KR102208923B1 - 비콘 신호의 신뢰성 검증 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

시스템은 비콘 신호들을 출력하기 위한 비콘 장치들, 및 상기 비콘 신호들을 수신하고, 상기 수신된 비콘 신호들 각각에 대한RSSI와 상기 비콘 신호들 각각에 포함된 신호발생 강도에 기반하여 상기 비콘 장치들과의 제1거리를 결정하기 위한 비콘 신호 수신기를 포함하고, 상기 비콘 장치들 각각은, 기준 거리 이내로 객체가 접근함을 감지하고 상기 비콘 장치들 각각과 상기 객체와의 제2거리를 결정하기 위한 근접 센서, 상기 제2거리와 상기 신호발생 강도를 포함하는 비콘 신호를 출력하기 위한 비콘 신호 출력부, 및 상기 비콘 장치들 각각의 동작을 제어하기 위한 제어부를 포함하고, 상기 비콘 신호들은 장애물에 의해 간섭이나 반사되지 않고 직접 도달하는 제1비콘 신호와 장애물에 의해 간섭이나 반사되어 도달한 제2비콘 신호를 포함하고, 상기 비콘 신호 수신기는 현재 수신된 비콘 신호의 상기 제1거리와 상기 제2거리의 차이가 기준 값보다 작으면, 상기 현재 수신된 비콘 신호를 상기 제1비콘 신호로 결정하고 상기 현재 수신된 비콘 신호를 출력한 비콘 장치와 연결이 구축될 수 있다.

Description

비콘 신호의 신뢰성 검증 방법 및 시스템{BEACON SIGNAL RELIABILITY VERIFICATION METHOD AND SYSTEM}
본 발명은 비콘 장치와 사용자 단말기 사이의 통신 방법 및 시스템에 관한 것이다.
블루투스 저전력 기술(Bluetooth Low Energy, 이하 BLE)은 저전력, 극소형, 초저가의 장치로 구현될 수 있어 최근 실내 위치 기반 서비스를 위해 활용되고 있다. BLE를 활용하여 사용자 단말기의 위치를 파악하고 사용자가 별도의 액션을 취하지 않더라도 자동으로 사용자의 위치를 파악해 유용한 서비스를 제공할 수 있다. 예를 들어, 오프라인 매장 내 특정 위치에 비컨 장치를 설치하여 스마트폰 소지한 고객이 비컨 영역 내에 들어올 경우 해당 스마트폰을 감지하고 비콘 신호를 통해 해당 스마트폰으로 유용한 정보를 제공할 수 있다.
BLE 기술은 비콘 신호를 활용하여 거리를 측정함으로써 사용자가 비컨 영역 내에 들어왔는지 여부를 판단할 수 있다. 비콘 장치가 비콘 신호를 주기적으로 주변에 출력하고 BLE 수신기들이 수신한 비콘 신호의 세기를 거리로 환산함으로써 비콘 장치 또는 BLE 수신기의 위치 추정이 가능하다. 복수의 비콘 장치들 각각이 비콘 신호를 주기적으로 출력하고, 스마트폰을 소지한 사람이 근처에 다가가면 스마트폰에 설치된 어플리케이션이 비콘 메시지의 신호 세기를 탐지하여 거리 측정이 가능하다.
다만 이러한 비콘을 이용하여 실내 위치 서비스를 제공하기 위한 기술은 무선 신호의 특징상 잡음이 심하기 때문에 정확한 RSSI(Received Signal Strength Indication) 값을 측정하기 어려워 단순히 측정한 RSSI 값만으로는 수신 사용자 단말기의 위치를 계산할 수 없다는 문제가 있다. 도1을 참조하면, 비콘 신호에는 송신 출력 파워(또는, 신호 송출 세기, Tx Power)가 포함되어 있으며, 비콘 장치(BC)와 비콘 신호 수신기(T, 예를 들어, 스마트폰) 사이의 거리가 멀어질수록 신호의 세기가 약해져 RSSI 가 작아지는 특징을 이용하여 비콘 신호 수신기(T)에서 수신된 비콘 신호의 송신 출력 파워(Tx Power)와 신호 수신시 측정된 전계강도(RSSI, Received Signal Strength Indication)를 비교하여 비콘 장치로부터 떨어진 거리를 측정하는 방법으로 위치 인식을 수행할 수 있다. 아래 수학식 1은 TxPower 와 RSSI에 기반하여 비콘 장치(BC)와 비콘 신호 수신기(T) 사이의 거리를 결정하는 수식을 나타낸다.
[수학식 1]
D = 10^((TxPower - RSSI)/(10*n)) (n은 공간 상수(장애물이 없는 공간에서 n은 2), D는 비콘 장치와 비콘 신호 수신기 사이의 거리)
그러나, 반사파나 차폐 등의 장애로 실제 비콘 신호의 강도가 불규칙하여 정확한 위치(거리)를 판단하기 어렵고 비콘 신호 수신기(T)로 수신되는 신호들 중 어떤 것이 실제 신호(직접 경로 신호)인지 알기 어려운 경우가 많다. 특히, 공간에 복수의 비콘 장치들이 있는 경우 비콘 신호 수신기(T)가 수신하는 여러 비콘 신호들 중에는 장애물에 의한 반사/간섭 신호들도 많으므로 이러한 비콘 신호는 TxPower 와 RSSI에 기반하여 계산된 거리 값도 오차가 크고 비콘 신호에 포함된 다른 정보들도 신뢰하기 어렵다는 문제가 있다.
비콘 장치에 근접 센서나 인체감지센서를 부착함으로써 비콘 신호 수신기가 수신한 비콘 신호에 대한 신뢰성을 검증하기 위한 방법 및 시스템이 제공될 수 있다.
본 실시 예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며, 이하의 실시 예들로부터 또 다른 기술적 과제들이 유추될 수 있다.
시스템은, 비콘 신호들을 출력하기 위한 비콘 장치들, 및 상기 비콘 신호들을 수신하고, 상기 수신된 비콘 신호들 각각에 대한RSSI와 상기 비콘 신호들 각각에 포함된 신호발생 강도에 기반하여 상기 비콘 장치들과의 제1거리를 결정하기 위한 비콘 신호 수신기를 포함하고, 상기 비콘 장치들 각각은, 기준 거리 이내로 객체가 접근함을 감지하고 상기 비콘 장치들 각각과 상기 객체와의 제2거리를 결정하기 위한 근접 센서, 상기 제2거리와 상기 신호발생 강도를 포함하는 비콘 신호를 출력하기 위한 비콘 신호 출력부, 및 상기 비콘 장치들 각각의 동작을 제어하기 위한 제어부를 포함하고, 상기 비콘 신호들은 장애물에 의해 간섭이나 반사되지 않고 직접 도달하는 제1비콘 신호와 장애물에 의해 간섭이나 반사되어 도달한 제2비콘 신호를 포함하고, 상기 비콘 신호 수신기는 현재 수신된 비콘 신호의 상기 제1거리와 상기 제2거리의 차이가 기준 값보다 작으면, 상기 현재 수신된 비콘 신호를 상기 제1비콘 신호로 결정하고 상기 현재 수신된 비콘 신호를 출력한 비콘 장치와 연결이 구축될 수 있습니다.
상기 제어부는, 상기 근접 센서에 의해 상기 비콘 장치들 각각으로부터 기준 거리 이내에 상기 객체가 있는 것으로 판단되면 상기 비콘 신호들이 출력되도록 상기 비콘 신호 출력부를 제어할 수 있다.
비콘 장치에 근접 센서나 인체감지센서를 부착함으로써 비콘 신호 수신기의 수신 데이터에 대한 신뢰성을 검증하기 위한 방법 및 시스템이 제공될 수 있다. 특히, 레스토랑과 같은 오프라인 매장과 같이 사람이나 물체의 밀도가 높은 실내 공간에서 사용자의 스마트폰이 비콘 장치로부터 수신된 신호들 중 직접 경로 신호를 정확하게 판단함으로써 현재 수신된 비콘 신호의 신뢰성을 검증하고 신뢰성이 검증된 비콘 신호에 포함된 각종 정보를 활용할 수 있는 효과가 있다.
도1은 일 실시 예에 따라, 비콘 장치와 비콘 신호 수신기(예를 들어, 스마트폰)를 포함하는 공간을 나타낸다.
도2는 일 실시 예에 따라, 근접 센서를 포함하는 비콘 장치들과 비콘 신호 수신기를 포함하는 시스템을 나타낸다.
도3은 일 실시 예에 따라, 비콘 신호 수신기가 수신하는 비콘 신호들에 대한 신뢰성을 판단하는 방법의 흐름도를 나타낸다.
아래에서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자들(이하, 통상의 기술자들)이 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록, 첨부되는 도면들을 참조하여 몇몇 실시 예가 명확하고 상세하게 설명될 것이다.
비콘 장치는 사용자 단말기들과 근거리 무선 통신이 가능한 적어도 하나의 액세스 포인트(Access Point, AP)를 포함하는 넓은 개념으로 해석되어야 한다. 액세스 포인트는 Wi-fi, 블루투스, 지그비 방식의 통신을 지원할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 비콘 장치는 주변에 위치한 객체(예를 들어, 사용자 단말기)의 거리와 위치를 인식하기 위해 주변으로 신호를 출력하는 장치('스마트 비콘'이라고도 함)를 포함할 수 있다.
도2는 일 실시 예에 따라, 비콘 장치와 비콘 신호 수신기(예를 들어, 스마트폰)를 포함하는 공간을 나타낸다.
도2의 시스템(2000)은 건물 실내 또는 임의의 물리적 공간 또는 지리적 영역에 위치한 시스템일 수 있다.
시스템(2000)은 비콘 신호들을 다양한 방향으로 주변에 출력하기 위한 비콘 장치들(2200, 2300, 2400)와 비콘 신호들을 수신하기 위한 사용자의 비콘 신호 수신기(2600, 예를 들어 스마트폰)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 사용자의 스마트폰은 블루투스 모듈을 통해 비콘 신호 수신기로서 동작할 수 있다. 비콘 신호 수신기(2600)은 다른 형태의 비콘 신호 수신기로 대체 가능하다. 비콘 신호 수신기는 비콘 장치들(2200, 2300, 2400)에 접근하는 사용자의 컴퓨터, 스마트폰, 태블릿 PC, 웨어러블 디바이스 등 각종 전자 장치를 포함할 수 있다.
시스템(2000)에는 적어도 하나의 비콘 장치가 있을 수 있다. 비콘 장치들 각각은 공간의 일 영역에 위치하고, 비콘 신호들을 주변에 송신할 수 있다. 비콘 장치(2200)는 공간에 위치한 복수의 비콘 장치들 중 하나일 수 있다. 비콘 장치(2300)는 공간에 위치한 복수의 비콘 장치들 중 하나일 수 있다. 비콘 장치(2400)는 공간에 위치한 복수의 비콘 장치들 중 하나일 수 있다.
비콘 장치들(2200, 2300, 2400) 각각은 주변에 비콘 신호들을 출력하고, 비콘 장치들(2200, 2300, 2400) 중 하나는 비콘 신호 수신기(2600)와 연결되고 비콘 신호 수신기(2600)는 연결된 하나의 비콘 장치(2200, 2300, 또는 2400)로부터 유용한 정보들(예를 들어, URL, URI, 각종 서비스 정보, 쿠폰 등)을 수신할 수 있다.
비콘 장치(2200)는 객체(예를 들어, 사람이나 스마트폰)가 기준 거리 이내로 접근했음을 감지할 수 있는 근접 센서(S), 주변에 비콘 신호들을 출력하기 위한 비콘 신호 출력부(O), 및 비콘 장치(2200)의 동작을 제어하기 위한 제어부(CTRL)를 포함할 수 있다.
근접 센서(S)는 객체가 기준 거리 이내로 접근했음을 감지하고 객체와의 거리(SD1)를 결정할 수 있다. 예를 들어, 근접 센서(S)는 전자기장이나 전자기파를 방출하고 돌아오는 신호를 획득함으로써 객체(예를 들어, 비콘 신호 수신기(2600))와의 거리(SD1) 정보를 획득할 수 있다. 근접 센서(S)는 적외선 센서, 광학 센서 등을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 근접 센서(S)는 비콘 장치(2200)와 비콘 신호 수신기(2600)와의 거리(SD1) 정보를 획득할 수 있다.
비콘 신호 출력부(O)가 출력하는 비콘 신호들 각각에는 근접 센서(S)를 통해 획득된 객체와의 거리(SD1) 값과 비콘 장치(2200)가 출력하는 비콘 신호의 송신 출력 파워(TxPower1)에 대한 정보가 포함될 수 있다.
제어부(CTRL)는 하나의 프로세서 코어(Single Core)를 포함하거나, 복수의 프로세서 코어들(Multi-Core)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어부(CTRL)는 듀얼 코어(Dual-Core), 쿼드 코어(Quad-Core), 헥사 코어(Hexa-Core) 등의 멀티 코어(Multi-Core)를 포함할 수 있다. 제어부(CTRL)는 MCU(Micro Controller Unit)을 포함할 수 있다.
비콘 장치(2300)와 비콘 장치(2400)도 비콘 장치(2200)와 마찬가지로 근접 센서(S), 비콘 신호 출력부(O), 및 제어부(CTRL)를 포함할 수 있다.
비콘 장치(2300)의 비콘 신호 출력부(O)가 출력하는 비콘 신호에는 근접 센서(S)를 통해 획득된 비콘 장치(2300)와 객체(예를 들어, 비콘 신호 수신기(2600)) 사이의 거리(SD2)와 비콘 장치(2300)가 출력하는 비콘 신호의 송신 출력 파워(TxPower2)가 포함될 수 있다.
비콘 장치(2400)의 비콘 신호 출력부(O)가 출력하는 비콘 신호에는 근접 센서(S)를 통해 획득된 비콘 장치(2400)와 객체(예를 들어, 비콘 신호 수신기(2600)) 사이의 거리(SD3)와 비콘 장치(2400)가 출력하는 비콘 신호의 송신 출력 파워(TxPower3)가 포함될 수 있다.
비콘 신호 수신기(2600)은 장애물에 의해 간섭이나 반사되지 않고 직접 도달하는 직접 경로 신호와 장애물에 의해 간섭이나 반사되어 도달한 간섭/반사 신호를 수신할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 비콘 신호 수신기(2600)은 여러 개의 비콘 장치들로부터 직접 경로 신호나 간섭/반사 신호를 수신할 수 있다. 비콘 신호 수신기(2600)가 수신하는 비콘 신호들은 비콘 장치(2200)로부터 수신되는 적어도 하나의 비콘 신호, 비콘 장치(2300)로부터 수신되는 적어도 하나의 비콘 신호, 비콘 장치(2400)로부터 수신되는 적어도 하나의 비콘 신호를 포함할 수 있다. 각 비콘 신호에는 각자의 송신 출력 파워(TxPower)와 근접 센서에 의해 획득된 거리 정보(SD1, SD2, 또는 SD3)가 포함될 수 있다.
도3은 일 실시 예에 따라, 비콘 신호 수신기가 수신하는 비콘 신호들에 대한 신뢰성을 판단하는 방법의 흐름도를 나타낸다. 비콘 신호들에 대한 신뢰성을 판단한다는 것은 비콘 신호 수신기가 수신하는 신호들 중 장애물에 의해 반사나 간섭 없이 비콘 장치로부터 직접 도달하는 신호(직접 경로 신호)를 선택하는 과정을 의미할 수 있다. 예를 들어, 도3의 흐름도는 비콘 영역에 접근한 사용자의 스마트폰(예를 들어, 도2의 2600)에서 수행될 수 있다.
단계 S3200에서, 비콘 신호 수신기는 현재 수신된 비콘 신호에 포함된 송신 출력 파워(TxPower)와 RSSI에 기반하여 비콘 장치와 비콘 신호 수신기 사이의 거리(S)를 계산할 수 있다(예를 들어, 수학식1을 사용하여). 현재 수신된 비콘 신호는 비콘 신호 수신기가 수신한 비콘 신호들 중 하나일 수 있다. 비콘 신호 수신기(2600)가 수신한 비콘 신호들이라 함은 비콘 장치(2200)로부터 출력되어 비콘 신호 수신기(2600)에 도달한 비콘 신호들(반사 신호, 간섭 신호, 직접 경로 신호)와 비콘 장치(2200) 외에 공간(2000)에 위치한 다른 비콘 장치(2300, 2400)로부터 출력되어 비콘 신호 수신기(2600)에 도달한 비콘 신호들(반사 신호, 간섭 신호, 직접 경로 신호)을 포함할 수 있다.
단계 S3400에서, 비콘 신호 수신기는 단계 S3200에서 계산한 거리(S)와 현재 수신된 비콘 신호에 포함된 거리(SD)의 차이가 기준 값 이내인지 여부를 판단할 수 있다. 현재 수신된 비콘 신호가 직접 경로 신호라면 비콘 신호에 포함된 거리(SD)와 단계 S3200에서 계산한 거리(S)가 비슷해야하기 때문이다.
계산한 거리(S)와 비콘 신호에 포함된 거리(SD)의 차이가 기준 값 이내이면(Yes), 단계 S3600에서, 비콘 신호 수신기는 현재 수신된 비콘 신호를 신뢰하고 그렇지 않으면(No) 현재 수신된 비콘 신호를 폐기한다. 비콘 신호 수신기는 현재 수신된 비콘 신호의 신뢰성이 검증되면, 현재 수신된 비콘 신호를 출력한 비콘 장치와 연결을 구축할 수 있다. 예를 들어, 공간에 복수의 비콘 장치들이 있는 경우, 비콘 신호 수신기(2600)는 수신된 비콘 신호들에 대해 도3의 흐름도에 따라 신뢰성을 검증하고, 신뢰성이 검증된 비콘 신호를 출력한 비콘 장치와 연결 또는 페어링을 구축할 수 있다. 비콘 신호 수신기(2600)는 신뢰성이 검증된 비콘 신호로부터 각종 유용한 정보들(예를 들어, URL, URI, 각종 서비스 정보, 쿠폰 등)을 획득할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 도2의 제어부(CTRL)는 근접 센서(S)에 의해 비콘 장치(2200)로부터 기준 거리 이내에 객체가 있는 것으로 판단되면 비콘 신호들이 출력되도록 비콘 신호 출력부(O)를 제어할 수 있다. 비콘 장치(2200)로부터 기준 거리 이내에 수신할 객체가 있을 때에만 비콘 신호를 출력하도록 제어함으로써 전력 소모 효율성을 높이고, 근접 센서(S)가 거리(SD)를 계산하여 거리 정보(SD)를 비콘 신호에 포함시킬 수 있기 때문이다.
설명들은 본 발명을 구현하기 위한 예시적인 구성들 및 동작들을 제공하도록 의도된다. 본 발명의 기술 사상은 위에서 설명된 실시 예들뿐만 아니라, 위 실시 예들을 단순하게 변경하거나 수정하여 얻어질 수 있는 구현들도 포함할 것이다. 또한, 본 발명의 기술 사상은 위에서 설명된 실시 예들을 앞으로 용이하게 변경하거나 수정하여 달성될 수 있는 구현들도 포함할 것이다.

Claims (2)

  1. 비콘 신호들을 출력하기 위한 비콘 장치들; 및
    상기 비콘 신호들을 수신하고, 상기 수신된 비콘 신호들 각각에 대한RSSI와 상기 비콘 신호들 각각에 포함된 신호발생 강도에 기반하여 상기 비콘 장치들과의 제1거리를 결정하기 위한 비콘 신호 수신기를 포함하고,
    상기 비콘 장치들 각각은,
    기준 거리 이내로 객체가 접근함을 감지하고 상기 비콘 장치들 각각과 상기 객체와의 제2거리를 결정하기 위한 근접 센서;
    상기 제2거리와 상기 신호발생 강도를 포함하는 비콘 신호를 출력하기 위한 비콘 신호 출력부; 및
    상기 비콘 장치들 각각의 동작을 제어하기 위한 제어부를 포함하고,
    상기 비콘 신호들은 장애물에 의해 간섭이나 반사되지 않고 직접 도달하는 제1비콘 신호와 장애물에 의해 간섭이나 반사되어 도달한 제2비콘 신호를 포함하고,
    상기 비콘 신호 수신기는 현재 수신된 비콘 신호의 상기 제1거리와 상기 제2거리의 차이가 기준 값보다 작으면, 상기 현재 수신된 비콘 신호를 상기 제1비콘 신호로 결정하고 상기 현재 수신된 비콘 신호를 출력한 비콘 장치와 연결이 구축되는 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 근접 센서에 의해 상기 비콘 장치들 각각으로부터 기준 거리 이내에 상기 객체가 있는 것으로 판단되면 상기 비콘 신호들이 출력되도록 상기 비콘 신호 출력부를 제어하는 시스템.
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KR1020200153403A KR102208923B1 (ko) 2020-11-17 2020-11-17 비콘 신호의 신뢰성 검증 방법 및 시스템

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101537742B1 (ko) * 2014-08-04 2015-07-20 주식회사 우리엘테크 실내 측위 시스템용 비콘 및 리스너
KR20190080287A (ko) * 2017-12-28 2019-07-08 목원대학교 산학협력단 고정용비콘을 이용한 보호대상자 위치정보 제공시스템 및 방법
KR20200094150A (ko) * 2017-11-30 2020-08-06 아토베 - 모빌리티 테크놀로지 에스.에이. 모바일 디바이스를 통해 자산에 보안 로컬 액세스 및 유효성 검증을 하기 위한 장치, 이를 포함하는 시스템 및 방법

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