KR102215590B1 - System and method for estimating position of worker in indoor workspace based on server - Google Patents
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Abstract
본 발명은 건설 현장 내부, 선박 및 플랜트 내부 등의 작업 현장에서 작업자의 위치를 추정하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 서버 기반의 실내 작업장 내 작업자 위치 추정 시스템은 태그와 앵커간의 통신 결과 획득된 거리 정보를 수집하여 정보 메시지를 생성하고, 정보 메시지를 기정의된 릴레이 경로에 따라 전송하는 마스터 앵커 및 정보 메시지를 수신하고 앵커의 위치 정보 및 거리 정보를 이용하여 태그의 위치를 추정하는 위치 추정 서버를 포함하는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to a system and method for estimating the position of a worker at a work site such as inside a construction site, inside a ship and a plant.
The server-based indoor workplace estimation system according to the present invention generates an information message by collecting distance information obtained as a result of communication between a tag and an anchor, and transmits the information message according to a predefined relay path. And a location estimation server for receiving the message and estimating the location of the tag using the location information and the distance information of the anchor.
Description
본 발명은 건설 현장 내부, 선박 및 플랜트 내부 등의 작업 현장에서 작업자의 위치를 추정하는 시스템 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a system and method for estimating the position of a worker at a work site such as inside a construction site, inside a ship and a plant.
건설 현장 내부, 선박 및 플랜트 내부와 같은 실내 작업장의 경우, 작업장 내 작업자들의 사고 방지 및 인력 관리를 위해 작업자 위치 추정이 중요하다. In the case of indoor workplaces such as inside construction sites, inside ships and plants, it is important to estimate the location of workers in order to prevent accidents and manage personnel in the workplace.
종래 기술에 따른 GPS는 음영 지역 발생에 의해, 실내 작업자 위치 추정에 적용하기 어려운 문제점이 있다. The GPS according to the prior art has a problem that is difficult to apply to estimation of an indoor worker's position due to the occurrence of a shaded area.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 서버 기반의 멀티 홉 릴레이 UWB를 이용한 작업자 위치 추정 시스템 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention has been proposed to solve the above-described problem, and an object thereof is to provide a system and method for estimating a worker position using a server-based multi-hop relay UWB.
본 발명에 따른 서버 기반의 실내 작업장 내 작업자 위치 추정 시스템은 태그와 앵커간의 통신 결과 획득된 거리 정보를 수집하여 정보 메시지를 생성하고, 정보 메시지를 기정의된 릴레이 경로에 따라 전송하는 마스터 앵커 및 정보 메시지를 수신하고 앵커의 위치 정보 및 거리 정보를 이용하여 태그의 위치를 추정하는 위치 추정 서버를 포함하는 것을 특징으로 한다. The server-based indoor workplace estimation system according to the present invention generates an information message by collecting distance information obtained as a result of communication between a tag and an anchor, and transmits the information message according to a predefined relay path. It characterized in that it comprises a location estimation server for receiving the message and estimating the location of the tag using the location information and distance information of the anchor.
본 발명에 따른 서버 기반의 실내 작업장 내 작업자 위치 추정 방법은 앵커와 태그 간의 거리 정보를 획득하는 단계와, 거리 정보를 릴레이 전송하는 단계 및 거리 정보를 이용하여 태그의 위치 정보를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. The method for estimating the location of a worker in an indoor workplace based on a server according to the present invention includes obtaining distance information between an anchor and a tag, relaying the distance information, and calculating the location information of the tag using the distance information. Characterized in that.
본 발명의 실시예에 따른 서버 기반의 실내 작업장 내 작업자 위치 추정 시스템 및 그 방법은 건설 현장 내부, 선박 및 플랜트 내부와 같은 실내 작업 현장에서 Wi-Fi와 같은 별도의 통신 장비가 설치되기 전의 시점에서도, 작업을 수행하는 작업자의 위치를 파악함으로써, 작업자의 위치 모니터링이 가능하도록 하는 효과가 있다. The server-based system for estimating the location of a worker in an indoor workplace according to an embodiment of the present invention and the method thereof are performed even at a point in time before a separate communication device such as Wi-Fi is installed at an indoor work site such as inside a construction site, inside a ship and a plant. , By identifying the location of the worker performing the task, there is an effect of enabling the location of the worker to be monitored.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other effects that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 서버 기반의 실내 작업장 내 작업자 위치 추정 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 서버 기반의 실내 작업장 내 작업자 위치 추정 방법을 나타내는 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 서버 기반의 실내 작업장 내 작업자 위치 추정 방법의 내부 데이터 시간 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 서버 기반의 실내 작업장 내 작업자 위치 추정 방법에서 메시지 및 TOSS 송수신 절차를 나타내는 도면이다. 1 is a block diagram showing a system for estimating a worker's position in an indoor workplace based on a server according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a method for estimating a worker's position in an indoor workplace based on a server according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating an internal data time configuration of a method for estimating a worker's position in an indoor workplace based on a server according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a message and TOSS transmission/reception procedure in a method for estimating a worker's position in an indoor workplace based on a server according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 전술한 목적 및 그 이외의 목적과 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. The above-described objects and other objects, advantages, and features of the present invention, and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail together with the accompanying drawings.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 이하의 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 목적, 구성 및 효과를 용이하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐으로서, 본 발명의 권리범위는 청구항의 기재에 의해 정의된다. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in a variety of different forms, and only the following embodiments are for the purpose of the invention to those of ordinary skill in the art, It is only provided to easily inform the composition and effect, and the scope of the present invention is defined by the description of the claims.
한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자가 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가됨을 배제하지 않는다.Meanwhile, terms used in the present specification are for explaining embodiments and are not intended to limit the present invention. In this specification, the singular form also includes the plural form unless specifically stated in the phrase. As used in the specification, "comprises" and/or "comprising" refers to the presence of one or more other components, steps, actions and/or elements in which the recited component, step, operation and/or element is Or does not preclude addition.
본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기에 앞서, 이하에서는 당업자의 이해를 돕기 위하여 본 발명이 제안된 배경을 먼저 살펴보기로 한다. Prior to describing a preferred embodiment of the present invention, hereinafter, the background proposed by the present invention will be first described in order to aid understanding of those skilled in the art.
건설현장 내부, 선박 및 플랜트 내부와 같은 실내 작업장의 경우, 작업장 내 작업자들의 사고 방지 및 인력 관리를 위해 작업자 위치 추정이 중요하다. In the case of indoor workplaces such as inside a construction site, inside a ship, or inside a plant, it is important to estimate the location of workers in order to prevent accidents and manage personnel in the workplace.
객체의 위치를 추정하는 기술에 대하여는 레이더, 라이다, GPS 등을 이용한 다양한 방식이 제안되었는데, 레이더, 라이다 등은 그 장비가 고가여서 적용의 한계가 있으며, 실내 작업장은 GPS 음영지역이므로 GPS를 이용한 위치 추적 적용이 어려운 문제점이 있다. Various methods using radar, lidar, and GPS have been proposed for the technology for estimating the location of an object. Radar, lidar, etc. are limited in their application because the equipment is expensive. There is a problem that it is difficult to apply the used location tracking.
종래 기술에 따르면 Wi-Fi AP(Access Point)를 설치함으로써 실내에서 객체의 위치를 추정하는 기술이 제안되었으나, 작업의 진행에 따라 그 설치가 용이하지 않은 문제점이 있다.According to the prior art, a technology for estimating the location of an object indoors by installing a Wi-Fi AP (Access Point) has been proposed, but there is a problem that the installation is not easy as the work progresses.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 건설 현장 내부, 선박 및 플랜트 내부 등의 작업 현장에서 Wi-Fi와 같은 별도의 통신 장치가 설치되어 지기 전, 실내 작업장에서 작업을 수행하는 작업자의 위치를 서버 기반의 멀티 홉 릴레이 UWB를 이용하여 추정하는 시스템 및 방법을 제안한다. The present invention has been proposed to solve the above-described problem, and before a separate communication device such as Wi-Fi is installed at work sites such as inside a construction site, inside a ship, and a plant, a worker who performs work in an indoor workshop We propose a system and method for estimating the location of a server-based multi-hop relay UWB.
UWB(Ultra Wide Band)는 일반적으로 시설물에 부착되는 3대 이상의 앵커 및 작업자에게 부착되는 태그를 기반으로, 앵커 및 태그 간의 전파 도달 시간을 이용하여 거리 정보를 산출하고, 그로부터 작업자의 위치를 추정하는 방식을 채택한다. UWB (Ultra Wide Band) is based on three or more anchors attached to facilities and tags attached to workers, and calculates distance information using the radio wave arrival time between anchors and tags, and estimates the location of the worker from it. Adopt a method.
그런데, 건설 현장 내부, 선박 및 플랜트 내부와 같은 실내 작업장의 경우, 앵커의 설치 자체가 용이하지 않고, 앵커가 많이 설치될 경우 설치에 따른 비용이 증가하는 문제점이 있어, 부착되는 앵커의 수를 줄일 필요가 있다. However, in the case of indoor workplaces such as inside construction sites, inside ships and plants, the installation of anchors itself is not easy, and there is a problem that the cost of installation increases when many anchors are installed, reducing the number of anchors attached. There is a need.
이에, 본 발명의 실시예에 따른 서버 기반의 실내 작업장 내 작업자 위치 추정 시스템은 앵커(구체적으로는 후술하는 구획별 마스터앵커)간의 멀티 홉 릴레이를 통해, 측정된 태그와 앵커들의 거리 정보를 서버로 전송하고, 서버에서는 이를 이용하여 작업자의 위치를 추정하는 것을 특징으로 한다. Accordingly, the server-based indoor worker position estimation system according to an embodiment of the present invention transmits distance information of the measured tags and anchors to the server through a multi-hop relay between anchors (specifically, master anchors for each division to be described later). And the server uses this to estimate the location of the worker.
도 1을 참조하면, 제1 구역(10)에 UWB 앵커(100a 내지 100c) 및 UWB 마스터 앵커(100m-1)가 배치되고, 제2 구역(20)에 UWB 앵커(100d 내지 100f) 및 UWB 마스터 앵커(100m-2)가 배치된다. 1, UWB anchors (100a to 100c) and UWB master anchors (100m-1) are arranged in the
이하에서는, 제1 구역(10)에 배치된 UWB 마스터 앵커(100m-1)를 제1 UWB 마스터 앵커(100m-1)로, 제2 구역(20)에 배치된 UWB 마스터 앵커(100m-2)를 제2 UWB 마스터 앵커(100m-2)로 지칭한다. Hereinafter, the UWB master anchor (100m-1) disposed in the
UWB 앵커(100a 내지 100f)는 TWR(Two-Way-Ranging) 기법으로, UWB 태그(200a, 200b)를 포함하며 작업자가 소지하는 이동기기와의 거리를 측정하기 위해, 실내 작업장 내부에 설치된다. UWB anchors (100a to 100f) is a TWR (Two-Way-Ranging) technique, including UWB tags (200a, 200b) and is installed inside the indoor workplace to measure the distance to the mobile device carried by the operator.
UWB 앵커(100a 내지 100f)는 실내 작업장 내부에 부착되는데, 부착된 위치의 좌표 정보는 실내 작업 현장의 도면 정보에 기반하여 부여된다. The UWB anchors 100a to 100f are attached to the interior of the indoor work site, and coordinate information of the attached position is given based on the drawing information of the indoor work site.
UWB 태그(200a, 200b)는 UWB 앵커(100a 내지 100f)와의 거리 정보를 측정하는 구성으로, UWB 앵커(100a 내지 100f)와의 통신을 통해 UWB 앵커와 자신 간의 거리를 측정하여 제공한다. The
UWB 마스터 앵커(100m-1, 100m-2)는 UWB 태그로부터 거리 정보를 수신할 수 있으며, UWB 앵커로부터 거리 정보를 수신하는 것 역시 가능하다. UWB master anchors (100m-1, 100m-2) can receive distance information from the UWB tag, it is also possible to receive distance information from the UWB anchor.
제1 UWB 마스터 앵커(100m-1)는 제 1 구역(10) 내에 배치된 UWB 앵커(100a 내지 100c)와 UWB 태그(200a)와의 거리 정보를 수집하고, 주변의 다른 마스터 앵커(제2 UWB 마스터 앵커, 100m-2)로 수집된 정보를 전달한다. The first UWB master anchor (100m-1) collects distance information between the UWB anchors (100a to 100c) and the UWB tag (200a) disposed in the first zone (10), and other master anchors (second UWB master) Deliver the collected information to the anchor, 100m-2).
즉, UWB 마스터 앵커는 해당 구역 내에 위치한 UWB 태그로부터 거리 정보를 수신하고 이를 다른 구역의 UWB 마스터 앵커로 멀티홉 릴레이하여 전송한다. That is, the UWB master anchor receives distance information from a UWB tag located in a corresponding area, and transmits it by multi-hop relaying it to a UWB master anchor in another area.
도 1에 도시한 바와 같이, 제1 UWB 마스터 앵커(100m-1)는 제1 구역의 UWB 태그와 관련한 거리 정보를 제2 UWB 마스터 앵커(100m-2)로 멀티홉 릴레이하여 전송하고, 제2 UWB 마스터 앵커(100m-2)는 이를 위치 추정 서버(300)의 UWB 정보 수집 모듈(310)로 전송한다. As shown in FIG. 1, the first UWB
도 1은 당업자의 이해를 돕기 위해 제1 구역, 제2 구역만을 도시한 것이나, 위치 추정 서버와의 통신 거리를 기반으로, UWB 마스터 앵커들의 배치가 정의되며, 이러한 배치는 홉 수를 고려하여 결정된다. 1 shows only the first and second zones to help those skilled in the art understand, but based on the communication distance to the location estimation server, the arrangement of UWB master anchors is defined, and such arrangement is determined in consideration of the number of hops. do.
전달되는 정보 메시지의 포맷은 수집 시간을 기준으로, UWB 마스터앵커(100m-1, 100m-2)의 ID, UWB 태그(200a, 200b)의 ID, UWB 앵커(100a 내지 100f)의 ID 및 거리 정보 형태로 묶여지며, 전술한 바와 같이 멀티 홉이 진행되면 동일한 형식의 데이터들이 정보 메시지의 뒤쪽에 반복하여 붙여진다. The format of the transmitted information message is based on the collection time, the ID of the UWB master anchor (100m-1, 100m-2), the ID of the UWB tag (200a, 200b), the ID of the UWB anchor (100a to 100f) and distance information As described above, data of the same format are repeatedly attached to the back of the information message when multi-hop is performed.
즉, 각각의 UWB 마스터 앵커(100m-1, 100m-2)는 실내 작업장 내 에서 라우터와 같이 릴레이 역할을 하여, 송신 노드(제1 UWB 마스터 앵커, 100m-1)와 멀리 떨어진 수신 노드(위치 추정 서버, 300)와의 가상 링크를 연결하여 정보를 전달하는 것이다. That is, each UWB master anchor (100m-1, 100m-2) acts as a relay like a router in the indoor workplace, and the receiving node (position estimation) far from the transmitting node (the first UWB master anchor, 100m-1) It is to transmit information by connecting a virtual link with the server 300).
UWB 마스터 앵커(예: 100m-1)는 작업장에서 부착되는 위치가 정의되는 바, 위치 추정 서버(300)까지의 멀티 홉 릴레이 경로가 미리 설정되므로, 자신이 수집한 정보를 전달할 인접 UWB 마스터 앵커(예: 100m-2) 에 대한 ID 정보를 미리 알고 있다. UWB master anchor (e.g., 100m-1) is a location to be attached at the workplace is defined, and the multi-hop relay path to the
본 발명의 실시예에 따른 위치 추정 서버(300)는 UWB 정보 수집 모듈(310), 맵 정보 관리 모듈(320) 및 위치 추정 모듈(330)을 포함하여 구성된다. The
본 발명의 실시예에 따른 UWB 정보 수집 모듈(310)은 기정의된 정보 메시지의 포맷에 따라, UWB 마스터앵커 별로 분류하여, 해당 작업자의 위치 정보 산출이 가능하도록 분류한다. The UWB
본 발명의 실시예에 따른 맵 정보 관리 모듈(320)은 실내 작업장의 도면과 실내 작업장에 배치된 UWB 앵커(100a 내지 100f)들의 위치 정보를 매칭하여, 매칭 정보를 위치 추정 모듈(330)에 제공한다. The map
본 발명의 실시예에 따른 위치 추정 모듈(330)은 UWB 앵커들과의 거리 측정 시간을 기준으로, UWB 앵커(100a 내지 100f)의 위치 정보 및 UWB 태그(200a, 200b)와의 거리 정보를 이용하여 UWB 태그(200a, 200b)의 위치를 산출하여 작업자의 위치를 추정한다. The
도 1은 각 구역별로 하나의 UWB 태그가 존재하는 경우를 가정하여 설명한 것이나, 하나의 구역에 복수의 UWB 태그가 존재하여, 그 거리 정보가 수집되는 것 역시 가능하다. FIG. 1 is described on the assumption that one UWB tag exists for each area, but it is also possible that a plurality of UWB tags exist in one area and the distance information is collected.
이 때, UWB 마스터 태그는 기정의된 정보 메시지의 길이에 따라서, 하나의 정보 메시지에 복수의 UWB 태그의 거리 정보와 관련한 데이터를 전송할 수도 있고, 각각의 정보 메시지로 UWB 태그의 거리 정보 관련 데이터를 분할하여 전송하는 것 역시 가능하다. At this time, the UWB master tag may transmit data related to distance information of a plurality of UWB tags in one information message according to the length of a predefined information message, or data related to distance information of UWB tags in each information message. It is also possible to divide and transmit.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 서버 기반의 실내 작업장 내 작업자 위치 추정 방법을 나타내는 순서도이다. 2 is a flow chart illustrating a method of estimating a worker's position in an indoor workplace based on a server according to an embodiment of the present invention.
UWB 앵커와 UWB 태그간의 통신에 의해, UWB 앵커와 UWB 태그 간의 거리 정보가 산출되고, 거리 정보는 제1 UWB 마스터 앵커로 수집된다(S100). By communication between the UWB anchor and the UWB tag, distance information between the UWB anchor and the UWB tag is calculated, and the distance information is collected by the first UWB master anchor (S100).
제1 UWB 마스터 앵커는 위치 정보 서버와의 통신 거리를 기반으로 결정된 경로에 따라, 인접한 다른 UWB 마스터 앵커인 제2 UWB 마스터 앵커로 자신이 수집한 거리 정보를 전달한다(S200). The first UWB master anchor transmits the distance information collected by itself to the second UWB master anchor, which is another UWB master anchor, according to a path determined based on the communication distance with the location information server (S200).
위치 추정 서버는 제2 UWB 마스터 앵커로부터 거리 정보를 수신하고, UWB 앵커들의 위치 정보와 실내 작업자의 도면 정보를 이용하여 UWB 태그의 위치를 산출한다(S300). The location estimation server receives distance information from the second UWB master anchor, and calculates the location of the UWB tag using the location information of the UWB anchors and the drawing information of the indoor worker (S300).
S100 단계는 실내 작업장의 구획별로 배치된 UWB 앵커와 해당 구획에 위치하는 UWB 태그간의 거리 정보를 수집하는 단계이다. Step S100 is a step of collecting distance information between UWB anchors arranged for each division of the indoor workplace and UWB tags located in the corresponding divisions.
UWB 앵커는 실내 작업장의 도면 정보에 기반하여, 자신의 위치 좌표를 부여받는다. UWB anchors are given their own position coordinates based on the drawing information of the indoor workplace.
UWB 앵커와 UWB 태그 간의 거리 정보는 제1 UWB 마스터 앵커로 전송되며, UWB 마스터 앵커는 각 구획별로 적어도 1개 이상 배치된다. Distance information between the UWB anchor and the UWB tag is transmitted to the first UWB master anchor, and at least one UWB master anchor is arranged for each partition.
S200 단계에서, 제1 UWB 마스터 앵커는 수집한 거리 정보에 대해, 기정의된 포맷으로 정보 메시지를 생성하여 이를 인접한 다른 UWB 마스터 앵커, 즉 제2 UWB 마스터 앵커로 전송한다. In step S200, the first UWB master anchor generates an information message in a predefined format for the collected distance information, and transmits it to another adjacent UWB master anchor, that is, a second UWB master anchor.
이 때, 각 구획별 UWB 마스터 앵커들은 위치 추정 서버까지의 멀티 홉 릴레이 경로가 미리 설정됨에 따라, 자신이 정보 메시지를 전달할 다른 UWB 마스터 앵커들의 ID 정보를 기획득하여 저장한다. At this time, UWB master anchors for each segment plan and store ID information of other UWB master anchors to which they will transmit an information message as a multi-hop relay path to the location estimation server is previously set.
정보 메시지의 포맷은 수집 시간을 기준으로 한 마스터 앵커 ID, UWB 태그 ID, UWB 앵커 ID 및 거리 정보 형태로 묶이며, 멀티 홉 릴레이 전송이 수행됨에 따라, 동일한 형식의 데이터들이 정보 메시지의 포맷의 후단에 반복하여 붙여진다. The format of the information message is grouped in the form of master anchor ID, UWB tag ID, UWB anchor ID, and distance information based on the collection time, and as multi-hop relay transmission is performed, data of the same format is displayed at the rear end of the format of the information message. It is repeatedly pasted on.
즉, S200 단계에서 각 UWB 마스터 앵커들은 기설정된 멀티홉 릴레이 경로에 따라 멀티 홉 릴레이 전송하여, 위치 추정 서버로 정보 메시지를 전달한다. That is, in step S200, each UWB master anchor transmits a multi-hop relay according to a preset multi-hop relay path, and transmits an information message to the location estimation server.
S300 단계는 위치 추정 서버가 수집된 정보 메시지를 이용하여 UWB 태그, 즉 작업자의 위치를 추정하는 단계이다. In step S300, the location estimation server estimates the UWB tag, that is, the location of the worker by using the collected information message.
S300 단계에서, 기정의된 정보 메시지의 포맷에 따라, 각각의 UWB 마스터 앵커 별로 수집된 정보 메시지를 분류하여, 위치 정보 산출이 가능하도록 한다. In step S300, information messages collected for each UWB master anchor are classified according to a format of a predefined information message, so that location information can be calculated.
S300 단계에서, 실내 작업장의 도면 정보와 작업장에 배치된 UWB 앵커들의 위치 정보를 매칭하고, 정보 메시지에 포함된 측정 시간을 기준으로 UWB 앵커들의 위치 정보, UWB 태그와의 거리 정보를 기반으로 UWB 태그, 즉 작업자의 위치를 추정한다. In step S300, the drawing information of the indoor workplace and the location information of the UWB anchors arranged in the workplace are matched, and the UWB tag based on the location information of the UWB anchors and the distance information from the UWB tag based on the measurement time included in the information message In other words, it estimates the location of the worker.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 서버 기반의 실내 작업장 내 작업자 위치 추정 방법의 내부 데이터 시간 구성을 나타내는 도면이다. 3 is a diagram illustrating an internal data time configuration of a method for estimating a worker's position in an indoor workplace based on a server according to an embodiment of the present invention.
일반적으로 IR-UWB 기반의 측위 방식은 TDD(Time Division Duplex)방식을 사용하므로, 도3과 같이 태그와 앵커가 통신하는 시간이 정해져 있다. In general, since the IR-UWB-based positioning method uses a Time Division Duplex (TDD) method, a time for a tag and an anchor to communicate is determined as shown in FIG. 3.
본 발명의 실시예에 따르면, 기존 태그 slot에 TOSS slot을 추가하여 홉 릴레이가 가능하도록 한다. According to an embodiment of the present invention, a TOSS slot is added to an existing tag slot to enable hop relay.
표현된 TOSS 메시지 SLOT의 수는 추가가 가능하나, 데이터 전달에 소용되는 시간과 데이터량이 많아지므로 적절히 홉수를 정해야 한다. The number of expressed TOSS message SLOTs can be added, but the number of hops should be appropriately determined because the time and amount of data used for data transmission increases.
또한 TOSS 메시지 SLOT은 내부적으로 Q형태를 이루어 순서대로 다른 마스터 앵커로의 데이터 전달을 하게 하여, 데이터의 손실을 줄이도록 한다. In addition, the TOSS message SLOT internally forms a Q-shape and transfers data to other master anchors in order, thereby reducing data loss.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 서버 기반의 실내 작업장 내 작업자 위치 추정 방법에서 메시지 및 TOSS 송수신 절차를 나타내는 도면이다.4 is a diagram illustrating a message and TOSS transmission/reception procedure in a method for estimating a worker's location in an indoor workplace based on a server according to an embodiment of the present invention.
일반적으로 IR-UWB 기반의 측위 방식은 태그와 앵커와의 거리정보 산출을 위해, 1) 태그로부터 앵커로POLL메시지 전달, 2) 앵커로부터 태그로POLL에 대한 RESPONSE 메시지 전달, 3) 태그로부터 앵커로 태그에서 취득한 신호수신에 대한 TIMESTAMP를 통보하는 FINAL메시지 전달로 구성되어 거리정보를 획득하게 된다. In general, the IR-UWB-based positioning method is used to calculate distance information between tags and anchors: 1) Transfer of POLL message from tag to anchor, 2) Transfer of RESPONSE message to POLL from anchor to tag, 3) Tag to anchor It consists of delivering a FINAL message that notifies the TIMESTAMP for signal reception acquired from the tag and obtains distance information.
이에 본 발명은 도4와 같이 TOSS 메시지를 구성하여 마스터 앵커가 주변에 알고 있는 마스터 앵커의 PAN-ID와 ADDRESS를 지정하여 수집된 거리 정보를 전달하게 되며, 데이터를 얻게 되는 마스터 앵커는 자신의 수집된 정보와 전달받은 정보를 다른 마스터 앵커에 전달하게 되는 것이다. Accordingly, the present invention configures a TOSS message as shown in FIG. 4 to designate the PAN-ID and ADDRESS of the master anchor known to the master anchor to deliver the collected distance information, and the master anchor that obtains the data is its own collection. The received information and the received information are delivered to other master anchors.
도 4는 거리 측위(TWR(n)) 수행시에 앵커의 ARngID에 따른 응답 순서, TOSS 방향 그리고 거리정보(dT-Ak, 여기서, k=ARngID) 취득시점을 나타낸 것이다. PAN ID=0x0001인 태그-앵커는 TWR(n) 수행하여 거리dT-A0(n), dT-A1(n), dT-A2(n) 그리고 dT-A3(n)이 취득된 상태에서 태그는 새로운 TWR(n+1)을 수행한다. 4 shows a response sequence according to an ARngID of an anchor, a TOSS direction, and a time point when distance information (d T-Ak , where k=ARngID) is acquired when performing distance positioning (TWR(n)). Tag-anchor with PAN ID = 0x0001 performs TWR(n) to obtain distance d T-A0 (n), d T-A1 (n), d T-A2 (n) and d T-A3 (n). In the state, the tag performs a new TWR(n+1).
태그에서 송신된 POLL을 각각의 앵커들이 수신하고 정상수신을 완료한 앵커는 자기의 ARngID의 순번에 맞게 RESPONSE를 TAG에 회신하게 된다.Each anchor receives the POLL transmitted from the tag, and the anchor that has completed normal reception returns a RESPONSE to the TAG according to the order of its ARngID.
이 때 순번이 되지 않은 앵커들은 RESPONSE를 수신하여 메시지에 포함된 ARngID(k)와 거리정보(dT-Ak(n))를 저장하게 된다. At this time, anchors that are not ordered receive RESPONSE and store the ARngID(k) and distance information (d T-Ak (n)) included in the message.
이를 차례대로 ARngID가 0에서 3까지 반복하게 되며 RESPONSE 응답이 끝나면 앵커들은 서로의 모든 거리정보를 갖게 된다. In this order, ARngID repeats from 0 to 3, and when the RESPONSE response ends, the anchors have all distance information of each other.
이후 태그는 FINAL을 앵커들에서 송신하고 TWR(n+1)결과로 k=0 앵커는 dT-A0(n+1), k=1 앵커는 dT-A1(n+1), k=2 앵커는 dT-A2(n+1), 그리고 k=3 앵커는 dT-A3(n+1)을 각각 계산하여 저장한다. Thereafter, the tag transmits FINAL from the anchors, and as a result of TWR(n+1), k=0 anchor is d T-A0 (n+1), k=1 anchor is d T-A1 (n+1), k= 2 Anchors d T-A2 (n+1) and k=3 anchors d T-A3 (n+1) are calculated and stored.
이후 FINAL 메시지 수신을 완료한 k=0 앵커는 PAN ID=0x0002에 취합된 거리정보를 전달받고 PAN ID=0x0000에게 RESPONSE 메시지로 얻어지는 거리정보(dT-Ak(n))를 전달한다.Thereafter, the anchor k=0, which has finished receiving the FINAL message, receives the distance information collected in PAN ID=0x0002 and delivers the distance information (d T-Ak (n)) obtained as a RESPONSE message to PAN ID=0x0000.
이제까지 본 발명의 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다. So far, we have looked at the center of the embodiments of the present invention. Those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to understand that the present invention can be implemented in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered from an illustrative point of view rather than a limiting point of view. The scope of the present invention is shown in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the present invention.
10: 제1 구역 20: 제2 구역
100a 내지 100f: UWB 앵커
100m-1, 100m-2: UWB 마스터 앵커
200: UWB 태그
300: 위치 추정 서버 310: UWB 정보 수집 모듈
320: 맵 정보 관리 모듈 330: 위치 추정 모듈10: first zone 20: second zone
100a-100f: UWB anchor
100m-1, 100m-2: UWB master anchor
200: UWB tag
300: location estimation server 310: UWB information collection module
320: map information management module 330: location estimation module
Claims (11)
상기 릴레이 경로에 따라 정보 메시지를 수신하고, 상기 앵커의 위치 정보 및 거리 정보를 이용하여 상기 태그의 위치를 추정하는 위치 추정 서버를 포함하고,
상기 위치 추정 서버는 UWB 정보 수집 모듈을 더 포함하고, 상기 UWB 정보 수집 모듈은 상기 정보 메시지의 포맷에 따라 상기 마스터 앵커 별로 분류하는 것
인 서버 기반의 실내 작업장 내 작업자 위치 추정 시스템.
A master anchor that collects distance information obtained as a result of communication between the tag and the anchor, generates an information message, and transmits the information message according to a predefined relay path; And
A location estimation server for receiving an information message according to the relay path and estimating a location of the tag using location information and distance information of the anchor,
The location estimation server further includes a UWB information collection module, and the UWB information collection module classifies each master anchor according to the format of the information message.
In-server-based indoor worker location estimation system.
상기 마스터 앵커는 상기 정보 메시지를 인접한 구역의 다른 마스터 앵커로 멀티홉 릴레이하여 전송하는 것
인 서버 기반의 실내 작업장 내 작업자 위치 추정 시스템.
The method of claim 1,
The master anchor transmits the information message by multi-hop relaying to another master anchor in an adjacent area.
In-server-based indoor worker location estimation system.
상기 앵커는 실내 작업 현장의 도면 정보에 기반하여 부여된 좌표에 부착되어, TWR(Two-Way-Ranging) 기법으로 상기 태그와의 거리를 측정하는 것
인 서버 기반의 실내 작업장 내 작업자 위치 추정 시스템.
The method of claim 1,
The anchor is attached to the coordinates assigned based on the drawing information of the indoor work site, and the distance to the tag is measured using a TWR (Two-Way-Ranging) technique.
In-server-based indoor worker location estimation system.
상기 마스터 앵커는 상기 위치 추정 서버와의 통신 거리를 기반으로, 홉 수를 고려하여 그 배치 위치가 결정되는 것
인 서버 기반의 실내 작업장 내 작업자 위치 추정 시스템.
The method of claim 1,
The master anchor is determined based on the communication distance with the location estimation server in consideration of the number of hops
In-server-based indoor worker location estimation system.
상기 정보 메시지는 수집 시간을 기준으로 상기 마스터 앵커의 ID, 상기 태그의 ID, 상기 앵커의 ID 및 거리 정보를 포함하는 것
인 서버 기반의 실내 작업장 내 작업자 위치 추정 시스템.
The method of claim 1,
The information message includes the ID of the master anchor, the ID of the tag, the ID of the anchor, and distance information based on the collection time.
In-server-based indoor worker location estimation system.
상기 정보 메시지는 멀티 홉 진행에 따라 동일한 형식의 데이터들이 반복하여 첨부되는 것
인 서버 기반의 실내 작업장 내 작업자 위치 추정 시스템.
The method of claim 5,
The information message is that data of the same format are repeatedly attached as multi-hop progresses.
In-server-based indoor worker location estimation system.
상기 위치 추정 서버는 위치 추정 모듈을 더 포함하고, 상기 위치 추정 모듈은 거리 측정 시간을 기준으로, 상기 앵커와 태그 간의 거리 정보를 이용하여 작업자의 위치를 추정하는 것
인 서버 기반의 실내 작업장 내 작업자 위치 추정 시스템.
The method of claim 1,
The location estimation server further includes a location estimation module, and the location estimation module estimates the location of a worker using distance information between the anchor and the tag based on a distance measurement time.
In-server-based indoor worker location estimation system.
상기 릴레이 경로에 따라 정보 메시지를 수신하고, 상기 앵커의 위치 정보 및 거리 정보를 이용하여 상기 태그의 위치를 추정하는 위치 추정 서버를 포함하고,
상기 위치 추정 서버는 맵 정보 관리 모듈을 포함하고, 상기 맵 정보 관리 모듈은 실내 작업장의 도면과 실내 작업장에 배치된 상기 앵커의 위치 정보를 매칭하여, 매칭 정보를 위치 추정 모듈에 제공하는 것
인 서버 기반의 실내 작업장 내 작업자 위치 추정 시스템.A master anchor that collects distance information obtained as a result of communication between the tag and the anchor, generates an information message, and transmits the information message according to a predefined relay path; And
A location estimation server for receiving an information message according to the relay path and estimating a location of the tag using location information and distance information of the anchor,
The location estimation server includes a map information management module, and the map information management module matches a drawing of an indoor workplace with location information of the anchor arranged in the indoor workplace, and provides matching information to the location estimation module.
In-server-based indoor worker location estimation system.
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