KR102280586B1 - Method of location positioning using mobile terminal and unknown access points, and apparatus thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 임의의 공간에서 위치를 측정하는 기술에 관한 것으로, 휴대 단말기를 이용하여 비직선 이동에 따라 자신의 상대적 위치 변위를 기록하고, 비직선 이동에 따라 복수 개의 위치에서 각각 주위의 액세스 포인트(access point, AP)로부터 무선 신호를 측정하고, 기록된 상대적 위치 변위 및 측정된 무선 신호들을 이용하여 주위의 액세스 포인트의 상대적인 위치를 도출하며, 측정되는 무선 신호의 특성에 기반하여 주위의 액세스 포인트 중 일부를 높이가 상이한 별도의 공간에 위치한 그룹으로 분류함으로써, 사전 정보 없이 자신의 위치를 측위하는 위치 측위 방법을 제공한다.The present invention relates to a technique for measuring a position in an arbitrary space, using a mobile terminal to record its relative position displacement according to non-linear movement, and access points ( Measuring a radio signal from an access point (AP), using the recorded relative position displacement and the measured radio signals to derive the relative positions of the neighboring access points, and based on the characteristics of the measured radio signals, among the neighboring access points By classifying some into groups located in separate spaces with different heights, a positioning method for positioning oneself without prior information is provided.
Description
본 발명은 임의의 공간에서 위치를 측정하는 기술에 관한 것으로, 특히 인천공항과 같이 일반적인 장소에서 스마트폰과 같은 휴대 단말기에 내장되어 있는 센서와 공개된 무선 공유기(WiFi Access Point)를 이용하여 자신의 위치를 파악하고 스스로의 경로를 추적할 수 있는 위치 측위 방법 및 그 방법에 따른 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a technology for measuring a location in an arbitrary space, and in particular, in a general place such as Incheon International Airport, using a sensor embedded in a mobile terminal such as a smartphone and an open wireless router (WiFi Access Point) It relates to a positioning method capable of determining a location and tracking its own path, and an apparatus according to the method.
스마트폰과 같은 개인용 휴대 단말기의 발전과 더불어 휴대 단말기 내에 내장되는 다양한 통신 수단과 센서를 이용하여 주위의 통신 장비 내지 기기들과 상호작용할 수 있게 되었다. 단지 전화 통화를 위한 무선 신호의 송수신뿐만 아니라, GPS 신호의 수신을 통해 지리 정보를 획득할 수 있게 되었으며, 또한 무선 공유기의 보급에 따라 이미 알려진 위치에 고정된 무선 공유기와의 통신으로부터 간접적인 위치 정보를 파악할 수 있게 되었다.With the development of personal portable terminals such as smart phones, various communication means and sensors embedded in portable terminals can be used to interact with surrounding communication equipment or devices. In addition to transmitting and receiving wireless signals for phone calls, geographic information can be acquired through the reception of GPS signals. Also, with the spread of wireless routers, indirect location information is obtained from communication with wireless routers fixed to known locations. was able to comprehend
무선(RF) 신호를 이용한 실/내외 위치 측위 기슬은 지속적으로 발전하고 있으며, 이를 통해 자재/재고, 안전, 건강 등 다양한 분야에 활용되고 있다. 그러나, GPS와 같은 센서는 실외 사용과 배터리 사용 관리에 관해 제약을 가지고 있으며, 블루투스의 경우 일반적으로 추가 장비를 설치/관리해야 한다는 약점이 존재한다.Indoor/outdoor positioning technology using radio (RF) signals is continuously developing and is being used in various fields such as materials/inventory, safety, and health. However, sensors such as GPS have limitations with respect to outdoor use and battery use management, and Bluetooth generally has a weakness in that additional equipment needs to be installed/managed.
휴대 단말기를 이용한 실내 측위 기술을 구현하기 위해, 종래에는 무선 공유기가 설치된 절대 위치 좌표 테이블이나 도면에 기록된 정보를 미리 스마트폰에 다운로드 받아 위치를 측정하였다. 따라서, 사전에 정의된 정보를 제공하지 않는 불특정한 빌딩이나 공간에서는 WiFi 등의 무선 신호를 이용한 위치 측위의 정밀도가 저하되거나, 지도 서비스를 하는 사업자 또는 통신서비스를 하는 사업자가 제공하는 정보에 의존할 수밖에 없다는 한계를 가졌다.In order to implement an indoor positioning technology using a mobile terminal, in the prior art, information recorded in an absolute position coordinate table or a drawing in which a wireless router is installed was downloaded to a smart phone in advance to measure the position. Therefore, in an unspecified building or space that does not provide predefined information, the accuracy of positioning using a wireless signal such as WiFi decreases, or you may depend on information provided by a map service provider or a communication service provider. There was a limit to what it was.
이하에 소개된 선행기술문헌에는 실내 위치를 결정하기 위해 무선 신호와 이미 확보된 무선 액세스 포인트 정보를 대조하는 기술적 수단이 제시되어 있다. 그러나, 사용자가 아무런 지리 정보나 위치 정보 없이 임의의 공간에 진입하였을 때, 해당 공간에 대한 위치 정보를 빠르고 정확하게 획득하는 데에는 여전히 많은 제약이 존재하는 것이 현실이다.In the prior art document introduced below, a technical means for collating a wireless signal and already secured wireless access point information to determine an indoor location is presented. However, when a user enters an arbitrary space without any geographic information or location information, there are still many limitations in quickly and accurately acquiring location information for the corresponding space.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 종래의 위치 측위 기술에 주위의 위치에 관한 절대 좌표 정보 내지 별도의 지도 정보를 미리 확보해야만 하는 제약이 따르는 한계를 극복하고, 실내 공간에서 무선 신호를 이용한 측위의 정밀도가 저하되는 약점을 해소하며, 이동에 따라 추가적으로 발견되는 무선 신호를 처리하여 위치 정보를 갱신함에 있어서 그 연산의 복잡도로 인해 저사양 기기의 처리 부하가 가중되는 문제를 해결하고자 한다.The technical problem to be solved by the present invention is to overcome the limitation that the conventional positioning technology has to secure absolute coordinate information or separate map information about the surrounding location in advance, and to overcome the limitations of positioning using a wireless signal in an indoor space. It is intended to solve the problem that the processing load of low-end devices is increased due to the complexity of the calculation in updating location information by processing wireless signals additionally found according to movement.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대 단말기를 이용한 위치 측위 방법은, 휴대 단말기를 이용하여 비직선 이동에 따라 자신의 상대적 위치 변위를 기록하는 단계; 상기 휴대 단말기를 이용하여 상기 비직선 이동에 따라 복수 개의 위치에서 각각 주위의 액세스 포인트(access point, AP)로부터 무선 신호를 측정하는 단계; 기록된 상기 상대적 위치 변위 및 측정된 상기 무선 신호들을 이용하여 상기 주위의 액세스 포인트의 상대적인 위치를 도출하는 단계; 및 측정되는 무선 신호의 특성에 기반하여 상기 주위의 액세스 포인트 중 일부를 높이가 상이한 별도의 공간에 위치한 그룹으로 분류하는 단계;를 포함한다.In order to solve the above technical problem, a position positioning method using a portable terminal according to an embodiment of the present invention includes the steps of: recording a relative positional displacement of oneself according to a non-linear movement using the portable terminal; measuring wireless signals from adjacent access points (APs) at a plurality of locations according to the non-linear movement using the mobile terminal; deriving the relative position of the neighboring access point using the recorded relative position displacement and the measured radio signals; and classifying some of the neighboring access points into groups located in separate spaces having different heights based on the measured characteristics of the wireless signal.
일 실시예에 따른 휴대 단말기를 이용한 위치 측위 방법에서, 상기 자신의 상대적 위치 변위를 기록하는 단계는, 관성 항법 및 GPS 중 적어도 하나를 이용하여 휴대 단말기의 비직선 이동에 따른 이동거리와 및 방향을 산출할 수 있다.In the positioning method using the mobile terminal according to an embodiment, the step of recording the relative positional displacement of the mobile terminal includes: a movement distance and a direction according to the non-linear movement of the mobile terminal using at least one of inertial navigation and GPS. can be calculated.
일 실시예에 따른 휴대 단말기를 이용한 위치 측위 방법에서, 상기 주위의 액세스 포인트로부터 무선 신호를 측정하는 단계는, 적어도 3개의 위치에서 각각 수신되는 무선 신호의 수신 신호 강도(Received Signal Strength Indicator, RSSI)를 획득할 수 있다.In the location positioning method using a mobile terminal according to an embodiment, the step of measuring a wireless signal from the neighboring access points includes a received signal strength indicator (RSSI) of a wireless signal received at each of at least three locations. can be obtained.
일 실시예에 따른 휴대 단말기를 이용한 위치 측위 방법에서, 상기 주위의 액세스 포인트의 상대적인 위치를 도출하는 단계는, 기록된 상기 상대적 위치 변위 및 측정된 상기 무선 신호를 이용하여 상기 주위의 액세스 포인트의 상대적인 위치와 상기 휴대 단말기 자신의 위치를 공간 상에 매핑할 수 있다. 또한, 상기 주위의 액세스 포인트의 상대적인 위치를 도출하는 단계는, 전체 영역을 나타내는 이미지(image) 내에 상기 휴대 단말기 및 상기 액세스 포인트의 상대적인 위치를 하나의 점(point)으로 표시하되, 이동에 따라 상기 이미지 내에 표시된 점의 위치를 갱신할 수 있다.In the positioning method using a portable terminal according to an embodiment, the step of deriving the relative positions of the neighboring access points may include: using the recorded relative position displacement and the measured radio signal to determine the relative positions of the neighboring access points. The location and the location of the portable terminal itself may be mapped in space. In addition, in the step of deriving the relative positions of the neighboring access points, the relative positions of the mobile terminal and the access point are displayed as a single point in an image representing the entire area, but according to the movement, the It is possible to update the position of the displayed point in the image.
일 실시예에 따른 휴대 단말기를 이용한 위치 측위 방법에서, 상기 주위의 액세스 포인트의 상대적인 위치를 도출하는 단계는, 제 1 위치에서 측정한 무선 신호의 강도로부터 주위의 액세스 포인트의 위치를 동심원 상에 위치하는 것으로 추정하는 단계; 제 2 위치에서 측정한 무선 신호의 강도, 이동 거리 및 방향으로부터 이동에 따른 상기 액세스 포인트의 상대적인 위치를 추정하되 삼변 측량을 통해 후보 위치를 도출하는 단계; 및 제 3 위치에서 측정한 무선 신호의 강도, 이동 거리 및 방향으로부터 삼각 측량을 통해 이동에 따른 상기 액세스 포인트의 상대적인 위치를 결정하는 단계;를 포함할 수 있다.In the positioning method using a mobile terminal according to an embodiment, the step of deriving the relative positions of the neighboring access points may include locating the neighboring access points from the strength of the wireless signal measured at the first position on a concentric circle. estimating that estimating the relative position of the access point according to the movement from the strength, movement distance, and direction of the radio signal measured at the second position, but deriving a candidate position through trilateration; and determining the relative position of the access point according to the movement through triangulation from the strength, movement distance, and direction of the wireless signal measured at the third position.
일 실시예에 따른 휴대 단말기를 이용한 위치 측위 방법에서, 상기 그룹으로 분류하는 단계는, 상기 주위의 액세스 포인트 전부를 동일한 평면 상에 위치한 제 1 그룹으로 설정하는 단계; 측정되는 무선 신호의 세기 또는 변화에 기반하여 거리 변환에 오류를 야기하는 일부 액세스 포인트를 식별하여 상기 제 1 그룹과 높이가 상이한 별도의 공간에 위치한 제 2 그룹으로 분류하는 단계; 및 상기 주위의 액세스 포인트에 대해 상기 제 1 그룹 및 상기 제 2 그룹을 포함하는 다층 구조를 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.In the positioning method using a mobile terminal according to an embodiment, the classifying into the group includes: setting all of the neighboring access points as a first group located on the same plane; identifying some access points that cause an error in distance conversion based on the strength or change of the measured radio signal and classifying them into a second group located in a separate space having a different height from the first group; and forming a multi-layered structure including the first group and the second group with respect to the neighboring access points.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 휴대 단말기를 이용한 위치 측위 방법은, 휴대 단말기를 이용하여 비직선 이동에 따라 자신의 상대적 위치 변위를 기록하고, 복수 개의 위치에서 각각 주위의 액세스 포인트(access point, AP)로부터 무선 신호를 측정하는 단계; 기록된 상기 상대적 위치 변위 및 측정된 상기 무선 신호들을 이용하여 상기 주위의 액세스 포인트의 상대적인 위치를 도출하되, 전체 영역을 나타내는 이미지(image) 내에 상기 휴대 단말기 및 상기 액세스 포인트의 상대적인 위치를 하나의 점(point)으로 표시하는 단계; 및 상기 휴대 단말기의 이동에 따라 상기 이미지 내에 표시된 점의 위치를 갱신하는 단계;를 포함한다.In order to solve the above technical problem, a position positioning method using a mobile terminal according to another embodiment of the present invention records its relative position displacement according to a non-linear movement using the mobile terminal, and each of the surroundings in a plurality of positions measuring a wireless signal from an access point (AP); Using the recorded relative positional displacement and the measured radio signals, the relative positions of the surrounding access points are derived, and the relative positions of the mobile terminal and the access point in an image representing the entire area are identified as one point. (point); and updating the position of the point displayed in the image according to the movement of the portable terminal.
다른 실시예에 따른 휴대 단말기를 이용한 위치 측위 방법에서, 상기 이미지는, 위치를 점으로 특정할 수 있는 매트릭스(matrix) 또는 그리드(grid) 구조로 형성되며, 전체 영역의 크기에 대한 무선 신호의 측정 허용 오차의 비율에 기초하여 이미지의 최소 크기가 결정되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 전체 영역의 가로 및 세로의 길이를 각각 상기 무선 신호의 측정 허용 오차로 제산한 값의 따라 상기 이미지의 가로 및 세로의 화소(pixel)를 결정할 수 있다.In the location positioning method using a mobile terminal according to another embodiment, the image is formed in a matrix or grid structure that can specify a location as a point, and the wireless signal is measured for the size of the entire area Preferably, the minimum size of the image is determined based on the ratio of tolerances. In addition, horizontal and vertical pixels of the image may be determined according to a value obtained by dividing the horizontal and vertical lengths of the entire area by the measurement tolerance of the wireless signal, respectively.
다른 실시예에 따른 휴대 단말기를 이용한 위치 측위 방법은, 상기 휴대 단말기의 이동에 따라 새롭게 발견된 액세스 포인트를 나타내는 점의 위치를 상기 이미지 내에 추가하는 단계;를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 새롭게 발견된 액세스 포인트를 나타내는 점의 위치를 상기 이미지 내에 추가하는 단계는, 상기 휴대 단말기의 이동에 따라 새롭게 수신된 무선 위치의 후보 위치를 적어도 3회 상기 이미지 내에 표시하는 단계; 및 적어도 3개의 이미지를 중첩시켜 상기 후보 위치가 중복되는 지점을 새로운 액세스 포인트의 상대적인 위치로 결정하는 단계;를 포함할 수 있다.The method for positioning a location using a mobile terminal according to another embodiment may further include adding a location of a point indicating a newly discovered access point in the image according to the movement of the mobile terminal. In addition, the step of adding the position of the point indicating the newly discovered access point in the image may include: displaying a candidate position of a newly received wireless position in the image at least three times according to the movement of the portable terminal; and determining a point at which the candidate locations overlap as a relative location of a new access point by overlapping at least three images.
다른 실시예에 따른 휴대 단말기를 이용한 위치 측위 방법은, 측정되는 무선 신호의 특성에 기반하여 상기 주위의 액세스 포인트 중 일부를 높이가 상이한 별도의 공간에 위치한 그룹으로 분류하되, 상기 이미지 내에 분류된 그룹 식별자와 함께 저장하는 단계;를 더 포함할 수 있다.A location positioning method using a mobile terminal according to another embodiment classifies some of the surrounding access points into groups located in separate spaces having different heights based on the characteristics of the measured wireless signals, but the group classified in the image It may further include; storing with the identifier.
다른 실시예에 따른 휴대 단말기를 이용한 위치 측위 방법은, 상기 휴대 단말기가 상기 액세스 포인트의 위치가 표시된 상기 이미지를 별도의 서버 또는 다른 휴대 단말기에 전송함으로써, 상기 전체 영역에 대한 공간 정보를 공유하는 단계;를 더 포함할 수 있다.The method for positioning a location using a mobile terminal according to another embodiment includes the steps of, by the mobile terminal, transmitting the image indicating the location of the access point to a separate server or another mobile terminal, thereby sharing spatial information on the entire area ; may be further included.
한편, 이하에서는 상기 기재된 휴대 단말기를 이용한 위치 측위 방법들을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.On the other hand, below, a computer-readable recording medium in which a program for executing the above-described positioning methods using a mobile terminal on a computer is recorded is provided.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 위치 측위 장치는, 이동에 따른 이동 거리 및 방향을 측정하는 센서; 주위의 액세스 포인트와 통신하는 통신부; 및 무선 신호를 이용하여 자신의 위치를 특정하는 처리부;를 포함하고, 상기 처리부는, 상기 센서를 통해 비직선 이동에 따라 자신의 상대적 위치 변위를 기록하고, 상기 통신부를 통해 복수 개의 위치에서 각각 주위의 액세스 포인트(access point, AP)로부터 무선 신호를 측정하고, 기록된 상기 상대적 위치 변위 및 측정된 상기 무선 신호들을 이용하여 상기 주위의 액세스 포인트의 상대적인 위치를 도출하되 전체 영역을 나타내는 이미지(image) 내에 자신 및 상기 액세스 포인트의 상대적인 위치를 하나의 점(point)으로 표시하며, 이동에 따라 상기 이미지 내에 표시된 점의 위치를 갱신하는 명령을 수행한다.In order to solve the above technical problem, a positioning device according to another embodiment of the present invention, a sensor for measuring a moving distance and direction according to the movement; a communication unit that communicates with a neighboring access point; and a processing unit for specifying its own position using a wireless signal, wherein the processing unit records its relative positional displacement according to non-linear movement through the sensor, and at a plurality of positions through the communication unit, respectively Measuring a radio signal from an access point (AP) of the, and deriving the relative position of the neighboring access point using the recorded relative position displacement and the measured radio signals, an image representing the entire area It displays the relative positions of itself and the access point as a single point in the space, and performs a command to update the position of the displayed point in the image according to movement.
또 다른 실시예에 따른 위치 측위 장치에서, 상기 이미지는 위치를 점으로 특정할 수 있는 매트릭스(matrix) 또는 그리드(grid) 구조로 형성되고, 전체 영역의 크기에 대한 무선 신호의 측정 허용 오차의 비율에 기초하여 이미지의 최소 크기가 결정되며, 상기 전체 영역의 가로 및 세로의 길이를 각각 상기 무선 신호의 측정 허용 오차로 제산한 값의 따라 상기 이미지의 가로 및 세로의 화소(pixel)를 결정할 수 있다.In the positioning device according to another embodiment, the image is formed in a matrix or grid structure that can specify a position as a point, and the ratio of the measurement tolerance of the radio signal to the size of the entire area The minimum size of the image is determined based on , and horizontal and vertical pixels of the image may be determined according to a value obtained by dividing the horizontal and vertical lengths of the entire area by the measurement tolerance of the wireless signal, respectively. .
또 다른 실시예에 따른 위치 측위 장치에서, 이동에 따라 새로운 액세스 포인트가 발견된 경우, 상기 처리부는, 상기 이동에 따라 새롭게 수신된 무선 위치의 후보 위치를 적어도 3회 상기 이미지 내에 표시하고, 적어도 3개의 이미지를 중첩시켜 상기 후보 위치가 중복되는 지점을 새로운 액세스 포인트의 상대적인 위치로 결정함으로써, 새로운 액세스 포인트를 나타내는 점의 위치를 상기 이미지 내에 추가하는 명령을 더 수행할 수 있다.In the positioning apparatus according to another embodiment, when a new access point is found according to movement, the processing unit displays a candidate location of a wireless location newly received according to the movement in the image at least three times, and at least 3 times By superimposing multiple images and determining a point where the candidate locations overlap as a relative location of a new access point, a command for adding a location of a point indicating a new access point in the image may be further performed.
또 다른 실시예에 따른 위치 측위 장치에서, 상기 처리부는, 측정되는 무선 신호의 특성에 기반하여 상기 주위의 액세스 포인트 중 일부를 높이가 상이한 별도의 공간에 위치한 그룹으로 분류하되, 상기 이미지 내에 분류된 그룹 식별자와 함께 저장하는 명령을 더 수행할 수 있다.In the positioning device according to another embodiment, the processing unit classifies some of the surrounding access points into groups located in separate spaces with different heights based on the characteristics of the measured wireless signals, but classified in the image. A further command to store with the group identifier can be performed.
또 다른 실시예에 따른 위치 측위 장치에서, 상기 처리부는, 상기 통신부를 통해 상기 액세스 포인트의 위치가 표시된 상기 이미지를 별도의 서버 또는 다른 휴대 단말기에 전송함으로써, 상기 전체 영역에 대한 공간 정보를 공유하는 명령을 더 수행할 수 있다.In the positioning device according to another embodiment, the processing unit transmits the image in which the location of the access point is displayed through the communication unit to a separate server or other portable terminal, thereby sharing spatial information on the entire area. More commands can be executed.
본 발명의 실시예들은, 무선 공유기들의 설치 위치를 사전에 정의하거나 확보할 필요가 없으며, 지속적인 측위를 통해 측위 정밀도가 증가하고, 보안에 유리한 브로드캐스팅 신호의 수신만으로 무선 공유기의 상대적인 패턴을 도출함으로써 별도의 서비스 제공자에 독립적인 측위 정보를 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 소용량의 이미지 데이터를 통해 연산 부하를 최소화한 채로 측위 정보를 용이하게 누적/공유할 수 있다는 장점을 갖는다.Embodiments of the present invention do not need to define or secure the installation positions of wireless routers in advance, increase positioning precision through continuous positioning, and derive a relative pattern of wireless routers only by receiving a broadcasting signal advantageous for security. Positioning information independent of a separate service provider can be secured, and positioning information can be easily accumulated/shared while minimizing computational load through a small amount of image data.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대 단말기를 이용한 위치 측위 방법을 도시한 흐름도이다.
도 2는 이동에 따른 무선 신호의 측정 및 경로의 기록을 예시한 도면이다.
도 3은 도 2의 측정 위치별로 취합된 무선 신호의 강도를 예시한 도면이다.
도 4는 도 3에서 획득된 무선 신호의 강도에 기반한 상대적인 위치 측위를 예시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에서 위치 측위를 이미지를 통해 관리하는 기법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 위치 측위 방법에 연속하여 새로운 액세스 포인트를 처리하거나, 다층 구조의 액세스 포인트를 식별하는 방법을 제안하는 흐름도이다.
도 7 내지 도 9는 이동에 따라 발견된 새로운 액세스 포인트의 상대적 위치를 도출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10 내지 도 11은 무선 신호의 상이한 특성을 이용하여 그룹을 분류하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 위치 측위 장치를 도시한 블록도이다.1 is a flowchart illustrating a location positioning method using a mobile terminal according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating measurement of a radio signal and recording of a path according to movement.
FIG. 3 is a diagram illustrating the strength of a wireless signal collected for each measurement location of FIG. 2 .
FIG. 4 is a diagram illustrating relative positioning based on the strength of the radio signal obtained in FIG. 3 .
5 is a diagram for explaining a technique for managing positioning through an image in embodiments of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a method of processing a new access point or identifying a multi-layered access point in succession to the positioning method of FIG. 1 according to an embodiment of the present invention.
7 to 9 are diagrams for explaining a method of deriving a relative position of a new access point discovered according to movement.
10 to 11 are diagrams for explaining a method of classifying a group using different characteristics of a radio signal.
12 is a block diagram illustrating a positioning device according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예들을 구체적으로 설명하기에 앞서, 본 발명의 실시예들이 채택하고 있는 아이디어를 개괄적으로 소개하도록 한다.Before describing the embodiments of the present invention in detail, an idea adopted by the embodiments of the present invention will be briefly introduced.
앞서 간략히 언급한 바와 같이, 본 발명의 실시예들은 미리 정의된 장소의 위치 정보나 설치된 무선 공유기 등에 대한 사전 정보 없이 자신의 위치를 측위하고, 사용자의 이동에 따라 공간에 대한 매핑(mapping)을 수행하여 실내 내비게이션 기술을 구현하는 것으로 목표로 한다. 이를 위해, 본 발명의 실시예들은 스마트폰과 같은 휴대 단말기에 내장된 센서(자이로 센서, 가속 센서, 지자기 센서 등)를 활용하여 스마트폰의 이동량과 방향을 계산하고, 공간 내에 산재된 무선 신호들/전파들의 세기를 측정함으로써 전체적인 실내 공간/건물의 크기와 그에 따른 위치를 측위하고자 한다. 특히, 본 발명의 실시예들은 상대적 위치 측위를 하기 위해 기본적으로 스마트폰의 이동 경로에 대한 관성 항법을 채택하고 있으나, 주요 위치 측위를 위한 것이 아닌 초기 무선 공유기의 상대적 위치를 측정하고 매핑하기 위한 용도로 사용된다. 이렇게 이동 거리와 방향에 대한 상대적 데이터데 기반으로 주변에 산재해있는 2.45Ghz/5Ghz의 무선 공유기가 배포하는 패킷 정보를 이용하여 또한 상대적 위치를 정의하고, 이렇게 정의한 무선 공유기의 맵을 통해 자신의 위치를 파악한다. 이제, 이렇게 파악된 공간은 하나의 그룹으로 설정되어 표식(2점 이상으로 이루어진 방향성을 가진 표식)으로 이용되며, 이를 통해 새로이 발견된 무선 공유기의 신호를 애드-혹(Ad-hoc) 방식으로 매핑, 확장할 수 있다. As briefly mentioned above, embodiments of the present invention position one's own location without prior information on location information of a predefined place or an installed wireless router, etc., and perform mapping on the space according to the movement of the user. It aims to implement indoor navigation technology. To this end, embodiments of the present invention calculate the amount and direction of movement of the smart phone by utilizing sensors (gyro sensor, acceleration sensor, geomagnetic sensor, etc.) built into a mobile terminal such as a smart phone, and wireless signals scattered in space / By measuring the intensity of radio waves, we want to determine the overall indoor space/building size and its location. In particular, the embodiments of the present invention basically adopt the inertial navigation for the movement path of the smartphone in order to perform relative positioning, but for measuring and mapping the relative position of the initial wireless router, not for primary positioning. is used as Based on this relative data on the moving distance and direction, the relative location is defined using the packet information distributed by the 2.45Ghz/5Ghz wireless routers scattered around, and its location is defined through the map of the wireless router defined in this way. figure out Now, the space identified in this way is set as a group and used as a mark (a mark with directionality made up of two or more points), and through this, the newly discovered signal of the wireless router is mapped in an ad-hoc manner. , can be expanded.
나아가, 본 발명의 실시예들은 무선 신호를 사용한 실내외 위치 측위를 수행할 경우 복잡한 삼각측량이나 관련된 수학식을 사용함에 따라 저사양의 소형 컴퓨터(예를 들어, Coretax M4)에서 다량의 신호를 처리하기 힘들다는 점에 주목하였다. 특히, 웨어러블 컴퓨터에서 스마트폰까지 다양한 저사양 컴퓨터의 사용이 증가할 뿐만 아니라, 배터리 소모의 문제로 인해 무조건적인 고사양 추구는 지양되고 있는 추세이다. 이를 위해, 본 발명의 실시예들은, 위치 측위를 처리함에 있어서 최소화된 크기의 이미지(image)를 도입하였다. 이러한 이미지는 위치 관계를 나타내는 기하학적인 도형으로서, 이미지 내에 발견된 액세스 포인트나 자신의 위치를 표시하고 지속적으로 갱신하되, 이동에 따라 기하학적 도형의 회전 내지 확대/축소를 통해 연산의 부담을 최소화하면서도 이미 확보된 정보의 유지를 용이하게 하는 역할을 한다.Furthermore, in the embodiments of the present invention, when performing indoor and outdoor positioning using a wireless signal, it is difficult to process a large amount of signals in a low-spec small computer (eg, Coretax M4) as complex triangulation or related equations are used. It was noted that In particular, the use of various low-spec computers from wearable computers to smart phones is increasing, and the unconditional pursuit of high-spec computers is being discouraged due to the problem of battery consumption. To this end, embodiments of the present invention introduce an image of a minimized size in processing localization. Such an image is a geometric figure representing a positional relationship, and displays and continuously updates the location of an access point or its own found in the image, while minimizing the burden of calculation through rotation or enlargement/reduction of the geometric figure according to movement. It serves to facilitate the maintenance of the secured information.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 구체적으로 설명하도록 한다. 다만, 하기의 설명 및 첨부된 도면에서 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 공지 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 구성 요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, detailed descriptions of well-known functions or configurations that may obscure the gist of the present invention in the following description and accompanying drawings will be omitted. In addition, throughout the specification, 'including' a certain component does not exclude other components unless otherwise stated, but means that other components may be further included.
또한, 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제 1 구성 요소는 제 2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성 요소도 제 1 구성 요소로 명명될 수 있다.Also, terms such as first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms may be used for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present invention are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, terms such as "comprises" or "comprises" are intended to designate that the described feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof exists, but is one or more other features or It is to be understood that the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded in advance.
특별히 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless specifically defined otherwise, all terms used herein, including technical and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as meanings consistent with the context of the related art, and unless explicitly defined in the present application, they are not to be interpreted in an ideal or excessively formal meaning. .
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대 단말기를 이용한 위치 측위 방법을 도시한 흐름도이다.1 is a flowchart illustrating a location positioning method using a mobile terminal according to an embodiment of the present invention.
S110 단계에서, 휴대 단말기를 이용하여 비직선 이동에 따라 자신의 상대적 위치 변위를 기록한다. 이 과정에서는, 관성 항법(자이로 센서, 가속 센서, 지자기 센서 등) 및 GPS 중 적어도 하나를 이용하여 휴대 단말기의 비직선 이동에 따른 이동거리와 및 방향을 산출한다.In step S110, the mobile terminal records its relative positional displacement according to the non-linear movement. In this process, the moving distance and direction according to the non-linear movement of the portable terminal are calculated using at least one of inertial navigation (gyro sensor, acceleration sensor, geomagnetic sensor, etc.) and GPS.
보다 구체적으로, 사용자의 이동 거리와 방향을 계산하기 위해 관성 항법을 사용하며, 오일러 방법(Euler's Method)을 적용함으로써 오류를 감소시킬 수 있다. 이러한 요소 기술은 스마트폰의 이동을 측정하기 위한 수단으로서 활용되는 것이 일반적이나, 본 발명의 실시예들에서는 지속적으로 위치를 측정하지 않고 초기 상대적인 측위 및 공간 매핑을 위해 사용된다. 또한, 정밀도를 높이기 위해 관성 항법에 지자기 센서를 병용하여 이동 거리와 방향에 대한 정밀도를 향상시킬 수 있다. 물론, 실외에서는 GPS를 활용하여 위치를 측정할 수 있다.More specifically, inertial navigation is used to calculate the user's moving distance and direction, and error can be reduced by applying Euler's Method. This element technique is generally utilized as a means for measuring the movement of a smartphone, but in embodiments of the present invention, it is used for initial relative positioning and spatial mapping without continuously measuring the position. In addition, in order to increase accuracy, a geomagnetic sensor may be used in combination with inertial navigation to improve the accuracy of the moving distance and direction. Of course, outdoor location can be measured using GPS.
S120 단계에서, 상기 휴대 단말기를 이용하여 상기 비직선 이동에 따라 복수 개의 위치에서 각각 주위의 액세스 포인트(access point, AP)로부터 무선 신호를 측정한다. 앞서 목표한 바와 같이, 상기 주위의 액세스 포인트는, 미리 정의되지 않은 장소 또는 위치가 알려지지 않은 불특정 장소에 설치된 것을 전제로 한다. 또한, 주위의 액세스 포인트로부터 무선 신호를 측정함에 있어서, 적어도 3개의 위치에서 각각 수신되는 무선 신호의 수신 신호 강도(Received Signal Strength Indicator, RSSI)를 획득한다.In step S120, wireless signals are measured from adjacent access points (APs) at a plurality of locations according to the non-linear movement by using the mobile terminal. As described above, it is assumed that the neighboring access points are installed in an undefined location or an unspecified location where the location is unknown. In addition, in measuring a radio signal from a neighboring access point, a received signal strength (Received Signal Strength Indicator, RSSI) of the radio signal received at each of at least three locations is obtained.
보다 구체적으로, 공개된 무선 공유기가 클라이언트 디바이스(예를 들어, 스마트폰)의 접속을 유도하기 위해 브로드캐스팅(broadcasting)하는 패킷의 정보를 분석하여 현재 스마트폰의 위치 대비 거리를 RSSI 기반으로 계산하게 된다. RSSI를 통해 거리를 예측하기 위해 전파의 세기 감소를 사용하라 수 있으며, 일관성을 확보하기 위해 확장-칼만 필터(Extended Kalman Filter, EKF)를 사용하여 신호를 정류하는 것이 바람직하다.More specifically, the disclosed wireless router analyzes the packet information broadcast to induce the connection of the client device (eg, a smart phone) to calculate the distance to the current location of the smart phone based on RSSI. do. To predict the distance through RSSI, it is possible to use the reduction in the intensity of the radio wave, and it is preferable to rectify the signal using an Extended Kalman Filter (EKF) to ensure consistency.
S130 단계에서, 기록된 상기 상대적 위치 변위 및 측정된 상기 무선 신호들을 이용하여 상기 주위의 액세스 포인트의 상대적인 위치를 도출한다. 이 과정에서는, 기록된 상기 상대적 위치 변위 및 측정된 상기 무선 신호를 이용하여 상기 주위의 액세스 포인트의 상대적인 위치와 상기 휴대 단말기 자신의 위치를 공간 상에 매핑한다.In step S130, the relative position of the neighboring access point is derived using the recorded relative position displacement and the measured radio signals. In this process, the relative position of the neighboring access point and the position of the portable terminal itself are mapped in space using the recorded relative position displacement and the measured radio signal.
보다 구체적으로, 스마트폰의 센서 기반 관성 항법을 통해 상대적 위치 변위를 대략적으로 파악을 하며, 스마트폰이 취합한 무선 공유기들의 무선 신호(WiFi Broadcasting Signal)를 수집한 시점의 위치를 1차, 2차, 3차, 4차 지점(point)으로 기록한다. 해당 기록은 4차 이상, 직선 경로가 아닌 위치가 탐색될 때까지 지속하며 최소 측위 조건을 만족한다. 이렇게 기록된 무선 공유기에는 상대적인 좌표가 배정되며, 최소 측위 조건을 만족할 경우, 이동된 스마트폰의 1차 변(1차 신호 측위 시점과 2차 신호 측위 시점 간의 거리)을 기준으로 3변 측위를 하게 되며, 3변 측량을 통해 나온 2개의 위치값은 3차, 4차 및 비직선 경로를 통해 2개의 위치 정보에서 하나를 선택하게 된다. 이렇게 측위된 상대적인 무선 공유기 좌표들의 테이블을 통해 이후 측정되는 스마트폰의 위치는 삼각 측량을 통해 측정하게 되며, 관성 항법을 통해 RSSI의 오류를 보정하게 된다.More specifically, the relative position displacement is roughly determined through the sensor-based inertial navigation of the smartphone, and the position at the point of time when the wireless signal (WiFi Broadcasting Signal) of the wireless routers collected by the smartphone is collected in the primary and secondary , as the 3rd and 4th points. The recording continues until the fourth or higher, non-linear path is found, and the minimum positioning condition is satisfied. Relative coordinates are assigned to the wireless router recorded in this way, and if the minimum positioning conditions are satisfied, the three-sided positioning is performed based on the primary side (distance between the primary signal positioning time and the secondary signal positioning time) of the moved smartphone. The two position values obtained through trilateration select one from the two position information through tertiary, quaternary and non-linear paths. The position of the smartphone measured later through the table of relative coordinates of the wireless router positioned in this way is measured through triangulation, and the RSSI error is corrected through inertial navigation.
요약하건대, 관성 항법을 통한 상대적 무선공유기의 신호를 분석하고, 분석된 신호를 기반으로 무선 공유기들의 상대적 위치를 정의하고, 정의된 무선 공유기들을 통해 위치 측위 보정을 시작하고, 측위된 정보를 스마트폰의 관성 항법(예를 들어, 지자기 센서)을 통해 수정하게 된다.In summary, it analyzes the signal of the relative wireless router through inertial navigation, defines the relative position of the wireless router based on the analyzed signal, starts positioning correction through the defined wireless router, and stores the location information on the smartphone. of inertial navigation (eg geomagnetic sensor).
도 2는 이동에 따른 무선 신호의 측정 및 경로의 기록을 예시한 도면으로서, 자이로/가속 센서 기반의 관성 항법과 지자기 센서의 운영을 통해 수집되는 정보를 보여준다. 본 발명의 실시예들은 이동 경로를 구성하는 모든 지점마다 도식화(또는 수식화)를 처리하지는 않으며, 스마트폰이 주변에서 취득할 수 있는 무선 공유기의 브로드캐스팅 패킷 신호를 수집하는 시기에 따른 특정 포인트(point)에 대해 취득한 정보를 기록하여 이동 경로를 기록하게 된다. 도 2를 참조하면, 관성 항법을 이용하며, 패킷을 수집하는 시간에 따른 경로를 기록하는 방법을 설명한 것이다. 또한, 실외에서 실내에 접근하는 경우 GPS(GLONASS 포함)를 통해 주변에 취득할 수 있는 WiFi 신호를 미리 분석하여 실내 진입시 관성 항법의 의존율을 감소시킬 수 있다.FIG. 2 is a diagram illustrating measurement of a wireless signal according to movement and recording of a path, and shows information collected through inertial navigation based on a gyro/acceleration sensor and operation of a geomagnetic sensor. Embodiments of the present invention do not process diagramming (or formulating) for every point constituting the movement path, but a specific point according to the time of collecting the broadcasting packet signal of the wireless router that the smartphone can acquire in the vicinity. ), the acquired information is recorded and the movement path is recorded. Referring to FIG. 2 , a method of recording a path according to time for collecting packets using inertial navigation is described. In addition, when approaching indoors from outdoors, it is possible to reduce the dependence rate of inertial navigation when entering indoors by analyzing in advance the WiFi signals that can be acquired through GPS (including GLONASS).
도 3은 도 2의 측정 위치별로 취합된 무선 신호의 강도를 예시한 도면으로서, 색깔을 달리하여 각 측정 위치별 액세스 포인트들의 신호 강도를 표시하였다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 수신된 무선 공유기의 신호를 취득하여 상대적인 좌표를 추출함에 있어서, 수집된 WiFi의 RF 신호는 절대 좌표 평면상의 이동 포인트에 따라 매핑을 시작한다. 1st Point에서 측정한 신호들은 신호 세기에 따른 원의 선분 상에 존재하게 되며, 스마트폰을 중심으로 서로 다른 거리의 4사분면 모두에 존재할 확률이 있다. 2nd Point에서 측정한 신호들을 통해 스마트폰의 이동 거리에 따른 무선 공유기의 2번째 측정 위치가 확인되며, 삼변 측량을 통해 4사분면 중에서 인접한 분면 2쌍으로 이루어진 분면에 대칭적인 위치가 측정된다(삼변 측량인 경우 2개의 해를 얻는다). 다시 3rd Point에서 얻은 무선 공유기의 3번째 위치가 측정되면 삼각 측량을 통해 상대적인 위치를 얻게 된다. 여기서, 직선의 거리를 이동하게 되면, 삼변 측량을 통해 오류를 수정하게 되며, 직선이 아닌 거리를 이동하게 되면 실질적인 상대적 위치 측위를 하게 된다.FIG. 3 is a diagram illustrating the strength of a wireless signal collected for each measurement location of FIG. 2 , and the signal strength of the access points for each measurement location is indicated by using different colors. 2 and 3, in extracting the relative coordinates by acquiring the received signal of the wireless router, the RF signal of the collected WiFi starts mapping according to the moving point on the absolute coordinate plane. The signals measured at 1 st point exist on a line segment of a circle according to the signal strength, and there is a possibility that they exist in all four quadrants at different distances from the smartphone. 2, and via a signal measured at a nd Point verified by the second measuring location of a wireless router, according to the moving distance of the smart phone, via sambyeon measurement is measured symmetrical positions in quadrants consisting of quadrants second pair of adjacent of the four quadrants (sambyeon For surveying, you get two solutions). Once again 3 rd Point 3 th position measurement obtained from the wireless router obtains the relative position through triangulation. Here, if the distance in a straight line is moved, an error is corrected through trilateration, and if a distance other than a straight line is moved, a practical relative positional positioning is performed.
요약하건대, 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대 단말기를 이용한 위치 측위 방법에서는, 주위의 액세스 포인트의 상대적인 위치를 도출하기 위해, 제 1 위치에서 측정한 무선 신호의 강도로부터 주위의 액세스 포인트의 위치를 동심원 상에 위치하는 것으로 추정하고, 제 2 위치에서 측정한 무선 신호의 강도, 이동 거리 및 방향으로부터 이동에 따른 상기 액세스 포인트의 상대적인 위치를 추정하되 삼변 측량을 통해 후보 위치를 도출하며, 제 3 위치에서 측정한 무선 신호의 강도, 이동 거리 및 방향으로부터 삼각 측량을 통해 이동에 따른 상기 액세스 포인트의 상대적인 위치를 결정할 수 있다.In summary, in the positioning method using a mobile terminal according to an embodiment of the present invention, in order to derive the relative positions of the neighboring access points, the position of the neighboring access points is determined from the strength of the radio signal measured at the first position. Estimating to be located on concentric circles, estimating the relative position of the access point according to movement from the strength, movement distance, and direction of the radio signal measured at the second position, but deriving a candidate position through trilateration, and a third position It is possible to determine the relative position of the access point according to the movement through triangulation from the strength, movement distance, and direction of the wireless signal measured in .
도 4는 도 3에서 획득된 무선 신호의 강도에 기반한 상대적인 위치 측위를 예시한 도면으로서, 주위의 액세스 포인트의 상대적인 위치를 도출함에 있어서, 연산의 부하를 감소시키고 관리의 편의를 위해 도입된 최소화된 크기의 이미지를 활용하는 기법을 보여준다. 도 4에서는 WiFi AP_B에 대한 측위를 예시하였으며, 측정을 시작하는 위치를 기준으로 무선 공유기의 상대적인 위치를 잠정적으로 결정하였다.FIG. 4 is a diagram illustrating relative positioning based on the strength of the wireless signal obtained in FIG. 3, and in deriving the relative positions of the neighboring access points, the load of calculation is reduced and the minimized introduced for convenience of management Demonstrates techniques for using sized images. 4 exemplifies the positioning for WiFi AP_B, and the relative position of the wireless router is tentatively determined based on the starting position of the measurement.
앞서 간략히 소개한 바와 같이, 이러한 이미지는 위치 관계를 나타내는 기하학적인 도형으로서, 본 발명의 실시예들에서는 전체 영역을 나타내는 이미지(image) 내에 휴대 단말기 및 액세스 포인트의 상대적인 위치를 하나의 점(point)으로 표시하되, 이동에 따라 이미지 내에 표시된 점의 위치를 갱신할 수 있다. 이를 위해, 위치 측위를 도형으로 표현된 이미지로 처리함에 있어서, 공간에 대해 처리하고자 하는 RF 신호값의 오차 허용치에 대해 블록(block/square)으로 처리하여 연산 처리를 최소화할 수 있으며, 새롭게 발견된 RF 신호에 대해 복잡한 알고리즘을 사용하지 않고 하나의 블록으로 간단히 추가 처리하는 방식을 채택하였다.As briefly introduced above, such an image is a geometric figure indicating a positional relationship, and in embodiments of the present invention, the relative positions of the mobile terminal and the access point in the image indicating the entire area are represented by one point. However, according to the movement, the position of the displayed point in the image can be updated. To this end, in processing the positioning as an image expressed as a figure, it is possible to minimize the arithmetic processing by processing the error tolerance of the RF signal value to be processed in the space as a block/square, and the newly discovered For RF signals, a simple additional processing method with one block is adopted without using a complex algorithm.
도 4를 통해 정의된 무선 공유기들의 위치에 대한 운영은 기본적인 RF 신호 기반 실내 측위 방법을 사용하여 수행될 수 있다. 하지만, RSSI 값을 거리(distance)로 변환하는 경우, 다양한 전파가 실내 공간에 존재함으로써 신뢰성이 저하되는 현상이 발견되었다. 따라서, 이를 보완하기 위해 앞서 사용되었던 관성 항법이 이하에서 설명하는 오류를 수정하기 위한 보조 수단으로서 사용된다.The operation of the location of the wireless routers defined through FIG. 4 may be performed using a basic RF signal-based indoor positioning method. However, when the RSSI value is converted into a distance, it has been found that reliability is deteriorated because various radio waves exist in an indoor space. Therefore, to compensate for this, the previously used inertial navigation is used as an auxiliary means for correcting the error described below.
측정된 무선 공유기는 1차적으로 그룹(Group)을 구성하게 되며, 이는 건물의 평면도에서 특정 위치에 대한 표식과 같이 운영된다. 새롭게 발견되는 무선 공유기 신호와 지속적인 RSSI의 거리 변환에 대한 오류가 발생하는 그룹을 분류하게 되며, 분류된 그룹으로부터 최종적인 무선 공유기의 패턴을 완성하게 된다.The measured wireless routers form a group primarily, which is operated as a marker for a specific location on the floor plan of a building. The newly discovered wireless router signal and the group in which an error for continuous RSSI distance conversion occurs is classified, and the final wireless router pattern is completed from the classified group.
도 5는 본 발명의 실시예들에서 위치 측위를 이미지를 통해 관리하는 기법을 설명하기 위한 도면으로서, 위치 관계를 나타내는 기하학적인 도형을 형성하는 과정에서 조사된 위치를 전체 영역에 대응하는 이미지 상에 표시하는 과정을 보여준다. 5 is a view for explaining a technique for managing location positioning through an image in embodiments of the present invention, wherein the location irradiated in the process of forming a geometric figure representing the location relationship is displayed on the image corresponding to the entire area. Shows the process of displaying.
이를 위해, 본 발명의 실시예들이 채택하는 이미지는, 위치를 점으로 특정할 수 있는 매트릭스(matrix) 또는 그리드(grid) 구조로 형성되며, 전체 영역의 크기에 대한 무선 신호의 측정 허용 오차의 비율에 기초하여 이미지의 최소 크기가 결정되는 것이 바람직하다. 특히, 상기 전체 영역의 가로 및 세로의 길이를 각각 상기 무선 신호의 측정 허용 오차로 제산한 값의 따라 상기 이미지의 가로 및 세로의 화소(pixel)를 결정할 수 있다.To this end, the image adopted by the embodiments of the present invention is formed in a matrix or grid structure that can specify a position as a point, and the ratio of the measurement tolerance of the radio signal to the size of the entire area Preferably, the minimum size of the image is determined based on . In particular, horizontal and vertical pixels of the image may be determined according to a value obtained by dividing the horizontal and vertical lengths of the entire area by the measurement tolerance of the wireless signal, respectively.
도 5를 참조하면, 100m x 100m의 평면 공간에서 WiFi의 경우 복잡한 필터를 사용하지 않는 경우 평균 5m 내외의 허용 오차를 갖는다(채집되는 RF 신호의 수에 따라 이보다 작을 수도 있다). 이러한 전제하에서 단순 도형 처리를 위해 허용 오차의 블록으로 최소 크기의 블록을 구현할 경우 20 x 20 화소(pixels)로 표현할 수 있으며, 새로운 RF 신호를 처리하기 위해 8색을 적용할 경우 3.2 Kbyte의 작은 이미지로 표현할 수 있음을 알 수 있다.Referring to FIG. 5 , in the case of WiFi in a flat space of 100
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 위치 측위 방법에 연속하여 새로운 액세스 포인트를 처리하거나, 다층 구조의 액세스 포인트를 식별하는 방법을 제안하는 흐름도로서, 뒤따르는 2개의 단계들(S140, S150)은 그 수행 순서가 역전되어도 무방하며, 또는 일방이 선택적으로 수행될 수 있다.6 is a flowchart illustrating a method of processing a new access point or identifying a multi-layered access point in succession to the positioning method of FIG. 1 according to an embodiment of the present invention, followed by two steps (S140). , S150) may be performed in reverse order, or one may be selectively performed.
앞서, S130 단계를 통해, 기록된 상대적 위치 변위 및 측정된 무선 신호들을 이용하여 주위의 액세스 포인트의 상대적인 위치를 도출하되, 전체 영역을 나타내는 이미지(image) 내에 휴대 단말기 및 액세스 포인트의 상대적인 위치를 하나의 점(point)으로 표시하는 과정이 수행되었다고 가정하자.Previously, through step S130, the relative positions of the neighboring access points are derived using the recorded relative position displacement and the measured radio signals, but the relative positions of the mobile terminal and the access point are determined in an image representing the entire area. Assume that the process of displaying as a point of is performed.
이제, S140 단계에서, 휴대 단말기의 이동에 따라 새롭게 발견된 액세스 포인트를 나타내는 점의 위치를 이미지 내에 추가할 수 있다. 물론, 휴대 단말기의 이동에 따라 상기 이미지 내에 표시된 점의 위치를 갱신할 수 있음은 당연하다.Now, in step S140 , a position of a point indicating a newly discovered access point may be added to the image according to the movement of the mobile terminal. Of course, it is natural that the position of the point displayed in the image may be updated according to the movement of the mobile terminal.
한편, S150 단계에서, 측정되는 무선 신호의 특성에 기반하여 상기 주위의 액세스 포인트 중 일부를 높이가 상이한 별도의 공간에 위치한 그룹으로 분류하되, 상기 이미지 내에 분류된 그룹 식별자와 함께 저장할 수 있다.Meanwhile, in step S150, some of the neighboring access points are classified into groups located in separate spaces having different heights based on the measured characteristics of the wireless signal, but may be stored together with the group identifier classified in the image.
새롭게 발견된 무선 공유기의 신호가 추가/확장되는 어떤 공간에서 위치에 따라 정의된 그룹에서 비교적 균일한 성격(거리에 따른 RF 신호의 감쇠 차이)과 그렇지 않은 그룹을 분리하여 층으로 분리된 공간을 구별하는데 사용되며, 마지막으로 신호의 공기 중 감쇠 계산식을 사용하여 실제 도면(지도 서비스 또는 별도의 기업 사용자가 제공하는 건물의 도면)의 크기에 적합하도록 확대/축소하여 매핑 패턴을 만들어 실질적인 실내외 내비게이션 기능을 수행할 수 있다. 그런 다음, 신호의 특성에 따라 그룹을 지정하여 단층/복층을 분리하여 공간 매핑을 완성하게 된다.In a space where the signal of the newly discovered wireless router is added/expanded, a space separated into layers is distinguished by separating groups that are not relatively uniform (difference in attenuation of RF signals according to distance) from groups defined by location Finally, by using the air attenuation calculation formula of the signal, it creates a mapping pattern by enlarging/reducing it to fit the size of the actual drawing (a drawing of a building provided by a map service or a separate corporate user) to provide practical indoor/outdoor navigation function can be done Then, by designating a group according to the characteristics of the signal, the single layer/double layer is separated to complete spatial mapping.
나아가, 본 발명의 실시예들에서는, 휴대 단말기가 액세스 포인트의 위치가 표시된 상기 이미지를 별도의 서버 또는 다른 휴대 단말기에 전송함으로써, 상기 전체 영역에 대한 공간 정보를 공유하는 과정을 더 포함할 수 있다. 사용자가 특정 지역(예를 들어, 인천공항)을 방문하게 되는 경우 기본적으로 3.2 Kbyte의 이미지와 블록들의 식별자/색인값을 제공함으로써 미리 형성된 이미지 내의 기하학적 도형을 타인에게 제공할 수 있다. 이러한 이미지를 제공받은 사람은 별도의 위치 측위를 하지 않아도 기하학적 도형을 통해 바로 자신의 위치를 확인할 수 있다. 즉, 해당 공간에 새롭게 진입하는 휴대 단말기들은 미리 확보된 이미지 기반의 액세스 포인트 정보 등을 연산의 낭비 없이 손쉽게 획득할 수 있다는 장점을 갖는다.Furthermore, in embodiments of the present invention, the method may further include the step of sharing, by the mobile terminal, the image indicating the location of the access point to a separate server or another mobile terminal, thereby sharing spatial information on the entire area. . When a user visits a specific area (eg, Incheon International Airport), a geometric figure in a pre-formed image can be provided to others by basically providing an image of 3.2 Kbyte and an identifier/index value of blocks. A person provided with such an image can immediately check his or her location through a geometric figure without having to perform a separate positioning. That is, portable terminals newly entering the space have the advantage of being able to easily acquire previously secured image-based access point information, etc. without wasting computation.
이하에서는 이미지를 이용하여 위치 측위를 수행하는 과정을 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다. 도 7 내지 도 9는 이동에 따라 발견된 새로운 액세스 포인트의 상대적 위치를 도출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.Hereinafter, a process of performing positioning using an image will be described in more detail with reference to the drawings. 7 to 9 are diagrams for explaining a method of deriving a relative position of a new access point discovered according to movement.
상대적인 신호만으로도 초기 RF 신호 채집 기기(휴대 단말기)의 위치를 파악할 수 있으나, 이 역시 과도한 연산이 요구되므로, 본 발명의 실시예들에서는 최소 3개의 RF 신호 발신 위치를 추적하기 위해 휴대 단말기에 내장된 센서를 이용한다(관성 항법 또는 GPS를 사용).Although the position of the initial RF signal collecting device (mobile terminal) can be identified only with a relative signal, since this also requires excessive calculation, in the embodiments of the present invention, in order to track at least three RF signal transmission positions, the It uses sensors (using inertial navigation or GPS).
우선, 전체 영역을 나타내는 이미지에서의 블록 단위 연산을 통해 위치 측위를 수행한다. 앞서 도 2를 통해 예시한 바와 같이 1~3 지점(point)에서의 측위를 통해 3개의 기초 도형이 형성되었다고 가정하자. 그런 다음, 새로운 신호(4th Point)의 처리는 다음과 같이 수행된다.First, positioning is performed through block unit operation on an image representing the entire area. Assume that three basic figures are formed through positioning at points 1 to 3 as exemplified in FIG. 2 above. Then, the processing of the new signal (4 th Point) is performed as follows.
이미지상에 형성된 도형에 대해 "새로운 RF신호"는 "RF 신호 채집자(휴대 단말기)"를 통해 "기형성된 도형 vs. 새로운 RF 신호"의 상대적인 위치를 계속적으로 수집할 수 있다. RF 신호 채집자의 이동에 따라 도형도 함께 이동/회전하기 때문에 도형을 기준으로 절대 예상 위치는 도 7과 같이 표시된다. 도 7을 참조하면, RF 신호 채집자의 이동에 따른 도형과 새로운 RF 신호와의 상대적 거리가 3회(A, B, C) 특정되었고, 빨간색은 채집된 RF 신호의 값을 나타내며, 파란색은 동일 거리에 있는 블록을 나타낸다.With respect to the figure formed on the image, the "new RF signal" may continuously collect the relative position of the "preformed figure vs. new RF signal" through the "RF signal collector (mobile terminal)". Since the figure also moves/rotates according to the movement of the RF signal collector, the absolute expected position based on the figure is displayed as shown in FIG. 7 . Referring to FIG. 7 , the relative distance between the new RF signal and the figure according to the movement of the RF signal collector was specified three times (A, B, C), red indicates the value of the collected RF signal, and blue indicates the same distance represents a block in
이제, 수집된 3.2 Kbyte 3개의 이미지를 비닝 처리(2:2)하여 1블록을 4개의 블록으로 확대한 후 다시 1:1 비닝 처리하여 중첩시킬 경우 도 8과 같은 결과를 얻을 수 있다. 이러한 처리의 이유는, RF 신호의 불안정으로 인해 노이즈가 섞인 신호 값을 받아도 XOR 처리를 통해 데이터(블록)가 사라지는 것을 방지하기 위함이다. 이렇게 중첩시킨 이미지 A, B, C를 XOR 처리하면 새로운 RF 신호에 대해 이미 형성된 도형에 대한 상대적인 위치값을 구할 수 있다. 새롭게 확인된 RF 신호는 기존의 이미지 내에 형성된 도형들에 포함되어 색인(Index)이 부여되고 기존 도형과 결합된다. 구현의 관점에서, 이렇게 형성된 도형은 간헐적으로 확인되어 도형의 모양이 아주 조금씩 변하긴 하나, 3.2 Kbyte의 이미지 내에서 운영되게 되므로 매우 효과적이다.Now, if 3 images of 3.2 Kbytes collected are subjected to binning processing (2:2) to enlarge 1 block to 4 blocks, and then overlapped by 1:1 binning again, the result shown in FIG. 8 can be obtained. The reason for this processing is to prevent data (blocks) from disappearing through XOR processing even when a signal value mixed with noise is received due to instability of the RF signal. By XORing the superimposed images A, B, and C, it is possible to obtain the relative position value of the figure already formed with respect to the new RF signal. The newly identified RF signal is included in the figures formed in the existing image, is assigned an index, and is combined with the existing figure. From an implementation point of view, the shape formed in this way is checked intermittently and the shape of the shape changes very little, but it is very effective because it is operated within an image of 3.2 Kbyte.
또한, 도 9를 참조하면, 공간에서의 이동이 확장됨에 따라 새롭게 발견되는 무선 공유기 신호는 패턴화된 무선 공유기 맵(map)과 상대적으로 배치함으로써 연산을 줄이고 에너지 사용을 효율화할 수 있음을 보여준다. 도 9의 (A)에서 4개 이상의 무선 공유기의 상대적 위치가 확인되어 패턴으로 지정되고, 새롭게 발견된 무선 공유기는 앞서 지정된 패턴에 대한 상대적인 위치로 매핑되었다. 도 9의 (B)에서는 애드-혹 형태로 추가된 새로운 무선 공유기가 기존의 패턴과 연결되어 그 영역을 확장하게 되는 과정을 보여준다. 일반적으로 포털사나 컨텐츠 서비스사가 제공하는 도면에 무선 공유기의 위치 패턴을 확대 축소하여 공통적인 거리(Distance)값을 조율하게 되며, 패턴의 회전은 관성 항법과 지자기 센서를 기반으로 수정할 수 있을 것이다.In addition, referring to FIG. 9 , as the movement in space is extended, the newly discovered wireless router signal is relatively arranged with the patterned wireless router map, thereby showing that it is possible to reduce computation and increase energy use. In (A) of FIG. 9, the relative positions of four or more wireless routers are identified and designated as a pattern, and the newly discovered wireless router is mapped to a relative position with respect to the previously designated pattern. 9B shows a process in which a new wireless router added in an ad-hoc form is connected to an existing pattern to expand its area. In general, a common distance value is adjusted by enlarging and reducing the location pattern of the wireless router in a drawing provided by a portal or a content service provider, and the rotation of the pattern can be modified based on inertial navigation and geomagnetic sensors.
요약하건대, 새롭게 발견된 액세스 포인트를 나타내는 점의 위치를 이미지 내에 추가하는 과정은, 휴대 단말기의 이동에 따라 새롭게 수신된 무선 위치의 후보 위치를 적어도 3회 상기 이미지 내에 표시하고, 적어도 3개의 이미지를 중첩시켜 상기 후보 위치가 중복되는 지점을 새로운 액세스 포인트의 상대적인 위치로 결정함으로써 달성될 수 있다.In summary, the process of adding the position of the point indicating the newly discovered access point in the image is to display the candidate position of the newly received wireless position in the image at least three times according to the movement of the mobile terminal, and display the at least three images in the image. This can be achieved by determining a point where the candidate location overlaps by overlapping as a relative location of the new access point.
도 10 내지 도 11은 무선 신호의 상이한 특성을 이용하여 그룹을 분류하는 방법을 설명하기 위한 도면으로서, 강한 신호(Near Group) 및 약한 신호(Far Group)를 이용해 다층 구조를 형성하는 과정을 보여준다.10 to 11 are diagrams for explaining a method of classifying a group using different characteristics of a wireless signal, and show a process of forming a multilayer structure using a strong signal (Near Group) and a weak signal (Far Group).
이미지 내에 이미 형성된 도형에서 비록 도형에 결합되었으나, 여전히 약한 RF 신호로 채집되는 경우가 있는데, 이에 대해 다음과 같은 규칙에 따라 분류 가능하다.In the figure already formed in the image, although it is combined with the figure, it is still collected as a weak RF signal, and it can be classified according to the following rules.
첫째, 벽 또는 차단막으로 인한 경우, 약한 신호(Far Group)로 분류되지만, 벽 너머의 지역 또는 차단막 너머의 지역으로 이동할 경우 확인 가능하다.First, if it is caused by a wall or barrier, it is classified as a weak signal (Far Group), but it can be confirmed when moving to an area beyond the wall or beyond the barrier.
둘째, 공간이 층이 구분되어 있는 경우, 예를 들어 1층에서 도형에 따른 상대인 위치가 어느 정도 확인되나, 일정 수준 강한 신호를 채집할 수 없다면 도형으로 표시되지만 약한 신호(Far Group)로 분류될 수 있다. 약한 신호 그룹에 속한 도형은 별도의 이미지(3.2 Kbyte가 될 수 있다)에 기록되며, 채집자가 2층으로 이동하여 강한 신호로 확인될 경우, "Far → 2nd Near" 그룹으로 분리되고 이미지는 층별로 2개의 위치 확인 도형으로 구분된다.Second, if the space is divided into layers, for example, on the first floor, the relative position according to the figure is confirmed to some extent, but if a certain level of strong signal cannot be collected, it is displayed as a figure but classified as a weak signal (Far Group) can be The figure belonging to the weak signal group is recorded in a separate image (which can be 3.2 Kbyte), and when the collector moves to the second floor and it is confirmed as a strong signal, it is divided into a "Far → 2nd Near" group and the image is separated by layer It is divided into two positioning figures.
셋째, 엘리베이터 근처의 RF 신호의 경우 대부분 약한 신호(Far Group)를 유지하게 되는데, 이는 사용자들이 아무리 이동을 해도 계속 약함을 유지할 뿐만 아니라 층을 이동할 경우 채집되지 않아 구별할 수 있다.Third, most of the RF signals near the elevator maintain a weak signal (Far Group), which not only maintains weakness no matter how many users move, but also can be distinguished because it is not collected when moving floors.
도 10을 참조하면, 대부분 다른 층에 있거나, 간섭 신호가 강한 지역(예를 들어, 엘리베이터)의 RF 신호는 규정된 블록의 음(마이너스: 2, 3, 4분면)의 좌표값을 갖게 된다. 하지만, 측위 정밀도를 높이기 위해 다수의 RF 신호를 사용하기 때문에 이를 참조하게 된다.Referring to FIG. 10, most of the RF signals in other floors or in areas with strong interference signals (eg, elevators) have negative (minus: 2, 3, 4 quadrants) coordinate values of the prescribed block. However, since a number of RF signals are used to increase the positioning accuracy, it is referred to.
도 11에서는, 지속적인 거리 변환 오류를 발생시키는 무선 공유기 신호에 대해서 별도로 분류하여 새로운 그룹으로 처리하며, 이를 다층으로 이루어진 공간으로 간주하는 과정을 보여준다. 도 11을 참조하면, 측정된 무선 공유기의 신호의 특성이 서로 다른 패턴끼리 그룹을 지정하되, 'a(A Group)'의 무선 공유기는 수회에 걸쳐 강한 신호(예를 들어, -51mdb) 해당 위치를 측위하고, 'b(B Group)'의 무선 공유기는 상대적으로 약한 신호(예를 들어, -73mdb)로 해당 위치가 측위되었음을 나타낸다. 이런 경우, 'b(B Group)'는 평면상에서 동일한 위치에 해당하나, 다층 건물의 상이한 층에 존재하는 것으로 간주된다.In FIG. 11, a wireless router signal that causes a continuous distance conversion error is separately classified and treated as a new group, and a process of considering this as a multi-layered space is shown. Referring to FIG. 11 , a group is designated with patterns having different characteristics of the measured wireless router's signal, but the wireless router of 'a(A Group)' has a strong signal (eg, -51mdb) several times at the corresponding location , and the wireless router of 'b (B Group)' indicates that the location has been positioned with a relatively weak signal (eg, -73mdb). In this case, 'b(B Group)' corresponds to the same location on the plan, but is considered to exist on different floors of a multi-story building.
요약하건대, 본 발명의 실시예들에 따른 휴대 단말기를 이용한 위치 측위 방법에서, 그룹으로 분류하는 과정은, 주위의 액세스 포인트 전부를 동일한 평면 상에 위치한 제 1 그룹으로 설정하고, 측정되는 무선 신호의 세기 또는 변화에 기반하여 거리 변환에 오류를 야기하는 일부 액세스 포인트를 식별하여 상기 제 1 그룹과 높이가 상이한 별도의 공간에 위치한 제 2 그룹으로 분류하며, 상기 주위의 액세스 포인트에 대해 상기 제 1 그룹 및 상기 제 2 그룹을 포함하는 다층 구조를 형성함으로써 달성될 수 있다.In summary, in the method for positioning a location using a mobile terminal according to embodiments of the present invention, the process of classifying into groups includes setting all of the surrounding access points as a first group located on the same plane, and Identifies some access points that cause an error in distance conversion based on intensity or change and classifies them into a second group located in a separate space with a different height from the first group, and compares the first group with the adjacent access points and forming a multilayer structure including the second group.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 위치 측위 장치(10)를 도시한 블록도로서, 도 1 및 도 6을 통해 기술한 위치 측위 방법을 하드웨어 구성의 측면에서 재구성한 도면이다. 따라서, 여기서는 설명의 중복을 피하고자 그 수행 주체를 중심으로 개요만을 약술하도록 한다.12 is a block diagram illustrating a
휴대 단말기나 스마트폰 등으로 구현될 수 있는 위치 측위 장치는, 이동에 따른 이동 거리 및 방향을 측정하는 센서(11), 주위의 액세스 포인트(50)와 통신하는 통신부(13) 및 무선 신호를 이용하여 자신의 위치를 특정하는 처리부(15)를 포함한다. 여기서, 처리부(15)는, 상기 센서(11)를 통해 비직선 이동에 따라 자신의 상대적 위치 변위를 기록하고, 상기 통신부(13)를 통해 복수 개의 위치에서 각각 주위의 액세스 포인트(access point, AP)(50)로부터 무선 신호를 측정하고, 기록된 상기 상대적 위치 변위 및 측정된 상기 무선 신호들을 이용하여 상기 주위의 액세스 포인트(50)의 상대적인 위치를 도출하되 전체 영역을 나타내는 이미지(image) 내에 자신 및 상기 액세스 포인트(50)의 상대적인 위치를 하나의 점(point)으로 표시하며, 이동에 따라 상기 이미지 내에 표시된 점의 위치를 갱신하는 명령을 수행한다. 이렇게 생성된 이미지나 획득된 측위 정보는 별도의 저장부(17) 내에 저장되거나 관리될 수 있다.The positioning device, which can be implemented as a mobile terminal or a smart phone, uses a
특히, 상기 이미지는 위치를 점으로 특정할 수 있는 매트릭스(matrix) 또는 그리드(grid) 구조로 형성되고, 전체 영역의 크기에 대한 무선 신호의 측정 허용 오차의 비율에 기초하여 이미지의 최소 크기가 결정되며, 상기 전체 영역의 가로 및 세로의 길이를 각각 상기 무선 신호의 측정 허용 오차로 제산한 값의 따라 상기 이미지의 가로 및 세로의 화소(pixel)를 결정하는 것이 바람직하다.In particular, the image is formed in a matrix or grid structure that can specify a position as a point, and the minimum size of the image is determined based on the ratio of the measurement tolerance of the radio signal to the size of the entire area It is preferable to determine the horizontal and vertical pixels of the image according to a value obtained by dividing the horizontal and vertical lengths of the entire area by the measurement tolerance of the wireless signal, respectively.
만약, 이동에 따라 새로운 액세스 포인트가 발견된 경우, 상기 처리부(15)는, 상기 이동에 따라 새롭게 수신된 무선 위치의 후보 위치를 적어도 3회 상기 이미지 내에 표시하고, 적어도 3개의 이미지를 중첩시켜 상기 후보 위치가 중복되는 지점을 새로운 액세스 포인트의 상대적인 위치로 결정함으로써, 새로운 액세스 포인트를 나타내는 점의 위치를 상기 이미지 내에 추가하는 명령을 더 수행할 수 있다.If a new access point is found according to the movement, the
또한, 상기 처리부(15)는, 측정되는 무선 신호의 특성에 기반하여 상기 주위의 액세스 포인트 중 일부를 높이가 상이한 별도의 공간에 위치한 그룹으로 분류하되, 상기 이미지 내에 분류된 그룹 식별자와 함께 저장하는 명령을 더 수행할 수 있다.In addition, the
나아가, 상기 처리부(15)는, 상기 통신부(13)를 통해 상기 액세스 포인트의 위치가 표시된 상기 이미지를 별도의 서버(30) 또는 다른 휴대 단말기(20)에 전송함으로써, 상기 전체 영역에 대한 공간 정보를 공유하는 명령을 더 수행할 수도 있다.Furthermore, the
상기된 본 발명의 실시예들은, 일반적으로 건물 내에 설치되어 있는 개방형 무선 공유기(이동통신사의 WiFi 서비스용 공유기를 포함한다)를 직접 연결하지 않고, 이들 공유기가 자신을 알리기 위해 브로드캐스팅(Broadcasting)하는 패킷을 이용하여 상대적인 위치 측위를 수행한다. 또한 SSID가 숨겨진 무선 공유기도 함께 측위에 사용 가능하며, 연결을 목적으로 하지 않기 때문에 네트워크 보안에도 유리하다. The above-described embodiments of the present invention generally do not directly connect an open wireless router (including a router for a WiFi service of a mobile carrier) installed in a building, and these routers broadcast to inform themselves. Relative positioning is performed using packets. In addition, a wireless router with a hidden SSID can be used for positioning, and it is advantageous for network security because it is not for the purpose of connection.
앞서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예들은, 무선 공유기들의 설치 위치를 사전에 정의할 필요가 없으며, 지속적인 측위를 통해 측위 정밀도가 증가하고, 이러한 무선 공유기의 상대적인 패턴을 공유함으로써 별도의 서비스 사업자(포털/통신사업자)에 의존적이지 않은 개인 서비스를 구축할 수 있다는 점에서 종래의 측위 기술과 차별화된다. 특히, 적은 용량의 이미지를 통해 다른 사람과 공유된다는 점에서 웨어러블 기기와 같이 제한된 장치에 분석된 패턴만을 즉시 사용함으로써 노약자 보호 또는 위치 파악 등의 사회적 서비스에 바로 연결할 수 있다는 장점을 갖는다. 뿐만 아니라, 본 발명의 실시예들은 신호의 특성과 패턴에 따라 다층의 건물에서의 이동을 구분할 수 있다.As described above, in the embodiments of the present invention, there is no need to define the installation locations of wireless routers in advance, positioning precision is increased through continuous positioning, and by sharing the relative patterns of these wireless routers, a separate service provider ( It is differentiated from the conventional positioning technology in that it can build a personal service that is not dependent on a portal/communication service provider). In particular, since it is shared with others through a small-capacity image, it has the advantage that it can be directly connected to social services such as protection of the elderly or location identification by immediately using only the analyzed patterns in a limited device such as a wearable device. In addition, the embodiments of the present invention can distinguish movement in a multi-story building according to the characteristics and patterns of signals.
결론적으로 본 발명의 실시예들은,In conclusion, the embodiments of the present invention are
1) LTE 기지국에 적용하여 GPS가 없거나 사용하지 못할 경우 GIS 상에서 위치 측위에 사용할 수 있으며, 특히 도심에서는 실외에서 GPS의 오류를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 불특정한 건물에서 자신의 방향과 위치를 파악할 수 있고;1) Applied to LTE base station, it can be used for positioning on GIS when there is no GPS or cannot be used. In particular, it can reduce GPS errors outdoors in the city center, as well as determine one's own direction and location in an unspecified building. there is;
2) 별도의 장치 없이 방문자의 스마트폰을 이용하여 시설 내 이동 경로를 추적하거나, 시설 경비의 문제점(경비원/경비구역/경비순서 등)을 파악할 수 있으며;2) It is possible to track the movement route within the facility using the visitor's smartphone without a separate device, or to identify problems with facility security (guards/security area/security order, etc.);
3) 건물 또는 시설물 이용자들로 하여금 패턴(소용량 데이터)을 지속적으로 수집하여 해당 공간의 전파 왜곡, 전파 음영 지역 등을 분석하여 효율적인 무선 네트워크 망을 구축할 수 있고;3) Allows users of buildings or facilities to continuously collect patterns (small data) to analyze radio wave distortion and radio wave shadow areas of the corresponding space to construct an efficient wireless network;
4) 실내 위치 측위를 위해 별도의 인프라를 구축할 필요가 없으며, 패턴을 공유하고 지속적으로 자동 업데이트가 되어 정밀도가 향상될 수 있으며;4) There is no need to build a separate infrastructure for indoor positioning, and the precision can be improved by sharing patterns and continuously automatically updating;
5) 미아 방지, 치매 노인 보호, 출입자 관리 등 별도의 인프라를 구축하고 정보를 특정 기업 또는 서비스 사업자가 독점적으로 관리하여 접근하기 어려운 부분을 해결할 수 있다.5) It is possible to solve difficult-to-access areas by establishing a separate infrastructure such as prevention of missing children, protection of the elderly with dementia, and access management, and managing information exclusively by a specific company or service provider.
이처럼 어느 공간에서나 존재하게 된 무선 공유기의 전파 신호를 이용하여 GPS가 되지 않는 지역, 실내, 지하 및 빌딩 등 다양한 공간에서 자신의 위치를 파악할 수 있고, 이를 다른 사람과 공유할 수 있으며, 공간에 대한 패턴을 쉽게 공유하여 스마트폰뿐만 아니라 다른 IoT 기기에도 활용할 수 있다. 특히 다른 사람과 공유하게 되면, 처음 매핑을 하기 위해 사용하는 관성 항법이나, 실외에서 접근시 GPS를 사용하지 않아도 된다. 마지막으로, 해당 기술에서 한 단계 더 나아가 무선공유기에서 수집되는 프로브 요청(Probe Request, 스마트폰에서 브로드캐스팅 신호를 받으면 응답하는 신호) 패킷을 통해 무선 공유기를 설치한 측에서 반대로 스마트폰들의 공간 내의 움직임을 알 수 있다. By using the radio signal of the wireless router that has come to exist in any space, you can figure out your location in various spaces such as areas, indoors, basements, and buildings where GPS is not available, and you can share it with others and provide information about the space. By easily sharing the pattern, it can be used not only on smartphones but also on other IoT devices. In particular, if it is shared with other people, it is not necessary to use inertial navigation used for first mapping or GPS when approaching outdoors. Finally, moving one step further from the technology, the movement in the space of the smartphones is reversed on the side where the wireless router is installed through the probe request (a signal that responds when receiving a broadcasting signal from a smartphone) packet collected from the wireless router. can be known
한편, 본 발명의 실시예들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다.Meanwhile, embodiments of the present invention can be implemented as computer-readable codes on a computer-readable recording medium. The computer-readable recording medium includes all types of recording devices in which data readable by a computer system is stored.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등을 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.Examples of the computer-readable recording medium include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage device, and the like. In addition, the computer-readable recording medium may be distributed in a network-connected computer system, and the computer-readable code may be stored and executed in a distributed manner. And functional programs, codes, and code segments for implementing the present invention can be easily inferred by programmers in the technical field to which the present invention pertains.
이상에서 본 발명에 대하여 그 다양한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명에 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.In the above, various embodiments of the present invention have been mainly examined. Those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention can be implemented in modified forms without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments are to be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is indicated in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the present invention.
10: 위치 측위 방법 (휴대 단말기)
11: 센서
13: 통신부
15: 처리부
17: 저장부
20: 다른 휴대 단말기
30: 서버
50: 액세스 포인트10: positioning method (mobile terminal)
11: sensor
13: communication department
15: processing unit
17: storage
20: another mobile terminal
30: server
50: access point
Claims (20)
상기 휴대 단말기를 이용하여 상기 비직선 이동에 따라 복수 개의 위치에서 각각 주위의 액세스 포인트(access point, AP)로부터 무선 신호를 측정하는 단계;
기록된 상기 상대적 위치 변위 및 측정된 상기 무선 신호들을 이용하여 상기 주위의 액세스 포인트의 상대적인 위치와 상기 휴대 단말기 자신의 위치를 전체 영역을 나타내는 이미지(image)의 공간 상에 매핑함으로써 상기 주위의 액세스 포인트의 상대적인 위치를 도출하는 단계; 및
측정되는 무선 신호의 특성에 기반하여 상기 주위의 액세스 포인트 중 일부를 높이가 상이한 별도의 공간에 위치한 그룹으로 분류하는 단계;를 포함하고,
상기 휴대 단말기는 발견된 액세스 포인트 또는 상기 휴대 단말기 자신의 위치를 위치 관계를 나타내는 기하학적인 도형으로서 상기 이미지 내에 표시하고 지속적으로 갱신하되, 이동에 따라 상기 기하학적 도형의 회전, 확대, 또는 축소를 통해 이미지 내에 표시된 위치 정보를 처리하는, 휴대 단말기를 이용한 위치 측위 방법.recording the relative positional displacement of the mobile terminal according to the non-linear movement;
measuring wireless signals from adjacent access points (APs) at a plurality of locations according to the non-linear movement using the mobile terminal;
By using the recorded relative position displacement and the measured radio signals, the relative position of the neighboring access point and the position of the portable terminal itself are mapped onto a space of an image representing the entire area. deriving the relative position of and
Classifying some of the neighboring access points into groups located in separate spaces with different heights based on the measured characteristics of the wireless signal; including;
The mobile terminal displays the found access point or the location of the mobile terminal itself as a geometric figure representing a positional relationship in the image and continuously updates the image through rotation, enlargement, or reduction of the geometric figure according to movement. Positioning method using a mobile terminal to process the position information displayed in the.
상기 주위의 액세스 포인트는,
미리 정의되지 않은 장소 또는 위치가 알려지지 않은 불특정 장소에 설치된 것을 특징으로 하는, 휴대 단말기를 이용한 위치 측위 방법.The method of claim 1,
The neighboring access points,
A location positioning method using a mobile terminal, characterized in that it is installed in an unspecified place or an unknown location.
상기 자신의 상대적 위치 변위를 기록하는 단계는,
관성 항법 및 GPS 중 적어도 하나를 이용하여 휴대 단말기의 비직선 이동에 따른 이동거리 및 방향을 산출하는, 휴대 단말기를 이용한 위치 측위 방법.The method of claim 1,
The step of recording its own relative positional displacement comprises:
A method for positioning a location using a mobile terminal, comprising calculating a movement distance and direction according to a non-linear movement of the mobile terminal using at least one of inertial navigation and GPS.
상기 주위의 액세스 포인트로부터 무선 신호를 측정하는 단계는,
적어도 3개의 위치에서 각각 수신되는 무선 신호의 수신 신호 강도(Received Signal Strength Indicator, RSSI)를 획득하는, 휴대 단말기를 이용한 위치 측위 방법.The method of claim 1,
Measuring a wireless signal from the neighboring access point comprises:
A location positioning method using a portable terminal for acquiring a received signal strength indicator (RSSI) of a radio signal received at least at three locations, respectively.
상기 주위의 액세스 포인트의 상대적인 위치를 도출하는 단계는,
전체 영역을 나타내는 이미지(image) 내에 상기 휴대 단말기 및 상기 액세스 포인트의 상대적인 위치를 하나의 점(point)으로 표시하되, 이동에 따라 상기 이미지 내에 표시된 점의 위치를 갱신하는, 휴대 단말기를 이용한 위치 측위 방법.The method of claim 1,
The step of deriving the relative position of the neighboring access points,
Positioning using a mobile terminal, in which the relative positions of the mobile terminal and the access point are displayed as a single point in an image representing the entire area, and the position of the point displayed in the image is updated according to movement. method.
상기 주위의 액세스 포인트의 상대적인 위치를 도출하는 단계는,
제 1 위치에서 측정한 무선 신호의 강도로부터 주위의 액세스 포인트의 위치를 동심원 상에 위치하는 것으로 추정하는 단계;
제 2 위치에서 측정한 무선 신호의 강도, 이동 거리 및 방향으로부터 이동에 따른 상기 액세스 포인트의 상대적인 위치를 추정하되 삼변 측량을 통해 후보 위치를 도출하는 단계; 및
제 3 위치에서 측정한 무선 신호의 강도, 이동 거리 및 방향으로부터 삼각 측량을 통해 이동에 따른 상기 액세스 포인트의 상대적인 위치를 결정하는 단계;를 포함하는, 휴대 단말기를 이용한 위치 측위 방법.The method of claim 1,
The step of deriving the relative position of the neighboring access points,
estimating a position of a neighboring access point as being located on a concentric circle from the strength of the radio signal measured at the first position;
estimating the relative position of the access point according to the movement from the strength, movement distance, and direction of the radio signal measured at the second position, but deriving a candidate position through trilateration; and
Determining the relative position of the access point according to the movement through triangulation from the strength, movement distance, and direction of the wireless signal measured at the third position;
상기 그룹으로 분류하는 단계는,
상기 주위의 액세스 포인트 전부를 동일한 평면 상에 위치한 제 1 그룹으로 설정하는 단계;
측정되는 무선 신호의 세기 또는 변화에 기반하여 거리 변환에 오류를 야기하는 일부 액세스 포인트를 식별하여 상기 제 1 그룹과 높이가 상이한 별도의 공간에 위치한 제 2 그룹으로 분류하는 단계; 및
상기 주위의 액세스 포인트에 대해 상기 제 1 그룹 및 상기 제 2 그룹을 포함하는 다층 구조를 형성하는 단계;를 포함하는, 휴대 단말기를 이용한 위치 측위 방법.The method of claim 1,
The step of classifying into the group is
setting all of the neighboring access points as a first group located on the same plane;
identifying some access points that cause an error in distance conversion based on the strength or change of the measured radio signal and classifying them into a second group located in a separate space having a different height from the first group; and
Forming a multi-layer structure including the first group and the second group with respect to the neighboring access points; comprising, a positioning method using a mobile terminal.
기록된 상기 상대적 위치 변위 및 측정된 상기 무선 신호들을 이용하여 상기 주위의 액세스 포인트의 상대적인 위치를 도출하되, 전체 영역을 나타내는 이미지(image) 내에 상기 휴대 단말기 및 상기 액세스 포인트의 상대적인 위치를 하나의 점(point)으로 표시하는 단계; 및
상기 휴대 단말기의 이동에 따라 상기 이미지 내에 표시된 점의 위치를 갱신하는 단계;를 포함하고,
상기 이미지는, 위치를 점으로 특정할 수 있는 매트릭스(matrix) 또는 그리드(grid) 구조로 형성되며, 전체 영역의 크기에 대한 무선 신호의 측정 허용 오차의 비율에 기초하여 이미지의 최소 크기가 결정되는, 휴대 단말기를 이용한 위치 측위 방법.Recording the relative positional displacement according to the non-linear movement using the mobile terminal, and measuring a radio signal from each of the adjacent access points (access points, AP) at a plurality of positions;
Using the recorded relative positional displacement and the measured radio signals, the relative positions of the neighboring access points are derived, and the relative positions of the mobile terminal and the access point in an image representing the entire area are identified as one point. (point); and
Including; updating the position of the point displayed in the image according to the movement of the mobile terminal;
The image is formed in a matrix or grid structure that can specify a position as a point, and the minimum size of the image is determined based on the ratio of the measurement tolerance of the radio signal to the size of the entire area. , a positioning method using a mobile terminal.
상기 전체 영역의 가로 및 세로의 길이를 각각 상기 무선 신호의 측정 허용 오차로 제산한 값의 따라 상기 이미지의 가로 및 세로의 화소(pixel)를 결정하는, 휴대 단말기를 이용한 위치 측위 방법.10. The method of claim 9,
A method for positioning a position using a portable terminal, wherein horizontal and vertical pixels of the image are determined according to a value obtained by dividing the horizontal and vertical lengths of the entire area by the measurement tolerance of the wireless signal, respectively.
상기 휴대 단말기의 이동에 따라 새롭게 발견된 액세스 포인트를 나타내는 점의 위치를 상기 이미지 내에 추가하는 단계;를 더 포함하는, 휴대 단말기를 이용한 위치 측위 방법.10. The method of claim 9,
Adding a position of a point indicating a newly discovered access point in the image according to the movement of the mobile terminal; further comprising: a location positioning method using a mobile terminal.
상기 새롭게 발견된 액세스 포인트를 나타내는 점의 위치를 상기 이미지 내에 추가하는 단계는,
상기 휴대 단말기의 이동에 따라 새롭게 수신된 무선 위치의 후보 위치를 적어도 3회 상기 이미지 내에 표시하는 단계; 및
적어도 3개의 이미지를 중첩시켜 상기 후보 위치가 중복되는 지점을 새로운 액세스 포인트의 상대적인 위치로 결정하는 단계;를 포함하는 휴대 단말기를 이용한 위치 측위 방법.13. The method of claim 12,
The step of adding the position of the point representing the newly discovered access point in the image comprises:
displaying a candidate location of a newly received wireless location in the image at least three times according to the movement of the mobile terminal; and
and determining a point at which the candidate locations overlap as a relative location of a new access point by overlapping at least three images.
측정되는 무선 신호의 특성에 기반하여 상기 주위의 액세스 포인트 중 일부를 높이가 상이한 별도의 공간에 위치한 그룹으로 분류하되, 상기 이미지 내에 분류된 그룹 식별자와 함께 저장하는 단계;를 더 포함하는, 휴대 단말기를 이용한 위치 측위 방법.10. The method of claim 9,
Classifying some of the neighboring access points into groups located in separate spaces having different heights based on the measured characteristics of the wireless signal, and storing the group identifiers together with the classified group identifier in the image. positioning method using
상기 휴대 단말기가 상기 액세스 포인트의 위치가 표시된 상기 이미지를 별도의 서버 또는 다른 휴대 단말기에 전송함으로써, 상기 전체 영역에 대한 공간 정보를 공유하는 단계;를 더 포함하는, 휴대 단말기를 이용한 위치 측위 방법.10. The method of claim 9,
and sharing, by the mobile terminal, the image indicating the location of the access point to a separate server or another mobile terminal, thereby sharing spatial information on the entire area.
주위의 액세스 포인트와 통신하는 통신부; 및
무선 신호를 이용하여 자신의 위치를 특정하는 처리부;를 포함하고,
상기 처리부는,
상기 센서를 통해 비직선 이동에 따라 자신의 상대적 위치 변위를 기록하고, 상기 통신부를 통해 복수 개의 위치에서 각각 주위의 액세스 포인트(access point, AP)로부터 무선 신호를 측정하고, 기록된 상기 상대적 위치 변위 및 측정된 상기 무선 신호들을 이용하여 상기 주위의 액세스 포인트의 상대적인 위치를 도출하되 전체 영역을 나타내는 이미지(image) 내에 자신 및 상기 액세스 포인트의 상대적인 위치를 하나의 점(point)으로 표시하며, 이동에 따라 상기 이미지 내에 표시된 점의 위치를 갱신하는 명령을 수행하고,
상기 이미지는, 위치를 점으로 특정할 수 있는 매트릭스(matrix) 또는 그리드(grid) 구조로 형성되고, 전체 영역의 크기에 대한 무선 신호의 측정 허용 오차의 비율에 기초하여 이미지의 최소 크기가 결정되는, 위치 측위 장치.A sensor for measuring the moving distance and direction according to the movement;
a communication unit that communicates with a neighboring access point; and
Including; a processing unit for specifying its location using a wireless signal;
The processing unit,
It records its relative positional displacement according to the non-linear movement through the sensor, measures a radio signal from each neighboring access point (AP) at a plurality of positions through the communication unit, and the recorded relative positional displacement and using the measured wireless signals to derive the relative positions of the neighboring access points, but display the relative positions of themselves and the access points as a single point in an image representing the entire area, and In accordance with the command to update the position of the point displayed in the image,
The image is formed in a matrix or grid structure that can specify a position as a point, and the minimum size of the image is determined based on the ratio of the measurement tolerance of the radio signal to the size of the entire area. , positioning device.
상기 이미지는, 상기 전체 영역의 가로 및 세로의 길이를 각각 상기 무선 신호의 측정 허용 오차로 제산한 값의 따라 상기 이미지의 가로 및 세로의 화소(pixel)를 결정하는, 위치 측위 장치.17. The method of claim 16,
In the image, horizontal and vertical pixels of the image are determined according to a value obtained by dividing horizontal and vertical lengths of the entire area by a measurement tolerance of the radio signal, respectively.
이동에 따라 새로운 액세스 포인트가 발견된 경우, 상기 처리부는,
상기 이동에 따라 새롭게 수신된 무선 위치의 후보 위치를 적어도 3회 상기 이미지 내에 표시하고, 적어도 3개의 이미지를 중첩시켜 상기 후보 위치가 중복되는 지점을 새로운 액세스 포인트의 상대적인 위치로 결정함으로써, 새로운 액세스 포인트를 나타내는 점의 위치를 상기 이미지 내에 추가하는 명령을 더 수행하는, 위치 측위 장치.17. The method of claim 16,
When a new access point is found according to the movement, the processing unit,
A new access point by displaying a candidate location of a newly received wireless location according to the movement in the image at least three times, and superimposing at least three images to determine a point where the candidate location overlaps as a relative location of the new access point; Further performing a command to add the position of the point representing in the image, positioning device.
상기 처리부는,
측정되는 무선 신호의 특성에 기반하여 상기 주위의 액세스 포인트 중 일부를 높이가 상이한 별도의 공간에 위치한 그룹으로 분류하되, 상기 이미지 내에 분류된 그룹 식별자와 함께 저장하는 명령을 더 수행하는, 위치 측위 장치.17. The method of claim 16,
The processing unit,
A positioning device for classifying some of the neighboring access points into groups located in separate spaces having different heights based on the measured characteristics of the wireless signal, and further performing a command to store the group identifiers together with the classified group identifier in the image .
상기 처리부는,
상기 통신부를 통해 상기 액세스 포인트의 위치가 표시된 상기 이미지를 별도의 서버 또는 다른 휴대 단말기에 전송함으로써, 상기 전체 영역에 대한 공간 정보를 공유하는 명령을 더 수행하는, 위치 측위 장치.17. The method of claim 16,
The processing unit,
By transmitting the image indicating the location of the access point to a separate server or another portable terminal through the communication unit, the command for sharing spatial information about the entire area is further performed.
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