KR102185062B1 - Real time locating system and transmitter for the same - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시 예에 따른 위치 추정 시스템은 송신기로부터 제1 기압 정보 및 블링크(blink) 신호를 수신 받고, 상기 제1 기압 정보를 포함하는 기압 정보 및 상기 블링크 신호를 수신 받은 도착 시간 정보를 제공하는 복수의 수신기; 및 복수의 수신기 각각이 제공하는 상기 기압 정보 및 상기 도착 시간 정보를 기초로 상기 송신기의 위치 정보를 연산하는 연산기를 포함할 수 있다.A position estimation system according to an embodiment of the present invention receives first atmospheric pressure information and a blink signal from a transmitter, and provides atmospheric pressure information including the first atmospheric pressure information and arrival time information upon receiving the blink signal. A plurality of receivers; And a calculator configured to calculate location information of the transmitter based on the atmospheric pressure information and the arrival time information provided by each of the plurality of receivers.
Description
본 발명은 위치 추정 시스템 및 이를 위한 송신기에 관한 것이다.
The present invention relates to a position estimation system and a transmitter therefor.
위치 추정 시스템(RTLS, REAL TIME LOCATING SYSTEM)는 무선 통신 기술을 이용하여 실시간으로 사물이나 사람의 위치 등을 추정하여 위치 정보를 제공하는 시스템으로서 물류 관리, 출입 통제, 실내 내비게이션(Indoor navigation) 등 그 적용분야가 광범위하다.The location estimation system (RTLS, REAL TIME LOCATING SYSTEM) is a system that provides location information by estimating the location of an object or person in real time using wireless communication technology, such as logistics management, access control, and indoor navigation. The field of application is wide.
이러한 위치 추정 시스템은 일반적으로 RSSI(Received Signal Strength Intensity)나 TODA(Time Difference of Alive) 기술을 기반으로 구현된다.Such a position estimation system is generally implemented based on RSSI (Received Signal Strength Intensity) or TODA (Time Difference of Alive) technology.
상기 RSSI를 이용한 위치 추정 방식은 수신되는 송신기의 신호 세기를 이용하는 것으로 신호의 파워 손실 혹은 경로 손실을 기초로 신호가 이동한 거리를 연산하는 방식이고 구현 방식이 단순하나 정확도가 떨어지는 단점이 있다.The position estimation method using RSSI uses the signal strength of a received transmitter, and calculates the distance the signal has traveled based on the power loss or path loss of the signal. The implementation method is simple but has a disadvantage of low accuracy.
또한, TDOA를 이용한 위치 추정 방식은 송신기의 신호가 수신기에 도착하는 시간의 차이를 기초로 신호가 이동한 거리를 연산하는 방식이고 정확도가 상대적으로 우수하나 비시선(Non Line Of Sight) 등의 열악한 조건의 위치에서는 여전히 추정된 위치가 오차를 가지는 문제점이 있다.
In addition, the position estimation method using TDOA is a method that calculates the distance the signal travels based on the difference in time the signal from the transmitter arrives at the receiver. There is a problem that the estimated position still has an error in the conditional position.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 송신기가 송신하는 신호의 도착 시간 정보에 더하여 기압 정보를 기초로 정확한 위치 추정이 가능한 위치 추정 시스템 및 이를 위한 송신기가 제공된다.
According to an embodiment of the present invention, there is provided a position estimation system capable of accurately estimating a position based on atmospheric pressure information in addition to arrival time information of a signal transmitted by a transmitter, and a transmitter therefor.
본 발명의 일 실시 예에 따른 위치 추정 시스템은 송신기로부터 제1 기압 정보 및 블링크(blink) 신호를 수신 받고, 상기 제1 기압 정보를 포함하는 기압 정보 및 상기 블링크 신호를 수신 받은 도착 시간 정보를 제공하는 복수의 수신기; 및 복수의 수신기 각각이 제공하는 상기 기압 정보 및 상기 도착 시간 정보를 기초로 상기 송신기의 위치를 연산하는 연산기를 포함할 수 있다.A position estimation system according to an embodiment of the present invention receives first atmospheric pressure information and a blink signal from a transmitter, and provides atmospheric pressure information including the first atmospheric pressure information and arrival time information upon receiving the blink signal. A plurality of receivers; And a calculator that calculates the location of the transmitter based on the atmospheric pressure information and the arrival time information provided by each of the plurality of receivers.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 위치 추정 시스템에 적용 가능한 송신기 는 기압을 검출하는 기압 센서를 포함하고, 상기 연산기가 위치 정보를 판단할 수 있도록 상기 기압 센서가 검출한 제1 기압 정보 및 소정의 블링크 신호를 상기 복수의 수신기에 일정 시간 간격으로 송출할 수 있다.
In addition, the transmitter applicable to the position estimation system according to an embodiment of the present invention includes an atmospheric pressure sensor that detects atmospheric pressure, and the first atmospheric pressure information detected by the atmospheric pressure sensor and predetermined The blink signal of may be transmitted to the plurality of receivers at predetermined time intervals.
본 발명의 일 실시 예에 따른 위치 추정 시스템 및 이를 위한 송신기는 도착 시간 정보에 더하여 기압 정보를 기초로 정확한 위치 추정이 가능하다.
A location estimation system and a transmitter for the same according to an embodiment of the present invention can accurately estimate a location based on air pressure information in addition to arrival time information.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 위치 추정 시스템 및 이를 위한 송신기의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 위치 추정 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 위치 추정 시스템 및 이를 위한 송신기의 동작을 설명하기 위한 도면이다.1 is a block diagram of a position estimation system and a transmitter therefor according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram schematically illustrating a position estimation system according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram for explaining an operation of a position estimation system and a transmitter therefor according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다.However, the embodiments of the present invention may be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. In addition, embodiments of the present invention are provided in order to more completely explain the present invention to those with average knowledge in the art. It is to be understood that the various embodiments of the present invention are different from each other, but need not be mutually exclusive.
또한, 어떤 구성 요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
In addition, "including" a certain component means that other components may be further included rather than excluding other components unless otherwise specified.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 위치 추정 시스템 및 이를 위한 송신기의 블록도이다.1 is a block diagram of a position estimation system and a transmitter therefor according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 위치 추정 시스템은 송신기(100)와 통신하는 복수의 수신기(210 내지 240), 연산기(300)을 포함할 수 있다. 도 1에서는 제1 수신기(210) 내지 제4 수신기(240)의 네 개의 수신기를 포함하는 것으로 도시되었으나 수신기의 개수는 설계에 따라 변경될 수 있고, 제1 수신기(210) 내지 제4 수신기(240)를 가정하고 후술되는 설명이 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
Referring to FIG. 1, a position estimation system according to an embodiment of the present invention may include a plurality of
본 발명의 일 실시 예에 따른 송신기(100)는 기압을 검출하는 기압 센서(110)을 포함하고, 검출된 제1 기압 정보 및 블링크(blink) 신호를 제1 수신기(210) 내지 제4 수신기(240)로 송출할 수 있다. 상기 블링크 신호는 송신기(100)의 위치가 일정 시간을 주기로 추정될 수 있도록 일정 시간 주기로 송출될 수 있다.The
또한, 상기 블링크 신호는 UWB(Ultra Wide Band) 신호, Wi-Fi(Wireless-Fidelity, IEEE 802.11b 표준) 신호, BLE(Bluetooth low energy) 신호, 지그비(Zigbee, IEEE 802.15.4 표준) 신호 중 하나가 될 수 있다.In addition, the blink signal is one of a UWB (Ultra Wide Band) signal, a Wi-Fi (Wireless-Fidelity, IEEE 802.11b standard) signal, a BLE (Bluetooth low energy) signal, a Zigbee (IEEE 802.15.4 standard) signal. Can be.
한편, 상기 송신기(100)는 사물에 장착되는 태그(TAG)형 통신 단말기 또는 휴대할 수 있는 무선 통신 장치가 될 수 있다.
Meanwhile, the
제1 수신기(210) 내지 제4 수신기(240)는 송신기(100)로부터 제1 기압 정보 및 블링크 신호를 수신 받고, 상기 제1 기압 정보를 포함하는 기압 정보 및 상기 블링크 신호를 수신 받은 도착 시간 정보를 제공할 수 있다.The first to
또한, 상기 복수의 수신기 중 적어도 하나(210)는 기압을 검출하여 제2 기압 정보를 생성하는 기압 센서(211)를 포함하고, 상기 제1 기압 정보 및 제2 기압 정보를 포함하는 기압 정보, 및 상기 도착 시간 정보를 제공할 수 있다.
In addition, at least one of the plurality of
연산기(300)는 복수의 수신기(210 내지 240) 각각이 제공하는 기압 정보 및 도착 시간 정보를 기초로 상기 송신기(100)의 위치 정보를 연산할 수 있다. 예를 들어, 연산기(300)는 기압 정보에 기초하여 높이 정보를 연산하고, 도착 시간 정보에 기초하여 도착 시간의 차이를 역산하여 거리 정보를 추정한 후 삼각 측량 방식으로 위치 정보를 연산할 수 있다.The
한편, 상기 기압 정보에 제1 기압 정보에 더하여 제2 기압 정보가 포함되는 경우, 연산기(300)는 제2 기압 정보를 제공한 수신기(210)의 높이 정보, 제2 기압 정보와 함께 송신기(100)의 제1 기압 정보에 기초하여 높이 정보를 연산할 수 있으므로 보다 정확한 높이 정보를 얻을 수 있다.On the other hand, when the atmospheric pressure information includes the second atmospheric pressure information in addition to the first atmospheric pressure information, the
여기서, 제2 기압 정보를 제공한 수신기(210)의 높이 정보는 제2 기압 정보를 제공한 수신기(210)로부터 제공받거나, 사전에 설정될 수 있다.
Here, the height information of the
또한, 연산기(300)는 기압 정보에 기초하여 연산한 높이 정보를 기준으로 위치 정보를 연산할 수 있다. 즉, 연산기(300)는 기압 정보에 기초한 높이 정보에 높은 비중(high priority)을 두고 높이 정보 및 거리 정보를 기초로 위치 정보를 연산할 수 있다.In addition, the
본 발명의 실시예에 따른 연산기(300)는 개인 컴퓨터, 서버 컴퓨터, 핸드헬드(handheld) 또는 랩탑(laptop) 디바이스, 모바일 디바이스(모바일폰, PDA 등), 멀티프로세서 시스템, 임의의 전술된 시스템 또는 디바이스를 포함하는 분산 컴퓨팅 환경이 될 수 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다.The
상기 연산기(300)는 높이 판단부(310), 거리 판단부(320), 및 위치 판단부(330)을 포함할 수 있다.The
높이 판단부(310)는 상기 기압 정보에 기초하여 높이 정보를 연산할 수 있고, 거리 판단부(320)은 상기 도착 시간 정보에 기초하여 거리 정보를 연산할 수 있다. 위치 판단부(330)은 상기 높이 정보 및 거리 정보에 기초하여 위치 정보를 연산하여 위치 정보를 출력할 수 있다. 예를 들어, 상기 위치 정보는 위치 정보를 3축(X, Y, Z) 좌표가 될 수 있다.The
본 발명의 실시예에서 사용되는 '~부' 라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(field-programmable gate array) 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미할 수 있고, '~부' 는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부' 는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다.
The term'~ unit' used in the embodiments of the present invention may refer to software or hardware components such as field-programmable gate array (FPGA) or ASIC, and'~ unit' is in an addressable storage medium. It may be configured to be configured to be or may be configured to reproduce one or more processors. Thus, as an example,'~ unit' refers to components such as software components, object-oriented software components, class components, and task components, processes, functions, properties, and procedures. , Subroutines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuits, data, databases, data structures, tables, arrays, and variables.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 위치 추정 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다.2 is a diagram schematically illustrating a position estimation system according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 블링크 신호를 송출하는 송신기(100, 도 1)의 실제 위치인 L1 내지 L5, 및 일정 공간에 설치된 제1 수신기(210) 내지 제4 수신기(240)를 확인할 수 있다.Referring to FIG. 2, actual positions L1 to L5 of the transmitter 100 (FIG. 1) transmitting a blink signal, and
다음의 표 1에서 제1 수신기(210) 내지 제4 수신기(240)가 수신 받은 도착 시간 정보를 기초로 연산한 L1 내지 L5 각각의 위치 정보와 실제 위치의 오차를 확인할 수 있다.In Table 1 below, an error between the position information of each of L1 to L5 and the actual position calculated based on the arrival time information received by the first to
여기서, L1 내지 L3는 가시선(LOS, Line Of Sight)의 조건을 가지는 위치이고 L4는 부분적인 비시선(Partial LOS)의 조건을 가지는 위치이고, L5는 비시선(NLOS, Non Line Of Sight)의 조건을 가지는 위치이다.Here, L1 to L3 are positions having a condition of line of sight (LOS), L4 is a position having a condition of partial LOS, and L5 is a position of non-line of sight (NLOS). It is a position with conditions.
여기서, 상기 가시선의 조건은 통신을 수행하는 송신기와 수신기 사이의 전파경로에 장애물이 없는 조건이고, 상기 비시선의 조건은 통신을 수행하는 송신기와 수신기 사이의 전파경로에 장애물이 있는 조건이다.Here, the line of sight condition is a condition in which there is no obstacle in the propagation path between the transmitter and the receiver performing communication, and the condition of the non-line of sight is a condition in which there is an obstacle in the propagation path between the transmitter and the receiver performing communication.
일반적으로, 비시선의 조건을 가지는 위치에서 송신한 블링크 신호에 의한 위치 추정은 좌표 오차가 더 크게 측정되므로, 장애물을 피하기 위하여 제1 수신기(210) 내지 제4 수신기(240)를 공간의 상부에 설치한다.In general, since the position estimation by the blink signal transmitted from a position having a non-line of sight condition is measured to have a larger coordinate error, the
이러한 경우, 상기 표 1에서 확인할 수 있듯이 추정된 위치 정보 중 Z 좌표가 X, Y 좌표에 비하여 큰 오차를 가진다.In this case, as can be seen in Table 1, the Z coordinate of the estimated location information has a larger error than the X and Y coordinates.
본 발명의 일 실시 예에 따른 위치 추정 시스템은 기압 정보에 기초하여 Z 좌표(높이 정보)를 연산할 수 있으므로 높은 정확도를 가질 수 있다.
The position estimation system according to an embodiment of the present invention can have high accuracy because it can calculate Z coordinates (height information) based on atmospheric pressure information.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 위치 추정 시스템 및 이를 위한 송신기의 동작을 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining the operation of a position estimation system and a transmitter for the same according to an embodiment of the present invention.
제1 수신기(210) 내지 제4 수신기(240)는 도 1에서 상술한 바와 같이, 송신기(100)로부터 기압 정보 및 블링크(blink) 신호를 수신 받을 수 있다. As described above with reference to FIG. 1, the first to
또한, 제1 수신기(210) 내지 제4 수신기(240) 중 하나(210, master)는 동기화를 위해 주기적으로 동기 신호를 이외의 복수의 수신기에 송신하는 마스터(master) 수신기가 될 수 있다. 즉, 제1 수신기(210)는 제2 수신기(220) 내지 제3 수신기(240)에 주기적으로 동기 신호를 송출하고, 상기 동기 신호에 의해 동기화된 제1 수신기(210) 내지 제4 수신기(240)은 동기화된 도착 시간 정보를 제공할 수 있다. 예를 들어, 상기 동기 신호는 CCP(clock calibration packets)을 포함할 수 있다.In addition, one of the first to
제1 수신기(210) 내지 제4 수신기(240)는 직접 각각의 기압 정보 및 도착 시간 정보를 연산기(300)에 제공할 수 있고, 또는 상기 기압 정보 및 상기 도착 시간 정보를 취합하는 라우터(400, router)를 통해 기압 정보 및 도착 시간 정보를 연산기(300)에 제공할 수 있다. 예를 들어, 상기 라우터는 이더넷 허브(Ethernet hub)가 될 수 있고, 상기 제1 수신기(210) 내지 제4 수신기(240)와 라우터는 유선 또는 무선 통신으로 백홀(back haul) 신호를 송수신할 수 있다. 상기 백홀 신호는 연산기(300)가 제1 수신기(210) 내지 제4 수신기(240)를 제어하기 위한 제어 명령을 포함할 수 있다.The first to
마지막으로, 연산기(300)는 제공 받은 기압 정보 및 도착 시간 정보를 기반으로 송신기(100)의 위치 정보를 연산할 수 있다.
Finally, the
상기 서버 컴퓨터(300)가 작업자 단말기(40)로부터 위치 정보를 전달 받아 상기 전력설비에 근접한 상기 작업자 단말기(40)에 감시 정보를 전송하므로, 작업자 단말기(40)를 소지한 작업자는 감시 정보를 인지할 수 있다. 구체적으로, 작업자는 전력설비의 모재(10)의 통전 또는 비통전 정보, 전력 설비의 이상 상태를 판단한 정보, 및 자가전원 센서모듈(100)의 고장 유무에 대한 정보를 인지할 수 있다.
Since the
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.
The present invention described above is not limited by the above-described embodiments and the accompanying drawings, but is limited by the claims to be described later, and the configuration of the present invention is varied within the scope not departing from the technical spirit of the present invention. It can be easily understood by those of ordinary skill in the art that the present invention can be changed and modified.
100: 위치 추정 시스템을 위한 송신기
210, 220, 230, 240: 복수의 수신기
300: 연산기
400: 라우터100: transmitter for position estimation system
210, 220, 230, 240: multiple receivers
300: operator
400: router
Claims (10)
복수의 수신기 각각이 제공하는 상기 기압 정보 및 상기 도착 시간 정보를 기초로 상기 송신기의 위치 정보를 연산하는 연산기를 포함하고,
상기 복수의 수신기 중 적어도 하나는 기압을 검출하여 제2 기압 정보를 생성하는 기압 센서를 포함하고, 상기 제1 기압 정보 및 제2 기압 정보를 포함하는 기압 정보, 및 상기 도착 시간 정보를 제공하는 위치 추정 시스템.
A plurality of receivers receiving first atmospheric pressure information and a blink signal from a transmitter, and providing atmospheric pressure information including the first atmospheric pressure information, and arrival time information upon receiving the blink signal; And
A calculator for calculating the location information of the transmitter based on the atmospheric pressure information and the arrival time information provided by each of a plurality of receivers,
At least one of the plurality of receivers includes an atmospheric pressure sensor that detects atmospheric pressure to generate second atmospheric pressure information, and provides atmospheric pressure information including the first atmospheric pressure information and second atmospheric pressure information, and the arrival time information Estimation system.
상기 복수의 수신기는 적어도 하나의 마스터(master) 수신기를 포함하며,
상기 적어도 하나의 마스터 수신기는 주기적으로 소정의 동기 신호를 다른 수신기들에 송신하여 상기 다른 수신기들을 상기 적어도 하나의 마스터 수신기와 동기화하는 위치 추정 시스템.
The method of claim 1,
The plurality of receivers include at least one master receiver,
The at least one master receiver periodically transmits a predetermined synchronization signal to other receivers to synchronize the other receivers with the at least one master receiver.
상기 기압 정보에 기초하여 연산한 높이 정보를 기준으로 위치 정보를 연산하는 위치 추정 시스템.
The method of claim 1, wherein the operator
A position estimation system for calculating position information based on height information calculated based on the atmospheric pressure information.
상기 기압 정보에 기초하여 높이 정보를 연산하는 높이 판단부;
상기 도착 시간 정보에 기초하여 거리 정보를 연산하는 거리 판단부; 및
상기 높이 정보 및 거리 정보에 기초하여 위치 정보를 연산하는 위치 판단부
를 포함하는 위치 추정 시스템.
The method of claim 1, wherein the operator
A height determination unit that calculates height information based on the atmospheric pressure information;
A distance determination unit that calculates distance information based on the arrival time information; And
A location determination unit that calculates location information based on the height information and distance information
Position estimation system comprising a.
상기 연산기는 위치 정보를 3축 좌표로 출력하는 위치 추정 시스템.
The method of claim 1,
The operator is a position estimation system for outputting position information in 3-axis coordinates.
상기 기압 정보 및 상기 도착 시간 정보를 취합하여 연산기에 제공하는 라우터(router)를 더 포함하는 위치 추정 시스템
The method of claim 1,
A location estimation system further comprising a router that collects the atmospheric pressure information and the arrival time information and provides it to a calculator
상기 블링크 신호는 UWB(Ultra Wide Band) 신호, Wi-Fi(Wireless-Fidelity) 신호, BLE(Bluetooth low energy) 신호, 지그비(Zigbee) 신호 중 하나인 것을 특징으로 하는 위치 추정 시스템.
According to claim 1
The blink signal is a position estimation system, characterized in that one of UWB (Ultra Wide Band) signal, Wi-Fi (Wireless-Fidelity) signal, BLE (Bluetooth low energy) signal, Zigbee (Zigbee) signal.
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