KR102303000B1 - 복합 대각 측량법을 이용한 실내 위치 측위 방법 및 시스템 - Google Patents

복합 대각 측량법을 이용한 실내 위치 측위 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

일 실시예에 따른 위치 측위 시스템에 의해 수행되는 위치 측위 방법은, 실내 공간에 존재하는 객체와 별도의 장소에 위치하고 있는 적어도 하나 이상의 비콘 수신기 또는 카메라를 이용하여 객체와 관련된 객체 정보를 획득하는 단계-상기 객체는 창고의 적재함에 보관 유지되고 있는 서로 다른 종류의 복수의 부품들을 의미함-; 및 상기 획득된 객체 정보를 분석함에 따라 상기 객체 또는 상기 객체가 적재된 적재함의 위치 정보를 측위하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

복합 대각 측량법을 이용한 실내 위치 측위 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM POSITIONING INDOOR POSITION USING COMPLEX DIAGONAL METHOD}
아래의 설명은 실내 위치 측위 기술을 이용하여 창고에 저장하고 있는 부품 등의 물건들의 위치를 추정하는 기술에 관한 것이다.
기술이 발전함에 따라 기존에 없던 새로운 제품 등의 물건들이 지속적으로 출시되고 있으며, 제품이 고도화됨에 따라, 하나의 제품을 구성하는 부품의 가지수도 증가하고 있다. 이러한 증가로 인해 대형 쇼핑몰뿐만 아니라 소형 매장에서도 개인 물류 창고를 보유하고 있으며, 여러 소형 매장들이 대형의 창고를 공유하여 자사의 물건을 보관하는 경우가 증가하고 있다. 이처럼, 물건의 종류가 다양해지고, 여러 회사가 물건을 하나의 창고에서 함께 보관함에 따라, 창고에 보관 및 유지되고 있는 물건들을 대상으로, 사용자가 요청한 물건이나 관리자가 원하는 물건을 쉽게 파악하여 빠르게 원하는 물건을 획득하는 것이 중요해지고 있다.
같은 큰 공간에는 이동이 잦은 수많은 물건들이 존재한다. 원활한 관리를 위해서는 물건들의 위치가 반드시 파악되어야 하지만, 실내 환경에서는 위치 추정에 가장 용이한 GPS를 사용하기 적절하지 않다. 이에 따라 실내에서 물건들의 위치를 추정할 수 있는 기술이 연구되고 있다. 실내에서 위치를 추정하는 기술에 관련된 기존 연구들은 Wi-Fi, 또는 Bluetooth 등 무선 신호 AP와 신호 수신 장치의 RSSI를 Friis 공식을 통해 거리로 변환하고, 그 거리를 이용한 삼변측량으로 위치를 추정한다. 그러나 이러한 측량방법은 오차가 매우 큰 RSSI값의 특성으로 인하여 일반적인 삼변측량으로는 추정되는 위치의 오차 또한 크게 나타난다
이에 따라, 창고에 보관 중이 부품 등의 물건들의 개수, 상태, 위치 등을 파악하여 관리하고, 관리자, 직원 등의 창고 관계자가 원하는 물건을 보다 쉽게 찾을 수 있도록 하는 기술이 필요하다.
한국공개특허 제10-1255776호는 알에프아이디를 이용한 창고관리시스템에 관한 것으로, 물품 정보를 저장하는 물품태그를 부착한 물품들, 창고의 출입구에 설치되어 창고에 출입하는 방향을 기준으로 바깥측에 위치한 외측태그와 안쪽에 위치하는 내측태그, 창고의 물품이 입출고되는 정보를 관리하는 물류관리서버 및 외측태그 및 내측태그를 인식하기 위한 출입확인리더기와 상차된 물품들을 인식하기 위한 물품태그리더기, 출입확인리더기와 물품태그리더기가 감지한 정보를 물류관리서버로 전송하는 기술을 개시하고 있다.
사물 인터넷(Internet of Things, IoT)을 기반으로 창고에 보관되고 있는 객체(물건/부품)들의 위치를 정확하게 탐색하는 시스템 및 방법을 제공할 수 있다. 구체적으로, 카메라와 비콘 수신기를 이용하여 획득된 객체 정보를 이용하여 객체 또는 객체가 적재된 공간의 위치 정보를 측위하는 시스템 및 방법을 제공할 수 있다.
위치 측위 시스템에 의해 수행되는 위치 측위 방법은, 실내 공간에 존재하는 객체와 별도의 장소에 위치하고 있는 적어도 하나 이상의 비콘 수신기 또는 카메라를 이용하여 객체와 관련된 객체 정보를 획득하는 단계-상기 객체는 창고에 보관 유지되고 있는 서로 다른 종류의 복수의 부품들을 의미함-; 및 상기 획득된 객체 정보를 분석함에 따라 상기 객체 또는 상기 객체가 적재된 적재함의 위치 정보를 측위하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 객체 정보를 획득하는 단계는, 상기 적어도 하나 이상의 비콘 수신기에서 상기 객체 또는 상기 적재함에 구성된 IoT 모듈의 비콘 발신기에 의하여 발생하는 신호 정보를 수신하는 단계를 포함하고, 상기 위치 정보를 측위하는 단계는, 상기 수신된 신호 정보를 복합 대각 측량 방식에 기초하여 객체 또는 적재함의 위치 정보를 측위하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 위치 정보를 측위하는 단계는, 상기 실내 공간에 4개의 비콘 수신기가 사각형을 이루도록 배치되고, 상기 배치된 4개의 비콘 수신기가 비콘 발신기로부터 발생되는 비콘 신호를 각각 수신하고, 상기 4개의 비콘 수신기 중 2개의 수신기에서 계산된 거리 비율과 상기 2개의 수신기 간의 실제 거리를 이용하여 거리값을 보정하는 단계를 포함하고, 상기 4개의 비콘 수신기가 이루는 사각형에 대각선을 긋고, 상기 대각선의 양 끝 수신기에서 계산된 거리 비율을 유지하며 상기 대각선의 길이에 기초하여 거리값을 보정할 수 있다.
상기 위치 정보를 측위하는 단계는, 상기 보정된 거리값에 기초하여 대각선의 양 끝 수신기의 좌표를 이용하여 두 개의 원을 그리고 두 원의 교점을 획득하고, 상기 획득된 교점과 상기 사각형의 중심점에 대한 벡터의 합을 통하여 위치 정보를 추정하는 단계를 포함하고, 상기 획득된 교점이 2 개의 수신기를 잇는 대각선을 거리 비율에 따라 내분하는 점으로, 사각형의 중심점을 기준으로 비콘 발생기를 향한 방향성을 가질 수 있다.
상기 객체 정보를 획득하는 단계는, 상기 카메라를 통하여 상기 객체가 적재된 적재 공간이 촬영됨에 따라 상기 객체 또는 상기 적재함에 구성된 IoT 모듈의 서로 다른 색상값을 가지는 적어도 하나 이상의 LED로부터 주기적으로 깜박거리는 색상 정보를 인식하는 단계를 포함하고, 상기 위치 정보를 측위하는 단계는, 상기 인식된 색상 정보와 기 저장된 색상별 위치 정보를 비교하여 상기 인식된 색상 정보와 관련된 객체 또는 적재함의 높이 정보를 도출하는 단계를 포함할 수 있다.
위치 측위 시스템은, 실내 공간에 존재하는 객체와 별도의 장소에 위치하고 있는 적어도 하나 이상의 비콘 수신기 또는 카메라를 이용하여 객체와 관련된 객체 정보를 획득하는 획득부-상기 객체는 창고에 보관 유지되고 있는 서로 다른 종류의 복수의 부품들을 의미함-; 및 상기 획득된 객체 정보를 분석함에 따라 상기 객체 또는 상기 객체가 적재된 적재함의 위치 정보를 측위하는 측위부를 포함할 수 있다.
4개의 비콘 수신기를 사용하는 복합 대각 측량 방식에 기초하여 객체 또는 객체가 적재된 적재함의 위치 정보를 정확하게 측위할 수 있다.
또한, 객체 또는 객체가 적재된 적재함에 존재하는 적어도 하나 이상의 LED 로부터 깜박거리는 색상 정보를 인식하여 위치 정보를 측위할 수 있다.
이에, 창고에 보관 및 유지되고 있는 객체를 효율적으로 관리할 수 있게 된다.
도 1은 일 실시예에 따른 위치 측위 시스템에서 위치 측위 동작을 설명하기 위한 예이다.
도 2 내지 도 3은 일 실시예에 따른 위치 측위 시스템에서 복합 대각 측량 방식에 기반하여 객체의 위치를 측위하는 것을 설명하기 위한 예이다.
도 4는 일 실시예에 따른 위치 측위 시스템의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 위치 측위 시스템에서 위치 측위 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
실시예에 따르면 사물 인터넷(IoT), 위치 추정 및 영상 처리를 기반으로 창고에 보관 및 유지되고 있는 객체(예컨대, 물건, 부품들)를 관리하는 기술에 관한 것으로서, 특히, 창고 내 또는 창고와 별도의 공간에 위치하는 촬영 장치를 통해 촬영된 영상을 분석하여 찾고자 하는 객체를 파악하고, 파악한 객체와 관련 정보를 기반으로 창고에 보관되고 있는 객체들 중에서 찾고자 하는 부품의 위치를 제공, 즉, 안내(navigation)하는 기술에 관한 것이다.
실시예에서 "IoT 모듈"은 바콘 센서, 조도 센서 및 무게 측정 센서 등 복수개의 센서들이 하나의 칩(chip)으로 모듈화된 것을 나타내며, 예컨대, 객체 또는 창고 내에 부품들이 적재되는 보관함인 적재함에 설치/부착될 수 있다.
실시예에서 "사용자 단말"은 창고를 관리하는 관리자 또는 작업자의 단말을 나타내는 것으로서, 스마트폰, 태블릿, 노트북 등의 전자 기기를 나타낼 수 있다. 이외에, 사용자 단말은 객체(예컨대, 부품)를 구매하고자 하는 소비자의 단말을 나타낼 수도 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 위치 측위 시스템에서 위치 측위 동작을 설명하기 위한 예이다.
IoT 서버인 위치 측위 시스템(100)은 실내 공간(예를 들면, 창고)에 존재하는 객체와 별도의 장소에 위치하고 있는 적어도 하나 이상의 비콘 수신기(101) 또는 카메라(102)를 이용하여 객체와 관련된 객체 정보를 획득하고, 획득된 객체 정보에 기초하여 객체의 높이 정보를 포함하는 위치 정보를 측위할 수 있다. 위치 측위 시스템(100)은 객체의 위치 정보를 측위하기 위하여 복합 대각 측량법과 LED 색상 정보를 이용한 방식을 적용할 수 있다.
도 1에서는 카메라(102)와 비콘 수신기(101)가 분리된 것으로 도시하였으나, 카메라(102)와 비콘 수신기(101)가 통합된 형태로 구현될 수도 있고, 카메라(102) 및 비콘 수신기(101)가 위치 측위 시스템에 통합되는 형태로 구현될 수도 있다. 실시예에서는 4개의 비콘 수신기(101)가 사각형 형태를 이루어 설치된다고 가정하고 설명하기로 한다.
위치 측위 시스템(100)은 사용자 단말(예컨대, 관리자, 작업자 등이 소지한 단말)과 네트워크(120)를 통해 연결될 수 있으며, IoT 창고(즉, 창고 내 부품들이 보관되고 있는 적재함(104)), 비콘 수신기(101) 및 카메라(102)와 유선 네트워크 또는 무선 네트워크를 통해 연결될 수 있다.
통신 방식은 제한되지 않으며, 네트워크(120)가 포함할 수 있는 통신망(일례로, 이동통신망, 유선 인터넷, 무선 인터넷, 방송망)을 활용하는 통신 방식뿐만 아니라 기기들간의 근거리 무선 통신 역시 포함될 수 있다. 예를 들어, 네트워크(170)는, PAN(personal area network), LAN(local area network), CAN(campus area network), MAN(metropolitan area network), WAN(wide area network), BBN(broadband network), 인터넷 등의 네트워크 중 하나 이상의 임의의 네트워크를 포함할 수 있다. 또한, 네트워크(120)는 버스 네트워크, 스타 네트워크, 링 네트워크, 메쉬 네트워크, 스타-버스 네트워크, 트리 또는 계층적(hierarchical) 네트워크 등을 포함하는 네트워크 토폴로지 중 임의의 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 이때, 창고 관리 시스템(100)은 IoT 라우터를 통해 창고 내 적재함(104) 또는 객체(부품)에 설치된 IoT 모듈(예컨대, 조도 센서, 무게 측정 센서, 비콘 센서 등)의 제어 및 정보 송수신을 수행할 수 있다. 예를 들면, 실내 공간에서의 비콘 수신기와 비콘 발신기 간 와이파이, 블루투스 등을 통하여 통신이 수행될 수 있다.
IoT 모듈은 객체와 관련된 객체 정보 및 객체 또는 객체가 적재된 적재함의 위치 정보를 제공하기 위한 것으로, 예를 들면, 조도 센서, 무게 측정 센서, 비콘 센서가 부착될 수 있다. 이때, IoT 모듈에 적어도 하나 이상의 LED가 부착될 수 있다. 실시예에서 IoT 모듈은 비콘 발신기가 될 수 있으며, 주기적으로 신호를 송신할 수 있으며, IoT 모듈에 존재하는 적어도 하나 이상의 LED에 의하여 색상 정보를 발생시킬 수 있다. 구체적으로, IoT 모듈은 비콘 센서에 고도 센서가 설치될 수 있다.
위치 측위 시스템(100)은 복합 대각 측량법에 의하여 객체의 위치 정보를 판단할 수 있다. 위치 측위 시스템(100)은 적어도 하나 이상의 비콘 수신기에서 객체에 존재하는 비콘 발신기에 의하여 발생하는 객체의 신호 정보를 수신할 수 있다. 위치 측위 시스템(100)은 실내 공간에 4개의 비콘 수신기가 사각형을 이루도록 배치되고, 배치된 4개의 비콘 수신기가 비콘 발신기로부터 발생되는 비콘 신호를 각각 수신하고, 4개의 비콘 수신기 중 2개의 수신기에서 계산된 거리 비율과 2개의 수신기 간의 실제 거리를 이용하여 거리값을 보정할 수 있다. 위치 측위 시스템(100)은 보정된 거리값에 기초하여 대각선의 양 끝 수신기의 좌표를 이용하여 두 개의 원을 그려 두 원의 교점을 획득하고, 획득된 교점과 사각형의 중심점에 대한 벡터의 합을 통하여 위치 정보를 추정할 수 있다. 복합 대각 측량법에 대한 구체적인 설명은 도 2 및 도 3을 참고하기로 한다.
위치 측위 시스템(100)은 LED 색상 정보를 이용한 방식에 기초하여 객체이 위치 정보를 판단할 수 있다. IoT 모듈에 존재하는 LED는 주기적으로 깜박거릴 수 있다. 카메라(102)는 적재함의 전체를 포함하는 각도 및 위치에서 객체가 적재된 적재함을 촬영하고 있을 수 있다. 실시예에서는 IoT 모듈에 4개의 LED가 부착되었다고 가정하고 설명하기로 한다. IoT 모듈에 LED가 추가될 수 있다. 3색의 LED가 4개 부착된 경우, 212개의 색상이 발생할 수 있다. 위치 측위 시스템(100)은 카메라(102)로부터 촬영된 영상 정보를 이용하여 IoT 모듈에 부착된 LED 광원의 색상 정보(RGB 값)를 판단할 수 있다.
일례로, 위치 측위 시스템(100)은 카메라(102)로부터 촬영된 영상 정보로부터 IoT 모듈에 부착된 LED로부터 출력된 LED 광원의 색상 정보를 분석할 수 있다. 예를 들면, 위치 측위 시스템(100)은 데이터베이스에 색상별 위치 정보를 저장해놓을 수 있다. 이때, 위치 측위 시스템(100)는 데이터베이스(110)에 기 저장된 색상값을 비교하여 LED 광원의 색상 정보를 분석할 수 있다. 위치 측위 시스템(100)은 LED 광원의 색상 정보를 분석함에 따라 객체가 적재함에 적재된 위치 정보를 판단할 수 있다. 위치 측위 시스템(110)은 LED 광원의 색상 정보에 따라 적재함에 적재된 객체의 위치 정보로 적재함에 부여된 위치 정보(식별 정보), 또는 객체가 존재하는 높이 정보 등이 도출될 수 있다.
다른 예로서, 위치 측위 시스템(100)은 카메라(102)와 비콘 수신기(101)에 기반하여 획득된 LED 광원의 파장 정보를 분석하여 LED 광원의 색상 정보를 판단할 수 있다. 예를 들면, 위치 측위 시스템(100)은 데이터베이스에 색상별 위치 정보를 저장해놓을 수 있다. 위치 측위 시스템(100)은 각각의 LED 광원별 파장이 다르다는 점을 이용하여 LED 광원의 색상값을 분석할 수 있다. 이때, LED 색상 정보를 분석하는 방법은 다양하게 존재할 수 있다. 위치 측위 시스템(100)은 LED 광원의 색상 정보와 데이터베이스에 저장된 색상별 위치 정보를 비교함에 따라 적재함에 부여된 위치 정보(식별 정보), 또는 객체가 존재하는 높이 정보 등 객체 또는 객체가 적재된 공간의 위치 정보를 도출할 수 있다.
또 다른 예로서, 위치 측위 시스템(100)은 1차 위치 추정 및 2차 위치 추정을 통하여 보다 정확한 객체 또는 객체가 적재된 공간의 위치 정보를 도출할 수 있다. 예를 들면, 1차적으로 LED 색상 정보에 기초하여 객체 또는 객체가 적재된 공간의 위치 정보를 도출한 뒤, 2차적으로 비콘 신호에 기초하여 객체 또는 객체가 적재된 공간의 위치 정보를 도출할 수 있다. 또는, 1차적으로 비콘 신호에 기초하여 위치 정보를 객체 또는 객체가 적재된 공간의 위치 정보를 도출한 뒤, 2차적으로 LED 색상 정보에 기초하여 객체 또는 객체가 적재된 공간의 위치 정보를 도출할 수도 있다.
데이터베이스(110)는 색상별 위치 정보뿐만 아니라, 적재함의 위치 정보(예를 들면, 적재함의 식별 정보), 적재함에 보관하고 있는 객체 정보(예를 들면, 객체의 식별 정보, 객체의 카테고리, 모델 정보, 가격 정보 등), 적재함에 적재된 적어도 하나의 객체의 무게 정보 등을 연관하여 저장 및 유지할 수 있다.
또한, 위치 측위 시스템(100)은 객체가 적재된 위치 정보를 기반으로 해당 객체가 적재된 공간에 설치된 조명이 온(ON)되도록 제어할 수 있다. 더욱이, 위치 측위 시스템(100)은 IoT 모듈의 배터리 소모를 줄이기 위하여 객체 주변의 조도를 감지하여 기준값 이상시 데이터(예를 들면, 비콘 신호, LED 깜박거림 등)를 전송하도록 제어될 수 있다. 밤 등과 같이 사람이 창고를 자주 방문하지 않는 시간이 되면, 일정 레벨 이상의 조도 환경에서만 데이터를 송수신하도록 제어함으로써 적재함의 IoT 모듈의 배터리(battery)를 절약할 수 있다. 구체적으로, 위치 측위 시스템(100)은 IoT 모듈로부터 조도 레벨을 나타내는 조도 정보를 수신할 수 있다. 다시 말해서, IoT 모듈의 조도 센서를 통하여 창고 내 조도가 측정될 수 있다. 위치 측위 시스템(100)은 수신된 조도 레벨이 기 설정된 값 이상일 경우, IoT 모듈을 동작시킬 수 있고, 수신된 조도 레벨이 기 설정된 값 이하일 경우, IoT 모듈을 미동작시킬 수 있다. 예를 들면, 위치 측정 시스템(100)은 수신된 조도 레벨에 기초하여 IoT 모듈에 기반한 객체의 위치를 측위할 수 있고, 객체의 무게를 측정할 수도 있다.
또한, 창고 내 복수의 적재함 별로 탑재된 IoT 모듈의 무게 측정 센서에 기반하여 미리 지정된 일정 시간마다 주기적으로 해당 적재함의 무게 정보가 측정될 수 있다. 위치 측위 시스템(100)은 측정된 적재함의 무게 정보에 기초하여 객체의 개수를 추정할 수 있다. 이때, 위치 측위 시스템(100)은 적재함의 무게 정보와 함께 적재함의 식별 정보를 획득할 수 있다. 예를 들면, 위치 측위 시스템(100)은 각 적재함 마다 동일한 부품들 또는 서로 다른 부품들을 보관할 수 있다. 데이터베이스에 부품의 모델 정보를 기반으로 부품 1개당 무게 정보가 모델 정보와 연관하여 데이터베이스에 미리 저장될 수 있고, 부품이 적재된 적재함의 무게 정보가 데이터베이스에 미리 저장될 수 있다. 위치 측위 시스템(100)은 적재함의 무게 정보, 부품의 모델 정보를 기반으로 각각의 IoT 모듈의 무게 측정 센서에 기반하여 측정된 무게 정보를 통하여 적재함에 존재하는 부품의 개수를 계산할 수 있다. 위치 측위 시스템(100)은 각각의 IoT 모듈의 무게 측정 센서에 기반하여 측정된 무게 정보를 통하여 적재함에 존재하는 부품의 정보도 식별할 수도 있다. 위치 측위 시스템(100)은 적재함의 무게 정보, 부품의 모델 정보를 기반으로 적재함에 적재된 부품의 개수를 계산할 수 있다.
도 2 내지 도 3은 일 실시예에 따른 위치 측위 시스템에서 복합 대각 측량 방식에 기반하여 객체의 위치를 측위하는 것을 설명하기 위한 예이다.
도 2 및 도 3을 통하여 복합 대각 측량 방식을 구체적으로 설명하기로 한다. 위치 측위 시스템에 존재하는 비콘 발신기는 일정한 주기(예를 들면, 100m/s)마다 신호(예를 들면, 블루투스 신호)를 발생시킬 수 있다. 이때, 비콘 발신기는 IoT 모듈에 부착될 수 있다. 예를 들면, 비콘 발신기는 객체에 부착된 IoT 모듈에 포함될 수 있으며, 또는 IoT 모듈이 존재하는 적재함의 특정 공간에 부착될 수 있다. 비콘 발신기는 전지를 연결해 전력을 공급할 수 있고, 전력 사용을 최소화하기 위하여 주변의 조도를 감지하여 기준값 이상시에만 데이터를 전송할 수 있다.
실내 공간에 존재하는 4개의 비콘 수신기는 지속적(예를 들면, 1초 마다)으로 비콘 발신기의 신호(예를 들면, 블루투스 신호)를 수신할 수 있다. 비콘 수신기는 신호가 수신될 때의 신호 수신 세기(RSSI)와 비콘 발신기의 식별 정보(예를 들면, MAC 주소) 및 비콘 수신기의 식별 정보(예를 들면, MAC 주소)를 위치 측위 시스템으로 전송할 수 있다. 위치 측위 시스템은 수신된 신호 수신 세기 및 비콘 발신기의 식별 정보를 데이터베이스에 저장할 수 있다.
위치 측위 시스템은 4개의 비콘 수신기와 연결될 수 있다. 이때, 가중 평균 필터를 적용하여 필터링된 값이 저장될 수 있다. 위치 측위 시스템은 비콘 발신기와 비콘 수신기 간의 거리 정보를 획득하고, 획득된 거리 정보를 대각 측량에 기반하여 위치 정보를 산출할 수 있다. 위치 측위 시스템은 산출된 위치 정보를 데이터베이스에 저장할 수 있다.
위치 측위 시스템에서 복합 대각 측량법은 오차를 보정하는 과정을 수행한 후, 객체의 위치 정보를 측위할 수 있다. 위치 측위 시스템은 거리를 측정할 수 있다. 예를 들면, 대각 측량을 수행하기 위하여 데이터 수집을 위한 4개의 비콘 수신기를 사각형(예를 들면, 직사각형, 정사각형)을 이루도록 배치될 수 있다. 4개의 비콘 수신기가 이루는 사각형 내부의 임의의 위치에 비콘 발신기가 배치될 수 있다. 이때, 비콘 수신기는 신호의 세기, 다시 말해서, RSSI의 지속적으로 발생되는 오차를 최소화하기 위하여 가중 평균 필터를 적용할 수 있다. 가중 평균 필터를 통해 시간에 따른 RSSI의 편차를 줄임으로써 오차의 발생률 및 오차의 크기를 감소시킬 수 있다. 위치 측위 시스템은 가중 평균 필터를 적용함에 따라 보정된 RSSI의 값을 거리로 변환하여, 비콘 발신기와 각 비콘 수신기 간의 거리를 도출할 수 있다.
위치 측위 시스템은 거리 비율에 따른 거리값을 보정할 수 있다. 4개의 비콘 수신기 중 2개의 비콘 수신기에서 계산된 거리의 비율과 2개의 비콘 수신기 간의 실제 거리를 이용하여 거리값의 오차를 줄일 수 있다. 우선적으로, 비콘 수신기가 이루는 사각형의 두 대각선을 긋고, 대각선의 양 끝 비콘 수신기에서 계산된 거리의 비율을 유지하며 대각선의 길이에 기초하여 거리값을 변환할 수 있다.
위치 측위 시스템은 대각선의 내분점을 탐색할 수 있다. r1, r2는 거리비에 의해 변환된 거리 정보로써 대각선의 양 끝에 존재하는 비콘 수신기의 좌표를 이용하여 두 개의 원을 그리고, 두 개의 원의 교점을 도출할 수 있다. 이때, 도출된 교점은 두 개의 비콘 수신기를 잇는 대각선을 거리 비율에 따라 내분하는 점으로, 사각형의 중심점을 기준으로 비콘 발신기를 향한 방향성을 갖는다.
수학식 1:
Figure 112019072089965-pat00001
여기서, x, y은 첫 번째 원의 좌표이고, x1, y1는 두 번째 원의 좌표이고, r1, r2는 거리 비에 의해 변환된 거리를 의미한다.
수학식 2는
Figure 112019072089965-pat00002
이므로 두 원은 한 점에서 접한다. 이에 따라, 한 개의 교점의 좌표를 구할 수 있다. 도 2를 참고하면, 두 개의 비콘 수신기를 잇는 대각선이고, A와 B는 각 대각선을 내분하는 점이 도시되어 있다.
도 3을 참고하면, 위치 측위 시스템은 위치 좌표를 추정할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 두 개의 대각선에 대하여 수행하였을 때 획득되는 두 개의 내분점을 A, B라고 가정하기로 한다. 4 개의 비콘 수신기가 이루는 사각형의 정 가운데 지점을 원점 O라고 할 때, 계산 과정에서 내분점 A와 B는 방향성을 띄기 때문에 벡터
Figure 112019072089965-pat00003
로 나타낼 수 있다. 이때, 두 벡터의 합으로 나타내는
Figure 112019072089965-pat00004
로 X의 좌표, 다시 말해서, 도출하고자 하는 비콘 발신기의 위치 좌표를 추정할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 위치 측위 시스템의 구성을 설명하기 위한 블록도이고, 도 5는 일 실시예에 따른 위치 측위 시스템에서 위치 측위 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
위치 측위 시스템(100)에 포함된 프로세서는 획득부(410) 및 측위부(420)를 포함할 수 있다. 이러한 프로세서 및 프로세서의 구성요소들은 도 5의 위치 측위 방법을 방법이 포함하는 단계들(510 내지 520)을 수행하도록 위치 측위 시스템을 제어할 수 있다. 이때, 프로세서 및 프로세서의 구성요소들은 메모리가 포함하는 운영체제의 코드와 적어도 하나의 프로그램의 코드에 따른 명령(instruction)을 실행하도록 구현될 수 있다. 여기서, 프로세서의 구성요소들은 위치 측위 시스템(100)에 저장된 프로그램 코드가 제공하는 제어 명령에 따라 프로세서에 의해 수행되는 서로 다른 기능들(different functions)의 표현들일 수 있다.
프로세서는 위치 측위 방법을 위한 프로그램의 파일에 저장된 프로그램 코드를 메모리에 로딩할 수 있다. 예를 들면, 위치 측위 시스템(100)에서 프로그램이 실행되면, 프로세서는 운영체제의 제어에 따라 프로그램의 파일로부터 프로그램 코드를 메모리에 로딩하도록 위치 측위 시스템을 제어할 수 있다.
단계(510)에서 획득부(410)는 실내 공간에 존재하는 객체와 별도의 장소에 위치하고 있는 적어도 하나 이상의 비콘 수신기 또는 카메라를 이용하여 객체와 관련된 객체 정보를 획득할 수 있다. 획득부(410)는 적어도 하나 이상의 비콘 수신기에서 객체 또는 적재함에 구성된 IoT 모듈의 비콘 발신기에 의하여 발생하는 신호 정보를 수신할 수 있다. 획득부(410)는 카메라를 통하여 객체가 적재된 적재 공간이 촬영됨에 따라 객체 또는 적재함에 구성된 IoT 모듈의 서로 다른 색상값을 가지는 적어도 하나 이상의 LED로부터 주기적으로 깜박거리는 색상 정보를 인식할 수 있다.
단계(520)에서 측위부(540)는 획득된 객체 정보를 분석함에 따라 객체 또는 객체가 적재된 적재함의 위치 정보를 측위할 수 있다. 측위부(420)는 수신된 신호 정보를 복합 대각 측량 방식에 기초하여 객체의 위치 정보를 측위할 수 있다. 측위부(420)는 실내 공간에 4개의 비콘 수신기가 사각형을 이루도록 배치되고, 배치된 4개의 비콘 수신기가 비콘 발신기로부터 비콘 신호를 각각 수신하고, 4개의 비콘 수신기 중 2개의 수신기에서 계산된 거리 비율과 2개의 수신기 간의 실제 거리를 이용하여 거리값을 보정할 수 있다. 측위부(420)는 보정된 거리값에 기초하여 대각선의 양 끝 수신기의 좌표를 이용하여 두 개의 원을 그리고 두 원의 교점을 획득하고, 획득된 교점과 사각형의 중심점에 대한 벡터의 합을 통하여 위치 정보를 추정할 수 있다. 측위부(420)는 인식된 색상 정보와 기 저장된 색상별 위치 정보를 비교하여 인식된 색상 정보와 관련된 객체 또는 적재함의 높이 정보를 도출할 수 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치에 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (6)

  1. 위치 측위 시스템에 의해 수행되는 위치 측위 방법에 있어서,
    실내 공간에 존재하는 객체와 별도의 장소에 위치하고 있는 적어도 하나 이상의 비콘 수신기 또는 카메라를 이용하여 객체와 관련된 객체 정보를 획득하는 단계-상기 객체는 창고의 적재함에 보관 유지되고 있는 서로 다른 종류의 복수의 부품들을 의미함-; 및
    상기 획득된 객체 정보를 분석함에 따라 상기 객체 또는 상기 객체가 적재된 적재함의 위치 정보를 측위하는 단계
    를 포함하고,
    상기 객체 정보를 획득하는 단계는,
    복수 개의 비콘 수신기에서 상기 객체 또는 상기 적재함에 구성된 IoT 모듈의 비콘 발신기에 의하여 발생하는 신호 정보를 수신하는 단계
    를 포함하고,
    상기 위치 정보를 측위하는 단계는,
    상기 수신된 신호 정보를 복합 대각 측량 방식에 기초하여 객체 또는 적재함의 위치 정보를 측위하고, 상기 실내 공간에 배치된 복수 개의 비콘 수신기가 비콘 발신기로부터 발생되는 비콘 신호를 각각 수신하고, 상기 복수 개의 비콘 수신기 중 2개의 수신기에서 계산된 거리 비율과 상기 2개의 수신기 간의 실제 거리를 이용하여 거리값을 보정하고, 상기 보정된 거리값에 기초하여 대각선의 양 끝 수신기의 좌표를 이용하여 두 개의 원을 그리고 두 원의 교점을 획득하고, 상기 획득된 교점과 상기 실내 공간에 복수 개의 비콘 수신기가 배치된 지점의 중심점에 대한 벡터의 합을 통하여 위치 정보를 추정하는 단계
    를 포함하는 위치 측위 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 위치 정보를 측위하는 단계는,
    상기 실내 공간에 4개의 비콘 수신기가 사각형을 이루도록 배치되고, 상기 배치된 4개의 비콘 수신기가 비콘 발신기로부터 발생되는 비콘 신호를 각각 수신하는 단계
    를 포함하고,
    상기 복합 대각 측량 방식은,
    상기 4개의 비콘 수신기가 이루는 사각형에 대각선을 긋고, 상기 대각선의 양 끝 수신기에서 계산된 거리 비율을 유지하며 상기 대각선의 길이에 기초하여 거리값을 보정하는
    위치 측위 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 위치 정보를 측위하는 단계는,
    상기 획득된 교점과 4개의 비콘 수신기가 이루는 사각형의 중심점에 대한 벡터의 합을 통하여 위치 정보를 추정하는 단계
    를 포함하고,
    상기 획득된 교점이 2 개의 수신기를 잇는 대각선을 거리 비율에 따라 내분하는 점으로, 사각형의 중심점을 기준으로 비콘 발생기를 향한 방향성을 갖는
    위치 측위 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 객체 정보를 획득하는 단계는,
    상기 카메라를 통하여 상기 객체가 적재된 적재 공간이 촬영됨에 따라 상기 객체 또는 상기 적재함에 구성된 IoT 모듈의 서로 다른 색상값을 가지는 적어도 하나 이상의 LED로부터 주기적으로 깜박거리는 색상 정보를 인식하는 단계
    를 포함하고,
    상기 위치 정보를 측위하는 단계는,
    상기 인식된 색상 정보와 기 저장된 색상별 위치 정보를 비교하여 상기 인식된 색상 정보와 관련된 객체 또는 적재함의 높이 정보를 도출하는 단계
    를 포함하는 위치 측위 방법.
  6. 위치 측위 시스템에 있어서,
    실내 공간에 존재하는 객체와 별도의 장소에 위치하고 있는 적어도 하나 이상의 비콘 수신기 또는 카메라를 이용하여 객체와 관련된 객체 정보를 획득하는 획득부-상기 객체는 창고의 적재함에 보관 유지되고 있는 서로 다른 종류의 복수의 부품들을 의미함-; 및
    상기 획득된 객체 정보를 분석함에 따라 상기 객체 또는 상기 객체가 적재된 적재함의 위치 정보를 측위하는 측위부
    를 포함하고,
    상기 획득부는,
    복수 개의 비콘 수신기에서 상기 객체 또는 상기 적재함에 구성된 IoT 모듈의 비콘 발신기에 의하여 발생하는 신호 정보를 수신하는 것을 포함하고,
    상기 측위부는,
    상기 수신된 신호 정보를 복합 대각 측량 방식에 기초하여 객체 또는 적재함의 위치 정보를 측위하고, 상기 실내 공간에 배치된 복수 개의 비콘 수신기가 비콘 발신기로부터 발생되는 비콘 신호를 각각 수신하고, 상기 복수 개의 비콘 수신기 중 2개의 수신기에서 계산된 거리 비율과 상기 2개의 수신기 간의 실제 거리를 이용하여 거리값을 보정하고, 상기 보정된 거리값에 기초하여 대각선의 양 끝 수신기의 좌표를 이용하여 두 개의 원을 그리고 두 원의 교점을 획득하고, 상기 획득된 교점과 상기 실내 공간에 복수 개의 비콘 수신기가 배치된 지점의 중심점에 대한 벡터의 합을 통하여 위치 정보를 추정하는
    위치 측위 시스템.
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