KR102283515B1 - 이종형 이동체를 이용한 위치 측정 네트워크 시스템, 장치 및 방법 - Google Patents

이종형 이동체를 이용한 위치 측정 네트워크 시스템, 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이종형 이동체를 이용한 위치 측정 네트워크 시스템, 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 측위 이동체에 구비되는 복수의 측위 노드를 직각 방향으로 배치하여 측위를 위한 연산량을 줄이면서 측위 정확도도 개선할 수 있으며, 나아가 복수의 측위 이동체와 중간 이동체를 이용하여 측위 가능 영역을 효율적으로 확장할 수 있는 이종형 이동체를 이용한 위치 측정 네트워크 시스템, 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에서는, 이동 가능한 복수의 측위 이동체와 하나 이상의 중간 이동체를 이용하여 대상체의 위치를 측정하는 위치 측정 네트워크 시스템에 있어서, 제1 측위 노드(NA), 제2 측위 노드(NB) 및 제3 측위 노드(NC)를 포함하는 복수의 측위 노드를 각각 구비하는 복수(K개)의 측위 이동체; 중간 노드(NI)를 구비하는 중간 이동체; 및 타겟 노드(NT)를 구비하는 대상체;를 포함하며, 상기 측위 이동체에서 상기 제2 측위 노드(NB)와 상기 제3 측위 노드(NC)는 상기 제1 측위 노드(NA)를 기준으로 서로 수직인 방향에 위치하는 직각 삼각형 구조를 이루고, 상기 복수의 측위 이동체 중 제1 측위 이동체는 복수의 측위 노드(NA1, NB1, NC1)를 이용하여 미리 정해진 기준점을 기준으로 상기 제1 측위 이동체의 위치를 측위하며, 상기 복수의 측위 이동체 중 적어도 하나 이상의 제m 측위 이동체는 복수의 측위 노드(NAm, NBm, NCm)를 이용하여 상기 제m 측위 이동체를 기준으로 인접하는(제m±1) 측위 이동체 또는 중간 이동체의 위치를 측위하고(여기서, 1 < m < K), 상기 복수의 측위 이동체 중 제K 측위 이동체는 복수의 측위 노드(NAK, NBK, NCK)를 이용하여 상기 제K 측위 이동체를 기준으로 상기 대상체의 위치를 측위하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 네트워크 시스템을 개시한다.

Description

이종형 이동체를 이용한 위치 측정 네트워크 시스템, 장치 및 방법 {Positioning network system, apparatus and method using heterogeneous moving object}
본 발명은 이종형 이동체를 이용한 위치 측정 네트워크 시스템, 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 측위 이동체에 구비되는 복수의 측위 노드를 직각 방향으로 배치하여 측위를 위한 연산량을 줄이면서 측위 정확도도 개선할 수 있으며, 나아가 복수의 측위 이동체와 중간 이동체를 이용하여 측위 가능 영역을 효율적으로 확장할 수 있는 이종형 이동체를 이용한 위치 측정 네트워크 시스템, 장치 및 방법에 관한 것이다.
근래 위치 정보에 기반한 위치 기반 서비스(Location Based Service, LBS) 기술이 다양하게 활용되고 있다. 이에 대한 대표적인 예로서, GPS 신호 등을 수신하여 사용자의 현재 위치를 측위하거나 목적지까지의 이동 경로를 안내해주는 네비게이션 디바이스가 폭넓게 사용되고 있는 상황이다.
그런데, 위와 같이 GPS 등에 기반한 측위 기술은 GPS 위성 신호를 원활하게 수신할 수 있는 실외에서의 측위에는 용이하겠으나, GPS 위성 신호를 수신하기 어렵거나 신호의 왜곡이 발생할 수 있는 실내 환경에서는 측위가 불가능하거나 측위 정확도가 떨어지는 문제가 발생하게 된다.
이에 대하여, 종래에는 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 실내의 복수 위치에 측위를 위한 측위 노드들을 미리 정해진 위치에 설치하고 상기 복수의 측위 노드 내부 영역에 위치하는 타겟 노드에서 상기 각 측위 노드까지의 거리를 측정하여 상기 타겟 노드의 위치를 산출하는 기술이 사용되기도 하였다.
그러나, 위와 같은 경우 측위하고자 하는 영역 전체를 커버할 수 있도록 다수의 측위 노드를 미리 정해진 위치에 설치하여야 측위 가능 영역 내에서 타겟 노드의 위치를 측위할 수 있다는 제약이 따랐다.
이에 대하여, 측위 노드가 구비된 이동체 등을 이용하여 타겟 노드의 위치를 측위할 수 있도록 하는 것이 바람직하겠으나, 이러한 경우 타겟 노드의 위치를 산출하기 위한 연산이 매우 복잡해 질 수 있을 뿐만 아니라, 상기 타겟 노드에 대한 측위 정확도가 떨어지는 문제가 따를 수 있다.
또한, 상기 측위 노드가 구비된 이동체를 이용하더라도 상기 이동체가 측위 가능한 반경 등으로 측위 가능 영역이 한정될 수 있어, 측위 기준점으로부터 멀리 떨어진 타겟 노드를 측위하는 것은 여전히 어려운 문제로 남는다.
나아가, 측위 가능 영역을 확장하기 위하여 다수의 이동체를 사용하는 경우 위치 측정 네트워크 시스템을 구축하고 운용하는데 소요되는 비용이 늘어날 수 있으므로, 소요 비용을 최소화하면서 위치 측정 네트워크 시스템을 구현할 수 있는 방안도 요구된다.
이에 따라, 측위하고자 하는 영역에 다수의 측위 노드를 미리 정해진 위치에 설치하지 않고도 타겟 노드에 대한 측위가 가능하고, 또한 측위를 위한 연산이 복잡해 지는 것을 방지하면서 높은 정확도로 상기 타겟 노드의 위치를 측위할 수 있으며, 나아가 소요 비용을 최소화하면서도 측위 가능 영역을 확장하여 측위 기준점으로부터 멀리 떨어진 타겟 노드도 측위할 수 있는 방안이 요구되고 있으나, 아직 이러한 요구를 적절하게 해결할 수 있는 구체적인 방안이 제공되지 못하고 있다.
대한민국 공개특허 제10-2019-0084405호(2019.07.17.)
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 측위하고자 하는 영역에 다수의 측위 노드를 미리 정해진 위치에 설치하지 않고도 타겟 노드에 대한 측위가 가능하고, 또한 측위를 위한 연산이 복잡해 지는 것을 방지하면서 높은 정확도로 상기 타겟 노드의 위치를 측위할 수 있으며, 나아가 소요 비용을 최소화하면서도 측위 가능 영역을 확장하여 측위 기준점으로부터 멀리 떨어진 타겟 노드도 측위할 수 있는 위치 측정 네트워크 시스템, 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
그 외 본 발명의 세부적인 목적은 아래에 기재되는 구체적인 내용을 통하여 이 기술 분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 한 측면에 따른 위치 측정 네트워크 시스템은, 이동 가능한 복수의 측위 이동체와 하나 이상의 중간 이동체를 이용하여 대상체의 위치를 측정하는 위치 측정 네트워크 시스템에 있어서, 제1 측위 노드(NA), 제2 측위 노드(NB) 및 제3 측위 노드(NC)를 포함하는 복수의 측위 노드를 각각 구비하는 복수(K개)의 측위 이동체; 중간 노드(NI)를 구비하는 중간 이동체; 및 타겟 노드(NT)를 구비하는 대상체;를 포함하며, 상기 측위 이동체에서 상기 제2 측위 노드(NB)와 상기 제3 측위 노드(NC)는 상기 제1 측위 노드(NA)를 기준으로 서로 수직인 방향에 위치하는 직각 삼각형 구조를 이루고, 상기 복수의 측위 이동체 중 제1 측위 이동체는 복수의 측위 노드(NA1, NB1, NC1)를 이용하여 미리 정해진 기준점을 기준으로 상기 제1 측위 이동체의 위치를 측위하며, 상기 복수의 측위 이동체 중 적어도 하나 이상의 제m 측위 이동체는 복수의 측위 노드(NAm, NBm, NCm)를 이용하여 상기 제m 측위 이동체를 기준으로 인접하는(제m±1) 측위 이동체 또는 중간 이동체의 위치를 측위하고(여기서, 1 < m < K), 상기 복수의 측위 이동체 중 제K 측위 이동체는 복수의 측위 노드(NAK, NBK, NCK)를 이용하여 상기 제K 측위 이동체를 기준으로 상기 대상체의 위치를 측위하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제2 측위 노드(NB) 와 상기 제3 측위 노드(NC)는 상기 제1 측위 노드(NA)를 기준으로 서로 동일간 거리에 위치하는 직각 이등변 삼각형 구조를 이룰 수 있다.
또한, 상기 측위 이동체에서는, 상기 제1 측위 노드(NA)에서 상기 제2 측위 노드(NB)를 연결하는 제1 축(=X축)에서의 상기 제1 측위 노드(NA)로부터 측위하고자 하는 노드(ND)까지의 제1 거리(XAD)를 산출하고, 상기 제1 측위 노드(NA)에서 상기 제3 측위 노드(NB)를 연결하는 제2 축(=Y축)에서의 상기 제1 측위 노드(NA)로부터 상기 측위하고자 하는 노드(ND)까지의 제2 거리(YAD)을 산출하여, 상기 측위 이동체의 제1 측위 노드(NA)를 기준으로 하는 상기 측위하고자 하는 노드(ND)의 위치(XAD, YAD)를 산출할 수 있다.
나아가, 상기 측위 이동체에서는, 상기 측위하고자 하는 노드(ND)의 상기 Y축에서의 위치값(YD)을 고려하지 않고 상기 제1 거리(XAD)를 산출하며, 상기 측위하고자 하는 노드(ND)의 상기 X축에서의 위치값(XD)을 고려하지 않고 상기 제2 거리(YAD)를 산출할 수 있다.
또한, 상기 측위 이동체에서는, 상기 복수의 측위 노드(NA, NB, NC)에서 상기 측위하고자 하는 노드(ND)로 RF 신호를 송수신하여 상기 노드(ND)에 대한 거리를 산출하고, 상기 측위 이동체를 기준으로 하여 상기 측위하고자 하는 노드(ND)의 상대 위치를 산출할 수 있다.
또한, 상기 제1 측위 이동체는 상기 복수의 측위 노드(NA1, NB1, NC1)를 이용하여 상기 제1 측위 이동체를 기준으로 제2 측위 이동체 또는 제2 중간 이동체의 위치도 측위하며, 상기 제m 측위 이동체는 상기 복수의 측위 노드(NAm, NBm, NCm)를 이용하여 상기 제m 이동체를 기준으로 제m+1 측위 이동체 또는 중간 이동체와 함께 제m-1 측위 이동체 또는 중간 이동체도 측위(여기서, 1 < m < K)할 수 있다.
또한, 상기 기준점을 기준으로 상기 대상체의 위치를 산출하는 위치 산출부에서는, 상기 복수의 측위 이동체와 중간 이동체 중 둘 이상의 위치 정보를 순차 합산하여 상기 대상체의 위치를 산출할 수 있다.
이때, 상기 위치 산출부에서는, 상기 기준점을 기준으로 하는 상기 제1 측위 이동체의 위치 정보와, 상기 제m 측위 이동체를 기준으로 하는 상기 인접하는(제m±1) 측위 이동체 또는 중간 이동체의 위치 정보와, 상기 제K 이동체를 기준으로 하는 상기 대상체의 위치 정보를 순차 합산하여, 상기 기준점을 기준으로 하는 상기 대상체의 위치 정보를 산출할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 위치 측정 방법은, 이동 가능한 복수의 측위 이동체와 하나 이상의 중간 이동체를 이용하여 대상체의 위치를 측정하는 위치 측정 방법에 있어서, 제1 측위 노드(NA), 제2 측위 노드(NB) 및 제3 측위 노드(NC)를 포함하는 복수의 측위 노드를 각각 구비하는 복수(K개)의 측위 이동체 중, 제1 측위 이동체에서 복수의 측위 노드(NA1, NB1, NC1)를 이용하여 미리 정해진 기준점을 기준으로 상기 제1 측위 이동체의 위치를 측위하는 단계; 상기 복수의 측위 이동체 중 제m 측위 이동체에서 복수의 측위 노드(NAm, NBm, NCm)를 이용하여 상기 제m 이동체를 기준으로 인접하는(제m±1) 측위 이동체 또는 중간 이동체의 위치를 측위하는 단계(여기서, 1 < m < K); 및 상기 복수의 측위 이동체 중 제K 측위 이동체에서 복수의 측위 노드(NAK, NBK, NCK)를 이용하여 상기 제K 측위 이동체를 기준으로 대상체의 위치를 측위하는 단계;를 포함하며,상기 대상체는 타겟 노드(NT)를 구비하고, 상기 중간 이동체는 중간 노드(NI)를 구비하며, 상기 측위 이동체에서 상기 제2 측위 노드(NB)와 상기 제3 측위 노드(NC)는 상기 제1 측위 노드(NA)를 기준으로 서로 수직인 방향에 위치하는 직각 삼각형 구조를 이루는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제2 측위 노드(NB) 와 상기 제3 측위 노드(NC)는 상기 제1 측위 노드(NA)를 기준으로 서로 동일간 거리에 위치하는 직각 이등변 삼각형 구조를 이룰 수 있다.
또한, 상기 제1 측위 이동체는 상기 복수의 측위 노드(NA1, NB1, NC1)를 이용하여 상기 제1 측위 이동체를 기준으로 제2 측위 이동체 또는 제2 중간 이동체의 위치도 측위하며, 상기 제m 측위 이동체는 상기 복수의 측위 노드(NAm, NBm, NCm)를 이용하여 상기 제m 이동체를 기준으로 제m+1 측위 이동체 또는 중간 이동체와 함께 제m-1 측위 이동체 또는 중간 이동체도 측위(여기서, 1 < m < K)할 수 있다.
또한, 상기 복수의 측위 이동체와 중간 이동체 중 둘 이상의 위치 정보를 순차 합산하여 상기 기준점을 기준으로 상기 대상체의 위치를 산출하는 위치 정보 합산 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 위치 정보 합산 단계에서는, 상기 기준점을 기준으로 하는 상기 제1 측위 이동체의 위치 정보와, 상기 제m 측위 이동체를 기준으로 하는 상기 인접하는(제m±1) 측위 이동체 또는 중간 이동체의 위치 정보와, 상기 제K 측위 이동체를 기준으로 하는 상기 대상체의 위치 정보를 순차 합산하여, 상기 기준점을 기준으로 하는 상기 대상체의 위치 정보를 산출할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이종형 이동체를 이용한 위치 측정 네트워크 시스템, 장치 및 방법에서는, 측위하고자 하는 영역에 다수의 측위 노드를 미리 정해진 위치에 설치하지 않고도 타겟 노드에 대한 측위가 가능하고, 또한 측위를 위한 연산이 복잡해 지는 것을 방지하면서 높은 정확도로 상기 타겟 노드의 위치를 측위할 수 있으며, 나아가 소요 비용을 최소화하면서도 측위 가능 영역을 확장하여 측위 기준점으로부터 멀리 떨어진 타겟 노드도 측위할 수 있다는 효과를 가진다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 종래 기술에 따른 위치 측정 네트워크 시스템을 예시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 네트워크 시스템의 구성도이다.
도 3과 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 네트워크 시스템의 동작을 설명하는 도면이다.
도 5와 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 측위 이동체와 중간 이동체를 구비하는 위치 측정 네트워크 시스템의 동작을 설명하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 방법의 순서도이다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 네트워크 시스템, 장치 및 방법의 성능을 보여주는 그래프들이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 이하에서는 특정 실시예들을 첨부된 도면을 기초로 상세히 설명하고자 한다.
이하의 실시예는 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시 예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.
또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하에서는, 본 발명에 따른 이종형 이동체를 이용한 위치 측정 네트워크 시스템, 장치 및 방법의 예시적인 실시형태들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
먼저, 도 2에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 네트워크 시스템(100)의 구성도를 예시하고 있다. 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 네트워크 시스템(100)은, 이동 가능한 복수의 측위 이동체(110)와 하나 이상의 중간 이동체(115)를 이용하여 대상체(120)의 위치를 측정하는 위치 측정 네트워크 시스템(100)으로서, 제1 측위 노드(NA)(111), 제2 측위 노드(NB)(112) 및 제3 측위 노드(NC)(113)를 포함하는 복수의 측위 노드를 각각 구비하는 복수(K개)의 측위 이동체(110), 중간 노드(NI)(116)를 구비하는 중간 이동체(115) 및 타겟 노드(NT)(121)를 구비하는 대상체(120)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기 측위 이동체(110)에서 상기 제2 측위 노드(NB)(112)와 상기 제3 측위 노드(NC)(113)는 상기 제1 측위 노드(NA)(111)를 기준으로 서로 수직인 방향에 위치하는 직각 삼각형 구조를 이룰 수 있으며, 나아가 상기 제2 측위 노드(NB)(112)와 상기 제3 측위 노드(NC)(113)는 상기 제1 측위 노드(NA)(111)를 기준으로 서로 동일간 거리에 위치하는 직각 이등변 삼각형 구조를 이루는 것이 바람직하다.
이때, 상기 복수의 측위 이동체(110) 중 제1 측위 이동체(110a)는 복수의 측위 노드(NA1, NB1, NC1)를 이용하여 미리 정해진 기준점(130)을 기준으로 상기 제1 측위 이동체(110a)위치를 측위하며, 상기 복수의 측위 이동체(110) 중 적어도 하나 이상의 제m 측위 이동체(110m)는 복수의 측위 노드(NAm, NBm, NCm)를 이용하여 상기 제m 측위 이동체(110m)를 기준으로 인접하는(제m±1) 측위 이동체(즉, 110m+1 또는 110m-1) 또는 중간 이동체(즉, 115m+1 또는 115m-1)의 위치를 측위하고(여기서, 1 < m < K), 상기 복수의 측위 이동체(110) 중 제K 측위 이동체(110K)는 복수의 측위 노드(NAK, NBK, NCK)를 이용하여 상기 제K 측위 이동체(110K)를 기준으로 상기 대상체(120)의 위치를 측위하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 측위 이동체(110)에서는, 상기 제1 측위 노드(NA)(111)에서 상기 제2 측위 노드(NB)(112)를 연결하는 제1 축(=X축)에서의 상기 제1 측위 노드(NA)(111)로부터 측위하고자 하는 노드(ND)까지의 제1 거리(XAD)를 산출하고, 상기 제1 측위 노드(NA)(111)에서 상기 제3 측위 노드(NB)(113)를 연결하는 제2 축(=Y축)에서의 상기 제1 측위 노드(NA)(111)로부터 상기 측위하고자 하는 노드(ND)까지의 제2 거리(YAD)을 산출하여, 상기 측위 이동체(110)의 제1 측위 노드(NA)(111)를 기준으로 하는 상기 측위하고자 하는 노드(ND)의 위치(XAD, YAD)를 산출할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 네트워크 시스템(100)에는 상기 기준점(130)을 기준으로 상기 대상체(120)의 위치를 산출하는 위치 산출부(140)가 포함될 수 있으며, 이때 상기 위치 산출부(140)에서는, 상기 복수의 측위 이동체(110)와 중간 이동체(115) 중 둘 이상의 위치 정보를 순차 합산하여 상기 대상체(120)의 위치를 산출할 수 있다.
이때, 상기 위치 산출부(140)는 상기 복수의 이동체(110) 중 하나 혹은 둘 이상에 구현되거나, 상기 복수의 이동체(110)와 무선 통신 등을 통해 데이터를 주고 받을 수 있는 서버 등 별도의 장치에 구현될 수도 있다.
보다 구체적으로, 상기 위치 산출부(140)에서는, 상기 기준점(130)을 기준으로 하는 상기 제1 측위 이동체(110a)의 위치 정보와, 상기 제m 측위 이동체(110m)를 기준으로 하는 상기 인접하는(제m±1) 측위 이동체(즉, 110m+1 또는 110m-1) 또는 중간 이동체(즉, 115m+1 또는 115m-1) 의 위치 정보와, 상기 제K 측위 이동체(110K)를 기준으로 하는 상기 대상체(120)의 위치 정보를 순차 합산하여, 상기 기준점(130)을 기준으로 하는 상기 대상체(120)의 위치 정보를 산출할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 네트워크 시스템(100)에서는, 측위하고자 하는 영역에 다수의 측위 노드를 미리 정해진 위치에 설치하지 않고도 대상체(120)에 대한 측위가 가능하고, 또한 대상체(120)의 위치를 산출하기 위한 연산이 복잡해 지는 것을 방지하면서 높은 정확도로 상기 대상체(120)의 위치를 측위할 수 있으며, 나아가 측위 가능 영역을 확장하여 기준점(130)으로부터 멀리 떨어진 대상체(120)도 측위할 수 있게 된다.
이하 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 네트워크 시스템(100)을 각 구성 요소 별로 나누어 보다 자세하게 살핀다.
먼저, 상기 측위 이동체(110)에는 제1 측위 노드(NA)(111), 제2 측위 노드(NB)(112) 및 제3 측위 노드(NC)(113)를 포함하는 복수의 측위 노드가 구비될 수 있다.
보다 구체적으로, 도 3에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 측정 이동체(110)의 구성 및 동작을 설명하는 도면을 도시하고 있다.
먼저, 도 3(a)에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 측위 이동체(110)에는 상기 제1 측위 노드(NA)(111), 제2 측위 노드(NB)(112) 및 제3 측위 노드(NC)(113)가 정삼각형 형태로 배치될 수도 있겠으나, 이러한 경우 상기 제1 측위 노드(NA)(111), 제2 측위 노드(NB)(112) 및 제3 측위 노드(NC)(113)에서 상기 대상체(120)에 구비되는 타겟 노드(NT)(121) 등 측위하고자 하는 노드(ND)까지의 거리를 각각 산출하게 된다(=RA, RB, RC). 이에 따라, 이를 이용하여 상기 제1 측위 노드(NA)(111)를 기준으로 상기 타겟 노드(NT)(121)의 위치를 산출하면 아래의 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112020022765570-pat00001
여기서, 도 3(a)에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 XTA는 상기 제1 측위 노드(NA)(111)에서 상기 제2 측위 노드(NB)(112)를 연결하는 제1 축(=X축)에서의 상기 제1 측위 노드(NA)(111)로부터 상기 타겟 노드(NT)(121)까지의 거리를 의미하며, 상기 YTA는 상기 제1 측위 노드(NA)(111)에서 상기 제3 측위 노드(NB)(113)를 연결하는 제2 축(=Y축)에서의 상기 제1 측위 노드(NA)(111)로부터 상기 타겟 노드(NT)(121)까지의 제2 거리를 의미한다.
또한, 상기 d는 상기 제1 측위 노드(NA)(111), 제2 측위 노드(NB)(112) 및 제3 측위 노드(NC)(113) 간의 거리이고, 상기 XT는 상기 타겟 노드(NT)(121)의 상기 X축 상에서의 위치를 의미한다.
이때, 상기 수학식 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 제2 거리(YTA)를 구하기 위해서는 상기 타겟 노드(NT)(121)의 상기 X축 상에서의 위치(XT) 값이 반영되게 된다.
반면, 도 3(b)에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 네트워크 시스템(100)에서, 상기 측위 이동체(110)에는 상기 제2 측위 노드(NB)(112)와 상기 제3 측위 노드(NC)(113)가 상기 제1 측위 노드(NA)(111)를 기준으로 서로 수직인 방향에 위치하는 직각 삼각형 구조를 이루어 배치될 수 있다.
이러한 경우, 상기 제1 측위 노드(NA)(111)를 기준으로 상기 타겟 노드(NT)(121)의 위치를 산출하면 아래의 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112020022765570-pat00002
여기서, 상기 XTA는 상기 제1 측위 노드(NA)(111)에서 상기 제2 측위 노드(NB)(112)를 연결하는 제1 축(=X축)에서의 상기 제1 측위 노드(NA)(111)로부터 상기 타겟 노드(NT)(121)까지의 거리를 의미하며, 상기 YTA는 상기 제1 측위 노드(NA)(111)에서 상기 제3 측위 노드(NB)(113)를 연결하는 제2 축(=Y축)에서의 상기 제1 측위 노드(NA)(111)로부터 상기 타겟 노드(NT)(121)까지의 제2 거리를 의미한다.
또한, 상기 d는 상기 제1 측위 노드(NA)(111)로부터 상기 제2 측위 노드(NB)(112) 및 제3 측위 노드(NC)(113)까지의 거리를 의미한다.
이때, 상기 수학식 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 타겟 노드(NT)의 상기 Y축에서의 위치값(YT)을 고려하지 않고 상기 제1 거리(XTA)를 산출할 수 있으며, 상기 타겟 노드(NT)의 상기 X축에서의 위치값(XT)을 고려하지 않고 상기 제2 거리(YTA)를 산출할 수 있게 된다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 네트워크 시스템(100)에서, 상기 이동체(110)에는 상기 제2 측위 노드(NB)(112)와 상기 제3 측위 노드(NC)(113)가 상기 제1 측위 노드(NA)(111)를 기준으로 서로 수직인 방향에 위치하는 직각 삼각형 구조를 이루어 배치됨으로써, 상기 X축과 상기 Y축의 값이 서로 영향을 미치지 않게 되며(decoupling), 이에 따라 상기 제1 측위 노드(NA)(111)로부터 상기 타겟 노드(NT)(121)까지의 거리(=RA)는 상기 XTA와 상기 YTA를 구하는데 공통적으로 반영되지만, 상기 제2 측위 노드(NB)(112)로부터 상기 타겟 노드(NT)(121)까지의 거리(=RB)는 상기 XTA를 구하는 데에만 반영되고, 상기 제3 측위 노드(NC)(113)로부터 상기 타겟 노드(NT)(121)까지의 거리(=RC)는 상기 YTA를 구하는 데에만 반영되게 된다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 네트워크 시스템(100)에서는, 수학식 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 X축과 상기 Y축의 값이 서로 영향을 미치지 않게 되어(decoupling), 상기 제1 거리(XTA)와 상기 제2 거리(YTA)를 보다 간단한 연산을 통해 산출할 수 있게 된다.
특히, 상기 수학식 2에서는 2차원 평면의 경우를 예시하고 있으나, 3차원 등 차원이 늘어나는 경우 상기 수학식은 더욱 복잡한 수학식으로 표현되어야 하며, 이에 따라 더욱 복잡한 연산이 수행되어야 한다.
나아가, 상기 수학식 2에서는 상기 측위 이동체(110)를 기준으로 상기 대상체(120)의 위치를 산출하는 경우를 예시하고 있으나, 상기 측위 이동체(110)와 상기 대상체(120) 간에 다른 측위 이동체(110) 또는 중간 이동체(115)가 추가로 연계되어 복수 단계로 연결되는 구조에서 상기 제1 거리(XTA)와 상기 제2 거리(YTA)를 산출하여야 하는 상황에서는, 상기 수학식 2가 더욱 복잡해 질 수 있는 바, 상기 X축과 상기 Y축의 값이 서로 영향을 미치지 않도록 함으로써(decoupling), 상기 제1 거리(XTA)와 상기 제2 거리(YTA)를 산출하는 수식을 간결히 모델링할 수 있을 뿐만 아니라, 이에 소요되는 연산량 등도 효과적으로 줄일 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 네트워크 시스템(100)에서, 상기 복수의 측위 노드(NA, NB, NC)에서는 측위하고자 하는 노드(ND)로 RF 신호를 송수신하여 상기 측위하고자 하는 노드(ND)에 대한 거리를 산출할 수 있으며, 이를 이용하여 상기 측위 이동체(110)를 기준으로 하는 상기 측위하고자 하는 노드(ND)의 상대 위치를 산출할 수 있다.
이때, 상기 복수의 측위 노드(NA, NB, NC)에서는 상기 측위하고자 하는 노드(ND)로 RF 신호를 송수신하면서 ToF(Time of Flight) 기법 등을 이용하여 상기 측위하고자 하는 노드(ND)까지의 거리를 산출할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 이외에도 위상변이(phase shift)나 주파수 변조(frequency modulation) 등 다양한 기법을 적용하여 상기 측위하고자 하는 노드(ND)까지의 거리를 산출하는 것도 가능하다.
여기서, 상기 측위하고자 하는 노드(ND)는, 대상체(120)의 타겟 노드(NT)(121)이거나, 기준점(130)의 기준 노드(131)이거나, 다른 이동체(110)의 제1 측위 노드(NA)(111)이거나, 중간 이동체(115)의 중간 노드(116)일 수 있으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 이외에 다른 이동체(110)의 제2 측위 노드(NB)(112) 또는 제3 측위 노드(NC)(113)이거나 혹은 별도의 제4 측위 노드 등 다양한 노드가 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 네트워크 시스템(100)에서는, 상기 측위 이동체(110)는 전방에 위치하는 노드(ND)에 대한 측위 뿐만 아니라 후방에 위치하는 노드(ND)에 대한 측위도 가능하다.
보다 구체적인 예를 들어, 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 이동체(110)에서는 복수의 측위 노드(NA, NB, NC)를 이용하여 전방에 위치하는 대상체(120)의 타겟 노드(NT), 다른 측위 이동체(110)의 제1 측위 노드(NA) 또는 중간 이동체(115)의 중간 노드(116) 등 측위하고자 하는 노드(ND)로 RF 신호를 송수신하여 상기 측위하고자 하는 노드(ND)에 대한 전방 측위를 수행할 수 있으며, 또한 후방에 위치하는 기준점(130)의 기준 노드(131), 다른 이동체(110)의 제1 측위 노드(NA) 또는 중간 이동체(115)의 중간 노드(116) 등 측위하고자 하는 노드(ND)로 RF 신호를 송수신하여 상기 측위하고자 하는 노드(ND)에 대한 후방 측위를 수행할 수 있다.
이에 따라, 도 4에서 상기 대상체(120)에 대한 전방 측위 및 기준점(130)에 대한 후방 측위를 수행한 후, 상기 기준점(130)의 기준 노드(131)를 기준으로 하여 상기 대상체(120)의 타겟 노드(NT)(121)의 위치를 벡터합을 통해 산출하면 아래 수학식 3과 같이 표현될 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112020022765570-pat00003
여기서, 상기 XT는 상기 제1 측위 노드(NA)(111)에서 상기 제2 측위 노드(NB)(112)를 연결하는 제1 축(=X축)에서의 상기 기준 노드(131)로부터 상기 타겟 노드(NT)(121)까지의 거리를 의미하며, 상기 YTA는 상기 제1 측위 노드(NA)(111)에서 상기 제3 측위 노드(NB)(113)를 연결하는 제2 축(=Y축)에서의 상기 기준 노드(131)로부터 상기 타겟 노드(NT)(121)까지의 제2 거리를 의미한다.
또한, 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, RA0, RB0, RC0는 각각 상기 기준 노드(131)로부터 상기 측위 이동체(110)의 제1 측위 노드(NA)까지의 거리, RA1, RB1, RC1는 각각 상기 측위 이동체(110)의 제1 측위 노드(NA)로부터 상기 대상체(120)의 타겟 노드(NT)까지의 거리를 의미하며, 상기 d는 상기 제1 측위 노드(NA)(111)로부터 상기 제2 측위 노드(NB)(112) 및 제3 측위 노드(NC)(113)까지의 거리를 의미한다.
보다 구체적으로, 상기 기준점(130)의 기준 노드(131)의 위치는 미리 측정되어 저장될 수 있다. 이에 따라 상기 측위 이동체(110)의 상기 제1 측위 노드(NA)(111), 제2 측위 노드(NB)(112) 및 제3 측위 노드(NC)(113)로부터 상기 기준 노드(131)로 RF 신호를 송수신하여, 상기 제1 측위 노드(NA)(111), 제2 측위 노드(NB)(112) 및 제3 측위 노드(NC)(113)로부터 상기 기준 노드(131)까지의 거리를 각각 산출한 후(=RA0, RB0, RC0), 상기 기준 노드(131)의 위치를 이용하여 상기 제1 측위 노드(NA)(111), 제2 측위 노드(NB)(112) 및 제3 측위 노드(NC)(113)의 위치를 산출할 수 있게 된다.
나아가, 상기 제1 측위 노드(NA)(111), 제2 측위 노드(NB)(112) 및 제3 측위 노드(NC)(113)의 위치가 산출되면, 상기 측위 이동체(110)를 기준으로 상기 대상체(120)의 위치 정보를 고려하여, 상기 기준 노드(131)의 위치(도 4에서 (0,0))를 기준으로 상기 타겟 노드(131)의 위치(도 4에서 T(XT, YT))를 산출할 수 있게 된다.
또한, 도 5에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 측위 이동체(110)와 하나 이상의 중간 이동체(115)를 구비하는 위치 측정 네트워크 시스템(100)의 동작을 설명하는 도면이다.
도 5에서는 두개의 측위 이동체(110)와 하나의 중간 이동체(115)를 이용하여 대상체(120)의 위치를 측위하는 구성을 예시하고 있으나, 이는 설명을 위한 예시일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
먼저, 도 5에서 볼 수 있는 바와 같이, 제1 측위 이동체(110a)는 제1 측위 노드(111a), 제2 측위 노드(112a) 및 제3 측위 노드(113a)를 이용하여 기준점(130)의 기준 노드(131)를 후방 측위하게 된다.
또한, 상기 제1 측위 이동체(110a)는 상기 제1 측위 노드(111a), 제2 측위 노드(112a) 및 제3 측위 노드(113a)를 이용하여 중간 이동체(115)의 중간 노드(116)를 전방 측위하게 된다.
이어서, 상기 제2 측위 이동체(110b)는 제1 측위 노드(111b), 제2 측위 노드(112b) 및 제3 측위 노드(113b)를 이용하여 상기 중간 이동체(115)의 중간 노드(116)를 후방 측위하게 된다.
나아가, 상기 제2 측위 이동체(110b)는 제1 측위 노드(111b), 제2 측위 노드(112b) 및 제3 측위 노드(113b)를 이용하여 대상체(120)의 타겟 노드(121)를 전방 측위하게 된다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 네트워크 시스템(100)에서는 상기 기준 노드(131)를 기준으로 하는 상기 제1 측위 이동체(111a)의 제1 측위 노드(111a) 위치 정보, 상기 제1 측위 이동체(11a)의 제1 측위 노드(111a)를 기준으로 하는 상기 중간 이동체(116)의 중간 노드(116) 위치 정보, 상기 중간 노드(116)를 기준으로 하는 상기 제2 측위 이동체(111b)의 제1 측위 노드(111b) 위치 정보, 상기 제2 측위 이동체(111b)의 제1 측위 노드(111b)를 기준으로 하는 상기 타겟 노드(121)의 위치 정보를 이용하여 아래 수학식 4와 같이 벡터합을 통해 산출할 수 있다.
[수학식 4]
Figure 112020022765570-pat00004
Figure 112020022765570-pat00005
Figure 112020022765570-pat00006
또한, 이를 수학식 3과 같이 풀어 쓰면 아래 수학식 5와 같이 표현할 수 있다.
[수학식 5]
Figure 112020022765570-pat00007
여기서, XT는 기준 노드(131)를 기준으로 하는 타겟 노드(121)의 제1축(=X축)에서의 거리를 의미하며, YT는 기준 노드(131)를 기준으로 하는 타겟 노드(121)의 제2축(=Y축)에서의 거리를 의미한다.
나아가, 도 5에서는 2개의 측위 이동체(110)와 하나의 중간 이동체(115)를 연결하여 대상체(120)의 위치를 산출하는 경우를 예시하고 있으나, 이를 확장하여 k개의 측위 이동체(110)와 k/2개의 중간 이동체(115)를 연결하여 대상체(120)의 위치를 산출하는 경우를 풀어 쓰면 아래 수학식 6과 같이 표현할 수 있다.
[수학식 6]
Figure 112020022765570-pat00008
이때, 수학식 6에서는 k개의 측위 이동체(110)와 k/2개의 중간 이동체(115)를 사용하는 경우를 들고 있으나 이는 하나의 예시에 불과하며, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 네트워크 시스템(100)에서는, 측위하고자 하는 영역에 다수의 측위 노드를 미리 정해진 위치에 설치하지 않고도 복수의 측위 이동체(110)와 하나 이상의 중간 이동체(115)를 연동시켜 대상체(120)의 타겟 노드(121)에 대한 측위가 가능하고, 또한 측위 가능 영역을 확장하여 기준점(130)으로부터 멀리 떨어진 타겟 노드(121)도 측위할 수 있게 된다.
또한, 도 6에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 네트워크 시스템(100)에서 복수의 측위 이동체(110)와 중간 이동체(115)를 이용하여 여러 대상체(120)의 위치를 측위하는 경우를 예시하고 있다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 네트워크 시스템(100)에서 도 6의 제1 타겟 노드(121a)의 위치를 측위하는 경우에는 측정 영역에 산포되어 있는 복수의 이동체(110) 중 제1 측위 이동체(N1)(110a), 제2 중간 이동체(N2)(115b), 제3 측위 이동체(N3)(110c), 제4 중간 이동체(N4)(115d), 제5 측위 이동체(N5)(110e)를 이용하여 상기 제1 타겟 노드(121a)의 위치를 측위할 수 있다.
이에 따라, 도 6에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 네트워크 시스템(100)에서 위치 산출부(140)는 제1 위치 벡터(L1), 제2 위치 벡터(L2), 제3 위치 벡터(L3), 제4 위치 벡터(L4), 제5 위치 벡터(L5) 및 제6 위치 벡터(L6)를 상기 수학식 6 등을 이용해 벡터합하여 기준 노드(131)에 대한 제1 타겟 노드(121a)의 위치를 산출할 수 있다.
또한, 도 6에서 볼 수 있는 바와 같이, 제2 타겟 노드(121b)의 위치를 측위하는 경우에는 상기 제1 타겟 노드(121a)에서 사용된 상기 제1 측위 이동체(N1)(110a), 제2 중간 이동체(N2)(115b) 및 제3 측위 이동체(N3)(110c)는 공유하면서 제6 측위 이동체(N6)(110f)를 추가 이용하여 상기 제2 타겟 노드(121b)의 위치를 측위할 수 있다.
이러한 경우에는, 도 6에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 위치 산출부(140)가 제1 위치 벡터(L1), 제2 위치 벡터(L2), 제3 위치 벡터(L3), 제7 위치 벡터(L7) 및 제8 위치 벡터(L8)를 상기 수학식 6 등을 이용해 벡터합하여 기준 노드(131)에 대한 제2 타겟 노드(121b)의 위치를 산출할 수 있다.
나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 네트워크 시스템(100)에서 상기 타겟 노드(121)의 위치를 측위하는데 사용되는 측위 이동체(110) 및 중간 이동체(115)의 연결 패스(예를 들어, 도 6에서 제1 타겟 노드(121a)의 경우에는 N1 - N2 - N3 - N4- N5의 연결 패스를 사용)는 기존의 최단 경로 알고리즘 등을 통해 선택하는 것이 가능하나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 네트워크 시스템(100)에서, 상기 제1 측위 이동체(110a)(도 6의 N1)는 후방 측위를 통해 상기 미리 정해진 기준점(130)의 기준 노드(131)를 기준으로 상기 제1 측위 이동체(110a)의 위치를 측위하면서, 또한 전방 측위를 통해 상기 제1 측위 이동체(110a)를 기준으로 제2 중간 이동체(115b) (도 6의 N2)의 위치를 측위하고, 또한 상기 제2 중간 이동체(115b) 이후의 제m 측위 이동체(110c)(도 6의 N3)는 상기 제m 측위 이동체(110m)를 기준으로 상기 제m+1 측위 이동체(110m+1) 또는 제m+1 중간 이동체(115m+1) (도 6의 N4)의 위치를 측위하며(여기서, 1 < m < K), 또한 상기 제K 측위 이동체(110K)(도 6의 N5)는 상기 제K 측위 이동체(110K)를 기준으로 상기 대상체(120)의 타겟 노드(121a) 위치를 측위할 수 있다.
그러나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 제m 측위 이동체(110m)(도 6의 N3)는 전방 측위 및 후방 측위를 통해 제m+1 측위 이동체 또는 중간 이동체와 함께 제m-1 측위 이동체 또는 중간 이동체도 측위하고(여기서, 1 < m < K), 이를 이용하여 상기 대상체(120)의 타겟 노드(121a) 위치를 측위하는 것도 가능하다.
또한, 도 7에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 방법의 순서도를 예시하고 있다.
아래에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 방법을 검토한다. 다만, 본 발명에 대해서는 앞서 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 네트워크 시스템(100)에서 보다 자세하게 설명한 바, 아래에서는 반복적인 설명은 생략하고, 본 발명의 요지를 중심으로 기술한다.
먼저, 도 7에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 방법은, 이동 가능한 복수의 측위 이동체(110)와 하나 이상의 중간 이동체(115)를 이용하여 대상체(120)의 위치를 측정하는 위치 측정 방법에 있어서, 제1 측위 노드(NA)(111), 제2 측위 노드(NB)(112) 및 제3 측위 노드(NC)(113)를 포함하는 복수의 측위 노드를 각각 구비하는 복수(K개)의 측위 이동체(110) 중, 제1 이동체(111a)에서 복수의 측위 노드(NA1, NB1, NC1)를 이용하여 미리 정해진 기준점(130)을 기준으로 상기 제1 이동체(111a)의 위치를 측위하는 단계(S110), 상기 복수의 측위 이동체(110) 중 제m 이동체(110m)에서 복수의 측위 노드(NAm, NBm, NCm)를 이용하여 상기 제m 이동체(110m)를 기준으로 인접하는(제m±1) 측위 이동체(즉, 110m+1 또는 110m-1) 또는 중간 이동체(즉, 115m+1 또는 115m-1)의 위치를 측위하는 단계(여기서, 1 < m < K)(S120) 및 상기 복수의 측위 이동체(110) 중 제K 측위 이동체(110K)에서 복수의 측위 노드(NAK, NBK, NCK)를 이용하여 상기 제K 측위 이동체(110K)를 기준으로 대상체(120)의 위치를 측위하는 단계(S130)를 포함한다.
이때, 상기 대상체(120)는 타겟 노드(NT)(121)를 구비하고, 상기 중간 이동체(115)는 중간 노드(NI)(116)를 구비하며, 상기 측위 이동체(110)에서 상기 제2 측위 노드(NB)와 상기 제3 측위 노드(NC)는 상기 제1 측위 노드(NA)를 기준으로 서로 수직인 방향에 위치하는 직각 삼각형 구조를 이루게 된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 방법에서, 상기 제2 측위 노드(NB) 와 상기 제3 측위 노드(NC)는 상기 제1 측위 노드(NA)를 기준으로 서로 동일간 거리에 위치하는 직각 이등변 삼각형 구조를 이루는 것이 바람직하다.
이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 방법은, 상기 복수의 측위 이동체(110)와 중간 이동체(115) 중 둘 이상의 위치 정보를 순차 합산하여 상기 기준점(130)을 기준으로 상기 대상체(120)의 위치를 산출하는 위치 정보 합산 단계(미도시)를 더 포함할 수 있다.
나아가, 상기 위치 정보 합산 단계(미도시)에서는, 상기 기준점(130)을 기준으로 하는 상기 제1 측위 이동체(110a)의 위치 정보와, 상기 제m 측위 이동체(110m)를 기준으로 하는 상기 인접하는(제m±1) 측위 이동체(즉, 110m+1 또는 110m-1) 또는 중간 이동체(즉, 115m+1 또는 115m-1)의 위치 정보와, 상기 제K 측위 이동체(110K)를 기준으로 하는 상기 대상체(120)의 위치 정보를 순차 합산하여, 상기 기준점(130)을 기준으로 하는 상기 대상체(120)의 위치 정보를 산출할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 방법에서는, 측위하고자 하는 영역에 다수의 측위 노드를 미리 정해진 위치에 설치하지 않고도 대상체(120)에 대한 측위가 가능하고, 또한 대상체(120)의 위치를 산출하기 위한 연산이 복잡해 지는 것을 방지하면서 높은 정확도로 상기 대상체(120)의 위치를 측위할 수 있으며, 나아가 측위 가능 영역을 확장하여 측위 기준점으로부터 멀리 떨어진 대상체(120)도 측위할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따른 컴퓨터 프로그램은 앞서 살핀 위치 측정 방법의 각 단계를 컴퓨터에서 실행시키기 위하여 컴퓨터로 판독가능한 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램인 것을 특징으로 한다. 상기 컴퓨터 프로그램은 컴파일러에 의해 만들어지는 기계어 코드를 포함하는 컴퓨터 프로그램뿐만 아니라, 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함하는 컴퓨터 프로그램일 수도 있다. 이때, 상기 컴퓨터로서는 퍼스널 컴퓨터(PC)나 노트북 컴퓨터 등에 한정되지 아니하며, 서버, 스마트폰, 태블릿 PC, PDA, 휴대전화 등 중앙처리장치(CPU)를 구비하여 컴퓨터 프로그램을 실행할 수 있는 일체의 정보처리 장치를 포함한다.
상기 매체는 컴퓨터로 실행 가능한 프로그램을 계속 저장하거나, 실행 또는 다운로드를 위해 임시 저장하는 것일 수도 있다. 또한, 매체는 단일 또는 수개 하드웨어가 결합된 형태의 다양한 기록수단 또는 저장수단일 수 있는데, 어떤 컴퓨터 시스템에 직접 접속되는 매체에 한정되지 않고, 네트워크 상에 분산 존재하는 것일 수도 있다. 매체의 예시로는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등을 포함하여 프로그램 명령어가 저장되도록 구성된 것이 있을 수 있다. 또한, 다른 매체의 예시로, 애플리케이션을 유통하는 앱 스토어나 기타 다양한 소프트웨어를 공급 내지 유통하는 사이트, 서버 등에서 관리하는 기록매체 내지 저장매체도 들 수 있다.
또한, 도 8a 내지 도 8c에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 네트워크 시스템(100), 장치 및 방법에 따른 성능 개선을 예시하고 있다.
보다 구체적으로, 도 8a에서 볼 수 있는 바와 같이, 거리 측정 오차에 따른 측위 정확도를 살펴보면 본 발명에 따라 복수의 측위 노드가 직각 삼각형(Right-angled Triangle) 형태로 배치된 경우와 정삼각형(Equilateral Triangle) 형태로 배치된 경우 모두 선형적으로 증가하는 비례 관계를 보임을 확인할 수 있다.
또한, 도 8b 에서 볼 수 있는 바와 같이, 측위 노드의 거리(d)에 따른 측위 정확도는 본 발명에 따라 복수의 측위 노드가 직각 삼각형(Right-angled Triangle) 형태로 배치된 경우가 정삼각형(Equilateral Triangle) 형태로 배치된 경우보다 높은 정확도를 보이며, 또한, 직각 삼각형(Right-angled Triangle) 형태의 경우 선형적으로 반비례하는 관계를 가지는 반면, 정삼각형(Equilateral Triangle) 형태의 경우 비선형적으로 반비례하는 관계를 보임을 알 수 있다.
나아가, 도 8c 에서 볼 수 있는 바와 같이, 측위 이동체(110)와 타겟 노드(121) 등 측위하고자 하는 노드(ND) 간의 거리에 따른 측위 정확도도 본 발명에 따라 복수의 측위 노드가 직각 삼각형(Right-angled Triangle) 형태로 배치된 경우가 정삼각형(Equilateral Triangle) 형태로 배치된 경우보다 높은 정확도를 보임을 확인할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 이종형 이동체를 이용한 위치 측정 네트워크 시스템(100), 장치 및 방법에서는, 측위하고자 하는 영역에 다수의 측위 노드를 미리 정해진 위치에 설치하지 않고도 대상체(120)에 대한 측위가 가능하고, 또한 대상체(120)의 위치를 산출하기 위한 연산이 복잡해 지는 것을 방지하면서 높은 정확도로 상기 대상체(120)의 위치를 측위할 수 있으며, 나아가 측위 가능 영역을 확장하여 기준점(130)으로부터 멀리 떨어진 대상체(120)도 측위할 수 있다는 효과를 가진다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 기재된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 위치 측정 네트워크 시스템
110 : 측위 이동체
111 : 제1 측위 노드
112 : 제2 측위 노드
113 : 제3 측위 노드
115 : 중간 이동체
116 : 중간 노드
120 : 대상체
121 : 타겟 노드
130 : 기준점
131 : 기준 노드
140 : 위치 산출부

Claims (13)

  1. 이동 가능한 복수의 측위 이동체와 하나 이상의 중간 이동체를 이용하여 대상체의 위치를 측정하는 위치 측정 네트워크 시스템에 있어서,
    제1 측위 노드(NA), 제2 측위 노드(NB) 및 제3 측위 노드(NC)를 포함하는 복수의 측위 노드를 각각 구비하는 복수(K개)의 측위 이동체;
    중간 노드(NI)를 구비하는 중간 이동체; 및
    타겟 노드(NT)를 구비하는 대상체;를 포함하며,
    상기 측위 이동체에서 상기 제2 측위 노드(NB)와 상기 제3 측위 노드(NC)는 상기 제1 측위 노드(NA)를 기준으로 서로 수직인 방향에 위치하는 직각 삼각형 구조를 이루고,
    상기 복수의 측위 이동체 중 제1 측위 이동체는 복수의 측위 노드(NA1, NB1, NC1)를 이용하여 미리 정해진 기준점을 기준으로 상기 제1 측위 이동체의 위치를 측위하며,
    상기 복수의 측위 이동체 중 적어도 하나 이상의 제m 측위 이동체는 복수의 측위 노드(NAm, NBm, NCm)를 이용하여 상기 제m 측위 이동체를 기준으로 인접하는(제m±1) 측위 이동체 또는 중간 이동체의 위치를 측위하고(여기서, 1 < m < K),
    상기 복수의 측위 이동체 중 제K 측위 이동체는 복수의 측위 노드(NAK, NBK, NCK)를 이용하여 상기 제K 측위 이동체를 기준으로 상기 대상체의 위치를 측위하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 네트워크 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 측위 노드(NB) 와 상기 제3 측위 노드(NC)는 상기 제1 측위 노드(NA)를 기준으로 서로 동일간 거리에 위치하는 직각 이등변 삼각형 구조를 이루는 것을 특징으로 하는 위치 측정 네트워크 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 측위 이동체에서는,
    상기 제1 측위 노드(NA)에서 상기 제2 측위 노드(NB)를 연결하는 제1 축(=X축)에서의 상기 제1 측위 노드(NA)로부터 측위하고자 하는 노드(ND)까지의 제1 거리(XAD)를 산출하고,
    상기 제1 측위 노드(NA)에서 상기 제3 측위 노드(NC)를 연결하는 제2 축(=Y축)에서의 상기 제1 측위 노드(NA)로부터 상기 측위하고자 하는 노드(ND)까지의 제2 거리(YAD)을 산출하여,
    상기 측위 이동체의 제1 측위 노드(NA)를 기준으로 하는 상기 측위하고자 하는 노드(ND)의 위치(XAD, YAD)를 산출하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 네트워크 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 측위 이동체에서는,
    상기 측위하고자 하는 노드(ND)의 상기 Y축에서의 위치값(YD)을 고려하지 않고 상기 제1 거리(XAD)를 산출하며,
    상기 측위하고자 하는 노드(ND)의 상기 X축에서의 위치값(XD)을 고려하지 않고 상기 제2 거리(YAD)를 산출하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 네트워크 시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 측위 이동체에서는,
    상기 복수의 측위 노드(NA, NB, NC)에서 상기 측위하고자 하는 노드(ND)로 RF 신호를 송수신하여 상기 노드(ND)에 대한 거리를 산출하고,
    상기 측위 이동체를 기준으로 하여 상기 측위하고자 하는 노드(ND)의 상대 위치를 산출하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 네트워크 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 측위 이동체는 상기 복수의 측위 노드(NA1, NB1, NC1)를 이용하여 상기 제1 측위 이동체를 기준으로 제2 측위 이동체 또는 제2 중간 이동체의 위치도 측위하며,
    상기 제m 측위 이동체는 상기 복수의 측위 노드(NAm, NBm, NCm)를 이용하여 상기 제m 측위 이동체를 기준으로 제m+1 측위 이동체 또는 중간 이동체와 함께 제m-1 측위 이동체 또는 중간 이동체도 측위(여기서, 1 < m < K)하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 네트워크 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 기준점을 기준으로 상기 대상체의 위치를 산출하는 위치 산출부에서는,
    상기 복수의 측위 이동체와 중간 이동체 중 둘 이상의 위치 정보를 순차 합산하여 상기 대상체의 위치를 산출하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 네트워크 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 위치 산출부에서는,
    상기 기준점을 기준으로 하는 상기 제1 측위 이동체의 위치 정보와,
    상기 제m 측위 이동체를 기준으로 하는 상기 인접하는(제m±1) 측위 이동체 또는 중간 이동체의 위치 정보와,
    상기 제K 측위 이동체를 기준으로 하는 상기 대상체의 위치 정보를 순차 합산하여,
    상기 기준점을 기준으로 하는 상기 대상체의 위치 정보를 산출하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 네트워크 시스템.
  9. 이동 가능한 복수의 측위 이동체와 하나 이상의 중간 이동체를 이용하여 대상체의 위치를 측정하는 위치 측정 방법에 있어서,
    제1 측위 노드(NA), 제2 측위 노드(NB) 및 제3 측위 노드(NC)를 포함하는 복수의 측위 노드를 각각 구비하는 복수(K개)의 측위 이동체 중, 제1 측위 이동체에서 복수의 측위 노드(NA1, NB1, NC1)를 이용하여 미리 정해진 기준점을 기준으로 상기 제1 측위 이동체의 위치를 측위하는 단계;
    상기 복수의 측위 이동체 중 제m 측위 이동체에서 복수의 측위 노드(NAm, NBm, NCm)를 이용하여 상기 제m 측위 이동체를 기준으로 인접하는(제m±1) 측위 이동체 또는 중간 이동체의 위치를 측위하는 단계(여기서, 1 < m < K); 및
    상기 복수의 측위 이동체 중 제K 측위 이동체에서 복수의 측위 노드(NAK, NBK, NCK)를 이용하여 상기 제K 측위 이동체를 기준으로 대상체의 위치를 측위하는 단계;를 포함하며,
    상기 대상체는 타겟 노드(NT)를 구비하고,
    상기 중간 이동체는 중간 노드(NI)를 구비하며,
    상기 측위 이동체에서 상기 제2 측위 노드(NB)와 상기 제3 측위 노드(NC)는 상기 제1 측위 노드(NA)를 기준으로 서로 수직인 방향에 위치하는 직각 삼각형 구조를 이루는 것을 특징으로 하는 위치 측정 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 측위 노드(NB) 와 상기 제3 측위 노드(NC)는 상기 제1 측위 노드(NA)를 기준으로 서로 동일간 거리에 위치하는 직각 이등변 삼각형 구조를 이루는 것을 특징으로 하는 위치 측정 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제1 측위 이동체는 상기 복수의 측위 노드(NA1, NB1, NC1)를 이용하여 상기 제1 측위 이동체를 기준으로 제2 측위 이동체 또는 제2 중간 이동체의 위치도 측위하며,
    상기 제m 측위 이동체는 상기 복수의 측위 노드(NAm, NBm, NCm)를 이용하여 상기 제m 측위 이동체를 기준으로 제m+1 측위 이동체 또는 중간 이동체와 함께 제m-1 측위 이동체 또는 중간 이동체도 측위(여기서, 1 < m < K)하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 측위 이동체와 중간 이동체 중 둘 이상의 위치 정보를 순차 합산하여 상기 기준점을 기준으로 상기 대상체의 위치를 산출하는 위치 정보 합산 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 위치 정보 합산 단계에서는,
    상기 기준점을 기준으로 하는 상기 제1 측위 이동체의 위치 정보와,
    상기 제m 측위 이동체를 기준으로 하는 상기 인접하는(제m±1) 측위 이동체 또는 중간 이동체의 위치 정보와,
    상기 제K 측위 이동체를 기준으로 하는 상기 대상체의 위치 정보를 순차 합산하여,
    상기 기준점을 기준으로 하는 상기 대상체의 위치 정보를 산출하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 방법.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015055590A (ja) * 2013-09-13 2015-03-23 株式会社Ｉｈｉエアロスペース 位置取得装置と方法
KR20160089039A (ko) * 2015-01-17 2016-07-27 주식회사 퓨처플레이 이동형 비컨을 활용한 위치계측 방법
KR20190084405A (ko) 2018-01-08 2019-07-17 선문대학교 산학협력단 변형 삼변측량법을 이용한 실내에서의 모바일 사용자 노드의 위치 추정 시스템 및 방법
KR20190143728A (ko) * 2018-06-21 2019-12-31 국방과학연구소 긴급 상황에서의 실내 측위 장치 및 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015055590A (ja) * 2013-09-13 2015-03-23 株式会社Ｉｈｉエアロスペース 位置取得装置と方法
KR20160089039A (ko) * 2015-01-17 2016-07-27 주식회사 퓨처플레이 이동형 비컨을 활용한 위치계측 방법
KR20190084405A (ko) 2018-01-08 2019-07-17 선문대학교 산학협력단 변형 삼변측량법을 이용한 실내에서의 모바일 사용자 노드의 위치 추정 시스템 및 방법
KR20190143728A (ko) * 2018-06-21 2019-12-31 국방과학연구소 긴급 상황에서의 실내 측위 장치 및 방법

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