KR102265606B1 - 모바일 폰 측위 시스템 및 방법 - Google Patents

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KR102265606B1
KR102265606B1 KR1020190051537A KR20190051537A KR102265606B1 KR 102265606 B1 KR102265606 B1 KR 102265606B1 KR 1020190051537 A KR1020190051537 A KR 1020190051537A KR 20190051537 A KR20190051537 A KR 20190051537A KR 102265606 B1 KR102265606 B1 KR 102265606B1
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Abstract

본 발명은 싱글 와이파이 청음 센서(single WiFi listening sensor)와 멀티플 지향성 안테나(multiple directional antenna)를 이용하여 모바일 폰(mobile phone)의 위치를 측정(localization)할 수 있도록 구현한 모바일 폰 측위 시스템 및 방법에 관한 것으로, 다채널 수신기가 접근 선박으로부터 전송되는 신호를 검출하며; 프로세싱 엔진이 다채널 수신기에서 검출한 신호를 수신받아 접근 선박의 존재 여부, 방향 및 속도를 확인하며; 디스플레이 유닛이 프로세싱 엔진에서 확인한 접근 선박의 존재 여부, 방향 및 속도를 디스플레이한다.

Description

모바일 폰 측위 시스템 및 방법{Mobile phone localization system and method}
본 발명의 기술 분야는 모바일 폰 측위 시스템 및 방법에 관한 것으로, 특히 싱글 와이파이 청음 센서(single WiFi listening sensor)와 멀티플 지향성 안테나(multiple directional antenna)를 이용하여 모바일 폰(mobile phone)의 위치를 측정(localization)할 수 있도록 구현한 모바일 폰 측위 시스템 및 방법에 관한 것이다.
충돌 방지 시스템(anti-collision system)들은 크기나 용도에 관련 없이 어떤 종류의 배(예를 들어, 화물선, 순항함, 소형 여객선 등)에 대해서도 해상에서의 내비게이션용 필수 도구(mandatory tool)이다.
한국등록특허 제10-1947584호(2019.02.07 등록)는 선박 자동 회피 시스템에 관하여 개시되어 있는데, 선박의 위치 정보를 확인하기 위한 위치 정보 장치; 타선박의 정보를 수신하기 위한 무선 통신 장치; 항구, 육지, 섬 및 암초를 포함하는 육지의 외곽선 정보를 저장하는 저장 장치; 충돌 위험을 알리기 위한 경보 장치; 선박의 방향을 가변시킬 수 있는 자동 조타 장치; 무선 통신 장치를 통하여 타선박의 위치 정보, 타선박의 속도 정보, 기 설정된 시간 내에 도달하는 목적지 정보를 수신하도록 제어하고, 수신된 타선박의 위치 정보에 기초하여 타선박이 근접하였다고 판단되는 경우, 경보 장치를 작동시키도록 제어하는 제어 장치; 및 타선박의 위치 정보를 분석하여, 충돌 가능성이 있는 긴급 상황이라 판단되는 경우 자동 조타 장치를 제어하는 자동 회피 단말기를 포함하되, 자동 회피 단말기는, 저장 장치에 저장되어 있는 외곽선 정보에 기초하여, 육지와의 충돌 가능성이 있는 경우 자동 조타 장치를 더 제어하고, 자동 조타 장치는, 선박을 제동하기 위한 브레이크를 더 제어하거나 엔진을 중립(N) 상태로 전환시키며, 제어 장치는, 타선박으로부터 수신된 목적지 정보, 위치 정보 및 속도 정보에 기초하여 타선박의 경로를 예측하고, 자신의 경로와 교차하는 지점이 있는지 판단하며, 교차하는 지점이 있다고 판단되는 경우, 목적지 정보, 위치 정보 및 속도 정보에 기초하여 타선박과의 충돌 가능성을 판단하고, 충돌 가능성 판단 결과, 충돌할 것으로 판단되면 타선박과 속도 제어 및 경로 변경에 대한 협상을 진행하는 것을 특징으로 한다. 개시된 기술에 따르면, 선박간의 충돌이나 선박과 육지 등과의 충돌을 미연에 방지할 수 있으며, 선박 충돌이 예상되는 경우, 선박의 엔진을 끄거나 아이들 상태(idle, 대기 상태)로 바로 전환시켜 위험성을 최소화시킬 수 있다.
한국공개특허 제10-2013-0096941호(2013.09.02 공개)는 모바일 단말을 기반으로 연근해를 운항하는 소형 선박의 충돌을 포함하는 사고를 방지함으로써, 선박의 안전 운항을 지원하는 선박 안전운항 지원 장치 및 그 방법에 관하여 개시되어 있다. 개시된 기술에 따르면, 선박 내 선원이 소지하는 모바일 단말과 연동하여 선박의 안전운항을 지원하는 장치에 있어서, 선박 내 위치하는 선박 안전운항 장치가 선박의 운항 정보를 수집하는 운항정보 관리부; 육상 서버로부터 전달받은 해도를 모바일 단말에 대응하는 형태로 변환하는 해도 처리부; 및 선박의 주변 선박에 해당하는 소정 서버와의 그룹 통신을 통해 주변 선박의 선박 정보를 수집하는 통신 제어부를 포함하고, 통신 제어부는 변환된 해도에 운항 정보와 선박 정보를 토대로 생성한 안전운항 정보를 적용하고, 적용한 결과를 모바일 단말을 통해 선원에게 제공하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 종래의 기술에서는, 해상이 얼마나 혼잡한지를 감안할 때에, 시간이 경과함에 따라 몇몇의 기술들이 독자적인 또는 통합적인 접근으로 개발되고 적용되고 있는데; 그것들 모두는 가장 포괄적인 시튜에이션 픽쳐(situation picture), 그리고 아마도 경보 발생 시 가장 신속한 대응을 제공하기 위한 목표를 공유한다. 그러나 가장 일반적인 시스템 중에서, 가격이나 설치 요건이 중형 선박에 적합하지 않을 수 있으며, 이에 새로운 형태의 해결책의 필요성이 분명해진다.
상술한 바와 같은 충돌 방지 솔루션에 대한 혁신적인 접근은, 선박에 현재 탑재되어 있는 모바일 폰으로부터의 와이파이 신호를 탐지하는 것과 같이 잘 확립되고 성숙된 기술에 있다고 할 것이며, 이에 세이프마(safe mar)의 경우에 접근 중형 선박의 존재를 레포팅할 수 있고 그것의 방향과 속도도 측정할 수 있는 그런 충돌 방지 시스템을 구현할 필요가 있다.
한국등록특허 제10-1947584호 한국공개특허 제10-2013-0096941호
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 전술한 바와 같은 필요성을 해결하기 위한 것으로, 싱글 와이파이 청음 센서(single WiFi listening sensor)와 멀티플 지향성 안테나(multiple directional antenna)를 이용하여 모바일 폰(mobile phone)의 위치를 측정(localization)할 수 있도록 구현한 모바일 폰 측위 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
상술한 과제를 해결하는 수단으로는, 본 발명의 한 특징에 따르면, 접근 선박으로부터 전송되는 신호를 검출하기 위한 다채널 수신기; 상기 다채널 수신기에서 검출한 신호를 수신받아 접근 선박의 존재 여부, 방향 및 속도를 확인하기 위한 프로세싱 엔진; 및 상기 프로세싱 엔진에서 확인한 접근 선박의 존재 여부, 방향 및 속도를 디스플레이하기 위한 디스플레이 유닛을 포함하는 모바일 폰 측위 시스템을 제공한다.
일 실시 예에서, 상기 다채널 수신기는, 지향성 안테나를 구비하여, 접근 선박으로부터 전송되는 신호를 검출하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 다채널 수신기는, 360도의 적용범위 각도를 제공하는 방식으로 전개되도록 형성되어, 접근 선박으로부터 전송되는 신호를 수신하기 위한 홀수 개의 지향성 안테나; 및 상기 지향성 안테나에서 각각 수신한 신호를 검출하기 위한 복수 개의 신호 검출기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 지향성 안테나는, 멀티플 지향성 안테나인 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 신호 검출기는, 싱글 와이파이 청음 센서인 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 싱글 와이파이 청음 센서는, 선박에 현재 탑재되어 있는 모바일 폰으로부터 전송되는 와이파이 신호를 탐지하여 상기 프로세싱 엔진에 전달하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 다채널 수신기는, 싱글 와이파이 청음 센서 및 멀티플 지향성 안테나를 이용하여 선박에 현재 탑재되어 있는 모바일 폰으로부터 전송되는 와이파이 신호를 탐지하여 상기 프로세싱 엔진에 전달하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 다채널 수신기는, 3개의 지향성 안테나를 기반으로 한 시스템의 경우에 각 안테나마다 120도의 각도를 적용범위로 가지도록 지향해서 구비하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 다채널 수신기는, 와이파이 신호 검출 시에, 와이파이 프로토콜을 통해 모바일 폰에 의해 전송되는 메시지의 인터셉션을 근거로 해서 디지털 서명을 파악하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 프로세싱 엔진은, 접근 선박의 존재 여부, 방향 및 속도를 디스플레이시켜 줄 수 있도록 가공 처리해서 상기 디스플레이 유닛에 전달하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 프로세싱 엔진은, 상기 다채널 수신기에서 검출한 와이파이 신호를 이용하여 접근 선박을 의미하는 신호의 존재 여부, 접근 선박의 항로를 의미하는 검출 신호의 방향, 접근 선박의 위치를 의미하는 검출 신호의 위치, 접근 선박의 속도를 의미하는 검출 신호의 속도를 확인하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 프로세싱 엔진은, 선내의 모바일 폰에 의해 전송되는 와이파이 신호에 대한 검출을 상기 다채널 수신기로부터 전달받아 상기 다채널 수신기가 설치되어 있는 곳에 접근하는 선박의 존재 여부를 확인하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 프로세싱 엔진은, 상기 다채널 수신기의 각 지향성 안테나에 의해 동시에 검출된 모바일 폰의 디지털 서명들을 비교하여 검출 신호의 방향을 도출하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 프로세싱 엔진은, 제1타깃 신호 관련 서명을 가지고 하나의 안테나만으로 검출되는 제1타깃 신호의 경우에, 제1타킷 신호의 검출을 수행한 안테나의 적용범위 각도에 해당하는 방향을 검출 신호의 방향으로 추정하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 프로세싱 엔진은, 제2타깃 신호 관련 서명을 가지고 다중 안테나에 의해 검출되는 제2타깃 신호의 경우에, 각 안테나에 의해 레포팅되는 RSSI를 동일한 시간에 검출한 동일 디지털 서명에 대해서 탐지하도록 하며, 동일 디지털 서명이 2개의 안테나에 의해 검출되었다고 가정했을 경우에, 제1지향성 안테나에 의해 검출된 RSSI가 제2지향성 안테나에 의해 검출된 RSSI보다 큰 제1경우, 제1지향성 안테나에 의해 검출된 RSSI가 제2지향성 안테나에 의해 검출된 RSSI보다 작은 제2경우, 제1지향성 안테나에 의해 검출된 RSSI가 제2지향성 안테나에 의해 검출된 RSSI와 동일한 제3경우 중 하나를 관찰하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 프로세싱 엔진은, 제1지향성 안테나에 의해 검출된 RSSI가 제2지향성 안테나에 의해 검출된 RSSI와 동일한 제3경우, 검출 신호가 제1지향성 안테나와 제2지향성 안테나의 적용범위 내에서 발생하였음을 확인하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 프로세싱 엔진은, 제1지향성 안테나에 의해 검출된 RSSI가 제2지향성 안테나에 의해 검출된 RSSI와 동일한 제3경우, 제1지향성 안테나와 제2지향성 안테나의 적용범위 내에 해당하는 방향을 검출 신호의 방향으로 추정하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 프로세싱 엔진은, 제1지향성 안테나에 의해 검출된 RSSI가 제2지향성 안테나에 의해 검출된 RSSI보다 큰 제1경우, 제1지향성 안테나에 의해 검출된 RSSI가 제2지향성 안테나에 의해 검출된 RSSI보다 작은 제2경우, RSSI가 더 크게 검출된 방향을 검출 신호의 방향으로 추정하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 프로세싱 엔진은, 내부 메모리에 등록해 둔 캘리브레이션 프로세스에 의해서, 상기 다채널 수신기로부터 수신한 RSSI와 선박의 거리를 기록하고 연관시키는 캘리브레이션 맵과의 비교를 통해서 선박의 위치를 추정하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 프로세싱 엔진은, 캘리브레이션 프로세스에 의해서, 검출 각도가 주어진 상태에서 검출된 RSSI를 캘리브레이션 매트릭스에 등록되어 있는 관련 거리와 비교하며, 그 신호에 대해 더 높은 RSSI를 검출한 안테나의 거리 및 적용범위 각도를 제공받아, 신호의 위치를 추정하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 프로세싱 엔진은, 선박의 방향과 위치를 감안할 때에, 항로 속도를 정의하기 위한 미싱 변수를 시간으로 하며, 시간이 경과함에 따라 전력이 증가하게 되면 선박이 상기 다채널 수신기를 향하여 움직여 접근하고 있다는 기본 규칙에 의해서, 주기적인 거리 기록으로 이동된 거리와 시간 범위 간의 비율로 선박의 속도를 추정하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 프로세싱 엔진은, 시간의 신호 전력 함수로 정의되는 선박에 연관된 벡터를 구축하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 디스플레이 유닛은, 상기 프로세싱 엔진에서 가공 처리된 접근 선박을 의미하는 신호의 존재 여부, 접근 선박의 항로를 의미하는 검출 신호의 방향, 접근 선박의 위치를 의미하는 검출 신호의 위치, 접근 선박의 속도를 의미하는 검출 신호의 속도를 디스플레이하는 것을 특징으로 한다.
상술한 과제를 해결하는 수단으로는, 본 발명의 다른 한 특징에 따르면, 다채널 수신기가 접근 선박으로부터 전송되는 신호를 검출하는 단계; 프로세싱 엔진이 상기 다채널 수신기에서 검출한 신호를 수신받아 접근 선박의 존재 여부, 방향 및 속도를 확인하는 단계; 및 디스플레이 유닛이 상기 프로세싱 엔진에서 확인한 접근 선박의 존재 여부, 방향 및 속도를 디스플레이하는 단계를 포함하는 모바일 폰 측위 방법을 제공한다.
본 발명의 효과로는, 싱글 와이파이 청음 센서(single WiFi listening sensor)와 멀티플 지향성 안테나(multiple directional antenna)를 이용하여 모바일 폰(mobile phone)의 위치를 측정(localization)할 수 있도록 구현한 모바일 폰 측위 시스템 및 방법을 제공함으로써, 가장 포괄적인 시튜에이션 픽쳐(situation picture), 그리고 아마도 경보 발생 시 가장 신속한 대응을 제공하기 위한 목표를 해결할 수 있으며, 가격이나 설치 요건이 중형 선박에 적합할 수 있으며, 또한 선박에 현재 탑재되어 있는 모바일 폰으로부터의 와이파이 신호를 탐지하여 충돌 방지 솔루션을 혁신적으로 확립할 수 있고, 접근 중형 선박의 존재를 레포팅할 수 있고 그것의 방향과 속도도 측정할 수 있다는 것이다.
본 발명에 의하면, 가축 위치 측위, 해상에서의 배 위치 측위, 백화점 등과 같은 리테일 샵에서의 고객 위치 측위, 공항에서의 여객 위치 측위, 사람과 사물에 대한 위치 측위 등의 다양한 분야에도 적용할 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 모바일 폰 측위 시스템을 설명하는 도면이다.
도 2는 도 1에 있는 다채널 수신기를 설명하는 도면이다.
도 3은 도 1에 있는 다채널 수신기가 3개의 지향성 안테나를 구비하는 경우에 적용범위 각도의 기하도형적 배열을 설명하는 도면이다.
도 4는 도 1에 있는 프로세싱 엔진에서의 캘리브레이션 맵에 대한 테스팅 포인트를 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 모바일 폰 측위 방법을 설명하는 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시 예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시 예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시 예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
이제 본 발명의 실시 예에 따른 모바일 폰 측위 시스템 및 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 모바일 폰 측위 시스템을 설명하는 도면이며, 도 2는 도 1에 있는 다채널 수신기를 설명하는 도면이며, 도 3은 도 1에 있는 다채널 수신기가 3개의 지향성 안테나를 구비하는 경우에 적용범위 각도의 기하도형적 배열을 설명하는 도면이며, 도 4는 도 1에 있는 프로세싱 엔진에서의 캘리브레이션 맵에 대한 테스팅 포인트를 설명하는 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 모바일 폰 측위 시스템(100)은, 세이프 마 충돌 방지 시스템(safe mar anti-collision system)으로서, 다채널 수신기(multi-channel receiver)(110), 프로세싱 엔진(processing engine)(120), 디스플레이 유닛(display unit)(130)을 포함한다.
다채널 수신기(110)는, 지향성 안테나를 구비할 수 있으며, 해당 지향성 안테나를 이용하여 접근 선박(nearby vessel)으로부터 전송되는 신호를 검출하고, 해당 검출된 신호를 프로세싱 엔진(120)에 레포팅해 준다.
일 실시 예에서, 다채널 수신기(110)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 하나의 수신기 당 안테나의 최소 세트를 3개로 구비하는 바와 같이, 360도의 적용범위 각도를 제공하는 방식으로 전개되도록 하는 홀수 개의 지향성 안테나들(111, 112, 113)과, 지향성 안테나들(111, 112, 113)을 통해 각각 수신되는 신호를 검출하기 위한 복수 개의 신호 검출기(114, 115, 116)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 다채널 수신기(110)는, 싱글 와이파이 청음 센서(single WiFi listening sensor) 및 멀티플 지향성 안테나(multiple directional antenna)를 이용한 신호 검출을 프로세싱 엔진(120)에 레포팅해 줄 수 있는데, 이때 싱글 와이파이 청음 센서 및 멀티플 지향성 안테나를 이용하여 선박에 현재 탑재되어 있는 모바일 폰으로부터 전송되는 와이파이 신호를 탐지할 수 있으며, 해당 탐지된 와이파이 신호를 프로세싱 엔진(120)에 전달해 줄 수 있다.
일 실시 예에서, 다채널 수신기(110)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 3개의 지향성 안테나를 기반으로 한 시스템을 고려할 때에, 각 안테나마다 120도의 각도를 적용범위로 가지도록 지향해 줄 수 있다.
일 실시 예에서, 다채널 수신기(110)는, 와이파이 프로토콜을 통해 모바일 폰에 의해 전송되는 메시지의 인터셉션(interception)을 근거로 해서, 디지털 서명(digital signature)을 파악함으로써 와이파이 신호를 검출할 수 있다.
프로세싱 엔진(120)은, 디스플레이 유닛(130)에 직접적으로 연결 형성되며, 다채널 수신기(110)로부터 레포팅되는 검출 신호를 수신받아, 해당 수신받은 검출 신호를 이용하여 접근 선박의 존재 여부, 방향 및 속도를 확인하고, 해당 확인된 접근 선박의 존재 여부, 방향 및 속도를 디스플레이시켜 줄 수 있도록 가공 처리해서 디스플레이 유닛(130)에 전달해 준다.
일 실시 예에서, 프로세싱 엔진(120)은, 다채널 수신기(110)로부터 신호 검출을 레포팅받아, 접근 선박의 존재 여부, 방향 및 속도를 확인할 수 있다.
일 실시 예에서, 프로세싱 엔진(120)은, 다채널 수신기(110)에서 탐지한 와이파이 신호를 전달받아, 3개의 지향성 안테나(즉, 다채널 수신기(110))를 기반으로 한 시스템에 의해서 제공되는 정보로, 접근 선박을 의미하는 신호의 존재 여부, 접근 선박의 항로를 의미하는 검출 신호의 방향, 접근 선박의 위치를 의미하는 검출 신호의 위치, 접근 선박의 속도를 의미하는 검출 신호의 속도를 확인할 수 있다.
일 실시 예에서, 프로세싱 엔진(120)은, 시스템(즉, 다채널 수신기(110)의 지향성 안테나)이 설치되어 있는 곳에 접근하는 선박의 존재 여부의 경우에, 선내의 모바일 폰에 의해 전송되는 와이파이 신호의 검출을 전달받아 확인할 수 있다.
일 실시 예에서, 프로세싱 엔진(120)은, 검출 신호의 방향의 경우에, 각각의 지향성 안테나에 의해 동시에 검출된 폰의 디지털 서명들을 비교함으로써 도출할 수 있다. 여기서, 관찰할 수 있는 실질적인 두 가지의 경우로서, 제1타깃 신호 관련 서명을 가지고 하나의 안테나만으로 검출되는 제1타깃 신호와, 제2타깃 신호 관련 서명을 가지고 다중 안테나에 의해 검출되는 제2타깃 신호가 있다.
일 실시 예에서, 프로세싱 엔진(120)은, 제1타깃 신호의 경우에, 추정 방향은 제1타킷 신호의 검출을 수행한 안테나의 적용범위 각도에 해당하는 방향과 일치함을 확인할 수 있다.
일 실시 예에서, 프로세싱 엔진(120)은, 제2타깃 신호의 경우에, 방향은 고유하게 정의되어 있지 않으므로, 각 안테나의 수신신호세기지수(received signal stregth indicator; RSSI)를 측정함으로써 비교의 또 다른 차원을 추가할 필요가 있으며, 이에 각 안테나에 의해 레포팅되는 RSSI를 동일한 시간(즉, 동일한 타임스탬프(time stamp))에 검출한 동일 신호(즉, 동일 디지털 서명)에 대해서 탐지할 필요가 있으며, 이때 동일 신호가 2개의 안테나에 의해 검출되었다고 가정했을 경우에, 3가지의 경우로 관찰할 수 있는데, 제1지향성 안테나에 의해 검출된 RSSI가 제2지향성 안테나에 의해 검출된 RSSI보다 큰 제1경우, 제1지향성 안테나에 의해 검출된 RSSI가 제2지향성 안테나에 의해 검출된 RSSI보다 작은 제2경우, 제1지향성 안테나에 의해 검출된 RSSI가 제2지향성 안테나에 의해 검출된 RSSI와 동일한 제3경우로 관찰할 수 있다.
일 실시 예에서, 프로세싱 엔진(120)은, 제3경우에, 가능성이 희박함에도 불구하고, 검출 신호가 제1지향성 안테나와 제2지향성 안테나의 적용범위 내에서 발생하였음을 나타낼 수 있으며, 시간 경과에 따라 관찰을 수행하면 측정 방향을 확인하거나 수정할 수 있다. 즉, 측정 방향은 제1지향성 안테나와 제2지향성 안테나의 적용범위 내에 해당하는 방향과 일치함을 확인할 수 있다.
일 실시 예에서, 프로세싱 엔진(120)은, 제1경우와 제2경우에, 대부분의 경우로서, 측정 방향이 RSSI가 더 크게 검출된 방향임을 확인할 수 있으며, 실제로 RSSI는 거리와 반비례하므로 그 값이 더 높을수록 신호의 출처, 즉 선박에 더 가깝다는 것을 확인할 수 있다.
일 실시 예에서, 프로세싱 엔진(120)은, 내부 메모리에 등록해 둔 시스템의 캘리브레이션 프로세스에 의해서, 다채널 수신기(110)로부터 수신한 검출 신호의 세기(RSSI)와 출처(즉, 선박)의 거리를 기록하고 연관시키는 캘리브레이션 맵(calibration map)(즉, 미리 설정해 둔 데이터)과의 비교를 통해서만 선박의 위치를 추정할 수 있다. 여기서, 캘리브레이션 프로세스는, 시스템 온보드(on-board) 설치 전에 필요하며, 이를 통해서 검출 각도가 주어진 상태에서 검출된 RSSI를 캘리브레이션 매트릭스(calibration matrix)에 등록되어 있는 관련 거리와 비교할 수 있으며, 그 신호에 대해 더 높은 RSSI를 검출한 안테나의 거리 및 적용범위 각도를 제공받아, 신호의 위치를 높은 정확도로 도출해 줄 수 있다. 도 4는 도 1에 있는 프로세싱 엔진에서의 캘리브레이션 맵에 대한 테스팅 포인트를 설명하고 있으며, 아래의 표 1은 프로세싱 엔진(120)에서의 캘리브레이션 매트릭스를 예로 설명하고 있다.
측정 RSSI(dBm) 측정 거리(m)
-100 100
-90 75
-85 50
-75 20
-65 10
-60 7
일 실시 예에서, 프로세싱 엔진(120)은, 검출된 선박에 대한 정보의 최종 차원 및 중대한 부분인 속도의 경우에, 특별한 정보인 선박의 방향과 위치를 감안할 때에, 항로 속도를 정의하기 위한 미싱 변수(missing variable)가 시간이며, 시간이 경과함에 따라 전력이 증가하게 되면 선박이 충돌 방지 시스템(그리고, 그 반대)을 향하여 움직여 접근하고 있다는 기본 규칙에 의해서, 주기적인 거리 기록으로 이동된 거리와 시간 범위(time span) 간의 비율로 속도를 추정할 수 있다.
일 실시 예에서, 프로세싱 엔진(120)은, 상술한 바와 같이 방향과 위치를 결정하기 위해 필요한 모든 과정을 시간이 경과함에 따라 반복함으로써, 시간의 신호 전력 함수로 정의되는 특정 선박에 연관된 벡터를 구축할 수 있다.
디스플레이 유닛(130)은, 프로세싱 엔진(120)으로부터 전달되는 가공 처리된 접근 선박의 존재 여부, 방향 및 속도를 디스플레이해 준다.
일 실시 예에서, 디스플레이 유닛(130)은, 프로세싱 엔진(120)으로부터 전달되는 가공 처리된 접근 선박을 의미하는 신호의 존재 여부, 접근 선박의 항로를 의미하는 검출 신호의 방향, 접근 선박의 위치를 의미하는 검출 신호의 위치, 접근 선박의 속도를 의미하는 검출 신호의 속도를 디스플레이해 줄 수 있다.
상술한 바와 같은 구성을 가진 모바일 폰 측위 시스템(100)은, 싱글 와이파이 청음 센서와 멀티플 지향성 안테나를 이용하여 모바일 폰의 위치를 측정(localization)할 수 있도록 구현함으로써, 가장 포괄적인 시튜에이션 픽쳐(situation picture), 그리고 아마도 경보 발생 시 가장 신속한 대응을 제공하기 위한 목표를 해결할 수 있으며, 가격이나 설치 요건이 중형 선박에 적합할 수 있으며, 또한 선박에 현재 탑재되어 있는 모바일 폰으로부터의 와이파이 신호를 탐지하여 충돌 방지 솔루션을 혁신적으로 확립할 수 있고, 접근 중형 선박의 존재를 레포팅할 수 있고 그것의 방향과 속도도 측정할 수 있다는 것이다.
상술한 바와 같은 구성을 가진 모바일 폰 측위 시스템(100)은, 가축 위치 측위, 해상에서의 배 위치 측위, 백화점 등과 같은 리테일 샵에서의 고객 위치 측위, 공항에서의 여객 위치 측위, 사람과 사물에 대한 위치 측위 등의 다양한 분야에도 적용할 수 있는 효과를 가진다.할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 모바일 폰 측위 방법을 설명하는 도면이다.
도 5를 참조하면, 지향성 안테나를 구비하고 있는 다채널 수신기(110)에서는, 해당 지향성 안테나를 이용하여 접근 선박(nearby vessel)으로부터 전송되는 신호를 검출하고, 해당 검출된 신호를 프로세싱 엔진(120)에 레포팅해 주게 된다(S501).
상술한 단계 S501에서 검출 신호를 레포팅해 줌에 있어서, 다채널 수신기(110)에 구비된 홀수 개의 지향성 안테나들(111, 112, 113)에서는, 하나의 수신기 당 안테나의 최소 세트를 3개로 구비되는 경우로, 360도의 적용범위 각도를 제공하는 방식으로 전개되도록 형성되어, 접근 선박(nearby vessel)으로부터 전송되는 신호를 수신하게 되며, 이에 다채널 수신기(110)에 구비된 복수 개의 신호 검출기(114, 115, 116) 각각에서는 지향성 안테나들(111, 112, 113)을 통해 각각 수신되는 신호를 검출하게 된다.
상술한 단계 S501에서 검출 신호를 레포팅해 줌에 있어서, 다채널 수신기(110)에서는, 싱글 와이파이 청음 센서 및 멀티플 지향성 안테나를 이용한 신호 검출을 프로세싱 엔진(120)에 레포팅해 줄 수 있는데, 이때 싱글 와이파이 청음 센서 및 멀티플 지향성 안테나를 이용하여 선박에 현재 탑재되어 있는 모바일 폰으로부터 전송되는 와이파이 신호를 탐지할 수 있으며, 해당 탐지된 와이파이 신호를 프로세싱 엔진(120)에 전달해 줄 수 있다.
상술한 단계 S501에서 검출 신호를 레포팅해 줌에 있어서, 다채널 수신기(110)에서는, 3개의 지향성 안테나를 기반으로 한 시스템을 고려할 때에, 각 안테나마다 120도의 각도를 적용범위로 가지도록 지향하여 형성될 수 있으며, 와이파이 프로토콜을 통해 모바일 폰에 의해 전송되는 메시지의 인터셉션(interception)을 근거로 해서, 디지털 서명(digital signature)을 파악함으로써 와이파이 신호를 검출할 수 있다.
상술한 단계 S501에서 검출 신호를 레포팅해 주게 되면, 디스플레이 유닛(130)에 직접적으로 연결 형성되어 있는 프로세싱 엔진(120)에서는, 다채널 수신기(110)로부터 레포팅되는 검출 신호를 수신받아, 해당 수신받은 검출 신호를 이용하여 접근 선박의 존재 여부, 방향 및 속도를 확인하고, 해당 확인된 접근 선박의 존재 여부, 방향 및 속도를 디스플레이시켜 줄 수 있도록 가공 처리해서 디스플레이 유닛(130)에 전달해 주게 된다(S502).
상술한 단계 S502에서 접근 선박의 존재 여부, 방향 및 속도를 전달해 줌에 있어서, 프로세싱 엔진(120)에서는, 다채널 수신기(110)로부터 신호 검출을 레포팅받아, 접근 선박의 존재 여부, 방향 및 속도를 확인할 수 있다.
상술한 단계 S502에서 접근 선박의 존재 여부, 방향 및 속도를 전달해 줌에 있어서, 프로세싱 엔진(120)에서는, 다채널 수신기(110)에서 탐지한 와이파이 신호를 전달받아, 3개의 지향성 안테나(즉, 다채널 수신기(110))를 기반으로 한 시스템에 의해서 제공되는 정보로, 접근 선박을 의미하는 신호의 존재 여부, 접근 선박의 항로를 의미하는 검출 신호의 방향, 접근 선박의 위치를 의미하는 검출 신호의 위치, 접근 선박의 속도를 의미하는 검출 신호의 속도를 확인할 수 있다.
상술한 단계 S502에서 접근 선박의 존재 여부, 방향 및 속도를 전달해 줌에 있어서, 시스템(즉, 다채널 수신기(110)의 지향성 안테나)이 설치되어 있는 곳에 접근하는 선박의 존재 여부를 확인하는 경우에, 프로세싱 엔진(120)에서는, 선내의 모바일 폰에 의해 전송되는 와이파이 신호의 검출을 전달받아 접근 선박의 존재 여부를 확인할 수 있다.
상술한 단계 S502에서 접근 선박의 존재 여부, 방향 및 속도를 전달해 줌에 있어서, 검출 신호의 방향을 확인하는 경우에, 프로세싱 엔진(120)에서는, 각각의 지향성 안테나에 의해 동시에 검출된 폰의 디지털 서명들을 비교함으로써 검출 신호의 방향을 도출할 수 있다.
상술한 단계 S502에서 접근 선박의 존재 여부, 방향 및 속도를 전달해 줌에 있어서, 제1타깃 신호 관련 서명을 가지고 하나의 안테나만으로 검출되는 제1타깃 신호의 방향을 확인하는 경우에, 프로세싱 엔진(120)에서는, 추정 방향이 제1타킷 신호의 검출을 수행한 안테나의 적용범위 각도에 해당하는 방향과 일치함을 확인할 수 있다.
상술한 단계 S502에서 접근 선박의 존재 여부, 방향 및 속도를 전달해 줌에 있어서, 제2타깃 신호 관련 서명을 가지고 다중 안테나에 의해 검출되는 제2타깃 신호의 방향을 확인하는 경우에, 프로세싱 엔진(120)에서는, 방향이 고유하게 정의되어 있지 않으므로, 각 안테나의 수신신호세기지수(received signal stregth indicator; RSSI)를 측정함으로써 비교의 또 다른 차원을 추가할 필요가 있으며, 이에 각 안테나에 의해 레포팅되는 RSSI를 동일한 시간(즉, 동일한 타임스탬프(time stamp))에 검출한 동일 신호(즉, 동일 디지털 서명)에 대해서 탐지할 필요가 있으며, 이때 동일 신호가 2개의 안테나에 의해 검출되었다고 가정했을 경우에, 3가지의 경우로 관찰할 수 있는데, 제1지향성 안테나에 의해 검출된 RSSI가 제2지향성 안테나에 의해 검출된 RSSI보다 큰 제1경우, 제1지향성 안테나에 의해 검출된 RSSI가 제2지향성 안테나에 의해 검출된 RSSI보다 작은 제2경우, 제1지향성 안테나에 의해 검출된 RSSI가 제2지향성 안테나에 의해 검출된 RSSI와 동일한 제3경우로 관찰할 수 있다.
상술한 단계 S502에서 접근 선박의 존재 여부, 방향 및 속도를 전달해 줌에 있어서, 가능성이 희박함에도 불구하고, 제3경우에, 프로세싱 엔진(120)에서는, 검출 신호가 제1지향성 안테나와 제2지향성 안테나의 적용범위 내에서 발생하였음을 나타낼 수 있으며, 시간 경과에 따라 관찰을 수행하면 측정 방향을 확인하거나 수정할 수 있다. 즉, 프로세싱 엔진(120)에서는, 측정 방향이 제1지향성 안테나와 제2지향성 안테나의 적용범위 내에 해당하는 방향과 일치함을 확인할 수 있다.
상술한 단계 S502에서 접근 선박의 존재 여부, 방향 및 속도를 전달해 줌에 있어서, 대부분의 경우로서, 제1경우와 제2경우에, 프로세싱 엔진(120)에서는, 측정 방향이 RSSI가 더 크게 검출된 방향임을 확인할 수 있으며, 실제로 RSSI는 거리와 반비례하므로 그 값이 더 높을수록 신호의 출처, 즉 선박에 더 가깝다는 것을 확인할 수 있다.
상술한 단계 S502에서 접근 선박의 존재 여부, 방향 및 속도를 전달해 줌에 있어서, 프로세싱 엔진(120)에서는, 내부 메모리에 등록해 둔 시스템의 캘리브레이션 프로세스에 의해서, 다채널 수신기(110)로부터 수신한 검출 신호의 세기(RSSI)와 출처(즉, 선박)의 거리를 기록하고 연관시키는 캘리브레이션 맵(calibration map)(즉, 미리 설정해 둔 데이터)과의 비교를 통해서만 선박의 위치를 추정할 수 있다.
상술한 단계 S502에서 접근 선박의 존재 여부, 방향 및 속도를 전달해 줌에 있어서, 프로세싱 엔진(120)에서는, 시스템 온보드(on-board) 설치 전에 필요한 캘리브레이션 프로세스에 의해서, 검출 각도가 주어진 상태에서 검출된 RSSI를 캘리브레이션 매트릭스(calibration matrix)에 등록되어 있는 관련 거리와 비교할 수 있으며, 그 신호에 대해 더 높은 RSSI를 검출한 안테나의 거리 및 적용범위 각도를 제공받아, 신호의 위치를 높은 정확도로 도출해 줄 수 있다.
상술한 단계 S502에서 접근 선박의 존재 여부, 방향 및 속도를 전달해 줌에 있어서, 검출된 선박에 대한 정보의 최종 차원 및 중대한 부분인 속도를 확인하는 경우에, 프로세싱 엔진(120)에서는, 특별한 정보인 선박의 방향과 위치를 감안할 때에, 항로 속도를 정의하기 위한 미싱 변수(missing variable)가 시간이며, 시간이 경과함에 따라 전력이 증가하게 되면 선박이 충돌 방지 시스템(그리고, 그 반대)을 향하여 움직여 접근하고 있다는 기본 규칙에 의해서, 주기적인 거리 기록으로 이동된 거리와 시간 범위(time span) 간의 비율로 속도를 추정할 수 있다.
상술한 단계 S502에서 접근 선박의 존재 여부, 방향 및 속도를 전달해 줌에 있어서, 프로세싱 엔진(120)에서는, 상술한 바와 같이 방향과 위치를 결정하기 위해 필요한 모든 과정을 시간이 경과함에 따라 반복함으로써, 시간의 신호 전력 함수로 정의되는 특정 선박에 연관된 벡터를 구축할 수 있다.
상술한 단계 S502에서 접근 선박의 존재 여부, 방향 및 속도를 전달해 주게 되면, 디스플레이 유닛(130)에서는, 프로세싱 엔진(120)으로부터 전달되는 가공 처리된 접근 선박의 존재 여부, 방향 및 속도를 디스플레이해 주게 된다(S503).
상술한 단계 S503에서 접근 선박의 존재 여부, 방향 및 속도를 디스플레이해 줌에 있어서, 디스플레이 유닛(130)에서는, 프로세싱 엔진(120)으로부터 전달되는 가공 처리된 접근 선박을 의미하는 신호의 존재 여부, 접근 선박의 항로를 의미하는 검출 신호의 방향, 접근 선박의 위치를 의미하는 검출 신호의 위치, 접근 선박의 속도를 의미하는 검출 신호의 속도를 디스플레이해 줄 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 예는 상술한 장치 및/또는 운용방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다. 이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 모바일 폰 측위 시스템
110: 다채널 수신기
111, 112, 113: 지향성 안테나
114, 115, 116: 신호 검출기
120: 프로세싱 엔진
130: 디스플레이 유닛

Claims (5)

  1. 접근 선박으로부터 전송되는 신호를 검출하기 위한 다채널 수신기; 상기 다채널 수신기에서 검출한 신호를 수신받아 접근 선박의 존재 여부, 방향 및 속도를 확인하기 위한 프로세싱 엔진; 및 상기 프로세싱 엔진에서 확인한 접근 선박의 존재 여부, 방향 및 속도를 디스플레이하기 위한 디스플레이 유닛을 포함하되;
    상기 다채널 수신기는, 360도의 적용범위 각도를 제공하는 방식으로 전개되도록 형성되어, 접근 선박으로부터 전송되는 신호를 수신하기 위한 홀수 개의 지향성 안테나; 및 상기 지향성 안테나에서 각각 수신한 신호를 검출하기 위한 복수 개의 신호 검출기를 포함하며;
    상기 프로세싱 엔진은, 상기 다채널 수신기의 각 지향성 안테나에 의해 동시에 검출된 모바일 폰의 디지털 서명들을 비교하여 검출 신호의 방향을 도출하되; 제1타깃 신호 관련 서명을 가지고 하나의 안테나만으로 검출되는 제1타깃 신호의 경우에, 제1타깃 신호의 검출을 수행한 안테나의 적용범위 각도에 해당하는 방향을 검출 신호의 방향으로 추정하며; 제2타깃 신호 관련 서명을 가지고 다중 안테나에 의해 검출되는 제2타깃 신호의 경우에, 각 안테나에 의해 레포팅되는 RSSI를 동일한 시간에 검출한 동일 디지털 서명에 대해서 탐지하도록 하며, 동일 디지털 서명이 2개의 안테나에 의해 검출되었다고 가정했을 경우에, 제1지향성 안테나에 의해 검출된 RSSI가 제2지향성 안테나에 의해 검출된 RSSI보다 큰 제1경우, 제1지향성 안테나에 의해 검출된 RSSI가 제2지향성 안테나에 의해 검출된 RSSI보다 작은 제2경우, 제1지향성 안테나에 의해 검출된 RSSI가 제2지향성 안테나에 의해 검출된 RSSI와 동일한 제3경우 중 하나를 관찰하는 것을 특징으로 하는 모바일 폰 측위 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 신호 검출기는,
    싱글 와이파이 청음 센서인 것을 특징으로 하는 모바일 폰 측위 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 싱글 와이파이 청음 센서는,
    선박에 현재 탑재되어 있는 모바일 폰으로부터 전송되는 와이파이 신호를 탐지하여 상기 프로세싱 엔진에 전달하는 것을 특징으로 하는 모바일 폰 측위 시스템.
  5. 다채널 수신기가 접근 선박으로부터 전송되는 신호를 검출하는 단계; 프로세싱 엔진이 상기 다채널 수신기에서 검출한 신호를 수신받아 접근 선박의 존재 여부, 방향 및 속도를 확인하는 단계; 및 디스플레이 유닛이 상기 프로세싱 엔진에서 확인한 접근 선박의 존재 여부, 방향 및 속도를 디스플레이하는 단계를 포함하되;
    상기 다채널 수신기는, 360도의 적용범위 각도를 제공하는 방식으로 전개되도록 형성되어, 접근 선박으로부터 전송되는 신호를 수신하기 위한 홀수 개의 지향성 안테나; 및 상기 지향성 안테나에서 각각 수신한 신호를 검출하기 위한 복수 개의 신호 검출기를 포함하며;
    상기 프로세싱 엔진은, 상기 다채널 수신기의 각 지향성 안테나에 의해 동시에 검출된 모바일 폰의 디지털 서명들을 비교하여 검출 신호의 방향을 도출하되; 제1타깃 신호 관련 서명을 가지고 하나의 안테나만으로 검출되는 제1타깃 신호의 경우에, 제1타깃 신호의 검출을 수행한 안테나의 적용범위 각도에 해당하는 방향을 검출 신호의 방향으로 추정하며; 제2타깃 신호 관련 서명을 가지고 다중 안테나에 의해 검출되는 제2타깃 신호의 경우에, 각 안테나에 의해 레포팅되는 RSSI를 동일한 시간에 검출한 동일 디지털 서명에 대해서 탐지하도록 하며, 동일 디지털 서명이 2개의 안테나에 의해 검출되었다고 가정했을 경우에, 제1지향성 안테나에 의해 검출된 RSSI가 제2지향성 안테나에 의해 검출된 RSSI보다 큰 제1경우, 제1지향성 안테나에 의해 검출된 RSSI가 제2지향성 안테나에 의해 검출된 RSSI보다 작은 제2경우, 제1지향성 안테나에 의해 검출된 RSSI가 제2지향성 안테나에 의해 검출된 RSSI와 동일한 제3경우 중 하나를 관찰하는 것을 특징으로 하는 모바일 폰 측위 방법.
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