법은 주소의 매핑이 가능한 트랜잭션을 활용하여 특정 주소로 라벨링될 수 있는 핑거프린트를 크라우드 소싱을 통해 수집한다. 또한, 본 발명에 따른 라디오 맵 방법은 주소 라벨링된 핑거프린트의 정확한 수집 위치를 유전 알고리즘과 또한 클라우드 소싱을 통해 수집된 핑거프린트 시퀀스를 활용하여 결정하고 이를 통해 맵을 구축할 수 있도록 한다.

이에 따라 본 발명에 따라 구축되는 라디오 맵은 실질적으로 보다 빨리 정확한 라디오 맵을 구축할 수 있다.

실험결과 본 발명에 따라 구축되는 라디오 맵은 기존 라디오 맵 대비 더 높은 정확도를 가지는 실내 길 안내 서비스가 가능한 것으로 실험을 통해 확인할 수 있었다.

상업지역의 특성에 따라 그 정확도가 달라질 수 있으나 한국내의 롯데 월드 몰, 코엑스(COEX) 및 타임 스퀘어에서의 실험 결과 기존 라디오 맵을 이용하는 경우보다 약 30% 내외의 위치 예측 정확도가 향상되는 것으로 확인되었다.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

100 : 라디오 맵 구축 장치
101 : 통신유닛
103 : 저장유닛
105 : 연결유닛
107 : 제어유닛
200 : 휴대형 단말
300 : 통신망

Claims

라디오 맵 구축 장치가 수행하는 라디오 맵 구축 방법으로서,
(a) 주소로 라벨링된 핑거프린트와 해당 주소의 영역내에서 선정된 위치로 구성되는 페어의 집합을 포함하는 염색체를 복수개 생성하는 단계;
(b) 상기 염색체의 페어를 이용하여 임시 라디오 맵을 생성하는 단계;
(c) 상기 임시 라디오 맵을 이용하여 수집된 핑거프린트 시퀀스를 배치하는 단계; 및
(d) 상기한 핑거프린트 시퀀스의 배치를 평가하는 단계;를 포함하며,
상기 주소로 라벨링된 핑거프린트는,
휴대형 단말을 활용하여 핑거프린트를 수집하고 상기 휴대형 단말이 수행하는 트랜잭션(transaction)과 관련하여 획득되는 대응 주소에 상기 수집된 핑거프린트를 맵핑한 것인,
유전 알고리즘을 이용한 라디오 맵 구축 방법.
제1항에 있어서,
적어도 상기 단계 (a)를 처음 실행하여 첫번째 세대를 구성할 때 상기 선정된 위치는 해당 주소의 영역내에서 랜덤하게 선정된 것이며,
상기 단계 (b) 내지 (d)는 복수의 염색체 각각을 대상으로 순차적으로 수행되는,
라디오 맵 구축 방법.
제2항에 있어서,
상기 단계 (d)는, 핑거프린트 시퀀스에서 사용자의 이동성을 반영한 손실 함수를 이용하여 생성된 임시 라디오 맵을 기반으로 한 핑거프린트 시퀀스의 배치를 평가하는,
라디오 맵 구축 방법.
제3항에 있어서,
상기 라디오 맵 구축 방법은,
상기 단계 (d)에서의 평가 결과에 따라 상기 복수 개의 염색체 중에서 일부를 필터링하고 상기 필터링된 일부의 염색체와 신규 염색체를 포함하는 다음 세대를 구성하여 상기 단계 (b) 내지 상기 단계 (d)를 반복 수행하는,
라디오 맵 구축 방법.
제1항에 있어서,
상기 단계 (a) 이전에, 라디오 맵이 구축될 건물의 내부 구조를 HMM(Hidden Markov model)에 따라 토폴로지로 모델링하는 단계;를 더 포함하고,
상기 토폴로지는 건물 내부의 각각의 위치를 상태(state)로 표현하고 위치 사이의 지리적 접근 가능성을 트랜지션(transition)으로 표현하는,
라디오 맵 구축 방법.
제5항에 있어서,
상기 페어의 집합을 이용하고 인터폴레이션 기법을 통해 건물 내부의 각각의 위치에 대응하는 핑거프린트를 생성되는 과정을 통하여 상기 임시 라디오 맵이 생성되는,
라디오 맵 구축 방법.
제4항에 있어서,
상기 라디오 맵 구축 방법은,
이전 세대와 비교하여 상기 손실 함수를 이용한 평가 결과 더 이상의 게인이 존재하지 않는 경우, 세대 진화를 통한 상기 단계 (b) 내지 (d)의 반복 수행을 종료하는,
라디오 맵 구축 방법.
제1항에 있어서,
상기 단계 (a) 이전에,
지정된 주소에 대응하는 핑거프린트들을 지정된 앱을 통해 수집하는 단계; 및
상기 수집을 통해 주소 라벨링된 핑거프린트들을 주소에 따라 분류하는 단계;를 더 포함하고,
상기 지정된 앱은 결제 앱이거나 자원 사용량 미터링 앱인,
라디오 맵 구축 방법.
제8항에 있어서,
상기 단계 (a) 내지 (d)는 상업지역으로 분류된 주소의 핑거프린트들을 대상으로 수행되는,
라디오 맵 구축 방법.
제9항에 있어서,
분류된 주소가 거주지역인 경우, 거주지역의 주소에 대응하는 핑거프린트들을 대상으로 인터폴레이션 기법을 통해 상기 거주지역의 라디오 맵을 더 구축하는,
라디오 맵 구축 방법.
제8항에 있어서,
지정된 주소에 대응하여 수집된 핑거프린트들을 복수의 그룹으로 클러스터링하고 클러스터링된 그룹의 핑거프린트들을 이용하여 상기 주소로 라벨링될 핑거프린트를 결정하는 단계;를 더 포함하는,
라디오 맵 구축 방법.
제8항에 있어서,
상기 단계 (a) 이전에,
지정된 앱을 이용하여 핑거프린트 및 일련의 수집시각을 포함하는 핑거프린트 시퀀스를 수집하는 단계;를 더 포함하는,
라디오 맵 구축 방법.
제8항에 있어서,
상기 지정된 주소에 대응하는 핑거프린트들을 수집하는 단계는, 상기 지정된 앱에 의한 트랜잭션 발생 시점의 전, 후 또는 전후의 지정된 시간 동안, 상기 지정된 앱에 의해서 수집된 하나 이상의 무선 AP의 식별자 및 신호세기의 쌍을 포함하는 핑거프린트들을 수집하는 과정을 포함하는,
라디오 맵 구축 방법.
라디오 맵 구축 장치가 수행하는 라디오 맵 구축 방법으로서,
클라우드소싱을 통하여 주소로 라벨링된 핑거프린트를 수집하여 축적하고,
유전 알고리즘(Genetic algorithm)을 이용하여 상기 주소로 라벨링된 핑거프린트의 각각에 대하여 해당 주소의 영역내에서 최적의 위치를 결정하는 과정을 포함하며,
상기 주소로 라벨링된 핑거프린트와 해당 주소의 영역내에서 선정된 위치로 구성되는 페어의 집합을 상기 유전 알고리즘에서의 염색체(Choromosome)로 사용하며,
상기 주소로 라벨링된 핑거프린트는,
휴대형 단말을 활용하여 핑거프린트를 수집하고 상기 휴대형 단말이 수행하는 트랜잭션(transaction)과 관련하여 획득되는 대응 주소에 상기 수집된 핑거프린트를 맵핑한 것인,
라디오 맵 구축 방법.
삭제
제14항에 있어서,
라벨링되지 않은 핑거프린트 시퀀스를 수집하고, 수집된 상기 핑거프린트 시퀀스를 상기 염색체에 대응하는 임시 라디오 맵을 기반으로 배치하고 상기 배치를 평가하는 과정을 포함하는,
라디오 맵 구축 방법.
제16항에 있어서,
상기 평가의 결과를 이용하여 다음 세대에도 이용될 염색체를 결정하며 진화(Evolution)의 종료 여부를 결정하는,
라디오 맵 구축 방법.