KR102356954B1 - 단말의 위치 추정 방법 및 장치 - Google Patents

단말의 위치 추정 방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102356954B1
KR102356954B1 KR1020160001119A KR20160001119A KR102356954B1 KR 102356954 B1 KR102356954 B1 KR 102356954B1 KR 1020160001119 A KR1020160001119 A KR 1020160001119A KR 20160001119 A KR20160001119 A KR 20160001119A KR 102356954 B1 KR102356954 B1 KR 102356954B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
terminal
information
barometric pressure
pressure sensor
height information
Prior art date
Application number
KR1020160001119A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20170082006A (ko
Inventor
나인학
문상준
서신석
장상현
최대규
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020160001119A priority Critical patent/KR102356954B1/ko
Priority to PCT/KR2016/012305 priority patent/WO2017119580A1/en
Priority to US15/341,613 priority patent/US10149107B2/en
Publication of KR20170082006A publication Critical patent/KR20170082006A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102356954B1 publication Critical patent/KR102356954B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W64/00—Locating users or terminals or network equipment for network management purposes, e.g. mobility management
    • H04W64/006—Locating users or terminals or network equipment for network management purposes, e.g. mobility management with additional information processing, e.g. for direction or speed determination
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/02—Services making use of location information
    • H04W4/029—Location-based management or tracking services
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C5/00—Measuring height; Measuring distances transverse to line of sight; Levelling between separated points; Surveyors' levels
    • G01C5/06—Measuring height; Measuring distances transverse to line of sight; Levelling between separated points; Surveyors' levels by using barometric means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C9/00—Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/0009—Transmission of position information to remote stations
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/0205—Details
    • G01S5/021—Calibration, monitoring or correction
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/0257—Hybrid positioning
    • G01S5/0258—Hybrid positioning by combining or switching between measurements derived from different systems
    • G01S5/02585—Hybrid positioning by combining or switching between measurements derived from different systems at least one of the measurements being a non-radio measurement
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/12—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves by co-ordinating position lines of different shape, e.g. hyperbolic, circular, elliptical or radial
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01—Protocols
    • H04L67/12—Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/70—Services for machine-to-machine communication [M2M] or machine type communication [MTC]

Abstract

본 개시는 센서 네트워크(Sensor Network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication) 및 사물 인터넷(Internet of Things, IoT)을 위한 기술과 관련된 것이다. 본 개시는 상기 기술을 기반으로 하는 지능형 서비스(스마트 홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 헬스 케어, 디지털 교육, 소매업, 보안 및 안전 관련 서비스 등)에 활용될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 방법은, 단말과 상기 AP간 연결 설정시 수신된 신호의 방향 정보를 식별하는 단계; 단말로 부터 기압센서에 대한 정보를 수신하는 단계; 및 상기 단말의 방향 정보 및 상기 기압센서에 대한 정보를 기반으로 하여 상기 단말의 위치를 계산하는 단계를 포함한다.

Description

단말의 위치 추정 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR ESTIMATING POSITION OF TERMINAL}
본 발명은 단말의 위치 추정 방법 및 장치에 관한 것이다.
인터넷은 인간이 정보를 생성하고 소비하는 인간 중심의 연결 망에서, 사물 등 분산된 구성 요소들 간에 정보를 주고 받아 처리하는 IoT(Internet of Things, 사물인터넷) 망으로 진화하고 있다. 클라우드 서버 등과의 연결을 통한 빅데이터(Big data) 처리 기술 등이 IoT 기술에 결합된 IoE (Internet of Everything) 기술도 대두되고 있다. IoT를 구현하기 위해서, 센싱 기술, 유무선 통신 및 네트워크 인프라, 서비스 인터페이스 기술, 및 보안 기술과 같은 기술 요소 들이 요구되어, 최근에는 사물간의 연결을 위한 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 연구되고 있다.
IoT 환경에서는 연결된 사물들에서 생성된 데이터를 수집, 분석하여 인간의 삶에 새로운 가치를 창출하는 지능형 IT(Internet Technology) 서비스가 제공될 수 있다. IoT는 기존의 IT(information technology)기술과 다양한 산업 간의 융합 및 복합을 통하여 스마트홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 스마트 그리드, 헬스 케어, 스마트 가전, 첨단의료서비스 등의 분야에 응용될 수 있다.
한편, 단말의 위치 정보를 이용한 다양한 위치 기반 서비스를 받고 있다. 실내 환경에서의 위치 추정은 대형 건물이나 쇼핑몰 내에서 단말의 위치 인지 및 경로 안내, 대형 주차장에 주차된 차량까지의 위치 안내, 화재나 지지 등 재난이 발생하는 경우 대형 건물 안에 고립된 인명 구조 등 다양한 방면에서 활용될 수 있다. 일반적으로, 위성기반 위치 확인시스템(GPS: Global Positioning System)을 이용한 위치 추정방법이 주로 사용되고 있지만, GPS 수신기는 실내 환경에서 GPS 위성신호를 안정적으로 수신할 수 없다는 문제점이 있다.
이에 따라 실내 환경에서는 이동통신 부하를 경감시키기 위해 이미 다수 설치되어있는 무선랜(Wireless LAN: WLAN)을 이용한 위치추정기법이 주목받고 있다. 그러나 무선랜을 이용할 경우 무신 신호들이 실내 공간의 벽, 장애물, 그리고 사람 등에 의해 무선 신호의 감쇄, 반사, 회절 등이 발생하기 때문에 단말의 위치 추정값은 큰 오차값을 포함하게 된다.
본 발명은 단말의 위치를 정확하게 추정하는 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명은 단말의 방향을 정확하게 추정하는 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명은 설치 비용을 최소화하는 단말의 위치 또는 방향을 추정하는 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명은 실시간 측위가 가능한 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명은 센서 정보를 이용하여 단말의 위치를 보정하는 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 방법은, 억세스 포인트(access point : AP)에서 단말의 위치 추정 방법에 있어서, 단말과 상기 AP간 연결 설정시 수신된 신호의 방향 정보를 식별하는 단계; 단말로 부터 기압센서에 대한 정보를 수신하는 단계; 및 상기 단말의 방향 정보 및 상기 기압센서에 대한 정보를 기반으로 하여 상기 단말의 위치를 계산하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 장치는, 억세스 포인트(access point : AP)에서 단말의 위치 추정 장치에 있어서, 신호를 송수신하는 트랜시버(transceiver); 및 상기 단말과 상기 AP간 연결 설정시 수신된 신호의 방향 정보를 식별하고, 단말로 부터 기압센서에 대한 정보를 수신하고, 상기 단말의 방향 정보 및 상기 기압센서에 대한 정보를 기반으로 하여 상기 단말의 위치를 계산하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 방법은, 단말에서 상기 단말의 위치 추정 방법에 있어서, 비콘 신호를 수신하는 단계; 상기 비콘 신호에 대한 응답으로, 상기 단말의 기압센서에 대한 정보를 추출하는 단계; 및 상기 단말의 기압센서에 대한 정보를 전송하는 단계를 포함하고, 상기 단말의 위치는, 상기 단말의 방향 정보 및 상기 기압센서에 대한 정보를 기반으로 하여 결정된다.
본 발명의 실시 예에 따른 장치는, 단말에서 상기 단말의 위치 추정 장치에 있어서, 비콘 신호를 수신하는 수신부; 상기 비콘 신호에 대한 응답으로, 상기 단말의 기압센서에 대한 정보를 추출하는 제어부; 및 상기 단말의 기압센서에 대한 정보를 전송하는 전송부를 포함하고, 상기 단말의 위치는, 상기 단말의 방향 정보 및 상기 기압센서에 대한 정보를 기반으로 하여 결정된다.
본 발명은 단말의 위치 또는 방향을 추정하는데 있어서 설치 비용을 최소화할 수 있다.
본 발명은 단말의 위치 또는 방향을 추정하는데 있어서 실시간 측위가 가능하다.
본 발명은 정확하게 단말의 위치 또는 방향을 추정할 수 있다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 실시 예에 따른 무선랜을 기반으로 한 패킷 구조도;
도 2는 DOA를 계산하는 방법을 나타낸 예시도;
도 3a 내지 3c는 방향각 또는 빔폭이 변화되는 예를 보여주는 도면;
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 위치 추정 방법을 나타낸 예시도;
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 AP에서 단말의 위치 추정 방법을 나타낸 흐름도;
도 6은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 AP에서 단말의 위치 추정 방법을 나타낸 시나리오;
도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 AP에서 단말의 위치 추정 방법을 나타낸 시나리오;
도 8은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 AP에서 단말의 위치 추정 방법을 나타낸 시나리오;
도 9는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 AP에서 단말의 위치 추정 방법을 나타낸 시나리오;
도 10은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 AP에서 단말의 위치 추정 방법을 나타낸 시나리오;
도 11은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 AP에서 단말의 위치 추정 방법을 나타낸 시나리오;
도 12는 AP 또는 서버에서 단말의 위치를 보정 및 추정하는 경우 단말의 동작 흐름도;
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 서버에서 단말의 위치 추정 방법을 도시한 흐름도;
도 14는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 서버에서 단말의 위치 추정 방법을 도시한 흐름도;
도 15는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 단말에서 단말의 위치 추정 방법을 도시한 흐름도;
도 16은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 매장 관리 방법을 나타낸 예시도;
도 17은 본 발명의 제4 실시 에에 따른 AP에서 매장 관리를 위한 위치 추정 방법을 나타낸 흐름도;
도 18은 본 발명의 제4 실시 에에 따른 서버에서 매장 관리를 위한 위치 추정 방법을 나타낸 흐름도;
도 19는 본 발명의 제4 실시 에에 따른 디지털 사이니지에서 매장 관리를 위한 위치 추정 방법을 나타낸 흐름도;
도 20은 본 발명의 제5 실시 예에 따른 마트 관리를 위한 위치 추정 방법을 나타낸 예시도;
도 21은 본 발명의 제5 실시 예에 따른 AP에서 마트 관리를 위한 위치 추정 방법을 나타낸 흐름도;
도 22는 본 발명의 제5 실시 예에 따른 서버에서 마트 관리를 위한 위치 추정 방법을 나타낸 흐름도;
도 23은 본 발명의 제5 실시 예에 따른 서버와 연결된 디지털 기기에서 마트 관리를 위한 위치 추정 방법을 나타낸 흐름도;
도 24는 본 발명의 실시 예에 따른 AP의 블록 구성도;
도 25는 본 발명의 실시 예에 따른 안테나부 및 빔포밍 송수신기의 상세 구성도;
도 26은 본 발명의 실시 예에 따른 단말 블록 구성도; 및
도 27은 본 발명의 실시 예에 따른 서버의 블록 구성도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다. 이때 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 또한 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다.
또한 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
후술될 설명은 본 발명의 본질의 기술들을 구현하는 예시적인 시스템들, 방법들, 기술들, 명령 시퀀스들, 및 컴퓨터 프로그램 제품들을 포함한다. 그러나, 설명된 구체예들은 이들 구체적인 상세한 설명 없이 실행될 수도 있음을 주지해야 한다. 예를 들면, 실시 형태들이, 액세스 포인트(access point : AP)와 단말 사이에서 WLAN 기술들을 사용하는 것과 관련되지만, 구체예들은 그런 것으로 제한되는 것은 아니다. 다른 구현예들에서, 다른 적절한 통신 표준들 및 기술들(예컨대, 셀룰러 통신 등)을 사용할 수 있음은 물론이다.
이하에서 기재될 AP는 무선통신망과 단말의 상호 접속점으로 기지국 또는 중계기 등을 포함한다. 본 발명의 실시 예에서 AP는 단말의 위치를 추정한다. 여기서, 무선통신망은 3G, 4G, Wi-Fi, BT(Blue Tooth), NFC(Near Field Communication) 및 UWB(ultra wideband) 등을 포함할 수 있다. 또한 단말과 AP는 지향성 안테나를 포함할 수 있다.
또한 단말은 무선 통신을 이용하여 AP와 접속하는 주체로써 예컨대, UE(User Equipment), MS(Mobile Station), 셀룰러폰, 스마트폰, 컴퓨터, 또는 통신기능을 수행할 수 있는 멀티미디어시스템 등을 포함할 수 있다.
후술될 본 발명의 실시 예에서는 AoA(Angle of Arrival) 방식을 이용하여 AP가 평면에 수직하는 좌표와 단말과 AP가 만나는 좌표 간의 각도(φ)를 확인하는 것으로 기재하였지만, AoA 방식 뿐만 아니라 단말과 AP간 각도를 측정할 수 있는 여타의 방식을 이용하여 AP가 평면에 수직하는 좌표와 단말과 AP가 만나는 좌표 간의 각도(φ)를 확인할 수 있다.
이하에서는 AP가 평면에 수직하는 좌표와 단말과 AP가 만나는 좌표 간의 각도(φ)를 "단말과 AP간 각도 정보"라 칭하기로 한다.
또한 이하에서는 AP가 평면에 수직하는 좌표와 태그와 AP가 만나는 좌표 간의 각도(φ)를 "태그과 AP간 각도 정보"라 칭하기로 한다.
이하에서 후술될 "센싱한다"는 것은 센싱 기술을 적용하여 해당 정보를 획득한다는 의미로 사용된다.
이하에서 후술될 디지털 미디어 기기는 디지털 사이니지(digital signage)와 같은 미디어를 제공하는 장치이다. 디지털 미디어 기기는 이하에서는 디지털 사이니지라 칭하기로 한다. 디지털 사이니지는 네트워크로 원격 제어할 수 있는 디스플레이어가 공공장소 및 상업공간에 설치되어 정보,엔터테인먼트, 광고 등을 전달하는 장치이다. 상기 디지털 사이니지는 종이와 포스터로 일반 대중에게 전달되던 것이 IT(information technology) 기술로 구현된 것으로, 텔레비전, 개인용 컴퓨터(personal computer), 휴대폰에 이어 제4의 스크린 미디어로 불린다. 주로, 디지털 사이니지는 건물 외벽, 전광판, 백화점, 대형 쇼핑몰 내벽, 지하철, 터미널, 버스 정류소, 영화관, 식당, 도서관, 상점, 병원, 호텔, 공항, 관공서 등 다양한 곳에 설치될 수 있다. 상기 디지털 사이니지는 단말에게 정보를 제공할 수 있으며, 더 나아가 단말과 정보를 주고 받을 수도 있다.
이하에서 후술될 디지털 기기는 서버와 다이렉트로 연결되어 있는 단말을 의미한다.
이하에서 후술될 AoA 방식은 한 개의 AP가 단말로 부터 전송되는 신호의 방향을 측정하여 방향각 정보를 결정하고, 결정된 방향각 정보를 이용하여 단말의 위치를 추정하는 방식을 의미한다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 실시 예에 따른 무선랜을 기반으로 한 패킷 구조도이다.
도 1a는 Wi-Fi 패킷의 구조도이다.
도 1a를 참조하면, Wi-Fi 패킷(100)은 프리앰블(110), 시그널 필드, 서비스 필드, 데이터 필드, 테일 및 패딩 필드 등을 포함한다. Wi-Fi 패킷(100)의 가장 앞에 위치한 16usec의 프리앰블(110)을 이용하여 수신된 패킷의 방향에 맞춰 위상 배열 안테나의 이득과 위상을 조절한다. 프리앰블(100) 동안 획득한 이득과 위상값을 통해 방향각을 결정할 수 있다. 시그널 필드, 서비스 필드, 데이터 필드, 테일 및 패딩 필드 등은 본 발명과 무관한 필드이므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1b는 802.11ad의 비콘으로 사용될 PHY 프레임 포맷 구조도이다.
PHY 프레임(110)은 프리앰블, 억세스 주소, 패킷 데이터 유닛(PDU), CRC 등을 포함한다. 도 1a와 마찬가지로, 도 1b의 PHY 프레임(110)의 가장 앞에 위치한 1 바이트의 프리앰블(112)을 이용하여 수신된 패킷의 방향에 맞춰 위상 배열 안테나의 이득과 위상을 조절한다. 프리앰블(112) 동안 획득한 이득과 위상값을 통해 방향각을 결정한다.
도 1c는 BLE(Bluetooth Low Energy) 기반의 비콘 프레임 구조도이다.
BLE는 블루투스 신호를 이용하여 근거리에 위치한 단말이 비콘을 인식하도록 하고, 비콘이 설치된 장소에서 각종 정보를 해당 단말에게 제공 또는 단말로 부터 정보를 수신할 수 있도록 한 저전력, 저비용 무선 통신 기술이다.
상기 BLE 기반의 비콘 프레임(120)은 STF(Short Training Field), CEF(Channel Estimation Field), 헤더, 및 페이로드 등으로 구성된다.
상기 STF(122)는 동기를 맞추는 역할을 수행하고, 1가지 Golay Sequence Block의 Repetition으로 구성된다.
상기 CEF(124)는 채널을 추정하는 역할을 수행하고, 2가지 Golay Sequence의 조합으로 구성된다.
CEF는 LOS(line-of-sight) 경로의 방향각 및 거리 계산을 위해 가장 중요한 부분이다.
Header는 송신기 디바이스 ID 정보를 포함한다.
이하에서는 방향각을 추정하는 방법에 대해 설명하기로 한다.
방향각을 추정하는 알고리즘 중 spectral 알고리즘은 입사방향을 변수로 가지는 스펙트럼에서 최대값을 가지는 방향각을 신호의 입사 방향으로 추정하는 방식이다. 스펙트럼을 정의하고 최대점을 탐색하는 방법에 따라 빔형성 알고리즘과 부공간 알고리즘으로 구분된다.
상기 빔형성 알고리즘은 배열 안테나를 이용한 가장 기본적인 방향각 추정 기법 중의 하나이다. 모든 방향에 대해 배열 안테나를 지향시키고, 출력 값들로 공간 스펙트럼을 형성하여 최대값을 나타내는 위치를 신호의 입사 방향으로 결정한다. 이 때 배열 안테나의 출력은 각 안테나의 가중치를 계수로 갖는 안테나 출력의 선형적인 조합으로 이루어진다. M개의 소자로 구성되는 배열 안테나의 출력 y(t)는 하기 수학식 1과 결정할 수 있다.
Figure 112016000949395-pat00001
여기에서 w m은 m번째 안테나의 가중치, x(t)는 m번째 안테나의 출력, *는 복소 공액 연산자를 나타낸다. 배열 안테나의 평균 출력 전력 p(w)는 수학식 2와 같이 결정할 수 있다.
Figure 112016000949395-pat00002
여기에서 R은 공분산 행렬을 나타낸다. 가중치 벡터 w를 결정하는 방법에 따라 Bartlett 빔형성 알고리즘과 Capon 빔형성 알고리즘으로 나눠지게 된다.
상기 Bartlett 빔형성 알고리즘은 푸리에(Fourier) 변환을 기본으로 한 스펙트럼 분석 기법을 배열 안테나에 적용한 것이다. 특정 방향에서 입사되는 신호에 대해 큰 가중치를 주어 신호 출력을 최대로 만드는 방법이다. 특정 방향
Figure 112016000949395-pat00003
로 입사하는 신호에 대해 배열 안테나의 출력을 최대로 하기 위한 Bartlett 빔형성 알고리즘의 가중치 벡터 w BF 는 수학식 3과 같다.
Figure 112016000949395-pat00004
Figure 112016000949395-pat00005
는 특정 방향
Figure 112016000949395-pat00006
에 대한 배열 안테나 응답의 방향 벡터를 나타낸다. 수학식 3을 수학식 2에 대입하면 수학식 4와 같은 Bartlett 빔형성의 공간 스펙트럼을 얻을 수 있다.
Figure 112016000949395-pat00007
Capon 빔형성 알고리즘은 특정 방향에서 입사하는 신호의 이득은 일정하게 유지하면서 동시에 간섭신호 또는 잡음에 대해서 상대적으로 작은 가중치를 주는 방법이다. 이와 같은 조건을 만족시키기 위한 최적화 문제는 수학식 5와 같다.
Figure 112016000949395-pat00008
수학식 5와 같은, 최적화 문제는, 특정 방향의 이득은 1로 유지하면서 간섭신호 및 잡음을 최소화시켜 신호 대 잡음비를 높인다. 수학식 5의 해를 구하면 수학식 6과 같다.
Figure 112016000949395-pat00009
위의 가중치 벡터 w MV 를 수학식 2에 대입하면 수학식 7과 같이 Capon 빔형성의 공간 스펙트럼을 구할 수 있다.
Figure 112016000949395-pat00010
MUSIC(multiple signal classification) 알고리즘은 방향각을 추정하기 위한 것으로, 부공간을 기반으로 하는 대표적인 알고리즘이다. 부공간 알고리즘은 배열 안테나 출력의 공분산 행렬의 고유치 분해를 통해 신호 부공간과 잡음 부공간으로 분리하여, 부공간들의 정보를 이용해 방향각을 추정해 내는 방법이다. MUSIC 알고리즘은 입사 신호에 해당하는 모든 방향 벡터가 잡음 부공간과 직교한다는 특성을 적용한 기법이다. 소자 수가 M인 배열 안테나에 L개의 평면파가 도래하는 경우, 입력 신호 X는 수학식 8~11과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112016000949395-pat00011
Figure 112016000949395-pat00012
Figure 112016000949395-pat00013
Figure 112016000949395-pat00014
여기서 A는 방향행렬,
Figure 112016000949395-pat00015
는 방향벡터를,
Figure 112016000949395-pat00016
은 각각 L번째 파의 복소 진폭과 방향각을 나타낸다.
Figure 112016000949395-pat00017
는 파장, d M 은 기준 소자에서 각 소자까지의 거리이며, N은 열잡음을 나타낸다. 수학식 8을 이용한 공분산 행렬은 수학식 12로 표현될 수 있다.
Figure 112016000949395-pat00018
S는 F의 공분산 행렬이며,
Figure 112016000949395-pat00019
은 열잡음 전력을 나타낸다.
도 2는 DOA를 계산하는 방법을 나타낸 예시도이다.
도 2는 일 예로, 배열 안테나 개수가 2개이고, 참조번호 230은 변화하기 이전의 방향 성분이고, 참조번호 240은 변화하기 이후의 방향 성분을 나타낸다. 참조번호 250은 기준 소자에서 이동한 소자까지의 거리를 나타내다. 참조번호 210은 변화한 이후의 방향 벡터이고, 참조번호 220은 변화하기 이전의 방향 벡터를 나타낸다. 참조번호 210과 참조번호 220의 사이각이
Figure 112016000949395-pat00020
값이 된다.
Figure 112016000949395-pat00021
에 따른 Beam Steering 값은 수학식 13과 같다.
Figure 112016000949395-pat00022
여기서,
Figure 112016000949395-pat00023
는 수신 신호의 위상정보를 나타낸다.
Figure 112016000949395-pat00024
는 Beam Steering 값을 나타낸다.
도 3a 내지 3c는 방향각 또는 빔폭이 변화되는 예를 보여주는 도면이다.
Figure 112016000949395-pat00025
값에 따라 도 3a 및 도 3b와 같은 빔 방향을 갖는다. 도 3a 및 도 3b를 통해
Figure 112016000949395-pat00026
값에 따라 빔 방향이 다름을 알 수 있다.
또한 RMS값에 따른 Beam Steering 값은 수학식 14와 같다.
Figure 112016000949395-pat00027
Figure 112016000949395-pat00028
는 Beam Steering 값을 나타낸다.
RMS값에 따라서 도 3c의 (a) 및 (b)와 같이 빔폭이 변화됨을 알 수 있다.
상기 수신 신호의 위상정보 및 RMS값에 따라 단말기의 위치를 측위하는 AP의 방향각 및 빔폭이 변화됨을 알 수 있다.
한편, 태그 또는 무선 송수신 기기는 무선 통신 방법을 이용하여 단말로 무선 신호를 송신 할 수 있다. 무선 통신 방법은 WI-FI(Wireless Fidelity), 802.11ad, 비콘(BLE) 통신 방법을 포함할 수 있다. 단말은 무선 신호를 수신하고, 수신 신호의 RSSI(received signal strength indicator)를 이용하여 거리를 측정할 수 있다. RSSI란 수신 신호의 강도를 나타내는 지표이다. 잡음이 존재하지 않는 이상적인 환경에서, 동일한 무선 신호에 대한 동일한 거리의 RSSI 값은 항상 같은 값을 갖게 된다. RSSI의 단위로는 dBm이 사용되며 수치가 클수록 수신되는 신호의 강도가 강하다. RSSI는 거리의 제곱에 반비례하기 때문에 거리가 멀어질수록 신호의 세기가 약해진다. 이러한 RSSI 특성을 이용하여, 단말은 태그 또는 무선 송수신기기와 단말 사이의 거리를 측정할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 위치 추정 방법을 나타낸 예시도이다.
본 발명의 실시 예는 3차원 배열 안테나 시스템에 적용 가능하며, 3차원 배열 안테나 시스템은 X 좌표, Y 좌표와, 상기 X 좌표, Y 좌표가 이루는 평면에 수직하는 Z좌표를 포함한다.
도 4에서 3차원 배열 안테나 시스템에서의 X 좌표, Y 좌표는 거리(수평 위치)를 나타내고, 3차원 배열 안테나 시스템에서의 Z좌표는 고도를 나타낸다. AP(410)는 단말의 위치를 추정하는 이벤트가 발생하면, AP(410)의 높이 정보(412)를 측정한다. 아울러 AP(40)는 AoA 방식을 이용하여 단말과 AP간 각도 정보를 확인한다.
AP(410)는 단말(420)의 높이 정보(422)를 상기 단말(220)로 요청하여 수신한다. AP(410)는 상기 단말(420)의 높이 정보(422)는 단말로 부터 기압센서 정보를 수신함으로써 알 수 있다. 단말은 기압센서를 이용하여 측정된 기압의 변화로 단말의 수직 이동량(또는 고도값)을 포함하는 기압센서 정보를 생성한다. 상기 기압센서 정보는 기압센서에 대한 정보와 동일한 의미로 사용될 수 있다. 단말의 높이 정보는 기압센서 뿐만 아니라 자이로 센서, 가속도 센서, 기울기 센서, 피에조(piezo) 센서 등을 이용하여 획득할 수 있다.
뿐만 아니라, 일반 사용자가 센서의 평균값 및 높이 정보를 단말에 직접 입력할 수 있고, AP에 직접 입력할 수 있다.
AP(410)는 AP(410)의 높이 정보(412) 및 단말(420)의 높이 정보(422), 방향각(φ) 정보를 알면, X 좌표, Y 좌표의 위치(430)를 알 수 있다.
여기서, AP(410)의 높이가 0인 기준점으로 부터 추정된 거리를 D1이라 정의하고, 상기 기준점으로 부터 단말의 실재 위치를 D3라 정의하고, 상기 D1과 D3 와의 거리 차이를 D2라하고, 측위 오차라 정의한다.
상기 기준점으로 부터 단말의 실재 위치 D3는 상기 AP(410)의 높이 정보(412) 및 단말(420)의 높이 정보(422), 상기 기준점으로 부터 X 좌표, Y 좌표의 위치(430)와의 거리 D1간의 삼각 비례 공식을 이용하여 구할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 상기 측위 오차 D2는 D1에서 D3를 뺌으로써 추정 및 보정할 수 있다. 여기서, D2는 X 좌표, Y 좌표의 위치(430) 값에 따라서 줄이거나 최소화할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 AP에서 단말의 위치 추정 방법을 나타낸 흐름도이다.
AP는 501 단계에서 방향각 정보를 센싱한다. 상기 방향각 정보는 상기 AP의 높이 정보 및 AoA 방식을 이용하여 획득된 단말과 AP간 각도 정보 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 방향각 정보는 방향각에 대한 정보와 동일한 의미로 사용될 수 있다.
AP는 503 단계에서 기압센서 정보를 단말로 요청 및 수신한다. 이때, 단말은 기압센서를 이용하여 측정된 기압의 변화로 단말의 수직 이동량(또는 고도값)을 포함하는 기압센서 정보를 생성하고, 상성된 기압센서 정보를 AP로 전송한다.
그러면, AP는 505 단계에서 상기 방향각 정보 및 기압센서 정보를 기반으로 하여 단말의 위치를 추정한다. 구체적으로, AP는 도 4를 참조하여 설명한 바와 같이, 측위 오차 D2는 D1에서 D3를 뺌으로써 보정 및 추정될 수 있다. 여기서, D2는 X 좌표, Y 좌표의 위치(430) 값에 따라서 줄이거나 최소화할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 AP에서 단말의 위치 추정 방법을 나타낸 시나리오이다.
AP는 601 단계에서 단말로 비콘 신호의 송신을 요청하는 RTS(request to send) 프레임을 전송한다. AP는 603 단계에서 단말로 부터 송신 가능 여부를 나타내는 CTS(clear to send) 프레임을 수신한다. AP는 605 단계에서 단말로 상기 CTS 프레임에 대한 응답으로써, ACK 메시지를 전송한다. 여기서 605 단계의 ACK 메시지의 전송 동작은 선택적으로 수행될 수 있다. AP는 607 단계에서 단말의 위치를 추정하기 위한 방향 탐색 모드로 진입한다. 방향 탐색 모드로 진입하는 것은 단말의 요청에 의해 수행될 수도 있고, 단말의 요청없이 AP 스스로 수행될 수도 있다.
AP는 609 단계에서 단말로 방향 탐색 요청 메시지를 전송한다. AP는 611 단계에서 방향 탐색 응답 메시지를 수신한다. 이때, AP는 단말로 부터 단말의 방향각 정보를 계산하는데 필요한 정보를 수신한다. 여기에서의 단말의 방향각 정보는 AoA 방식을 이용하여 획득된 단말과 AP간 각도 정보 중 적어도 하나를 포함한다.
AP는 613 단계에서 단말의 방향각 정보를 계산한다. AP는 613 단계에서의 단말의 방향각 정보는 상기 AP의 높이 정보 및 AoA 방식을 이용하여 획득된 단말과 AP간 각도 정보 중 적어도 하나를 포함한다. 추가 가능한 실시 예로써, AP는 613 단계에서 단말로 부터 수신된 신호의 위상 정보를 이용하여 방향각 정보를 계산할 수 있다. 이때 방향각 정보는 서로 다른 신호들 간 위상 차이에 따라 결정될 수 있다.
AP는 615 단계에서 계산된 단말의 방향각 정보를 서버로 전송한다. AP는 617 단계에서 단말의 높이 정보를 알기 위해서, 단말로 기압센서 정보를 요청한다. 그러면 단말은 619 단계에서 기압센서를 이용하여 측정된 기압의 변화로 단말의 수직 이동량(또는 고도값)을 포함하는 기압센서 정보를 생성하고, 이를 AP로 전송한다.
AP는 621 단계에서 계산된 방향각 정보 및 기압센서 정보를 기반으로 하여 단말의 위치를 추정한다.
AP는 상기 단말의 높이 정보는 단말로 부터 기압센서 정보를 수신함으로써 알 수 있다. 단말은 기압센서를 이용하여 측정된 기압의 변화로 단말의 수직 이동량(또는 고도값)을 포함하는 기압센서 정보를 생성한다. 단말의 높이 정보는 기압센서 뿐만 아니라 자이로 센서, 가속도 센서, 기울기 센서, 피에조(piezo) 센서 등을 이용하여 획득할 수 있다.
한편, AP는 621 단계 이후, 623 단계에서 기압센서 정보를 서버로 전송한다.
AP는 625 단계에서 서버로 부터 계산된 방향각 정보 및 기압센서 정보를 기반으로 하여 추정된 단말의 위치 정보를 수신한다. 그리고 AP는 627 단계에서 단말로 상기 수신된 추정된 단말의 위치 정보를 전송한다.
도 6에서 615 단계, 623 단계, 625 단계의 동작은 서버에서 단말의 위치를 추정하기 위해 필요한 동작이므로, 생략 가능하다. 도 6에서 627 단계의 동작 또한 생략 가능하다.
또한 도 6의 617 단계, 619 단계의 동작은 609 단계 또는 613 단계 이전에 수행될 수 있다.
도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 AP에서 단말의 위치 추정 방법을 나타낸 시나리오이다.
도 6는 단말의 위치 정보를 추정하는 대상이 AP인데 반해서, 도 7은 단말의 위치 정보를 추정하는 대상이 서버인 경우를 나타낸 실시 예이다.
AP는 701 단계에서 단말로 비콘 신호의 송신을 요청하는 RTS(request to send) 프레임을 전송한다.
AP는 703 단계에서 단말로 부터 송신 가능 여부를 나타내는 CTS(clear to send) 프레임을 수신한다.
AP는 705 단계에서 단말로 상기 CTS 프레임에 대한 응답으로써, ACK 메시지를 전송한다. 여기서 ACK 메시지의 전송 동작은 선택적으로 수행될 수 있다.
AP는 707 단계에서 단말의 방향각 정보를 계산한다. 707 단계에서의 단말의 방향각 정보는 상기 AP의 높이 정보 및 AOA 방식을 이용하여 획득된 단말과 AP간 각도 정보 중 적어도 하나를 포함한다. 본 명세서에서의 AP의 높이 정보는 미리 정해진 값이 될 수도 있고, AP의 높이를 측정한 값이 될 수도 있다.
AP는 709 단계에서 계산된 단말의 방향각 정보를 서버로 전송한다.
아울러 AP는 711 단계에서 단말로 기압센서 정보를 요청한다. 그러면 단말은 713 단계에서 기압센서를 이용하여 측정된 기압의 변화로 단말의 수직 이동량(또는 고도값)을 포함하는 기압센서 정보를 생성하고, 이를 AP로 전송한다.
AP는 715 단계에서 단말로 부터 수신된 기압센서 정보를 서버로 전송한다. 그러면, 서버는 717 단계에서 AP로 부터 수신된 방향각 정보 및 기압센서 정보를 기반으로 하여 단말의 위치를 추정한다.
AP는 719 단계에서 단말로 부터 경로 요청 메시지를 수신하면, 721 단계에서 상기 경로 요청 메시지를 서버로 전송한다. 그러면, 서버는 723 단계, 725 단계에서 추정된 단말의 위치 정보를 포함하는 경로 응답 메시지를 AP를 통해 단말로 전송한다.
또한 도 7의 711 단계, 713 단계, 715 단계의 동작은 707 단계 이전에 수행될 수 있다.
도 8은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 AP에서 단말의 위치 추정 방법을 나타낸 시나리오이다.
도 8의 단말은 BLE 디바이스를 의미하며, BLE 디바이스는 전지 하나로 오랜 시간을 지속할 수 있는 디바이스로, 초소형, 저전력, 적은 자원을 사용하는 다수 개의 중앙 디바이스와 연결할 수 있다. 대표적인 예로, 심박 측정기, 거리 이탈 알림 태그 등을 들 수 있다.
AP는 801 단계에서 단말로 비콘 광고 패킷을 전송한다. 단말은 AP로 부터 수신된 비콘 광고 데이터를 통해 근거리 내의 기기들을 감지할 수 있다. 감지된 기기들은 이미 해당 그룹에 참여 중인 기기일 수도 있고, 새로운 기기일 수도 있다.
AP는 803 단계에서 단말로 부터 스캔 응답을 요청하는 요청 메시지를 수신한다. AP는 805 단계에서 단말로 스캔 응답 메시지를 전송한다. 805 단계의 동작은 생략 가능하다.
AP는 807 단계에서 방향 탐색 모드로 진입한다. 그러면, AP는 809 단계에서 단말로 방향 탐색 요청하고, 811 단계에서 상기 단말로 부터 방향 탐색에 대한 응답을 수신한다. 즉, AP는 주변 디바이스들의 방향을 탐색한다. 상기 방향 탐색 모드의 진입은 사용자의 요청에 의해 진입하거나 설정된 시간이 되면 자동적으로 방향 탐색 모드로 진입할 수 있다.
AP는 813 단계에서 단말의 방향각 정보를 계산한다. 단말의 방향각 정보는 상기 AP의 높이 정보 및 AOA 방식을 이용하여 획득된 단말과 AP간 각도 정보를 이용하여 획득 가능하다. 본 명세서에서의 AP의 높이 정보는 미리 정해진 값이 될 수도 있고, 직접 AP의 높이를 측정한 값이 될 수도 있다.
AP는 815 단계에서 계산된 단말의 방향각 정보를 서버로 전송한다.
아울러 AP는 817 단계에서 단말로 기압센서 정보를 요청한다. 그러면 단말은 819 단계에서 기압센서를 이용하여 측정된 기압의 변화로 단말의 수직 이동량(또는 고도값)을 포함하는 기압센서 정보를 생성하고, 이를 AP로 전송한다.
그러면, 서버는 821 단계에서 AP로 부터 수신된 방향각 정보 및 기압센서 정보를 기반으로 하여 단말의 위치를 보정 및 추정한다.
AP는 827 단계에서 보정 및 추정된 위치 정보를 단말로 전송한다.
추가 가능한 실시 예로써, AP는 823 단계에서 단말로 부터 수신한 기압센서 정보를 서버로 전송하고, 825 단계에서 서버로 부터 보정 및 추정된 위치 정보를 수신할 수 있다.
또한 도 8의 817 단계, 819 단계, 823 단계의 동작은 807단계 이전에 수행될 수 있다.
도 9는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 AP에서 단말의 위치 추정 방법을 나타낸 시나리오이다.
본 발명의 제4 실시 예는 예컨대 옷 등을 판매하는 매장 관리를 위해 도 4 내지 8의 단말 대신에 태그가 존재한다. 상기 태그는 예컨대 옷과 같은 상품에 부착될 수 있다. 본 발명의 제4 실시 예에서는 태그에 기압센서가 부착될 수 있다.
AP는 901 단계에서 태그로 비콘 신호의 송신을 요청하는 RTS(request to send) 프레임을 전송한다. 이후, AP는 903 단계에서 태그로 부터 송신 가능 여부를 나타내는 CTS(clear to send) 프레임을 수신한다.
AP는 905 단계에서 태그로 상기 CTS 프레임에 대한 응답으로써, ACK 메시지를 전송한다. 여기서 ACK 메시지의 전송 동작은 선택적으로 수행될 수 있다.
AP는 907 단계에서 태그의 방향각 정보를 계산한다. 907 단계에서의 태그의 방향각 정보는 상기 AP의 높이 정보 및 태그과 AP간 각도 정보를 포함한다.
AP는 909 단계에서 계산된 태그의 방향각 정보를 서버로 전송한다.
아울러 AP는 911 단계에서 태그로 기압센서 정보를 요청한다. 그러면 태그는 513 단계에서 기압센서를 이용하여 측정된 기압의 변화로 태그의 수직 이동량(또는 고도값)을 포함하는 기압센서 정보를 생성하고, 이를 AP로 전송한다.
AP는 915 단계에서 태그로 부터 수신된 기압센서 정보를 서버로 전송한다. 그러면, 서버는 917 단계에서 AP로 부터 수신된 방향각 정보 및 기압센서 정보를 기반으로 하여 태그의 위치를 추정한다. 서버는 919 단계는 추정된 태그의 위치 정보를 포함하는 상품 정보를 디지털 사이니지로 전송한다. 그러면, 디지털 사이니지는 상품 정보를 이용하여 태그의 위치를 정확하게 식별할 수 있고, 정확한 태그의 위치 정보를 디스플레이 할 수 있다. 도 9에서 디지털 사이니지로 기재하였지만, 디지털 기기라면 모두 적용 가능하다.
또한 도 9의 911 단계, 913 단계, 915 단계의 동작은 907 단계 이전에 수행될 수 있다.
도 10은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 AP에서 단말의 위치 추정 방법을 나타낸 시나리오이다.
AP는 1001 단계에서 비콘 신호에 응답하여 상기 AP의 높이 정보를 센싱한다. AP는 1003 단계에서 AoA 방식을 이용하여 획득된 단말과 AP간 각도 정보를 포함하는 단말의 방향각 정보를 센싱한다.
AP는 1005 단계에서 단말의 높이 정보를 알기 위해서 기압센서 정보를 단말로 요청 및 수신한다. 이때, 단말은 기압센서를 이용하여 측정된 기압의 변화로 단말의 수직 이동량(또는 고도값)을 포함하는 기압센서 정보를 생성하고, 이를 AP로 전송한다. 단말의 높이 정보는 기압센서 뿐만 아니라 자이로 센서, 가속도 센서, 기울기 센서, 피에조(piezo) 센서 등을 이용하여 획득할 수 있다.
그러면, AP는 1007 단계에서 상기 AP의 높이 정보, 상기 방향각 정보 및 기압센서 정보 등을 기반으로 하여 단말의 위치를 보정 및 추정한다. 구체적으로, 도 4를 참조하여 설명한 바와 같이, 측위 오차 D2는 D1에서 D3를 뺌으로써 보정 및 추정될 수 있다. 여기서, D2(오차)는 X 좌표, Y 좌표의 위치(430) 값에 따라서 줄이거나 최소화할 수 있다.
AP는 1009 단계에서 추정된 단말의 위치 정보를 단말, 태그, 또는 서버 등으로 전송한다.
도 10의 1001 단계, 1003 단계, 1005 단계의 순서는 서로 변경 가능하다.
도 11은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 AP에서 단말의 위치 추정 방법을 나타낸 시나리오이다.
AP는 1101 단계에서 비콘 신호에 응답하여 상기 AP의 높이 정보를 센싱한다. AP는 1103 단계에서 AoA 방식을 이용하여 획득된 단말과 AP간 각도 정보를 포함하는 단말의 방향각 정보를 센싱한다.
AP는 1105 단계에서 단말의 높이 정보를 알기 위해서 기압센서 정보를 단말로 요청 및 수신한다. 이때, 단말은 기압센서를 이용하여 측정된 기압의 변화로 단말의 수직 이동량(또는 고도값)을 포함하는 기압센서 정보를 생성하고, 이를 AP로 전송한다.
그러면, AP는 1107 단계에서 서버에서의 단말의 위치 추정을 위해 상기 AP 높이 정보, 상기 방향각 정보 및 기압센서 정보를 서버로 전송한다. 도 11의 실시 예에서 AP 는 단말의 위치 추정 동작을 수행하지 않는다.
상기 AP는 1109 단계에서 서버로 부터 추정된 단말의 위치 정보를 수신하고, 수신된 단말의 위치 정보를 상기 단말로 전달할 수 있다. 이때 서버에서 단말의 위치 정보를 추정하는데, 측위 오차 D2는 D1에서 D3를 뺌으로써 보정 및 추정될 수 있다. 여기서, D2(오차)는 X 좌표, Y 좌표의 위치(430) 값에 따라서 줄이거나 최소화할 수 있다.
구체적으로, 도 4를 참조하여 설명한 바와 같이, 측위 오차 D2는 D1에서 D3를 뺌으로써 보정 및 추정될 수 있다. 여기서, D2(오차)는 X 좌표, Y 좌표의 위치(430) 값에 따라서 줄이거나 최소화할 수 있다.
도 11의 1101 단계, 1103 단계, 1105 단계의 순서는 서로 변경 가능하다.
도 12는 AP 또는 서버에서 단말의 위치를 보정 및 추정하는 경우 단말의 동작 흐름도를 나타낸다.
단말은 1201 단계에서 AP로 부터 RTS 프레임을 수신한다. 단말은 1203 단계에서 AP로 CTS 프레임을 전송한다. 단말은 1205 단계에서 AP로 부터 ACK를 수신한다. 단말이 ACK을 수신하는 동작은 선택적으로 수행될 수 있다.
단말은 1207 단계에서 AP로 부터 단말의 방향각 정보를 요청하는 방향 탐색 요청 메시지를 수신한다.
단말은 1209 단계에서 AP로 단말의 방향각 정보를 포함하는 방향 탐색 응답 메시지를 전송한다. 여기에서의 단말의 방향각 정보는 AoA 방식을 이용하여 획득된 단말과 AP간 각도 정보 중 적어도 하나를 포함한다.
단말은 1211 단계에서 AP로 부터 기압센서 정보를 요청하는 메시지를 수신한다.
단말은 1213 단계에서 상기 기압센서 정보를 요청하는 메시지에 대한 응답으로써, 기압센서 정보를 포함하는 응답 메시지를 AP로 전송한다.
단말은 기압센서를 이용하여 측정된 기압의 변화로 단말의 수직 이동량(또는 고도값)을 포함하는 기압센서 정보를 생성한다. 단말의 높이 정보는 기압센서 뿐만 아니라 자이로 센서, 가속도 센서, 기울기 센서, 피에조(piezo) 센서 등을 이용하여 획득할 수 있다.
최종적으로, 단말은 1215 단계에서 AP로 부터 단말의 위치 정보를 수신한다. 상기 단말의 위치 정보는 AP 또는 서버에 의해 추정된 단말의 위치 정보를 포함한다.
측위 오차 D2는 D1에서 D3를 뺌으로써 보정 및 추정될 수 있다. 여기서, D2(오차)는 X 좌표, Y 좌표의 위치(430) 값에 따라서 줄이거나 최소화할 수 있다.
도 12의 1205 단계의 동작은 생략 가능하고, 1207 단계~1213 단계의 동작의 순서는 서로 변경 가능하다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 서버에서 단말의 위치 추정 방법을 도시한 흐름도이다.
서버는 1301 단계에서 AP로 부터 AP의 높이 정보를 수신한다.
서버는 1303 단계에서 AP로 부터 AOA 방식을 이용하여 획득된 태그과 AP간 각도 정보 (또는 단말과 AP간 각도 정보)를 수신한다. 추가 가능한 실시 예로써, 서버는 1303 단계에서 AP로 부터 수신 신호 세기를 기반으로 한 위상 정보를 수신하고, 수신된 위상 정보를 기반으로 하여 단말의 방향각 정보를 결정할 수 있다.
단말은 무선 통신 방법을 이용하여 AP로 무선 신호를 송신 할 수 있다. 무선 통신 방법은 NFC(near field communication), ZigBee, WI-FI(Wireless Fidelity), 비콘(BLE) 통신 방법을 포함할 수 있다. AP는 무선 신호를 수신하고, 수신 신호의 RSSI(received signal strength indicator)를 이용하여 거리를 측정할 수 있다. RSSI란 수신 신호의 강도를 나타내는 지표이다. 잡음이 존재하지 않는 이상적인 환경에서, 동일한 무선 신호에 대한 동일한 거리의 RSSI 값은 항상 같은 값을 갖게 된다. RSSI의 단위로는 dBm이 사용되며 수치가 클수록 수신되는 신호의 강도가 강하다. RSSI는 거리의 제곱에 반비례하기 때문에 거리가 멀어질수록 신호의 세기가 약해진다. 이런 한 RSSI 특성을 이용하여, AP는 단말과 AP간의 거리를 측정할 수 있다.
서버는 1305 단계에서 AP로 부터 단말의 기압센서 정보를 수신한다. 단말은 기압센서를 이용하여 측정된 기압의 변화로 단말의 수직 이동량(또는 고도값)을 포함하는 기압센서 정보를 생성한다. 단말의 높이 정보는 기압센서 뿐만 아니라 자이로 센서, 가속도 센서, 기울기 센서, 피에조(piezo) 센서 등을 이용하여 획득할 수 있다.
서버는 1307 단계에서 AP의 높이 정보, 각도(φ) 정보, 단말의 기압센서 정보를 기반으로 하여 단말의 위치 정보를 추정한다. 서버는 추가 가능한 실시 예로써, 1307 단계에서 단말의 방향각 정보 및 단말의 기압센서 정보를 기반으로 하여 단말의 위치 정보를 추정할 수 있다. AP(210)단말(220)측위 오차 D2는 D1에서 D3를 뺌으로써 추정 및 보정할 수 있다. 여기서, D2는 X 좌표, Y 좌표의 위치(430) 값에 따라서 줄이거나 최소화할 수 있다.
추가 가능한 실시 예로써, AP에서 수신 신호를 기반으로 하여 위상 정보를 계산하고, 신호 세기 정보를 계산하여 서버로 전송하면, 서버에서 단말의 방향각 정보 및 단말과 AP간 거리를 결정할 수 있다.
서버는 1309 단계에서 추정된 위치 정보를 AP 또는 AP를 통해 단말로 전송한다.
도 13의 1301 단계, 1303 단계, 1305 단계의 순서는 서로 변경 가능하다.
도 14는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 서버에서 단말의 위치 추정 방법을 도시한 흐름도이다.
서버는 1401 단계에서 AP로 부터 맵 정보 또는 거리 센서를 이용하여 획득한 AP의 높이 정보를 수신한다. 추가 가능한 실시 예로써, AP의 높이 정보는 상기 단말로 부터 수신된 수신 신호 세기를 이용하여 상기 AP와 단말간의 거리를 측정하고, 삼각 비례식 및 상기 기압센서 정보를 기반으로 하여 결정될 수 있다.
서버는 1403 단계에서 AP로 부터 단말의 방향각 정보 수신한다. 상기 단말의 방향각 정보는 AoA 방식을 이용하여 획득된 단말과 AP간 각도 정보를 포함한다.
서버는 1405 단계에서 AP로 부터 단말의 센서 정보를 수신한다. 단말은 기압센서를 이용하여 측정된 기압의 변화로 단말의 수직 이동량(또는 고도값)을 포함하는 기압센서 정보를 생성하고, 생성된 기압센서 정보는 AP를 통해 서버로 전송한한다. 단말의 높이 정보는 기압센서 뿐만 아니라 자이로 센서, 가속도 센서, 기울기 센서, 피에조(piezo) 센서 등을 이용하여 획득할 수 있다.
서버는 1407 단계에서 AP로 부터 수신된 정보(맵 정보 또는 거리 센서를 이용하여 획득한 AP의 높이 정보, 및 단말의 방향각 정보, 단말의 센서 정보)를 기반으로 단말의 위치 정보를 추정 및 보정한다. 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 측위 오차 D2는 D1에서 D3를 뺌으로써 보정 및 추정될 수 있다. 여기서, D2(오차)는 X 좌표, Y 좌표의 위치(430) 값에 따라서 줄이거나 최소화할 수 있다.
서버는 1409 단계에서 추정 및 보정된 단말의 위치 정보를 데이터베이스에 저장한다.
서버는 1411 단계에서 추정 및 보정된 단말의 위치 정보를 AP 또는 AP를 통해 단말로 전송한다.
도 14의 1401 단계, 1403 단계, 1405 단계의 순서는 서로 변경 가능하다.
도 15는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 단말에서 단말의 위치 추정 방법을 도시한 흐름도이다.
도 15는 단말에서 직접 단말의 위치 정보를 보정 및 추정하는 동작 흐름도이다.
단말은 1501 단계에서 단말의 높이 정보를 추출한다. 상기 단말의 높이 정보는 기압센서 정보를 통해 알 수 있다. 단말은 기압센서를 이용하여 측정된 기압의 변화로 단말의 수직 이동량(또는 고도값)을 포함하는 기압센서 정보를 생성한다.
또한 단말의 높이 정보는 기압센서 뿐만 아니라 자이로 센서, 가속도 센서, 기울기 센서, 피에조(piezo) 센서 등을 이용하여 획득할 수 있다.
단말은 1503 단계에서 AP로 부터 단말의 방향각 정보를 수신한다. 단말의 방향각 정보는 AoA 방식을 이용하여 획득된 단말과 AP간 각도 정보를 포함한다.
단말은 1505 단계에서 AP로 부터 AP의 높이 정보를 수신한다. AP의 높이 정보는 거리 센서 또는 맵 정보를 통해 알 수 있다.
추가 가능한 실시 예로써, AP의 높이 정보는 상기 단말로 부터 수신된 수신 신호 세기를 이용하여 상기 AP와 단말간의 거리를 측정하고, 삼각 비례식 및 상기 기압센서 정보를 기반으로 하여 결정될 수 있다.
추가 가능한 실시 예로써, 단말은 1503 단계 및 1505 단계 대신에, AP로 부터 단말의 위상 정보(방향 정보)를 수신하여 단말과 AP간 각도 정보 및 AP의 높이 정보를 획득할 수 있다. 단말은 1507 단계에서 단말의 높이 정보, AP의 높이 정보, 단말과 AP간 각도 정보를 기반으로 하여 단말의 위치 정보를 보정 및 추정한다.
단말은 1509 단계에서 보정 및 추정된 단말의 위치 정보를 AP 또는 AP를 통해 서버로 전송한다.
도 15의 1501 단계, 1503 단계, 1505 단계의 순서는 서로 변경 가능하다.
도 16은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 매장 관리 방법을 나타낸 예시도이다.
참조번호 1604는 예컨대, 옷 매장에서 옷 또는 옷걸이에 부착된 태그 또는 센서를 나타낸다.
참조번호 1606은 도 16에 도시하지 않은 서버와 연결되고, 상기 옷 매장 내에 존재하는 디지털 사이니지를 나타낸다. 디지털 사이니지(1606)는 위치 추정기(1602)를 내장하며, 상기 위치 추정기(1602)를 통해 태그 또는 센서(1604)와 연동할 수 있다. 디지털 사이니지(1606)는 사용자의 의도를 반영한 가상의 의복 매칭 영상을 디스플레이할 수 있다. 여기서, 가상의 의복 매칭 영상은, 태그가 움직이는 횟수 등을 고려하여 사용자의 선호도를 판단하고, 판단된 사용자의 선호도를 반영한 의상을 의미한다.
따라서, 본 발명의 제4 실시 예는 사용자의 의도를 파악하여 사용자가 관심있어 하는 상품 정보를 제공할 수 있다.
본 발명의 제4 실시 예는 이하의 도 17 내지 도 19를 통해 설명하기로 한다.
도 17은 본 발명의 제4 실시 에에 따른 AP에서 매장 관리를 위한 위치 추정 방법을 나타낸 흐름도이다.
AP는 1701 단계에서 매장 내의 옷걸이에 부착된 태그로 부터 신호를 수신한다. AP는 1703 단계에서 태그로 부터 태그의 센서 정보를 수신하고, 수신된 센서 정보를 서버로 전송한다. 태그의 센서 정보를 통해 태그의 높이 정보를 식별할 수 있다. 구체적으로, 태그의 높이 정보는 태그에 부착된 기압센서 정보를 알 수 있다.
AP는 1705 단계에서 태그로 부터 태그의 방향각 정보를 식별하고, 식별된 방향각 정보를 서버로 전송한다. 상기 태그의 방향각 정보는 AoA 방식을 이용하여 획득된 태그와 AP간 각도 정보 중 적어도 하나를 포함한다.
AP는 1707 단계에서 태그와의 거리 정보를 확인하고, 확인된 정보를 서버로 전송한다.
도면에 도시하지 않았지만, AP는 서버로 부터 추정된 태그의 위치 정보를 1707 단계 이후에 수신할 수 있다. 그리고, 도 17의 1703 단계, 1705단계의 순서는 서로 변경 가능하다.
도 18은 본 발명의 제4 실시 에에 따른 서버에서 매장 관리를 위한 위치 추정 방법을 나타낸 흐름도이다.
서버는 1801 단계에서 AP로 부터 태그의 센서 정보를 수신한다. 태그의 센서 정보를 통해 태그의 높이 정보를 식별할 수 있다. 태그의 높이 정보는 태그에 부착된 기압센서 정보를 알 수 있다.
서버는 1803 단계에서 AP로 부터 태그의 방향각 정보를 수신한다. 상기 태그의 방향각 정보는 AoA 방식을 이용하여 획득된 태그와 AP간 각도 정보 중 적어도 하나를 포함한다.
서버는 1805 단계에서 AP로 부터 태그와의 거리 정보를 수신한다.
서버는 1807 단계에서 수신된 센서 정보, 방향각 정보, 거리 정보를 기반으로 하여 태그의 위치 정보 또는 사용자의 의도를 분석할 수 있다. 추가적으로 서버는 태그가 움직이는 횟수 등을 고려하여 기반으로 하여 태그의 위치 정보 또는 사용자의 의도를 분석할 수 있다. 서버는 1809 단계에서 분석 결과를 데이터베이스에 저장한다.
서버는 1811 단계에서 디지털 사이니지로 부터 상품 정보 요청을 수신한다. 그러면, 서버는 1813 단계에서 사용자의 의도가 반영된 상품 정보를 디지털 사이니지로 전송한다.
도 18의 1801 단계, 1803 단계, 1805 단계의 순서는 서로 변경 가능하다.
도 19는 본 발명의 제4 실시 에에 따른 디지털 사이니지에서 매장 관리를 위한 위치 추정 방법을 나타낸 흐름도이다.
디지털 사이니지는 1901 단계에서 서버로 사용자 의도가 반영된 상품정보를 요청한다.
디지털 사이니지는 1903 단계에서 서버로 부터 사용자 의도가 반영된 상품정보를 수신한다. 상기 사용자 의도는 센서 정보, 방향각 정보, 거리 정보, 태그가 움직이는 횟수 등을 기반으로 하여 결정될 수 있다.
디지털 사이니지는 1905 단계에서 수신된 상품정보를 디스플레이한다.
도 20은 본 발명의 제5 실시 예에 따른 마트 관리를 위한 위치 추정 방법을 나타낸 예시도이다.
태그 또는 센서(2000)는 마트 내의 카트에 부착된 태그 또는 센서를 나타낸다.
AP(2040)은 위치 추정기를 포함할 수 있으며, AP의 높이 정보를 확인하고, 태그의 방향각 정보를 확인하며, 태그의 높이 정보를 태그로 부터 수신한다. AP(2040)은 AP의 높이 정보, 태그의 방향각 정보, 및 태그의 높이 정보를 서버(2020)로 전송한다.
서버(2020)는 디지털 기기(2010)와 연결하며, 태그의 동선 정보를 기반으로 하여 사용자의 구매패턴을 분석하고, 그 결과를 상기 디지털 기기(2010)로 전송한다.
디지털 기기(2010)는 서버(2020)로 부터 구매패턴 결과를 수신하고, 수신된 구매패턴 결과를 디스플레이한다.
본 발명의 제5 실시 예는 태그(사용자)의 위치, 사용자의 쇼핑 시간, 및 사용자의 구매 상품 정보 등을 정확하게 검출할 수 있다.
도 21은 본 발명의 제5 실시 예에 따른 AP에서 마트 관리를 위한 위치 추정 방법을 나타낸 흐름도이다.
AP는 2101 단계에서 AP 높이 정보를 확인하고, 상기 AP 높이 정보를 서버로 전달한다.
AP는 2103 단계에서 카트 내 카트 밖에 부착된 태그의 방향각 정보를 확인하고, 상기 태그의 방향각 정보를 서버로 전달한다. 상기 태그의 방향각 정보는 AoA 방식을 이용하여 획득된 태그와 AP간 각도 정보 중 적어도 하나를 포함한다.
AP는 2105 단계에서 태그로 부터 태그의 높이 정보를 수신하고, 상기 태그의 높이 정보를 서버로 전달한다. 태그의 센서 정보를 통해 태그의 높이 정보를 식별할 수 있다. 구체적으로, 태그의 높이 정보는 태그에 부착된 기압센서 정보를 알 수 있다.
도 21의 2101 단계, 2103 단계, 2105 단계의 순서는 서로 변경 가능하다.
도 22는 본 발명의 제5 실시 예에 따른 서버에서 마트 관리를 위한 위치 추정 방법을 나타낸 흐름도이다.
서버는 2201 단계에서 AP로 부터 AP 높이 정보를 수신한다. 태그의 센서 정보를 통해 태그의 높이 정보를 식별할 수 있다. 태그의 높이 정보는 태그에 부착된 기압센서 정보를 알 수 있다.
서버는 2203 단계에서 AP로 부터 태그의 방향각 정보를 수신한다. 상기 태그의 방향각 정보는 AoA 방식을 이용하여 획득된 태그와 AP간 각도 정보 중 적어도 하나를 포함한다.
서버는 2205 단계에서 AP로 부터 태그의 높이 정보를 수신한다.
서버는 2207 단계에서 AP의 높이 정보, 태그의 방향각 정보, 태그의 높이 정보 등을 고려하여 태그의 위치 정보를 결정한다. 서버는 2209 단계에서 태그의 위치 정보를 데이터베이스에 저장한다. 서버는 2211 단계에서 태그의 위치 정보를 상기 서버와 연결된 디지털 기기로 전송한다. 서버는 2213 단계에서 디지털 기기로 부터 구매패턴 분석 요청을 수신하면, 2215 단계에서 구매패턴을 분석한다. 구매패턴은 태그의 동선 정보를 기반으로 하여 결정될 수 있다. 서버는 2217 단계에서 구매패턴 분석 결과를 디지털 기기로 전송한다.
도 22의 2201 단계, 2203 단계, 2205 단계의 순서는 서로 변경 가능하다.
도 23은 본 발명의 제5 실시 예에 따른 서버와 연결된 디지털 기기에서 마트 관리를 위한 위치 추정 방법을 나타낸 흐름도이다.
디지털 기기는 서버와 연결된 기기로써, 2301 단계에서 태그의 위치 정보 또는 사용자의 구매패턴을 서버로 요청한다.
디지털 기기는 2303 단계에서 태그의 위치 정보를 서버로 부터 수신한다. 뿐만 아니라, 디지털 기기는 태그의 위치 정보 뿐만 아니라 구매패턴 분석 결과를 수신한다.
디지털 기기는 2305 단계에서 태그의 위치 정보 또는 구매패턴 분석 결과를 기반으로 하여 태그의 동선을 확인한다. 이후 디지털 기기는 2307 단계에서 상품정보를 디스플레이한다.
도 24는 본 발명의 실시 예에 따른 AP의 블록 구성도이다.
AP는 안테나부(2410), 빔포밍 송수신기(2420), 프로세서(2430), 및 메모리부(2440)를 포함한다.
안테나부(2410)는 다수의 안테나 어레이들을 포함하여 구성되며, 신호 송수신을 담당한다. 예를 들어, 안테나부(2410)는 mmWave 기술을 이용하여 60GHz 대역의 신호를 송수신한다. 빔포밍 송수신기(2420)는 하나 이상의 빔을 형성하고, 형성된 빔을 통해 신호가 송수신되도록 처리한다. 예를 들어, 빔포밍 송수신기(2420)는 도면에 도시하지 않았지만 부호기, 변조기, 역다중화기, 빔형성기, 빔포밍 벡터 형성기, 직교주파수분할다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM) 변조기, 고주파(radio frequency, RF) 처리기 등을 포함하여 구성될 수 있다.
프로세서(2430)는 디바이스의 전반적인 동작을 제어한다. 특히, 본 발명의 실시 예들에 따른 프로세서(2430)는 단말의 위치를 추정하는 이벤트가 발생하면, AP의 높이 정보를 확인한다. 아울러 프로세서(2430)는 AoA 방식을 이용하여 단말과 AP간 각도 정보를 확인한다.
프로세서(2430)는 단말의 높이 정보를 상기 단말로 요청하여 수신한다. 제어부(2006)는 상기 단말의 높이 정보는 단말로 부터 기압센서 정보를 수신함으로써 알 수 있다. 상기 기압센서 정보는 단말의 수직 이동량(또는 고도값)을 포함한다.
프로세서(2430)는 AP의 높이 정보 및 단말의 높이 정보, 방향각(φ) 정보를 알면, X 좌표, Y 좌표의 위치를 알 수 있으므로 단말의 위치 정보를 추정 및 보정한다 여기서, AP(210)와 X 좌표, Y 좌표의 위치와의 거리 차이를 D1이라 정의하고, 단말의 실재 위치와 X 좌표, Y 좌표의 위치와의 거리 차이를 D2라 정의한다.
프로세서(2430)는 측위 오차 D2는 D1에서 D3를 뺌으로써 추정 및 보정할 수 있다.로 부터메모리부(2440)는 프로세서(2430)의 처리 및 제어를 위한 프로그램이 저장될 수도 있고, 입/출력되는 데이터들의 임시 저장을 위한 기능을 수행할 수 있다.
도 25는 본 발명의 실시 예에 따른 안테나부 및 빔포밍 송수신기의 상세 구성도이다.
도 25을 참조하면 안테나부(2510)는 M개의 배열 안테나 어레이들을 포함하고, 신호 송수신을 담당한다. 예를 들어, 안테나부는 mmWave 기술을 이용하여 60GHz대역의 신호를 송수신한다.
상기 빔포밍 송수신기는 하나 이상의 빔을 형성한다. 빔포밍 송수신기는 형성된 빔을 통해 수신된 신호(2500)에 M개의 가중치 값(2520)을 각각 곱하고, 이들 각각의 값들을 합친다(2530). 합해진 값들은 프로세서(2530)로 전달된다.
도 26은 본 발명의 실시 예에 따른 단말 블록 구성도이다.
단말은 도 26에 도시된 구성요소들 중 적어도 하나 이상을 포함하여 구성될 수 있다.
도 26을 참조하면, 단말은 제어부(2670), 통신부(2630), 메모리(2620), GPS칩(2625), 마이크로폰(2650), 촬상부(2655), 스피커부(2660), 디스플레이부(2610), 사용자 입력부(2615), 센서부(2680) 등을 포함한다.
제어부(2670)는 CPU(2673)와, 단말의 제어를 위한 제어 프로그램이 저장된 ROM(2672) 및 단말의 외부로 부터 입력되는 신호 또는 데이터를 기억하거나, 단말에서 수행되는 작업을 위한 기억영역으로 사용되는 RAM(2671) 등을 포함하며, 단말의 다른 구성요소들을 제어한다.
통신부(2630)는 각종 유/무선 통신 방식을 이용하여 외부 장치와 정보를 송수신하는 구성으로, 와이파이칩(2631), 블루투스칩(2632), 무선통신 칩(2633), NFC칩(2634) 중 적어도 하나를 포함한다.
메모리(2620)는 단말의 동작 수행을 위한 프로그램, 동작 수행에 따른 데이터 등을 저장한다.
사용자 입력부(2615)는 디바이스와 사용자 사이의 인터페이스를 위한 것으로, 키(2616), 터치 패널(2617), 펜 인식 패널(2618) 등을 포함할 수 있다. 키(2616), 터치 패널(2617), 펜 인식 패널(2618) 등이 눌러지는 경우, 대응되는 제어명령이 생성되어 제어부(2670)로 전달되고, 제어부(2670)는 대응되는 제어명령에 따라 단말의 동작을 제어한다.
GPS칩(2625)은 궤도상에 있는 복수의 GPS위성들(도면에 도시되지 아니함)에서부터 전파를 수신하고, GPS 위성들에서부터 단말까지 전파도달시간(Time of Arrival) 및 GPS 파라미터들을 이용하여 단말의 위치를 산출할 수 있다.
단말은 마이크로폰(2650), 촬상부(2655), 스피커부(2660)를 더 포함한다.
마이크로폰(2650)은 제어부(2670)의 제어에 따라 음성(voice) 또는 사운드(sound)를 입력받아 전기적인 신호를 생성한다.
촬상부(2655)는 사용자 조작에 따라 촬상 작업을 수행하는 구성요소이다.
스피커부(2660)는 제어부(2670)의 제어에 따라 다양한 신호(예, 무선신호, 방송신호, 디지털 오디오 파일, 디지털 동영상 파일 또는 사진 촬영 등)에 대응되는 사운드를 멀티 디스플레이부(2610)의 외부로 출력할 수 있다.
센서부(2680)는 기 설정된 범위 내에 존재하는 적어도 하나의 물리량을 감지하는 구성이다. 예를 들어, 영상을 촬상할 수 있는 카메라, 이동하는 물체에 가해지는 힘에 따른 가속도 또는 정지해 있는 물체의 중력가속도를 검출하는 가속도 센서와, 자기장의 흐름을 검출하여 방위를 탐지할 수 있는 지자기 센서(2681), 회전 속도를 검출하여 움직임을 검출하는데 사용되는 자이로 센서(2682), 물체에서 발산하는 적외광을 검출하는 적외선 센서(IR:Infrared Ray Sensor)(도면에 기재하지 않음), 이동하는 물체에 가해지는 힘에 따른 가속도 또는 정지해 있는 물체의 중력가속도를 검출하는 가속도 센서(2683), 가해지는 기압의 세기를 검출하는 기압 센서(2684) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상술한 센서를 구비한 실시 예에 대해서는 앞에서 상세하게 기재한 바 있다.
디스플레이부(2610)은 제어부(2670)에 의해 실행될 수 있는 다양한 어플리케이션(예, 통화, 데이터 전송, 방송, 카메라 등)의 정보를 표시하고 그에 적응되게 구성된 사용자 인터페이스를 제공하는 터치 스크린으로 구성될 수 있다. 제어부(2670)는 터치 스크린 상에서 감지되는 사용자 제스처에 응답하여 터치 스크린에 표시된 소프트 키가 선택되게 하거나 또는 소프트 키에 대응하는 어플리케이션 혹은 기능을 실행할 수 있다. 상기 사용자 제스처는 손가락 혹은 기구에 의한 터치, 인체에 의한 모션 인식 등을 포함한다.
도 27은 본 발명의 실시 예에 따른 서버의 블록 구성도이다.
서버는 통신부(2702), 저장부(2704), 및 제어부(2706)를 포함한다.
상기 통신부(2702)는 본 발명의 실시 예에 따라 데이터를 AP 또는 디지털 기기 또는 디지털 사이니지와 송수신하기 위한 송신 모듈과 수신 모듈을 각각 포함한다.
제어부(2706)는 단말, 디지털 사이니지, AP가 요청한 정보를 제공하는 장치로, 다양한 종류의 데이터를 저장할 수 있다.
제어부(2706)는 AP의 제어부에서 단말의 위치 정보를 추정 및 보정하는 동작과 동일한 동작을 수행한다.(즉, 도 8, 도 9의 동작을 수행) 다른 실시 예로써, 제어부(2706)는 도 16과 같이, 센서 정보, 방향각 정보, 거리 정보를 기반으로 하여 사용자의 의도를 분석한다. 다른 실시 예로써, 제어부(2706)는 도 20 같이, AP 높이 정보, 태그의 방향각 정보, 및 태그의 위치 정보를 기반으로 하여 태그의 위치 정보를 결정하고, 태그의 위치 정보를 기반으로 구매패턴을 분석한다.
저장부(2704)는 제어부(2706)의 처리 및 제어를 위한 프로그램이 저장될 수도 있고, 입/출력되는 데이터들의 임시 저장을 위한 기능을 수행할 수 있다.
한편 본 발명의 일 실시 예에 따른 단말의 위치 추정 방법 및 장치는 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 조합의 형태로 실현 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다. 이러한 임의의 소프트웨어는 예를 들어, 삭제 가능 또는 재기록 가능 여부와 상관없이, ROM 등의 저장 장치와 같은 휘발성 또는 비휘발성 저장 장치, 또는 예를 들어, RAM, 메모리 칩, 장치 또는 집적 회로와 같은 메모리, 또는 예를 들어 CD, DVD, 자기 디스크 또는 자기 테이프 등과 같은 광학 또는 자기적으로 기록 가능함과 동시에 기계(예를 들어, 컴퓨터)로 읽을 수 있는 저장 매체에 저장될 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 단말의 위치 추정 방법은 제어부 및 메모리를 포함하는 컴퓨터 또는 휴대 단말에 의해 구현될 수 있고, 상기 메모리는 본 발명의 실시 예들을 구현하는 지시들을 포함하는 프로그램 또는 프로그램들을 저장하기에 적합한 기계로 읽을 수 있는 저장 매체의 한 예임을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명은 본 명세서의 임의의 청구항에 기재된 장치 또는 방법을 구현하기 위한 코드를 포함하는 프로그램 및 이러한 프로그램을 저장하는 기계(컴퓨터 등)로 읽을 수 있는 저장 매체를 포함한다. 또한, 이러한 프로그램은 유선 또는 무선 연결을 통해 전달되는 통신 신호와 같은 임의의 매체를 통해 전자적으로 이송될 수 있고, 본 발명은 이와 균등한 것을 적절하게 포함한다.
또한 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 위치 추정 장치는 유선 또는 무선으로 연결되는 프로그램 제공 장치로 부터 상기 프로그램을 수신하여 저장할 수 있다. 상기 프로그램 제공 장치는 상기 프로그램 처리 장치가 기 설정된 단말의 위치 추정 방법을 수행하도록 하는 지시들을 포함하는 프로그램, 무선 통신 시스템에서 데이터 스케쥴링 방법에 필요한 정보 등을 저장하기 위한 메모리와, 상기 프로그램 처리 장치와의 유선 또는 무선 통신을 수행하기 위한 통신부와, 상기 프로그램 처리 장치의 요청 또는 자동으로 해당 프로그램을 상기 송수신 장치로 전송하는 제어부를 포함할 수 있다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (22)

  1. 억세스 포인트(access point: AP)에 의해 수행되는 방법에 있어서,
    단말로 비콘 신호의 전송 요청을 송신하는 단계;
    상기 단말로 상기 AP의 높이 정보 및 상기 AP와 상기 단말 간의 각(angle) 정보를 송신하는 단계; 및
    상기 단말로부터 상기 비콘 신호 및 기압센서에 대한 정보를 수신하는 단계를 포함하고,
    상기 기압센서에 대한 정보는 상기 단말의 높이 정보를 포함하고,
    상기 AP의 높이가 0인 기준 점으로부터의 상기 단말의 위치는 상기 AP의 높이 정보, 상기 단말의 높이 정보, 및 측위 거리의 비례를 이용하여 추정되고, 및
    상기 측위 거리는 상기 AP의 높이 정보, 상기 단말의 높이 정보, 및 상기 단말과 상기 AP간의 상기 각 정보를 기반으로 추정됨을 특징으로 하는 상기 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단말의 높이 정보는 자이로센서, 가속도센서, 기울기센서, 피에조(piezo)센서 또는 상기 기압센서 중 적어도 하나를 기반으로 생성됨을 특징으로 하는 상기 방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 억세스 포인트(access point : AP)에 있어서,
    트랜시버(transceiver); 및
    상기 트랜시버를 통하여 단말로 비콘 신호의 전송 요청을 송신하고, 상기 단말로 상기 AP의 높이 정보 및 상기 AP와 상기 단말 간의 각(angle) 정보를 송신하고, 상기 단말로부터 상기 비콘 신호 및 기압센서에 대한 정보를 수신하도록 구성되는 제어부를 포함하고,
    상기 기압센서에 대한 정보는 상기 단말의 높이 정보를 포함하고,
    상기 AP의 높이가 0인 기준 점으로부터의 상기 단말의 위치는 상기 AP의 높이 정보, 상기 단말의 높이 정보, 및 측위 거리의 비례를 이용하여 추정되고, 및
    상기 측위 거리는 상기 AP의 높이 정보, 상기 단말의 높이 정보, 및 상기 단말과 상기 AP간의 상기 각 정보를 기반으로 추정됨을 특징으로 하는 상기 AP.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 단말의 높이 정보는 자이로센서, 가속도센서, 기울기센서, 피에조(piezo)센서 또는 상기 기압센서 중 적어도 하나를 기반으로 생성됨을 특징으로 하는 상기 AP.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 단말에 의해 수행되는 방법에 있어서,
    억세스 포인트(access point: AP)로부터 비콘 신호의 전송 요청을 수신하는 단계;
    상기 AP로부터 상기 AP의 높이 정보 및 상기 AP와 상기 단말 간의 각(angle) 정보를 수신하는 단계;
    상기 요청에 대한 응답으로, 상기 단말의 기압센서에 대한 정보를 추출하는 단계; 및
    상기 AP로 상기 기압센서에 대한 정보 및 상기 비콘 신호를 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 기압센서에 대한 정보는 상기 단말의 높이 정보를 포함하고,
    상기 AP의 높이가 0인 기준 점으로부터의 상기 단말의 위치는 상기 AP의 높이 정보, 상기 단말의 높이 정보, 및 측위 거리의 비례를 이용하여 추정되고, 및
    상기 측위 거리는 상기 AP의 높이 정보, 상기 단말의 높이 정보, 및 상기 단말과 상기 AP간의 상기 각 정보를 기반으로 추정됨을 특징으로 하는 상기 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 단말의 높이 정보는 자이로센서, 가속도센서, 기울기센서, 피에조(piezo)센서 또는 상기 기압센서 중 적어도 하나를 기반으로 생성됨을 특징으로 하는 상기 방법.
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 단말에 있어서,
    억세스 포인트(access point: AP)로부터 비콘 신호를 전송하기 위한 요청을 수신하고,
    상기 AP로부터 상기 단말과 상기 AP 간의 각(angle) 정보와 상기 AP의 높이 정보를 수신하는 수신부;
    상기 요청에 대한 응답으로, 상기 단말의 기압센서에 대한 정보를 추출하는 제어부; 및
    상기 AP로 상기 비콘 신호 및 상기 단말의 기압센서에 대한 정보를 전송하는 전송부를 포함하고,
    상기 기압센서에 대한 정보는 상기 단말의 높이 정보를 포함하고,
    상기 AP의 높이가 0인 기준 점으로부터의 상기 단말의 위치는 상기 AP의 높이 정보, 상기 단말의 높이 정보, 및 측위 거리의 비례를 이용하여 추정되고, 및
    상기 측위 거리는 상기 AP의 높이 정보, 상기 단말의 높이 정보, 및 상기 단말과 상기 AP간의 상기 각 정보를 기반으로 추정됨을 특징으로 하는 상기 단말.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 단말의 높이 정보는 자이로센서, 가속도센서, 기울기센서, 피에조(piezo)센서 또는 상기 기압센서 중 적어도 하나를 기반으로 생성됨을 특징으로 하는 상기 단말.
  21. 삭제
  22. 삭제
KR1020160001119A 2016-01-05 2016-01-05 단말의 위치 추정 방법 및 장치 KR102356954B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160001119A KR102356954B1 (ko) 2016-01-05 2016-01-05 단말의 위치 추정 방법 및 장치
PCT/KR2016/012305 WO2017119580A1 (en) 2016-01-05 2016-10-28 Method and apparatus for estimating position of terminal
US15/341,613 US10149107B2 (en) 2016-01-05 2016-11-02 Method and apparatus for estimating position of terminal

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160001119A KR102356954B1 (ko) 2016-01-05 2016-01-05 단말의 위치 추정 방법 및 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170082006A KR20170082006A (ko) 2017-07-13
KR102356954B1 true KR102356954B1 (ko) 2022-01-28

Family

ID=59227333

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160001119A KR102356954B1 (ko) 2016-01-05 2016-01-05 단말의 위치 추정 방법 및 장치

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10149107B2 (ko)
KR (1) KR102356954B1 (ko)
WO (1) WO2017119580A1 (ko)

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170049937A (ko) * 2015-10-29 2017-05-11 에스케이플래닛 주식회사 경로안내서비스장치 및 그 동작 방법
KR20180096277A (ko) 2017-02-21 2018-08-29 삼성전자주식회사 무선 통신 시스템에서 송신 전력 제어 방법 및 장치
US10165426B1 (en) * 2017-06-22 2018-12-25 Apple Inc. Methods for maintaining line-of-sight communications
US10631262B2 (en) * 2017-10-25 2020-04-21 T-Mobile Usa, Inc. Determining device location
KR102411124B1 (ko) * 2017-10-27 2022-06-21 삼성전자주식회사 전자 장치 및 전자 장치에서 외부 장치를 이용한 태스크 수행 방법
US10873871B2 (en) * 2017-11-06 2020-12-22 Qualcomm Incorporated Path selection for fine timing measurement protocol
KR102018517B1 (ko) * 2017-12-28 2019-11-04 주식회사 베스텔라랩 주차장 애플리케이션을 이용한 주차 공간 안내 방법 및 장치
KR20190093956A (ko) * 2018-02-02 2019-08-12 삼성전자주식회사 블루투스 프로토콜에 기반한 측위 방법 및 전자 장치
JP7195750B2 (ja) * 2018-03-29 2022-12-26 サトーホールディングス株式会社 位置特定システム、位置特定方法、及びプログラム
CN110324390A (zh) 2018-03-30 2019-10-11 京东方科技集团股份有限公司 一种接入方法、物联网平台、应用设备、服务设备
US10367932B1 (en) 2018-04-05 2019-07-30 Polaris Wireless, Inc. Calibration of measurement bias of a barometric sensor in a wireless terminal
KR102242714B1 (ko) 2018-08-03 2021-04-22 엘지전자 주식회사 이동 로봇 및 그 제어방법, 이동 로봇 시스템
KR102242713B1 (ko) * 2018-08-03 2021-04-22 엘지전자 주식회사 이동 로봇 및 그 제어방법, 및 단말기
KR102266713B1 (ko) 2018-08-03 2021-06-21 엘지전자 주식회사 이동 로봇, 이동 로봇 시스템 및 이동 로봇 시스템의 제어 방법
KR102292263B1 (ko) 2018-08-03 2021-08-24 엘지전자 주식회사 이동 로봇, 이동 로봇 시스템 및 이동 로봇의 충전대 이동 방법
US11960278B2 (en) 2018-08-05 2024-04-16 Lg Electronics Inc. Moving robot and controlling method thereof
US20200073480A1 (en) * 2018-08-31 2020-03-05 Qualcomm Incorporated GESTURE CLASSIFICATION AND CONTROL USING mm WAVE RADAR
WO2020115351A1 (en) * 2018-12-03 2020-06-11 Lac Camera Systems Oy Self-positioning method, self-positioning system and tracking beacon unit
WO2020159246A2 (ko) * 2019-01-30 2020-08-06 권도균 증강 현실 방법을 이용하여 장비를 원격 제어하는 가상 현실 구현 장치 및 그 방법 및 이를 이용한 관리 시스템
US11307299B2 (en) * 2019-08-07 2022-04-19 Apple Inc. Radio frequency based sensing using communication signals
EP4165369A1 (en) 2020-06-11 2023-04-19 Nextnav, LLC Constraining barometric pressure sensor calibration with sporadic data collection
KR102507196B1 (ko) 2021-01-11 2023-03-07 고려대학교 산학협력단 기압과 자기장을 이용한 사용자가 위치한 층 식별 장치 및 방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040258012A1 (en) * 2003-05-23 2004-12-23 Nec Corporation Location sensing system and method using packets asynchronously transmitted between wireless stations
US20120013475A1 (en) * 2010-07-16 2012-01-19 Qualcomm Incorporated Location determination using radio wave measurements and pressure measurements
US20140335891A1 (en) * 2013-05-10 2014-11-13 Qualcomm Incorporated Systems and methods of offloaded positioning for determining location of wlan nodes

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6847824B1 (en) 2001-03-20 2005-01-25 Bellsouth Intellectual Property Corp. Location visit detail services for wireless devices
US7474262B2 (en) 2005-07-01 2009-01-06 Delphi Technologies, Inc. Digital beamforming for an electronically scanned radar system
US7609972B2 (en) * 2005-08-02 2009-10-27 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. Acquisition, pointing, and tracking architecture for laser communication
JP5088926B2 (ja) 2006-08-25 2012-12-05 住化スタイロンポリカーボネート株式会社 難燃性に優れた光拡散性ポリカーボネート樹脂組成物およびそれからなる光拡散板
US20080139114A1 (en) * 2006-12-06 2008-06-12 Motorola, Inc. Method for determining user location based on association with seamless mobility context
US8838481B2 (en) 2011-07-26 2014-09-16 Golba Llc Method and system for location based hands-free payment
US8600341B2 (en) 2008-03-14 2013-12-03 William J. Johnson System and method for location based exchanges of data facilitating distributed locational applications
KR101386032B1 (ko) * 2010-03-12 2014-04-16 한국전자통신연구원 비상 위치 지시용 무선 표지 단말기 및 그의 동작 상태 감시 장치와 방법
US8576122B2 (en) 2010-06-15 2013-11-05 Lg Innotek Co., Ltd. Method for measuring location of mobile terminal
KR101744723B1 (ko) 2010-12-20 2017-06-20 한국전자통신연구원 실내 위치 인식 시스템 및 이를 이용한 실내 위치 인식 방법
US8989769B2 (en) 2011-01-11 2015-03-24 Qualcomm Incorporated Positioning system using light information
US9198003B2 (en) 2013-01-31 2015-11-24 Apple Inc. Survey techniques for generating location fingerprint data
JP2014179765A (ja) * 2013-03-14 2014-09-25 Panasonic Corp 無線通信端末、無線アクセス装置、無線通信システム及び無線通信プログラム
KR102177652B1 (ko) * 2013-12-18 2020-11-11 (주)피앤아이비 위치정보 신호를 제공하는 액세스 포인트(ap)의 제어방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040258012A1 (en) * 2003-05-23 2004-12-23 Nec Corporation Location sensing system and method using packets asynchronously transmitted between wireless stations
US20120013475A1 (en) * 2010-07-16 2012-01-19 Qualcomm Incorporated Location determination using radio wave measurements and pressure measurements
US20140335891A1 (en) * 2013-05-10 2014-11-13 Qualcomm Incorporated Systems and methods of offloaded positioning for determining location of wlan nodes

Also Published As

Publication number Publication date
US20170195855A1 (en) 2017-07-06
US10149107B2 (en) 2018-12-04
KR20170082006A (ko) 2017-07-13
WO2017119580A1 (en) 2017-07-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102356954B1 (ko) 단말의 위치 추정 방법 및 장치
KR102350199B1 (ko) 단말에서 위치 추정 방법 및 장치
US10353048B2 (en) Apparatus and method for location estimation in a wireless communication system
CN111868546B (zh) 使用测向特征进行资产定位
US8086248B2 (en) Estimating location using multi-antenna radio receiver
JP6087693B2 (ja) チャネル毎の電波受信強度に基づいて特定位置を検知する端末、方法及びプログラム
US9872171B2 (en) Service provision method using wireless fingerprint map, device performing the same, and recording medium recording computer program executing the same
KR101453651B1 (ko) 절대위치 및 상대위치 정보를 이용한 실내 자동 위치측정 시스템 및 방법
KR20140063651A (ko) 상향링크 액세스 포인트를 이용한 위치추정장치 및 위치추정방법
KR20160046340A (ko) 장치 검색 방법 및 이를 지원하는 전자 장치
US20110270519A1 (en) Apparatus and Method for Estimating Relative Location
KR20060033623A (ko) 위치 추적 시스템 및 그 방법
Obreja et al. Evaluation of an indoor localization solution based on bluetooth low energy beacons
Wahab et al. Indoor positioning system: A review
KR20170078116A (ko) 무선 핑거프린트 맵 구축 및 위치 측위 방법 및 이를 위한 장치, 이를 수행하는 컴퓨터 프로그램을 기록한 기록 매체
KR101546028B1 (ko) 실내 유동 인구 위치추적 시스템 및 방법
US20090061906A1 (en) Methods and apparatus for location-based services in wireless networks
Opoku An indoor tracking system based on bluetooth technology
Tang et al. Study on RSS/AOA hybrid localization in life detection in huge disaster situation
WO2018060545A1 (en) Positioning
Kanaris et al. Combining smart lighting and radio fingerprinting for improved indoor localization
EP2653881A1 (en) Cooperative localization of portable electronic devices
CN105580461B (zh) 用于对移动通信装置定位的方法和定位装置
WO2023038696A1 (en) Improving ultrawideband range accuracy
Mostafa et al. A survey of indoor localization systems in multi-floor environments

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant