KR102269074B1

KR102269074B1 - 실내 위치 결정 방법 및 장치

Info

Publication number: KR102269074B1
Application number: KR1020190039647A
Authority: KR
Inventors: 이소연; 박상준; 박찬국; 이재홍; 박소영
Original assignee: 한국전자통신연구원; 서울대학교산학협력단
Priority date: 2019-04-04
Filing date: 2019-04-04
Publication date: 2021-06-25
Also published as: KR20200118290A

Abstract

본 발명에 따른 실내 위치 결정 방법 및 장치는 외부 인프라(이동통신 서버, Wi-Fi, BLE 등) 정보 없이도 단말에 내장된 센서를 이용하여 실내 보행자의 층간 이동 여부 및 층 위치를 단말 독립적으로 결정하는 방법 및 장치를 제안한다. 본 발명에 따른 실내 위치 결정 방법 및 장치는 단말에 내장된 기압 센서에서 수집한 센서데이터에 기반하여 보행자의 상대 고도를 결정하고, 검출 필터를 적용하여 보행자의 층간 이동 여부 및 층 위치에 대한 추정 정확도를 높인다.

Description

실내 위치 결정 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR DETERMINING POSITIONS IN INDOOR}

본 발명은 실내 위치 결정 방법 및 장치에 관한 것으로, 상세하게는 건물 내부에 있는 보행자의 층간 이동 여부를 판단하고 층 위치를 결정하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

실내 공간에서 스마트폰을 통한 위치인식 및 길안내 등 다양한 서비스에 대한 요구가 늘어나고 있다. 이를 위해, 보행자가 소지한 단말(예: 스마트폰)의 위치를 추정하는 다양한 방법들이 개발되어 왔다. 예를 들어, Wi-Fi, BLE 비콘 등 건물에 설치된 무선신호 송출 기기를 활용하여 사전에 구축된 정보(핑거프린트 데이터베이스, Wi-Fi AP 또는 비콘 설치 위치 등)와 비교하여 위치를 추정하는 방법이 있다. 또 다른 방법으로는 단말에 내장되어 있는 센서들(가속도, 자이로, 지자기, 기압 등)의 신호를 분석해 보행자의 걸음을 검출하고 이동 방향과 보폭을 추정하여 위치를 추정하는 보행 항법(PDR: Pedestrian Dead Reckoning) 관련 기술들이 다양하게 개발되어 왔다.

한편, 보행자에게 다양한 서비스를 제공하기 위해서는 건물 실내에서 보행자가 위치한 층 정보도 함께 제공해야 한다. 긴급구조용 위치인식시스템의 경우에도, 현재는 2차원 위치정보만 제공되고 있어 고층 빌딩과 같은 환경에서의 구조작업이 원활하게 이루어지지 않고 있다. 이를 위해 다양한 방법들이 시도되고 제안되어 왔다.

첫째는, 이동통신 회사에서 운영하는 이동통신 기지국 또는 중계기의 정보를 통해 층 정보를 획득하는 방법(유럽 특허출원 EP3255940A1)이다. 즉, 보행자 단말의 위치를 알고자 할 때, 이동통신 네트워크의 한 요소인 측위 서버는 보행자 단말의 ID 정보를 기반으로 해당 단말이 현재 어느 기지국/중계기에 속해 있는지 파악하여, 기지국/중계기가 설치된 위치(층)정보를 보행자 단말의 층으로 정한다. 하지만, 이러한 접근 방법을 이용하는 경우, 이동통신사가 아닌 제3의 위치정보서비스 사업자가 위치기반 서비스를 제공하고자 할 때, 해당 정보를 취득하여 사용하기가 어렵다는 제약이 존재한다.

둘째, 보행자 단말에 내장되어 있는 대기 압력을 측정하는 센서를 사용하는 경우, 현재 위치에서 측정되는 기압 센서값을 관측하여 사전에 정의된 수식에 의해 고도를 계산하고, 계산된 값을 사전에 취득한 해당 건물의 층 높이 정보와 비교하여 현재 위치한 층을 추정한다. 하지만, 종래의 방식으로는 실내 환경에 의해서 온도 및 기압이 순간적으로 변하게 되거나 기압-고도 변환 식의 상수가 잘못된 경우, 고도가 잘못 계산되어 층에 대한 위치 오차가 크게 발생한다. 또한, 기압 센서값은 매일의 기상 조건에 따라 측정되는 값에 유의미한 차이가 발생하므로 기존의 방법은 외부로부터의 입력(예: 기상청의 해수면 기압 정보 등)을 통해 보정하는 단계를 적용하거나, 기압 센서 외의 단말에 내장되어 있는 센서(빛, GPS, 마그네틱 등)값을 이용하여 보정한다.

최근에 많이 도입되고 있는 보행자 위치 인식 기반의 다양한 서비스는 보다 높은 정확도를 요구하고 있다. 보행자 위치 인식의 정확도 향상을 위해서는 되도록 복수 종류의 센서데이터를 동시에 수집하고 분석하는 기능이 요구되지만, 모바일 단말의 특성상 리소스가 많이 부족하여 서비스의 제약을 초래할 수 있다.

전술한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 보다 정확한 보행자 위치 인식을 제공하기 위해 보행자 단말 외부의 네트워크 연결을 통한 추가적인 지원없이 단말 독립적으로 보행자가 이동하는 고도 및 층을 인식하는 실내 위치 결정 방법 및 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 실내 위치 결정 방법 및 장치는 외부 기관(예: 기상청 등) 또는 외부 인프라(이동통신 서버, Wi-Fi, BLE 등) 정보 없이도 보행자가 소지한 휴대용 단말에 내장된 센서값(기압, 가속도, 자이로, 지자기계 등)을 이용하여 실내에서 보행 시 단말 자체적으로 층간 이동을 구분하여 실내 위치 인식을 수행하는 방법 및 장치를 제안한다.

본 발명의 실내 위치 결정 방법 및 장치는 단말에 내장된 기압 센서에서 수집한 센서데이터에 기반하여 보행자의 상대 고도를 결정하고, 나아가 검출 필터를 제안하여 보행자의 층간 이동 여부에 대한 추정 정확도를 향상하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적은 층간 이동 여부를 검출함에 있어서, 보행자의 이동 수단(예: 계단, 엘리베이터, 무빙워크 등)을 구분함으로써 지도 정보와 결합하여 추정 위치의 정확도를 향상시키는 것이다.

본 발명의 전술한 목적 및 그 이외의 목적과 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.

본 발명에 따른 보행자의 실내 위치를 결정하는 방법은, 단말에 내장된 적어도 하나의 센서의 센서데이터를 획득하는 단계, 상기 센서데이터에 기반하여 초기 고도를 결정하는 단계, 상기 고도 및 상기 센서데이터에 기반하여 상대 고도를 결정하는 단계 및 보행자의 이동에 따른 상기 상대 고도의 변화율에 기반하여 상기 보행자의 층간 이동 여부를 판단하는 단계를 포함한다.

상기 상대 고도를 결정하는 단계는, 상기 초기 고도와 현재 고도 간의 차이값을 상기 상대 고도로 결정할 수 있다.

상기 적어도 하나의 센서는 기압센서를 포함한다.

상기 상대 고도를 결정하는 단계는, 일정 주기마다 획득된 상기 센서데이터에 기반하여 시간에 따른 일련의 상대 고도를 결정하고, 상기 층간 이동 여부를 결정하는 단계는, 상기 일련의 상대 고도에 사전설정된 경계선 검출 필터를 적용하여 상기 상대 고도의 변화율을 결정하는 단계를 포함한다.

상기 상대 고도의 변화율은 상기 일련의 상대 고도와 상기 경계선 검출 필터를 합성곱하여 도출될 수 있다.

상기 층간 이동 여부를 판단하는 단계는, 상기 상대 고도의 변화율이 사전설정된 임계 변화율보다 큰 경우에 층간 이동이 발생한 것으로 판단하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 실내 위치 결정 방법은 상기 층간 이동 여부에 따라 상기 보행자가 위치한 층을 결정하는 단계를 더 포함한다.

상기 층을 결정하는 단계는, 상기 층간 이동이 발생한 경우, 상기 상대 고도가 속하는 층을 상기 보행자의 층으로 결정할 수 있다.

본 발명에 따른 실내 위치 결정 방법은 상기 층간 이동에 사용된 이동 수단을 결정하는 단계를 더 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 보행자의 실내 위치를 결정하는 전자 장치는, 적어도 하나의 센서로부터 수신한 센서데이터를 저장하는 저장부, 및 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 센서데이터에 기반하여 상기 보행자의 초기 고도를 결정하고, 상기 초기 고도 및 상기 센서데이터에 기반하여 일정 주기마다 상기 보행자의 상대 고도를 결정하고, 시간에 따른 상기 상대 고도의 변화율에 기반하여 상기 보행자의 층간 이동 여부를 판단하도록 설정된다.

상기 적어도 하나의 센서는 상기 보행자가 보유한 단말에 내장될 수 있다.

상기 저장부는 상기 일정 주기마다 결정된 상기 상대 고도를 저장하는 버퍼를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 버퍼에 저장된 상대 고도와 사전설정된 경계선 검출 필터를 합성곱하여 상기 상대 고도의 변화율을 도출하도록 설정될 수 있다.

상기 프로세서는, 상기 상대 고도의 변화율이 사전설정된 임계 변화율보다 큰 경우에 층간 이동이 발생한 것으로 판단하도록 설정될 수 있다.

상기 프로세서는, 층간 이동 여부에 따라 상기 보행자가 위치한 층을 결정하도록 설정될 수 있다.

상기 프로세서는, 상기 층간 이동이 발생한 경우, 상기 상대 고도가 속하는 층을 상기 보행자의 층으로 결정하도록 설정될 수 있다.

본 발명에 따른 실시예는 보행자의 층간 이동 여부 및 이동 수단을 구분함으로써 보행자가 위치한 층 위치에 대한 정보를 잘못 추정할 가능성을 최소화할 수 있다.

본 발명에 따른 실시예는 일반적인 스마트폰 뿐만 아니라, 기압 센서를 내장한 센서모듈에 공통적으로 적용할 수 있으므로 휴대용 보행자 단말뿐만이 아니라, 바디에 장착된 센서 또는 디바이스에서도 사용 가능하여 범용성이 높다.

도 1은 실시예에 따른 실내 위치 결정 방법의 과정을 도시한 흐름도이다.
도 2는 일 예에 따른 층간 이동 검출 과정을 도시한 흐름도이다.
도 3은 일 예에 따른 층 위치 결정 과정을 도시한 흐름도이다.
도 4는 실시예에 따른 실내 위치 결정 장치의 기능 블록도이다.
도 5는 종래의 층 위치 결정 방식에 따른 고도 데이터 그래프이다.
도 6은 실시예에 따른 층간 이동 검출 및 층 위치 결정을 보여주는 그래프이다.

이하에서 본 발명이 구현되는 양상을 이하의 바람직한 각 실시예를 들어 설명한다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 본 발명의 기술적 사상의 범주 내에서 그 외의 다른 다양한 형태로 구현될 수 있음은 자명하다. 본 명세서에서 사용된 용어 역시 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 요소가 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 요소의 존재 또는 추가됨을 배제하지 않는다.

도 1은 실시예에 따른 실내 위치 결정 방법의 과정을 도시한 흐름도이다.

이하에서 도 4를 참조하여 도 1의 실내 위치 결정 방법의 동작 과정을 살펴본다.

단계(110)에서 도 4를 참조하여 센서데이터 입력부(410)는 단말에 내장된 적어도 하나의 센서의 센서데이터를 획득한다. 여기서 적어도 하나의 센서는 기압 센서를 포함한다. 다른 예에서, 적어도 하나의 센서는 기압 센서, 가속도계, 자이로 센서 및 지자기계 중 적어도 하나를 포함한다.

단계(110)에서 센서데이터 입력부(410)는 센서데이터를 일정 주기로 획득한다. 예를 들어, 센서데이터는 50 내지 100Hz로 입력된다. 센서데이터는 예를 들어 가속도, 자이로, 지자기, 및 대기 압력 값 중 적어도 하나를 포함한다.

일 예에서, 단계(110)에서 센서데이터 입력부(410)는 보행자가 소지한 단말에 내장된 기압 센서로부터 대기압 신호를 수신한다.

단계(120)에서 초기화부(420)는 단계(110)에서 획득된 센서데이터에 기반하여 초기 고도를 결정한다. 즉, 단계(120)에서 초기화부(420)는 획득된 센서데이터 중 기압 센서의 초기값을 기준으로 보행자의 초기 고도를 계산한다. 초기 고도는 단계(130)에서의 상대 고도 결정의 기준이 된다.

단계(120)에서 초기화부(420)는 단계(110)에서 획득한 센서데이터에 포함된 기압 신호를 다음과 같은 기압-고도 변환식(수학식 1)을 사용하여 절대고도로 변환한다.

여기서 p는 현재 기압, g는 중력 가속도, M은 몰 질량 상수, R은 기체상수, L은 기온 감률, T₀는 기준 고도에서의 온도, p₀는 기준 고도에서의 대기압을 말한다.

초기화부(420)는 최초에 수신된 센서데이터에 기초하여 계산된 절대고도를 초기 고도로 결정한다.

단계(130)에서 층간 이동 검출부(430)는 단계(120)에서 결정된 초기 고도 및 단계(110)에서 획득된 센서데이터에 기반하여 상대 고도를 결정한다. 단계(130)에서 층간 이동 검출부(430)는 센서데이터에 기반하여 보행자가 위치한 현재 고도를 우선 결정하고, 단계(120)에서 결정된 초기 고도와 현재 고도 간의 차이값을 상대 고도로 결정한다. 층간 이동 검출부(430)는 단계(110)에서 일정 주기마다 획득된 센서데이터에 기반하여 시간에 따른 일련의 상대 고도를 결정한다.

단계(140)에서 층간 이동 검출부(430)는 보행자의 이동에 따른 상대 고도의 변화율에 기반하여 보행자의 층간 이동 여부를 판단한다. 즉, 층간 이동 검출부(430)는 단계(130)에서 결정된 일련의 상대 고도에 사전설정된 경계선 검출 필터를 적용하여 상대 고도의 변화율을 결정한다. 예를 들어, 층간 이동 검출부(430)는 일련의 상대 고도와 경계선 검출 필터를 합성곱하여 상대 고도의 변화율을 도출한다.

단계(150)에서 층 위치 결정부(440)는 단계(140)에서 판단된 층간 이동 여부에 따라 보행자가 위치한 층을 결정한다. 단계(140)에서 층간 이동이 발생한 경우, 보행자의 상대 고도가 속하는 층을 보행자의 층으로 결정한다. 단계(140)에서 판단된 층간 이동 여부에 기초하여 보행자가 위치한 층을 결정하므로, 단계(130)에서 결정된 상대 고도에 오차가 있어도, 보행자의 현재 고도를 직접 층간 고도와 비교하는 종래 기술에 비하여, 층 위치 결정에 존재가능한 오차를 크게 줄일 수 있다.

추가적으로, 도 1에 도시되지는 않았지만, 본 발명의 실시예에 따른 실내 위치 결정 방법은 층간 이동에 사용된 이동 수단을 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

도 2는 일 예에 따른 층간 이동 검출 과정을 도시한 흐름도이다.

도 1에서 살펴본 단계(130)에서 층간 이동 검출부(430)는 보행자의 상대 고도를 결정한다. 이하에서는 상대 고도 결정 및 층간 이동 여부 판단 과정에 대하여 상세히 살펴본다.

단계(130)에서 층간 이동 검출부(430)는 수학식 1에 따라 현재 고도를 계산하고, 계산된 현재 고도와 단계(120)에서 초기화부(420)가 계산한 초기 고도를 비교하여 상대 고도를 결정한다. 즉, 상대 고도는 보행자가 초기 고도로부터 수직방향으로 얼마나 이동하였는지를 보여준다.

단계(130)에서 층간 이동 검출부(430)는 단계(110)에서 일정 주기마다 획득된 센서데이터에 기초하여 일련의 상대 고도를 결정한다. 계산된 일련의 상대 고도는 사전설정된 크기의 버퍼에 저장된다. 예를 들어, 버퍼는 상대 고도 값을 순차적으로 저장할 수 있는 단위 크기 저장소의 배열(array)이다.

단계(210)에서 층간 이동 검출부(430)는 보행자의 이동에 따른 상대 고도가 시간의 흐름에 따라 순차적으로 저장된 버퍼와 경계선 검출 필터의 합성곱(convolution)을 통하여 층간 이동 여부의 검출을 위한 결과값을 수학식 2에 따라 도출한다.

여기서

h는 시간의 흐름에 따른 상대 고도가 순차적으로 저장된 버퍼를나타내고, g(t)는 경계선 검출 필터이고, *는 합성곱을 의미한다.

경계선 검출 필터는 주로 영상 인식에서 사용되며, 디지털 영상에서 경계선은 영상의 밝기(명암)가 낮은 값에서 높은 값으로 또는 반대로 급격하게 변하는 부분을 의미한다. 즉, 영상 인식 분야에서 경계선을 검출한다는 것은 영상 안에서 특정한 객체의 형상을 인식한다는 것을 의미한다. 경계선은 영상의 명암 변화가 크게 나타나는 지점이 되며 이는 명암의 변화율인 1차 미분을 통해 추출된다.

이와 유사하게, 보행자가 소지한 단말에서 수집되는 대기 압력값에 경계선 검출 필터를 사용하게 되면, 시간 간격에 대해 고도 변화율을 계산할 수 있다. 이는 갑작스러운 환경 변화로 인해 계산된 고도 값이 일시적으로 특이값을 나타내더라도, 설정한 시간 범위 내에서 고도 변화율은 층간 이동에 대한 고도 변화율 보다 작기 때문에 층간 이동 여부에 영향을 주지 않게 되어 층간 이동 여부 판단의 정확성을 높일 수 있다. 즉, 경계선 검출 필터를 적용한 변화율 검출 커널을 통해서 고도 변화율이 기준점 이상인 경우에 층간 이동이 발생하였다고 판단하므로, 특히 노이즈에 강인하여 고도 인식의 정확도를 크게 향상시킨다.

한편, 단계(210)에서 층간 이동 검출부(430)는 다음의 수학식 3과 같은 가우시안 함수를 미분한 형태를 경계선 필터로 적용할 수 있다.

여기서

는 분산이고, g(t)는 평균이 0인 정규분포의 미분, 즉 가우시안 분포의 미분을 의미한다.

그밖에도 예를 들어, 지수 함수를 미분한 형태 또는 기하학적 분포와 같은 확률 분포를 경계선 필터로 사용할 수 있다.

단계(220)에서 상대 고도에 경계선 검출 필터를 합성곱한 결과값을 사전설정된 임계값과 비교한다.

단계(220)에서 비교한 결과, 합성곱의 결과값이 임계값보다 크면 계단이나 엘리베이터를 통하여 사용자가 층간 이동을 한 것(230)으로 판단한다. 합성곱의 결과값이 임계값 이하이면 현재 층을 유지(240)한다.

도 3은 일 예에 따른 층 위치 결정 과정을 도시한 흐름도이다.

층간 이동 검출부(430)가 단계(230)에서 층간 이동이 발생한 것으로 판단된 경우, 층 위치 결정부(440)는 보행자가 위치한 층을 추정한다.

단계(310)에서 층 위치 결정부(440)는 보행자가 위치한 건물의 각 층 높이를 기준으로 임계치를 설정하여 보행자의 상대고도가 속하게 되는 층을 보행자가 위치한 층으로 추정한다.

즉, 보행자의 추정된 현재 상대 고도와 건물의 위 아래 고도값을 비교(310, 320)하여 사전설정된 임계치 이하로 판단되는 층을 보행자의 층 위치로 결정(320, 340)한다. 예를 들어, 단계(310)에서 보행자의 상대 고도와 위층과의 고도 차이가 제 1 임계치 이하이면 단계(320)에서 보행자 위치를 위층으로 갱신한다. 단계(330)에서 보행자의 상대 고도와 아래층과의 고도 차이가 제 2 임계치 이하이면 단계(340)에서 보행자 위치를 아래층으로 갱신한다. 예를 들어, 제 1 임계치는 위층의 층고이다. 예를 들어, 제 2 임계치는 아래층의 층고이다. 일 예에서 제 1 임계치와 제 2 임계치는 동일한 크기의 값이다. 다른 예에서, 제 1 임계치와 제 2 임계치는 상이한 크기를 가진다.

도 4는 실시예에 따른 실내 위치 결정 장치의 기능 블록도이다.

본 발명의 실시예에 따른 보행자의 실내 위치를 결정하는 전자 장치는 적어도 하나의 센서로부터 수신한 센서데이터를 저장하는 저장부 및 프로세서를 포함한다.

프로세서는 적어도 하나의 센서로부터 센서데이터를 수신하는 센서데이터 입력부(410)를 구동한다. 예를 들어 적어도 하나의 센서는 보행자가 보유한 단말에 내장되어 있는 센서이다. 일 예에서, 단말은 스마트폰, 스마트워치, 스마트 글래스, HMD(Head Mounted Display) 또는 웨어러블 기기일 수 있다.

프로세서는 센서데이터에 기반하여 보행자의 초기 고도를 결정하는 초기화부(420)를 구동한다. 초기화부(420)는 도 1을 참조하여 단계(120)에서 초기 고도를 결정한다.

프로세서는 초기화부(420)가 결정한 초기 고도 및 센서데이터 입력부(410)가 수신한 센서데이터에 기반하여 일정 주기마다 보행자의 상대 고도를 결정하는 층간 이동 검출부(430)를 구동한다. 층간 이동 검출부(430)는 도 1을 참조하여 단계(130)에서 상대 고도를 결정한다.

저장부는 도 1을 참조하여 단계(130)에서 층간 이동 검출부(430)가 일정주기마다 결정한 상대 고도를 저장하는 버퍼를 포함한다.

프로세서는 층간 이동 검출부(430)를 구동하여 시간에 따른 상대 고도의 변화율에 기반하여 보행자의 층간 이동 여부를 판단한다. 층간 이동 검출부(430)는 도 1을 참조하여 단계(140)에서 층간 이동 여부를 판단한다. 예를 들어, 프로세서는 시간에 따라 순차적으로 버퍼에 저장된 일련의 상대 고도와 사전설정된 경계선 검출 필터를 합성곱하여 상대 고도의 변화율을 도출한다. 프로세서는 층간 이동 검출부(430)를 구동하여 상대 고도의 변화율이 사전설정된 상대 고도 변화율의 임계값보다 큰 경우에 층간 이동이 발생한 것으로 판단한다. 예를 들어 사전설정된 임계값은 상대 고도가 속한 층과 위층 간의 높이 차이, 즉 층고로 설정된다.

프로세서는 층간 이동 검출부(430)가 판단한 층간 이동 여부에 따라 보행자가 위치한 층을 결정하는 층 위치 결정부(440)를 구동한다. 여기서, 층 위치 결정부(440)는 층간 이동이 발생한 경우, 상대 고도가 속하는 층을 보행자의 층으로 결정하도록 동작한다. 층 위치 결정부(440)는 도 1을 참조하여 단계(150)에 따라 층 위치를 결정한다.

도 5는 종래의 층 위치 결정 방식에 따른 고도 데이터 그래프이다.

종래의 층 위치 결정 방식은 현재 고도(y축)를 직접 빌딩의 층고와 비교하여 층 위치를 결정한다. 보행자에 대한 관측 시작 층은 1층이고, 중간에 층 위기가 2층으로 변화되었다가 다시 1층으로 돌아온 것으로 판단하였음을 알 수 있다. 즉, 보행자의 고도를 시간의 흐름에 따라 추적하여 단순히 보행자의 고도와 일치하는 층 고도를 보행자의 층 위치로 결정한다.

도 6은 실시예에 따른 층간 이동 검출 및 층 위치 결정을 보여주는 그래프이다.

도 6(a)는 시간의 흐름에 따른 보행자의 상대 고도의 변화를 보여준다. 도 6(b)는 도 6(a)의 상대 고도에 경계선 검출 필터를 적용한 결과를 보여주는 그래프이다. 예를 들어 도 6(b)는 경계선 검출 필터를 통하여 결정된 상대 고도 변화율을 도시한다.

도 6(b)에서 상대 고도와 경계선 검출 필터를 합성곱한 결과값(y축)이 사전설정된 임계값 이상인 경우에 층간 이동이 발생한 것으로 판단하고, 해당 층 위치를 결정한다. 예시적으로 도 6(b)에서 임계값은 점선으로 도시되었고, 임계값을 넘는 구간이 네 번 나타나있으므로, 관측 시작 층으로부터 네 개의 층을 이동하였음을 알 수 있다. 층간 이동 여부를 판단하여, 층간 이동이 발생한 것으로 판단된 경우에, 층간 이동이 완료된 시점의 상대 고도와 건물의 층고를 비교하여 그 차이가 사전설정된 층고차 임계치 이하인 경우에 해당 층을 보행자의 층 위치로 결정하게 된다.

나아가, 예를 들어, 상대 고도 변화의 속도 및 방향을 분석하여 보행자의 이동 수단을 추정할 수 있다. 예시적으로 도 6(a) 및 도 6(b)는 보행자가 계단을 이용하여 층간 이동한 경우를 보여준다.

본 발명에 따른 실내 위치 결정 방법 및 장치는 휴대용 단말 또는 바디에 장착된 센서 모듈에 독립적으로 보행자의 위치, 특히, 실내 공간에서 보행자의 층간 이동 인식 및 이동 수단 식별 등의 기능을 수행할 수 있는 것으로, 외부 통신 인프라에 접속하지 않고도 보행자의 위치인식, 예를 들어, 층간 이동 및 이동 수단 식별 등의 기능을 수행할 수 있다. 따라서, 어떠한 상황에서도 외부 인프라에 의존하지 않고 독립적으로 사용자의 고도를 추정할 수 있는 이점이 있다.

본 발명의 실시예에 따른 실내 위치 결정 방법 및 장치는 컴퓨터 시스템에서 구현되거나, 또는 기록매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 시스템은 적어도 하나 이상의 프로세서와, 메모리와, 사용자 입력 장치와, 데이터 통신 버스와, 사용자 출력 장치와, 저장소를 포함할 수 있다. 전술한 각각의 구성 요소는 데이터 통신 버스를 통해 데이터 통신을 한다.

컴퓨터 시스템은 네트워크에 커플링된 네트워크 인터페이스를 더 포함할 수 있다. 프로세서는 중앙처리 장치(central processing unit (CPU))이거나, 혹은 메모리 및/또는 저장소에 저장된 명령어를 처리하는 반도체 장치일 수 있다.

메모리 및 저장소는 다양한 형태의 휘발성 혹은 비휘발성 저장매체를 포함할 수 있다. 예컨대, 메모리는 ROM 및 RAM을 포함할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 실내 위치 결정 방법은 컴퓨터에서 실행 가능한 방법으로 구현될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 실내 위치 결정 방법이 컴퓨터 장치에서 수행될 때, 컴퓨터로 판독 가능한 명령어들이 본 발명에 따른 실내 위치 결정 방법을 수행할 수 있다.

한편, 상술한 본 발명에 따른 실내 위치 결정 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현되는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체로는 컴퓨터 시스템에 의하여 해독될 수 있는 데이터가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래시 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다. 또한, 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체는 컴퓨터 통신망으로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 읽을 수 있는 코드로서 저장되고 실행될 수 있다.

이제까지 본 발명을 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 변경 또는 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명을 위한 예시적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

400: 실내 위치 결정 장치
410: 센서데이터 입력부
420: 초기화부
430: 층간 이동 검출부
440: 층 위치 결정부

Claims

적어도 하나의 센서로부터 수신한 센서데이터를 저장하는 저장부 및 프로세서를 포함하는 전자 장치에서 상기 프로세서에 의해 보행자의 실내 위치를 결정하는 방법에 있어서,
상기 저장부로부터 상기 센서데이터를 획득하는 단계;
상기 센서데이터에 기반하여 초기 고도를 결정하는 단계;
상기 초기 고도 및 상기 센서데이터에 기반하여 상대 고도를 결정하는 단계; 및
상기 결정된 상대 고도에 경계선 검출 필터를 적용하여 상기 상대 고도의 변화율을 결정하고, 보행자의 이동에 따른 상기 상대 고도의 변화율에 기반하여 상기 보행자의 층간 이동 여부를 판단하는 단계
를 포함하는 실내 위치 결정 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 상대 고도를 결정하는 단계는,
상기 초기 고도와 현재 고도 간의 차이값을 상기 상대 고도로 결정하는 실내 위치 결정 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 센서는 기압 센서를 포함하는 실내 위치 결정 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 상대 고도를 결정하는 단계는, 일정 주기마다 획득된 상기 센서데이터에 기반하여 시간에 따른 일련의 상대 고도를 결정하고,
상기 층간 이동 여부를 결정하는 단계는,
상기 일련의 상대 고도에 사전설정된 경계선 검출 필터를 적용하여 상기 상대 고도의 변화율을 결정하는 단계
를 포함하는 실내 위치 결정 방법.
제 4 항에 있어서,
상기 상대 고도의 변화율은 상기 일련의 상대 고도와 상기 경계선 검출 필터를 합성곱하여 도출되는 실내 위치 결정 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 층간 이동 여부를 판단하는 단계는,
상기 상대 고도의 변화율이 사전설정된 임계값 보다 큰 경우에 층간 이동이 발생한 것으로 판단하는 단계
를 포함하는 실내 위치 결정 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 층간 이동 여부에 따라 상기 보행자가 위치한 층을 결정하는 단계
를 더 포함하는 실내 위치 결정 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 층을 결정하는 단계는,
상기 층간 이동이 발생한 경우, 상기 상대 고도가 속하는 층을 상기 보행자의 층으로 결정하는 실내 위치 결정 방법.
제 1 항에 있어서,
상대 고도 변화의 속도 및 방향을 분석하여 상기 층간 이동에 사용된 이동 수단을 결정하는 단계
를 더 포함하는 실내 위치 결정 방법.
보행자의 실내 위치를 결정하는 전자 장치에 있어서,
적어도 하나의 센서로부터 수신한 센서데이터를 저장하는 저장부; 및
프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는,
상기 센서데이터에 기반하여 상기 보행자의 초기 고도를 결정하고,
상기 초기 고도 및 상기 센서데이터에 기반하여 일정 주기마다 상기 보행자의 상대 고도를 결정하고,
상기 상대 고도에 경계선 검출 필터를 적용하여 도출된 시간에 따른 상기 상대 고도의 변화율에 기반하여 상기 보행자의 층간 이동 여부를 판단하도록 설정되는
실내 위치를 결정하는 전자 장치.
제 10 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 센서는 상기 보행자가 보유한 단말에 내장되어 있는
실내 위치를 결정하는 전자 장치.
제 10항에 있어서,
상기 저장부는
상기 일정 주기마다 결정된 상기 상대 고도를 저장하는 버퍼
를 포함하고,
상기 프로세서는,
상기 버퍼에 저장된 상대 고도와 사전설정된 경계선 검출 필터를 합성곱하여 상기 상대 고도의 변화율을 도출하도록 설정되는
실내 위치를 결정하는 전자 장치.
제 10 항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 상대 고도의 변화율이 사전설정된 임계값보다 큰 경우에 층간 이동이 발생한 것으로 판단하도록 설정되는
실내 위치를 결정하는 전자 장치.
제 10 항에 있어서,
상기 프로세서는,
층간 이동 여부에 따라 상기 보행자가 위치한 층을 결정하도록 설정되는
실내 위치를 결정하는 전자 장치.
제 14 항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 층간 이동이 발생한 경우, 상기 상대 고도가 속하는 층을 상기 보행자의 층으로 결정하도록 설정되는
실내 위치를 결정하는 전자 장치.