KR102261085B1 - Calculation Method of Position and Electronic Device supporting the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 위치 추정에 관한 것으로, 적어도 하나의 구조자 단말을 이용하여 재난 환경에 처한 요구조자 단말의 위치를 추정하여 요구조자에 대한 구조 활동을 원활하게 수행할 수 있도록 지원하는 위치 추정 방법 및 이를 지원하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to location estimation, and a location estimation method and an apparatus supporting the same for estimating the location of a rescuer terminal in a disaster environment using at least one rescuer terminal to smoothly perform rescue activities for a rescuer is about
일반적으로 무선 측위 기술로 GPS가 주로 사용되고 있는데, GPS 측위 방식은 대도시 밀집 지역, 실내 환경, 음영 지역 등에서 추적 위치의 오차가 크다는 단점이 있다. 최근에는 GPS 측위 방식의 단점을 해소하기 위해 촘촘하게 배치된 기지국을 이용한 기존 무선 측위 방식을 개량하고자 하는 연구가 활발히 이루어지고 있다. 예컨대, 기지국을 이용한 기존 측위 방식은 LTE, WCDMA, CDMA 등의 통신망을 기반으로 하는 연구가 진행되고 있다. 그런데, CDMA 통신망에서는 분해능이 떨어져 측위 성능도 상당히 떨어지는 단점이 있다. In general, GPS is mainly used as a wireless positioning technology, but the GPS positioning method has a disadvantage in that the error of the tracking position is large in a large metropolitan area, an indoor environment, and a shaded area. Recently, in order to solve the disadvantages of the GPS positioning method, research to improve the existing wireless positioning method using densely arranged base stations is being actively conducted. For example, research on the existing positioning method using a base station based on communication networks such as LTE, WCDMA, and CDMA is in progress. However, the CDMA communication network has a disadvantage in that the resolution is lowered and the positioning performance is considerably lowered.
이에 따라, 현재까지, GPS 또는 기지국을 이용한 무선 측위 방식을 적용하더라도, 요구조자에 대한 매우 정밀한 무선 측위가 필요한 재난 현장에서는 적용이 쉽지 않은 문제점이 있었다. Accordingly, up to now, even if a wireless positioning method using a GPS or a base station is applied, there is a problem in that it is not easy to apply it at a disaster site requiring very precise wireless positioning for a person in need.
본 발명은 재난 현장에서 구조자 및 요구조자에 대한 위치 확인을 보다 정확히 파악하여 재난현장에서의 구조 작업을 보다 원활하게 할 수 있도록 하는 위치 추정 방법 및 이를 지원하는 장치를 제공함에 있다. An object of the present invention is to provide a location estimation method and an apparatus supporting the same for more accurately identifying the location of a rescuer and a person in need at a disaster site so that the rescue operation at the disaster site can be performed more smoothly.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 위치 추정 방법은 구조자 단말이, 인접된 적어도 하나의 다른 구조자 단말과 송수신된 복수 종류의 무선 신호를 기반으로 통신 반경을 산출하고, 산출된 통신 반경을 토대로 현재 위치를 추정하는 단계, 상기 구조자 단말이, 상기 추정된 위치를 기반으로 요구조자 단말과 송수신하는 적어도 한 종류의 무선 신호를 기반으로 상기 요구조자 단말과의 거리 및 방향을 산출하는 단계, 상기 구조자 단말이, 상기 거리 및 방향을 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the method for estimating the position of the present invention for achieving the above object, the rescuer terminal calculates a communication radius based on a plurality of types of radio signals transmitted and received with at least one other rescuer terminal, and based on the calculated communication radius estimating the current location, the rescuer terminal calculating a distance and direction from the rescuer terminal based on at least one type of radio signal transmitted and received with the rescuer terminal based on the estimated location, the rescuer terminal , and outputting the distance and direction.
여기서, 상기 추정하는 단계는 LTE(Long Term Evolution), WLAN(Wireless Local Area Network), BLE (Bluetooth Low Energy) 방식의 무선 신호 RSSI(Received Signal Strength Indication)를 기반으로 상기 적어도 하나의 다른 구조자 단말과 상기 구조자 단말 간의 상대적 위치를 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Here, the step of estimating is based on a radio signal RSSI (Received Signal Strength Indication) of Long Term Evolution (LTE), Wireless Local Area Network (WLAN), and Bluetooth Low Energy (BLE) method with the at least one other rescuer terminal and and estimating the relative positions between the rescuer terminals.
추가로, 상기 추정하는 단계는 특정 위치에서, 상기 적어도 하나의 다른 구조자 단말과 상기 구조자 단말의 이동에 따라 획득한 센싱 정보를 기반으로, 상기 적어도 하나의 다른 구조자 단말의 이동 거리 및 이동 방향과 상기 구조자 단말의 이동 거리 및 이동 방향을 기반으로 상기 적어도 하나의 다른 구조자 단말과 상기 구조자 단말 간의 상대적 위치를 추정하는 단계를 포함한다.In addition, the estimating may include the movement distance and movement direction of the at least one other rescuer terminal and the movement direction of the at least one other rescuer terminal based on the sensing information obtained according to the movement of the rescuer terminal and the at least one other rescuer terminal at a specific location. and estimating a relative position between the at least one other rescuer terminal and the rescuer terminal based on the moving distance and the moving direction of the rescuer terminal.
여기서, 상기 방법은 상기 요구조자 단말과 송수신하는 신호를 기반으로 상기 센싱 정보를 기반으로 추정한 상대적 위치의 오차 보정을 수행하는 단계를 더 포함한다.Here, the method further includes performing error correction of the relative position estimated based on the sensing information based on the signal transmitted and received with the requestor terminal.
한편, 상기 요구조자 단말과의 거리 및 방향을 산출하는 단계는 상기 구조자 단말에 포함된 복수의 안테나를 이용하여 WLAN 및 BLE 중 적어도 하나의 통신 방식과 MIMO 방식을 이용하여 상기 요구조자 단말이 송신한 신호 수신 상태를 분석하여 상기 요구조자 단말과의 이격 거리 및 방향을 산출하는 단계를 포함한다.Meanwhile, the calculating of the distance and direction from the rescuer terminal may include receiving a signal transmitted by the rescuer terminal using at least one communication method of WLAN and BLE and a MIMO method using a plurality of antennas included in the rescuer terminal. and calculating a separation distance and direction from the requestor's terminal by analyzing the state.
또는, 상기 요구조자 단말과의 거리 및 방향을 산출하는 단계는 상기 구조자 단말과 상기 요구조자 단말 간에 송수신되는 복수 종류의 무선 신호의 RSSI를 분석하여 상기 구조자 단말과 상기 요구조자 단말과의 이격 거리 및 방향을 산출하는 단계를 포함한다.Alternatively, calculating the distance and direction from the rescuer terminal may include analyzing the RSSI of a plurality of types of radio signals transmitted and received between the rescuer terminal and the rescuer terminal to calculate the separation distance and direction between the rescuer terminal and the rescuer terminal including the steps of
추가로, 상기 요구조자 단말과의 거리 및 방향을 산출하는 단계는 상기 적어도 하나의 다른 구조자 단말과 상기 요구조자 단말 간에 송수신되는 복수 종류의 무선 신호의 RSSI를 분석하여 상기 적어도 하나의 다른 구조자 단말과 상기 요구조자 단말과의 이격 거리 및 방향을 산출하는 단계를 더 포함한다.In addition, calculating the distance and direction from the rescuer terminal may include analyzing the RSSI of a plurality of types of radio signals transmitted and received between the at least one other rescuer terminal and the rescuer terminal, and the at least one other rescuer terminal and the rescuer terminal. The method further includes calculating a separation distance and direction from the terminal.
이 경우, 상기 거리 및 방향을 출력하는 단계는 상기 구조자 단말이, 상기 구조자 단말과 상기 요구조자 단말의 이격 거리 및 방향과 상기 적어도 하나의 다른 구조자 단말과 상기 요구조자 단말과의 이격 거리 및 방향을 출력하는 단계를 포함한다.In this case, the step of outputting the distance and direction is that the rescuer terminal outputs the separation distance and direction between the rescuer terminal and the rescuer terminal and the separation distance and direction between the at least one other rescuer terminal and the rescuer terminal includes steps.
본 발명의 실시 예에 따른 구조자 단말은 인접된 적어도 하나의 다른 구조자 단말과 송수신된 복수 종류의 무선 신호를 송수신할 수 있는 통신 회로들을 포함하는 통신 모듈, 디스플레이, 상기 디스플레이 및 상기 통신 모듈과 기능적으로 연결되는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 상기 복수 종류의 무선 신호를 기반으로 통신 반경을 산출하고, 산출된 통신 반경을 토대로 현재 위치를 추정하고, 상기 추정된 위치를 기반으로 요구조자 단말과 송수신하는 적어도 한 종류의 무선 신호를 기반으로 요구조자 단말과의 거리 및 방향을 산출한 후, 상기 거리 및 방향을 상기 디스플레이에 출력하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.The rescuer terminal according to an embodiment of the present invention is functionally with a communication module, a display, the display and the communication module including communication circuits capable of transmitting and receiving a plurality of types of wireless signals transmitted and received with at least one other adjacent rescuer terminal a processor to be connected, wherein the processor calculates a communication radius based on the plurality of types of radio signals, estimates a current position based on the calculated communication radius, and transmits/receives to/from a requestor terminal based on the estimated position. It is characterized in that after calculating the distance and direction to the requestor's terminal based on one type of radio signal, the control is performed to output the distance and direction to the display.
본 발명의 실시 예에 따른 구조 지원 서버 장치는 적어도 하나의 구조자 단말과 통신할 수 있는 통신 인터페이스, 상기 통신 인터페이스와 기능적으로 연결된 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 복수의 구조자 단말들이 상호 간에 송수신하는 복수 종류의 무선 신호를 수신하고, 상기 복수 종류의 무선 신호를 기반으로 상기 복수의 구조자 단말들의 통신 반경을 산출하고, 산출된 통신 반경을 토대로 상기 복수의 구조자 단말들 간의 상대적 위치를 추정하고, 상기 추정된 위치를 기반으로 상기 복수의 구조자 단말들과 요구조자 단말이 송수신하는 적어도 한 종류의 무선 신호를 기반으로 상기 요구조자 단말과 상기 복수의 구조자 단말들과의 거리 및 방향을 산출한 후, 상기 거리 및 방향을 상기 복수의 구조자 단말들에게 전송하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.A rescue support server apparatus according to an embodiment of the present invention includes a communication interface capable of communicating with at least one rescuer terminal, and a processor operatively connected to the communication interface, wherein the processor includes a plurality of rescuers terminals transmitting and receiving each other. Receiving a type of radio signal, calculating a communication radius of the plurality of rescuers terminals based on the plurality of types of radio signals, estimating a relative position between the plurality of rescuers terminals based on the calculated communication radius, and the estimation After calculating the distance and direction between the rescuer terminal and the plurality of rescuer terminals based on at least one type of radio signal transmitted and received by the plurality of rescuer terminals and the rescuer terminal based on the location, the distance and direction It is characterized in that the control to be transmitted to the plurality of rescuers terminals.
상술한 본 발명은, 재난현장 상황에서 이동통신 전 대역(LTE, WCDMA, CDMA, Wi-Fi, BT)의 무선신호를 측정 후 구조자 및 요구조자 군집 지역을 스캔하여 정확한 위치를 파악함으로써 요구조자를 신속하게 구조할 수 있도록 지원한다. The present invention described above measures the radio signal of all mobile communication bands (LTE, WCDMA, CDMA, Wi-Fi, BT) in a disaster site situation, and then scans the rescuer and rescuer cluster area to determine the exact location of the rescuer to quickly support to rescue.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 위치 추정 시스템 환경의 한 예를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 구조자 단말 구성의 한 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 구조자 단말의 통신 모듈의 한 형태를 예시한 것이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 구조자 단말의 프로세서 구성의 한 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 구조자 단말들 간의 연결 정보 처리의 한 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 구조자 단말의 통신 반경 산출과 관련한 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 요구조자 위치 추정의 한 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 거리에 따른 RSSI 변경을 나타낸 도면이다.
도 9는 복수의 구조자 단말들을 이용하여 요구조자의 위치를 추정하는 과정의 한 예를 나타낸 도면이다.
도 10은 안테나 파형 분석 및 방향 탐지의 한 예를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 위치 추정 방법의 한 예를 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating an example of a location estimation system environment according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating an example of a rescuer terminal configuration according to an embodiment of the present invention.
3 illustrates a form of a communication module of a rescuer terminal according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating an example of a processor configuration of a rescuer terminal according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating an example of connection information processing between rescuers terminals.
6 is a diagram related to the calculation of the communication radius of the rescuer terminal.
7A and 7B are diagrams illustrating an example of requestor location estimation.
8 is a diagram illustrating RSSI change according to distance according to an embodiment of the present invention.
9 is a diagram illustrating an example of a process for estimating the location of a rescuer using a plurality of rescuer terminals.
10 is a diagram illustrating an example of antenna waveform analysis and direction detection.
11 is a diagram illustrating an example of a location estimation method according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 물론 본 발명의 권리범위는 하기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진자에 의하여 다양하게 변형 실시될 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail based on the accompanying drawings. Of course, the scope of the present invention is not limited to the following examples, and various modifications may be made by those of ordinary skill in the art without departing from the technical gist of the present invention.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있다. The terms or words used in the present specification and claims described below should not be construed as being limited to their ordinary or dictionary meanings, and the inventors have appropriate concepts of terms in order to best describe their inventions. It should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined in Accordingly, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only preferred embodiments of the present invention, and do not represent all the technical spirit of the present invention, so various equivalents that can be substituted for them at the time of the present application and variations.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 위치 추정 시스템 환경의 한 예를 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating an example of a location estimation system environment according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 위치 추정 시스템 환경(10)은 네트워크(50), 적어도 하나의 구조자 단말(101, 102, 103), 요구조자 단말(200), 및 구조 지원 서버 장치(300)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1 , the location
상기 네트워크(50)는 상기 적어도 하나의 구조자 단말(101, 102, 103), 상기 요구조자 단말(200), 구조 지원 서버 장치(300)들 간의 통신 채널 형성을 지원한다. 예컨대, 상기 네트워크(50)는 적어도 하나의 구조자 단말(101, 102, 103)과 구조 지원 서버 장치(300)의 통신 채널 형성을 지원할 수 있다. 이러한, 상기 네트워크(50)는 예컨대, LTE 방식, CDMA 방식, WCDMA 방식 등 이동통신 모듈이 장착된 적어도 하나의 구조자 단말(101, 102, 103)의 통신 채널 형성을 지원할 수 있다. 추가로, 상기 네트워크(50)는 다양한 통신 방식 예컨대, 3세대, 4세대 또는 5세대 통신 방식의 통신 채널 형성을 지원할 수 있다. The
상기 적어도 하나의 구조자 단말(101, 102, 103)은 구조 활동을 수행하는 구조자들이 파지하고, 구조 활동 과정에서, 자신의 현재 위치 또는 구조자들 간의 상대적 위치를 파악한 후, 요구조자 단말(200)의 위치를 정확히 파악함으로써, 요구조자의 구조 활동을 원활하게 수행할 수 있도록 지원한다. 이러한 적어도 하나의 구조자 단말(101, 102, 103)은 예컨대, 소방대원이 소방 활동을 진입하기 전에 소지한 단말이 될 수 있다. 상기 적어도 하나의 구조자 단말(101, 102, 103)은 재난 환경에서 일정 위치에 배치된 후, 상호 구조자 단말들 간의 위치를 추정 및 오차 보정을 수행함으로써 자신의 현재 위치 또는 다른 구조자 단말들 간의 상대적 위치를 보다 정확하게 파악할 수 있다. 상기 적어도 하나의 구조자 단말(101, 102, 103)은 상호 간의 상대적 위치가 정확히 추정된 상태에서, 요구조자 단말(200)이 송출하는 무선 신호에 대한 RSSI(Received Signal Strength Indication)를 분석하여 요구조자 단말(200)과 적어도 하나의 구조자 단말(101, 102, 103) 간의 방향 및 거리를 제공할 수 있다. 이를 기반으로, 구조자들은 요구조자 단말(200)을 파지한 요구고자를 쉽게 검색하고 신속한 구조 활동을 수행할 수 있다. 한편, 도시된 설명에서는 적어도 하나의 구조자 단말(101, 102, 103)이 3개가 배치된 구성을 예시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 적어도 하나의 구조자 단말(101, 102, 103)은 2개 이상 또는 4개 이상 등 복수개가 포함될 수 있다. The at least one
상기 요구조자 단말(200)은 일반 사용자가 소유한 휴대용 통신 단말이 될 수 있다. 상기 휴대용 통신 단말은 다양한 통신 방식을 통해 신호를 송출할 수 있다. 예컨대, 상기 휴대용 통신 단말은 LTE, WLAN(Wi-Fi 또는 Wi-Fi direct), BT 또는 BLE 통신 운용과 관련한 통신 회로를 포함하고, 지정된 설정에 따라, 상기 복수의 통신 회로 중 적어도 하나 또는 전체를 운용하여 신호를 송출할 수 있다. 이러한 휴대용 통신 단말은 사용자의 현재 상황에 따라 요구조자 단말(200)이 될 수 있다. 상기 요구조자 단말(200)은 지정된 설정에 따라 또는 사용자 조작에 따라 요구조에 필요한 신호 송출을 수행할 수 있다. 또는, 상기 요구조자 단말(200)은 별도의 사용자 조작이 없더라도, 설치된 통신 기능 운용과 관련하여, 복수의 통신 회로 중 적어도 하나의 통신 회로를 기반으로 신호 송출을 수행할 수 있다. 또는, 요구조자 단말(200)은 캠핑 온을 수행한 기지국의 재난 신호 수신에 따라 요구조자 단말(200)로서 동작할 수 있다.The
상기 구조 지원 서버 장치(300)는 네트워크(50)를 통하여 적어도 하나의 구조자 단말(101, 102, 103)과 통신 채널을 형성하고, 적어도 하나의 구조자 단말(101, 102, 103)이 제공하는 정보에 따라, 적어도 하나의 구조자 단말(101, 102, 103)의 현재 위치 또는 상대적 위치를 산출한 후, 적어도 하나의 구조자 단말(101, 102, 103)의 추정 위치를 기반으로 요구조자 단말(200)의 방향 및 거리를 산출할 수 있다. 이와 관련하여, 상기 구조 지원 서버 장치(300)는 네트워크(50)와 통신을 수행할 수 있는 통신 인터페이스, 메모리, 프로세서를 포함할 수 있다. 상기 구조 지원 서버 장치(300)의 메모리는 적어도 하나의 구조자 단말(101, 102, 103)의 식별 정보 및 적어도 하나의 구조자 단말(101, 102, 103)이 제공한 정보, 적어도 하나의 구조자 단말(101, 102, 103)의 추정 위치, 오차 보정, 요구조자 단말(200)의 거리 및 방향에 대한 정보를 저장할 수 있다. 상기 구조 지원 서버 장치(300)의 프로세서(150)는 재난 현장에 출동한 적어도 하나의 구조자 단말(101, 102, 103)에 대한 식별 정보를 수집하고, 재난 환경에 대한 지도 정보를 기반으로 적어도 하나의 구조자 단말(101, 102, 103)의 재난 환경에서의 제안 위치 정보를 제공할 수 있다. 재난 환경에서 적어도 하나의 구조자 단말(101, 102, 103)이 제안 위치에 배치되면, 구조 지원 서버 장치(300)는 적어도 하나의 구조자 단말(101, 102, 103)이 제공하는 정보를 토대로 구조자 단말(100)의 상대적 위치 추정을 수행할 수 있다. 또한, 구조 지원 서버 장치(300)는 요구조자 단말(200)이 송출한 신호에 대한 적어도 하나의 구조자 단말(101, 102, 103)의 정보를 토대로, 적어도 하나의 구조자 단말(101, 102, 103) 간의 상대 위치에 대한 오차 보정을 수행할 수 있다. 상기 구조 지원 서버 장치(300)는 요구조자 단말(200)이 송출한 정보와 적어도 하나의 구조자 단말(101, 102, 103) 간의 거리 및 방향을 RSSI 정보를 토대로 산출하고, 이를 적어도 하나의 구조자 단말(101, 102, 103)에 제공할 수 있다. 한편, 상술한 설명에서는, 구조 지원 서버 장치(300)는 적어도 하나의 구조자 단말(101, 102, 103)로부터 재난 환경에서의 구조자 단말 운용에 관한 정보를 수집한 후, 수집된 정보를 토대로 적어도 하나의 구조자 단말(101, 102, 103) 간의 상대 위치, 요구조자 단말(200)의 추정 위치에 대한 거리와 방향 정보를 제공하는 것으로 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 적어도 하나의 구조자 단말(101, 102, 103) 중 하나의 구조자 단말이 마스터 장치가 되고, 나머지 구조자 단말이 슬레이브 장치가 되어, 재난 환경에 관한 정보를 마스터 장치가 수집 및 분석하여 자신들의 상대적 위치와 요구조자 단말(200)의 위치 추정을 수행하도록 구성될 수도 있다. 이 경우, 본 발명의 위치 추정 시스템 환경(10)에서 구조 지원 서버 장치(300) 구성은 생략될 수 있다. The rescue
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 구조자 단말 구성의 한 예를 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 구조자 단말의 통신 모듈의 한 형태를 예시한 것이다. 설명에 앞서, 도 2에서 설명한 구조자 단말(100)은 도 1에서 설명한 적어도 하나의 구조자 단말(101, 102, 103) 중 하나일 수 있다. 이하 설명에서는, 상기 적어도 하나의 구조자 단말(101, 102, 103)을 구조자 단말(100)을 대표로 하여 설명하기로 한다.2 is a diagram illustrating an example of a rescuer terminal configuration according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 illustrates a form of a communication module of a rescuer terminal according to an embodiment of the present invention. Prior to description, the
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른, 구조자 단말(100)은 적어도 하나의 안테나(ANT), 통신 모듈(110), 센서 모듈(120), 메모리(130), 디스플레이(140) 및 프로세서(150)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2 , the
상기 적어도 하나의 안테나(ANT)는 상기 통신 모듈(110)에 포함된 각 통신 회로들의 통신 주파수 대역을 지원하도록 복수개가 배치될 수 있다. 또는, 상기 적어도 하나의 안테나(ANT)는 통신 회로들의 주파수 대역을 모두 지원할 수 있도록 광대역 안테나로 마련될 수 있다. 상기 적어도 하나의 안테나(ANT)가 광대역 안테나로 제작되는 경우, 상기 안테나(ANT)는 주파수 대역이 700MHz~6.0GHz의 대역폭 5300MHz를 커버하면서 이득이 1.0dBi를 가지는 수직 편파 특성을 가지도록 디스콘 타입의 복사 소자를 채용할 수 있다. 또한, 동일한 주파수 대역과 이득을 가지는 수평 편파 특성을 가지도록 PCB 기판을 이용한 복사 소자를 채용할 수 있다. 즉, 상기 적어도 하나의 안테나(ANT)는 수직 및 수평 편파가 광대역 특성을 커버할 수 있으며, 지정된 크기 이상의 이득을 가지도록 마련되며, PCB 기판 및 디스콘 타입 복사 소자가 복합적으로 연결된 구조를 가질 수 있다. A plurality of the at least one antenna ANT may be disposed to support a communication frequency band of each communication circuit included in the
상기 통신 모듈(110)은 구조자 단말(100)의 통신 채널 형성을 지원할 수 있다. 예컨대, 상기 통신 모듈(110)은 구조 지원 서버 장치(300)와 통신 채널을 형성할 수 있다. 또는, 상기 통신 모듈(110)은 요구조자 단말(200)이 송출하는 다양한 통신 방식의 신호 중 적어도 하나를 수신할 수 있다. 이와 관련하여, 상기 통신 모듈(110)은 제1 통신 회로(111), 제2 통신 회로(112), 제3 통신 회로(113)를 포함할 수 있다. 상기 제1 통신 회로(111)는 예컨대, LTE 통신 방식의 신호를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 통신 회로(111)는 네트워크(50)를 통해 구조 지원 서버 장치(300)와 데이터 송수신을 수행할 수 있다. 또는, 제1 통신 회로(111)는 요구조자 단말(200) 검색 시, 송신 주파수를 사용하지 않고, 수신 주파수만 스캔하는 동작을 수행하여 요구조자 단말(200)이 송출하는 LTE 신호를 수집할 수 있다. 이와 관련하여, 통신 모듈(110)은 Notch를 포함하고, 상기 Notch를 이용하여 요구조자 단말(200)의 LTE 신호 수집 시, 송신 주파수를 이용하는 path를 차단할 수 있다. 상기 제2 통신 회로(112)는 예컨대, 와이파이 통신 방식 또는 와이파이 다이렉트 통신 방식을 지원할 수 있다. 상기 제3 통신 회로(113)는 블루투스 통신 방식 또는 BLE(Bluetooth low energy) 통신 방식을 지원할 수 있다. The
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 구조자 단말(100)의 통신 모듈(110)은 예컨대, 안테나(ANT)에 연결된 ATT(1001), 제1 증폭기(1002a), 제2 증폭기(1002b), 제1 PLL(1003a), 제3 증폭기(1002c), 제1 밴드패스 필터(1004a)(또는 제1 멀티플렉서), 제4 증폭기(1002d), 제2 밴드패스 필터(1004b)(또는 제2 멀티플렉서), 제5 증폭기(1002e), 제1 검출기(1005a), 제2 PLL(1003b), 제3 밴드패스 필터(1004c)(제3 멀티플렉서), 제6 증폭기(1002f), 제2 검출기(1005b), AD(1006)를 포함할 수 있다. 상기 안테나(ANT)는 다양한 주파수 대역의 신호를 커버할 수 있도록 구현되며, 예컨대, 적어도 이동 통신 3사의 무선 주파수 신호를 수신할 수 있도록 구현될 수 있다. 상기 ATT(1001)는 안테나(ANT)가 수신한 신호를 감쇠시켜 출력할 수 있다. 상기 제1 내지 제6 증폭기(1002f)는 입력단의 신호를 지정된 크기로 증폭하여 출력할 수 있다. 상기 제1 PLL(1003a) 및 제2 PLL(1003b)은 입력 신호와 출력 신호 사이에서 되먹임된 신호와의 위상을 이용하여 출력 신호를 제어할 수 있다. 되먹임 루프 인 현재 출력 신호의 주파수 디바이더 결과와 입력된 신호와의 위상차를 검출하고, 검출된 위상차를 오차로 판단하여 오차가 감소되도록 VCO의 입력전압을 조절함으로써 출력 주파수를 변경하도록 조절할 수 있다. 상기 제1 PLL(1003a) 및 제2 PLL(1003b)은 800MHz ~ 2615MHz까지의 로컬 신호를 생성할 수 있다. 상기 제1 내지 제3 밴드패스 필터들(1004a, 1004b, 1004c)은 안테나(ANT)를 통해 수신된 신호에서 지정된 주파수 대역의 신호를 필터링(예: 이동통신 3사의 무선 주파수 신호 중 업링크 신호만 통과시킴)할 수 있다. 상기 제1 및 제2 검출기들(1005a, 1005b)은 IF-Saw로부터 RF 신호를 검출할 수 있다. 상기 AD(1006)는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 프로세서(150)에 전달할 수 있다. Referring to FIG. 3 , the
상기 센서 모듈(120)은 구조자 단말(100)의 이동에 따른 이동 방향 및 이동 거리 검출을 위한 적어도 하나의 센싱 정보를 수집할 수 있다. 예컨대, 상기 센서 모듈(120), 가속도 센서, 지자기 센서, 자이로 센서 중 적어도 하나를 포함하고, 각 센서의 구동에 따른 센싱 정보를 수집할 수 있다. 상기 센서 모듈(120)이 수집한 센싱 정보는 구조자 단말들 간의 상대적 위치 추정 과정에 이용될 수 있다. The
상기 메모리(130)는 구조자 단말(100) 운용에 필요한 다양한 정보를 저장할 수 있다. 예컨대, 상기 메모리(130)는 통신 모듈(110)에 포함된 제1 통신 회로(111) 운용을 위한 프로그램, 제2 통신 회로(112) 운용을 위한 프로그램, 제3 통신 회로(113) 운용을 위한 프로그램, 센서 모듈(120)이 수집한 센싱 정보를 토대로 구조자 단말의 이동 거리 및 방향 산출을 수행하는 프로그램, 홉 카운트 정보를 토대로 타 구조자 단말과의 상대적 위치를 산출하고 표시하는 프로그램, 구조자 단말들의 상대적 위치에 대한 오차 보정을 수행하는 프로그램, 요구조자 단말(200)이 송출한 신호를 수집하고 이를 기반으로 요구고자 단말의 위치를 산출 및 표시하는 프로그램을 저장할 수 있다. 또는, 상기 메모리(130)는 요구조자 단말(200)의 위치 추정을 위해 수집된 정보 및 요구조자 단말(200)의 위치 추정 정보를 저장할 수 있다. 또한, 상기 메모리(130)는 재난 환경과 관련한 지도 정보를 저장할 수 있다. The
상기 디스플레이(140)는 구조자 단말(100) 운용에 필요한 다양한 화면을 출력할 수 있다. 예컨대, 상기 디스플레이(140)는 구조자 단말(100)이 위치한 재난 환경에 대한 지도 정보를 표시할 수 있다. 상기 디스플레이(140)는 다른 구조자 단말 및 자신의 지도상의 위치 또는 다른 구조자 단말들 간의 상대적 위치를 표시할 수 있다. 상기 디스플레이(140)는 구조자 단말들 간의 상대적 위치(또는 지도상의 위치)가 표시된 상태에서 요구조자 단말(200)의 위치를 표시할 수 있다. 또는, 상기 디스플레이(140)는 구조자 단말(100)을 기준으로 요구조자 단말(200)의 이격 방향 및 이격 거리를 출력할 수 있다. The
상기 프로세서(150)는 구조자 단말(100)의 운용과 관련한 프로그램의 활성화, 데이터의 수집과 전달 및 처리 등을 수행할 수 있다. 예컨대, 상기 프로세서(150)는 도 4에 도시된 바와 같은 구성을 통하여, 다른 구조자 단말 간의 상대적 위치, 오차 보정, 요구조자 단말(200)의 위치 추정과 표시를 수행할 수 있다. The
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 구조자 단말의 프로세서 구성의 한 예를 나타낸 도면이며, 도 5는 구조자 단말들 간의 연결 정보 처리의 한 예를 나타낸 도면이다. 도 6은 구조자 단말의 통신 반경 산출과 관련한 도면이며, 도 7a 및 도 7b는 요구조자 위치 추정의 한 예를 나타낸 도면이다.4 is a diagram illustrating an example of a processor configuration of a rescuer terminal according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a diagram illustrating an example of processing connection information between rescuers terminals. 6 is a diagram related to the calculation of the communication radius of the rescuer's terminal, and FIGS. 7A and 7B are diagrams illustrating an example of estimating the location of the rescuer.
도 4를 참조하면, 본 발명의 구조자 단말(100)의 프로세서(150)는 연결 정보 처리부(151), 통신 반경 산출부(153), 구조자 위치 추정부(155) 및 요구조자 위치 추정부(157)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 4 , the
상기 연결 정보 처리부(151)는 인접된 다른 구조자 단말들과의 송수신되는 무선 신호를 수집할 수 있다. 이와 관련하여, 연결 정보 처리부(151)는 메모리(130)에 저장된 다른 구조자 단말들의 식별 정보(또는 무선 신호를 송수신하는 통신 회로의 식별 정보)를 기반으로 다른 구조자 단말들이 전송한 무선 신호를 수집할 수 있다. 연결 정보 처리부(151)는 수집된 무선 신호와 도 5에 도시된 그래프를 기반으로 이격 거리를 산출할 수 있다. 도 5를 참조하면, 다른 구조자 단말들과 송수신하는 신호는 거리에 따라 RSS(수신된 신호 세기) 값의 확률이 달라질 수 있다. 상기 연결 정보 처리부(151)는 현재 다른 구조자 단말들과 송수신되는 신호들을 누적하고 도 5에 도시된 바와 같은 그래프와 비교하여 거리를 산출할 수 있다. 상기 연결 정보 처리부(151)는 무선 신호 수집과 관련하여, 제1 내지 제3 통신 회로들(111, 112, 113) 중 적어도 하나를 기반으로 다른 구조자 단말들과 신호 송수신을 처리할 수 있다. The connection
상기 통신 반경 산출부(153)는 연결 정보 처리부(151)가 처리한 거리 값들을 기준으로 통신 반경을 산출할 수 있다. 이때, 통신 반경 산출부(153)는 인접된 다른 구조자 단말들과 송수신되는 신호의 홉 수를 확인하고, 1홉 수신 신호 세기를 결정할 수 있다. 이와 관련하여, 통신 반경 산출부(153)는 도 6에 도시된 바와 같이, 1 홉의 수신 신호 세기를 전 방향으로 산출하고, 산출된 정보를 토대로 최소 신호 전송 반경 및 최대 신호 전송 반경을 산출할 수 있다. The communication
상기 구조자 위치 추정부(155)는 센서 모듈(120)을 이용하여 자신이 위치를 추정할 수 있다. 예컨대, 구조자 위치 추정부(155)는 가속도 센싱 정보, 지자기 센싱 정보, 자이로 센싱 정보를 토대로 구조자 단말(100)이 어느 방향으로 어느 거리만큼 이동하는지 확인할 수 있다. 이 과정에서, 상기 구조자 위치 추정부(155)는 GPS 센서로부터 획득된 실외 측정 가능 지점을 기준으로, 실내에 진입한 상태에서의 위치 정보를 산출할 수 있다. 이를 위하여, 상기 구조자 위치 추정부(155)는 GPS 센서에 의한 신호 수집이 불가능한 시점 예컨대, 실내 진입 시점부터 센싱 정보를 토대로 PDR(Pedestrian dead reckoning) 측정을 수행할 수 있다. 추가로, 구조자 위치 추정부(155)는 다른 구조자 단말로부터 위치 정보를 수집하고, 다른 구조자 단말과의 신호 송수신 과정에서 획득되는 RSSI를 기반으로 상대적 방향 및 거리를 보정할 수 있다. The rescuer
상기 요구조자 위치 추정부(157)는 구조자 위치 추정이 완료되면, 이를 기반으로, 요구조자 위치 추정을 수행할 수 있다. 예컨대, 도 7a에 도시된 바와 같이, 복수의 구조자 단말들(Anchor 1, Anchor 2, Anchor 3)의 위치를 구조자 위치 추정부(155)를 통해 정의하고, 통신 반경 산출부(153)에서 산출한 제1 홉 통신 반경을 기준으로, 해당 범위 내에서 신호를 송출하는 요구조자 단말(Mobile 1)의 위치를 추정할 수 있다. 추정 방식은, 도시된 바와 같이, 복수의 구조자 단말들(예: Anchor 1, Anchor 2) 간의 메시지 송수신을 수행((a) Message From anchor))하고, NBP(Nonparametric belief propagation)의 신뢰도를 기준으로 요구조자 단말(Mobile 1)의 위치를 추정하고((b) Belief with NBP), 제1 구조자 단말(Anchor 1) 및 제2 구조자 단말(Anchor 2) 사이의 중첩 영역과 NBP 신뢰도를 통해 추정한 위치와의 중첩 영역을 산출한 후((c)Maximum location boundary), 요구조자 단말(Mobile 1)의 위치를 확정((d)Belief with CINBP)할 수 있다. 한편, 도 7a에서는 제1 구조자 단말(Anchor 1) 및 제2 구조자 단말(Anchor 2)의 통신 반경을 기준으로 요구조자 단말(Mobile 1)의 위치를 산출하는 방법과 다르게, 도 7b에서와 같이, 제1 구조자 단말(Anchor 1)의 통신 반경을 기준으로, 요구조자 단말(Mobile 1)의 위치를 추정할 수 있다. 즉, 도 7b에 나타낸 바와 같이, 제1 구조자 단말(예: Anchor 1)로부터 메시지가 송출되어 요구조자 단말(Mobile 1)의 위치가 추정되면((a) Message From anchor)), NBP(Nonparametric belief propagation)의 신뢰도를 기준으로 요구조자 단말(Mobile 1)의 위치를 추정하고((b) Belief with NBP), 제1 구조자 단말(Anchor 1)과, 제2 구조자 단말(Anchor 2) 및 제3 구조자 단말(Anchor 3) 사이의 중첩 영역과 요구조자 단말(Mobile 1)의 추정 위치와의 중첩 영역을 산출한 후((c)Maximum location boundary), 요구조자 단말(Mobile 1)의 위치를 확정((d)Belief with CINBP)할 수 있다. When the rescuer location estimation is completed, the rescuer
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 구조자 단말(100 또는 Anchor)은 LTE/BLE/WLAN 연결정보 기반으로, 소방대원 측위 알고리즘을 수행하여, 소방대원 단말의 연결정보를 토대로 네트워크 토폴로지 구축하고, 구조자 단말들 간의 송수신되는 LTE/BLE/WLAN 무선 신호를 기반으로 구조자 단말들 간의 거리에 따른 수신신호세기(RSSI) 분석하고, 수신신호세기 분석을 통한 1 홉 정의 및 연결정보 산출을 수행할 수 있다. 추가로, 상기 구조자 단말(100 또는 Anchor)은 단말 수신신호세기(RSSI)의 통신 특성을 고려하기 위해 통신연결 모델을 적용하되, 통신불규칙도를 고려하여 최대전송반경에 대한 1 홉 수신신호세기를 결정한다. 추가로, 상기 구조자 단말(100 또는 Anchor)은 멀티 홉 카운트 정보를 활용하여 PDR 오차 보정을 수행할 수 있다. 여기서, 상기 구조자 단말(100 또는 Anchor)은 구조자 단말에서 다른 구조자 단말 또는 요구조자 단말까지 최대 거리는 최대통신반경과 홉 수를 곱하여 계산할 수 있으며, 최대 거리를 활용하여 각 구조자 단말들에서 요구조자 단말(200)의 위치 후보를 확보할 수 있다. 상기 구조자 단말(100 또는 Anchor)은 확인된 요구조자 단말(200)의 위치 후보의 교차지역을 계산하여 최대 위치반경 측정값을 산출하고, 요구조자 단말(200)의 위치 후보를 역산하여 시간에 따라 누적되는 PDR 오차를 제거할 수 있다. 이와 관련하여, 상기 구조자 단말(100 또는 Anchor)은 소방대원(앵커)의 상대 위치를 기준으로 네트워크 노드 위치 측정을 수행할 수 있는 알고리즘을 메모리(130)에 저장 관리할 수 있다. 그리고 구조자 단말(100 또는 Anchor)은 네트워크 토폴로지 분석을 통해 한 홉 당 거리를 추정하고, 추정된 거리와 홉 수를 곱하여 구조자 단말들 간의 상대 거리 추정할 수 있다. 누적오차가 제거된 소방대원의 PDR 상대위치를 기준으로 다변측량 또는 베이지안 필터링 기법을 통해 요구조자 단말(200)의 네트워크 노드에서의 위치 추정할 수 있다. 추가로, 상기 구조자 단말(100 또는 Anchor)은 비등방성 네트워크의 연결정보 불안정성 제거를 통한 range-free 알고리즘 최적화할 수 있다. 실내/외 장애물에 의해 발생하는 비등방성 네트워크는 연결정보의 불안정성을 야기할 수 있다. 즉, 연결정보의 불안정성에 의해 노드 위치 측정 알고리즘의 오차가 증가할 수 있다. 이에 따라, 상기 구조자 단말(100 또는 Anchor)은 연결정보 불안정성 제거를 위해 연결정보의 우회를 고려하여 한 홉 거리 오차 보정 기법을 적용함으로써, 비등방성 네트워크에 강인한 range-free 알고리즘 적용할 수 있다.As described above, the
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 거리에 따른 RSSI 변경을 나타낸 도면이다.8 is a diagram illustrating RSSI change according to distance according to an embodiment of the present invention.
요구조자 단말(200)에 대한 구조 행위를 수행하는 과정에서, 상황에 따라, 1인의 소방대원이 구조 행위를 위해 요구조자 단말(200)에 접근할 수 있다. 이와 관련하여, 구조자 단말(100)은 LTE/BLE/WLAN 신호 기반의 요구조자 정밀 측위를 수행한다. 이와 관련하여, 구조자 단말(100)은 도 8에 나타낸 거리에 따른 RSSI 감쇄 모델을 기반으로, 요구조자 단말(200) 과의 송수신된 신호의 RSSI 분석 및 방향 정보를 통한 요구조자의 근접 감지 및 측위를 수행한다. 이를 위해, 구조자 단말(100)은 신호감쇄모델, 멀티패스와 같은 통신환경을 고려한 RSSI 모델링을 수행하고, 수신신호 수집을 통해 거리에 따른 RSSI 데이터 분석을 수행할 수 있다. 또한, 구조자 단말(100)은 요구조자 단말(200)까지의 거리 추정을 위한 채널 모델 분석 및 요구조자 단말(200)로부터 수신한 RSSI를 통해 구조자 단말(100)까지의 거리를 산출할 수 있다. 추가로, 구조자 단말(100)은 지향성 안테나 기반의 방향 탐지 알고리즘을 통해 구조자 단말(100)의 위치에 대한 요구조자 단말의 상대적 방향 정보 파악할 수 있다. In the process of performing the rescue action on the
도 9는 복수의 구조자 단말들을 이용하여 요구조자의 위치를 추정하는 과정의 한 예를 나타낸 도면이다.9 is a diagram illustrating an example of a process for estimating the location of a rescuer using a plurality of rescuer terminals.
도 9를 참조하면, 요구조자 단말(200)에 대한 구조 행위를 수행하는 과정에서, 상황에 따라, 복수의 소방대원이 구조 행위를 위해 요구조자 단말(200)에 접근할 수 있다. 복수의 소방대원이 각각 구조자 단말들(101, 102, 103)을 보유한 상태에서, 지정된 지점에 위치하게 되면, 각 구조자 단말들(101, 102, 103)은 각자의 위치에서, 요구조자 단말(200)로부터 수신된 RSSI 신호를 기반으로 각각 거리 및 방향을 측위할 수 있다. 이때, 각 구조자 단말들(101, 102, 103)은 요구조자 단말(200)로부터 수신한 RSSI를 통해 추정한 거리를 측정값으로 하는 확장칼만필터 기반으로 위치 추정을 수행할 수 있다. 또한, 상기 구조자 단말들(101, 102, 103)은 RSSI 모델의 비선형성이 지정된 값 이상인 경우, 해당 비선형성으로 인하여 발생하는 확장칼만필터의 오차를 보정하기 위한 sigma point 칼만필터링 기반의 위치 추정을 수행할 수 있다. 상술한 바와 같이, 구조자 단말들(101, 102, 103)은 RSSI 및 지향성 안테나의 방향정보 기반 Multi-lateration(현재 구조자 단말들(101, 102, 103)의 좌표 기준)을 수행하여 요구조자 단말(200)의 위치 파악을 수행할 수 있다.Referring to FIG. 9 , in the process of performing a rescue action on the
도 10은 안테나 파형 분석 및 방향 탐지의 한 예를 나타낸 도면이다.10 is a diagram illustrating an example of antenna waveform analysis and direction detection.
구조자 단말(100)은 앞서 언급한 바와 같이 복수의 안테나를 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 구조자 단말(100)은 WLAN/BLE 방식의 통신 회로를 운용하기 위하여 복수의 안테나를 이용하여 MIMO를 수행할 수 있다. 이와 동일하게, 요구조자 단말(200)도 복수의 안테나를 기반으로 MIMO WLAN/BLE 신호 송수신을 수행할 수 있다. 이 경우, 상기 구조자 단말(100)은 요구조자 단말(200)이 전송한 무선 신호에 대하여 도 10에 도시된 바와 같은 신호 파형을 획득할 수 있다. 예컨대, 구조자 단말(100)은 2개의 안테나를 이용하여 와이파이 신호를 수신할 수 있으며, 이 경우 도시된 바와 같이 2개의 안테나(예: Antenna 1 및 Antenna 2)가 무선 신호를 수신할 수 있다. 상기 구조자 단말(100)은 안테나들 간의 이격 거리 및 상기 신호 파형을 분석을 수행함으로서, 구조자 단말(100)과 요구조자 단말(200) 간의 거리 및 방향을 탐지하고, 거리 및 방향 중 적어도 하나를 디스플레이(140)에 출력할 수 있다. The
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 위치 추정 방법의 한 예를 나타낸 도면이다.11 is a diagram illustrating an example of a location estimation method according to an embodiment of the present invention.
도 11을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 위치 추정 방법과 관련하여, S11 단계에서, 복수의 구조자 단말들(101, 102, 103)이 일정 지점에 배치될 수 있다. 예컨대, 재난 환경이 실내인 경우, 복수의 구조자 단말들(101, 102, 103)을 보유한 소방대원은 상호 간의 지정된 거리 이상 이격되어 구조 활동을 위한 자리를 잡을 수 있다. 위치가 정해지면, 복수의 구조자 단말들(101, 102, 103) 중 적어도 하나의 구조자 단말의 소방대원의 입력 신호에 따라 S13 단계에서, 구조자 단말들(101, 102, 103)의 위치 추정이 수행될 수 있다. 또는, 상기 복수의 구조자 단말(100)이 각각 서로 일정 거리 이상 이격되기 이전부터 위치 추정을 위한 연결 정보 처리 및 통신 반경 산출 동작이 수행될 수 있다. 이 과정에서, 상기 복수의 구조자 단말들(101, 102, 103)은 각각 센싱 정보를 기반으로 PDR 측위를 수행하여 자신의 현재 위치에 대한 정보를 다른 구조자 단말들과 공유할 수 있다. PDR 측위의 시작점은 예컨대, GPS 수신 마지막 지점 또는 특정 소방대원이 지정한 지점이 될 수 있다. 또는, 복수의 구조자 단말들(101, 102, 103)이 일정 거리 이내 집합된 시점의 지점이 PDR 측위의 시작점이 될 수 있다. 상기 구조자 단말들(101, 102, 103)은 시작 지점을 기반으로 PDR 측위를 통해 산출된 거리와 방향 정보를 적용하여 상호 간의 위치를 추정할 수 있다. 위치 추정 시점은 예컨대, 복수의 구조자 단말(100)이 일시적으로 정지된 상태에서 수행될 수 있다. 이와 관련하여, 복수의 구조자 단말(100) 중 특정 구조자 단말이 현재 각 구조자 단말들(101, 102, 103)이 있는 위치에 대하여 상대적 위치를 추정하도록 요청할 수 있다. Referring to FIG. 11 , in relation to the method for estimating a location according to an embodiment of the present invention, in step S11 , a plurality of
S17 단계에서, 구조자 단말(100)들의 위치 추정이 완료되었는지 확인하고, 위치 추정이 완료되지 않는 경우, S11 단계이전으로 분기하여 이하 동작을 재수행할 수 있다. In step S17, it is checked whether the location estimation of the
위치 추정이 완료되면, S19 단계에서, 적어도 하나의 구조자 단말(101, 102, 103)이 요구조자 단말(200) 간의 RSSI 분석을 수행할 수 있다. 또는, 구조자 단말들(101, 102, 103) 전체가 요구조자 단말(200)과 송수신되는 복수의 무선 신호에 대한 RSSI 분석을 수행할 수 있다. 분석 과정에서, 상기 구조자 단말들(101, 102, 103)은 RSSI 모델링, 통신 반경 산출, PDR 오차 보정을 수행할 수 있다. When the location estimation is completed, in step S19 , at least one
S21 단계에서, 적어도 하나의 구조자 단말(101, 102, 103)이 요구조자 단말(200)에 대한 거리 및 방향 표시를 수행할 수 있다. 이 과정에서, 하나의 구조자 단말(100)이 거리 및 방향을 표시하는 경우 WLAN 및 BLE 중 적어도 하나의 신호를 MIMO(Multi input Multi output) 방식으로 수신하고, 수신된 신호를 기반으로 요구조자 단말(200)에 대한 거리 및 방향을 표시할 수 있다. 복수의 구조자 단말들(101, 102, 103)이 거리 및 방향을 표시하는 경우, 복수의 구조자 단말들(101, 102, 103)에 대한 네트워크 노드들에 대한 정보를 디스플레이(140)에 표시하고, 구조자 단말들(101, 102, 103)로부터 요구조자 단말(200) 사이의 각 거리 정보 및 방향 정보를 표시할 수 있다. 이 동작에서, 복수의 구조자 단말들(101, 102, 103)은 메모리(130)에 저장된 건물의 실내 지도를 함께 표시할 수도 있다. In step S21 , at least one
S23 단계에서, 구조 지원 서버 장치(300) 또는 적어도 하나의 구조자 단말(101, 102, 103)은 구조 종료 여부를 확인하고, 구조 종료와 관련한 이벤트 발생이 있으며, 기능 종료를 처리할 수 있다. 구조 종료와 관련한 이벤트 발생이 없으면, 구조 지원 서버 장치(300) 또는 적어도 하나의 구조자 단말(101, 102, 103)은 S19 단계 이전으로 분기하여 이하 동작을 재수행할 수 있다. In step S23 , the rescue
한편, 상술한 위치 추정 방법과 관련하여, 구조자 단말들(101, 102, 103)이 요구조자 단말(200)의 위치 추정을 위하여, 자신들의 상대적 위치 추정, 오차 보정, 구조자 단말들(101, 102, 103) 기준 요구조자 단말(200)과의 거리 및 방향을 산출하는 것으로 설명하였으나, 본 발명의 방법은 구조 지원 서버 장치(300)에 의해서도 수행될 수 있다. 즉, 상기 구조자 단말들(101, 102, 103)은 자신이 수집한 GPS 정보, PDF 측위를 위한 센싱 정보, 다른 구조자 단말들과 송수신된 복수의 종류의 무선 신호(예: LTE, WLAN, BLE)에 대한 RSSI 정보, 요구조자 단말(200)로부터 수신된 복수 종류의 무선 신호(예: LTE, WLAN, BLE 중 적어도 하나)에 대한 RSSI 정보를 구조 지원 서버 장치(300)에 제공할 수 있다. 상기 구조 지원 서버 장치(300)는 각 구조자 단말들(101, 102, 103)의 현재 위치와 방향에 관한 센싱 정보, 다른 단말과 송수신하는 연결 정보 및 RSSI 정보를 토대로, 구조자 단말들(101, 102, 103)의 상대 위치, 구조자 단말들(101, 102, 103)과 요구조자 단말(200) 사이의 이격 거리 및 방향 정보를 산출하고, 이를 구조자 단말들(101, 102, 103) 중 적어도 하나의 구조자 단말에 제공할 수 있다. On the other hand, in relation to the above-described location estimation method, the
상기 구조자 단말들(101, 102, 103)의 상대 위치를 추정하는 과정에서는 복수 종류의 무선 신호를 이용하여 위치 추정에 대한 정확도를 높일 수 있으며, 요구조자 단말(200)의 위치 추정 과정에서는 복수 종류의 무선 신호 중 적어도 하나의 무선 신호 또는 현재 검출된 무선 신호만을 이용하여 요구조자 단말(200)의 위치를 추정할 수 있다. In the process of estimating the relative positions of the
상술한 바와 같이, 본 발명의 위치 추정 방법은 LTE, WI-FI, BT 신호를 통합적으로 탐색 하여 각 대역별 신호를 검색한 후 밴드별 무선 신호 추출하여 통합 처리함으로써, 요구조자 단말(200)과의 이격 거리에 관한 각 무선 신호의 특성에 따라 보다 정확한 통계 정보를 기반으로 거리 및 방향을 산출할 수 있다. 이러한 본 발명은 재난현장 건물 내 긴급구조 관련하여 기존 무선통신 인프라 활용 또는 별도 설치 없이 소방용 전용 단말기(예: 구조자 단말)를 보유한 소방대원의 투입 위치를 추정하고, 추정된 소방대원 위치와 구조자 단말 및 요구조자의 상용단말 간 무선 통신 신호(이동통신, 와이파이, 비콘 등) 등을 활용하여 실내 요구조자 위치 결정 및 단말 식별 기술을 제공할 수 있다. As described above, the location estimation method of the present invention searches for LTE, WI-FI, and BT signals in an integrated manner, searches for signals for each band, and then extracts radio signals for each band and performs integrated processing. The distance and direction may be calculated based on more accurate statistical information according to the characteristics of each radio signal regarding the separation distance. The present invention estimates the input location of a firefighter who has a firefighting terminal (eg, rescuer terminal) without utilizing or installing an existing wireless communication infrastructure in relation to emergency rescue in a building at a disaster site, and the estimated location of the firefighter and the rescuer terminal and By utilizing wireless communication signals (mobile communication, Wi-Fi, beacon, etc.) between the user's commercial terminals, it is possible to provide indoor requestor location determination and terminal identification technology.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.On the other hand, the embodiments disclosed in the present specification and drawings are merely presented as specific examples to aid understanding, and are not intended to limit the scope of the present invention. It will be apparent to those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains that other modifications based on the technical spirit of the present invention can be implemented in addition to the embodiments disclosed herein.
10: 시스템 환경
50: 네트워크
100, 101, 102, 103: 구조자 단말
110, 111, 112, 113: 통신 모듈
120: 센서 모듈
130: 메모리
140: 디스플레이
150: 프로세서
200: 요구조자 단말
300: 구조 지원 서버 장치10: System Environment
50: network
100, 101, 102, 103: rescuer terminal
110, 111, 112, 113: communication module
120: sensor module
130: memory
140: display
150: processor
200: requester terminal
300: structure support server device
Claims (10)
상기 구조자 단말이, 상기 추정된 위치를 기반으로 요구조자 단말과 송수신하는 적어도 한 종류의 무선 신호를 기반으로 상기 요구조자 단말과의 거리 및 방향을 산출하는 단계;
상기 구조자 단말이, 상기 거리 및 방향을 출력하는 단계;를 포함하고,
상기 추정하는 단계는
특정 위치에서, 상기 적어도 하나의 다른 구조자 단말과 상기 구조자 단말의 이동에 따라 획득한 센싱 정보를 기반으로, 상기 적어도 하나의 다른 구조자 단말의 이동 거리 및 이동 방향과 상기 구조자 단말의 이동 거리 및 이동 방향을 기반으로 상기 적어도 하나의 다른 구조자 단말과 상기 구조자 단말 간의 상대적 위치를 추정하는 단계;
상기 요구조자 단말이 송출한 신호에 대한 적어도 하나의 구조자 단말의 정보를 토대로, 적어도 하나의 구조자 단말 간의 상대 위치에 대한 오차 보정을 수행하는 단계; 를 포함하고,
상기 요구조자 단말과의 거리 및 방향을 산출하는 단계는
상기 구조자 단말과 상기 요구조자 단말 간에 송수신되는 복수 종류의 무선 신호의 RSSI를 분석하여 상기 구조자 단말과 상기 요구조자 단말과의 이격 거리 및 방향을 산출하는 단계;
상기 적어도 하나의 다른 구조자 단말과 상기 요구조자 단말 간에 송수신되는 복수 종류의 무선 신호의 RSSI를 분석하여 상기 적어도 하나의 다른 구조자 단말과 상기 요구조자 단말과의 이격 거리 및 방향을 산출하는 단계;
상기 구조자 단말이, 상기 구조자 단말과 상기 요구조자 단말의 이격 거리 및 방향과 상기 적어도 하나의 다른 구조자 단말과 상기 요구조자 단말과의 이격 거리 및 방향을 출력하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 추정 방법.calculating, by the rescuer terminal, a communication radius based on a plurality of types of radio signals transmitted and received with at least one other adjacent rescuer terminal, and estimating a current location based on the calculated communication radius;
calculating, by the rescuer terminal, a distance and a direction from the rescuer terminal based on at least one type of radio signal transmitted and received with the rescuer terminal based on the estimated location;
Including, by the rescuer terminal, outputting the distance and direction;
The estimating step is
At a specific location, based on the sensing information acquired according to the movement of the at least one other rescuer terminal and the rescuer terminal, the movement distance and movement direction of the at least one other rescuer terminal and the movement distance and movement direction of the rescuer terminal estimating a relative position between the at least one other rescuer terminal and the rescuer terminal based on
performing error correction on a relative position between at least one rescuer terminal based on information of at least one rescuer terminal with respect to the signal transmitted by the rescuer terminal; including,
Calculating the distance and direction from the requestor's terminal comprises:
calculating a separation distance and direction between the rescuer terminal and the rescuer terminal by analyzing the RSSI of a plurality of types of radio signals transmitted and received between the rescuer terminal and the rescuer terminal;
calculating a separation distance and direction between the at least one other rescuer terminal and the rescuer terminal by analyzing the RSSI of a plurality of types of radio signals transmitted and received between the at least one other rescuer terminal and the rescuer terminal;
outputting, by the rescuer terminal, the separation distance and direction between the rescuer terminal and the rescuer terminal and the separation distance and direction between the at least one other rescuer terminal and the rescuer terminal;
Position estimation method comprising a.
상기 추정하는 단계는
LTE(Long Term Evolution), WLAN(Wireless Local Area Network), BLE (Bluetooth Low Energy) 방식의 무선 신호 RSSI(Received Signal Strength Indication)를 기반으로 상기 적어도 하나의 다른 구조자 단말과 상기 구조자 단말 간의 상대적 위치를 추정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 추정 방법.According to claim 1,
The estimating step is
Long Term Evolution (LTE), Wireless Local Area Network (WLAN), and BLE (Bluetooth Low Energy) based on the wireless signal RSSI (Received Signal Strength Indication) of the at least one other rescuer terminal and the relative position between the rescuer terminal estimating; a location estimation method comprising:
상기 요구조자 단말과의 거리 및 방향을 산출하는 단계는
상기 구조자 단말에 포함된 복수의 안테나를 이용하여 WLAN 및 BLE 중 적어도 하나의 통신 방식과 MIMO 방식을 이용하여 상기 요구조자 단말이 송신한 신호 수신 상태를 분석하여 상기 요구조자 단말과의 이격 거리 및 방향을 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 추정 방법.According to claim 1,
Calculating the distance and direction from the requestor's terminal comprises:
Using a plurality of antennas included in the rescuer terminal, the separation distance and direction from the rescuer terminal are calculated by analyzing the signal reception state transmitted by the rescuer terminal using at least one communication method of WLAN and BLE and the MIMO method Position estimation method comprising the;
디스플레이;
상기 디스플레이 및 상기 통신 모듈과 기능적으로 연결되는 프로세서;를 포함하고,
상기 프로세서는
상기 복수 종류의 무선 신호를 기반으로 통신 반경을 산출하고, 산출된 통신 반경을 토대로 현재 위치를 추정하고,
상기 추정된 위치를 기반으로 요구조자 단말과 송수신하는 적어도 한 종류의 무선 신호를 기반으로 요구조자 단말과의 거리 및 방향을 산출한 후, 상기 거리 및 방향을 상기 디스플레이에 출력하도록 제어하고,
상기 프로세서는
특정 위치에서, 상기 적어도 하나의 다른 구조자 단말과 구조자 단말의 이동에 따라 획득한 센싱 정보를 기반으로, 상기 적어도 하나의 다른 구조자 단말의 이동 거리 및 이동 방향과 상기 구조자 단말의 이동 거리 및 이동 방향을 기반으로 상기 적어도 하나의 다른 구조자 단말과 상기 구조자 단말 간의 상대적 위치를 추정하고,
상기 요구조자 단말이 송출한 신호에 대한 적어도 하나의 구조자 단말의 정보를 토대로, 적어도 하나의 구조자 단말 간의 상대 위치에 대한 오차 보정을 수행하고,
상기 구조자 단말과 상기 요구조자 단말 간에 송수신되는 복수 종류의 무선 신호의 RSSI를 분석하여 상기 구조자 단말과 상기 요구조자 단말과의 이격 거리 및 방향을 산출하고,
상기 적어도 하나의 다른 구조자 단말과 상기 요구조자 단말 간에 송수신되는 복수 종류의 무선 신호의 RSSI를 분석하여 상기 적어도 하나의 다른 구조자 단말과 상기 요구조자 단말과의 이격 거리 및 방향을 산출하고,
상기 구조자 단말이, 상기 구조자 단말과 상기 요구조자 단말의 이격 거리 및 방향과 상기 적어도 하나의 다른 구조자 단말과 상기 요구조자 단말과의 이격 거리 및 방향을 출력하는 것을 특징으로 하는 구조자 단말.a communication module capable of transmitting and receiving a plurality of types of wireless signals transmitted and received with at least one other adjacent rescuer terminal;
display;
Including a; processor functionally connected to the display and the communication module;
the processor
Calculating a communication radius based on the plurality of types of radio signals, estimating a current location based on the calculated communication radius,
After calculating the distance and direction to and from the requestor terminal based on at least one type of wireless signal transmitted and received with the requestor terminal based on the estimated location, control to output the distance and direction to the display;
the processor
At a specific location, based on the sensing information obtained according to the movement of the at least one other rescuer terminal and the rescuer terminal, the movement distance and movement direction of the at least one other rescuer terminal and the movement distance and movement direction of the rescuer terminal based on estimating the relative position between the at least one other rescuer terminal and the rescuer terminal,
Based on the information of the at least one rescuer terminal with respect to the signal transmitted by the rescuer terminal, error correction for the relative position between the at least one rescuer terminal is performed,
Analyze the RSSI of a plurality of types of radio signals transmitted and received between the rescuer terminal and the rescuer terminal to calculate a separation distance and direction between the rescuer terminal and the rescuer terminal,
Analyze the RSSI of a plurality of types of radio signals transmitted and received between the at least one other rescuer terminal and the rescuer terminal to calculate a separation distance and direction between the at least one other rescuer terminal and the rescuer terminal,
The rescuer terminal, characterized in that outputting the separation distance and direction between the rescuer terminal and the rescuer terminal and the separation distance and direction between the at least one other rescuer terminal and the rescuer terminal.
상기 통신 인터페이스와 기능적으로 연결된 프로세서;를 포함하고,
상기 프로세서는
복수의 구조자 단말들이 상호 간에 송수신하는 복수 종류의 무선 신호를 수신하고,
상기 복수 종류의 무선 신호를 기반으로 상기 복수의 구조자 단말들의 통신 반경을 산출하고, 산출된 통신 반경을 토대로 상기 복수의 구조자 단말들 간의 상대적 위치를 추정하고,
상기 추정된 위치를 기반으로 상기 복수의 구조자 단말들과 요구조자 단말이 송수신하는 적어도 한 종류의 무선 신호를 기반으로 상기 요구조자 단말과 상기 복수의 구조자 단말들과의 거리 및 방향을 산출한 후,
상기 거리 및 방향을 상기 복수의 구조자 단말들에게 전송하도록 제어하고,
상기 프로세서는
특정 위치에서, 상기 적어도 하나의 다른 구조자 단말과 상기 구조자 단말의 이동에 따라 획득한 센싱 정보를 기반으로, 상기 적어도 하나의 다른 구조자 단말의 이동 거리 및 이동 방향과 상기 구조자 단말의 이동 거리 및 이동 방향을 기반으로 상기 적어도 하나의 다른 구조자 단말과 상기 구조자 단말 간의 상대적 위치를 추정하고,
상기 요구조자 단말이 송출한 신호에 대한 적어도 하나의 구조자 단말의 정보를 토대로, 적어도 하나의 구조자 단말 간의 상대 위치에 대한 오차 보정을 수행하고,
상기 구조자 단말과 상기 요구조자 단말 간에 송수신되는 복수 종류의 무선 신호의 RSSI를 분석하여 상기 구조자 단말과 상기 요구조자 단말과의 이격 거리 및 방향을 산출하고,
상기 적어도 하나의 다른 구조자 단말과 상기 요구조자 단말 간에 송수신되는 복수 종류의 무선 신호의 RSSI를 분석하여 상기 적어도 하나의 다른 구조자 단말과 상기 요구조자 단말과의 이격 거리 및 방향을 산출하고,
상기 구조자 단말이, 상기 구조자 단말과 상기 요구조자 단말의 이격 거리 및 방향과 상기 적어도 하나의 다른 구조자 단말과 상기 요구조자 단말과의 이격 거리 및 방향을 출력하도록 하는 것을 특징으로 하는 구조 지원 서버 장치.a communication interface capable of communicating with the at least one rescuer terminal;
a processor operatively connected to the communication interface; and
the processor
A plurality of rescuers terminals receive a plurality of types of radio signals transmitted and received with each other,
calculating a communication radius of the plurality of rescuer terminals based on the plurality of types of radio signals, and estimating a relative position between the plurality of rescuer terminals based on the calculated communication radius;
After calculating the distance and direction between the rescuer terminal and the plurality of rescuer terminals based on at least one type of radio signal transmitted and received by the plurality of rescuer terminals and the rescuer terminal based on the estimated location,
Control to transmit the distance and direction to the plurality of rescuers terminals,
the processor
At a specific location, based on the sensing information acquired according to the movement of the at least one other rescuer terminal and the rescuer terminal, the movement distance and movement direction of the at least one other rescuer terminal and the movement distance and movement direction of the rescuer terminal Estimate a relative position between the at least one other rescuer terminal and the rescuer terminal based on
Based on the information of the at least one rescuer terminal with respect to the signal transmitted by the rescuer terminal, error correction for the relative position between the at least one rescuer terminal is performed,
Analyze the RSSI of a plurality of types of radio signals transmitted and received between the rescuer terminal and the rescuer terminal to calculate a separation distance and direction between the rescuer terminal and the rescuer terminal,
Analyze the RSSI of a plurality of types of radio signals transmitted and received between the at least one other rescuer terminal and the rescuer terminal to calculate a separation distance and direction between the at least one other rescuer terminal and the rescuer terminal,
Rescue support server apparatus, characterized in that the rescuer terminal outputs the separation distance and direction between the rescuer terminal and the rescuer terminal and the separation distance and direction between the at least one other rescuer terminal and the rescuer terminal.
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- 2020-11-13 KR KR1020200151422A patent/KR102261085B1/en active IP Right Grant
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