KR102496664B1 - 실내 측위 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 실내 측위 방법은, 실내 공간에 대하여 이동 객체가 이동 가능한 이동 경로 상에 미리 설정된 규칙에 따라 측위 센서의 위치에 관한 정보를 포함하는 노드 데이터를 설정하는 단계; 상기 노드 데이터, 상기 이동 객체에 구비되는 센서부를 통해 획득한 제1 센싱 데이터 및 상기 실내 공간에 구비되는 측위 센서를 통해 획득한 제2 센싱 데이터 중 적어도 하나를 이용하여, 상기 이동 객체가 현재 위치하는 제1 구간을 판단할 수 있는 제1 측위 데이터를 획득하는 단계; 상기 제1 측위 데이터가 상기 제1 구간을 정의하는 경계 노드에 대한 미리 설정된 기준치를 만족하는지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 노드 데이터, 상기 만족 여부 및 상기 경계 노드에서의 회전 여부 중 적어도 하나에 기초하여 상기 제1 측위 데이터의 후속 측위 데이터를 결정하는 단계를 포함한다.

Description

실내 측위 방법 및 장치{INDOOR POSITIONING METHOD AND DEVICE}
본 발명은 실내 측위 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로 실외에서는 GPS 신호를 이용하여 위치를 파악할 수 있는데, 실외 환경에서는 신호 송수신에 방해가 되는 구조물이나 장애물의 영향이 적고 신호 송수신의 오차가 크지 않다. 하지만, 실내 측위 시에는 천장, 벽, 기둥 등의 구조물로 인하여 발생하는 GPS 신호 수신 장애 또는 오차에 의해 측위의 정확성이 떨어지는 문제점이 있다.
이에 대응하여 개발된 측위 방법으로서 비콘, 와이파이 등의 측위 센서를 사용한 삼변측량, 핑거프린트, 카메라 기법 등이 있다. 그러나 측위 센서의 신호 또한 주변 환경에 따라 생기는 오차로 인해 측위의 정확성 향상에 한계가 있다.
본 발명의 실시예들은 정확성이 향상된 실내 측위 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 실내 측위 방법은 실내 공간에 대하여 이동 객체가 이동 가능한 이동 경로 상에 미리 설정된 규칙에 따라 측위 센서의 위치에 관한 정보를 포함하는 노드 데이터를 설정하는 단계; 상기 노드 데이터, 상기 이동 객체에 구비되는 센서부를 통해 획득한 제1 센싱 데이터 및 상기 실내 공간에 구비되는 측위 센서를 통해 획득한 제2 센싱 데이터 중 적어도 하나를 이용하여, 상기 이동 객체가 현재 위치하는 제1 구간을 판단할 수 있는 제1 측위 데이터를 획득하는 단계; 상기 제1 측위 데이터가 상기 제1 구간을 정의하는 경계 노드에 대한 미리 설정된 기준치를 만족하는지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 노드 데이터, 상기 만족 여부 및 상기 경계 노드에서의 회전 여부 중 적어도 하나에 기초하여 상기 제1 측위 데이터의 후속 측위 데이터를 결정하는 단계를 포함한다.
상기 만족 여부를 판단하는 단계에서 만족하지 않는 것으로 판단되는 경우, 상기 후속 측위 데이터를 결정하는 단계는, 상기 노드 데이터 중 경계 노드 데이터의 경계 좌표값과 상기 제2 센싱 데이터의 크기를 연산하여 상기 경계 노드 사이에서의 위치에 관한 제2 측위 데이터를 산출하는 단계를 포함하되, 상기 제2 센싱 데이터의 크기는 상기 측위 센서의 신호 세기에 대응할 수 있다.
상기 만족 여부를 판단하는 단계에서 만족하는 것으로 판단하거나, 상기 노드 데이터에 기초하여 상기 경계 노드가 회전 노드로 판단되는 경우, 상기 후속 측위 데이터를 결정하는 단계는, 상기 노드 데이터 및 상기 제1 센싱 데이터를 기초로 산출된 방향 데이터 중 적어도 하나에 기초하여 해당 경계 노드에서의 회전 여부 및 회전 방향을 포함하는 회전 정보를 판단하는 단계; 및 상기 판단 결과에 따라 상기 이동 객체의 이동 경로 상에서 상기 제1 구간의 후속 구간에 대한 상기 후속 측위 데이터를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 회전 정보를 판단하는 단계는, 상기 제1 센싱 데이터를 이용하여 상기 이동 객체의 회전량에 관한 제1 방향 데이터를 산출하는 단계; 및 상기 제1 방향 데이터와 상기 노드 데이터를 연계하여 상기 회전 방향에 관한 제2 방향 데이터를 결정하는 단계를 포함하고, 상기 제1 방향 데이터는 제1-1 센싱 데이터의 제1-1 좌표값 및 제1-2 센싱 데이터의 제1-2 좌표값을 융합 연산하여 산출될 수 있다.
상기 만족 여부를 판단하는 단계에서 만족하는 것으로 판단되고, 상기 경계 노드가 회전 노드가 아닌 것으로 판단되는 경우, 상기 제1 측위 데이터를 상기 경계 노드 중 어느 하나의 경계 노드 데이터로 갱신하는 단계; 및 상기 이동 객체의 기존 진행 방향과 연장선 상의 제2 구간에 대한 제3-1 측위 데이터를 획득하는 단계를 포함하고, 상기 제2 구간은 상기 제1 구간과 인접하는 구간일 수 있다.
상기 만족 여부를 판단하는 단계에서 상기 제1 구간의 경계 노드는 기준치를 만족하지 않는 것으로 판단되고, 상기 기준치를 만족하는 노드가 상기 제1 구간의 경계 노드가 아닌 다른 노드로 판단되며, 상기 다른 노드가 회전 노드가 아닌 것으로 판단되는 경우, 상기 제1 측위 데이터를 상기 다른 노드 데이터로 갱신하는 단계; 및 상기 이동 객체의 기존 진행 방향과 연장선 상의 제3 구간에 대한 제3-2 측위 데이터를 획득하는 단계를 포함하고, 상기 다른 노드는 상기 제3 구간의 경계 노드일 수 있다.
상기 회전 정보를 판단하는 단계에서 회전하는 것으로 판단되는 경우, 상기 제2 센싱 데이터를 이용하여 근접 측위 센서를 판단하는 단계; 및 상기 근접 측위 센서의 위치에 따라 상기 이동 객체의 상기 기존 진행 방향과 상이한 방향의 변경되는 구간에 대한 제4 측위 데이터를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
제4 측위 데이터는, 상기 근접 측위 센서가 상기 기존 진행 방향에 위치하는 경우 상기 제2 방향 데이터에 따라 변경되는 구간에서 획득된 제4-1 측위 데이터; 상기 근접 측위 센서가 상기 변경되는 구간에 위치하는 경우 상기 근접 측위 센서의 노드 및 이와 인접하는 노드 사이에서 획득된 제4-2 측위 데이터; 및 상기 근접 측위 센서가 상기 기존 진행 방향 및 상기 변경되는 구간 어디에도 위치하지 않는 경우 상기 기존 진행 방향에서 가장 가까운 노드에서 변경되는 구간에서 획득된 제4-3 측위 데이터를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 실내 측위 장치는 제어부 및 센서부를 포함하고, 상기 제어부는, 실내 공간에 대하여 이동 객체가 이동 가능한 이동 경로 상에 미리 설정된 규칙에 따라 측위 센서의 위치에 관한 정보를 포함하는 노드 데이터를 설정하고, 상기 노드 데이터, 상기 센서부를 통해 획득한 제1 센싱 데이터 및 상기 실내 공간에 구비되는 측위 센서를 통해 획득한 제2 센싱 데이터 중 적어도 하나를 이용하여, 상기 이동 객체가 현재 위치하는 제1 구간을 판단할 수 있는 제1 측위 데이터를 획득하고, 상기 제1 측위 데이터가 상기 제1 구간을 정의하는 경계 노드에 대한 미리 설정된 기준치를 만족하는지 여부를 판단하며, 상기 노드 데이터, 상기 만족 여부 및 상기 경계 노드에서의 회전 여부 중 적어도 하나에 기초하여 상기 제1 측위 데이터의 후속 측위 데이터를 결정한다.
상기 제어부가 상기 만족 여부를 판단할 때 만족하지 않는 것으로 판단하는 경우, 상기 제어부는 상기 노드 데이터 중 경계 노드 데이터의 경계 좌표값과 상기 제2 센싱 데이터의 크기를 연산하여 상기 경계 노드 사이에서의 위치에 관한 제2 측위 데이터를 산출하되, 상기 제2 센싱 데이터의 크기는 상기 측위 센서의 신호 세기에 대응할 수 있다.
상기 제어부가 상기 만족 여부를 판단할 때 만족하는 것으로 판단하거나, 상기 노드 데이터에 기초하여 상기 경계 노드를 회전 노드로 판단하는 경우, 상기 제어부는, 상기 노드 데이터 및 상기 제1 센싱 데이터를 기초로 산출된 방향 데이터 중 적어도 하나에 기초하여 해당 경계 노드에서의 회전 여부 및 회전 방향을 포함하는 회전 정보를 판단하고, 상기 판단 결과에 따라 상기 이동 객체의 이동 경로 상에서 상기 제1 구간의 후속 구간에 대한 상기 후속 측위 데이터를 산출할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제1 센싱 데이터를 이용하여 상기 이동 객체의 회전량에 관한 제1 방향 데이터를 산출하고, 상기 제1 방향 데이터와 상기 노드 데이터를 연계하여 상기 회전 방향에 관한 제2 방향 데이터를 결정하여, 상기 회전 정보를 판단하고, 상기 제1 방향 데이터는 제1-1 센싱 데이터의 제1-1 좌표값 및 제1-2 센싱 데이터의 제1-2 좌표값을 융합 연산하여 산출될 수 있다.
상기 제어부가 상기 만족 여부를 판단할 때 만족하는 것으로 판단하고, 상기 경계 노드가 회전 노드가 아닌 것으로 판단하는 경우, 상기 제어부는, 상기 제1 측위 데이터를 상기 경계 노드 중 어느 하나의 경계 노드 데이터로 갱신하고, 상기 이동 객체의 기존 진행 방향과 연장선 상의 제2 구간에 대한 제3-1 측위 데이터를 획득하고, 상기 제2 구간은 상기 제1 구간과 인접하는 구간일 수 있다.
상기 제어부가 상기 만족 여부를 판단하는 단계에서 상기 제1 구간의 경계 노드는 기준치를 만족하지 않는 것으로 판단하고, 상기 기준치를 만족하는 노드를 상기 제1 구간의 경계 노드가 아닌 다른 노드로 판단하며, 상기 다른 노드가 회전 노드가 아닌 것으로 판단하는 경우, 상기 제어부는, 상기 제1 측위 데이터를 상기 다른 노드 데이터로 갱신하고, 상기 이동 객체의 기존 진행 방향과 연장선 상의 제3 구간에 대한 제3-2 측위 데이터를 획득하되, 상기 다른 노드는 상기 제3 구간의 경계 노드일 수 있다.
상기 제어부가 상기 회전 정보를 판단할 때 회전하는 것으로 판단하는 경우, 상기 제2 센싱 데이터를 이용하여 근접 측위 센서를 판단하고, 상기 근접 측위 센서의 위치에 따라 상기 이동 객체의 상기 기존 진행 방향과 상이한 방향의 변경되는 구간에 대한 제4 측위 데이터를 획득할 수 있다.
제4 측위 데이터는, 상기 근접 측위 센서가 상기 기존 진행 방향에 위치하는 경우 상기 제2 방향 데이터에 따라 변경되는 구간에서 획득된 제4-1 측위 데이터; 상기 근접 측위 센서가 상기 변경되는 구간에 위치하는 경우 상기 근접 측위 센서의 노드 및 이와 인접하는 노드 사이에서 획득된 제4-2 측위 데이터; 및 상기 근접 측위 센서가 상기 기존 진행 방향 및 상기 변경되는 구간 어디에도 위치하지 않는 경우 상기 기존 진행 방향에서 가장 가까운 노드에서 변경되는 구간에서 획득된 제4-3 측위 데이터를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 이동 가능한 경로 내의 노드 데이터를 활용한 측위 알고리즘을 사용함으로써 정확성이 향상된 실내 측위 방법 및 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 측위 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 측위 시스템의 구성을 더 상세하게 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서부의 구성을 도시한 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 노드 데이터를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 경로 측위 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 단일 경로 측위 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 단일 경로 측위 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 경로 측위 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 측위 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 측위 방법의 일부 단계를 더 구체적으로 설명하기 위한 순서도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 객체의 회전 정보를 판단하는 단계를 설명하기 위한 순서도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 경로 측위 방법의 일부 단계를 더 구체적으로 설명하기 위한 순서도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다. 이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다. 도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 형태는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 측위 시스템(10)의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 실내 측위 시스템(10)은 실내 측위 서버(1000) 및 실내 공간 서버(2000)를 포함할 수 있다. 두 서버(1000, 2000)는 통신망(300)을 통해 통신하며 서로 데이터를 주고 받을 수 있다.
실내 측위 서버(1000)는 실내 공간에서 이동하는 이동 객체의 실내 측위를 수행할 수 있다. 이를 위하여 실내 측위 서버(1000)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같은 실내 측위 장치(100)를 구비할 수 있고, 후술하는 도 2 및 도 3에서 더 상세히 설명한다. 실내 측위 서버(1000)는 실내 측위 장치(100)에 설치되는 측위 애플리케이션을 관리하는 서버일 수 있다. 실내 측위 서버(1000)와 실내 측위 장치(100)는 상기 애플리케이션을 통해 서로 데이터를 주고 받을 수 있다.
실내 공간 서버(2000)는 본 개시에서 측위하고자 하는 이동 객체가 이동하는 실내 공간과 관련된 서버이다. 본 개시의 실내 공간은 실내/지하 주차장, 터널, 지하도로, 지하상가 및 건물 내부 등 GPS 신호를 수신하는데 장애 요소가 있는 여러 공간이 될 수 있다. 실내 공간 서버(2000)는 각 개별 실내 공간에 존재하는 로컬 서버일 수도 있고, 여러 실내 공간에 관한 정보를 관리하는 중앙 서버일 수도 있다. 이하, 실내 공간은 실내 주차장이고 실내 공간 서버(2000)는 주차장 서버인 것으로 예를 들어 설명할 수 있다. 실내 공간 서버(2000)는 이동 객체의 실내 측위를 위해 도 2에 도시된 바와 같은 측위 센서(200)를 구비할 수 있다.
실시예에 따라 실내 측위 서버(1000) 및 실내 공간 서버(2000)의 운영 주체는 동일할 수도 있다.
통신망(300)은 측위 시스템(10)의 각 구성 간의 데이터 송수신을 매개하는 통신망을 의미할 수 있다. 가령 통신망(300)은 LANs(Local Area Networks), WANs(Wide Area Networks), MANs(Metropolitan Area Networks), ISDNs(Integrated Service Digital Networks) 등의 유선 네트워크나, 와이파이(Wi-Fi), 무선 LANs, CDMA, 블루투스(Bluetooth), 위성 통신 등의 무선 네트워크를 망라할 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
이하, 도 2 및 도 3을 함께 사용하여 일 실시예에 따른 실내 측위 시스템(10)의 구성을 더 상세히 설명한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 측위 시스템(10)을 더 상세하게 도시한 구성도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서부의 구성을 도시한 구성도이다.
실내 측위 장치(100)는 차량 등과 같은 이동 객체에 대응하는 장치로서, 차량의 차주가 소지하는 휴대폰, 태블릿 PC 등의 이동식 단말기일 수도 있고, 차량에 연결되거나 내장된 전자 기기일 수도 있다. 실내 측위 장치(100)에는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 객체에 대한 실내 측위 방법이 수행되는 애플리케이션이 설치될 수 있다. 이하, 이동 객체의 위치 개념은 실내 측위 장치(100)의 위치 개념과 혼용하여 설명될 수 있다.
실내 측위 장치(100)는 제어부(110), 통신부(120), 메모리(130), 센서부(140) 및 표시부(150)를 포함할 수 있다. 또한, 본 도면에서는 도시되지 않았으나 표시부(150) 이외의 입출력 인터페이스 등을 더 포함할 수 있다.
제어부(110)는 실내 측위 장치(100)를 전반적으로 제어하는 동작을 수행할 수 있다. 제어부(110)의 구체적인 동작에 관하여는 후술하는 관련 도면에서 더 상세히 설명한다.
제어부(110)는 프로세서(Processor)와 같이 데이터를 처리할 수 있는 모든 종류의 장치를 포함할 수 있다. 여기서, '프로세서(Processor)'는, 예를 들어 프로그램 내에 포함된 코드 또는 명령으로 표현된 기능을 수행하기 위해 물리적으로 구조화된 회로를 갖는, 하드웨어에 내장된 데이터 처리 장치를 의미할 수 있다. 이와 같이 하드웨어에 내장된 데이터 처리 장치의 일 예로써, 마이크로프로세서(Microprocessor), 중앙처리장치(Central Processing Unit: CPU), 프로세서 코어(Processor Core), 멀티프로세서(Multiprocessor), ASIC(Application-Specific Integrated Circuit), FPGA(Field Programmable Gate Array) 등의 처리 장치를 망라할 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
통신부(120)는 다양한 유형의 통신 방식에 따라 통신망(300)을 통해 제어 신호 또는 데이터 등을 송수신하기 위해 필요한 하드웨어 및 소프트웨어를 포함하는 장치일 수 있다. 통신부(120)는 다양한 유형의 외부 장치, 서버, 예컨대 도 2의 측위 센서(200)나 실내 공간 서버(2000) 등과 통신할 수 있다.
메모리(130)는 실내 측위 장치(100)에 의해 생성 및 처리되는 모든 종류의 데이터를 일시적 및/또는 영구적으로 저장하는 기능을 수행한다. 메모리(130)는 실내 측위 장치(100)에 설치되는 프로그램 애플리케이션, 데이터, 명령어 등을 저장하고, 실내 측위 장치(100)를 통해 입출력되는 모든 종류의 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(130)는 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory) 및 디스크 드라이브와 같은 비소멸성 대용량 기록장치(Permanent Mass Storage Device), 플래시 저장 매체 및 SSD(Solid State Drive) 등을 포함할 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
여기서 도 3을 함께 참조하여 센서부(140)에 관하여 설명한다. 센서부(140)는 이동 객체의 위치, 이동 여부, 이동 방향/각도 및 자세를 포함하는 이동 정보를 획득하기 위한 센서로서, 장치(100) 내부 도는 외부의 상태를 센싱하기 위한 복수의 센서들을 포함할 수 있다. 센서부(140)는 가속도 센서(Accelerometer)(141), 자이로 센서(Gyroscope)(142) 및 지자기 센서(Magnetic Field Sensor)(143) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 센서부(140)를 통해 이동 객체의 상기 이동 정보에 관한 제1 센싱 데이터를 획득할 수 있다.
가속도 센서(141)는 이동 객체의 가속도를 센싱하는 것으로 X축, Y축, Z축의 3축 센서일 수 있다. 자이로 센서(142)는 이동 객체의 각속도를 센싱하는 것으로 Rx, Ry, Rz의 3축 센서일 수 있다. 가속도 센서(141)는 이동 객체의 가속도를 이용한 이동 객체의 이동 관성(단위의 일 예로 g(1 g=9.8 m/s2))을, 자이로 센서(142)는 이동 객체의 각속도를 이용한 회전 관성 및/또는 회전율(단위의 일 예로 deg/sec)을 측정할 수 있다. 가령, 제어부(110)는 가속도 센서(141) 및 자이로 센서(142)의 센싱값을 이용하여 이동 객체의 이동 정보를 획득하되, 상기 이동 정보는 이동 객체의 롤(roll) 각도, 피치(pitch) 각도, 요(yaw) 각도에 관한 정보를 포함하는 회전 정보(각도 변화량) 및 속도 정보를 획득할 수 있다.
지자기 센서(143)는 이동 객체의 방위각을 측정할 수 있다. 지자기 센서(143)에 의해 획득된 센싱값은 이동 객체가 이동 없이 정지해 있는 경우 값의 변동 폭이 감소한다. 출력된 센서값의 변화값이 미리 설정된 기준 이하일 경우 차량이 정지 상태인 것으로 판단할 수 있다. 제어부(110)는 가속도 센서(141)와 자이로 센서(142)의 센싱값과 함께 지자기 센서(143)의 센싱값을 함께 이용함으로써 이동 객체의 이동과 회전 여부 판단 시의 오차를 줄일 수 있다. 이와 같이, 실내 측위 장치(100)는 센서부(140)를 통해 획득하는 제1 센싱 데이터에 기반하여 이동 객체의 3축을 포함하는 3차원의 다양한 방향의 움직임, 속도 정보를 파악할 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 표시부(150)는 실내 측위 장치(100)를 통해 입출력되는 데이터를 디스플레이할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 측위 방법에 의해 처리, 출력되는 측위 데이터는 실내 측위 장치(100)에 저장된 측위 애플리케이션의 동작에 따른 출력 방식으로 표시부(150)를 통해 디스플레이될 수 있다. 후술하는 도 4 내지 도 8은 표시부(150)를 통해 출력되는 표시 화면의 예시도들이다.
실시예에 따라서 실내 측위 장치(100)는 실내 측위 서버(1000) 외부에 실내 측위 서버(1000)와 별개로 구비될 수도 있다.
실내 공간 서버(2000)는 이동 객체의 실내 측위를 위해 실내 공간 상에 설치되는 측위 센서(200)를 구비할 수 있다. 일 예로, 측위 센서(200)는 통신망(300)을 통해 비콘 ID를 포함하는 비콘 신호를 송신하는 비콘 모듈일 수 있다. 비콘 신호는 UUID(Universally Unique Identifier), 메이저ID(Major ID), 마이너ID(Minor ID), RSSI(Received Signal Strength Indication)를 포함할 수 있다. 일 예로, 메이저ID 및 마이너ID는 세 자리의 숫자로 이루어질 수 있으며, 백의 자리에는 층 별로 고유의 숫자를 할당하고, 십의 자리와 일의 자리에는 비콘 별로 고유의 숫자를 할당할 수 있다. RSSI는 비콘 신호의 세기에 대응한다. 이 경우 측위 센서(200)는 비콘 신호를 와이파이(Wi-Fi), 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), LTE(Long Term Evolution), 3G 등 사용 가능한 모든 무선 통신망(300)을 통해 실내 측위 서버(1000)로 주기적으로 무선 전송할 수 있다.
이하, 측위 센서(200)에 의해 획득되는 데이터를 제2 센싱 데이터로 지칭하고, 상기 제2 센싱 데이터는 상기 비콘 신호를 의미할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 노드 데이터를 설명하기 위한 도면으로, 표시부(150)를 통하여 디스플레이되는 표시 화면의 일 예시도이다.
표시 화면에는 실내 공간(20), 주차면(21), 장애물(22) 등이 데이터 처리된 이미지 형태로 도시되어 있고 주차면(21) 및 장애물(22)은 실제 실내 공간(20)에 적절하게 배치될 수 있다. 이하, 실내 공간(20)은 주차장(20)인 것을 예로 들어 설명한다.
제어부(110)는 실내 공간(20)에 대하여 이동 객체가 이동 가능한 이동 경로 상에 미리 설정된 규칙에 따라 측위 센서(200)의 위치에 관한 정보를 포함하는 노드 데이터를 설정한다.
실내 공간(20)에서 주차면(21), 장애물(22)을 제외한 나머지 공간은 이동 객체가 이동 가능한 이동 경로일 수 있다. 이동 경로 상에는 미리 설정된 규칙에 따라 설치되는 측위 센서(200)(도 2 참고)의 위치를 나타내는 복수의 노드(N)가 도시되어 있다. 이하, '노드(N)의 위치'와 '측위 센서(200)의 위치'는 혼용하여 설명할 수 있다. 측위 센서(200)는 이동 경로 상에 미리 설정된 규칙에 따라 일정한 간격에 따라 설치될 수 있다. 실시예에 따라 주차면(21)에도 노드가 설정될 수 있다.
일 예로, 도 4에서 복수의 노드(N)는 제1 이동 경로 상의 A 노드 및 제2 이동 경로 상의 B 노드를 포함하고, A 노드는 A-1, A-2, A-3, A-4, A-5 노드를 포함하고, B 노드는 B-1, B-2, B-3, B-4, B-5 노드를 포함하는 것으로 도시하였다. 그러나, 복수의 노드(N)의 위치 및 개수는 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 노드 데이터는 측위 센서(200)가 설치되는 위치 정보에 관한 것으로서, 상기 위치 정보는 측위 센서(200)의 ID, 복수의 노드(N) 각각의 자기 위치 정보 및 서로 다른 노드 사이의 연결 정보를 포함할 수 있다.
복수의 노드(N)는 측위 동작이 시작되는 최초 노드, 측위 동작이 종료되는 최종 노드, 삼거리나 사거리 등의 교차로에 위치하는 회전 노드 및 상기 노드들 사이에 위치하는 중간 노드 등을 포함할 수 있다. 일 예로, 최초 노드는 실내 공간의 입구에 대응하고, 최종 노드는 실내 공간의 출구에 대응할 수 있다. 도 4에서는 A-1 노드가 최초 노드, B-1 노드가 최종 노드, A-5 및 B-5 노드가 회전 노드, 그 이외의 나머지 노드들이 중간 노드일 수 있다. 이와 같이 측위 센서(200)는 이동 객체의 직선 경로, 교차로와 같이 이동 객체의 방향이 전환되는 지점 등에 설치될 수 있다. 이때, 상기 직선 경로 상에서 인접한 두 측위 센서(200) 사이의 거리가 일정 기준 이상일 경우 측위의 정확성을 높이기 위하여 그 사이에 추가로 측위 센서(200)가 설치될 수 있다.
제어부(110)는 상기 노드 데이터, 센서부(140)를 통해 획득한 제1 센싱 데이터 및 실내 공간(20)에 구비되는 측위 센서(200)를 통해 획득한 제2 센싱 데이터 중 적어도 하나를 이용하여, 상기 객체가 현재 위치하는 제1 구간을 판단할 수 있는 제1 측위 데이터를 획득할 수 있다. 예컨대, 제1 측위 데이터는 (측위 동작의 시작점의) 이동 객체의 현재 위치로서 현재 위치 좌표, 실내 측위 장치(100)와 측위 센서(200) 사이의 거리 정보 등을 포함할 수 있다.
이후, 제어부(110)는 상기 제1 측위 데이터가 상기 제1 구간을 정의하는 경계 노드에 대한 미리 설정된 기준치를 만족하는지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 도 4에서 제1 구간이 A-2 노드 및 A-3 노드 사이의 구간이라 한다면, 두 노드(A-2, A-3)가 상기 제1 구간의 경계 노드이다. 예를 들어, 상기 기준치 만족 여부는 측위 센서(200)와 실내 측위 장치(100) 사이의 계산된 거리가 일정 값 이하인 경우, 즉, 이동 객체가 특정 측위 센서(200)와 일정 거리 내로 가까워졌는지로 판단할 수 있고, 만족하는 것으로 판단된 경우 다음 측위 동작(다음 측위 센서(200))을 수행할 수 있다. 실시예에 따라서, 기준치 만족 조건은 실내 측위 장치(100)가 수신하는 여러 측위 센서(200)의 센서 신호들 중에서 얼마나 지속적으로, 높은 빈도 수로 받았는지 여부일 수 있고, 측위에 용이한 다양한 범위 내에서 변경 적용될 수 있다. 실시예에 따라서, 상기 기준치 만족 조건은 상기 RSSI 데이터를 활용하여 실내 측위 장치(100)와 여러 측위 센서(200) 사이의 상대적으로 근접한지 여부이고, 이를 전술한 빈도 수와 함께 활용할 수 있다.
이후, 제어부(110)는 상기 만족 여부 및 상기 경계 노드에서의 회전 여부 중 적어도 하나에 기초하여 상기 제1 측위 데이터의 후속 측위 데이터를 결정할 수 있다. 상기 만족 여부 및 회전 여부 등에 기초하여 후속 측위 데이터를 결정하는 구체적인 예시에 관하여 후술하는 도면들에서 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 경로 측위 방법을 설명하기 위한 도면으로, 제어부(110)가 전술한 기준치 만족 여부를 판단할 때 만족하지 않는 것으로 판단하는 경우의 실시예에 관한 것이다. 상기 '단일 경로'(직선 경로)라 함은 두 노드(N1, N2) 사이의 이동 경로를 의미할 수 있다.
제어부(110)는 상기 노드 데이터 중 경계 노드 데이터의 경계 좌표값과 제2 센싱 데이터의 크기를 연산하여 상기 경계 노드 사이에서의 위치에 관한 제2 측위 데이터를 산출한다. 상기 제2 센싱 데이터의 크기는 측위 센서(200)의 신호 세기에 대응하는 것으로, 예를 들어 비콘 신호의 RSSI일 수 있다. 구체적으로, 제2 측위 데이터는 상기 경계 노드 데이터의 경계 좌표값과 제2 센싱 데이터의 크기를 내분점 연산하여 산출될 수 있다.
도 5를 참조하면, 이동 경로 상에 제1 노드(N1) 및 제2 노드(N2)와 두 노드(N1, N2) 사이('제1 구간')에서 이동하는 이동 객체가 도시되어 있다. 이때 이동 객체는 표시 화면 상에 표시되는 UI 객체(250)로 도시되며, UI 객체(250)를 이동 객체(250)와 동일시하여 설명할 수 있다. 제1 노드(N1)는 제1 측위센서(210)가 설치된 위치이고, 제2 노드(N2)는 제2 측위센서(220)가 설치된 위치이다. 도 5에서 전술한 제1 측위 데이터는 이동 객체(250)의 현재 위치 좌표(미도시)이고, 경계 노드 데이터는 두 노드(N1, N2)의 위치 좌표((X1, Y1), (X2, Y2))이고, 제2 측위 데이터는 후술하는 이동 객체(250)의 후속 위치 좌표((X, Y))를 의미한다.
제어부(110)는 두 측위센서(210, 220)로부터 송신한 비콘 신호에 포함된 RSSI에 기초하여 직선 경로 상의 이동 객체(250)의 위치를 계산할 수 있다. 구체적으로, 제어부(110)는 RSSI에 기초하여 측위센서(210, 220)와 이동 객체(250) 사이의 제1 거리 정보를 측정하고, 상기 제1 거리 정보와 실내 공간의 기준면으로부터의 제3 방향(D3)으로의 높이 정보를 이용하여 이동 객체(250)의 두 노드(N1, N2) 사이에서의 제2 거리 정보를 산출할 수 있다. 즉, 상기 제2 거리 정보는 D1-D2 평면 상의 거리로서, 측위 센서(200)의 실내 공간(20)의 바닥 투영점과 이동 객체(250) 간의 거리를 의미한다. 이하, 노드(N)는 측위 센서(200)의 바닥 투영점을 의미하는 것으로 설명할 수 있다. 상기 제2 거리 정보는 이동 객체(250)와 복수의 노드(N) 중 어느 하나의 노드 사이의 거리로서, 도 5에서는 이동 객체(250)와 제1 노드(N1) 사이의 거리인 제1 간격(d1) 및 이동 객체(250)와 제2 노드(N2) 사이의 거리인 제2 간격(d2)을 포함한다.
구체적으로, 직선 경로 상의 두 노드(N1, N2) 사이의 이동 객체(250)의 측위, 즉 제2 측위 데이터는 아래 수학식들에 의해 산출될 수 있다.
Figure 112020124495720-pat00001
Figure 112020124495720-pat00002
상기 수학식들에 따르면, 제2 측위 데이터(이동 객체(250)의 후속 위치 좌표)는 노드의 위치 좌표와 측위 센서(200)의 신호 세기에 기초하여 산출된 제2 거리 정보(d1, d2)에 기초한 내분점 연산을 통해 산출될 수 있다.
이와 같이, 제어부(110)가 이동 객체의 현 위치 정보(제1 측위 데이터)가 제1 구간에서 경계 노드(N1 또는 N2)에 대한 신호 기준치를 만족하지 못하는 경우, 두 노드(N1, N2) 사이에서 이동하는 것으로 판단하고, 후속 위치 정보(제2 측위 데이터)를 산출함으로써 제1 구간에서 이동 객체(250)의 구체적인 위치를 산출할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 단일 경로 측위 방법을 설명하기 위한 도면으로, 제어부(110)가 전술한 기준치 만족 여부를 판단할 때 만족하는 것으로 판단하는 경우의 실시예에 관한 것이다. 다시 말해, 이동 객체가 제1 구간(A1)의 일측의 경계 노드(N2)를 향해 가까워진다고 판단하는 경우이다. 상기 ‘단일 경로’(직선 경로)라 함은 세 노드(N1, N2, N3)를 이은 연장선 상의 이동 경로를 의미할 수 있다.
제어부(110)는 노드 데이터 및 센서부(140)에 의해 획득된 제1 센싱 데이터를 기초로 산출된 방향 데이터 중 적어도 하나에 기초하여 해당 경계 노드의 종류 또는 해당 경계 노드에서의 회전 여부 및 회전 방향을 포함하는 회전 정보를 판단할 수 있다. 상기 노드 데이터를 이용하여 경계 노드의 종류를 판단하는 단계는, 예를 들어 노드마다 할당된 비콘 신호를 이용하여 해당 경계 노드가 단일 경로(직선 경로) 상의 노드인지 다중 경로 상의 회전 노드인지 판단할 수 있다. 한편, 상기 회전 정보를 판단하는 구체적인 방법에 대하여는 후술하는 도 8에서 더 상세히 설명한다. 이후, 제어부(110)는 상기 판단 결과에 따라 이동 객체의 이동 경로 상에서 제1 구간(A1)의 후속 구간(A2)에 대한 후속 측위 데이터를 산출할 수 있다.
예컨대, 도 6을 참조하면 제어부(110)가 상기 경계 노드가 단일 경로 상의 노드로 판단하거나, 상기 노드 데이터에 기초하여 상기 경계 노드가 회전 노드가 아닌 것으로 판단하는 경우, 제어부(110)는 전술한 제1 측위 데이터(251)를 상기 경계 노드 중 어느 하나의 경계 노드 데이터, 본 도면에서는 제2 노드(N2)의 위치 데이터(252)로 갱신할 수 있다. 실시예에 따라서, 상기 회전 정보를 판단할 때 비회전으로 판단하는 경우, 예를 들어 방향 데이터가 기존의 방향과 동일하게 산출된 경우 도 6의 동작이 수행될 수도 있다. 이후, 제어부(110)는 이동 객체의 기존 진행 방향과 연장선 상의 제2 구간(A2)에 대한 제3-1 측위 데이터(253)를 획득할 수 있다. 본 도면에서 제1 측위 데이터(251)는 제1 구간(A1)에서, 제3-1 측위 데이터(253)는 제2 구간(A2)에서 실시간으로 변화하는 이동 객체의 위치를 모두 포함하는 개념일 수 있다.
본 도면의 실시예는 제1 구간(A1)과 그 후속 구간(A2)이 인접하는 경우이고, 이하에서는 후속 구간이 제1 구간(A1)과 인접하지 않는 실시예에 관하여 설명한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 단일 경로 측위 방법을 설명하기 위한 도면으로, 도 6과 차이점이 되는 부분을 위주로 설명한다.
이동 객체가 전술한 바와 같이 제1 구간(A1)에서 이동 중에, 제어부(110)에 의해 기준치를 만족하는 노드가 진행 방향 상의 경계 노드인 제2 노드(N2)가 아닌 그 옆의 제3 노드(N3)로 판단된 경우, 도 6에서 설명한 동작을 상기 제1 구간(A1)과 인접하지 않는 제3 구간(A3)에서 수행할 수 있다. 구체적으로, 제어부(110)가 상기 만족 여부를 판단하는 단계에서 상기 제1 구간(A1)의 경계 노드는 기준치를 만족하지 않는 것으로 판단하고, 상기 기준치를 만족하는 노드를 상기 제1 구간(A1)의 경계 노드가 아닌 다른 노드로 판단하며, 상기 다른 노드가 회전 노드가 아닌 것으로 판단하는 경우, 본 도면의 동작을 수행할 수 있다. 이때, 상기 다른 노드는 제3 구간(A3)의 경계 노드를 의미한다.
예컨대, 제어부(110)는 제1 측위 데이터를 상기 다른 노드, 본 도면에서는 제3 노드(N3)의 위치 데이터(254)로 갱신하고, 이후, 제3 구간(A3)에 대한 제3-2 측위 데이터(255)를 획득할 수 있다.
이상에서는, 기준치를 만족하는 노드가 이동 객체의 직선 경로 상에 위치하는 경우를 예로 들어 설명하였으나, 상기 직선 경로와 다른 방향의 경로 상에 위치할 수도 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 경로 측위 방법을 설명하기 위한 도면으로, 실내 공간(20)이 복수의 회전 구간(R1, R2, R3)을 포함하는 표시 화면이다. 도 8의 우측 상단에는 후술하는 제2 방향 데이터로서 Compass 변수가 도시되어 있다.
제어부(110)는 제1 센싱 데이터를 이용하여 이동 객체의 회전량에 관한 제1 방향 데이터를 산출할 수 있다.
'제1 방향 데이터'는 제1-1 센싱 데이터의 제1-1 좌표값 및 제1-2 센싱 데이터의 제1-2 좌표값을 융합 연산하여 산출될 수 있다. 상기 제1-1, 제1-2 센싱 데이터는 센서부(140)에 의해 획득되는 제1 센싱 데이터에 포함되는 개념이다. 상기 제1-1 센싱 데이터는 가속도 센서(141)에 의해 획득되는 센싱값이고, 제1-2 센싱 데이터는 자이로 센서(142)에 의해 획득되는 센싱값이다. 즉, 가속도 센서(141)와 자이로 센서(142)의 센싱값을 이용하여 이동 객체의 회전량 및 회전 방향을 계산할 수 있는데 구체적으로 후술하는 바와 같다.
두 센서(141, 142)는 3축 센서로서, 제1-1 좌표값 및 제1-2 좌표값은 각각 (acc(x), acc(y), acc(z)), (gyr(x), gyr(y), gyr(z))라고 가정한다. ‘제1 방향 데이터’는 아래 제1 변화량, 제2 변화량 및 제3 변화량을 포함한다. 초당 radian 변화량을 제1 변화량(△s1), 초당 degree 변화량을 제2 변화량(△s2), 실제 degree 변화량을 제3 변화량(△s3)이라 할 때, 각 값은 아래 수학식들과 같다.
Figure 112020124495720-pat00003
Figure 112020124495720-pat00004
Figure 112020124495720-pat00005
수학식 5에서 1000은 시간의 값의 기준으로 판단한 변수로서, 1000 단위가 초(sec)임을 의미한다. 즉, 수학식 5를 보면 제2 변화량(△s2)을 적분하여 실제 변화량인 제3 변화량(△s3)을 구할 수 있다. 예를 들어, 제2 변화량(△s2)은 회전량에 따라 범위의 제한이 없고, 제3 변화량(△s3)이 일 시점의 실제 변화량이므로 제3 변화량(△s3)이 누적된 degree 값은 0도 내지 360도 범위 내의 값을 가질 수 있다. 가령 이동 객체가 회전하여 제3 변화량(△s3)이 누적된 degree 값이 360도보다 큰 값이 되는 경우 다시 0도로 변경하여 계산하고, 제3 변화량(△s3)이 누적된 degree 값이 0도보다 작은 값이 되는 경우 다시 360도로 변경하여 계산하는 방식일 수 있다.
이후, 제어부(110)는 전술한 제1 방향 데이터와 노드 데이터를 연계하여 상기 회전 방향에 관한 제2 방향 데이터를 결정하여, 상기 회전 정보를 판단할 수 있다. 이때, 제2 방향 데이터의 예시로서, 도 8의 우측 상단에 도시된 Compass 변수를 함께 참고하여 설명한다.
본 도면에서는 Compass 변수가 이동 객체의 진행 경로를 가능한 이동 경로 상의 노드 데이터를 고려하여 Compass 값이 동서남북(0부터 시계 방향으로 1, 2, 3의 값)의 4 가지 값을 가지는 예시로 설정하였다. 예컨대, 0<a<90(도)이라 가정할 때, 제어부(110)는 제3 변화량(△s3)이 누적된 degree 값이 (360-a)도 이상 +a도 이하인 경우 제2 방향 데이터는 0, 제3 변화량(△s3)이 누적된 degree 값이 (90-a)도 이상 (90+a)도 이하인 경우 제2 방향 데이터는 1, 제3 변화량(△s3)이 누적된 degree 값이 (180-a)도 이상 (180+a)도 이하인 경우 제2 방향 데이터는 2, 그리고 제3 변화량(△s3)이 누적된 degree 값이 (270-a)도 이상 (270+a)도 이하인 경우 제2 방향 데이터는 3으로 결정할 수 있다.
회전 정보를 판단함에 있어서, 제1 방향 데이터 및 제2 방향 데이터의 종류 및 판단 방법은 전술한 바에 한정되지 않는다.
이후, 제어부(110)가 상기 방향 데이터를 기초로 상기 회전 정보를 판단할 때 회전하는 것으로 판단하는 경우, 제2 센싱 데이터를 이용하여 근접 측위 센서를 판단할 수 있다.
예를 들어, 본 도면에서 제2 방향 데이터(Compass 변수)가 0에서 3으로 변경된 경우 제어부(110)는 이동 객체가 복수의 회전 구간(R1, R2, R3) 중 어느 하나의 회전 구간에서 회전한 것으로 판단할 수 있다. 그러면 이동 객체(250)의 주변 노드 중 각 노드에 대응하는 측위 센서(200)의 제2 센싱 데이터를 이용하여 이동 객체(250)의 근접 측위 센서를 판단한다.
이후, 제어부(110)는 상기 근접 측위 센서의 위치에 따라 이동 객체의 기존 진행 방향(D2)과 상이한 방향의 변경된 경로에 대한 제4 측위 데이터를 획득할 수 있다. 제4 측위 데이터는 경우의 수에 따라 후술하는 제4-1, 제4-2 및 제4-3 측위 데이터를 포함할 수 있다.
먼저, 상기 근접 측위 센서가 기존 진행 방향(D2)에 위치하는 경우, 다시 말해 근접 측위 센서에 대응하는 노드가 본 도면에서 A-3, B-3 및 C-3 중 어느 하나일 경우, 제어부(110)는 상기 제2 방향 데이터(Compass 변수: 3)에 따라 변경되는 구간에서 제4-1 측위 데이터를 획득할 수 있다.
가령, 본 도면에서 근접 측위 센서의 노드가 B-3 노드로 판단된 경우 B-3에서 제2 방향 데이터(Compass 변수가 0에서 3으로 변경됨)에 따라 B-3 노드에서 형성되는 제2 회전 구간(R2)에서 이동 경로를 변경할 수 있다. 이후, 변경된 경로인 B-3 노드와 B-2 노드 사이의 구간에서 단일 경로 구간 측위가 수행될 수 있다. 다시 말해 이동 객체의 초기 위치인 제1 측위 데이터는 기준치 만족 여부 및 회전 정보에 따라 회전 노드 데이터로 대체되고, 이후 변경된 경로 상의 변경 구간의 후속 측위 데이터가 산출될 수 있다.
다음, 근접 측위 센서가 상기 변경되는 구간에 위치하는 경우, 제어부(110)는 상기 근접 측위 센서의 노드 및 이와 인접하는 노드 사이에서 제4-2 측위 데이터를 획득할 수 있다. 본 도면에서 근접 측위 센서가 제1 방향(D1)의 이동 경로 상의 A-2, B-2 및 C-2 중 어느 하나일 경우, 제어부(110)는 상기 근접 측위 센서의 노드와 일측에서 인접하는 회전 노드(A-3, B-3, C-3)에서 변경된 제2 방향 데이터에 따라 경로를 변경할 수 있다. 이후, 근접 측위 센서의 노드, 및 이와 타측에서 인접하는 노드(A-1, B-1, C-1) 사이의 구간에서 제4-2 측위 데이터를 산출할 수 있다.
가령, 본 도면에서 근접 측위 센서가 C-2 노드로 판단된 경우, C-3 노드에서 형성되는 제3 회전 구간(R3)에서 이동 경로가 변경되고, 이후 C-2 노드 및 C-1 노드 사이에서 전술한 단일 경로 구간 측위가 수행될 수 있다.
다음으로, 근접 측위 센서가 기존 진행 방향(D2) 및 상기 변경되는 경로 상의 구간(제1 방향(D1)) 어디에도 위치하지 않는 예외적인 경우, 제어부(110)는 기존 진행 방향(D2)에서 가장 가까운 노드에서 변경된 제2 방향 데이터에 따라 이동 경로를 변경할 수 있다. 이후, 변경되는 경로 상의 구간에서 제4-3 측위 데이터를 획득할 수 있다.
가령, 본 도면에서 근접 측위 센서가 실내 측위 장치(100)나 측위 센서(200) 등의 동작 오류로 인해 A-4, B-4, C-4, A-5, B-5, C-5 노드나 본 도면에 도시되지 않은 다른 센서로 판단되는 경우, 이동 객체의 현재 진행 경로 상에서 가장 가까운 회전 노드, 본 도면에서는 B-3 노드에서 변경된 제2 방향 데이터에 따라 경로를 변경할 수 있고, 변경된 제1 방향(D1)의 경로 상의 구간(B-3과 B-2 사이, B-2와 B-1 사이)에서 제4-3 측위 데이터를 산출한다.
전술한 제3 측위 데이터 및 제4 측위 데이터는 상기 제2 측위 데이터와 동일한 원리로 산출될 수 있다. 제3 측위 데이터는 단일 경로 상의 후속 구간에서의 측위 데이터를 의미하는 것으로, 예를 들어 전술한 제3-1 측위 데이터(253)(도 6 참고) 및 제3-2 측위 데이터(255)(도 7 참고)를 포함할 수 있다.
만약 회전 구간에서 이동 객체가 회전하지 않은 것으로 판단되는 경우, 제어부(110)는 해당 구간에서 전술한 단일 경로 측위를 수행할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 측위 방법에 의하면, 실내 공간 상에서 이동 객체가 이동 가능한 이동 경로 및 상기 이동 경로 내에 미리 설정된 노드 데이터를 이용한 다양한 케이스의 측위 알고리즘을 통해 신속성 및 정확성이 향상된 실내 측위가 가능하다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 측위 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 실내 측위 방법은 후술하는 단계들을 포함하고, 전술한 도면들을 함께 참조하여 설명한다.
실내 공간(20)에 대하여 이동 객체가 이동 가능한 이동 경로 상에 미리 설정된 규칙에 따라 측위 센서(200)의 위치에 관한 정보를 포함하는 노드 데이터를 설정한다(S100).
이후, 상기 노드 데이터, 이동 객체에 구비되는 센서부(140)를 통해 획득한 제1 센싱 데이터 및 실내 공간(20)에 구비되는 측위 센서(200)를 통해 획득한 제2 센싱 데이터 중 적어도 하나를 이용하여, 이동 객체가 현재 위치하는 제1 구간을 판단할 수 있는 제1 측위 데이터를 획득한다(S200).
상기 제1 측위 데이터가 상기 제1 구간을 정의하는 경계 노드에 대한 미리 설정된 기준치를 만족하는지 여부를 판단한다(S300).
이후, 상기 노드 데이터, 상기 만족 여부 및 상기 경계 노드에서의 회전 여부 중 적어도 하나에 기초하여 상기 제1 측위 데이터의 후속 측위 데이터를 결정할 수 있다(S400). S400 단계에 관하여는 후술하는 도 10 내지 도 12에서 더 상세히 설명한다.
본 도면에서는 S300 단계 이후에 S400 단계가 수행되는 것으로 도시하였으나, S300 단계 및 S400 단계는 병렬적으로 수행될 수도 있다.
이때, 제1 센싱 데이터는 이동 객체 자신의 위치, 방향, 각도, 자세 정보 등을 포함하고, 제2 센싱 데이터는 비콘 신호로서 신호 세기(RSSI)를 포함할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 측위 방법의 일부 단계로서 후속 측위 데이터를 결정하는 단계(S400)를 더 구체적으로 설명하기 위한 순서도이다. S400 단계는 후술하는 단계들을 포함할 수 있다.
상기 만족 여부를 판단하는 단계에서 만족하지 않는 것으로 판단되는 경우(S400-1), 후속 측위 데이터를 결정하는 단계는, 상기 노드 데이터 중 경계 노드 데이터의 경계 좌표값과 상기 제2 센싱 데이터의 크기를 연산하여 상기 경계 노드 사이에서의 위치에 관한 제2 측위 데이터를 산출하는 단계(S410)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제2 센싱 데이터의 크기는 측위 센서(200)의 신호 세기에 대응할 수 있다. 제2 측위 데이터는 상기 경계 노드 데이터의 경계 좌표값과 상기 제2 센싱 데이터의 크기를 내분점 연산하여 산출될 수 있다.
상기 만족 여부를 판단하는 단계에서 만족하는 것으로 판단하거나, 상기 만족 여부와 상관없이 상기 노드 데이터에 기초하여 해당 경계 노드가 회전 노드로 판단되는 경우(S400-2), 상기 노드 데이터 및 상기 제1 센싱 데이터를 기초로 산출된 방향 데이터 중 적어도 하나에 기초하여 해당 경계 노드에서의 회전 여부 및 회전 방향을 포함하는 회전 정보를 판단할 수 있다(S420). S420 단계에 관하여는 후술하는 도 11에서 더 상세히 설명한다.
이후, 상기 판단 결과에 따라 이동 객체의 이동 경로 상에서 상기 제1 구간의 후속 구간에 대한 후속 측위 데이터를 산출할 수 있다(S4210, S4220, S4230, S4240). 구체적으로 아래와 같다.
회전 정보를 판단하는 단계(S420)에서 상기 만족 여부 판단 단계에서 기준치를 만족하고, 비회전(해당 경계 노드가 회전 노드가 아닌 것)으로 판단되는 경우(S420-N), 제1 측위 데이터를 상기 경계 노드 중 어느 하나의 경계 노드 데이터로 갱신하고(S4210), 이동 객체의 기존 진행 방향과 연장선 상의 제2 구간에 대한 제3 측위 데이터를 획득할 수 있다(S4220).
이와 달리, 회전 정보를 판단하는 단계(S420)에서 기준치 만족 여부와 상관 없이 회전하는 것(해당 경계 노드가 회전 노드)으로 판단되는 경우(S420-Y), 제2 센싱 데이터를 이용하여 근접 측위 센서를 판단하고(S4230), 상기 근접 측위 센서의 위치에 따라 이동 객체의 상기 기존 진행 방향과 상이한 방향의 변경된 경로 상의 구간에 대한 제4 측위 데이터를 획득할 수 있다(S4240). 제4 측위 데이터의 경우의 수에 관하여는 후술하는 도 12에서 더 상세히 설명한다.
전술한 제3 측위 데이터 및 제4 측위 데이터는 상기 제2 측위 데이터와 동일한 원리로 산출될 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 객체의 회전 정보를 판단하는 단계를 설명하기 위한 순서도이다. 회전 정보를 판단하는 단계(S420)는 후술하는 단계들을 포함할 수 있다.
제1 센싱 데이터를 이용하여 이동 객체의 회전량에 관한 제1 방향 데이터를 산출한다(S421). 제1 방향 데이터는 가속도 센서(141)에 의해 획득되는 제1-1 센싱 데이터의 제1-1 좌표값 및 자이로 센서(142)에 의해 획득되는 제1-2 센싱 데이터의 제1-2 좌표값을 융합 연산하여 산출될 수 있고, 구체적으로 전술한 수학식 3 내지 수학식 5를 통해 산출된 제1, 제2 및 제3 변화량을 포함할 수 있다.
이후, 상기 제1 방향 데이터와 실내 공간의 디지털 맵 배경 상에 설정된 노드 데이터를 연계하여 회전 방향에 관한 제2 방향 데이터를 결정할 수 있다(S422). 일 예로, 제2 방향 데이터는 도 8에 도시된 Compass 변수일 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 경로 측위 방법의 일부 단계를 더 구체적으로 설명하기 위한 순서도이다. 제4 측위 데이터를 획득하는 단계(S4240)에서 제4 측위 데이터는 후술하는 경우의 수를 포함할 수 있다.
근접 측위 센서가 상기 기존 진행 방향에 위치하는 경우(S4240-1), 상기 근접 측위 센서의 노드에서 변경된 제2 방향 데이터에 따라 이동 경로를 변경하고(S4241), 변경되는 경로 상의 변경된 구간에서 제4-1 측위 데이터를 획득할 수 있다(S4242).
근접 측위 센서가 상기 변경되는 구간에 위치하는 경우(S4240-2), 근접 측위 센서의 노드와 일측에서 인접하는 회전 노드에서 변경되는 제2 방향 데이터에 따라 이동 경로를 변경하고(S4243), 근접 측위 센서의 노드, 및 이와 타측에서 인접하는 노드 사이에서 제4-2 측위 데이터를 획득할 수 있다(S4244).
한편, 상기 근접 측위 센서가 기존 진행 방향 및 상기 변경되는 구간 어디에도 위치하지 않는 경우(S4240-3), 이동 객체의 진행 경로 상에서 가장 가까운 노드에서 제2 방향 데이터에 따라 이동 경로를 변경하고(S4245), 변경되는 경로 상의 변경된 구간에서 제4-3 측위 데이터를 획득할 수 있다(S4246).
이상 설명된 본 발명에 따른 실시예는 컴퓨터 상에서 다양한 구성요소를 통하여 실행될 수 있는 컴퓨터 프로그램의 형태로 구현될 수 있으며, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터로 판독 가능한 매체에 기록될 수 있다. 이때, 매체는 컴퓨터로 실행 가능한 프로그램을 저장하는 것일 수 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.
한편, 상기 컴퓨터 프로그램은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 예에는, 컴파일러에 의하여 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용하여 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함될 수 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
따라서, 본 발명의 사상은 앞에서 설명된 실시예들에 국한하여 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위가 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 실내 측위 시스템
1000: 측위 서버
2000: 공간 서버
100: 실내 측위 장치
110: 제어부
120: 통신부
130: 메모리
140: 센서부
150: 표시부
200: 측위 센서
300: 통신망
250: 이동 객체 UI

Claims (16)

  1. 실내 공간에 대하여 이동 객체가 이동 가능한 이동 경로 상에 미리 설정된 규칙에 따라 측위 센서의 위치에 관한 정보를 포함하는 노드 데이터를 설정하는 단계;
    상기 노드 데이터, 상기 이동 객체에 구비되는 센서부를 통해 획득한 제1 센싱 데이터 및 상기 실내 공간에 구비되는 측위 센서를 통해 획득한 제2 센싱 데이터 중 적어도 하나를 이용하여, 상기 이동 객체가 현재 위치하는 제1 구간을 판단할 수 있는 제1 측위 데이터를 획득하는 단계;
    상기 제1 측위 데이터가 상기 제1 구간을 정의하는 경계 노드에 대한 미리 설정된 기준치를 만족하는지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 노드 데이터, 상기 만족 여부 및 상기 경계 노드에서의 회전 여부 중 적어도 하나에 기초하여 상기 제1 측위 데이터의 후속 측위 데이터를 결정하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 만족 여부를 판단하는 단계에서 만족하지 않는 것으로 판단되는 경우,
    상기 후속 측위 데이터를 결정하는 단계는,
    상기 노드 데이터 중 경계 노드 데이터의 경계 좌표값과 상기 제2 센싱 데이터의 크기를 연산하여 상기 경계 노드 사이에서의 위치에 관한 제2 측위 데이터를 산출하는 단계를 포함하되, 상기 제2 센싱 데이터의 크기는 상기 측위 센서의 신호 세기에 대응하는, 실내 측위 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 만족 여부를 판단하는 단계에서 만족하는 것으로 판단하거나, 상기 노드 데이터에 기초하여 상기 경계 노드가 회전 노드로 판단되는 경우,
    상기 후속 측위 데이터를 결정하는 단계는,
    상기 노드 데이터 및 상기 제1 센싱 데이터를 기초로 산출된 방향 데이터 중 적어도 하나에 기초하여 해당 경계 노드에서의 회전 여부 및 회전 방향을 포함하는 회전 정보를 판단하는 단계; 및
    상기 회전 정보의 판단 결과에 따라 상기 이동 객체의 이동 경로 상에서 상기 제1 구간의 후속 구간에 대한 상기 후속 측위 데이터를 산출하는 단계;
    를 포함하는, 실내 측위 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 회전 정보를 판단하는 단계는,
    상기 제1 센싱 데이터를 이용하여 상기 이동 객체의 회전량에 관한 제1 방향 데이터를 산출하는 단계; 및
    상기 제1 방향 데이터와 상기 노드 데이터를 연계하여 상기 회전 방향에 관한 제2 방향 데이터를 결정하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 제1 방향 데이터는 제1-1 센싱 데이터의 제1-1 좌표값 및 제1-2 센싱 데이터의 제1-2 좌표값을 융합 연산하여 산출되는, 실내 측위 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 만족 여부를 판단하는 단계에서 만족하는 것으로 판단되고, 상기 경계 노드가 회전 노드가 아닌 것으로 판단되는 경우,
    상기 제1 측위 데이터를 상기 경계 노드 중 어느 하나의 경계 노드 데이터로 갱신하는 단계; 및
    상기 이동 객체의 기존 진행 방향과 연장선 상의 제2 구간에 대한 제3-1 측위 데이터를 획득하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 제2 구간은 상기 제1 구간과 인접하는 구간인, 실내 측위 방법.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 만족 여부를 판단하는 단계에서 상기 제1 구간의 경계 노드는 기준치를 만족하지 않는 것으로 판단되고, 상기 기준치를 만족하는 노드가 상기 제1 구간의 경계 노드가 아닌 다른 노드로 판단되며, 상기 다른 노드가 회전 노드가 아닌 것으로 판단되는 경우,
    상기 제1 측위 데이터를 상기 다른 노드 데이터로 갱신하는 단계; 및
    상기 이동 객체의 기존 진행 방향과 연장선 상의 제3 구간에 대한 제3-2 측위 데이터를 획득하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 다른 노드는 상기 제3 구간의 경계 노드인, 실내 측위 방법.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 회전 정보를 판단하는 단계에서 회전하는 것으로 판단되는 경우,
    상기 제2 센싱 데이터를 이용하여 근접 측위 센서를 판단하는 단계; 및
    상기 근접 측위 센서의 위치에 따라 상기 이동 객체의 기존 진행 방향과 상이한 방향의 변경되는 구간에 대한 제4 측위 데이터를 획득하는 단계;
    를 포함하는, 실내 측위 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    제4 측위 데이터는,
    상기 근접 측위 센서가 상기 기존 진행 방향에 위치하는 경우 상기 제2 방향 데이터에 따라 변경되는 구간에서 획득된 제4-1 측위 데이터;
    상기 근접 측위 센서가 상기 변경되는 구간에 위치하는 경우 상기 근접 측위 센서의 노드 및 이와 인접하는 노드 사이에서 획득된 제4-2 측위 데이터; 및
    상기 근접 측위 센서가 상기 기존 진행 방향 및 상기 변경되는 구간 어디에도 위치하지 않는 경우 상기 기존 진행 방향에서 가장 가까운 노드에서 변경되는 구간에서 획득된 제4-3 측위 데이터;를 포함하는, 실내 측위 방법.
  9. 제어부 및 센서부를 포함하고, 상기 제어부는,
    실내 공간에 대하여 이동 객체가 이동 가능한 이동 경로 상에 미리 설정된 규칙에 따라 측위 센서의 위치에 관한 정보를 포함하는 노드 데이터를 설정하고,
    상기 노드 데이터, 상기 센서부를 통해 획득한 제1 센싱 데이터 및 상기 실내 공간에 구비되는 측위 센서를 통해 획득한 제2 센싱 데이터 중 적어도 하나를 이용하여, 상기 이동 객체가 현재 위치하는 제1 구간을 판단할 수 있는 제1 측위 데이터를 획득하고,
    상기 제1 측위 데이터가 상기 제1 구간을 정의하는 경계 노드에 대한 미리 설정된 기준치를 만족하는지 여부를 판단하며,
    상기 노드 데이터, 상기 만족 여부 및 상기 경계 노드에서의 회전 여부 중 적어도 하나에 기초하여 상기 제1 측위 데이터의 후속 측위 데이터를 결정하고,
    상기 제어부가 상기 만족 여부를 판단할 때 만족하지 않는 것으로 판단하는 경우,
    상기 제어부는 상기 노드 데이터 중 경계 노드 데이터의 경계 좌표값과 상기 제2 센싱 데이터의 크기를 연산하여 상기 경계 노드 사이에서의 위치에 관한 제2 측위 데이터를 산출하되, 상기 제2 센싱 데이터의 크기는 상기 측위 센서의 신호 세기에 대응하는, 실내 측위 장치.
  10. 삭제
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제어부가 상기 만족 여부를 판단할 때 만족하는 것으로 판단하거나, 상기 노드 데이터에 기초하여 상기 경계 노드를 회전 노드로 판단하는 경우,
    상기 제어부는,
    상기 노드 데이터 및 상기 제1 센싱 데이터를 기초로 산출된 방향 데이터 중 적어도 하나에 기초하여 해당 경계 노드에서의 회전 여부 및 회전 방향을 포함하는 회전 정보를 판단하고,
    상기 회전 정보의 판단 결과에 따라 상기 이동 객체의 이동 경로 상에서 상기 제1 구간의 후속 구간에 대한 상기 후속 측위 데이터를 산출하는, 실내 측위 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 센싱 데이터를 이용하여 상기 이동 객체의 회전량에 관한 제1 방향 데이터를 산출하고,
    상기 제1 방향 데이터와 상기 노드 데이터를 연계하여 상기 회전 방향에 관한 제2 방향 데이터를 결정하여, 상기 회전 정보를 판단하고,
    상기 제1 방향 데이터는 제1-1 센싱 데이터의 제1-1 좌표값 및 제1-2 센싱 데이터의 제1-2 좌표값을 융합 연산하여 산출되는, 실내 측위 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제어부가 상기 만족 여부를 판단할 때 만족하는 것으로 판단하고, 상기 경계 노드가 회전 노드가 아닌 것으로 판단하는 경우,
    상기 제어부는,
    상기 제1 측위 데이터를 상기 경계 노드 중 어느 하나의 경계 노드 데이터로 갱신하고,
    상기 이동 객체의 기존 진행 방향과 연장선 상의 제2 구간에 대한 제3-1 측위 데이터를 획득하고,
    상기 제2 구간은 상기 제1 구간과 인접하는 구간인, 실내 측위 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 제어부가 상기 만족 여부를 판단하는 단계에서 상기 제1 구간의 경계 노드는 기준치를 만족하지 않는 것으로 판단하고, 상기 기준치를 만족하는 노드를 상기 제1 구간의 경계 노드가 아닌 다른 노드로 판단하며, 상기 다른 노드가 회전 노드가 아닌 것으로 판단하는 경우,
    상기 제어부는,
    상기 제1 측위 데이터를 상기 다른 노드 데이터로 갱신하고,
    상기 이동 객체의 기존 진행 방향과 연장선 상의 제3 구간에 대한 제3-2 측위 데이터를 획득하되, 상기 다른 노드는 상기 제3 구간의 경계 노드인, 실내 측위 장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 제어부가 상기 회전 정보를 판단할 때 회전하는 것으로 판단하는 경우,
    상기 제2 센싱 데이터를 이용하여 근접 측위 센서를 판단하고,
    상기 근접 측위 센서의 위치에 따라 상기 이동 객체의 기존 진행 방향과 상이한 방향의 변경되는 구간에 대한 제4 측위 데이터를 획득하는, 실내 측위 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    제4 측위 데이터는,
    상기 근접 측위 센서가 상기 기존 진행 방향에 위치하는 경우 상기 제2 방향 데이터에 따라 변경되는 구간에서 획득된 제4-1 측위 데이터;
    상기 근접 측위 센서가 상기 변경되는 구간에 위치하는 경우 상기 근접 측위 센서의 노드 및 이와 인접하는 노드 사이에서 획득된 제4-2 측위 데이터; 및
    상기 근접 측위 센서가 상기 기존 진행 방향 및 상기 변경되는 구간 어디에도 위치하지 않는 경우 상기 기존 진행 방향에서 가장 가까운 노드에서 변경되는 구간에서 획득된 제4-3 측위 데이터;를 포함하는, 실내 측위 장치.
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