KR102138011B1 - 공간주파수를 이용한 위치인식 및 위치추적방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공간주파수를 이용한 위치인식 및 위치추적방법에 관한 것으로, 실내 또는 실외 공간에 산재되어 있는 다양한 방송주파수, 기지국주파수, 기타 무선 통신주파수 들을 위치추적단말기에서 스캐닝과정을 통해 공간에 산재하는 주파수들의 집합적인 형태로부터 도출된 위치적인 특성값들을 산출하고, 주파수 종류별로 분류하고, 파싱과정을 통해 3차원 다면체의 꼭지점 데이터로 변환하여 주파수 발생 지점의 위치값들 제공받아 서버에 저장된 주파수맵의 맵핑과정과 위치추적단말기에서 실제 위치값과 단말기 주파수맵의 매핑과정을 통해 위치추적단말기의 위치를 산출 및 업데이트하고, 이를 일정 주기로 반복하므로 위치를 추적하도록 하며, 위치정확도를 갖는 주파수맵을 완성해가도록 하는데 그 목적이 있다.

Description

공간주파수를 이용한 위치인식 및 위치추적방법 {Method for Location recognition and Tracking using Space Frequency}
본 발명은 모든 실내외 공간에 산재되어 있는 다양한 무선주파수들을 스캐닝하여 그 공간에 산재하는 주파수들의 집합적인 형태로부터 도출된 위치적인 특성값들을 제공받아 이미 서버에서 실제 그 공간의 주파수의 위치특성으로 만든 위치값과 매핑하는 과정을 통해 위치를 역계산하여 산출하도록 하는 공간주파수를 이용한 위치인식 및 위치추적방법에 관한 것이다.
일반적으로 위치추적 기술은 전파가 도달하는 시간을 측정하여 위치를 구하는 방식으로 단말기에서 기지국 사이의 전파도달 시간 TOA(Time Of Arrival)을 측정하는 방법과, 두개의 기지국으로부터의 전파도달시각의 상대적인 차 TDOA(Time Difference of Arrival)를 측정값으로 이용하는 방법이 있다. TOA방식은 Cell Site의 Receiver에서 발생한 코드(Timing source)와, 휴대폰에서 보낸 코드를 비교하여 그 시간차에 의한 거리를 계산하는 방법으로 현재의 GPS(Global Positioning System)측위원리와 동일하다. TDOA는 전파도달시각의 차를 이용한 궤적을 계산하기 위해 3개 이상의 기지국이 필요하며 TOA와 달리 단말기와 기지국간 동기는 필요 없다. TOA와 TDOA 알고리즘의 위치측정 성능은 차이가 거의 없고 측위원리 및 시스템 구현이 비슷하다.
TDOA는 일찍이 미국에서 AMPS(1995년 당시 미국 정체 가입자의 95%, 약 2,800만 가입자가 AMPS)의 Reverse Control채널을 이용하여 다양한 환경에서 시험이 이루어졌으며, 현재까지 일정수준 이상의 결과를 얻고 있다. 또한 CDMA,PCS 등에서도 비슷한 방법으로 Reverse채널을 이용한 위치정보 획득기법의 검증이 진행되고 있으나 아직까지 역시나 통신주파수에 대한 세기나 거리정보를 이용한 실내 위치추적기술은 아직 많이 불완전한 것이 현실이다.
일반적인 GPS를 이용한 위치추적이 가장 많이 사용되고 있다. GPS는 위성 부문, 지상관제 부문, 사용자 부문으로 구성된다. 여기서 위성 부문은 GPS 위성을 지상관제 부문은 지상에 위치한 제어국을, 사용자 부문은 GPS 수신기를 말한다.
지구 위에는 30개의 GPS 위성이 돌고 있다. 이중 24개의 위성이 지구를 공전하는 6개의 궤도면에 분포해 전세계 어디에서도 최소 6개의 GPS 위성을 관측할 수 있도록 한다.
나머지 6개의 위성은 24개의 위성에 문제가 생겼을 경우 백업 역할을 수행한다. GPS 위성은 태양 에너지로 작동되며, 수명은 약 8~10년 정도다.
제어국은 미국 콜로라도 스프링스(Colorado Springs)에 있는 주 제어국과, 세계 곳곳에 분포된 5개의 부 제어국으로 나뉜다. 각 부 제어국은 상공을 지나는 GPS 위성을 추적하고 거리와 변화율을 측정해 주 제어국으로 보낸다. 주 제어국은 정보를 취합해 위성이 제 궤도를 유지하도록 처리한다. GPS 수신기는 GPS 위성의 신호를 수신하는 안테나, 시계, 신호를 처리하는 소프트웨어, 이를 출력하는 출력장치 등으로 이루어져 있다.
하지만 이런 GPS도 실외에서는 위치추적을 할수 있으나 실내나 지하에서는 이런 GPS신호를 수신할 수 없어 위치를 거의 추적할 수가 없다.
요즘은 실내위치를 추적하기 위해 다양한 시도들이 있다. Zigbee, WiFi, Beacon등 다양한 센스를 실내공간에 설치해서 그것으로 AP로 인식하여 삼각측위법등 다양한 위치측위 기술들이 개발되고 있으나 현재까지는 정확한 기술한 기술이 없는 상태이다.
요즘은 흔히 실내나 지하 공간에서 지구자기장을 이용하거나 보행관성법등을 이용한 실내 위치측위기술들이 나오고 있다. 하지만 지구자기장을 이용하는 방법은 주변에 자기장이 강한 곳에서는 오차가 커져서 측위가 힘들고, 보행관성법 또한 개인별로 보행습관과 속도 등이 시간에 따라 변화하므로 정확한 측위가 쉽지 않은 문제점이 있었다.
국내특허공개 제10-2012-0058946호 (공개일 2012.06.08일)
따라서, 본 발명은 종래기술의 문제점을 개선하기 위하여, 실내 또는 실외 공간에 산재되어 있는 다양한 방송주파수, 기지국주파수, 기타 무선 통신주파수 들을 위치추적단말기에서 스캐닝과정을 통해 공간에 산재하는 주파수들의 집합적인 형태로부터 도출된 위치적인 특성값들을 산출하고, 주파수 종류별로 분류하고, 파싱과정을 통해 3차원 다면체의 꼭지점 데이터로 변환하여 주파수 발생 지점의 위치값들 제공받아 서버에 저장된 주파수맵의 맵핑과정과 위치추적단말기에서 실제 위치값과 단말기 주파수맵의 매핑과정을 통해 위치추적단말기의 위치를 산출 및 업데이트하고, 이를 일정 주기로 반복하므로 위치를 추적하도록 하며, 위치정확도를 갖는 주파수맵을 완성해가도록 하는 공간주파수를 이용한 위치인식 및 위치추적방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 공간주파수를 이용한 위치추적과정은 위치추적단말기에서 인식한 공간 무선주파수의 특성과 좌표값을 서버로 전송하고, 주파수맵이 저장된 서버에서 주파수 맵의 위치데이터와 상기 주파수맵을 맵핑하는 공간주파수를 이용한 위치인식 및 위치추적방법에 있어서, 상기 위치추적단말기는 주변 공간 무선주파수를 스캐닝 및 인식을 통해 인식코드를 생성하여 상기 서버로 전송하여 질의하는 제1과정; 상기 서버는 입력받은 인식코드를 분석하여 주파수 특성 및 공간좌표값을 산출하고, 상기 서버 주파수맵에서 해당 주파수맵을 검색하여 맵핑하고 상기 위치추적단말기로 전송하는 제2과정; 상기 위치추적단말기는 기 저장된 단말기 주파수맵과 상기 서버로부터 전송된 업데이트된 좌표값을 페어링하여 상기 단말기 주파수맵을 업데이트하여 상기 위치추적단말기의 위치값을 산출하고, 이를 다시 서버로 전송하는 제3과정; 상기 서버는 상기 위치추적단말기에서 전송된 상기 단말기 주파수맵 업데이트 데이터를 상기 서버 주파수맵에 다시 업데이트하고 상기 업데이트된 주파수맵에서 상기 위치추적단말기의 공간좌표위치값을 산출하여 상기 위치추적단말기로 전송하는 제4과정; 및 상기 위치추적단말기는 상기 서버에서 전송된 공간좌표위치값을 단말기 주파수맵에 업데이트하는 제5과정;을 포함하되, 상기 위치추적단말기가 정지 또는 이동함에 따라 일정 주기로 상기 제1내지 제6과정을 반복 수행하여 상기 단말기 주파수맵 및 서버 주파수맵을 업데이트하는 것을 특징으로 한다
여기서, 상기 주파수맵의 맵핑은 위치추적단말기로부터의 수신된 주파수 특성 및 공간좌표값과 상기 서버의 실재 맵의 셀은 그 위치값으로써 총 8개의 꼭지점 좌표값으로 변환되는 단계; 상기의 8개의 각 꼭지점 좌표값은 1:1로 페어링 되고, 상기 페어링된 값은 위치데이터값으로 변환되는 단계; 및 상기 8개의 꼭지점을 갖는 3차원 지도에서 한 개의 육면체로 합쳐지는 단계;를 포함하되, 상기 위치추적단말기가 이동함에 따라 시간에 따라 x방향,y방향,z방향의 변화로 인한 셀 자체의 위치값도 공간좌표값에서 이동 가능한 육면체로써 위치추적기가 이동하면서 상기 각 단계를 반복하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제6과정에 부가하여 상기 위치추적단말기는 이동하면서, 내장된 주파수발생기를 통해 상기 단말기 주파수맵에 업데이트된 단말기 공간좌표위치값을 공간으로 방송하는 1단계; 상기 방송된 상기 단말기 공간좌표위치값을 다른 위치추적단말기 또는 기지국을 통해 연결된 클라우드 서버에서 수신하는 2단계; 상기 클라우드 서버에서 상기 단말기 공간좌표위치값을 상기 서버로 전송하는 3단계; 및 상기 서버에 저장된 서버 주파수맵 및 단말기 주파수맵을 업데이트하는 4단계;를 포함하되, 상기 위치추적단말기가 위치를 이동함에 따라 상기 제1과정으로 리턴하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 내지 제6과정에서의 위치추적단말기는 상기 제1과정의 위치추적단말기 또는 제1과정에서의 위치추적단말기의 주변에 위치한 다수의 위치추적단말기인 것을 특징으로 한다.
상기 인식코드는 상태값과, 상기 위치추적단말기를 중심으로 한 임의의 3차원 육면체의 8개 꼭지점좌표값과, 상기 위치추적단말기가 인식한 다수의 주파수의 세기 및 형태를 포함한 각각의 주파수특성을 포함한다.
본 발명에 따른 공간주파수를 이용한 위치추적과정은 GPS 뿐만 아니라 다양한 공중 무선주파수를 인식하여 지상뿐만 아니라, 지하, 실내, 실외 제한 없이 지구 상 어디에 있든지 정확하게 위치를 추적할 수 있는 효과가 있다.
즉, 기존의 GPS를 이용한 단순 지상에서의 추적과 실내에 진입 하였을 때는 공간주파수 분류기능 이 작동하여 공간내부에서의 위치인식 및 추적할 수 있다.
또한, 단말기에 지구자 기장이나 기타 지구상의 존재하는 위치와 관련된 자연계의 위치정보도 추가 센서장착을 통해 제공할 수 있으므로 지상, 지하, 실내, 실외 제한 없이 지구상 어디에 있든지 정확하게 위치를 추적할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명을 구현하기 위한 공간주파수를 이용한 위치추적 시스템의 개념도이고,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 공간주파수를 이용한 위치추적과정의 흐름도이고,
도 3은 위치추적단말기와 서버 간의 세부 동작과정의 흐름도이고,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 주파수 분석과 분류를 통한 위치값 취득 개념도이고,
도 5는 공간 주파수맵과 실제 맵과의 위치값 매칭도이고,
도 6은 공간주파수의 위치값 매핑 알고리즘도 이다.
상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 공간 주파수를 이용한 위치추적방법에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명을 구현하기 위한 공간주파수를 이용한 위치추적 시스템의 개념도로서, 특정공간(100)에서 GPS(110) 신호, 무선주파수기지국으로부터 방송되는 다양한 공중 무선주파수(111), 또는 무선 주파수 발생 엑세스포인트(AP)(112)로부터의 주파수를 스캐닝 및 인식하는 주파수 스캐너와, 인식된 주파수를 파싱 및 쏘팅하여 위치좌표값을 산출하는 주파수분석기와, 주파수 맵을 저장 및 업데이트하는 단말기 주파수맵 데이터베이스(DB)와, 상기 단말기 주파수맵 DB의 단말기 공간좌표위치값을 공간으로 방송하는 주파수발생기를 내장하는 위치추적단말기(113)와, 상기 위치추적단말기(113)로부터 수신된 특정공간(100)의 주파수 특성 및 공간좌표값을 입력받아 주파수 특성에 해당하는 주파수맵을 데이터베이스에서 검색 및 업데이트하고, 이를 상기 위치추적단말기(113)로 리턴하는 서버(114)로 구성된다.
여기서, 상기 위치추적단말기(113)는 그 영역(coverage) 반경을 100m, 500m, 1km, 50km등 다양하게 설정할 수 있으며, 그 영역에 대한 단말기 주파수맵(공간에 산재하는 주파수들의 집합적인 형태로부터 도출된 위치적인 특성을 기준으로 만든 지도)은 상기 서버(114)와 같이 저장 및 업데이트하며 상기 서버(114)에 저장된 서버 주파수맵이 업데이트 되고 보정됨에 따라 상기 위치추적단말기(113)가 고정되거나 이동되더라도 단말기 주파수맵도 일정 주기로 업데이트되는 측위알고리즘을 포함하며, 또한 파싱과 쏘팅과정을 통해 주파수대역별로 구분하고, 주파수를 종류별로 분류하고, 3차원적인 8개의 꼭지점을 가지는 직육면체 또는 정육면체(큐브)로써 그 위치를 특정영역으로 표현하는 방식을 사용하고 그 육면체의 이동과 측위를 위한 값 또한 그 꼭지점을 활용한다.
여기서, 상기 특정영역은 직육면체, 정육면체 뿐만 아니라, 정오각형, 정육각형 등 다면체로 가능하며, 이때 다면체를 하나의 셀로 각 꼭지점 좌표값을 산출할 수 있다.
상기 서버(114)는 상기 위치추적단말기(113) 및 주변에 정지 또는 이동중인 다른 위치추적단말기들로부터 전송된 공간좌표값을 입력받아 서버 주파수맵을 업데이트하고, 이를 상기 각 위치추적단말기들로 전송하여 각 단말기 주파수맵을 업데이트하도록 구성된다.
이와 같이 구성된 공간주파수를 이용한 위치추적시스템에 의한 위치추적과정에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 우리가 생활하는 모든 실내공간에는 수많은 주파수들이 산재해 있다. 예를 들어 무선주파수들(방송주파수, 기지국주파수, 기타 통신주파수(RF, Bluetooth, RFID, Zigbee, UWB)들은 주파수별 블루투스나 와이파이처럼 이름을 갖기도 하고 단순히 주파수 대역별로 “ELF,VF,VLF,LF,MF,HF,VHF,UHF,SHF,EHF,THF”로 분류 되기도 한다.
이와 같은 무선 주파수 신호들은 그것의 발생하는 부분에서 나오는 다양한 값(기지국 위치, 액세스포인트 위치, 전자기파 위치)에는 주파수를 발생하는 지점의 위치값을 포함하고 있다. 이런 공간에 산재한 무수한 주파수들에 대해서 가지고 있는 위치값을 기존에 서버에 있는 실제 위치값과 매핑하는 방식으로 위치를 역계산하는 방식으로 위치추적단말기의 위치를 추적 및 업데이트하게 된다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 위치추적단말기의 주파수 분석과 분류를 통한 위치값 취득 개념도로, 이를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
실내든 실외든 자연계의 공간에는 수많은 주파수들이 혼재하는데, 장소와 시간에 따라 주파수들은 시시각각 변하는 값을 가지고 있다. 이런 주파수들의 공통점은 물리적으로 존재하는 파장이라는 것이다. 즉, 공간에 존재하는 무수한 파장들은 지구상에 모든 실내외 실외를 구분하지 않고 존재하는데 그 파장은 장소와 시간에 따라 계속 변화 할 수 있다. 하지만 혼재하는 주파수들 중 변화하지 않는 주파수는 완전신호로 주파수 맵에 좌표값으로 표현될수 있다.
즉, 공간에는 단파,초단파,GPS,WIPI,M2M,중파,장파,위성파,전자파등 수 많은 주파수들이 산재해 있는데, 그것의 신호세기는 부가적인 구별방식이고, 종류별로 신호의 특성이 있는데 그것을 주파수맵으로 생성하면 개략적인 위치를 산출할 수 있고, 이것을 지속적으로 업데이트하면, 점점 위치정확도가 높아지는 주파수맵을 완성해 가게 된다.
여기서 주파수맵은 공간에 산재하는 다수의 주파수들의 집합적인 형태로부터 도출된 위치적인 특성을 기준으로 만든 지도이다.
따라서, 여기서 주파수는 특정 주파수에 한정되는 것이 아니며, 대형 기지국(200)은 소형 AP(210)와 항상 주파수 통신을 한다.
그 통신영역은 초대형 셀(MEGA Cell)로부터 초소형 셀(PICO Cell)까지 핸드오버(Hand Over)방식으로 이동통신을 지원한다. 그 범위는 10Km부터 작게는 50m반경까지로 나눌수 있으며, 그것은 망의 구성은 벌집모양의 정육각면체 또는 정사각면체 또는 직사각면체로 위치값을 특정할 수 있다.
상기 스캐닝 어플리케이션을 내장한 위치추적단말기(113)가 공간에 진입했을 때, 그 공간에는 수많은 파장(240)들이 혼재하고 있다. 이 혼재한 파장은 주파수 밴드 또는 주파수형태(250)로 다양한 주파수의 흐름을 지니고 있다. 이런 파장은 상기 위치추적단말기(113)의 스캐닝 어플리케이션을 통해 분류하며, 분류된 주파수들은 기지국, AP, 장비에 따라 모두 설치된 위치값을 가지고 있다.
그 위치값은 주파수에 포함되어 있다. 여기서 완전체 신호를 스캐닝 어플리케이션에서 파싱한 후 그 종류별로 서버의 주파수맵에 문의(Asking)하는 프로세싱하는 절차를 수행한다.
도 3은 공간주파수맵과 실제 맵과의 위치값 매칭도로써, 상기 위치추적단말기(113)는 내장된 스캐닝 어플리케이션에 의해 상기 위치추적단말기(113)가 존재하는 위치의 3차원 단말기 주파수맵(310)이 저장되어 있으며, 상기 서버(114)의 데이터베이스에도 서버 주파수맵(330)이 저장되어 있다.
여기서, 상기 서버 주파수맵(330)은 사전에 미리 맵상에 발신 주파수 위치값을 좌표값으로 갖는 지도이며, 추가적인 주파수의 값들에 따라 계속적으로 업데이트 된다.
상기 위치추적단말기(113)가 특정공간에 진입하면, 실외의 경우 GPS신호가 완전체의 신호로 인식되어, GPS에서 수신한 좌표값을 상기 서버 주파수맵(330)에 업데이트하고, 그 위치정보는 다시 위치추적단말기(113)로 가져와서 출력 한다.
만약 위치추적단말기(113)가 실내에 진입할 경우 GPS신호는 불완전체 신호로 인식되고, 그 공간에 산재한 공간주파수(ELF,VF,VLF,LF,MF,HF,VHF,UHF,SHF,EHF,THF)가 완전체의 신호로 잡히는데,그 주파수에 대한 파싱 작업과 쏘팅 작업을 통해 완전체 신호를 분리하여, 상기 서버(114)에 존재하는 서버 주파수맵(340)에서 위치를 검색한다.
검색된 위치값은 상기 위치추적단말기(113)의 스캐닝 어플리케이션에 존재하는 실제 위치값에 응답을 주어 그 값을 출력한다.
여기서 상기 위치추적단말기(113)의 단말기 주파수맵(310)의 셀(311)과 서버(114)의 서버 주파수맵(330)의 셀(331)은 1:1로 매핑되면 그 위치값은 총 8개의 꼭지점 좌표값으로 변환된다. 변환될 때 두 좌표값은 페어링으로 합쳐지는데, 이 변환된 3차원 좌표값은 위치추적기단말기(113)의 이동경로에서 계속적으로 함께 붙었다 떨어졌다를 반복하면서 그 이동경로를 서버(114)와 위치추적단말기(113)의 데이터베이스에 로그로써 기록하게 된다.
도 4는 도 3에서 공간주파수의 위치값 매핑을 설명하기 위한 도로서, 주파수맵의 셀과 실재 맵의 셀은 그 위치값으로써 총 8개의 꼭지점 좌표값으로 변환되며,두 좌표값은 페어링으로 합쳐지고,이 변환된 3차원 좌표값은 위치추적기단말기(113)의 이동경로에서 계속적으로 함께 붙었다 떨어졌다를 반복하는데, 직육면체(400)(401)와 같이 육면체의 셀로 구성되며, 총 8개의 꼭지점을 좌표값으로 갖는다.
상기 8개의 꼭지점 좌표값은 'V1:V1~V2:V2,…,V7:V7'로써 1:1로 페어링되고, 그 페어링된 값은 데이터값으로 반환된다. 그리고 그 반환된 데이터는 한 개의 셀을 갖는 육면체(420)를 만드는데, 그 육면체(420)는 특정공간(x,y,z)에서 시간에 따라 x방향,y방향,z방향으로 이동하면서 셀 자체의 위치값도 A에서 B로 이동될수 있다. 즉, 실재 맵의 위치값과 주파수맵의 위치값은 한 개의 셀로 위치값으로 변환되면, 그 위치값은 특정 공간좌표값도 가지는데, 그 좌표값은 3차원으로 x,y,z방향으로 이동할수 있다.
즉, 그 꼭지점 좌표값은 V0부터 V7로 표현할 수 있으며, 그 값들은 특정공간(420)(x,y,z좌표값)에서의 이동성을 가지면서 계속 변화한다.
최종적으로 그 값들은 주파수맵과 위치추적단말기(113)의 실재맵과 변화하면서 셀의 위치를 계속적으로 보정할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 공간주파수를 이용한 위치추적과정의 흐름도로서, 이를 참조하면 위치추적단말기(113)는 내장된 주파수스캐너를 통해 주변 기지국 또는 AP의 무선신호를 인식하고(S501), 해당 무선신호가 GPS인지 기타 공간주파수(Frequency)인지 구분하여 실내인지 실외인지 구분하는데, 실외에 있을 때는 완전체신호인 GPS(110)의 신호를 미리 취득한 주파수맵에 매핑을 시키고,(S510) 상기 서버(114)에 문의(ASKING)신호를 전송하고, 상기 서버(114)는 상기 전송된 문의신호에 따라 서버 주파수맵의 위치값을 검색하고(S550), 그 결과값을 다시 상기 위치추적단말기(113)로 전송하면, 상기 위치추적단말기(113)는 상기 서버(114)로부터 리턴받은 위치값을 리턴받고, 상기 서버(114)는 상기 위치추적단말기(113)의 이동좌표값을 로그 데이터로 서버에 저장한다.(S560)
상기 위치추적단말기(113)가 실내나 지하에 있을 때에는 실내 공간에 존재하는 공간주파수(Frequency)가 완전체 신호를 수신하므로,(S520) 수신된 공간주파수를 내장된 파싱 어플리케이션을 이용하여 주파수대역(ELF,VF,VLF,LF,MF,HF,VHF,UHF,SHF,EHF,THF)을 구분하고, 소팅(sorting)과정(S502)을 통해 상기 공간주파수의 종류를 분류하여 주파수 대역이 존재하는 한 영역의 위치를 3차원의 맵의 하나의 셀의 꼭지점 8개의 값으로 주파수를 위치값으로 변환한다.(S504)
여기서, 상기 파싱과정(S502)은 상기 위치추적단말기(113)에 내장된 스캐너를 통해 공간에 상존하는 주파수를 인식하고 나서 단파, 초단파, 중파, 장파, 위성파등으로 형태 분류하는 단계로써 아날로그 신호영역이며, 상기 쏘팅과정(S503)은 상기 파싱과정을 통해 형태 분류된 주파수를 다시 데이터 형태로 변환할 수 있는 형태로 바꾸는 디지털신호 체계의 데이터로 변환하는 과정이다.
상기 위치추적단말기(113)는 상기 주파수분석을 통해 데이터로 변환된 주파수데이터로부터 좌표변환과정(S504)을 통해 주파수위치를 3차원 직육면체 또는 정육면체의 8개의 꼭지점좌표값으로 산출한 후 하나의 코드로 변환하여 상기 서버(114)로 문의(ASKING)신호를 전송한다.
상기 서버(114)는 상기 위치추적단말기(113)로부터 수신된 8개의 꼭지점좌표값 데이터를 입력받아 데이터베이스에 저장된 서버 주파수맵의 꼭지점좌표값과 동기시키고, 해당 주파수맵의 업데이트된 주파수맵 데이터를 상기 위치추적단말기(113)로 전송한다.(S505)
상기 위치추적단말기(113)는 상기 서버(114)로부터 전송된 주파수맵과 상기 위치추적단말기(113)에 저장된 단말기 주파수맵에 업데이트하여 상기 위치추적단말기(113)의 실제 공간주파수 위치값을 산출한다. (S506)
상기 위치추적단말기(113)는 산출된 공간주파수 위치값 로그데이터를 주파수 내장된 주파수발생기를 이용하여 RF신호로 변조한 후 비콘(Beacon)이나 저전력 블루투스(Bluetooth) 신호로 방송하게 된다. (S507)
상기 방송된 RF신호는 RF신호의 커버리지(coverage) 영역 내에 있는 다른 위치추적단말기, 스마트폰 또는 클라우드 서버 등의 네트워크에서 수신하고, 이를 상기 서버(114)로 전송함에 따라, 상기 서버(114)는 수신되는 위치데이터를 상기 서버 주파수맵에 업데이트하게 된다. (S508)
상기 위치추적단말기(113)가 정지 또는 이동할 경우에도 주기적으로 상기 위치추적과정을 반복적으로 수행하므로, 상기 이동 좌표값은 상기 위치추적단말기(113)에 설치된 네비게이션 등에 적용이 가능하다. (S521)
또한, 상기 위치추적단말기(113)의 단말기 주파수맵 및 서버(114)의 서버 주파수맵을 업데이트하므로 상기 위치추적단말기(113)의 위치를 추적할 뿐만 아니라, 상기 서버 및 단말기 주파수맵의 지속적인 업데이트를 통해 보다 정확하고 세부적인 주파수맵으로 업데이트가 가능하게 된다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 위치추적단말기와 서버간의 세부 동작과정의 흐름도로서, 상기 위치추적단말기(113)는 기지국이나 AP로부터 발송된 주파수를 스캐닝 및 인식하여 인식코드를 공중에 주파수로 방송하게 되고, 방송된 주파수를 상기 서버(114)에서 수신하게 되고, 상기 서버는 인식코드에 의해 서버 주파수맵 DB에 저장된 지역 주파수맵을 오픈하고, 주파수맵을 위치값 즉, 주파수맵의 공간을 지정하는 8개의 꼭지점을 갖는 위치값으로 변환되어 매핑되고 다시 그것은 상기 위치추적단말기(113)로 리턴하게 된다.
여기서, 인식코드는 각 주파수들의 세기나 형태로 예를 들어 A공간과 B공간에서 특정 주파수값이 인식되는 강도와 각도가 각각 다르게 인식되는데, 이와 같이 다르게 인식되는 값을 디지털신호로 변환한 값이다.
상기 위치추적단말기(113)는 상기 서버(114)로부터 리턴받은 주파수 위치값으로 상기 단말기 주파수맵을 보정하여 상기 위치추적단말기(113)의 위치를 주파수맵을 기준으로 보정하는 역할을 하게 되고, 상기 리턴받은 주파수 위치값은 다시 공중에 주파수로 방송하게 되고, 방송된 주파수를 상기 서버(114)에서 수신하게 되고, 상기 서버는 인식코드에 의해 서버 주파수맵 DB에 저장된 지역 주파수맵을 오픈한다.
이상과 같은 과정이 위치추적단말기(113)가 특정공간에 정지 또는 이동중에 계속적으로 반복하면서 위치를 보정하면서 단말기의 위치를 추적하게 된다.
이에 대하여 보다 상세하게 설명하면, 상기 위치추적단말기(113)는 공간에 있는 GPS 또는 다른 일반 공중 주파수를 수신하고, 주파수 위치값 및 신호수신완료 코드를 상기 서버(114)에 전송하고, 상기 주파수 위치값을 상기 서버(114) 및 위치추적단말기(113)에 저장된 주파수맵에 업데이트한다.
상기 위치추적단말기(113)는 내장된 파싱(parsing) 어플리케이션을 이용하여 수신된 공간주파수에 대한 파싱을 통해 파싱된 주파수위치값 및 신호수신완료코드를 페어링하여 단말기 주파수맵을 업데이트하고, 상기 서버(114)로 전송하여 서버 주파수맵을 업데이트한다.
상기 위치추적단말기(113)는 상기 서버로부터의 응답코드를 수신하여 단말기의 위치값을 업데이트한다.
즉, 상기 페어링 및 파싱된 주파수 위치값과 신호수신완료코드를 다시 업데이트하고 상기 서버(114)에 내장된 서버 주파수맵도 업데이트하게 된다.
상기 서버(114)에서 업데이트된 서버 주파수맵의 단말기 공간좌표위치값은 상기 위치추적단말기(113)로 전송하여 단말기의 공간좌표위치값을 단말기 주파수맵에 업데이트한다.
이와 같은 과정으로 상기 위치추적단말기(113)는 이동할 때마다 상기 서버(114)의 이동 로그값을 계속 받으면서, 상기 위치추적단말기(113)의 변경된 위치값을 단말기 주파수맵 및 서버 주파수맵에 업데이트하게 된다.
즉, 상기 위치추적단말기(113)가 이동할 때 마다, 상기 서버(114)로의 송신 및 서버 주파수맵 업데이트와, 상기 서버(114)로부터의 수신 및 단말기 주파수맵 업데이트를 반복하게 된다.
이상과 같은 과정을 통해 계속적으로 위치추적단말기(113)가 특정공간에서 상종하는 주파수를 인식하는 단계부터 상기 서버(114)로 인식코드 데이터를 전송하고 수신하여 위치를 확인한 후 상기 위치추적단말기(113)가 존재하는 위치값을 주파수로 방송하는 과정이 반복되면서, 상기 위치추적단말기(113)의 위치를 지속적으로 추적하게 된다.
이상과 같이, 본 발명의 실시예에 따른 공간주파수를 이용한 위치인식 및 위치추적방법은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나 이 실시예에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.
100 : 특정공간 110 : GPS
111 : 기지국 112 : 엑세스포인트
113 : 위치추적단말기 114 : 서버

Claims (10)

  1. 위치추적단말기에서 인식한 공간 무선주파수의 특성과 좌표값을 서버로 전송하고, 주파수맵이 저장된 서버에서 주파수 맵의 위치데이터와 상기 주파수맵을 맵핑하는 공간주파수를 이용한 위치인식 및 위치추적방법에 있어서,
    상기 위치추적단말기는 주변 공간 무선주파수를 스캐닝 및 인식을 통해 인식코드를 생성하여 상기 서버로 전송하여 질의하는 제1과정;
    상기 서버는 입력받은 인식코드를 분석하여 주파수 특성 및 공간좌표값을 산출하고, 상기 서버 주파수맵에서 해당 주파수맵을 검색하여 맵핑하고 상기 위치추적단말기로 전송하는 제2과정;
    상기 위치추적단말기는 기 저장된 단말기 주파수맵과 상기 서버로부터 전송된 업데이트된 좌표값을 페어링하여 상기 단말기 주파수맵을 업데이트하여 상기 위치추적단말기의 위치값을 산출하고, 이를 다시 서버로 전송하는 제3과정;
    상기 서버는 상기 위치추적단말기에서 전송된 상기 단말기 주파수맵 업데이트 데이터를 상기 서버 주파수맵에 다시 업데이트하고 상기 업데이트된 주파수맵에서 상기 위치추적단말기의 공간좌표위치값을 산출하여 상기 위치추적단말기로 전송하는 제4과정; 및
    상기 위치추적단말기는 상기 서버에서 전송된 공간좌표위치값을 단말기 주파수맵에 업데이트하는 제5과정;을 포함하되,
    상기 위치추적단말기가 정지 또는 이동함에 따라 일정 주기로 상기 제1내지 제5과정을 반복 수행하여 상기 단말기 주파수맵 및 서버 주파수맵을 업데이트하며,
    상기 주파수맵은 3차원 다면체의 꼭지점 좌표값으로 이루어진 적어도 하나의 셀을 포함하되,
    상기 각 셀은 공간에 산재하는 주파수들의 집합적인 형태로부터 도출된 위치적인 특성값으로 이루어진 것을 특징으로 하는 공간주파수를 이용한 위치인식 및 위치추적방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1과정에서 상기 공간 무선주파수는 GPS (Global Positioning System), 방송주파수, 기지국주파수, RF(Radio Frequency), Bluetooth, RFID, Zigbee, UWB(Ultra Wideband)를 포함한 대기 중에 산재된 무선 통신주파수들을 포함하는 것을 특징으로 하는 공간주파수를 이용한 위치인식 및 위치추적방법.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2과정에서 상기 서버에서 서버 주파수맵의 매핑을 통해 상기 단말기 주파수맵에 실제 위치값으로 업데이트하는 공간주파수를 이용한 위치인식 및 위치추적방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 주파수맵의 맵핑은 위치추적단말기로부터의 수신된 주파수 특성 및 공간좌표값과 상기 서버의 실재 맵의 셀은 그 위치값으로써 총 8개의 꼭지점 좌표값으로 변환되는 단계;
    상기의 8개의 각 꼭지점 좌표값은 1:1로 페어링 되고, 상기 페어링된 값은 위치데이터값으로 변환되는 단계; 및
    상기 8개의 꼭지점을 갖는 3차원 지도에서 한 개의 육면체로 합쳐지는 단계;를 포함하되,
    상기 위치추적단말기가 이동함에 따라 시간에 따라 x방향,y방향,z방향의 변화로 인한 셀 자체의 위치값도 공간좌표값에서 이동 가능한 육면체로써 위치추적기가 이동하면서 상기 각 단계를 반복하는 것을 특징으로 하는 공간주파수를 이용한 위치인식 및 위치추적방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제5과정에 부가하여 상기 위치추적단말기는 이동하면서, 내장된 주파수발생기를 통해 상기 단말기 주파수맵에 업데이트된 단말기 공간좌표위치값을 공간으로 방송하는 1단계;
    상기 방송된 상기 단말기 공간좌표위치값을 다른 위치추적단말기 또는 기지국을 통해 연결된 클라우드 서버에서 수신하는 2단계;
    상기 클라우드 서버에서 상기 단말기 공간좌표위치값을 상기 서버로 전송하는 3단계; 및
    상기 서버에 저장된 서버 주파수맵 및 단말기 주파수맵을 업데이트하는 4단계;를 포함하되,
    상기 위치추적단말기가 위치를 이동함에 따라 상기 제1과정으로 리턴하는 것을 특징으로 하는 공간주파수를 이용한 위치인식 및 위치추적방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1과정의 인식코드는 상태값과, 상기 위치추적단말기를 중심으로 한 임의의 3차원 육면체의 8개 꼭지점좌표값과, 상기 위치추적단말기가 인식한 다수의 주파수의 세기 및 형태를 포함한 각각의 주파수특성을 포함하는 것을 특징으로 하는 공간주파수를 이용한 위치인식 및 위치추적방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 주파수특성은 공간에 산재하는 주파수들의 집합적인 형태로부터 도출된 위치적인 특성을 포함하는 것을 특징으로 하는 공간주파수를 이용한 위치인식 및 위치추적방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 위치추적단말기는 커버리지 반경을 설정하며, 상기 설정된 영역에 대한 단말기 주파수맵은 서버 주파수맵과 같이 일정 주기로 업데이트를 통해 높은 위치정확도를 갖는 주파수맵을 완성해 가는 측위알고리즘을 포함하는 것을 특징으로 공간주파수를 이용한 위치인식 및 위치추적방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제2 내지 제5과정에서 상기 위치추적단말기는 상기 제1과정의 위치추적단말기 또는 제1과정에서의 위치추적단말기의 주변에 위치한 다수의 위치추적단말기인 것을 특징으로 하는 공간주파수를 이용한 위치인식 및 위치추적방법.
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