KR102249106B1 - 태그 및 ap를 활용한 실내 측위 및 인원계수 방법 및 장치 - Google Patents

태그 및 ap를 활용한 실내 측위 및 인원계수 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

실내 측위 방법 및 장치를 개시한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 실내 측위 시스템에서 수신강도 정보를 기반으로 위치를 측정함에 있어, 사용자의 이동경로 이력 및 이동패턴을 이용하여 측위 정확도를 향상시킬 수 있는 방법 및 장치를 제공하는데 주된 목적이 있다.

Description

태그 및 AP를 활용한 실내 측위 및 인원계수 방법 및 장치{Method and Apparatus for Determining Indoor Position and Counting People Using Tag and AP}
본 실시예는 실내 측위 시스템에서 수신강도 정보를 이용하여 사용자의 위치를 추정하고 인원을 계수하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
위치 기반 서비스(Location Based Service: LBS)를 구현하기 위해 GPS(Global Positioning System), 무선 통신망, WiMAX 등 다양한 기술이 이용되고 있다. 위치 기반 서비스 구현 기술 중 하나인 실시간 측위 시스템(Real Time Location System: RTLS)은 특히 실내 공간이나 가시거리가 확보된 수십 미터 반경의 야외공간에서 높은 위치추정 정밀도를 제공할 수 있는 점에서 널리 활용되고 있다.
실시간 측위 시스템은 태그가 부착되어 있는 대상의 위치를 실시간으로 인식하고 관리할 수 있는 시스템이다. 태그로서는 예컨대, 능동형 RFID 태그가 활용될 수 있다. 실시간 측위 시스템에서 실시간이라 함은 태그가 자신의 식별정보를 포함한 블링크(Blink) 신호를 전송한 뒤 30초 이내에 위치를 계산하여 확인할 수 있는 것을 말한다.
구체적으로 설명하면, 위치추적 대상에 부착된 태그가 무선 신호 즉, 블링크 신호를 전송한다. AP(Access Point) 또는 리더(Reader)는 태그로부터 블링크 신호를 수신할 때 얻어지는 도착시간, 각도, 무선신호세기 등을 실시간 측위 서버에 전달한다. 실시간 측위 서버는 이를 이용하여 태그의 위치를 계산한다.
실시간 측위 시스템의 구현 방법에는 일반적으로 TOF(Time of Flight), AOA(Angle of Arrival), TDOA(Time Difference of Arrival), RSSI(Received Signal Strength Intensity/Indicator), 및 RTT(Round Trip Time)가 있다.
대표적으로 RSSI 방식에 대하여 설명한다. RSSI 방식은 AP에서 수신된 태그의 신호 세기를 측정하여 이를 이용한다. 구체적으로 이동노드와 고정노드 사이의 거리에 따른 신호 세기의 감쇠 특성을 이용해 위치를 측정한다.
일반적으로 RSSI 방식은 추가 장비가 필요하지 않고 구현이 간단하지만, 신호의 간섭이나 장애물 등으로 인하여 신호가 감쇠할 수 있는 문제가 있다. RSSI 방식은 신호 세기를 기반으로 위치를 측정하기 때문에 신호의 감쇠는 곧 측정 거리의 오차와 직결된다. 또한, 신호 세기가 유사한 복수의 지역이 존재하는 경우, 사용자의 위치를 어느 지역으로 결정해야 하는지가 문제될 수 있다. 따라서, 측위의 정확도를 향상시키기 위하여 신호 세기 외의 추가적인 정보를 활용할 필요가 있다.
본 발명의 실시예들은, 실내 측위 시스템에서 수신강도 정보를 기반으로 위치를 측정함에 있어, 사용자의 이동경로 이력 및 이동패턴을 이용하여 측위 정확도를 향상시킬 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 데 주된 목적이 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 복수의 AP(Access Point)에 접속할 수 있는 영역을 나타내는 복수의 AP 영역 간 사용자의 이동경로 이력을 수집하는 이동경로 이력 수집과정, 수집한 이동경로 이력을 기반으로 사용자가 이동 가능한 경로를 나타내는 논리경로를 생성하는 논리경로 생성과정, 및 복수의 AP로부터 획득한 전파환경정보 및 논리경로를 이용하여 사용자의 위치를 결정하는 측위결과 생성과정을 포함하는 실내 측위 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 복수의 AP(Access Point)에 접속할 수 있는 영역을 나타내는 복수의 AP 영역 간 사용자의 이동경로 이력을 수집하는 이동경로 이력 수집과정, 수집한 이동경로 이력을 기반으로 사용자의 이동패턴 정보를 형성하는 이동패턴 정보 형성과정 및 복수의 AP로부터 획득한 전파환경정보 및 이동패턴을 이용하여 사용자의 위치를 결정하는 측위결과 생성과정을 포함하되, 측위결과 생성과정은, 사용자가 소지한 태그(Tag)에서 발생한 신호의 수신강도 정보를 복수의 AP로부터 획득하는 수신강도 정보 획득과정, 복수의 AP로부터 획득한 수신강도 정보를 서로 비교하는 수신강도 비교과정 및 수신강도 비교과정의 비교 결과, 수신강도가 유사한 AP 영역이 2 이상 존재하는 경우, 사용자의 이동패턴 및 수신강도 정보를 기반으로 사용자의 현재 위치를 결정하는 사용자 위치 결정과정을 포함하는 실내 측위 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 정보 및 신호처리를 위한 하드웨어와 결합되어, 복수의 AP(Access Point)에 접속할 수 있는 영역을 나타내는 복수의 AP 영역 간 사용자의 이동경로 이력을 수집하는 이동경로 이력 수집과정, 수집한 이동경로 이력을 기반으로 사용자가 이동 가능한 경로를 나타내는 논리경로를 생성하는 논리경로 생성과정, 및 복수의 AP로부터 획득한 전파환경정보 및 논리경로를 이용하여 사용자의 위치를 결정하는 측위결과 생성과정을 실행시키기 위하여 기록매체에 저장된 컴퓨터프로그램을 제공한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 복수의 AP(Access Point)에 접속할 수 있는 영역을 나타내는 복수의 AP 영역 간 사용자의 이동경로 이력을 수집하는 이동경로 이력 수집부, 수집한 이동경로 이력을 기반으로 사용자가 이동 가능한 경로를 나타내는 논리경로를 생성하는 논리경로 생성부, 및 복수의 AP로부터 획득한 전파환경정보 및 논리경로를 이용하여 사용자의 위치를 결정하는 측위결과 생성부를 포함하는 실내 측위 장치를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 의하면, 실내 측위 시스템에서 수신강도 정보를 기반으로 위치를 측정함에 있어, 사용자의 이동경로 이력 및 이동패턴을 이용하여 측위 정확도를 향상시킬 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 효과가 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 수신강도 정보 외에 사용자의 이동경로 이력을 추가적으로 이용함으로써 수신강도가 강한 지역이라 하더라도 실제 사용자가 보행 등으로 이동 가능한 지역이 아니라면 사용자의 위치 추정 지역에서 제외할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 수신강도가 유사한 복수의 영역이 존재하는 경우, 미리 형성된 사용자의 이동패턴을 이용하여 사용자의 위치를 결정함으로써 측위 정확도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 사용자가 실제로 이동할 수 있는 AP 영역 간 이동 경로를 실내 환경 지도정보 없이도 자동으로 구축함으로써 운용비를 절감할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 사용자의 이동경로 이력을 주기적으로 새롭게 획득함으로써 실내 환경이 변경되어 사용자가 실제로 이동 가능한 경로의 변경이 생기더라도 이러한 변경 사항을 자동으로 반영하여 사용자의 위치를 계산할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 태그 및 AP를 활용하여 대상 AP 영역에 존재하는 사람들을 계수할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 실내 측위 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 실내 측위 장치의 개략적인 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 실내 측위 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 실내 측위 방법에 포함되는 측위결과 생성과정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 실내 측위 방법에 포함되는 후보 AP 영역 설정과정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 실내 측위 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 실내 측위 방법에 포함되는 측위결과 생성과정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 실내 측위 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
명세서에 기재된 '…부', '모듈' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 실내 측위 시스템의 개략적인 구성도이다.
본 발명의 실시예에 따른 실내 측위 시스템은 실시간 측위 시스템(RTLS: Real Time Location System)으로 구현될 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위하여 본 발명의 실시예에 따른 실내 측위 시스템은 실시간 측위 시스템인 것으로 가정하여 설명한다.
실시간 측위 시스템은 태그(Tag, 110), AP(Access Point, 120), 및 실내 측위 장치(130)를 포함한다. 도 1은 실내 측위 장치(130)가 별도의 장치로 구현된 것으로 나타내고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 서버(미도시) 내에 포함되는 형태로 구현될 수도 있다. 서버(미도시)는 AP(120)로부터 전송되는 정보를 통합하여 관리한다. 도 1에 도시된 실시간 측위 시스템은 일 실시예를 나타내는 것이며, 다른 실시예에서는 실시간 측위 시스템에 포함된 일부 블록이 추가, 변경 또는 삭제될 수 있다.
실시간 측위 시스템의 구현 방법에는 TOF(Time of Flight), AOA(Angle of Arrival), TDOA(Time Difference of Arrival), RSSI(Received Signal Strength Intensity/Indicator), 및 RTT(Round Trip Time)가 있다. 본 발명의 실시예에 따른 실내 측위 시스템은 RSSI 방식과 같이 수신강도 정보를 이용하여 위치를 측정한다.
태그(110)를 소지한 사용자가 복수의 AP(120)가 위치한 영역 내에 진입하면, 복수의 AP(120) 전체 또는 일부는 태그(110)로부터 블링크(Blink) 신호를 수신한다. 블링크 신호는 태그(110)의 식별정보 예컨대 태그 아이디를 포함한 정보로서, 브로드캐스트(Broadcast) 방식으로 주기적으로 전송된다.
복수의 AP(120)는 태그(110)로부터 블링크 신호를 수신하여 수신강도 정보 등을 포함한 태그(110)에 대한 정보를 실내 측위 장치(130)로 전송한다.
실내 측위 장치(130)는 복수의 AP(120)로부터 수신한 태그(110)에 대한 정보를 이용하여 사용자의 위치를 계산한다. 예컨대, AP(120)에서 수신된 태그(110) 신호의 RSSI를 이용한다. 즉, RSSI를 이용하여 태그(110)와 AP(120) 사이에서의 신호 파워 손실 또는 경로 손실(Path Loss)을 신호가 이동한 거리와 연결시킴으로써 측위한다. 또한, 실내 측위 장치(130)는 일정 AP 영역을 통과하는 사람의 숫자를 자동으로 파악하고 일정 AP 영역에 머무르고 있는 현재 인원을 계수하는 인원계수 장치로서도 활용될 수 있다.
태그(110)는 AP(120)와 연동하여 근거리 통신 및 무선 통신을 이용하여 각종 데이터를 송수신할 수 있는 장치를 말한다. 여기서 태그(110)는 하드웨어 장치일 수도 있으나 소프트웨어로 구현될 수도 있다. 태그(110)는 추적하고자 하는 개체에 부착될 수 있다. 또한, 태그(110)는 태블릿 PC(Tablet PC), 랩톱(Laptop), 개인용 컴퓨터(PC: Personal Computer), 스마트폰(Smart Phone), 개인휴대용 정보단말기(PDA: Personal Digital Assistant) 및 무선 단말기(Wireless Terminal) 등에 포함되거나 부착될 수도 있다.
태그(110)는 무선랜(Wi-Fi), 지그비(ZigBee), 초광대역 무선 통신(UWB: Ultra Wide Band), 저전력 블루투스(BLE: Bluetooth Low Energy), 무선 주파수(Radio Frequency), 적외선 통신(IrDA: Infrared Data Association) 및 WPAN(Wireless Personal Area Networks) 등과 같은 무선통신을 이용하여 AP(120)와 각종 데이터를 송수신할 수 있다. 다만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 각종 데이터를 AP(120)로 송수신할 수 있다면, 그 어떤 통신방식으로도 변경 가능하다.
AP(120)는 태그(110)와 무선으로 통신하여 태그(110)에 어떠한 명령을 내리거나 태그(110)로부터 정보를 받아 실내 측위 장치(130)로 전달하는 기능을 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 실내 측위 장치의 개략적인 구성도이다.
본 발명의 실시예에 따른 실내 측위 장치(130)는 이동경로 이력 수집부(210), 논리경로 생성부(220), 측위결과 생성부(240)를 포함한다. 실시예에 따라 실내 측위 장치(130)는 논리경로 생성부(220) 대신에 이동패턴 정보 형성부(230)를 포함하거나, 논리경로 생성부(220)와 함께 이동패턴 정보 형성부(230)를 포함할 수 있다. 논리경로 생성부(220)와 함께 이동패턴 정보 형성부(230)를 더 포함하는 경우, 도 2에 나타난 것과는 다르게 하나의 구성요소로서 구현될 수도 있다. 실내 측위 장치(130)에 포함된 구성요소는 도 2에 도시된 바에 반드시 한정되는 것은 아니다.
이동경로 이력 수집부(210)는 복수의 AP 영역 간 사용자의 이동경로 이력을 수집한다. 여기서 복수의 AP 영역은 복수의 AP(120) 각각에 접속할 수 있는 영역을 나타낸다.
이동경로 이력 수집부(210)는 복수의 AP(120)로부터 전파환경정보를 획득할 수 있다. 또한, 획득한 전파환경정보를 이용하여 소정의 기간 동안 사용자가 복수의 AP 영역에 포함되는 두 AP 영역 간을 이동한 횟수를 획득할 수 있다. 예컨대, 이동경로 이력 수집부(210)는 AP(120)로부터 수신한 RSSI를 이용하여 태그(110)를 소지한 사용자가 특정 AP 영역에서 다른 AP 영역으로 이동한 경로를 파악할 수 있다. 파악한 이동 경로를 이용하여 소정의 기간 동안 사용자가 두 AP 영역 사이를 이동한 횟수를 획득할 수 있다. 여기서 소정의 기간은 1일, 1주일 등 시스템 디폴트 또는 사용자에 의해 설정될 수 있는 기간을 말한다. 이동경로 이력 수집부(210)는 소정의 기간을 주기로 사용자의 이동경로 이력을 수집할 수 있다.
논리경로 생성부(220)는 수집한 이동경로 이력을 기반으로 사용자가 이동 가능한 경로를 나타내는 논리경로를 생성한다.
실내 환경을 고려했을 때 상호 근접한 거리에 위치한 두 AP 영역이라고 하더라도 벽, 장애물 등으로 막혀 있어 사용자의 보행이동이 불가능한 경우가 있다. AP의 전파환경정보만을 기초로 사용자의 위치를 계산하면 실제 이동이 불가능한 영역임에도 불구하고 사용자의 위치로 계산할 가능성이 있다. 이러한 문제점을 방지하기 위하여 본 발명의 실시예에서 이용하는 것이 논리경로이다. 논리경로는 실제 실내 환경에서 사용자가 이동 가능한 경로를 나타낸다.
논리경로 생성부(220)는 획득한 이동경로 이력을 고려하여 논리경로를 생성하고 이를 주기적으로 갱신할 수 있다. 이동경로 이력 수집부(210)가 주기적으로 사용자의 이동경로 이력을 수집하면, 논리경로 생성부(220)는 새롭게 수집한 이동경로 이력을 고려하여 논리경로를 생성한다. 즉, 논리경로는 주기적으로 갱신될 수 있다.
논리경로 생성부(220)는 논리경로를 주기적으로 갱신하기 때문에 실내 환경이 변경되어 사용자가 실제 이동 가능한 경로가 바뀌더라도 이러한 변경 사항을 자동으로 반영할 수 있다.
측위결과 생성부(240)는 복수의 AP(120)로부터 획득한 전파환경정보 및 논리경로를 이용하여 사용자의 위치를 결정한다.
이하, 측위결과 생성부(240)가 사용자의 위치를 결정하는 과정을 구체적으로 설명한다. 측위결과 생성부(240)는 사용자가 소지한 태그(110)에서 발생한 신호의 수신강도 정보를 복수의 AP(120) 각각으로부터 획득한다. 그리고 복수의 AP 영역 중에서 사용자의 현재 위치로 결정될 수 있는 후보 AP 영역을 설정한다.
후보 AP 영역은 우선 사용자의 기존 위치로 결정된 AP 영역으로 설정될 수 있다. 후보 AP 영역 설정 후, 측위결과 생성부(240)는 설정된 후보 AP 영역을 제외한 나머지 AP 영역들 각각과 후보 AP 영역의 수신 강도를 비교한다.
수신강도 비교 결과, 후보 AP 영역의 수신강도보다 강한 수신강도를 갖는 AP 영역이 존재하는 경우, 해당 AP 영역과 사용자의 기존 위치로 결정된 AP 영역 사이에 논리경로가 존재하는지 여부를 판단한다. 판단 결과, 두 AP 영역 사이에 논리경로가 존재하는 경우, 해당 AP 영역을 새로운 후보 AP 영역으로 재설정할 수 있다. 재설정된 후보 AP 영역의 수신강도는 아직 비교되지 않은 나머지 AP 영역의 수신강도와 비교된다. AP 영역 간 수신강도의 비교는 모든 AP 영역을 비교할 때까지 계속하여 수행될 수 있다.
측위결과 생성부(240)는 수신강도 비교 결과 및 논리경로 판단 결과에 따라 최종적으로 사용자의 현재 위치를 결정한다. 구체적으로, 특정 지역 내에 존재하는 복수의 AP 영역 전부에 대하여 수신강도를 비교한 경우, 최종적으로 설정된 후보 AP 영역을 사용자의 현재 위치로 결정할 수 있다.
전술한 것과 같이 실시예에 따라 실내 측위 장치(130)는 이동패턴 정보 형성부(230)를 포함할 수 있다. 이동패턴 정보 형성부(230)는 이동경로 이력 수집부(210)가 수집한 이동경로 이력을 기반으로 사용자의 이동패턴 정보를 형성한다. 실내 측위 장치(130)는 태그(110) 별로 이동경로 이력을 수집하여 캐쉬(Cache) 형태로 저장할 수 있으며, 사용자의 AP 영역 간 이동패턴을 데이터베이스(미도시)에 저장할 수 있다.
측위결과 생성부(240)는 복수의 AP(120)로부터 획득한 전파환경정보 및 이동패턴을 이용하여 사용자의 위치를 결정할 수 있다. 구체적으로, 측위결과 생성부(240)는 사용자가 소지한 태그(110)에서 발생한 신호의 수신강도 정보를 복수의 AP(120) 각각으로부터 획득하여 서로 비교한다. 비교 결과, 수신강도가 유사한 AP 영역이 2 이상 존재하는 경우, 사용자의 이동패턴 및 수신강도 정보를 기반으로 사용자의 현재 위치를 결정한다.
본 발명의 실시예에 따른 사용자의 현재 위치 결정과정을 더욱 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 측위 결과 생성부(240)는 수신강도가 유사한 AP 영역이 상기 사용자의 이동 패턴에 포함되는지 판단할 수 있다. 판단 결과, 수신강도가 유사한 AP 영역 중 복수의 AP 영역이 사용자의 이동 패턴에 포함되는 경우, 수신강도가 가장 강한 AP 영역을 사용자의 현재 위치로 결정할 수 있다.
그러나 판단 결과, 수신강도가 유사한 AP 영역 중 사용자의 이동 패턴에 포함되는 AP 영역이 유일한 경우에는 해당 AP 영역을 사용자의 현재 위치로 결정할 수 있다.
예를 들어, 사용자의 기존 위치가 제1 AP 영역이고 수신강도 비교 결과, 제2 AP 영역과 제5 AP 영역의 수신강도가 유사한 경우를 가정하여 설명한다. 이 경우, 측위 결과 생성부(240)는 기 저장된 사용자의 이동 패턴을 이용하여 제2 AP 영역 및 제5 AP 영역이 사용자의 이동 패턴에 포함되는지 판단할 수 있다. 판단 결과, 제1 AP 영역→제2 AP 영역으로의 이동 패턴은 존재하나, 제1 AP 영역→제5 AP 영역으로의 이동 패턴은 존재하지 않는 경우, 사용자의 현재 위치를 제2 AP 영역으로 결정할 수 있다.
이와 다른 경우로서 사용자의 이동 패턴 판단 결과, 제2 AP 영역 및 제5 AP 영역 모두 사용자의 이동 패턴에 포함되는 경우, 제2 AP 영역 및 제5 AP 영역 중 수신강도가 더 강한 영역을 사용자의 현재 위치로 결정할 수 있다. 즉, 제2 AP 영역이 제5 AP 영역 보다 수신강도가 더 강한 경우라면, 사용자의 현재 위치는 제2 AP 영역으로 결정될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 실내 측위 장치(130)는 인원계수 장치로서도 활용될 수 있다. 즉, 태그와 AP를 활용하여 일정 AP 영역을 통과하는 사람의 숫자를 자동으로 파악하고 일정 AP 영역에 머무르고 있는 현재 인원을 계수할 수 있다.
이하, 도 3 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 실내 측위 방법에 대하여 설명한다.
도 3 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 실내 측위 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 실내 측위 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
도 3을 참조하면, 실내 측위 장치(130)는 복수의 AP(120) 각각에 접속할 수 있는 영역을 나타내는 복수의 AP 영역 간 사용자의 이동경로 이력을 수집한다(S310).
과정 S310에서는 복수의 AP(120)로부터 전파환경정보를 획득할 수 있다. 또한, 획득한 전파환경정보를 이용하여 소정의 기간 동안 사용자가 복수의 AP 영역에 포함되는 두 AP 영역 간을 이동한 횟수를 획득할 수 있다. 예컨대, AP(120)로부터 수신한 RSSI를 이용하여 태그(110)를 소지한 사용자가 특정 AP 영역에서 다른 AP 영역으로 이동한 경로를 파악할 수 있다. 파악한 이동 경로를 이용하여 소정의 기간 동안 사용자가 두 AP 영역 사이를 이동한 횟수를 획득할 수 있다. 여기서 소정의 기간은 1일, 1주일 등 시스템 디폴트 또는 사용자에 의해 설정될 수 있는 기간을 말한다. 이동경로 이력 수집부(210)는 소정의 기간을 주기로 사용자의 이동경로 이력을 수집할 수 있다.
도 8의 예시도는 본 발명의 실시예에 따라 소정의 기간 동안 사용자가 AP 영역 사이를 이동한 횟수를 나타낸다. 사용자의 위치가 측정되는 특정 지역은 N개(N은 자연수)의 AP 영역으로 구분될 수 있다. 도 8을 참조하면, 제1 AP 영역과 제2 AP 영역 간 이동 횟수는 356회이고, 제1 AP 영역과 제3 AP 영역 간 이동 횟수는 5회이다. 소정 기간 획득한 전체 이동 횟수에 비추어 볼 때 제1 AP 영역과 제3 AP 영역 간의 이동 횟수는 매우 적은 수이므로 사용자는 제1 AP 영역과 제3 AP 영역 사이를 이동할 수 없는 것으로 판단할 수 있다.
실내 측위 장치(130)는 수집한 이동경로 이력을 기반으로 사용자가 이동 가능한 경로를 나타내는 논리경로를 생성한다(S320).
과정 S320에서는 소정의 기간 동안 획득한 이동경로 이력을 기반으로 AP 영역 간 이동경로 그래프를 생성할 수 있다. 예를 들어, 소정 기간 동안 획득한 AP 영역 간의 이동 횟수를 [수학식 1]에 따라 정규화함으로써 이동경로 그래프를 생성할 수 있다.
Figure 112015103688310-pat00001
여기서,
Figure 112015103688310-pat00002
는 소정 기간 동안 획득한 AP 영역 간 이동 횟수,
Figure 112015103688310-pat00003
Figure 112015103688310-pat00004
의 평균값,
Figure 112015103688310-pat00005
Figure 112015103688310-pat00006
의 분산값을 의미한다.
또한, 이동경로 그래프는 미리 설정된 이동 횟수 임계값과 소정 기간 획득한 이동 횟수를 비교함으로써 생성할 수 있다. 소정 기간 획득한 이동 횟수가 임계값 이하인 경우, 소정 기간 획득한 이동 횟수를 0으로 설정함으로써 해당 AP 영역 간에는 이동이 불가능한 것으로 판단할 수 있다. 여기서 임계값은 전체 이동 횟수 분포에서 차지하는 비율 예컨대, 하위 1% 이하에 해당하는 개수로 설정할 수 있다. 하위 1%라는 비율은 예시에 불과하며 다른 비율로도 설정 가능하다.
이동경로 그래프는 사용자의 이동경로 판단시, 각 AP 영역으로부터 획득한 전파환경정보에 가중치를 부여하는 데 이용될 수 있다. 도 8에 도시된 이동 횟수를 기반으로 이동경로 그래프를 생성한 경우를 예로 들어 설명한다. 사용자의 기존 위치가 제1 AP 영역이라고 가정하면, 제2 AP 영역으로부터 획득한 수신강도 정보에는 제3 AP 영역으로부터 획득한 수신강도 정보보다 훨씬 높은 가중치가 부여될 것이다. 따라서 두 AP 영역으로부터 획득한 수신강도가 비슷한 경우, 사용자는 높은 가중치가 부여된 제2 AP 영역으로 이동한 것으로 판단될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 논리경로는 이동경로 그래프의 형태로 구현될 수 있다. 이하, 이동경로 그래프 상의 값들을 논리경로 가중치라 칭한다.
과정 S320에서는 기존에 획득한 이동경로 이력을 기반으로 생성한 논리경로를 새롭게 획득한 이동경로 이력을 기반으로 생성한 논리경로로 주기적으로 갱신할 수 있다. 기존에 획득한 이동경로 이력은 이동경로 이력 수집부(210)가 이전 주기 동안 수집한 이동경로 이력을 의미한다. 새롭게 획득한 이동경로 이력은 이동경로 이력 수집부(210)가 이전 주기에 이은 새로운 주기 동안 수집한 이동경로 이력을 의미한다.
실내 측위 장치(130)는 복수의 AP(120)로부터 획득한 전파환경정보 및 논리경로를 이용하여 사용자의 위치를 결정한다(S330).
이하, 도 4를 참조하여 과정 S330에 대하여 구체적으로 설명한다. 실내 측위 장치(130)는 사용자가 소지한 태그(110)에서 발생한 신호의 수신 강도 정보를 복수의 AP(120) 각각으로부터 획득한다(S410). 그리고 복수의 AP 영역 중에서 사용자의 현재 위치로 결정될 수 있는 후보 AP 영역을 설정한다(S420). 과정 S420에 대한 구체적인 설명은 다른 도면을 참조하여 후술한다.
실내 측위 장치(130)는 설정된 후보 AP 영역을 제외한 나머지 AP 영역들 각각과 후보 AP 영역의 수신강도를 비교한다(S430). 수신강도 비교 결과, 후보 AP 영역의 수신강도보다 강한 수신강도를 갖는 AP 영역이 존재하는 경우, 해당 AP 영역과 사용자의 기존 위치로 결정된 AP 영역 사이에 논리경로가 존재하는지 여부를 판단한다(S440).
과정 S440은 과정 S320에서 생성한 논리경로를 활용하여 논리경로가 존재하는 AP 영역에 가중치를 부여하기 위함이다. 예를 들어, 사용자가 기존 위치에서 다른 AP 영역으로 이동한 경우, 이동한 AP 영역에 인접한 AP 영역이 더 큰 수신강도 정보를 전송하더라도 사용자의 기존 위치와의 논리경로가 존재하지 않다면 사용자의 현재 위치로 결정될 수 없다. 논리경로의 일 실시예로서 이동경로 그래프 상에서 논리경로 가중치가 매우 작은 경우도 마찬가지이다.
실내 측위 장치(130)는 과정 S430의 수신강도 비교 결과 및 과정 S440의 논리경로 판단 결과에 따라 최종적으로 사용자의 현재 위치를 결정할 수 있다(S450).
본 발명의 실시예에 따른 실내 측위 방법은 사용자가 이동한 위치 즉, 사용자의 현재 위치를 [수학식 2]에 따라 결정할 수 있다.
Figure 112015103688310-pat00007
여기서
Figure 112015103688310-pat00008
은 사용자의 현재 위치,
Figure 112015103688310-pat00009
는 특정 지역 내에 포함되는 임의의 AP 영역,
Figure 112015103688310-pat00010
는 AP 영역 i의 수신강도 정보,
Figure 112015103688310-pat00011
는 사용자의 기존 위치에서 AP 영역 i간의 논리경로 가중치를 의미한다.
사용자의 위치를 결정함에 있어서, 이동 경로가 급격히 변동하지 않도록 시간 윈도우(Time Window) 방식에 따라 위치를 결정할 수 있다.
이하, 도 5를 참조하여 후보 AP 영역 설정과정(S420) 및 사용자 위치 결정과정(S450)에 대하여 구체적으로 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 실내 측위 장치(130)는 우선 사용자의 기존 위치로 결정된 AP 영역을 후보 AP 영역으로 설정한다(S510). 후보 AP 영역 설정 후, 설정된 후보 AP 영역을 제외한 나머지 AP 영역들 각각과 후보 AP 영역의 수신 강도를 비교한다(S520).
수신강도 비교 결과, 후보 AP 영역의 수신강도보다 강한 수신강도를 갖는 AP 영역이 존재하는 경우, 실내 측위 장치(130)는 해당 AP 영역과 사용자의 기존 위치로 결정된 AP 영역 사이에 논리경로가 존재하는지 여부를 판단한다(S530).
판단 결과, 두 AP 영역 사이에 논리경로가 존재하는 경우, 해당 AP 영역을 새로운 후보 AP 영역으로 재설정한다(S540). 특정 지역 내에 존재하는 복수의 AP 영역 전부에 대하여 수신강도를 비교한 경우(S550, 예), 최종적으로 설정된 후보 AP 영역을 사용자의 현재 위치로 결정할 수 있다(S560).
특정 지역 내에 존재하는 복수의 AP 영역 전부에 대하여 수신강도를 비교하지 않은 경우(S550, 아니오)에는, 재설정된 후보 AP 영역의 수신강도를 아직 비교되지 않은 나머지 AP 영역의 수신강도와 비교한다(S520). AP 영역 간 수신강도의 비교는 모든 AP 영역을 비교할 때까지 계속하여 수행될 수 있다.
이하, 도 6을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 실내 측위 방법에 대하여 설명한다.
실내 측위 장치(130)는 전술한 바와 동일하게 복수의 AP 영역 간 사용자의 이동경로 이력을 수집한다(S610). 그리고 수집한 이동경로 이력을 기반으로 사용자의 이동패턴 정보를 형성한다(S620). 실내 측위 장치(130)는 태그(110) 별로 이동경로 이력을 수집하여 캐쉬(Cache) 형태로 저장할 수 있으며, 사용자의 AP 영역 간 이동패턴을 데이터베이스(미도시)에 저장할 수 있다.
실내 측위 장치(130)는 복수의 AP(120)로부터 획득한 전파환경정보 및 이동패턴을 이용하여 사용자의 위치를 결정할 수 있다. 도 7을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
실내 측위 장치(130)는 사용자가 소지한 태그(110)에서 발생한 신호의 수신강도 정보를 복수의 AP(120) 각각으로부터 획득하여(S710) 서로 비교한다(S720). 비교 결과, 수신강도가 유사한 AP 영역이 2 이상 존재하는 경우(S730, 예), 사용자의 이동패턴 및 수신강도 정보를 기반으로 사용자의 현재 위치를 결정한다(S740).
본 발명의 실시예에 따른 사용자의 현재 위치 결정과정을 더욱 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 실내 측위 장치(130)는 수신강도가 유사한 AP 영역이 상기 사용자의 이동 패턴에 포함되는지 판단할 수 있다. 판단 결과, 수신강도가 유사한 AP 영역 중 복수의 AP 영역이 사용자의 이동 패턴에 포함되는 경우, 수신강도가 가장 강한 AP 영역을 사용자의 현재 위치로 결정할 수 있다.
그러나 판단 결과, 수신강도가 유사한 AP 영역 중 사용자의 이동 패턴에 포함되는 AP 영역이 유일한 경우에는 해당 AP 영역을 사용자의 현재 위치로 결정할 수 있다.
예를 들어, 사용자의 기존 위치가 제1 AP 영역이고 수신강도 비교 결과, 제2 AP 영역과 제5 AP 영역의 수신강도가 유사한 경우를 가정하여 설명한다. 이 경우, 실내 측위 장치(130)는 기 저장된 사용자의 이동 패턴을 이용하여 제2 AP 영역 및 제5 AP 영역이 사용자의 이동 패턴에 포함되는지 판단할 수 있다. 판단 결과, 제1 AP 영역→제2 AP 영역으로의 이동 패턴은 존재하나, 제1 AP 영역→제5 AP 영역으로의 이동 패턴은 존재하지 않는 경우, 사용자의 현재 위치를 제2 AP 영역으로 결정할 수 있다.
이와 다른 경우로서 사용자의 이동 패턴 판단 결과, 제2 AP 영역 및 제5 AP 영역 모두 사용자의 이동 패턴에 포함되는 경우, 제2 AP 영역 및 제5 AP 영역 중 수신강도가 더 강한 영역을 사용자의 현재 위치로 결정할 수 있다. 즉, 제2 AP 영역이 제5 AP 영역 보다 수신강도가 더 강한 경우라면, 사용자의 현재 위치는 제2 AP 영역으로 결정될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 실내 측위 장치(130)는 인원계수 장치로서도 활용될 수 있다. 즉, 태그와 AP를 활용하여 일정 AP 영역을 통과하는 사람의 숫자를 자동으로 파악하고 일정 AP 영역에 머무르고 있는 현재 인원을 계수할 수 있다.
도 3 내지 도 7에서는 각각의 과정을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 다시 말해, 도 3 내지 도 7에 기재된 과정을 변경하여 실행하거나 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하는 것으로 적용 가능할 것이므로, 도 3 내지 도 7은 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.
도 4 내지 도 7에 기재된 본 실시예에 따른 실내 측위 방법은 프로그램으로 구현되고 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록될 수 있다. 본 실시예에 따른 실내 측위 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록되고 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예는 실내 측위 분야에 적용되어, 수신강도 정보를 기반으로 위치를 측정함에 있어, 사용자의 이동경로 이력 및 이동패턴을 이용하여 측위 정확도를 향상시키고 인원계수도 할 수 있는 효과가 있는 유용한 발명이다.
110: 태그 120: AP
130: 실내 측위 장치 210: 이동경로 이력 수집부
220: 논리경로 생성부 230: 이동패턴 형성부
240: 측위결과 생성부

Claims (10)

  1. 복수의 AP(Access Point)에 접속할 수 있는 영역을 나타내는 복수의 AP 영역 간 사용자의 이동경로 이력을 수집하는 이동경로 이력 수집과정;
    수집한 이동경로 이력을 기반으로 사용자가 이동 가능한 경로를 나타내는 논리경로를 생성하는 논리경로 생성과정; 및
    상기 복수의 AP로부터 획득한 전파환경정보 및 상기 논리경로를 이용하여 사용자의 위치를 결정하는 측위결과 생성과정
    을 포함하되,
    상기 측위결과 생성과정은,
    사용자가 소지한 태그(Tag)에서 발생한 신호의 수신강도 정보를 상기 복수의 AP로부터 획득하는 수신강도 정보 획득과정;
    상기 복수의 AP 영역 중에서 사용자의 현재 위치로 결정될 수 있는 후보 AP 영역을 설정하는 후보 AP 영역 설정과정;
    설정된 후보 AP 영역을 제외한 나머지 AP 영역들 각각과 상기 후보 AP 영역의 수신 강도를 비교하는 수신강도 비교과정;
    상기 수신강도 비교과정의 비교 결과, 상기 후보 AP 영역의 수신 강도보다 강한 수신강도를 갖는 AP 영역이 존재하는 경우, 해당 AP 영역과 사용자의 기존 위치로 결정된 AP 영역 사이에 논리경로가 존재하는지 여부를 판단하는 논리경로 판단과정; 및
    상기 수신강도 비교과정의 비교 결과 및 상기 논리경로 판단과정의 판단 결과에 따라 사용자의 현재 위치를 결정하는 사용자 위치 결정과정
    을 포함하는 실내 측위 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 후보 AP 영역 설정과정은,
    상기 사용자의 기존 위치로 결정된 AP 영역을 후보 AP 영역으로 설정하는 과정; 및
    상기 논리경로 판단과정의 판단 결과, 상기 해당 AP 영역과 상기 사용자의 기존 위치로 결정된 AP 영역 사이에 논리경로가 존재하는 경우, 상기 해당 AP 영역을 상기 후보 AP 영역으로 설정하는 과정
    을 포함하는 실내 측위 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 사용자 위치 결정과정은,
    상기 수신강도 비교과정에서 특정 지역 내에 존재하는 복수의 AP 영역 전부에 대하여 수신강도 비교를 수행한 경우, 최종적으로 설정된 후보 AP 영역을 사용자의 현재 위치로 결정하는 과정을 포함하는 실내 측위 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 이동경로 이력 수집과정은,
    상기 복수의 AP로부터 상기 전파환경정보를 획득하는 과정; 및
    상기 전파환경정보를 이용하여 소정의 기간 동안 사용자가 상기 복수의 AP 영역에 포함되는 두 AP 영역 간을 이동한 횟수를 획득하는 과정
    을 포함하는 실내 측위 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 논리경로 생성과정은,
    소정의 기간 동안 새롭게 획득한 이동경로 이력을 기반으로 상기 논리경로를 주기적으로 갱신하는 과정을 포함하는 실내 측위 방법.
  7. 복수의 AP(Access Point)에 접속할 수 있는 영역을 나타내는 복수의 AP 영역 간 사용자의 이동경로 이력을 수집하는 이동경로 이력 수집과정;
    수집한 이동경로 이력을 기반으로 사용자의 이동패턴 정보를 형성하는 이동패턴 정보 형성과정; 및
    상기 복수의 AP로부터 획득한 전파환경정보 및 상기 이동패턴 정보를 이용하여 사용자의 위치를 결정하는 측위결과 생성과정을 포함하되,
    상기 측위결과 생성과정은,
    사용자가 소지한 태그(Tag)에서 발생한 신호의 수신강도 정보를 상기 복수의 AP로부터 획득하는 수신강도 정보 획득과정;
    상기 복수의 AP로부터 획득한 수신강도 정보를 서로 비교하는 수신강도 비교과정; 및
    상기 수신강도 비교과정의 비교 결과, 수신강도가 유사한 AP 영역이 2 이상 존재하는 경우, 상기 사용자의 이동패턴 정보 및 수신강도 정보를 기반으로 사용자의 현재 위치를 결정하는 사용자 위치 결정과정
    을 포함하는 실내 측위 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 사용자 위치 결정과정은,
    상기 수신강도가 유사한 AP 영역이 상기 사용자의 이동 패턴에 포함되는지 판단하는 과정; 및
    판단 결과, 상기 수신강도가 유사한 AP 영역 중 복수의 AP 영역이 상기 사용자의 이동 패턴에 포함되는 경우, 수신강도가 가장 강한 AP 영역을 사용자의 현재 위치로 결정하고,
    상기 수신강도가 유사한 AP 영역 중 상기 사용자의 이동 패턴에 포함되는 AP 영역이 유일한 경우, 해당 AP 영역을 사용자의 현재 위치로 결정하는 과정
    을 포함하는 실내 측위 방법.
  9. 제1항 및 제3항 내지 제8항 중 어느 한 항에 의한 측위 방법을 실행시키기 위하여 기록매체에 저장된 컴퓨터프로그램.
  10. 복수의 AP(Access Point)에 접속할 수 있는 영역을 나타내는 복수의 AP 영역 간 사용자의 이동경로 이력을 수집하는 이동경로 이력 수집부;
    수집한 이동경로 이력을 기반으로 사용자가 이동 가능한 경로를 나타내는 논리경로를 생성하는 논리경로 생성부; 및
    상기 복수의 AP로부터 획득한 전파환경정보 및 상기 논리경로를 이용하여 사용자의 위치를 결정하는 측위결과 생성부
    를 포함하되,
    상기 측위결과 생성부는,
    사용자가 소지한 태그(Tag)에서 발생한 신호의 수신강도 정보를 상기 복수의 AP로부터 획득하는 수신강도 정보 획득하고, 상기 복수의 AP 영역 중에서 사용자의 현재 위치로 결정될 수 있는 후보 AP 영역을 설정하는 후보 AP 영역 설정하고, 설정된 후보 AP 영역을 제외한 나머지 AP 영역들 각각과 상기 후보 AP 영역의 수신 강도를 비교하는 수신강도 비교하고, 상기 수신강도 비교과정의 비교 결과, 상기 후보 AP 영역의 수신 강도보다 강한 수신강도를 갖는 AP 영역이 존재하는 경우, 해당 AP 영역과 사용자의 기존 위치로 결정된 AP 영역 사이에 논리경로가 존재하는지 여부를 판단하는 논리경로 판단하고, 상기 수신강도 비교과정의 비교 결과 및 상기 논리경로 판단과정의 판단 결과에 따라 사용자의 현재 위치를 결정하는 실내 측위 장치.
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