KR102448082B1 - AoA 기반 위치 측위 시스템 - Google Patents
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Abstract
AoA 기반 위치 측위 시스템을 개시한다.
본 실시예는 AoA 기반 측위를 위해 각도 정보를 수집한 후 연산 처리하여 유무선 네트워크로 전송하는 메인 개념 수신기와 각도 정보를 수집한 후 간단한 연산 처리만 수행하는 서브 개념 수신기를 다수 연결하는 방식으로 배선 공사를 최소화하여 전체 시스템 구성 비용을 줄일 수 있도록 하는 AoA 기반 위치 측위 시스템을 제공한다.
본 실시예는 AoA 기반 측위를 위해 각도 정보를 수집한 후 연산 처리하여 유무선 네트워크로 전송하는 메인 개념 수신기와 각도 정보를 수집한 후 간단한 연산 처리만 수행하는 서브 개념 수신기를 다수 연결하는 방식으로 배선 공사를 최소화하여 전체 시스템 구성 비용을 줄일 수 있도록 하는 AoA 기반 위치 측위 시스템을 제공한다.
Description
본 발명의 일 실시예는 AoA 기반 위치 측위 시스템에 관한 것이다.
이하에 기술되는 내용은 단순히 본 실시예와 관련되는 배경 정보만을 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것이 아니다.
전자통신기술의 비약적인 발전에 따라 무선통신망(Wireless Network)을 이용한 다양한 무선통신 서비스가 제공되고 있다. 무선통신망을 이용한 무선통신 시스템에서 제공하는 서비스는 음성 서비스뿐만 아니라 패킷(Packet) 데이터 등과 같은 신호를 송신하는 멀티미디어 통신서비스로 발전해 가고 있다.
무선통신 단말기를 이용한 다양한 무선인터넷 서비스 중 위치기반 서비스(LBS; Location Based Service)는 넓은 활용성과 편리함으로 인해 크게 각광받고 있다. 위치기반 서비스는 스마트폰 및 PDA 등 무선통신 단말기의 위치를 파악하고, 파악된 위치와 관련하여 부가 정보를 제공하는 통신 서비스를 의미한다.
위치기반 서비스를 위한 측위 기술은 무선통신 단말기의 위치를 측정하기 위하여 무선통신망의 기지국의 셀 반경인 전파환경을 이용하여 소프트웨어적으로 위치를 확인하는 네트워크 기반(Network Based) 방식과 무선통신 단말기에 탑재된 GPS 수신기를 이용한 핸드셋 기반(Handset Based) 방식이 있다.
현재 위치 측위를 위해, 실외에서는 GPS가 가장 보편적으로 사용되고 있으나, GPS 안테나를 설치하지 않은 이동통신 단말기, 또는 실내와 같이 GPS를 사용할 수 없는 지역에는 적절하지 않다. 전술한 문제를 해결하기 위하여 GSM, CDMA 등의 이동통신 특성을 이용하여 위치를 추정하는 방법이 많이 소개되고 있으며, 대표적인 예가 Cell-ID, AoA(Angle of Arrival), TOA(Time Of Arrival), TDOA(Time Difference Of Arrival) 등이 있다. AoA는 방향성을 갖는 안테나를 사용하여 수신된 신호의 입사각을 측정함으로써 위치 인식을 수행한다.
AoA 기반의 위치 측위 기술은 정밀도가 매우 높다는 장점을 가진다. AoA 기반 측위를 위해 지향성 어레이 안테나를 포함하는 수신기를 필요로 한다. 지향성 어레이 안테나를 포함하는 수신기는 주로 위치를 확인하고자 하는 대상물과의 각도 정보를 수집한 후 유무선 네트워크를 경유하여 서버로 전달한다. 위치의 정확도를 높이기 위해서 지향성 어레이 안테나를 포함하는 복수 개의 수신기를 근접 설치해야 한다.
하지만, 지향성 어레이 안테나를 포함하는 복수 개의 수신기를 근접 설치하는 경우, 제품 자체의 가격이 높고, 설치를 위한 전원 및 네트워크 배선 공사비용이 많이 발생하는 문제가 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 AoA 수신기를 이용하는 경우 위치 측위를 위해서는 수신기를 복수 개 설치해야 된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 수신기 6개가 설치되는 경우 제품 자체의 가격도 높고 전원과 유선 LAN 연결을 위한 네트워크 공사 비용이 많이 소요되는 문제가 있다.
다시 말해, 종래의 AoA 방식을 이용한 측위 시스템은 제품마다 별도의 네트워크 모듈, 프로세스 모듈을 탑재한다. AoA 기반으로 위치 측위의 정확도를 높이기 위해서는 AoA 장치를 협소한 장소에 조밀하게 설치해야 하는데, 많은 AoA 장치를 설치하기 위해서는 많은 비용이 소요되는 문제가 있다. 종래의 AoA 장치는 구비된 어레이 안테나를 이용하여 각도 정보를 수집한 후 각도 정보를 처리한 후 무선 LAN 또는 유선 LAN으로 서버로 전송한다. 종래의 AoA 장치는 복수 개의 AoA 장치가 설치되므로, 네트워크에 많은 부하가 걸린다.
본 실시예는 AoA 기반 측위를 위해 각도 정보를 수집한 후 연산 처리하여 유무선 네트워크로 전송하는 메인 개념 수신기와 각도 정보를 수집한 후 간단한 연산 처리만 수행하는 서브 개념 수신기를 다수 연결하는 방식으로 배선 공사를 최소화하여 전체 시스템 구성 비용을 줄일 수 있도록 하는 AoA 기반 위치 측위 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 기 설정된 커버리지 영역 내에 존재하는 특정 태그를 바라보는 각도를 측정한 서브 각도 정보를 생성하는 서브 로케이터; 복수의 상기 서브 로케이터와 연동하며, 상기 서브 로케이터에서 상기 특정 태그를 바라보는 상기 서브 각도 정보, 상기 서브 로케이터와 상이한 안테나에서 상기 특정 태그를 바라보는 각도를 측정한 메인 각도 정보를 취합하여 위치 측위용 테이블을 생성하는 메인 로케이터; 상기 위치 측위용 테이블을 기반으로 상기 특정 태그의 위치를 측위하는 위치 측위 서버;를 포함하는 것을 특징으로 하는 AoA 기반 위치 측위 시스템을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, AoA 기반 측위를 위해 각도 정보를 수집한 후 연산 처리하여 유무선 네트워크로 전송하는 메인 개념 수신기와 각도 정보를 수집한 후 간단한 연산 처리만 수행하는 서브 개념 수신기를 다수 연결하는 방식으로 배선 공사를 최소화하여 전체 시스템 구성 비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.
본 실시예에 의하면, 종래와 비교할 때 상대적으로 저렴한 비용으로 AoA 기반의 위치 측위 시스템을 구현하여 시스템 구축을 위한 배선 공사 범위를 줄일 수 있고, 네트워크 부하를 줄이는 효과가 있다.
본 실시예에 의하면, 공항, 병원, 학교, 공장, 물류 센터 등 다양한 위치 측위 서비스가 요구하는 곳에 적용할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 AoA 수신기를 개략적으로 나타낸 블럭 구성도이다.
도 2는 일반적인 복수의 AoA 수신기 설치 예시를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 실시예에 따른 메인 로케이터를 개략적으로 나타낸 블럭 구성도이다.
도 4는 본 실시예에 따른 서브 로케이터를 개략적으로 나타낸 블럭 구성도이다.
도 5는 본 실시예에 따른 AoA 기반 위치 측위 시스템을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 실시예에 따른 위치 측위와 생체 신호 수집하는 AoA 기반 위치 측위 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 일반적인 복수의 AoA 수신기 설치 예시를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 실시예에 따른 메인 로케이터를 개략적으로 나타낸 블럭 구성도이다.
도 4는 본 실시예에 따른 서브 로케이터를 개략적으로 나타낸 블럭 구성도이다.
도 5는 본 실시예에 따른 AoA 기반 위치 측위 시스템을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 실시예에 따른 위치 측위와 생체 신호 수집하는 AoA 기반 위치 측위 시스템을 나타낸 도면이다.
이하, 본 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 3은 본 실시예에 따른 메인 로케이터를 개략적으로 나타낸 블럭 구성도이다.
본 실시예에 따른 메인 로케이터(300)는 메인 어레이 안테나(310), 메인 각도 측정부(320), 데이터 취합부(330), 허브(340), 무선 LAN 모듈(350), 유선 LAN 모듈(360)을 포함한다. 메인 로케이터(300)에 포함된 구성요소는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
메인 로케이터(300)에 포함된 각 구성요소는 장치 내부의 소프트웨어적인 모듈 또는 하드웨어적인 모듈을 연결하는 통신 경로에 연결되어 상호 간에 유기적으로 동작할 수 있다. 이러한 구성요소는 하나 이상의 통신 버스 또는 신호선을 이용하여 통신한다.
도 3에 도시된 메인 로케이터(300)의 각 구성요소는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 소프트웨어적인 모듈, 하드웨어적인 모듈 또는 소프트웨어와 하드웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
메인 로케이터(300)는 복수의 서브 로케이터(400)와 연동한다. 메인 로케이터(300)는 서브 로케이터(400)에서 특정 태그를 바라보는 서브 각도 정보, 서브 로케이터(400)와 상이한 메인 어레이 안테나(310)에서 특정 태그를 바라보는 각도를 측정한 메인 각도 정보를 취합하여 위치 측위용 테이블을 생성한다. 메인 로케이터(300)는 메인 어레이 안테나(310), 메인 각도 측정부(320), 데이터 취합부(330), 무선 LAN 모듈(350), 유선 LAN 모듈(360) 이외에 허브(340)를 추가로 포함한다.
메인 어레이 안테나(310)는 메인 로케이터(300)에 탑재되어 기 설정된 커버리지 영역 내에 존재하는 특정 태그로부터 애드버타이징 신호를 수신한다.
메인 각도 측정부(320)는 메인 로케이터(300)에서 특정 태그를 바라보는 각도 정보, 메인 로케이터(300)에 대한 고유 아이디(식별정보), 시간 정보를 데이터 취합부(330)로 전송한다.
메인 각도 측정부(320)는 메인 어레이 안테나(310)로부터 수신된 특정 태그에 대한 애드버타이징 신호를 기반으로 메인 어레이 안테나(310)에서 특정 태그를 바라보는 각도를 측정한 메인 각도 정보를 생성한다.
데이터 취합부(330)는 메인 로케이터(300)의 전반적인 기능을 제어하는 제어 수단으로서, 메인 로케이터(300) 내에 포함된 구성요소를 제어하는 기능을 수행한다. 데이터 취합부(330)는 메인 로케이터(300) 내의 구성 요소를 제어하기 위한 프로그램을 저장하는 메모리와 해당 프로그램을 실행하여 메인 로케이터(300)의 구성 요소를 제어하는 마이크로프로세서 등으로 포함한다.
데이터 취합부(330)는 허브(340)를 이용하여 복수의 서브 로케이터(400)로부터 서브 로케이터(400)에서 특정 태그를 바라보는 각도 정보, 서브 로케이터(400)에 대한 고유 아이디(식별정보), 시간 정보를 수신한다.
데이터 취합부(330)는 복수의 서브 로케이터(400) 각각에 대해 서브 로케이터(400)에 대한 고유 아이디(식별정보)별로 서브 로케이터(400)에서 특정 태그를 바라보는 각도 정보, 시간 정보를 취합하여 별도의 위치 측위용 테이블로 저장한다.
데이터 취합부(330)는 복수의 메인 로케이터(300)에 대한 고유 아이디(식별정보)별로 메인 로케이터(300)에서 특정 태그를 바라보는 각도 정보, 시간 정보를 취합하여 별도의 위치 측위용 테이블로 저장한다.
데이터 취합부(330)는 허브(340)를 경유하여 획득한 서브 각도 정보와 메인 각도 정보를 취합하여 위치 측위용 테이블을 생성한다. 데이터 취합부(330)는 위치 측위용 테이블을 위치 측위 서버(510)로 전송한다.
데이터 취합부(330)는 복수의 서브 로케이터(400)로부터 서브 각도 정보를 수신할 때, 서브 로케이터 고유 아이디(식별정보), 서브 각도 정보에 대한 측정 시간 정보를 함께 수신한 후 서브 로케이터 고유 아이디(식별정보)별로 서브 각도 정보, 서브 각도 정보에 대한 측정 시간 정보를 취합하여 위치 측위용 테이블로 저장한다.
데이터 취합부(330)는 메인 로케이터(300)에 대한 메인 로케이터 고유 아이디(식별정보)별로 메인 각도 정보, 메인 각도 정보에 대한 측정 시간 정보를 취합하여 위치 측위용 테이블로 저장한다. 데이터 취합부(330)는 위치 측위용 테이블을 위치 측위 서버(510)로 전송한다.
허브(340)는 데이터 취합부(330)에 연결된다. 허브(340)는 복수의 서브 로케이터(400)의 서브 각도 측정부(420)와 연결된다. 허브(340)는 바람직하게는 허브로 서브 로케이터(400)와 유선으로 연결될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 허브(340)는 복수의 서브 로케이터(400)로부터 서브 로케이터(400)에서 특정 태그를 바라보는 각도를 수신하여 데이터 취합부(330)로 전달한다.
무선 LAN 모듈(350)은 허브(340)를 경유하여 데이터 취합부(330)와 통신한다. 무선 LAN 모듈(350)은 데이터 취합부(330)로부터 수신된 위치 측위용 테이블을 위치 측위 서버(510)로 무선으로 전송한다. 무선 LAN 모듈(350)은 위치 측위용 테이블을 무선으로 위치 측위 서버(510)로 전송한다.
유선 LAN 모듈(360)은 데이터 취합부(330)에 연결되어 통신한다. 유선 LAN 모듈(360)은 데이터 취합부(330)로부터 수신된 위치 측위용 테이블을 위치 측위 서버(510)로 유선으로 전송한다. 유선 LAN 모듈(360)은 위치 측위용 테이블을 유선으로 위치 측위 서버(510)로 전송한다.
도 4는 본 실시예에 따른 서브 로케이터를 개략적으로 나타낸 블럭 구성도이다.
본 실시예에 따른 서브 로케이터(400)는 서브 어레이 안테나(410), 서브 각도 측정부(420)만을 포함한다. 서브 로케이터(400)에 포함된 구성요소는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
서브 로케이터(400)에 포함된 각 구성요소는 장치 내부의 소프트웨어적인 모듈 또는 하드웨어적인 모듈을 연결하는 통신 경로에 연결되어 상호 간에 유기적으로 동작할 수 있다. 이러한 구성요소는 하나 이상의 통신 버스 또는 신호선을 이용하여 통신한다.
도 4에 도시된 서브 로케이터(400)의 각 구성요소는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 소프트웨어적인 모듈, 하드웨어적인 모듈 또는 소프트웨어와 하드웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
서브 로케이터(400)는 기 설정된 커버리지 영역 내에 존재하는 특정 태그를 바라보는 각도를 측정한 서브 각도 정보를 생성한다. 서브 로케이터(400)는 서브 어레이 안테나(410), 서브 각도 측정부(420)만을 포함하여 데이터를 수집하는 구조를 갖는다.
서브 어레이 안테나(410)는 서브 로케이터(400)에 탑재되어 기 설정된 커버리지 영역 내에 존재하는 특정 태그로부터 애드버타이징 신호를 수신한다.
서브 각도 측정부(420)는 서브 어레이 안테나(410)로부터 수신된 특정 태그에 대한 애드버타이징 신호를 기반으로 서브 어레이 안테나(410)에서 특정 태그를 바라보는 각도를 측정하여 서브 각도 정보를 생성한다.
서브 각도 측정부(420)는 서브 로케이터(400)에서 특정 태그를 바라보는 각도 정보, 서브 로케이터(400)에 대한 고유 아이디(식별정보), 시간 정보를 허브(340)를 경유하여 데이터 취합부(330)로 전송한다.
서브 각도 측정부(420)는 기 설정된 시간 단위(예컨대, 100ms)로 애드버타이징 신호를 수신하여 서브 로케이터(400)에서 특정 태그를 바라보는 각도를 측정하여 서브 각도 정보를 생성한다.
도 5는 본 실시예에 따른 AoA 기반 위치 측위 시스템을 나타낸 도면이다.
허브(340)는 USB 허브인 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 로케이터(메인 로케이터(300) 및 서브 로케이터(400))는 고정된 장소에 설치 가능하다. 특정 태그는 환자가 착용한 웨어러블 디바이스 내에 탑재될 수 있다.
AoA 기반 위치 측위 시스템(500)은 하나의 메인 로케이터(300)에 복수의 서브 로케이터(400)를 연결하는 구조를 갖는다. AoA 기반 위치 측위 시스템(500)은 메인 로케이터(300)에 포함된 구성요소 중 높은 비용을 차지하는 데이터 취합부(330), 유선 LAN 모듈(360), 무선 LAN 모듈(350)의 개수를 줄이기 때문에, 전체 시스템 단가를 낮출 수 있다. AoA 기반 위치 측위 시스템(500)은 메인 로케이터(300)에 하나의 유선 LAN 모듈(360)만을 사용하므로, 유선 네트워크 연결을 위한 별도의 공사 범위를 줄일 수 있다.
AoA 기반 위치 측위 시스템(500)은 메인 로케이터(300)와 서브 로케이터(400)를 포함한다. AoA 기반 위치 측위 시스템(500)에 포함된 구성요소는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
메인 로케이터(300)는 메인 어레이 안테나(310), 메인 각도 측정부(320), 데이터 취합부(330), 무선 LAN 모듈(350), 유선 LAN 모듈(360) 이외에 USB 허브(340)를 추가로 포함한다. 서브 로케이터(400)는 서브 어레이 안테나(410), 서브 각도 측정부(420)만을 포함한다. 복수의 서브 로케이터(400)의 서브 각도 측정부(420)는 하나의 USB 허브(340)에 연결된다.
메인 로케이터(300)와 서브 로케이터(400)는 기 설정된 영역에 고정된 장소에 설치된다. 특정 태그는 사용자가 착용한 웨어러블 디바이스(또는 다양한 디바이스)에 탑재되어 사용자와 함께 이동한다.
AoA 기반 위치 측위 시스템(500)은 AoA 방식을 이용해서 위치를 측위한다. 로케이터(메인 로케이터(300) 및 서브 로케이터(400))는 고정된 장소에 설치 가능하다. 메인 로케이터(300)는 허브(340)를 이용하여 서브 로케이터(400) 및 기타 외부 장치와 연동한다. 허브(340)는 USB 허브인 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
로케이터는 메인 로케이터(300)와 서브 로케이터(400)로 구분된다.
메인 로케이터(300)는 무선 LAN 또는 유선 LAN을 지원한다. 허브(340)는 메인 로케이터(300)에만 탑재된다. 메인 로케이터(300) 내에 탑재된 데이터 취합부(330)는 물리적으로 하나의 허브(340)로부터 서브 로케이터(400) 및 외부 장치로부터 수집한 복수의 정보를 소프트웨어적으로 취합하여 연산 처리한다.
메인 로케이터(300)는 서브 로케이터(400) 각각의 고유 아이디를 기반으로 서브 로케이터(400)로부터 수집한 정보를 테이블화 시킨다. 메인 로케이터(300)는 서브 로케이터(400)로부터 수집한 정보를 고유 아이디를 기반으로 테이블화 시킨 후 취합하여 위치 측위 서버(510)로 전송한다.
메인 로케이터(300)는 복수의 서브 로케이터(400)로부터 데이터를 취합하는 하나의 테이블을 생성하고, 테이블 내의 정보를 서브 로케이터(400)별 고유 아이디로 구분해서 필드를 나눈다. 하나의 메인 로케이터(300)에 최소한 두 개 이상의 서브 로케이터(400)가 연결되는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
메인 로케이터(300)는 허브(340)에 복수의 서브 로케이터(400)가 연결될 때, 시간을 동기화한다. 메인 로케이터(300)는 자체적으로 특정 태그를 바라보는 각도를 산출하는 메인 각도 측정부(320)를 포함한다. 태그는 100ms 단위로 브로드캐스팅 방식으로 비콘처럼 애드버타이징만을 수행한다.
메인 로케이터(300)는 일정 시간 간격으로 각각 서브 로케이터(400)에서 특정 태그를 바라보는 각도 정보를 측정한다. 메인 로케이터(300)는 하나의 테이블 내에 서브 로케이터(400)로부터 수신된 각도 정보들 취합하여 시계열적인 순서로 쌓아놓는다. 메인 로케이터(300)는 취합된 서브 로케이터(400)로부터 수신된 각도 정보를 네트워크를 경유하여 위치 측위 서버(510)로 전송한다.
메인 로케이터(300)는 복수의 서브 로케이터(400)로부터 특정 태그를 바라보는 각도를 수신할 때, 서브 로케이터(400) 각각에 대한 고유 아이디(식별정보), 시간 정보, 각도 정보를 수신한다. 메인 로케이터(300)는 서브 로케이터(400)로부터 수신된 고유 아이디(식별정보)를 기반으로 서브 로케이터(400)를 구분한다. 메인 로케이터(300)는 서브 로케이터(400)로부터 수신된 각도 정보를 고유 아이디(식별정보)로 구분한 상태에서 위치 측위 서버(510)로 전송한다.
서브 로케이터(400)는 기본적으로 서브 어레이 안테나(410)를 구비하고, 서브 어레이 안테나(410)를 이용하여 수집한 각도 정보를 메인 로케이터(300)의 데이터 취합부(330)로 전송하여, 메인 로케이터(300)의 데이터 취합부(330)에서 각도 정보에 대한 연산 처리가 가능하도록 한다. 다시 말해, 서브 로케이터(400)는 서브 어레이 안테나(410)와 서브 각도 측정부(420)만을 포함하여 간단한 연산처리만으로서브 어레이 안테나(410)를 이용하여 수집한 각도 정보를 메인 로케이터(300)의 허브(340)로 전송하는 구조를 갖는다.
복수의 서브 로케이터(400)는 모두 메인 로케이터(300)의 허브(340)로 연결되는 구조를 갖는다. 메인 로케이터(300)는 복수의 서브 로케이터(400)로부터 수집한 정보를 연산처리한 후 무선 LAN 또는 유선 LAN으로 위치 측위 서버(510)로 전송한다. 서브 로케이터(400)에서 수집한 정보를 메인 로케이터(300)에서 수집해서 처리한 후 위치 측위 서버(510)로 전송한다.
복수의 서브 로케이터(400)는 각각 고유 아이디(식별 정보)를 갖는다. 서브 로케이터(400)는 자체적으로 특정 태그를 바라보는 각도를 산출하는 메인 각도 측정부(320)를 포함한다. 태그는 100ms 단위로 브로드캐스팅 방식으로 비콘처럼 애드버타이징만을 수행한다.
서브 로케이터(400)는 산출한 각도 정보를 메인 로케이터(300)에 구비된 허브(340)를 이용하여 메인 로케이터(300) 내의 데이터 취합부(330)로 전송한다. 각도 정보는 특정 태그를 바라보는 하나 이상의 각도를 포함하며, 기준점을 0˚로 놓은 상태에서 360˚까지 각도 중 어느 하나의 각도를 의미한다. 서브 로케이터(400)는 측정된 각도 정보를 허브(340)를 경유하여 메인 로케이터(300)로 전송한다.
복수의 서브 로케이터(400)에서 동일한 특정 태그를 바라보는 각도를 동시에 측정한다. 복수의 서브 로케이터(400)는 동일한 특정 태그를 바라보는 각도를 측정할 때, 시간 동기화를 수행하는 것이 바람직하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 다시 말해, 복수의 서브 로케이터(400)는 동일한 특정 태그를 바라보는 각도를 측정할 때, 비동기화상태에서 100ms마다 각도를 수집해서 이동평균값을 산출하기 때문에, 특정 시점(시간대)에 바라보는 각도를 이용하므로, 반드시 서브 로케이터(400) 간에 시간 동기화를 수행할 필요는 없다. 서브 로케이터(400)는 허브(340)를 경유하여 메인 로케이터(300)로 전송한다.
메인 로케이터(300) 또는 서브 로케이터(400)는 특정 태그가 기 설정된 커버리지 영역 내에 존재할 때 AoA 방식으로 특정 태그의 위치를 측위하기 위해, 특정 태그를 바라보는 각도 정보를 측정한다.
메인 로케이터(300) 또는 서브 로케이터(400)는 전체 지도상에서 메인 로케이터(300)의 좌표, 서브 로케이터(400)의 좌표를 기준으로 특정 태그를 바라보는 각도를 측정한다. 메인 로케이터(300) 또는 서브 로케이터(400)는 기 설정된 특정 영역 내에 존재하는 특정 태그까지의 도달 각도(2축(X축, Y축) 또는 3축(X축, Y축, Z축(고도))를 측정한다.
메인 로케이터(300) 또는 서브 로케이터(400)는 특정 태그를 바라보는 각도 정보를 수집한다. 각도 정보는 특정 태그를 바라보는 하나 이상의 각도를 포함하며, 기준점을 0˚로 놓은 상태에서 360˚까지 각도 중 어느 하나의 각도를 의미한다. 메인 로케이터(300)는 서브 로케이터(400)로부터 특정 태그를 바라보는 각도 정보를 수집할 때, 서브 로케이터(400)의 고유 아이디, 서브 로케이터(400)에서 특정 태그를 바라보는 각도 정보, 시간 정보를 수집한다.
위치 측위 서버(510)는 메인 로케이터(300)로부터 수집된 AoA 데이터를 기반으로 위치를 측위한다. 위치 측위 서버(510)는 메인 로케이터(300)로부터 수신된 위치 측위용 테이블을 기반으로 특정 태그의 위치를 AoA 방식으로 측위한다.
위치 측위 서버(510)는 메인 로케이터(300) 또는 서브 로케이터(400)에서 특정 태그까지의 신호의 도달 각도를 기반으로 측위하기 때문에, 로케이터가 많이 설치될수록 정확도를 높일 수 있다.
위치 측위 서버(510)는 메인 로케이터(300) 또는 서브 로케이터(400)에서 특정 태그를 바라보는 각도를 측정한 후 메인 로케이터(300) 또는 서브 로케이터(400)의 좌표(건물의 원점을 기준으로 기록된 X, Y 좌표)와 비교하여 특정 태그의 정확한 위치를 측위한다.
위치 측위 서버(510)는 위치 측위용 테이블을 기반으로 특정 태그의 위치를 측위한다. 위치 측위 서버(510)는 위치 측위용 테이블에 포함된 시계열적인 순서로 획득한 서브 각도 정보를 특정 시간 단위(예컨대, 1초)로 취합한 상태에서의 평균값을 서브 각도 정보로 결정한다.
위치 측위 서버(510)는 특정 태그의 위치를 측위할 때, 수집된 동일한 시간에 메인 로케이터(300) 또는 서브 로케이터(400)에서 특정 태그 바라보는 각도끼리 비교하여 특정 태그의 위치를 측위한다.
위치 측위 서버(510)는 메인 로케이터(300)로부터 수신된 각도 정보를 시계열적인 시간 순서로 분리한 후 측위 알고리즘을 적용한다. 위치 측위 서버(510)는 특정 시점에 특정 태그의 위치를 측위한다. 위치 측위 서버(510)는 100ms 간격으로 수신된 위치 측위용 테이블에 포함된 각도 정보들을 평균해서 각도를 결정할 수 있다. 예컨대, 위치 측위 서버(510)는 100ms 간격으로 10개의 취합된 각도 정보를 평균하면 대략 1초 간격으로 각도를 결정할 수 있다.
위치 측위 서버(510)는 메인 로케이터(300)로부터 위치 측위용 테이블을 무선으로 수신하므로, 실제 로케이터에서 태그를 바라보는 각도와 차이가 발생할 수 있으므로, 측위 알고리즘에서 실제 각도와의 차이를 보정을 해서 중첩되는 영역의 강도를 판단하여 위치를 측위한다. 위치 측위 서버(510)는 1m 이내의 위치 정확도를 갖는다.
위치 측위 서버(510)는 세 개 이상의 로케이터(서브 로케이터(400) 및 메인 로케이터(300))로부터 특정 태그를 바라보는 각도를 수신한다. 위치 측위 서버(510)는 기 설정된 시간 단위로 평균값을 각도로 결정한 후 특정 태그의 위치를 측위한다.
도 6은 본 실시예에 따른 위치 측위와 생체 신호 수집하는 AoA 기반 위치 측위 시스템을 나타낸 도면이다.
AoA 기반 위치 측위 시스템(500)은 하나의 메인 로케이터(300)에 복수의 서브 로케이터(400) 및 생체신호 수집장치(610)를 연결하는 구조를 갖는다. 복수의 서브 로케이터(400)의 서브 각도 측정부(420)는 하나의 USB 허브(340)에 연결된다. 복수의 생체신호 수집장치(610)는 하나의 USB 허브(340)에 연결된다.
본 실시예에 따른 AoA 기반 위치 측위 시스템(500)은 메인 로케이터(300), 서브 로케이터(400), 생체신호 수집장치(610)를 포함한다. AoA 기반 위치 측위 시스템(500)에 포함된 구성요소는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
AoA 기반 위치 측위 시스템(500)은 메인 로케이터(300)에 포함된 구성요소 중 높은 비용을 차지하는 데이터 취합부(330), 유선 LAN 모듈(360), 무선 LAN 모듈(350)의 개수를 줄이기 때문에, 전체 시스템 단가를 낮출 수 있다. AoA 기반 위치 측위 시스템(500)은 메인 로케이터(300)에 하나의 유선 LAN 모듈(360)만을 사용하므로, 유선 네트워크 연결을 위한 별도의 공사 범위를 줄일 수 있다.
AoA 기반 위치 측위 시스템(500)은 메인 로케이터(300)에 연결되어 있는 복수의 서브 로케이터(400) 중 일부를 생체신호 수집장치(610)로 교체하여 위치 측위 시스템과 생체 신호 모니터링 시스템을 통합할 수 있다. 생체신호는 ECG(Electrocardiogram) 파형, 심박수(HR), 호흡수, 혈압, 체온, PPG(Photoplethysmography), 산소포화도를 포함한다. AoA 기반 위치 측위 시스템(500)은 생체신호 수집장치(610)를 용도에 맞는 데이터 수집 모듈로 교체하여 다양한 통합 시스템 구현이 가능하다.
메인 로케이터(300)와 서브 로케이터(400)는 병원 내에 고정된 장소에 설치된다. 환자가 착용한 웨어러블 디바이스에 탑재된 태그는 환자의 이동과 함께 이동한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 메인 로케이터(300)는 서브 로케이터(400), 생체신호 수집장치(610)를 허브(340)로 연결한 상태로 병원 내에 고정된 장소에 설치될 수 있다.
서브 로케이터(400)가 많이 설치될수록 태그의 위치를 측위할 때, 정확도를 높일 수 있으나, 일부 서브 로케이터(400)를 생체신호 수집장치(610)로 교체하는 경우, 태그의 위치를 측위하는 동시에 환자의 생체 신호를 모니터링할 수 있다.
생체신호 수집장치(610)는 기 설정된 커버리지 영역 내에 존재하는 사용자가 착용한 웨어러블 디바이스로부터 생체 신호를 수집한다.
생체신호 수집장치(610)는 BLE(Bluetooth Low Energy)를 기반으로 웨어러블 디바이스(심전도 패치, 체온 패치)로부터 ECG(Electrocardiogram) 파형, 심박수(HR), 호흡수, 혈압, 체온, PPG(Photoplethysmography), 산소포화도를 포함하는 생체 신호를 수집한다.
생체신호 수집장치(610)는 BLE(Bluetooth Low Energy)를 기반으로 환자가 착용한 웨어러블 디바이스(심전도 패치, 체온 패치)로부터 생체 신호를 수집한다.
메인 로케이터(300)는 복수의 생체신호 수집장치(610)와 연동하며, 복수의 생체신호 수집장치(610) 각각으로부터 수신된 생체 신호를 취합한 모니터링용 테이블을 생성하여 모니터링 서버(620)로 전송한다.
메인 로케이터(300)는 복수의 생체신호 수집장치(610)로부터 생체 신호를 수신할 때, 생체신호 수집장치 고유 아이디(식별정보), 생체 신호에 대한 측정 시간 정보를 함께 수신한 후 생체신호 수집장치 고유 아이디(식별정보)별로 생체 신호, 생체 신호에 대한 측정 시간 정보를 취합하여 모니터링용 테이블로 저장한다.
메인 로케이터(300)는 모니터링용 테이블을 모니터링 서버(620)로 전송한다. 메인 로케이터(300)는 생체신호 수집장치(610)로부터 생체 신호를 수신하는 경우, 각도 정보와 별도의 테이블에 생체신호 수집장치(610)에 대한 고유 아이디(식별정보), 수집 시간, 생체 정보(심전도, 체온 등)를 매칭하여 시계열적인 시간 순서로 저장한다.
메인 로케이터(300)는 위치 측위용 테이블과 모니터링용 테이블을 모니터링 서버(620)로 전송한다. 메인 로케이터(300)는 서브 로케이터(400) 및 생체신호 수집장치(610)와 허브(340)로 연결되어 병원의 고정된 위치에 설치된다. 메인 로케이터(300)는 특정 환자에 매칭된 태그의 고유 아이디(식별 정보)별로 생체 신호를 수집하여 별도의 테이블에 저장한다.
모니터링 서버(620)는 메인 로케이터(300)로부터 수신된 위치 측위용 테이블을 기반으로 특정 태그의 위치를 측위하는 동시에 메인 로케이터(300)로부터 수신된 모니터링용 테이블을 기반으로 사용자별 이상 징후를 모니터링한다. 특정 태그는 환자가 착용한 웨어러블 디바이스 내에 탑재될 수 있다.
모니터링 서버(620)는 위치 측위 서버(510)와 동일한 기능을 수행하는 동시에 추가적으로 모니터링용 테이블을 기반으로 사용자별 이상 징후를 모니터링한다. 모니터링 서버(620)는 모니터링용 테이블을 기반으로 체온 정보, 심박수(Heart Rate), 호흡수(Respiration Rate), 혈압, 생체활력징후(Vital Sign)와 혈중 산소 포화도(SpO2), 심전도(ECG) 파형 각각을 모니터링하다가 기 설정된 임계범위 이상으로 차이가 발생하는 경우, 생체 신호에 이상 징후가 발생한 것으로 인지한다.
모니터링 서버(620)는 생체 신호에 이상 징후가 발생한 것으로 인지한 경우, 위치 측위용 테이블을 이용하여 이상 징후가 발생한 사용자가 착용한 웨어러블 디바이스 내에 탑재된 특정 태그의 위치를 측위한다. 모니터링 서버(620)는 환자를 등록할 때, 환자가 착용한 웨어러블 디바이스에 구비된 태그의 고유 아이디(식별 정보)를 등록한다.
모니터링 서버(620)는 환자가 착용한 웨어러블 디바이스로부터 생체 신호를 수집하여 분석한다. 모니터링 서버(620)는 환자가 착용한 웨어러블 디바이스의 태그에 대한 위치 측위를 수행한다.
모니터링 서버(620)는 병상 모니터링을 이용하여 환자가 착용한 웨어러블 디바이스로부터 생체 정보를 수신한다. 모니터링 서버(620)는 환자가 돌아다니는 경우, 환자 위치를 파악하는 동시에 생체 신호를 지속적으로 모니터링할 수 있다.
모니터링 서버(620)는 환자의 위치를 측위하는 동시에 환자의 생체 신호를 모니터링할 수 있다. 모니터링 서버(620)는 생체 신호에서 이상 징후가 발생한 환자의 위치를 빠르게 파악할 수 있다. 예컨대, 병원마다 신속 대응 시스템이 존재하는데, 환자가 지정된 침상을 이탈한 상태에서 생체 신호 상에 이상 징후가 발생한 경우, 빠르게 환자 위치를 파악하여 조치를 취할 수 있도록 한다.
모니터링 서버(620)는 환자가 입원할 때, 환자를 등록하며, 환자가 착용한 웨어러블 디바이스에 구비된 태그의 고유 아이디(식별 정보)를 함께 매칭하여 저장한다.
모니터링 서버(620)는 태그의 고유 아이디(식별 정보)별로 수집된 생체 신호를 저장한 테이블을 기초로 해서 환자별(100명 내지 200명)로 분류한 후 환자별 생체 신호를 모니터링한다. 모니터링 서버(620)는 생체 신호를 모니터링하다가 이상 징후가 발생하면, 환자의 위치를 측위하여 신속대응을 할 수 있도록 한다. 예컨대, 병원 내의 병원 지도, 병원 복도에서 움직이는 모습을 동시에 모니터링할 수 있다.
모니터링 서버(620)는 병원에 대형 모니터 상에서 병원의 지도를 출력하고, 병원 지도 상에 환자 수십 명 수백 명의 위치를 표시하며, 환자별 생체 신호(심전도 파형)을 함께 출력하다가, 생체 신호에 이상이 감지되면, 이상 여부를 출력한다.
모니터링 서버(620)는 이상 여부가 감지된 환자가 선택되면, 이상이 발생한 환자에 대한 자세한 심전도 파형, 체온, 등의 상세 정보를 출력한다. 모니터링 서버(620)는 이상이 발생한 환자가 지도상에서 어디에 있는 것을 출력한다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
300: 메인 로케이터
400: 서브 로케이터
510: 위치 측위 서버
610: 생체신호 수집장치
620: 모니터링 서버
400: 서브 로케이터
510: 위치 측위 서버
610: 생체신호 수집장치
620: 모니터링 서버
Claims (13)
- 기 설정된 커버리지 영역 내에 존재하는 특정 태그를 바라보는 각도를 측정한 서브 각도 정보를 생성하는 서브 로케이터;
복수의 상기 서브 로케이터와 연동하며, 상기 서브 로케이터에서 상기 특정 태그를 바라보는 상기 서브 각도 정보, 상기 서브 로케이터와 상이한 안테나에서 상기 특정 태그를 바라보는 각도를 측정한 메인 각도 정보를 취합하여 위치 측위용 테이블을 생성하는 메인 로케이터;
상기 위치 측위용 테이블을 기반으로 상기 특정 태그의 위치를 측위하는 위치 측위 서버;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 AoA 기반 위치 측위 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 메인 로케이터와 상기 서브 로케이터는 기 설정된 영역에 고정된 장소에 설치되며,
상기 특정 태그는 사용자가 착용한 웨어러블 디바이스에 탑재되어 상기 사용자와 함께 이동하는 것을 특징으로 하는 AoA 기반 위치 측위 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 서브 로케이터는,
기 설정된 커버리지 영역 내에 존재하는 상기 특정 태그로부터 애드버타이징 신호를 수신하는 서브 어레이 안테나;
상기 서브 어레이 안테나로부터 수신된 상기 특정 태그에 대한 상기 애드버타이징 신호를 기반으로 서브 어레이 안테나에서 상기 특정 태그를 바라보는 각도를 측정하여 상기 서브 각도 정보를 생성하는 서브 각도 측정부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 AoA 기반 위치 측위 시스템. - 제3항에 있어서,
상기 서브 각도 측정부는,
기 설정된 시간 단위로 상기 애드버타이징 신호를 수신하여 상기 서브 로케이터에서 상기 특정 태그를 바라보는 각도를 측정하여 상기 서브 각도 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 AoA 기반 위치 측위 시스템. - 제4항에 있어서,
상기 위치 측위 서버는,
상기 위치 측위용 테이블에 포함된 시계열적인 순서로 획득한 상기 서브 각도 정보를 특정 시간 단위로 취합한 상태에서의 평균값을 상기 서브 각도 정보로 결정하는 것을 특징으로 하는 AoA 기반 위치 측위 시스템. - 제3항에 있어서,
상기 메인 로케이터는,
기 설정된 커버리지 영역 내에 존재하는 상기 특정 태그로부터 애드버타이징 신호를 수신하는 메인 어레이 안테나;
상기 메인 어레이 안테나로부터 수신된 상기 특정 태그에 대한 상기 애드버타이징 신호를 기반으로 상기 메인 어레이 안테나에서 상기 특정 태그를 바라보는 각도를 측정한 상기 메인 각도 정보를 생성하는 메인 각도 측정부;
복수의 상기 서브 각도 측정부와 연결하는 허브;
상기 허브를 경유하여 획득한 상기 서브 각도 정보와 상기 메인 각도 정보를 취합하여 상기 위치 측위용 테이블을 생성하는 데이터 취합부;
상기 위치 측위용 테이블을 무선으로 상기 위치 측위 서버로 전송하는 무선 LAN 모듈;
상기 위치 측위용 테이블을 유선으로 상기 위치 측위 서버로 전송하는 유선 LAN 모듈;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 AoA 기반 위치 측위 시스템. - 제6항에 있어서,
상기 데이터 취합부는,
복수의 상기 서브 로케이터로부터 상기 서브 각도 정보를 수신할 때, 서브 로케이터 고유 아이디, 상기 서브 각도 정보에 대한 측정 시간 정보를 함께 수신한 후 상기 서브 로케이터 고유 아이디별로 상기 서브 각도 정보, 상기 서브 각도 정보에 대한 측정 시간 정보를 취합하여 상기 위치 측위용 테이블로 저장하며, 메인 로케이터 고유 아이디별로 상기 메인 각도 정보, 상기 메인 각도 정보에 대한 측정 시간 정보를 취합하여 상기 위치 측위용 테이블로 저장하며, 상기 위치 측위용 테이블을 상기 위치 측위 서버로 전송하는 것을 특징으로 하는 AoA 기반 위치 측위 시스템. - 제1항에 있어서,
기 설정된 커버리지 영역 내에 존재하는 사용자가 착용한 웨어러블 디바이스로부터 생체 신호를 수집하는 생체신호 수집장치;
상기 메인 로케이터로부터 수신된 상기 생체 신호를 취합한 모니터링용 테이블을 기반으로 사용자별 이상 징후를 모니터링하는 모니터링 서버;
를 추가로 포함하되, 상기 메인 로케이터는 복수의 상기 생체신호 수집장치와 연동하며, 복수의 상기 생체신호 수집장치 각각으로부터 수신된 상기 생체 신호를 취합한 모니터링용 테이블을 생성하여 상기 모니터링 서버로 전송하는 것을 특징으로 하는 AoA 기반 위치 측위 시스템. - 제8항에 있어서,
상기 생체신호 수집장치는
BLE(Bluetooth Low Energy)를 기반으로 상기 웨어러블 디바이스로부터 ECG(Electrocardiogram) 파형, 심박수(HR), 호흡수, 혈압, 체온, PPG(Photoplethysmography), 산소포화도를 포함하는 생체 신호를 수집하는 것을 특징으로 하는 AoA 기반 위치 측위 시스템. - 제8항에 있어서,
상기 메인 로케이터는
복수의 상기 생체신호 수집장치로부터 상기 생체 신호를 수신할 때, 생체신호 수집장치 고유 아이디, 상기 생체 신호에 대한 측정 시간 정보를 함께 수신한 후 상기 생체신호 수집장치 고유 아이디별로 상기 생체 신호, 상기 생체 신호에 대한 측정 시간 정보를 취합하여 상기 모니터링용 테이블로 저장하며, 상기 모니터링용 테이블을 상기 모니터링 서버로 전송하는 것을 특징으로 하는 AoA 기반 위치 측위 시스템. - 제8항에 있어서,
상기 모니터링 서버는,
상기 모니터링용 테이블을 기반으로 체온 정보, 심박수(Heart Rate), 호흡수(Respiration Rate), 혈압, 생체활력징후(Vital Sign)와 혈중 산소 포화도(SpO2), 심전도(ECG) 파형 각각을 모니터링하다가 기 설정된 임계범위 이상으로 차이가 발생하는 경우, 상기 생체 신호에 이상 징후가 발생한 것으로 인지하는 것을 특징으로 하는 AoA 기반 위치 측위 시스템. - 제8항에 있어서,
상기 모니터링 서버는,
상기 생체 신호에 이상 징후가 발생한 것으로 인지한 경우, 상기 위치 측위용 테이블을 이용하여 상기 이상 징후가 발생한 사용자가 착용한 웨어러블 디바이스 내에 탑재된 특정 태그의 위치를 측위하는 것을 특징으로 하는 AoA 기반 위치 측위 시스템. - 제8항에 있어서,
상기 모니터링 서버는,
환자를 등록할 때 환자가 착용한 웨어러블 디바이스에 구비된 태그의 고유 아이디를 등록하는 것을 특징으로 하는 AoA 기반 위치 측위 시스템.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220067615A KR102448082B1 (ko) | 2022-06-02 | 2022-06-02 | AoA 기반 위치 측위 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220067615A KR102448082B1 (ko) | 2022-06-02 | 2022-06-02 | AoA 기반 위치 측위 시스템 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102448082B1 true KR102448082B1 (ko) | 2022-09-27 |
Family
ID=83452290
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220067615A KR102448082B1 (ko) | 2022-06-02 | 2022-06-02 | AoA 기반 위치 측위 시스템 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102448082B1 (ko) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20170060870A (ko) * | 2015-11-25 | 2017-06-02 | 계명대학교 산학협력단 | 비콘 단말기의 위치 추정 장치 및 그 방법 |
-
2022
- 2022-06-02 KR KR1020220067615A patent/KR102448082B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| KR20170060870A (ko) * | 2015-11-25 | 2017-06-02 | 계명대학교 산학협력단 | 비콘 단말기의 위치 추정 장치 및 그 방법 |
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