KR102573910B1 - 실내 사용자의 위치를 추적하여 재난 관제를 제공하는 장치 및 방법 - Google Patents

실내 사용자의 위치를 추적하여 재난 관제를 제공하는 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

재난 현장에서 실내 사용자의 위치를 추적하여 재난 관제를 제공하는 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 사용자의 위치를 추적하여 재난 관제를 제공하는 장치는, 재난이 감지된 재난 현장에서 무선 통신 서비스를 제공하는 실내 AP 장치 및 그 통신 상태를 확인하는 AP 확인부; 확인된 실내 AP 장치에 접속 중인 모바일 단말을 확인하는 단말 확인부; 확인된 모바일 단말의 무선 통신 기능을 강제로 온시키는 온 기능부; 상기 통신 상태가 불능으로 확인된 상기 실내 AP 장치를 대신하기 위해 구축된 임시 망을 통해 상기 모바일 단말에 제공되는 무선 통신 서비스를 관리하는 임시 망 관리부; 및 제공된 무선 통신 서비스를 통해 상기 온 상태의 모바일 단말이 수신하는 무선 신호의 정보를 수집하고, 수집된 무선 신호 정보를 기반으로 모바일 단말의 위치를 계산하여 추적하는 추적부를 포함한다.

Description

실내 사용자의 위치를 추적하여 재난 관제를 제공하는 장치 및 방법{Apparatus and method for providing disaster control by tracing indoor user's location}
본 발명은 재난 관제 기술로서, 재난 발생의 감지시부터 재난 상황의 추이에 따라 실내 사용자의 모바일 단말이 무선 신호를 수신하도록 제어하여 실내 사용자의 위치를 추적하는 재난 관제 장치 및 방법에 관한 것이다.
모바일 사용자의 위치를 추정하기 위해, GPS 위성으로부터 수신되는 GPS 신호 및 기지국 장치 또는 AP 장치로부터 수신되는 무선 신호가 이용될 수 있다. GPS 신호의 경우, 모바일 사용자가 실내에 위치할 경우, 모바일 단말이 GPS 신호를 정상적으로 수신하는 것은 불가능하므로 위치 추정이 불가하다. 무선 신호의 경우, 통신 불능 상황에서는 모바일 단말이 무선 신호를 정상적으로 수신하는 것은 불가능하여 위치 추정이 불가하다. 만약, 모바일 단말이 GPS 신호 및 무선 신호를 수신하지 못할 경우, 사용자의 위치를 추정하는 것은 불가능하다.
재난 현장이 실내인 경우, GPS 신호가 수신 불능되는 상태에서 재난이 지속될수록 실내의 AP 망 인프라가 손상될 가능성이 증가하고, 손상된 망 인프라로 인해 모바일 단말이 무선 신호를 정상적으로 수신하는 것은 불가능하게 된다.
여기서, 실내의 재난 현장에서는 망 인프라의 손상 가능성, 모바일 단말의 손상 가능성 및 사용자의 위험성이 계속 증가한다. 재난 현장에서는 망 인프라, 모바일 단말 및 사용자가 제 기능을 발휘하다가 점점 위험에 처해 제 기능을 못하는 상황이 발생하므로, 재난 현장에서 그 상황별 변화에 대응하여 실내 사용자의 위치를 계속 추적하는 단계적 매뉴얼이 요구된다.
특히, 실내의 망 인프라의 손상은 당해 실내에 있는 전체 모바일 사용자의 위치 계산을 불가능하게 한다. 따라서, 망 인프라가 손상된 실내에서는 임시 망을 구축해서라도 사용자의 위치 계산 및 추적이 요구된다. 실내 사용자의 위치 계산은 구조자가 시각이나 청각에 의해서 확인되지 않는 사용자를 그 계산된 위치로 찾아가서 구조할 수 있기 때문에, 사용자가 정확하고 신속하게 구조될 수 있게 한다.
한국등록특허 10-1063095(2011.08.31)
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 인식하에 창출된 것으로서, 재난 발생을 감지하여 재난 상황의 추이에 따라 모바일 단말을 무선 신호를 수신하도록 제어하고, 제어된 모바일 단말의 위치를 추적하는 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 상기 장치는 모바일 망의 통신 불능이 발생되면, 임시 망을 구축하여 임시 망을 통해 무선 신호를 수신하는 모바일 단말의 위치를 계산하여 그 위치를 추적하는데 있다.
일 측면에 따른, 사용자의 위치를 추적하여 재난 관제를 제공하는 장치는, 재난이 감지된 재난 현장에서 무선 통신 서비스를 제공하는 실내 AP 장치 및 그 통신 상태를 확인하는 AP 확인부; 확인된 실내 AP 장치에 접속 중인 모바일 단말을 확인하는 단말 확인부; 확인된 모바일 단말의 무선 통신 기능을 강제로 온시키는 온 기능부; 상기 통신 상태가 불능으로 확인된 상기 실내 AP 장치를 대신하기 위해 구축된 임시 망을 통해 상기 모바일 단말에 제공되는 무선 통신 서비스를 관리하는 임시 망 관리부; 및 제공된 무선 통신 서비스를 통해 상기 온 상태의 모바일 단말이 수신하는 무선 신호의 정보를 수집하고, 수집된 무선 신호 정보를 기반으로 모바일 단말의 위치를 계산하여 추적하는 추적부를 포함한다.
상기 장치는, 적어도 하나 이상의 센서를 이용하여 재난 발생을 감지하고, 감지된 재난의 위치 정보를 상기 AP 확인부로 출력하는 감지부를 더 포함한다.
상기 단말 확인부는, 상기 재난 현장의 기지국 장치에 접속 중인 모바일 단말을 확인한다.
상기 온 기능부는, 모바일 단말의 GPS 기능, 3G~5G 기능 및 와이파이 기능 중에서 적어도 하나 이상의 상기 무선 통신 기능을 온시킨다.
상기 장치는, 상기 추적부에서 추적된 상기 모바일 단말의 위치가 상기 재난 현장의 위치로부터 소정 거리 이상 이탈될 때까지 대피 안내를 송신하는 안내 송신부를 더 포함한다.
상기 추적부는, 상기 모바일 단말로부터 수집된 GPS 위치 및 무선 신호의 수신 세기를 포함하는 상기 수집된 정보에 의해 계산된 위치 중에서 적어도 하나 이상을 상기 모바일 단말의 위치로 추적한다.
상기 추적부는, 적어도 3개 이상의 무선 신호 송신 장치로부터 상기 모바일 단말이 수신한 각 무선 신호의 수신 세기를 포함하는 상기 무선 신호 정보를 수집하고, 수집된 2개 무선 신호 조합의 수신 세기에 대한 차이값으로 대응되는 2개 무선 신호 송신 장치 사이의 직선 거리상에서 거리 비율을 계산하고, 계산된 거리 비율의 내분점과 외분점을 지름으로 하는 원을 계산하고, 원의 원주를 상기 모바일 단말의 위치 궤적으로 추적한다.
상기 추적부는, 2개 이상의 상기 원을 계산하고, 계산된 원의 겹치는 영역을 상기 모바일 단말이 위치하는 영역으로 추적한다.
상기 추적부는, 계산된 모바일 단말의 위치가 기 저장된 도면 상에서 장애물에 의해 신호 손실의 영향을 받는 위치일 경우, 상기 모바일 단말의 위치를 보정한다.
상기 장치는, 추적된 요구조자 및 구조자의 모바일 단말의 위치를 비교하고, 구조자의 모바일 단말로 요구조자의 위치를 전송하는 위치 전송부를 더 포함한다.
상기 위치 전송부는, 요구조자의 위치 및 구조자의 위치에서 2개 무선 신호의 수신 세기의 차이값이 일치하고, 요구조자 및 구조자의 동일한 무선 신호의 수신 세기의 값이 상이할 경우, 서로 다른 층에 있는 것으로 판단한 정보를 구조자의 모바일 단말로 전송한다.
다른 측면에 따른, 장치가 재난 현장의 재난 상황에 따라 사용자의 위치를 추적하는 방법에 있어서, 재난이 감지된 재난 현장에서 무선 통신 서비스를 제공하는 실내 AP 장치 및 그 통신 상태를 확인하는 단계; 확인된 실내 AP 장치에 접속 중인 모바일 단말을 확인하는 단계; 확인된 모바일 단말의 무선 통신 기능을 강제로 온시키는 단계; 상기 통신 상태가 불능으로 확인된 상기 실내 AP 장치를 대신하기 위해 구축된 임시 망을 통해 상기 모바일 단말에 제공되는 무선 통신 서비스를 관리하는 단계; 및 제공된 무선 통신 서비스를 통해 상기 온 상태의 모바일 단말이 수신하는 무선 신호의 정보를 수집하고, 수집된 무선 신호 정보를 기반으로 모바일 단말의 위치를 계산하여 추적하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 재난 발생을 감지한 재난 현장에서 통신 상태 확인, 단말 확인, 단말 원격 제어, 단말 위치 추적, 대피 안내 등의 일련의 재난 관제 절차를 통합적 및 단계적으로 제공하여 실내 사용자의 안전한 대피를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 재난 현장의 통신 상태가 불능으로 확인될 경우, 임시망을 제공하여 실내 사용자의 위치를 추적할 수 있고, 추적된 사용자 위치 및 구조자 위치를 제공하여 구조자가 사용자의 위치로 접근하는 것을 지령하여 사용자를 구조할 수 있게 한다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술한 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되지 않아야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 재난 관제 서버의 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1의 재난 관제 서버가 재난의 발생을 감지한 재난 현장의 예시도이다.
도 3은 도 1의 재난 관제 서버가 재난 현장에서 무선 신호 정보를 수집하는 모바일 단말의 개략적 구성도이다.
도 4 및 도 5는 도 1의 재난 관제 서버가 임시 망을 통해 실내 사용자의 위치를 추적하는 예시도이다.
도 6은 도 1의 재난 관제 서버가 장애물을 고려하여 실내 사용자의 위치를 보정하는 예시도이다.
도 7은 도 1의 재난 관제 서버가 요구조자의 동일한 평면상 위치에서 서로 다른 층에 위치한 구조자를 판단하는 예시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 재난 관제 방법의 개략적인 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구 범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 재난 관제 서버(100)의 개략적인 구성도이다. 도 2는 도 1의 재난 관제 서버(100)가 재난의 발생을 감지한 재난 현장의 예시도이다. 도 3은 도 1의 재난 관제 서버(100)가 재난 현장에서 무선 신호 정보를 수집하는 모바일 단말(300)의 개략적 구성도이다. 도 4 및 도 5는 도 1의 재난 관제 서버(100)가 임시 망을 통해 실내 사용자의 위치를 추적하는 예시도이다. 도 6은 도 1의 재난 관제 서버(100)가 장애물을 고려하여 실내 사용자의 위치를 보정하는 예시도이다. 도 7은 도 1의 재난 관제 서버(100)가 요구조자(710)의 동일한 평면상 위치에서 서로 다른 층에 위치한 구조자(720)를 판단하는 예시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 장치는 유선 또는 무선 네트워크를 통해 데이터를 통신하는 재난 관제 서버(100)로 구축될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 재난 관제 서버(100)는 감지부(111), AP 확인부(112), 단말 확인부(113), 온 기능부(114), 임시 망 관리부(115), 추적부(116), 안내 송신부(117) 및 위치 전송부(118)를 포함하여 구성된다.
재난 관제 서버(100)는 메모리와 프로세서로 구성된 컴퓨터 단말로서, 각 구성부(111 ~ 118)들은 프로그램의 형태로 메모리에 로딩되어 프로세서를 통해 실행될 수 있다. 예를 들면, 각 구성부(111 ~ 118)들은 프로그램으로 제작된 후, 계산 장치(100)의 프로세서에 의해 실행되어 모바일 단말로부터 수집된 정보를 이용하여 사용자의 위치를 계산하고, 계산된 사용자의 위치를 재난 현장의 지도상에서 표시할 수 있다.
상기 감지부(111)는 적어도 하나 이상의 센서로부터 센싱 신호를 수신하여 재난 발생을 감지하고, 재난이 발생된 재난 현장의 위치를 확인한다.
도 2를 참조하면, 재난 현장에는 화재, 지진, 홍수 등을 감지하는 IoT 센서(240)들이 설치된다. IoT 센서(240)는 고유한 센싱 기능에 따라 센싱 값을 상기 감지부(111)로 전송한다.
참고로, 상기 재난 현장에서는 GPS 위성(210)으로부터 위성 신호가 수신되고, 수신된 신호를 기반으로 GPS 위치가 확보된다. 재난 현장을 셀 커버리지로 부유한 기지국 장치(220)로부터 3G~5G 신호가 수신되고, 수신된 신호를 기반으로 사용자 위치가 확보된다. 또한, 또한, 재난 현장의 건물에 설치된 AP 장치(230)로부터 와이파이 신호가 수신되고, 수신된 신호를 기반으로 사용자의 위치가 확보된다. 건물의 실내 사용자의 경우, GPS 신호의 수신은 불가하고, AP 장치(230)를 통해 실내 사용자의 위치가 확보된다.
상기 AP 확인부(112)는 감지부(111)에서 확인된 재난 현장의 위치 정보를 입력받고, 그 재난 현장에 위치한 실내 AP 장치(230) 및 그 실내 AP 장치(230)의 통신 상태가 불능인지 여부를 확인한다. AP 확인부(112)의 요청에 의해 재난 현장에 위치한 각 AP 장치(230)의 상태 정보 및 각 AP 장치(230)에 접속 중인 모바일 단말(300) 정보는 AP 확인부(112)에 수신된다.
상기 단말 확인부(113)는 AP 확인부(112)에 수신된 정보에서 AP 장치(230)에 접속 중인 모바일 단말(300)을 확인한다. AP 장치(230)에 접속 중인 모바일 단말(300)은 실내에 위치한 모바일 단말(300)로 간주될 수 있다.
또한, 단말 확인부(113)는 기지국 장치(220)에 접속 중인 모바일 단말(300)의 정보를 수신하여 재난 현장에 위치한 모바일 단말(300)을 확인할 수 있다.
상기 온 기능부(114)는 단말 확인부(11)에서 재난 현장에 위치하는 것으로 확인된 모바일 단말(300)들을 대상으로 무선 통신 기능을 강제로 온 시키는 신호를 전송한다.
도 3을 참조하면, 모바일 단말(300)은 재난 관제의 어플리케이션(310)이 실행되어 온 기능부(114)가 전송하는 신호를 수신한다. 온 기능부(114)로부터 상기 신호의 수신에 의해, 어플리케이션(310)의 GPS ON(311), 기지국 신호 ON(313) 및 AP 신호 ON(315)를 포함하는 제어부는 대응되는 모바일 단말(300)의 무선 통신 기능을 강제 구동된다. 강제 구동된 GPS 기능에 의해, 어플리케이션(310)은 GPS 수신 정보를 재난 관제 서버(100)로 주기적으로 업로드한다. 또한, 강제 구동된 무선 통신 기능에 의해, 어플리케이션(310)은 기지국 수신 정보(예 : 3G ~ 5G) 및 AP 수신 정보(예 : wifi)를 재난 관제 서버(100)로 주기적으로 업로드한다.
여기서, 어플리케이션(310)은 재난 관제 서버(100)의 관제를 받는 중에 잔여 배터리 량을 고려하여 상기 업로드 주기를 조절할 수 있다. 만약, 어플리케이션(310)이 모바일 단말(300)의 GPS 수신 정보를 재난 관제 서버(100)로 전송한 이후로 재난 현장을 벗어난 것으로 서버(100)로부터 응답을 수신하면, 어플리케이션(310)의 업로드 또는 실행을 중단하여 배터리를 절약할 수 있다. 또한, 어플리케이션(310)은 기지국 신호보다 AP 신호를 우선으로 하여 재난 관제 서버(100)에 AP 수신 정보를 단독으로 업로드할 수 있다. 물론, 잔여 배터리 량이 줄어들수록 업로드 주기는 증가한다. 만약, AP 신호의 수신이 불능일 경우, 어플리케이션(310)은 기지국 수신 정보를 재난 관제 서버(100)로 주기적으로 업로드한다.
상기 임시 망 관리부(115)는 실내 AP 장치(230)로부터 정상 상태의 신호가 수신되지 않고 모바일 단말(300)로부터 AP 장치(230)의 신호 정보가 수신되지 않는 경우, AP 장치(230)의 통신 상태를 불능으로 확인한다. 불능된 AP 장치(230)를 대신하여 임시 망 관리부(115)는 재난 현장에 임시 망을 제공하기 위해 설치된 임시 망 정보를 입력받고, 제공된 임시 망의 무선 통신 서비스를 관리한다.
예를 들면, 임시 망 관리부(115)는 임시 망의 물리적 장비 정보 및 위치를 등록받고 신호의 송신 및 수신 상태 및 세기를 조절할 수 있다.
참고로, 상기 임시 망 장비는 불능 상태의 실내 AP 장치(230)를 대신하기 위한 인프라 장비로서 적어도 3개 이상의 신호 송신 장치를 포함하여 구성된다.
상기 추적부(116)는 모바일 단말(300)의 어플리케이션(310)이 업로드하는 무선 신호 정보를 수신하고, 수신된 정보를 기반으로 모바일 단말(300)의 위치를 계산한다. 상기 업 로드는 어플리케이션(310)이 온 기능부(114)의 신호 전송에 의해 온 상태로 원격 제어됨으로써 실행될 수 있다. 상기 무선 신호 정보는 신호 송신 장치의 아이디(예 : SSID) 및 무선 신호의 수신 세기(예 : RSSI)를 포함한다. 추적부(116)는 계산된 위치와 시간을 저장하여 각 모바일 단말(300)의 이동 경로를 추적한다.
도 4를 참조하면, 실내 영역으로 무선 통신 서비스를 제공하는 임시 망의 AP1(410) 및 AP2(420)의 장치가 설치된 것으로 가정한다. 추적부(116)는 사용자의 모바일 단말(300)로부터 신호 세기의 값 AP 1(410)의 -87dBm 및 AP 2(420)의 -81dBm을 수신한 것으로 가정한다. 신호 세기에 의해 사용자는 AP 2(420)에 더 가까이 있는 것을 직관적으로 추정할 수 있다.
여기서, 사용자의 위치 계산은 다음과 같다. 전송 거리에 따른 신호 손실은 거리의 제곱에 비례하여 증가한다. 예를 들어, 전송 거리가 10m인 경우와 20m인 경우 전송 거리가 2배 차이이므로 신호 손실은 4배에 해당하는 6dB가 발생한다. 따라서 전송 거리를 직접 추정하는 것은 불가능하나 수신 신호 세기의 차이로부터 전송 거리의 비율 추정은 가능하다.
그러면, 상기 AP 1(410) 및 AP 2(420)의 신호 세기의 차이는 6dB으로써, 추적부(116)는 사용자의 위치와 AP 1(410) 및 AP 2(420)의 기준 위치 사이의 전송 거리 비율을 2:1로 계산한다.
따라서, 추적부(116)는 상기 전송 거리 비율에 의해 사용자의 모바일 단말(300)이 존재할 수 있는 자취를 기준 위치 AP 1(410)과 AP 2(420)의 위치를 잇는 직선을 축으로 하고 내분점(451)과 외분점(453) 사이의 거리를 지름으로 하는 원(470)을 계산할 수 있으며, 이는 다음의 수학식 1과 같이 표현된다.
수학식 1에서, 는 i번째 신호 발생 장치 AP i의 경도 및 위도 좌표를 나타내며, a, b는 각각 무선 신호의 수신 세기로부터 역산한 거리 비율로서 상기 전송 거리 비율 2 : 1에 해당하는 a = 2, b = 1에 해당한다. 는 원(470)으로 추정되는 사용자의 경도 및 위도의 좌표값에 해당된다.
임시 망의 물리적 장비를 구축할 때, 신호 발생원의 좌표는 DGPS등을 이용하여 직접 추정하거나, 또는 지도상에서 확인하여 매우 정확하게 추정할 수 있으며, 전송 거리 비율은 모바일 단말(300)로부터 수신된 수신 세기 값을 통해 확인 가능하므로, 구조가 요구되는 사용자의 위치 에 대한 자취의 방정식을 확보할 수 있다.
도 5를 참조하면, 추적부(116)는 도 4에서의 실내 영역에 대해 AP 3(510) 및 AP 4(520)의 신호 발생 장비를 기준으로 사용자의 위치에 해당되는 원(570)을 계산한 것으로 가정한다. 그러면, 원(470) 및 원(570)의 교점 2개가 계산되고, 이중 교점 1(571)은 실내 영역에 위치하고, 교점 2(573)는 실외 영역에 해당한다. 추적부(116)는 교점 2(573)가 실외에서 GPS 신호가 수신되는 지점이므로, 실내의 교점 1(571)의 위치를 사용자의 위치로 결정한다.
상기에서, 적어도 3개 이상의 신호 발생 장비로부터 2개의 신호 장비의 조합을 선택하고(예 : nC2, n>=3), 선택된 2개 신호 장비의 수신 세기의 차이 값이 사용자의 위치를 계산하는데 이용된다. 바람직하게 AP 1(410) 및 AP 2(420)의 신호 장비의 조합과 AP 3(510) 및 AP 4(520)의 신호 장비의 조합은 직교성을 가지는 것이 x축, y축의 좌표 계산에 정확성을 제공할 수 있다. 즉, 직교성을 가진 장비의 조합은 x축 및 y축 사이의 상호 영향을 최소화하여 정확한 좌표가 계산될 수 있게 하므로, 임시 망 구축시 AP 장치의 설치 위치가 직교성을 갖도록 고려된다.
여기서, 추적부(116)에서 모바일 단말(300)의 수신 신호의 세기를 수집하면, 수집된 정보를 근거로 실내 사용자를 추정할 수 있다. 모바일 단말(300)로부터 GPS 신호는 수신되지 않으면서, 수집된 정보가 AP 장치의 아이디 및 수신 세기에 근접할 경우 당해 모바일 단말(300)은 실내 사용자로 판단될 수 있다. 참고로, 추적부(116)는 건물 내부에 설치된 N(N>=1)개 AP 신호의 수신 세기를 소정값 이상으로 수신하는 모바일 단말(300)의 사용자를 실내에 위치한 사용자로 판단할 수 있다. 이때, 판단된 실내 사용자에 한하여 온 기능부(114)가 모바일 단말(300)의 GPS 기능을 온 상태로 제어하는 것도 가능하다.
만약, 신호 발생 장비의 조합에 의해 3개 이상의 원이 계산될 경우, 추적부(116)는 겹치는 영역의 중심점을 산술 평균 계산하는 것으로 위치를 계산할 수 있다.
도 6을 참조하면, 실제 실내 영역은 벽과 같은 장애물(630)로 인해 전송 거리 비율에 따른 신호 손실이 다르게 발생하게 된다. 신호 발생 장비 AP 1(610) 및 AP 2(620)의 임시 망이 제공되고, 장애물(630)이 있다고 가정한다.
그러면, 사용자의 위치 의 원의 방정식을 계산하는 과정에서, 추적부(116)는 사전에 확보 가능한 도면으로부터 해당 경로상에 장애물(630)을 확인할 수 있는 경우, 재질 및 두께에 따른 이론적인 추가 손실을 참조 또는 계산 처리하고, 그 처리에 의해 보정된 위치(650)를 계산한다. 상기 보정된 위치(650)가 계산됨에 따라, 추적부(116)는 실내의 장애물(630)을 고려한 정확한 사용자의 위치 계산 및 추적이 가능하다.
상기 안내 송신부(117)는 단말 확인부(223)에서 재난 현장에 위치한 것으로 확인된 모바일 단말(300)들을 대상으로 재난 현장으로부터 대피할 것을 안내하는 정보를 전송한다. 또한, 안내 송신부(117)는 건물 실내에 위치한 것으로 확인된 모바일 단말(300)들을 대상으로 건물 외부로 대피할 것을 안내하는 것도 가능하다.
만약, 추적부(116)에서 실내 사용자가 건물의 외부로 이동하는 탈출 경로가 추적된 경우, 안내 송신부(117)는 추적된 탈출 경로를 미처 탈출하지 못한 사용자의 모바일 단말(300)로 전송하는 것이 가능하다.
상기 위치 전송부(118)는 추적부(116)의 위치 계산에 의해 추적되는 구조가 요구되는 요구조자 및 구조 활동을 위해 현장에 투입되는 구조자의 모바일 단말(300)의 위치를 비교하여 구조자의 모바일 단말(300)로 구조자의 위치를 전송한다. 이것은 구조자에게 요구조자의 위치를 알려 구조를 지령하는 것이다.
요구조자 및 구조자의 실시간 위치가 추적부(116)에서 계산되고, 구조자가 외부에서 건물 실내로 진입하는 경우, 위치 전송부(118)는 추적부(116)의 추적 정보를 참조하여 요구조자와 구조자의 상대적인 위치 관계를 AP 수신 신호 간의 차이를 통해 계산할 수 있다.
예를 들어, AP 1(410)과 AP 2(420)의 신호 발생 장비의 조합에서, 요구조자(710)로부터 수신한 신호 세기 차이가 RSSAP1 - RSSAP2 = 3dB인 경우, 구조자가 수신한 신호 세기의 차이가 RSSAP1 - RSSAP3 = -1dB 라면, 위치 전송부(118)는 구조자가 AP1(410)의 위치로 수평 이동하는 방향을 계산하여 동일한 차이 값에 해당하는 3dB의 위치로 이동할 때까지 추적하는 정보를 전송한다. 또한, 위치 전송부(118)는 직교성을 가지는 AP 3(510)과 AP 4(520)의 신호 발생 장비의 조합을 활용하여 구조자와 요구조자 사이의 위치 차이를 감소시키는 방향으로 수직 이동 방향을 고려하여 위치 이동 정보를 계산하고, 계산된 정보를 전송한다. 물론, 이때에도, 추적부(116)가 실내 장애물(630)을 고려한 보정된 위치(650)에 의해, 위치 전송부(118)는 정확한 x축 및 y축 이동 방향과 위치를 계산하여 구조자의 모바일 단말(300)로 전송한다.
물론, 위치 전송부(118)는 추적부(116)의 계산된 추적 정보를 기반으로 구조자의 모바일 단말(300)로 요구조자(710) 및 구조자(720)의 실시간 이동 정보를 지도 정보로 제공하는 것도 가능하다.
도 7을 참조하면, 위치 전송부(118)는 요구조자(710)의 구조를 위해, 추적부(116)에서 계산된 요구조자(710)의 위치 및 구조자(720)의 위치를 비교하고, 이동 지령 정보 계산하여 재난 현장에 투입된 구조자(720)의 모바일 단말(300)로 전송한다.
이때, 구조자(720)가 요구조자(710)의 위치로 이동하였으나, 요구조자(710)가 위치한 층과 구조자가 위치한 층이 다를 수 있다. 예를 들어, 요구조자(710)가 2층에 존재하며 AP 1(410)과 AP 2(420)의 무선 신호의 수신 세기 차이가 -3dB이고, AP 3(510) 및 AP 4(520)의 신호 세기 차이가 5dB 라고 할 경우, 구조자가 1층에서 진입하면서 동일한 차이 값을 가지는 위치로 이동하더라도, 요구조자(710)가 수신한 AP 1(410)의 신호 세기가 -85dBm이고, 구조자(720)가 수신한 AP 1(410)의 수신 신호의 세기가 -60dBm 이라면, 위치 전송부(118)는 요구조자(710)와 구조자(720)가 다른 층에 있는 것으로 판단하고, 그 판단 정보를 구조자(720)의 모바일 단말(300)로 전송한다. 구조자(720)는 무선 신호를 발생하는 임시 망 장비가 1층에 존재하고, 지하가 없는 경우라면 구조자(720)는 상층부로 이동하면서 절대값이 유사한 층으로 이동한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 재난 관제 방법의 개략적인 순서도이다.
재난 관제 서버(100)는 관제 대상의 위치에 설치된 각 IoT 센서(240)들로부터 센싱 값을 수신하여 재난 발생 여부를 감지한다(S601). 수신된 센싱 값이 기 설정된 기준 정보에 부합할 경우 재난이 발생된 현장의 위치가 확인된다.
재난의 발생이 감지되면, 재난 관제 서버(100)는 재난 현장에 위치하는 실내 AP 장치(230)의 정보를 조회하는 것으로 통신 상태의 불능 여부를 확인한다(S602).
나아가, 재난의 발생이 감지되면, 재난 관제 서버(100)는 재난 현장에 위치한 사용자의 모바일 단말(300)을 확인한다(S603).
여기서, 재난 관제 서버(100)는 재난 현장의 셀 커버리지가 할당된 기지국 장치(220)로부터 접속 중인 모바일 단말(300) 정보를 수신하는 것으로 확인할 수 있다. 또한, 재난 관제 서버(100)는 확인된 실내 AP 장치(230)에 접속 중인 모바일 단말(300) 정보를 수신하는 것으로 실내 사용자를 확인할 수 있다.
재난 현장의 모바일 단말(300)이 확인되면, 재난 관제 서버(100)는 확인된 모바일 단말(300)의 무선 통신 기능을 온 시키는 신호를 모바일 단말(300)로 전송한다(S604).
상기 온 신호의 수신에 의해, 모바일 단말(300)의 어플리케이션(310)은 무선 통신 기능(311~315)을 강제로 온 상태로 제어한다. 온 상태로 제어된 무선 통신 기능에 의해, 어플리케이션(310)은 사용자의 위치 계산을 위한 각 수신 신호 정보를 재난 관제 서버(100)로 주기적으로 업로드한다.
상기 온 상태의 업로드에 의해, 재난 관제 서버(100)는 모바일 단말(300)의 어플리케이션(310)으로부터 GPS 정보 및 무선 신호의 수신 정보(장비 아이디 및 무선 신호의 수신 세기)를 이용하여 모바일 단말(300)의 위치를 사용자의 위치로 계산하고, 계산된 위치 정보를 시간 정보와 함께 저장하여 사용자의 위치를 추적한다(S605).
추적된 사용자 위치에 의해, 재난 관제 서버(100)는 실내 사용자를 상대로 건물 외부로 대피할 것을 안내하는 정보를 전송한다(S606). 물론, 상기 단계(S603)에서 재난 현장에 위치하는 것으로 확인된 모바일 단말(300)들을 상대로 안내 정보를 전송하는 것도 가능하다.
이때, 재난 관제 서버(100)는 상기 안내에 의해 실내 사용자의 모바일 단말(300)에서 GPS 신호가 수신되면서, GPS 위치 정보가 재난이 발생된 건물 위치로부터 멀어지면 사용자가 안전한 장소로 대피한 것으로 판단한다(S607). 실내 사용자가 건물 외부로 대피할 경우, 미수신된 GPS 신호가 수신 상태가 되며 AP 장치(230)의 신호 정보는 미수신 상태로 전환된다.
재난 관제 서버(100)는 상기 단계(S602)에서 확인된 AP 장치(230)가 통신 불능 상태인지 확인한다(S608). AP 장치(230)로부터 신호가 미수신되고, 모바일 단말(300)로부터 AP 장치(230)의 신호 정보가 미수신되면, 재난 관제 서버(100)는 당해 AP 장치(230)를 통신 상태의 불능으로 판단한다.
상기 통신 불능이 확인되면, 재난 관제 서버(100)는 임시 망 구축을 판단하고, 재난 현장에서 구축된 임시 망 정보를 입력받아 임시 망을 통해 제공되는 무선 통신 서비스를 관리한다(S609).
또한, 재난 관제 서버(100)는 상기 단계(605)에서 추적된 실내 사용자의 위치 정보를 요구조자(710)의 정보로서 구조자(702)의 모바일 단말(300)로 전송하는 것으로 공유하여 구조자(702)에게 현장 구조를 지령한다(610).
이후, 재난 관제 서버(100)는 상기 단계(S605) 및 상기 단계(S610)를 통해 실내 사용자의 위치를 추적하고, 추적된 위치를 구조자(720)에게 제공하는 것으로 실내 사용자가 전부 실외 대피할 때까지 수행한다.
본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100 : 재난 관제 서버 111 : 감지부
112 : AP 확인부 113 : 단말 확인부
114 : 온 기능부 115 : 임시 망 관리부
116 : 추적부 117 : 안내 송신부
118 : 위치 전송부

Claims (22)

  1. 사용자의 위치를 추적하여 재난 관제를 제공하는 장치에 있어서,
    재난이 감지된 재난 현장에서 무선 통신 서비스를 제공하는 실내 AP 장치 및 그 통신 상태를 확인하는 AP 확인부;
    확인된 실내 AP 장치에 접속 중인 모바일 단말을 확인하는 단말 확인부;
    확인된 모바일 단말의 무선 통신 기능을 강제로 온시키는 온 기능부;
    상기 통신 상태가 불능으로 확인된 상기 실내 AP 장치를 대신하기 위해 구축된 임시 망을 통해 상기 모바일 단말에 제공되는 무선 통신 서비스를 관리하는 임시 망 관리부; 및
    제공된 무선 통신 서비스를 통해 상기 온 상태의 모바일 단말이 수신하는 무선 신호의 정보를 수집하고, 수집된 무선 신호 정보를 기반으로 모바일 단말의 위치를 계산하여 추적하는 추적부
    를 포함하는 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    적어도 하나 이상의 센서를 이용하여 재난 발생을 감지하고, 감지된 재난의 위치 정보를 상기 AP 확인부로 출력하는 감지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 단말 확인부는,
    상기 재난 현장의 기지국 장치에 접속 중인 모바일 단말을 확인하는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 온 기능부는,
    모바일 단말의 GPS 기능, 3G~5G 기능 및 와이파이 기능 중에서 적어도 하나 이상의 상기 무선 통신 기능을 온시키는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 추적부에서 추적된 상기 모바일 단말의 위치가 상기 재난 현장의 위치로부터 소정 거리 이상 이탈될 때까지 대피 안내를 송신하는 안내 송신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 추적부는,
    상기 모바일 단말로부터 수집된 GPS 위치 및 무선 신호의 수신 세기를 포함하는 상기 수집된 정보에 의해 계산된 위치 중에서 적어도 하나 이상을 상기 모바일 단말의 위치로 추적하는 것을 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 추적부는,
    적어도 3개 이상의 무선 신호 송신 장치로부터 상기 모바일 단말이 수신한 각 무선 신호의 수신 세기를 포함하는 상기 무선 신호 정보를 수집하고,
    수집된 2개 무선 신호 조합의 수신 세기에 대한 차이값으로 대응되는 2개 무선 신호 송신 장치 사이의 직선 거리상에서 거리 비율을 계산하고, 계산된 거리 비율의 내분점과 외분점을 지름으로 하는 원을 계산하고, 원의 원주를 상기 모바일 단말의 위치 궤적으로 추적하는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 추적부는,
    2개 이상의 상기 원을 계산하고, 계산된 원의 겹치는 영역을 상기 모바일 단말이 위치하는 영역으로 추적하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 추적부는,
    계산된 모바일 단말의 위치가 기 저장된 도면 상에서 장애물에 의해 신호 손실의 영향을 받는 위치일 경우, 상기 모바일 단말의 위치를 보정하는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    추적된 요구조자 및 구조자의 모바일 단말의 위치를 비교하고, 구조자의 모바일 단말로 요구조자의 위치를 전송하는 위치 전송부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 위치 전송부는,
    요구조자의 위치 및 구조자의 위치에서 2개 무선 신호의 수신 세기의 차이값이 일치하고, 요구조자 및 구조자의 동일한 무선 신호의 수신 세기의 값이 상이할 경우, 서로 다른 층에 있는 것으로 판단한 정보를 구조자의 모바일 단말로 전송하는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 장치가 재난 현장의 재난 상황에 따라 사용자의 위치를 추적하는 방법에 있어서,
    재난이 감지된 재난 현장에서 무선 통신 서비스를 제공하는 실내 AP 장치 및 그 통신 상태를 확인하는 단계;
    확인된 실내 AP 장치에 접속 중인 모바일 단말을 확인하는 단계;
    확인된 모바일 단말의 무선 통신 기능을 강제로 온시키는 단계;
    상기 통신 상태가 불능으로 확인된 상기 실내 AP 장치를 대신하기 위해 구축된 임시 망을 통해 상기 모바일 단말에 제공되는 무선 통신 서비스를 관리하는 단계; 및
    제공된 무선 통신 서비스를 통해 상기 온 상태의 모바일 단말이 수신하는 무선 신호의 정보를 수집하고, 수집된 무선 신호 정보를 기반으로 모바일 단말의 위치를 계산하여 추적하는 단계
    를 포함하는 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 통신 상태를 확인하는 단계 이전에,
    적어도 하나 이상의 센서를 이용하여 재난이 발생된 상기 재난 현장의 위치를 감지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 모바일 단말을 확인하는 단계는,
    상기 재난 현장의 기지국 장치에 접속 중인 모바일 단말을 확인하는 단계인 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 12항에 있어서,
    상기 온 시키는 단계는,
    모바일 단말의 GPS 기능, 3G~5G 기능 및 와이파이 기능 중에서 적어도 하나 이상의 상기 무선 통신 기능을 온시키는 단계인 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 12항에 있어서,
    상기 추적하는 단계 이후로,
    상기 모바일 단말의 위치가 상기 재난 현장의 위치로부터 소정 거리 이상 이탈될 때까지 대피 안내를 송신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 12항에 있어서,
    상기 추적하는 단계는,
    상기 모바일 단말로부터 수집된 GPS 위치 및 무선 신호의 수신 세기를 포함하는 상기 수집된 정보에 의해 계산된 위치 중에서 적어도 하나 이상을 상기 모바일 단말의 위치로 추적하는 단계인 것을 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 12항에 있어서,
    상기 추적하는 단계는,
    적어도 3개 이상의 무선 신호 송신 장치로부터 상기 모바일 단말이 수신한 각 무선 신호의 수신 세기를 포함하는 상기 무선 신호 정보를 수집하고,
    수집된 2개 무선 신호 조합의 수신 세기에 대한 차이값으로 대응되는 2개 무선 신호 송신 장치 사이의 직선 거리상에서 거리 비율을 계산하고, 계산된 거리 비율의 내분점과 외분점을 지름으로 하는 원을 계산하고, 원의 원주를 상기 모바일 단말의 위치 궤적으로 추적하는 단계인 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 추적하는 단계는,
    2개 이상의 상기 원을 계산하고, 계산된 원의 겹치는 영역을 상기 모바일 단말이 위치하는 영역으로 추적하는 단계인 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제 12항에 있어서,
    상기 추적하는 단계는,
    계산된 모바일 단말의 위치가 기 저장된 도면 상에서 장애물에 의해 신호 손실의 영향을 받는 위치일 경우, 상기 모바일 단말의 위치를 보정하는 단계인 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제 12항에 있어서,
    추적된 요구조자 및 구조자의 모바일 단말의 위치를 비교하고, 구조자의 모바일 단말로 요구조자의 위치를 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제 21항에 있어서,
    상기 전송하는 단계는,
    요구조자의 위치 및 구조자의 위치에서 2개 무선 신호의 수신 세기의 차이값이 일치하고, 요구조자 및 구조자의 동일한 무선 신호의 수신 세기의 값이 상이할 경우, 서로 다른 층에 있는 것으로 판단한 정보를 구조자의 모바일 단말로 전송하는 단계인 것을 특징으로 하는 방법.
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