KR102604367B1 - a high definition positioning and movement capturing device for virtual reality space sevice supply containing eXtended Reality - Google Patents
a high definition positioning and movement capturing device for virtual reality space sevice supply containing eXtended Reality Download PDFInfo
- Publication number
- KR102604367B1 KR102604367B1 KR1020210055407A KR20210055407A KR102604367B1 KR 102604367 B1 KR102604367 B1 KR 102604367B1 KR 1020210055407 A KR1020210055407 A KR 1020210055407A KR 20210055407 A KR20210055407 A KR 20210055407A KR 102604367 B1 KR102604367 B1 KR 102604367B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- anchor
- tag
- time difference
- difference information
- information
- Prior art date
Links
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 title claims abstract description 68
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 77
- 101100327917 Caenorhabditis elegans chup-1 gene Proteins 0.000 claims abstract description 58
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 39
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 23
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 claims abstract description 18
- FFBHFFJDDLITSX-UHFFFAOYSA-N benzyl N-[2-hydroxy-4-(3-oxomorpholin-4-yl)phenyl]carbamate Chemical compound OC1=C(NC(=O)OCC2=CC=CC=C2)C=CC(=C1)N1CCOCC1=O FFBHFFJDDLITSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 11
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 10
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 7
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 6
- 238000009795 derivation Methods 0.000 claims 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 26
- 230000003190 augmentative effect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 38
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 16
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 14
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 8
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000006386 memory function Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 2
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000004873 anchoring Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 230000005358 geomagnetic field Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- G01S5/0244—Accuracy or reliability of position solution or of measurements contributing thereto
-
- 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
- G01S5/06—Position of source determined by co-ordinating a plurality of position lines defined by path-difference measurements
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T19/00—Manipulating 3D models or images for computer graphics
-
- 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
- H04W4/023—Services making use of location information using mutual or relative location information between multiple location based services [LBS] targets or of distance thresholds
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Computer Graphics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
Abstract
본 발명은 가상현실(VR), 증강현실(AR), 확장현실(XR)을 구현하기 위한 공간 서비스를 위한 실내 위치 확인 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선기술에 기반한 고정밀 위치움직임 획득 장치에 관한 것이다.
본 발명은 모니터링서버(110), 앵커(120), 태그(130)를 포함하여 구성된 가상현실 공간 서비스를 위한 고정밀 위치 움직임 획득 장치(100)를 제공한다.
또한 본 발명은 상기한 앵커(120)는 동기화 모듈(124), 태그 신호 발생 모듈(125), 시간차 정보 모듈(126), 앵커간 시간차 정보 모듈(127)이 포함되어 구성되어 있고,
상기한 태그(130)는 고유신호모듈(134), 태그의 신호발생모듈(135)이 포함하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 가상현실 공간 서비스를 위한 고정밀 위치 움직임 획득 장치(100)를 제공한다.
또한 본 발명은 메인 앵커(120)가 선정되는 과정(1과정),
상기에서 선정된 메인 앵커(120)는 단위 측위 공간(200) 내에 설치된 다른 앵커(120)들에 동기화 신호를 보내어 시간을 동기화하도록 하는 기능을 수행하게 하는 과정(2과정),
상기한 메인 앵커(120)에서 시간의 동기화 과정을 수행함과 동시에 태그(130)에 태그 자신의 고유신호와 측위를 위한 정보를 발생하게 하는 고유 신호 발생 과정(3과정),
앵커(120)는 시간차 정보 모듈(126)에서 태그(130)에서 발생시킨 태그의 측위를 위한 정보를 시간차 정보로 생성시키는 과정(4과정),
상기한 앵커(120)와 태그(130)에 대한 시간차 정보를 모니터링서버(110)로 전송하는 과정(5과정),
상기에서 전송받은 앵커(120)와 태그(130)에 대한 시간차 정보를 이용하여 태그(130)와 앵커(120)들 사이의 거리를 연산하여 거리 정보를 생성하는 과정(6과정),
을 포함하는 과정으로 단위 측위 공간(200)에서 태그(130)를 부착한 이동체(M)를 고정밀도로 위치와 움직임을 측정할 수 있는 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 가상현실 공간 서비스를 위한 고정밀 위치 움직임 획득 장치(100)를 제공한다.
또한 본 발명은 단위 측위 공간(200)을 더 포함한 것을 특징으로 하는 고정밀 위치 움직임 획득 장치(100)를 제공한다.The present invention relates to indoor positioning technology for spatial services to implement virtual reality (VR), augmented reality (AR), and extended reality (XR). More specifically, it relates to a high-precision position movement acquisition device based on wireless technology. It's about.
The present invention provides a high-precision location motion acquisition device 100 for virtual reality space service, which includes a monitoring server 110, an anchor 120, and a tag 130.
In addition, according to the present invention, the anchor 120 includes a synchronization module 124, a tag signal generation module 125, a time difference information module 126, and an anchor-to-anchor time difference information module 127.
The above-mentioned tag 130 provides a high-precision position motion acquisition device 100 for virtual reality space service, which is comprised of a unique signal module 134 and a signal generation module 135 of the tag.
In addition, the present invention includes the process of selecting the main anchor 120 (process 1),
A process in which the main anchor 120 selected above performs a function of synchronizing time by sending a synchronization signal to other anchors 120 installed in the unit positioning space 200 (step 2),
A unique signal generation process (process 3) that performs the time synchronization process in the main anchor 120 and simultaneously generates the tag's own signal and information for positioning in the tag 130;
The anchor 120 generates information for positioning the tag generated by the tag 130 as time difference information in the time difference information module 126 (process 4),
A process of transmitting time difference information about the anchor 120 and tag 130 to the monitoring server 110 (step 5),
A process of generating distance information by calculating the distance between the tag 130 and the anchor 120 using the time difference information about the anchor 120 and the tag 130 received above (step 6),
High-precision positioning for virtual reality space service, characterized in that it performs a function of measuring the position and movement of a moving object (M) attached with a tag 130 in the unit positioning space 200 with high precision through a process including. A motion acquisition device 100 is provided.
In addition, the present invention provides a high-precision position motion acquisition device 100, which further includes a unit positioning space 200.
Description
본 발명은 가상현실(VR), 증강현실(AR), 확장현실(XR)을 구현하기 위한 공간 서비스를 위한 실내 위치 확인 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선기술에 기반한 고정밀 위치움직임 획득 장치에 관한 것이다.The present invention relates to indoor positioning technology for spatial services to implement virtual reality (VR), augmented reality (AR), and extended reality (XR). More specifically, it relates to a high-precision position movement acquisition device based on wireless technology. It's about.
실내 위치 추적 서비스라 함은 실내 위치 확인 시스템(Indoor Positioning System, IPS)은 실내에서 존재하는 이동 객체에 대한 위치를 측정하는 시스템을 말한다. 주로 건물 내에서 사용자의 위치를 파악하는 시스템이다. 이는 위성과 통신이 가능한 외부에서 주로 사용되는 GPS는 실내에서 작동하기 어려우며, 오차범위가 큰 이유로 실내에서 세밀한 목적으로 사용하기에는 적합하지 않기 때문이다. GPS와 같은 시스템을 사용하지 못하는 실내에서는 주로 와이파이, 블루투스, 자이로 센서 등의 기술로 위치를 연산하게 된다. 위치를 얻는 방법으로 주로 RSSI 방식의 위치 추론 방식과, TOA(Time of Arrival), TDOA(Time Difference Of Arrival), AOA(Angle Of Arrival) 방식 등의 알고리즘을 사용한다.Indoor location tracking service (Indoor Positioning System, IPS) refers to a system that measures the location of moving objects that exist indoors. It is mainly a system that determines the user's location within a building. This is because GPS, which is mainly used outside and capable of communicating with satellites, is difficult to operate indoors and is not suitable for detailed indoor use due to its large error range. Indoors where systems such as GPS cannot be used, location is mainly calculated using technologies such as Wi-Fi, Bluetooth, and gyro sensors. As a method of obtaining the location, algorithms such as RSSI location inference method, TOA (Time of Arrival), TDOA (Time Difference Of Arrival), and AOA (Angle Of Arrival) method are mainly used.
실내 공간에서 위치·움직임을 측정하는데 있어 그 목적과 측위 디바이스에 따라 다양한 기술들이 연구 되어 왔으며, 위치를 측정하기 위한 기준 좌표계와 중계 신호를 필요로 한다는 점에서 센서 및 신호기술과 밀접한 관계를 갖고 발전해왔다. 실내 위치·움직임 측위 기술은 위치 정확도, 서비스 영역, 대상 서비스, 적용 센서 등에 따라 매우 다양하게 분류될 수 있다. In measuring position and movement in indoor space, various technologies have been researched depending on the purpose and positioning device, and have developed a close relationship with sensor and signal technology in that they require a reference coordinate system and relay signals to measure position. I have done it. Indoor location/motion positioning technologies can be classified in a variety of ways depending on location accuracy, service area, target service, and applied sensors.
예를 들어, 도 1처럼 위치 정확도와 서비스 영역을 기준으로 기지국, Wi-Fi, 관성항법, 고감도 GNSS(Global Navigation Satellite System), UWB(Ultra-Wide Band), RFID(Radio Frequency Identification), 의사위성, 초음파, 적외선, 지자계, 카메라 등 다양한 물리적 자원을 활용한 위치·움직임 측위 기술을 분류하고 있다. [도 1은 참조문헌 : 유재준 "실내 위치 기반 서비스 기술 개발 및 표준화 동향", 전자통신동향분석 제29권 제5호 2014년 10월 pp.51-61.에서 참조] For example, as shown in Figure 1, based on location accuracy and service area, base station, Wi-Fi, inertial navigation, high-sensitivity GNSS (Global Navigation Satellite System), UWB (Ultra-Wide Band), RFID (Radio Frequency Identification), and pseudosatellite , classifies location and motion determination technologies that utilize various physical resources such as ultrasonic waves, infrared waves, geomagnetic fields, and cameras. [Figure 1 is referenced in: Jae-Jun Yoo "Indoor Location-Based Service Technology Development and Standardization Trends", Electronic Communication Trend Analysis Vol. 29, No. 5, October 2014, pp.51-61.]
도 1에 도식화된 측위 기술들은 서로 다른 측위 정확도, 범위 등과 같은 여러 특징이 있다. 이를 몇 가지의 항목에 대해 정리해보면 <표 1>과 같다. 측위 거리와 환경적 장애요인, 간섭 그리고 정밀도 등을 고려해 볼 때, 실내뿐만 아니라 실외에서 범용적으로 사용되는 기술은 무선 형태의 측위 디바이스를 활용한 방법을 선호하고 있으며, 측정 정확도와 범위 등의 관점에서 레이더(Radar) 또는 UWB 기술과 같은 무선 전파를 이용한 측위 방법이다.[참고문헌 : 유재준, "실내 위치기반 서비스 기술 및 서브스 개발 동향", "정보통신산업진흥원(www.nipa.kr)2013, pp.14-26. <표1> 실내 측위기술 비교]The positioning technologies schematized in Figure 1 have various characteristics such as different positioning accuracy and range. A summary of several items is shown in <Table 1>. Considering the positioning distance, environmental obstacles, interference, and precision, the technology that is widely used indoors as well as outdoors is preferred to use wireless positioning devices, and in terms of measurement accuracy and range, etc. It is a positioning method using wireless radio waves such as radar or UWB technology. [Reference: Jaejun Yoo, "Indoor location-based service technology and subs development trends", "National IT Industry Promotion Agency (www.nipa.kr) 2013, pp.14-26. <Table 1> Comparison of indoor positioning technologies]
UWB: 10cm~1mRF: 2m~20m
UWB: 10cm~1m
UWB: 10m~100mRF: scalable
UWB: 10m~100m
레이더(Radar)는 "Radio Detection and Ranging"의 약어로서 "Radio"의 의미는 무선(Wireless)을 뜻하므로, 무선으로, 특히 전자파를 송신하고 수신하여 물체를 감지하고 거리를 측정하는 장치를 말하며, 일반적으로 능동시스템을 일컫는다. 처음 개발된 1920년대 이래로 군사용은 물론이고 민간용의 이루 헤아릴 수 없는 레이더 시스템이 존재하며, 구현방식도 송신신호의 파형 및 편파, 수신신호의 처리방법 등에 따라 매우 다양하다. Radar is an abbreviation for "Radio Detection and Ranging". "Radio" means wireless, so it refers to a device that detects objects and measures distances wirelessly, especially by transmitting and receiving electromagnetic waves. Generally refers to an active system. Since the 1920s, when it was first developed, there have been countless radar systems for both military and civilian use, and their implementation methods vary greatly depending on the waveform and polarization of the transmitted signal, processing method of the received signal, etc.
상적으로 간편한 구성과 설계의 유연성, 밀리미터파 대역으로 주파수 변환의 용이성 등의 장점을 갖고 있는 FMCW 방식 레이더는 자동차 분야의 응용 이외에 인체감지, 산업용 거리측정, 국방용, 기상레이더 등 매우 광범위한 용도로 사용되고 있다.The FMCW type radar, which has advantages such as simple configuration, flexibility in design, and ease of frequency conversion to the millimeter wave band, is used for a wide range of purposes such as human body detection, industrial distance measurement, national defense, and weather radar in addition to applications in the automotive field. there is.
IEEE에서는 2007년 RF를 이용한 거리 측정을 위한 표준으로 IEEE802.15.4a에 대한 규격을 책정하였다. 여기에는 IR-UWB기술과 CSS(Chirp Spread Spectrum) 2가지 기술이 반영이 되었는데, 최종적으로는 IEEE802.15.4-2011 표준으로 통합이 된다. IR-UWB와 CSS은 거리를 측정하는 통신 규격을 정하고 있는데 IR-UWB는 Impulse Radio를 이용하여 반사된 신호로 거리를 측정하고, CSS은 시간에 따라 주파수가 바뀌는 Chirp 신호를 이용하여 거리를 측정하고 있다. 2개 모두 Radar의 기본 원리를 이용하고 있다. 특히 UWB 방식 레이더는 장애물투과 특성과 저전력 정밀 탐지 특성우수하여 장애물탐지 등에 사용되고 있다.In 2007, IEEE established IEEE802.15.4a as a standard for distance measurement using RF. Two technologies, IR-UWB technology and CSS (Chirp Spread Spectrum), are reflected here, and are ultimately integrated into the IEEE802.15.4-2011 standard. IR-UWB and CSS establish communication standards for measuring distance. IR-UWB measures distance using reflected signals using Impulse Radio, and CSS measures distance using chirp signals whose frequency changes with time. there is. Both use the basic principles of Radar. In particular, UWB radar is used for obstacle detection due to its excellent obstacle penetration characteristics and low-power precise detection characteristics.
[IR-UWB기술과 CSS(Chirp Spread Spectrum) 2가지 기술을 채택[Adopted two technologies: IR-UWB technology and CSS (Chirp Spread Spectrum)
IR-UWB는 Impulse Radio를 이용하여 반사된 신호로 거리를 측정IR-UWB measures distance using reflected signals using Impulse Radio.
CSS은 시간에 따라 주파수가 바뀌는 Chirp 신호를 이용하여 거리를 측정]CSS measures distance using a chirp signal whose frequency changes with time]
일반적으로 전파를 이용한 측위에는 TOA(Time of Arrival), TDOA(Time Difference Of Arrival), RSSI(Received Signal Strength Indicator), AOA(Angle Of Arrival) 등의 측정 원리를 적용한 신호처리에 의해 여러 가지 Target에 대한 측정을 하고 이들을 추적할 수 있는 기능까지 수행을 하고 있다. In general, positioning using radio waves involves signal processing applying measurement principles such as TOA (Time of Arrival), TDOA (Time Difference Of Arrival), RSSI (Received Signal Strength Indicator), and AOA (Angle Of Arrival) to various targets. It even performs the function of measuring and tracking them.
다양한 측위 기술들 중에서 현재 가장 활발하게 연구개발 및 보급되고 있는 측위 기술은 전파와 같은 무선기술을 기반으로 한 측위라 할 수 있다. 인프라가 이미 산업 전반에 확산되어 개발되고 있으며, 다양한 분야에서 측위 및 움직임 감지 등의 시스템 개발이 활발히 진행되고 있다.Among various positioning technologies, the positioning technology that is currently being most actively researched, developed and distributed is positioning based on wireless technologies such as radio waves. Infrastructure is already being developed and spread throughout the industry, and the development of systems such as positioning and motion detection is actively underway in various fields.
이와 관련된 선행기술로 등록특허 10-1593679호(실내 위치 추정 방법 및 장치, 선행기술 1)는 "적어도 하나의 AP(Access Point)로부터 RSSI(Received Signal Strength Indication) 정보를 수집하는 단계; 상기 RSSI 정보에 기초하여 상기 단말기로부터 상기 적어도 하나의 AP까지의 거리인 신호 추정 거리를 산출하는 단계; 상기 단말기의 위치 후보를 나타내는 복수의 임의의 좌표로부터 상기 적어도 하나의 AP까지의 거리인 좌표 추정 거리를 산출하는 단계; 및 상기 복수의 임의의 좌표 중에서 상기 신호 추정 거리와 상기 좌표 추정 거리 간의 오차를 최소화하는 좌표에 기초하여 상기 단말기의 실내 위치를 추정하는 단계를 포함하는 실내 위치 추정 방법"을 제공한바 있다.Related prior art, Patent No. 10-1593679 (Indoor Position Estimation Method and Apparatus, Prior Art 1) refers to “collecting RSSI (Received Signal Strength Indication) information from at least one AP (Access Point); the RSSI information Calculating an estimated signal distance, which is the distance from the terminal to the at least one AP, based on; Calculating an estimated coordinate distance that is the distance from a plurality of arbitrary coordinates representing location candidates of the terminal to the at least one AP and estimating the indoor location of the terminal based on a coordinate that minimizes the error between the signal estimate distance and the coordinate estimate distance among the plurality of arbitrary coordinates. .
또한 관련된 선행기술로 등록특허 10-1615201호(근거리 통신을 이용한 실내 위치 측위 방법과 그를 위한 시스템, 단말기 및 서버, 이하 선행기술 2)는 "근거리 통신 신호를 송출하는 AP(Access Point); 근거리 통신 모듈이 탑재된 가입자 식별 모듈을 이용하여 상기 근거리 통신 신호를 수신하며, 상기 근거리 통신신호에 포함된 AP 식별 정보 또는 RSSI 정보 중 적어도 어느 하나의 정보가 기 설정된 시간 전에 측위한 값과 동일한 값이 아닌 경우, 현재 위치에 변화가 있다고 판단하여 상기 근거리 통신 신호에 단말 식별 정보를 추가한 단말 근거리 통신 신호를 전송하는 단말기; 및 상기 단말 근거리 통신 신호를 수신하며, 상기 단말 근거리 통신 신호에 포함된 상기 AP 식별 정보가 복수개인 경우, 상기 복수 개의 AP 식별 정보를 갖는 각각의 격자 셀의 중점값에 상기 단말 근거리 통신 신호에 포함된 RSSI 정보를 가중치로 적용한 평균값을 상기 단말기의 위치 추정 정보를 생성하는 측위 서버를 포함하는 것을 특징으로 하는 근거리 통신을 이용한 실내 위치 측위 시스템"을 제공한바 있다.In addition, related prior art, registered patent No. 10-1615201 (Indoor location positioning method using short-range communication and system, terminal and server therefor, hereinafter referred to as prior art 2) refers to "AP (Access Point) that transmits short-range communication signals; short-range communication The short-range communication signal is received using a subscriber identification module equipped with the module, and at least one of AP identification information or RSSI information included in the short-range communication signal is not the same as the value measured before a preset time. In this case, a terminal determines that there is a change in the current location and transmits a terminal short-range communication signal with terminal identification information added to the short-range communication signal; and receives the terminal short-range communication signal, and the AP included in the terminal short-range communication signal When there is a plurality of identification information, a positioning server that generates location estimation information of the terminal by applying the average value of the RSSI information included in the terminal short-range communication signal as a weight to the midpoint value of each grid cell having the plurality of AP identification information. An indoor positioning system using short-distance communication characterized by including a "has been provided.
상기한 종래기술 및 선행기술은 다수의 AP(Access Point)로부터 단말기 까지의 거리계산 알고리즘은 주로 RSSI 방식의 위치 추론 방식과, TOA(Time of Arrival), TDOA(Time Difference Of Arrival), AOA(Angle Of Arrival) 방식 등의 알고리즘을 사용하는데, 이 경우 다수의 AP(Access Point)와 단말기 사이에서 전파, 음파 등의 도달 시간을 측정하여 설정된 공간좌표에서의 위치를 특정하게 되는데, 다수의 AP는 각각의 다른 기기이므로 처음에 시간을 설정한 후 시간이 지날 수록 단말기와 AP의 도달 시간에 오차가 많이 발생하게 되어 정확한 위치 추정이 어려운 문제점이 발생한다.The above-described prior art and prior art distance calculation algorithms from multiple APs (Access Points) to terminals mainly use the RSSI-type location inference method, TOA (Time of Arrival), TDOA (Time Difference of Arrival), and AOA (Angle of Arrival). An algorithm such as the Of Arrival method is used. In this case, the arrival time of radio waves, sound waves, etc. is measured between multiple APs (Access Points) and the terminal to determine the location in the set spatial coordinates. Multiple APs each Since it is a different device, as time passes after initially setting the time, errors occur in the arrival time between the terminal and the AP, making accurate location estimation difficult.
상기한 선행기술 1의 경우 RSSI 방식을 사용하고 있으며, 단말기의 실내 추정 위치를 보정하기 위한 보정 계수를 생성하고, 상기 오차 비율에 상기 보정 계수를 적용하여 상기 단말기의 실내 추정 위치를 보정하는 위치 보정부를 포함하여 정확한 위치를 측정하고자 하나 측정 공간의 특이성과 다양성에 적응할 수 없어 정확한 위치 측정이 어려운 문제점이 발생하고,In the case of prior art 1 described above, the RSSI method is used, and a correction coefficient for correcting the indoor estimated position of the terminal is generated, and the correction coefficient is applied to the error ratio to correct the indoor estimated position of the terminal. Although an attempt is made to measure an accurate location, including parts, a problem arises where accurate location measurement is difficult due to the inability to adapt to the specificity and diversity of the measurement space.
선행기술 2의 경우 단말 근거리 통신 신호를 수신하며, 단말 근거리 통신 신호에 포함된 상기 AP 식별 정보가 복수개인 경우, 상기 복수 개의 AP 식별 정보를 갖는 각각의 격자 셀의 중점값에 상기 단말 근거리 통신 신호에 포함된 RSSI 정보를 가중치로 적용한 평균값을 상기 단말기의 위치 추정 정보를 생성하는 방법으로 위치 측정을 하나 이 또한 정확한 위치 측정이 어려운 문제점이 발생한다.In the case of prior art 2, a terminal short-range communication signal is received, and when there is a plurality of AP identification information included in the terminal short-range communication signal, the terminal short-range communication signal is applied to the midpoint of each grid cell having the plurality of AP identification information. The location is measured by using the average value applied as a weight to the RSSI information included in the terminal to generate location estimation information for the terminal, but this also causes the problem of making it difficult to accurately measure the location.
따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해결한 것으로 무선기술에 기반한 고정밀 위치움직임 획득 장치를 이용하여 실내 또는 실외의 공간에 있는 사람의 위치정보를 얻어 정밀한 VR, AR, XR을 포함한 가상현실의 위치정보를 제공함으로써 정밀한 가상현실 운영이 가능한 환경을 제공하는데 목적이 있다.Therefore, the present invention solves the above-mentioned problems and uses a high-precision position movement acquisition device based on wireless technology to obtain location information of people in indoor or outdoor spaces and provide precise location information for virtual reality, including VR, AR, and XR. The purpose is to provide an environment in which precise virtual reality operation is possible.
본 발명은 상기한 요구 및 목적을 위하여,The present invention is for the above-mentioned needs and purposes,
모니터링서버(110), 앵커(120), 태그(130)를 포함하여 구성된 가상현실 공간 서비스를 위한 고정밀 위치 움직임 획득 장치(100)를 제공한다.A high-precision location motion acquisition device 100 for a virtual reality space service is provided, including a monitoring server 110, an anchor 120, and a tag 130.
또한 본 발명은 상기한 앵커(120)는 동기화 모듈(124), 태그 신호 발생 모듈(125), 시간차 정보 모듈(126), 앵커간 시간차 정보 모듈(127)이 포함되어 구성되어 있고,In addition, according to the present invention, the anchor 120 includes a synchronization module 124, a tag signal generation module 125, a time difference information module 126, and an anchor-to-anchor time difference information module 127.
상기한 태그(130)는 고유신호모듈(134), 태그의 신호발생모듈(135)이 포함하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 가상현실 공간 서비스를 위한 고정밀 위치 움직임 획득 장치(100)를 제공한다.The above-mentioned tag 130 provides a high-precision position motion acquisition device 100 for virtual reality space service, which is comprised of a unique signal module 134 and a signal generation module 135 of the tag.
또한 본 발명은 메인 앵커(120)가 선정되는 과정(1과정),In addition, the present invention includes the process of selecting the main anchor 120 (process 1),
상기에서 선정된 메인 앵커(120)는 단위 측위 공간(200) 내에 설치된 다른 앵커(120)들에 동기화 신호를 보내어 시간을 동기화하도록 하는 기능을 수행하게 하는 과정(2과정),A process in which the main anchor 120 selected above performs a function of synchronizing time by sending a synchronization signal to other anchors 120 installed in the unit positioning space 200 (step 2),
상기한 메인 앵커(120)에서 시간의 동기화 과정을 수행함과 동시에 태그(130)에 태그 자신의 고유신호와 측위를 위한 정보를 발생하게 하는 고유 신호 발생 과정(3과정),A unique signal generation process (process 3) that performs the time synchronization process in the main anchor 120 and simultaneously generates the tag's own signal and information for positioning in the tag 130;
앵커(120)는 시간차 정보 모듈(126)에서 태그(130)에서 발생시킨 태그의 측위를 위한 정보를 시간차 정보로 생성시키는 과정(4과정),The anchor 120 generates information for positioning the tag generated by the tag 130 as time difference information in the time difference information module 126 (process 4),
상기한 앵커(120)와 태그(130)에 대한 시간차 정보를 모니터링서버(110)로 전송하는 과정(5과정),A process of transmitting time difference information about the anchor 120 and tag 130 to the monitoring server 110 (step 5),
상기에서 전송받은 앵커(120)와 태그(130)에 대한 시간차 정보를 이용하여 태그(130)와 앵커(120)들 사이의 거리를 연산하여 거리 정보를 생성하는 과정(6과정),A process of generating distance information by calculating the distance between the tag 130 and the anchor 120 using the time difference information about the anchor 120 and the tag 130 received above (step 6),
을 포함하는 과정으로 단위 측위 공간(200)에서 태그(130)를 부착한 이동체(M)를 고정밀도로 위치와 움직임을 측정할 수 있는 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 가상현실 공간 서비스를 위한 고정밀 위치 움직임 획득 장치(100)를 제공한다.High-precision positioning for virtual reality space service, characterized in that it performs a function of measuring the position and movement of a moving object (M) attached with a tag 130 in the unit positioning space 200 with high precision through a process including. A motion acquisition device 100 is provided.
또한 본 발명은 단위 측위 공간(200)을 더 포함한 것을 특징으로 하는 고정밀 위치 움직임 획득 장치(100)를 제공한다.In addition, the present invention provides a high-precision position motion acquisition device 100, which further includes a unit positioning space 200.
종래기술 및 선행기술은 다수의 AP(Access Point)로부터 단말기 까지의 거리계산 알고리즘은 주로 RSSI 방식의 위치 추론 방식과, TOA(Time of Arrival), TDOA(Time Difference Of Arrival), AOA(Angle Of Arrival) 방식 등의 알고리즘을 사용하는데, 이 경우 다수의 AP(Access Point)와 단말기 사이에서 전파, 음파 등의 도달 시간을 측정하여 설정된 공간좌표에서의 위치를 특정하게 되는데, 다수의 AP는 각각의 다른 기기이므로 처음에 시간을 설정한 후 시간이 지날 수록 단말기와 AP의 도달 시간에 오차가 많이 발생하게 되어 정확한 위치 추정이 어려운 문제점이 발생하는데 반하여,Conventional and prior art distance calculation algorithms from multiple APs (Access Points) to terminals mainly use RSSI-type location inference methods, TOA (Time of Arrival), TDOA (Time Difference Of Arrival), and AOA (Angle Of Arrival). ) method is used. In this case, the location in the set spatial coordinates is specified by measuring the arrival time of radio waves, sound waves, etc. between multiple APs (Access Points) and the terminal. Multiple APs are connected to each other. Since it is a device, after initially setting the time, as time passes, errors occur in the arrival time between the terminal and the AP, making accurate location estimation difficult.
본 발명에 따른 확장현실을 포함한 가상현실 공간 서비스를 위한 고정밀 위치 움직임 획득 장치는 앵커가 기준동기 신호를 제공하고, 동기된 시간에 맞춰 태그(감지노드센서)가 보내온 신호의 시간지연 정보를 이용하여 위치 정보를 획득하는 방법을 사용하는 점이 특징으로서, 이와 같은 방법을 통해 단위 측위 공간 내에 위치한 이동체(사람)의 각각의 부분에 다수의 태그를 부착하여 사람의 관절 위치 및 움직임의 형태에 대한 정밀하고 자세한 위치정보 및 움직임 정보를 획득할 수 있는 기능이 있어, 실내 또는 실외의 공간에 있는 사람의 위치정보 및 움직임 정보를 얻어 정밀한 VR, AR, XR을 포함한 가상현실의 위치정보를 제공함으로써 정밀한 가상현실 운영이 가능한 환경을 제공하는 효과가 나타난다.In the high-precision position motion acquisition device for virtual reality space services including extended reality according to the present invention, the anchor provides a reference synchronization signal and uses the time delay information of the signal sent by the tag (detection node sensor) according to the synchronized time. It is characterized by using a method of acquiring location information. Through this method, multiple tags are attached to each part of a moving object (person) located within a unit positioning space to provide precise information on the position of the person's joints and the form of movement. It has the ability to obtain detailed location information and movement information, providing precise virtual reality location information including VR, AR, and XR by obtaining location information and movement information of people in indoor or outdoor spaces. The effect of providing an environment in which operation is possible is achieved.
본 발명에 따른 확장현실을 포함한 가상현실 공간 서비스를 위한 고정밀 위치 움직임 획득 장치는 실내 또는 실외 어디든 설치가 가능하여 VR, AR, XR을 포함한 가상현실의 위치정보를 제공함으로써 정밀한 가상현실 운영이 가능한 환경을 제공하는 효과가 나타난다.The high-precision location motion acquisition device for virtual reality space services, including extended reality, according to the present invention can be installed anywhere indoors or outdoors, providing an environment in which precise virtual reality operation is possible by providing location information of virtual reality, including VR, AR, and XR. The effect of providing appears.
도 1은 다양한 물리적 자원을 활용한 위치·움직임 측위 기술 분류도.
도 2는 본 발명에 따른 가상현실 공간 서비스를 위한 고정밀 위치 움직임 획득 장치 구성도.
도 2b는 본 발명에 따른 가상현실 공간 서비스를 위한 고정밀 위치 움직임 획득 장치의 단위 측위 공간 좌표도.
도 3은 본 발명에 따른 가상현실 공간 서비스를 위한 고정밀 위치 움직임 획득 장치에서의 거리 계산 알고리즘 산출 정보를 앵커와 태그를 통해 얻는 방법 보여주는 도면.
도 4는 본 발명에 따라 태그가 보내온 신호의 시간 지연 정보(시간차 정보)를 이용하여 위치 정보를 획득하는 방법의 개념을 보여주는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 가상현실 공간 서비스를 위한 고정밀 위치 움직임 획득 장치 구성도(HMD 서버 포함).
도 6은 본 발명에 따른 가상현실 공간 서비스를 위한 고정밀 위치 움직임 획득 장치의 구성도(다수의 단위 측위 공간이 연결된 측위 공간 포함). Figure 1 is a classification diagram of location and motion positioning technologies using various physical resources.
Figure 2 is a configuration diagram of a high-precision position motion acquisition device for virtual reality space service according to the present invention.
Figure 2b is a unit positioning space coordinate diagram of a high-precision position motion acquisition device for virtual reality space service according to the present invention.
Figure 3 is a diagram showing a method of obtaining distance calculation algorithm calculation information through anchors and tags in a high-precision location motion acquisition device for virtual reality space service according to the present invention.
Figure 4 is a diagram showing the concept of a method for obtaining location information using time delay information (time difference information) of a signal sent by a tag according to the present invention.
Figure 5 is a configuration diagram of a high-precision position motion acquisition device (including HMD server) for virtual reality space service according to the present invention.
Figure 6 is a configuration diagram of a high-precision position motion acquisition device for virtual reality space service according to the present invention (including a positioning space in which multiple unit positioning spaces are connected).
이하 본 발명을 도면을 참고하여 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
본 발명은 가상현실 공간 서비스를 위한(또는 가상현실 공간 서비스 제공을 위한) 고정밀 위치 움직임 획득 장치를 제공한다.The present invention provides a high-precision position motion acquisition device for virtual reality space services (or for providing virtual reality space services).
본 발명의 상기한 가상현실은 가상현실(Virtual Reality, VR), 증강현실(Augmented Reality, AR), 확장현실(eXtended Reality,XR)을 포함하는 개념으로 이해되어야 한다.The above-described virtual reality of the present invention should be understood as a concept including virtual reality (VR), augmented reality (AR), and extended reality (eXtended reality (XR)).
본 발명은 모니터링서버(110), 앵커(120), 태그(130)를 포함하여 구성된 가상현실 공간 서비스를 위한 고정밀 위치 움직임 획득 장치(100)를 제공한다.The present invention provides a high-precision location motion acquisition device 100 for virtual reality space service, which includes a monitoring server 110, an anchor 120, and a tag 130.
또한 본 발명은 상기한 모니터링서버(110), 앵커(120)사이에 공유기 또는 스위칭 허브(101)를 포함할 수 있어, 앵커(120)로부터 받은 정보를 모니터링서버(110)로 전송하게 할 수 있다.Additionally, the present invention may include a router or switching hub 101 between the monitoring server 110 and the anchor 120, allowing information received from the anchor 120 to be transmitted to the monitoring server 110. .
또한 본 발명은 단위 측위 공간(200)을 더 포함한 고정밀 위치 움직임 획득 장치(100)를 제공한다.Additionally, the present invention provides a high-precision position motion acquisition device 100 that further includes a unit positioning space 200.
또한 본 발명은 HMD 서버(300)를 더 포함하여 구성한 고정밀 위치 움직임 획득 장치(100)를 제공한다.In addition, the present invention provides a high-precision position motion acquisition device 100 further including an HMD server 300.
종래기술 및 선행기술은 다수의 AP(Access Point)로부터 단말기 까지의 거리계산 알고리즘은 주로 RSSI 방식의 위치 추론 방식과, TOA(Time of Arrival), TDOA(Time Difference Of Arrival), AOA(Angle Of Arrival) 방식 등의 알고리즘을 사용하고, 이 경우 다수의 AP(Access Point)와 단말기 사이에서 전파, 음파 등의 도달 시간을 측정하여 설정된 공간좌표에서의 위치를 특정하게 되는데, 다수의 AP는 각각의 다른 기기이므로 처음에 시간을 설정한 후 시간이 지날 수록 단말기와 AP의 도달 시간에 오차가 많이 발생하게 되어 정확한 위치 추정이 어려운 문제점이 발생한다.Conventional and prior art distance calculation algorithms from multiple APs (Access Points) to terminals mainly use RSSI-type location inference methods, TOA (Time of Arrival), TDOA (Time Difference Of Arrival), and AOA (Angle Of Arrival). ) method, etc., and in this case, the location in the set spatial coordinates is specified by measuring the arrival time of radio waves, sound waves, etc. between multiple APs (Access Points) and the terminal. Since it is a device, after initially setting the time, as time passes, errors occur in the arrival time between the terminal and the AP, making accurate location estimation difficult.
따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해결한 것으로 본 발명의 가상현실 공간 서비스를 위한 고정밀 위치 움직임 획득 장치(100)는 다수의 앵커(120)와 태그(130)에서 측정한 시간차이를 이용하여 단위 측위 공간(200)에 움직이고 있는 태그가 부착된 이동체의 위치를 고정밀로 측정할 수 있는 것을 특징으로 한다.Therefore, the present invention solves the above problems, and the high-precision position motion acquisition device 100 for virtual reality space service of the present invention uses the time differences measured by a plurality of anchors 120 and tags 130 to determine unit positioning. It is characterized by being able to measure the position of a tagged moving object moving in the space 200 with high precision.
특히 본 발명은 상기한 종래기술 및 선행기술이 시간차이의 측정에 많은 오류를 발생하여 고정밀로 이동체의 위치를 정확하게 측정할 수 없는 것에 비하여, 무선기술에 기반한 고정밀 위치움직임 획득 장치인바 실내 공간 내에 있는 이동체(사람)의 위치정보를 얻어 정밀한 VR, AR, XR을 포함한 가상현실의 위치정보를 제공함으로써 정밀한 가상현실 운용이 가능한 환경을 제공할 수 있는 효과가 나타나게 된다.In particular, the present invention is a high-precision position movement acquisition device based on wireless technology, which cannot accurately measure the position of a moving object with high precision because the above-described prior art and prior art generate many errors in measuring time differences. By obtaining location information of moving objects (people) and providing precise location information of virtual reality, including VR, AR, and XR, the effect of providing an environment in which precise virtual reality operation is possible is achieved.
본 발명의 상기한 모니터링서버(110)는 로컬 서버이며 위치 움직임 탐지 서버로서 태그를 부착한 이동체(M)의 위치 계산, 위치 움직임 정보 기록 및 전송의 기능을 수행하는 장치 또는 수단을 의미한다.The above-mentioned monitoring server 110 of the present invention is a local server and a location motion detection server, meaning a device or means that performs the functions of calculating the location of a moving object (M) attached with a tag, recording and transmitting location movement information.
상기한 이동체(M)는 일반적으로 사람, 동물, 사물 등을 포함하며 주로 사람을 의미한다The above-mentioned moving object (M) generally includes people, animals, objects, etc. and mainly refers to people.
따라서 상기한 모니터링서버(110)는 통상의 CPU 등의 정보처리장치, 메모리, 데이터 송수신 장치 등의 하드웨어 및 이에 탑재하는 응용프로그램이 구비되어 있다.Therefore, the monitoring server 110 described above is equipped with hardware such as an information processing device such as a typical CPU, memory, and data transmission and reception devices, and an application program mounted thereon.
본 발명의 모니터링서버(110)는 앵커(120) 정보, 태그(130) 정보, 단위 측위 공간(200)의 공간 정보를 보유하고, 앵커(120)로부터 전송하는 태그(130)와 앵커(120) 사이의 시간차 정보를 받아서 이동체(M)의 위치 및 움직임을 측정하고 기록하며, 이와 같은 모든 정보를 HMD 서버(300)에 전송하는 기능을 수행한다.The monitoring server 110 of the present invention holds anchor 120 information, tag 130 information, and spatial information of the unit positioning space 200, and tags 130 and anchors 120 transmitted from the anchor 120. It performs a function of receiving time difference information, measuring and recording the position and movement of the moving object (M), and transmitting all such information to the HMD server 300.
본 발명의 상기한 앵커(120)는 각 앵커간의 시간차 정보, 태크와 앵커간의 시간차 정보를 획득하는 기능, 기지국(Gateway) 기능, 이더넷(Ethernet) 인터페이스 기능, 디지털신호 처리 기능 등을 수행하는 장치 또는 수단을 의미한다.The anchor 120 of the present invention is a device that performs a function of obtaining time difference information between each anchor, time difference information between a tag and an anchor, a base station (Gateway) function, an Ethernet interface function, a digital signal processing function, etc. or means means.
도 2에서 보는 것처럼, 본 발명의 앵커(120)는 하나의 단위 측위 공간(200)에 하나 또는 다수로 구성되어 있으며, 바람직하게는 4개 이상으로 구성된 것이 이동체(M)의 정확한 위치를 측정하는데 효율적이다.As shown in Figure 2, the anchor 120 of the present invention is composed of one or more anchors in one unit positioning space 200, and preferably composed of four or more anchors to measure the accurate position of the moving object M. It's efficient.
본 발명의 앵커(120)는 MCU(micro cotroller unit), CPU 등의 정보처리장치(121), 센서부(122), 메모리, 정보송수신장치, 제어장치 등을 포함한 하드웨어부(123), 또는/및 여기에 탑재된 응용 프로그램(APP)을 포함하여 구성되어 있어 상기한 기지국(Gateway) 기능, 이더넷(Ethernet) 인터페이스 기능, 디지털신호 처리 기능 등을 수행한다.The anchor 120 of the present invention includes an information processing unit 121 such as an MCU (micro controller unit) and CPU, a sensor unit 122, a hardware unit 123 including a memory, an information transmission and reception device, a control device, or/ It is composed of an application program (APP) mounted thereon, and performs the above-described base station (Gateway) function, Ethernet interface function, digital signal processing function, etc.
상기한 정보처리장치(121)는 센서부(122)에서 보내온 각종 정보를 처리하는 기능을 수행하는 장치 또는 수단을 의미한다.The information processing device 121 described above refers to a device or means that performs the function of processing various information sent from the sensor unit 122.
상기한 센서부(122)는 각각의 앵커(120) 또는 태그(130)에 전파를 송신하거나 수신하고 이를 감지한 신호 데이터를 정보처리장치에 전송하는 기능을 수행하는 장치 또는 수단을 의미하며, 따라서 앵커들간의 시간차 정보를 감지하는 기능을 수행하고, 태그와 앵커간의 시간차 정보를 감지하는 기능을 수행한다.The sensor unit 122 refers to a device or means that performs the function of transmitting or receiving radio waves to each anchor 120 or tag 130 and transmitting the detected signal data to the information processing device. Therefore, It performs a function of detecting time difference information between anchors, and performs a function of detecting time difference information between tags and anchors.
상기한 하드웨어부(123)은 앵커를 제어하는 기능, 메모리 기능, 정보를 수신하고, 또한 정보를 모니터링서버(110)에 전송하는 기능을 수행하는 장치 또는 수단을 의미한다.The above-mentioned hardware unit 123 refers to a device or means that performs the functions of controlling the anchor, memory function, receiving information, and transmitting the information to the monitoring server 110.
또한 본 발명의 앵커(120)는 동기화 모듈(124), 태그 신호 발생 모듈(125), 시간차 정보 모듈(126), 앵커간 시간차 정보 모듈(127) 등이 포함되어 구성되어 있다.Additionally, the anchor 120 of the present invention includes a synchronization module 124, a tag signal generation module 125, a time difference information module 126, and an anchor-to-anchor time difference information module 127.
본 발명에서 사용되는 모듈은 그 모듈에서 구현하고자 하는 기능을 수행하는 알고리즘을 구현한 프로그램 또는 제어방법 또는 이들이 탑재된 장치, 수단 등을 포함하는 개념이다.The module used in the present invention is a concept that includes a program or control method that implements an algorithm that performs the function to be implemented in the module, or devices and means equipped with them.
본 발명의 태그(130)는 이동체에 부착되는 감지노드센서로서 이동체의 위치 및 움직임 정보를 위하여 앵커(120)에 신호를 전송하는 기능을 수행하는 장치 또는 수단을 의미한다.The tag 130 of the present invention is a sensing node sensor attached to a moving object and refers to a device or means that performs the function of transmitting a signal to the anchor 120 for location and movement information of the moving object.
상기한 태그(130)는 앵커(120)들과의 시간차 정보를 송신하는 기능을 수행한다.The above tag 130 performs a function of transmitting time difference information with the anchors 120.
상기한 태그(130)는 통상의 MCU, CPU 등의 정보처리장치(131), 센서부(132), 메모리, 정보송수신장치, 제어장치 등을 포함한 하드웨어부(133) 또는/및 여기에 탑재된 응용 프로그램(APP)을 포함하여 구성될 수 있다.The above tag 130 is a hardware unit 133 including an information processing unit 131 such as a typical MCU or CPU, a sensor unit 132, memory, an information transmission/reception device, a control device, etc., or/and It can be configured to include an application program (APP).
상기한 정보처리장치(131)는 센서부(132)에서 보내온 각종 정보를 처리하는 기능을 수행하는 장치 또는 수단을 의미한다.The information processing device 131 described above refers to a device or means that performs the function of processing various information sent from the sensor unit 132.
상기한 센서부(132)는 각각의 앵커(120)에 신호(전파)를 송신하거나 각각의 앵커(120)들로부터 신호를 수신하고 앵커에 시간차 정보를 위한 신호(전파)를 송신하는 기능을 수행하는 장치 또는 수단을 의미한다.The sensor unit 132 performs the function of transmitting a signal (radio wave) to each anchor 120 or receiving a signal from each anchor 120 and transmitting a signal (radio wave) for time difference information to the anchor. It means a device or means that does.
상기한 하드웨어부(133)은 태그를 제어하는 기능, 메모리 기능, 정보를 송수신하는 기능을 수행하는 장치 또는 수단을 의미한다.The above-described hardware unit 133 refers to a device or means that performs a tag control function, a memory function, and a function of transmitting and receiving information.
본 발명의 태그(130)는 고유신호모듈(134), 태그의 신호발생모듈(135) 등을 포함하여 구성되어 있는 점을 기술적 특징으로 한다.The tag 130 of the present invention has a technical feature in that it includes a unique signal module 134 and a tag signal generation module 135.
본 발명은 상기한 단위 측위 공간(200)에 다수의 앵커(120)와 태그(130)에 대한 거리에 의하여 발생한 시간차 데이터를 거리 계산 알고리즘으로 구동되는 모니터링 서버를 통해 위치정보를 산출할 수 있다. The present invention can calculate location information using time difference data generated by the distances to a plurality of anchors 120 and tags 130 in the unit positioning space 200 through a monitoring server driven by a distance calculation algorithm.
도 3은 거리 계산 알고리즘 산출 정보를 앵커와 태그를 통해 얻는 방법을 보여준다.Figure 3 shows a method of obtaining distance calculation algorithm calculation information through anchors and tags.
도 3에 나타난 것과 같이 원의 교점을 계산해 냄으로써 위치를 정보를 얻는 방법으로 각 앵커(120)와 태그(130)의 거리에 의해 발생한 시간차 데이터를 거리 계산 알고리즘으로 구동되는 모니터링 서버를 통해 위치정보를 산출할 수 있다. As shown in Figure 3, the location information is obtained by calculating the intersection of the circles, and the time difference data generated by the distance between each anchor 120 and the tag 130 is transmitted through a monitoring server driven by a distance calculation algorithm. It can be calculated.
도 3은 거리 계산 알고리즘 산출 정보를 앵커와 태그를 통해 얻는 방법을 보여준다.Figure 3 shows a method of obtaining distance calculation algorithm calculation information through anchors and tags.
본 발명의 거리 계산 알고리즘 및 방법으로 주로 RSSI 방식의 위치 추론 방식과, TOA(Time of Arrival), TDOA(Time Difference Of Arrival), AOA(Angle Of Arrival) 방식 등의 알고리즘을 사용할 수 있다.As the distance calculation algorithm and method of the present invention, algorithms such as RSSI-type location inference method, TOA (Time of Arrival), TDOA (Time Difference Of Arrival), and AOA (Angle Of Arrival) methods can be used.
단위 측위 공간(200) 내에 위치한 이동체(M)(사람 또는 사물)의 측위를 위해 신호를 보내고 받는 방법은 아래와 같다.The method of sending and receiving signals for positioning a moving object (M) (person or object) located within the unit positioning space 200 is as follows.
방법 1은 앵커에서 신호를 보내고, 이동체에서 반사되어 돌아온 신호를 수신하여 위치 정보를 획득하는 방법이다.Method 1 is a method of obtaining location information by sending a signal from an anchor and receiving a signal reflected from a moving object.
방법 2는 앵커의 송신 신호에 반응하여 태그(감지노드센서)가 보낸 신호를 이용하여 위치 정보를 획득하는 방법이다.Method 2 is a method of obtaining location information using a signal sent by a tag (sensing node sensor) in response to the anchor's transmitted signal.
상기한 위치 정보 획득 방법 1, 2는 앞서 설명한 종래기술 및 선행기술의 문제점이 있어 고정밀의 위치 정보가 획득되지 않는 문제점이 발생한다.The above-described location information acquisition methods 1 and 2 have the problems of the prior art and prior art described above, resulting in the problem that high-precision location information cannot be obtained.
따라서, 본 발명은 앵커(120)가 기준동기 신호를 제공하고, 동기된 시간에 맞춰 태그(감지노드센서)가 보내온 신호의 시간지연 정보를 이용하여 위치 정보를 획득하는 방법을 사용하는 점이 기술적 특징이다.Therefore, the technical feature of the present invention is that the anchor 120 provides a reference synchronization signal and uses a method of obtaining location information using the time delay information of the signal sent by the tag (detection node sensor) according to the synchronized time. am.
본 발명은 이와 같은 방법을 통해 단위 측위 공간 내에 위치한 이동체(사람)의 각각의 부분에 다수의 태그(130)를 부착하여 사람의 관절 위치 및 움직임의 형태에 대한 정밀하고 자세한 위치정보를 획득할 수 있게 된다.Through this method, the present invention attaches a plurality of tags 130 to each part of a moving object (person) located within a unit positioning space to obtain precise and detailed location information about the position of the person's joints and the form of movement. There will be.
도 4는 본 발명에 따라 태그(130)가 보내온 신호의 시간 지연 정보(시간차 정보)를 이용하여 위치 정보를 획득하는 방법의 개념을 보여준다. Figure 4 shows the concept of a method for obtaining location information using time delay information (time difference information) of a signal sent by the tag 130 according to the present invention.
도 4에서는 이동체(사람)에 태그(130)를 가슴에 단 태그 (130), 왼팔에 단 태그(130-1), 오른팔에 단 태그(130-2) 등에 다수개(2개 이상)부착하여 단위 측위 공간 내에서 이동체의 각각의 부분의 정확한 위치와 그에 따른 움직임을 감지할 수 있게 하는 것을 보여준다. In Figure 4, a plurality of tags (2 or more) are attached to a moving object (person) such as a tag 130 attached to the chest, a tag 130-1 attached to the left arm, and a tag 130-2 attached to the right arm. It shows that it is possible to detect the exact location and corresponding movement of each part of a moving object within a unit positioning space.
이 방법을 통해 단위 측위 공간(200) 내에 위치한 이동체(사람)에 태그(130)를 부착하여 사람의 관절 위치 및 움직임의 형태에 대한 정밀하고 자세한 위치정보를 획득할 수 있다. Through this method, it is possible to obtain precise and detailed location information about the position of the person's joints and the form of movement by attaching the tag 130 to a moving object (person) located within the unit positioning space 200.
본 발명의 기술적 특징은 다음과 같은 앵커(120)와 태그(130)를 이용한 제어 방법을 통하여 이동체(M)의 단위 측위 공간(200)에서의 정확한 위치 및 움직임을 감지할 수 있게 한 점이다.The technical feature of the present invention is that it enables the accurate location and movement of the moving object M in the unit positioning space 200 to be detected through the following control method using the anchor 120 and the tag 130.
앵커(120)의 기준 동기에 맞춰 태그(130)들은 자신의 고유한 신호와 측위를 위한 정보를 송신한다. In accordance with the reference synchronization of the anchor 120, the tags 130 transmit their own signals and information for positioning.
앵커(120)는 다수로 구성되며 다수의 앵커(120)는 태그(130)에서 보내온 신호를 수신한다.There are multiple anchors 120, and the multiple anchors 120 receive signals sent from the tag 130.
수신한 정보에 포함된 시간정보는 앵커(120)와 태그(130)의 거리에 의해 발생한 시간차 데이터이며, 이 시간차 데이터를 통해 거리 계산 알고리즘과 같은 방법으로 위치정보를 산출한다.The time information included in the received information is time difference data generated by the distance between the anchor 120 and the tag 130, and location information is calculated through this time difference data using the same method as the distance calculation algorithm.
더욱 상세하게 설명하면 아래와 같은 방법으로 단위 측위 공간(200) 내에서의 이동체의 위치정보를 산출하게 된다.To explain in more detail, the position information of the moving object within the unit positioning space 200 is calculated in the following manner.
먼저, 본 발명은 메인 앵커(120)가 선정되는 과정이 수행된다.(1과정)First, the present invention involves selecting the main anchor 120 (process 1).
도 4에서 보는 바와 같이 단위 측위 공간(200) 내에서는 다수의 앵커(120)가 설치되어 있으며, 바람직하게는 최소 4개 이상으로 설치되는 것이 이동체(M)의 단위 측위 공간(200)에서의 정확한 위치 및 움직임을 파악하는데 유리하다.As shown in FIG. 4, a plurality of anchors 120 are installed within the unit positioning space 200, and preferably at least four anchors are installed to ensure accurate anchoring in the unit positioning space 200 of the moving object M. It is advantageous for determining location and movement.
상기한 메인 앵커(120)는 설치된 다수의 앵커(120) 중 어느 하나의 앵커를 선정하면 되며, 모든 앵커(120)는 동일한 구성과 기능을 가지고 있어 어느 앵커도 메인 앵커(120)가 될 수 있다.The above-mentioned main anchor 120 can be selected by selecting any one anchor among the plurality of installed anchors 120, and all anchors 120 have the same configuration and function, so any anchor can be the main anchor 120. .
본 발명은 상기에서 선정된 메인 앵커(120)는 단위 측위 공간(200) 내에 설치된 다른 앵커(120)들에 동기화 신호를 보내어 시간을 동기화하도록 하는 기능을 수행하게 하는 과정을 수행한다.(2과정)In the present invention, the main anchor 120 selected above performs a function of synchronizing time by sending a synchronization signal to other anchors 120 installed in the unit positioning space 200. (Step 2 )
상기한 앵커(120)들의 시간을 동기화한다는 의미는 모든 앵커(120)들의 기준 시간을 일치시킨다는 개념을 포함한다.Synchronizing the times of the anchors 120 described above includes the concept of matching the reference times of all anchors 120.
이와 같은 동기화 신호는 앵커(120)에 탑재된 동기화 모듈(124)에 의하여 수행되며, 시간을 동기화하는 방법은 메인 앵커(120)가 다른 앵커(120)들에 동기화 신호를 전송하면 다른 앵커(120)들은 이와 같이 전송한 동기화 신호를 동기화 수신 모듈(123-1)에서 수신하여 시간을 메인 앵커와 일치시키게 된다.This synchronization signal is performed by the synchronization module 124 mounted on the anchor 120, and the method of synchronizing the time is when the main anchor 120 transmits a synchronization signal to the other anchors 120, the other anchors 120 ) receives the synchronization signal transmitted in this way from the synchronization reception module 123-1 and synchronizes the time with the main anchor.
도 2에서 보는 바와같이 앵커(120)는 단위 측위 공간(200)에 다수로 설치되어 있고, 그에 따라 각각의 앵커(120)들 간의 거리가 기설정되어 있어 모든 앵커(120)에 등록되어 있다.As shown in FIG. 2, a large number of anchors 120 are installed in the unit positioning space 200, and accordingly, the distance between each anchor 120 is preset and registered in all anchors 120.
따라서 메인 앵커에서 전송하는 동기화 신호(전파)의 속도에 의하여 다른 앵커(120)들에 도달하는 동기화 신호의 시간차가 발생하게 되어 동기화에 오차가 발생하므로 메인 앵커(120)와 다른 앵커(120)들 간의 거리(L)에 대하여 동기화 신호에 대한 시간 보정을 수행하게 한다.Therefore, due to the speed of the synchronization signal (radio wave) transmitted from the main anchor, a time difference occurs in the synchronization signal reaching the other anchors 120, causing an error in synchronization, so that the main anchor 120 and the other anchors 120 Time correction is performed on the synchronization signal with respect to the distance (L) between them.
이와 같은 시간 보정은 앵커간 시간차 정보 모듈(127)에서 시간 보정 방법은 아래와 같은 연산식 (1)로 연산하여 설정될 수 있다.Such time correction can be set in the anchor-to-anchor time difference information module 127 by calculating the time correction method using equation (1) below.
보정시간(CT)= 메인 앵커와 앵커의 거리(L)/전파속도(V) ----연산식 (1)Correction time (CT) = Distance between main anchor and anchor (L) / Propagation speed (V) ----Equation (1)
또한 상기한 앵커간 시간차 정보 모듈(127)은 앵커(120) 각각의 고유식별코드를 보유하여 메인 앵커(120)로 전송하게 되고 그에 따라 메인 앵커는 단위 측위 공간(200) 내에 설치된 앵커들 사이의 거리를 자동으로 측정할 수 있게 된다.In addition, the above-described inter-anchor time difference information module 127 holds a unique identification code for each anchor 120 and transmits it to the main anchor 120. Accordingly, the main anchor is the main anchor between anchors installed within the unit positioning space 200. Distance can be measured automatically.
도 2에서 보는 바와 같이, 단위 측위 공간(200)은 3차원 공간의 좌표(X-Y-Z 좌표)가 기설정되어 있고, 앵커(120)는 이와 같은 3차원 공간의 좌표(X-Y-Z 좌표)에 다수로 설치되어 있으며 예를 들면 메인 앵커(200)와 앵커 1(200-1)간 거리를 25m로 설정하고, 마찬가지로 앵커 1(200-1)과 앵커 2(200-2) 사이의 거리 및 앵커 2(200-2)과 앵커 3(200-3) 사이의 거리를 25m로 설정하여 설치하는 경우 상기한 보정시간은 연산식 (1)로 연산하여 바로 도출될 수 있다.As shown in FIG. 2, the unit positioning space 200 has preset coordinates (X-Y-Z coordinates) of a three-dimensional space, and a plurality of anchors 120 are installed at the coordinates (X-Y-Z coordinates) of this three-dimensional space. For example, the distance between the main anchor (200) and anchor 1 (200-1) is set to 25m, and similarly, the distance between anchor 1 (200-1) and anchor 2 (200-2) and anchor 2 (200-1) are set to 25m. When installing with the distance between 2) and anchor 3 (200-3) set to 25m, the above correction time can be directly derived by calculating equation (1).
또한 본 발명의 상기한 앵커간 시간차 정보 모듈(127)은 고유식별코드 전송기능 및 전파 송수신 기능이 있어 앵커(120) 자신의 각각의 고유식별코드를 메인 앵커(120)에 전송함과 동시에 파장(전파)을 전송하여 이와 같은 파장이 메인 앵커(120)에 도달한 시간(T1)을 파악하여 메인 앵커와 각각의 앵커 사이의 거리(L)를 연산식 (2)으로 도출할 수 있게 한다.In addition, the time difference information module 127 between anchors of the present invention has a unique identification code transmission function and a radio wave transmission and reception function, so that each unique identification code of the anchor 120 is transmitted to the main anchor 120 and at the same time the wavelength ( By transmitting radio waves), the time (T1) at which this wavelength reaches the main anchor 120 is determined, and the distance (L) between the main anchor and each anchor can be derived using equation (2).
메인 앵커와 앵커의 거리(L) = 도달시간(T1)× 전파속도(V) ----연산식 (2)Distance between main anchor and anchor (L) = Arrival time (T1) × Propagation speed (V) ----Equation (2)
이와 같은 앵커간 시간차 정보 모듈(127)의 기능으로 단위 측위 공간(200)에 설치된 앵커(120)들 사이의 거리를 정확하게 측정하여 설정할 수 있게 되는 기능이 수행되므로 가상현실을 위한 공간 좌표의 설정이 더욱 정확하게 인지되도록 하는 기능이 수행된다.This function of the anchor-to-anchor time difference information module 127 allows the distance between anchors 120 installed in the unit positioning space 200 to be accurately measured and set, so setting spatial coordinates for virtual reality is performed. It performs a function that allows it to be recognized more accurately.
또한 본 발명의 앵커간 시간차 정보 모듈(127)에는 거리 측정 모듈(도면 미도시)이 부가 구성될 수 있어 앵커(120)들을 단위 측위 공간(200) 어디에나 사용자가 임의로 설치해 놓아도 앵커(120) 사이의 거리를 자동으로 측정하여 설정되도록 하는 기능이 수행되며 앵커(120) 사이의 거리의 설정 정확도를 현저히 높이게 된다.In addition, the distance measurement module (not shown) may be additionally configured in the anchor-to-anchor time difference information module 127 of the present invention, so that even if the user arbitrarily installs the anchors 120 anywhere in the unit positioning space 200, the distance between the anchors 120 is maintained. A function is performed to automatically measure and set the distance, and the setting accuracy of the distance between anchors 120 is significantly increased.
상기한 거리 측정 모듈은 음파, 전파, 광파 등의 파장을 이용한 센서를 사용할 수 있다. The distance measurement module described above may use a sensor using wavelengths such as sound waves, radio waves, and light waves.
이와 같이 자유롭게 설치된 메인 앵커와 앵커의 거리(L1)가 측정되는 경우 메인 앵커에서 다른 앵커간의 시간차 정보(T2)는 아래의 연산식으로 측정되게 된다.In this way, when the distance (L1) between the freely installed main anchor and the anchor is measured, the time difference information (T2) between the main anchor and other anchors is measured using the equation below.
측 앵커간 시간차 정보(T2) = L1/전파속도(V) -----연산식 (2)-1Time difference information between side anchors (T2) = L1/propagation speed (V) -----Equation (2)-1
이와 같은 기능으로 사용자는 단위 측위 공간(200)에 일정한 거리를 설정하여 앵커(120)들을 설치해 놓지 않아도 정확하게 앵커간 시간차 정보가 측정되어 설정되게 되는 기능이 수행되어 사용자의 편의성이 현저히 증진된다.With this function, the user can accurately measure and set time difference information between anchors without having to set a certain distance in the unit positioning space 200 and install the anchors 120, thereby significantly improving user convenience.
본 발명의 이와 같은 동기화 신호는 통상의 음파, 광파, 전파 등과 같은 파장을 이용할 수 있으며, 바람직하게는 전파를 사용하는 것으며 이와 같은 전파는 방해물이 있는 경우에도 다른 앵커(120)에 전달이 가능하므로 매우 효과적이다.This synchronization signal of the present invention can use wavelengths such as ordinary sound waves, light waves, and radio waves, and preferably uses radio waves, and such radio waves can be transmitted to other anchors 120 even when there are obstacles. So it is very effective.
본 발명은 상기한 메인 앵커(120)에서 시간의 동기화 과정을 수행함과 동시에 태그(130)에 태그 자신의 고유신호와 측위를 위한 정보를 발생하게 하는 고유 신호 발생 과정을 수행한다.(3과정)The present invention performs a time synchronization process in the main anchor 120 and simultaneously performs a unique signal generation process in the tag 130 to generate the tag's own signal and information for positioning. (Step 3)
상기한 메인 앵커는 태그 신호 발생 모듈(125)에서 고유 신호를 발생하면 이동체(M)에 부착한 다수의 태그(120)들은 태그 자신의 고유신호와 측위를 위한 정보를 발생하게 된다.When the above-described main anchor generates a unique signal from the tag signal generation module 125, the multiple tags 120 attached to the moving object M generate their own unique signal and information for positioning.
상기한 태그 자신의 고유신호는 이동체(M)에 부착한 태그(130)들의 고유식별번호 또는 고유식별코드를 의미하며, 예컨데, 가슴에 단 태그 (130), 왼팔에 단 태그(130-1), 오른팔에 단 태그(130-2)등을 식별하는 고유식별번호 또는 고유식별코드를 의미한다.The unique signal of the tag itself refers to the unique identification number or unique identification code of the tags 130 attached to the moving object (M), for example, the tag 130 attached to the chest and the tag 130-1 attached to the left arm. , means a unique identification number or unique identification code that identifies the tag (130-2) worn on the right arm.
이와 같은 태그 자신의 고유신호는 태그(130)의 고유신호모듈(134)에서 발생하게 된다.Such a tag's own unique signal is generated in the unique signal module 134 of the tag 130.
상기한 태그의 측위를 위한 정보는 태그(130)와 다수의 앵커(120)들과의 거리를 측정할 수 있도록 해 주는 정보를 의미한다.The information for positioning the tag described above refers to information that allows measuring the distance between the tag 130 and the plurality of anchors 120.
따라서 태그의 측위를 위한 정보는 태그의 신호발생모듈(135)에서 발생시키게 된다.Therefore, information for positioning the tag is generated by the signal generation module 135 of the tag.
따라서 이와 같은 신호발생모듈(132)에서 발생시키는 태그의 측위를 위한 정보는 음파, 광파, 전파 등과 같은 파장을 이용할 수 있으며, 바람직하게는 전파를 사용하는 것으며 이와 같은 전파는 방해물이 있는 경우에도 앵커(120)에 전달이 가능하므로 매우 유용하다.Therefore, the information for positioning the tag generated by the signal generation module 132 can use wavelengths such as sound waves, light waves, and radio waves. Preferably, radio waves are used, and such radio waves are used even when there are obstacles. It is very useful because it can be transmitted to the anchor 120.
본 발명은 상기한 메인 앵커(120)의 시간의 동기화 과정(2과정)과 고유 신호 발생 과정(3과정)을 단위 시간으로 자동으로 수행하는 점을 기술적 특징으로 한다.The technical feature of the present invention is that the time synchronization process (process 2) and the unique signal generation process (process 3) of the main anchor 120 described above are automatically performed in unit time.
이와 같은 단위 시간으로 시간의 동기화 과정을 수행하여 모든 앵커(120)들에 대한 기준 시간이 단위 시간으로 일치하게 되어 추후 태그(130)에서 보내온 태그의 측위를 위한 정보를 통하여 시간차 정보(Time Difference Of Arrival)의 정확성을 현저히 높이게 되는 기능이 수행된다.By performing a time synchronization process using this unit time, the reference time for all anchors 120 is consistent with the unit time, and time difference information (Time Difference Of A function that significantly increases the accuracy of Arrival is performed.
본 발명은 상기한 앵커(120)는 시간차 정보 모듈(126)에서 태그(130)에서 발생시킨 태그의 측위를 위한 정보를 시간차 정보로 생성시키는 과정을 수행한다.(4과정)In the present invention, the anchor 120 performs a process in which the time difference information module 126 generates information for positioning the tag generated by the tag 130 as time difference information (process 4).
이와 같은 시간차 정보는 태그(130)와 다수의 앵커(120) 사이에서 취득한 정보이고, 또한 다수의 태그(130)에 대한 모든 시간차 정보가 단위 시간으로 획득되게 된다. This time difference information is information acquired between the tag 130 and the plurality of anchors 120, and all time difference information for the plurality of tags 130 is acquired in unit time.
이동체(M)에 부착된 다수의 태그(130)들은 이동체가 움직임에 따라 단위 측위 공간(200)에서 위치가 변하게 되며, 이와 같이 변화된 태그(130)와 단위 측위 공간(200)에 고정된 위치에 있는 앵커(120)들과의 거리 측정을 통하여 이동체(M)에 부착된 태그(130)의 정확한 위치를 단위 시간으로 파악할 수 있고 이와 같은 단위 시간을 연속(적분)하게 되면 단위 측위 공간(200)에서 이동체에 부착된 태그(130)의 움직임을 획득하게 된다.The multiple tags 130 attached to the moving object (M) change their positions in the unit positioning space 200 as the moving object moves, and the changed tags 130 and the fixed positions in the unit positioning space 200 By measuring the distance to the anchors 120, the exact position of the tag 130 attached to the moving object (M) can be determined in unit time, and when such unit time is continuous (integrated), the unit positioning space 200 The movement of the tag 130 attached to the moving object is obtained.
또한 이동체(M)인 사람의 손, 팔, 다리, 가슴 등에 다수의 태그(130)가 부착되어 있어 이와 같은 태그(130)들의 위치와 움직임에 대한 정보를 획득하게 되어 가상현실을 구현시키는 HMD 서버(300)에 제공하여 가상현실을 더욱 정확하게 구현시키는 기능을 수행하게 된다.In addition, a number of tags 130 are attached to the hands, arms, legs, chest, etc. of a moving object (M), and the HMD server implements virtual reality by obtaining information about the location and movement of these tags 130. It is provided to (300) to perform the function of implementing virtual reality more accurately.
본 발명은 상기한 앵커(120)와 태그(130)에 대한 시간차 정보를 모니터링서버(110)로 전송하는 과정을 수행한다.(5과정)The present invention performs a process of transmitting time difference information about the anchor 120 and tag 130 to the monitoring server 110 (step 5).
도 4에서 보는 것처럼, 상기한 시간차 정보는 하나의 태그(130)와 단위 측위 공간(200)에 설치된 다수의 앵커(120)들 사이의 시간차 정보, 그리고 모든 다른 태그들(130-1,130-2)과 단위 측위 공간(200)에 설치된 다수의 앵커(120)들 사이의 시간차 정보들을 포함한다.As shown in FIG. 4, the time difference information is the time difference information between one tag 130 and a plurality of anchors 120 installed in the unit positioning space 200, and all other tags 130-1 and 130-2. and time difference information between a plurality of anchors 120 installed in the unit positioning space 200.
본 발명은 상기한 모니터링서버(110)에서 전송받은 다수의 앵커(120)와 태그(130)에 대한 시간차 정보를 이용하여 태그(130)와 앵커(120)들 사이의 거리를 연산하여 거리 정보를 생성하는 과정을 수행한다.(6과정)The present invention calculates the distance between the tag 130 and the anchor 120 using the time difference information for the multiple anchors 120 and the tag 130 received from the monitoring server 110 and provides the distance information. Perform the creation process. (6 processes)
상기한 태그(130)와 앵커(120)들 사이의 거리 정보(TL)를 생성하는 과정은 아래의 연산식 (3)으로 구할 수 있다.The process of generating distance information (TL) between the above-mentioned tag 130 and anchors 120 can be obtained by equation (3) below.
거리 정보(TL) = 시간차 정보(ΔT) × 전파속도(V) -----연산식 (3)Distance information (TL) = Time difference information (ΔT) × Propagation speed (V) -----Equation (3)
상기와 같은 하나의 태그(3)에 대한 다수의 앵커(120)들의 거리 정보와 단위 측위 공간(200)의 좌표를 이용하여 시간의 함수로 적분하게 되면 하나의 태그(130)에 대한 정확한 위치 정보 및 움직임 정보를 파악할 수 있게 된다.When the distance information of the multiple anchors 120 to one tag 3 as described above and the coordinates of the unit positioning space 200 are integrated as a function of time, accurate location information for one tag 130 is obtained. and movement information can be obtained.
본 발명은 모니터링서버(110)에서 획득한 모든 정보(앵커 정보, 태그 정보, 단위 측위 공간 정보 및 거리 정보 등)을 HMD 서버(300)로 전송하여 가상현실 구현을 위한 정보로 활용하게 된다.In the present invention, all information (anchor information, tag information, unit positioning space information, distance information, etc.) obtained from the monitoring server 110 is transmitted to the HMD server 300 and used as information for implementing virtual reality.
본 발명의 고정밀 위치움직임 획득 장치의 위치움직임 모니터링서버(110)와 VR HMD 서버(300)간 연동을 위한 물리적 인터페이스는 유선 Ethernet을 사용하며, TCP/IP 규격에 따라 데이터 송수신이 이루어지며, 고정밀 위치움직임 획득 장치 서버에서 VR HMD server의 IP 등록을 통해 메시지를 전달할 수 있다. The physical interface for interworking between the position movement monitoring server 110 and the VR HMD server 300 of the high-precision position motion acquisition device of the present invention uses wired Ethernet, and data is transmitted and received according to the TCP/IP standard, and high-precision position Messages can be delivered from the motion acquisition device server through IP registration of the VR HMD server.
본 발명은 이와 같은 구성으로 단위 측위 공간(200)에서 태그(130)를 부착한 이동체(M)를 고정밀도로 위치와 움직임을 측정할 수 있는 기능을 수행하게 된다.With this configuration, the present invention performs the function of measuring the position and movement of a moving object (M) to which a tag 130 is attached in the unit positioning space 200 with high precision.
또한 종래의 위치와 움직임을 측정할 수 있는 기술에서는 단위 측위 공간(200)의 길이를 25m 정도로 작은 규모에서 실시할 수 밖에 없던 반면, 본 발명은 단위 측위 공간(200)을 다수로 형성하여 그 내부에 앵커(120)들을 설치하게 되면 측위 공간의 길이를 100m 이상으로 설정하여도 고정밀도로 측위 공간 내부에서 이동체(M)의 위치와 움직임을 정확하게 측정할 수 있는 특성이 나타나게 된다.In addition, in the conventional technology for measuring position and movement, the length of the unit positioning space 200 had to be implemented at a small scale of about 25 m, whereas the present invention forms a plurality of unit positioning spaces 200 and measures the internal positioning space 200. When the anchors 120 are installed, the characteristic of being able to accurately measure the position and movement of the moving object (M) within the positioning space with high precision appears, even if the length of the positioning space is set to 100 m or more.
이와 같은 본 발명의 특성으로 이동체(M)(사람)가 축구장 크기의 측위 공간에서의 위치 및 움직임을 측정할 수 있게 된다.Due to these characteristics of the present invention, the position and movement of a moving object (M) (a person) can be measured in a positioning space the size of a soccer field.
도 6에서 보는 바와 같이, 본 발명은 단위 측위 공간(200)이 다수로 설치되어 있고, 단위 측위 공간(200)이 단위 측위 공간 1(200), 단위 측위 공간 2(200-1), 단위 측위 공간 3(200-3), 단위 측위 공간 4(200-4) ,----, 단위 측위 공간 n(200-n)을 연결하여 구성되는 측위 공간으로 될 수 있는 점이 기술적 특징이다.As shown in Figure 6, the present invention has a plurality of unit positioning spaces 200 installed, and the unit positioning spaces 200 are unit positioning space 1 (200), unit positioning space 2 (200-1), and unit positioning space 2 (200-1). A technical feature is that it can be a positioning space composed by connecting space 3 (200-3), unit positioning space 4 (200-4), ----, and unit positioning space n (200-n).
이 경우 상기한 단위 측위 공간 1(200), 단위 측위 공간 2(200-1), 단위 측위 공간 3(200-3), 단위 측위 공간 4(200-4), 단위 측위 공간 n(200-n)의 길이는 L1, L2, L3, L4 ---- Ln으로 표시된다.In this case, the above unit positioning space 1 (200), unit positioning space 2 (200-1), unit positioning space 3 (200-3), unit positioning space 4 (200-4), unit positioning space n (200-n) )'s length is indicated as L1, L2, L3, L4 ---- Ln.
이 경우 상기한 단위 측위 공간(200, 200-1, 200-2 ---- 200-n)들은 단위 측위 공간 내부에 각각의 메인 앵커(120')가 설정되고 그 내부에 설치된 앵커(120'-1, 120'-2, 120'-3))들로부터 단위 측위 공간(200)에서 다른 단위 측위 공간(200-1, 200-2 ---- 200-n)으로 이동된 이동체(M)에 설치된 태그(130)와의 시간차 정보를 메인 앵커(120')에서 받아 모니터링서버(110)로 전송하게 되면, 그 단위 측위 공간(200-1, 200-2 ---- 200-n)에서의 태그(130)의 정확한 위치와 움직임을 측정할 수 있게 된다.In this case, the unit positioning spaces (200, 200-1, 200-2 ---- 200-n) each have a main anchor (120') set inside the unit positioning space and an anchor (120') installed therein. -1, 120'-2, 120'-3)), the moving object (M) moved from the unit positioning space (200) to another unit positioning space (200-1, 200-2 ---- 200-n) When the time difference information with the tag 130 installed in is received from the main anchor 120' and transmitted to the monitoring server 110, the time difference information in the unit positioning space (200-1, 200-2 ---- 200-n) The exact location and movement of the tag 130 can be measured.
따라서 본 발명의 이와 같은 기능은 단위 측위 공간이 연결된 측위 공간의 길이(L1+L2+L3+L4)가 축구장 보다 넓은 100m 이상인 경우에도 정확하게 이동체(M)의 위치와 움직임을 정확하게 파악할 수 있는 효과가 나타나게 된다.Therefore, this function of the present invention has the effect of accurately identifying the position and movement of the moving object (M) even when the length (L1 + L2 + L3 + L4) of the positioning space connected to the unit positioning space is 100 m or more, which is wider than a soccer field. It appears.
본 발명은 상기한 구성과 기능으로 이루어진 가상현실 공간 서비스를 위한 고정밀 위치 움직임 획득 장치를 제공한다.The present invention provides a high-precision position motion acquisition device for virtual reality space service consisting of the above-mentioned configuration and functions.
본 발명은 가상현실 공간 서비스 실현 및 제공을 위한 고정밀 위치 움직임 획득 장치를 생산, 제조, 판매, 유통, 연구하는 산업에 매우 유용하다.The present invention is very useful in industries that produce, manufacture, sell, distribute, and research high-precision position and motion acquisition devices for realizing and providing virtual reality spatial services.
특히 본 발명은 확장현실(XR) 공간 서비스 실현 및 제공을 위한 고정밀 위치 움직임 획득 장치를 생산, 제조, 판매, 유통, 연구하는 산업에 매우 유용하다.In particular, the present invention is very useful in industries that produce, manufacture, sell, distribute, and research high-precision position and motion acquisition devices for realizing and providing extended reality (XR) spatial services.
가상현실 공간 서비스를 위한 고정밀 위치 움직임 획득 장치(100),
모니터링서버(110),
공유기 또는 스위칭 허브(101),
앵커(120), 정보처리장치(121), 센서부(122), 하드웨어부(123),
동기화 모듈(124), 태그 신호 발생 모듈(125), 시간차 정보 모듈(126), 앵커간 시간차 정보 모듈(127),
태그(130), 정보처리장치(131), 센서부(132), 하드웨어부(133),
고유신호모듈(134), 태그의 신호발생모듈(135),
HMD 서버(300),High-precision position motion acquisition device (100) for virtual reality space services,
Monitoring server (110),
Router or switching hub (101),
Anchor 120, information processing device 121, sensor unit 122, hardware unit 123,
Synchronization module 124, tag signal generation module 125, time difference information module 126, time difference information module between anchors (127),
Tag 130, information processing device 131, sensor unit 132, hardware unit 133,
Unique signal module (134), tag signal generation module (135),
HMD server (300),
Claims (4)
상기한 앵커(120)는 동기화 모듈(124), 태그 신호 발생 모듈(125), 시간차 정보 모듈(126), 앵커간 시간차 정보 모듈(127)이 포함되어 구성되어 있고,
상기한 태그(130)는 고유신호모듈(134), 태그의 신호발생모듈(135)이 포함하여 구성되며,
메인 앵커(120)가 선정되는 과정(1과정),
1과정에서 선정된 메인 앵커(120)는 동기화 모듈(124)에서 단위 측위 공간(200) 내에 설치된 다른 앵커(120)들에 동기화 신호를 보내어 시간을 동기화하도록 하는 기능을 수행하게 하는 과정(2과정)을 수행하되,
상기한 앵커간 시간차 정보 모듈(127)은 메인 앵커(120)와 다른 앵커(120)들 간의 거리(L)에 대하여 동기화 신호에 대한 시간 보정을 수행하되,
시간 보정은 연산[보정시간(CT)= 메인 앵커와 앵커의 거리(L)/전파속도(V)]으로 설정되며,
상기한 앵커간 시간차 정보 모듈(127)은 고유식별코드 전송기능 및 전파 송수신 기능이 있어 앵커(120) 자신의 각각의 고유식별코드를 메인 앵커(120)에 전송함과 동시에 파장을 전송하여 파장이 메인 앵커(120)에 도달한 시간(T1)을 파악하여 메인 앵커와 각각의 앵커 사이의 거리(L)를 연산식[메인 앵커와 앵커의 거리(L) = 도달시간(T1)× 전파속도(V)]으로 자동으로 도출하는 기능을 수행하고,
상기한 앵커간 시간차 정보 모듈(127)에는 전파를 이용한 거리 측정 모듈이 부가 구성되어 앵커(120)들이 단위 측위 공간(200)의 어디에나 임의로 설치되는 경우 앵커(120) 사이의 거리가 자동으로 측정되며,
상기 임의로 설치된 메인 앵커와 앵커의 거리(L1)가 측정되는 경우 메인 앵커에서 다른 앵커간의 시간차 정보(T2)는 연산식[앵커간 시간차 정보(T2) = L1/전파속도(V)]로 측정되어 상기한 앵커(120)들 사이의 시간 보정이 이루어지고,
상기한 메인 앵커(120)에서 시간의 동기화 과정을 수행함과 동시에 태그(130)에 태그 자신의 고유신호와 측위를 위한 정보를 발생하게 하는 고유 신호 발생 과정(3과정),
앵커(120)는 시간차 정보 모듈(126)에서 태그(130)에서 발생시킨 태그의 측위를 위한 정보를 시간차 정보로 생성시키는 과정(4과정),
상기한 앵커(120)와 태그(130)에 대한 시간차 정보를 모니터링서버(110)로 전송하는 과정(5과정),
5과정에서 전송받은 앵커(120)와 태그(130)에 대한 시간차 정보를 이용하여 태그(130)와 앵커(120)들 사이의 거리를 연산하여 거리 정보를 생성하는 과정(6과정),
을 포함하는 과정으로 단위 측위 공간(200)에서 태그(130)를 부착한 이동체(M)를 고정밀도로 위치와 움직임을 측정할 수 있는 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 가상현실 공간 서비스를 위한 고정밀 위치 움직임 획득 장치(100).
It consists of a monitoring server (110), an anchor (120), and a tag (130).
The anchor 120 includes a synchronization module 124, a tag signal generation module 125, a time difference information module 126, and an anchor-to-anchor time difference information module 127.
The above tag 130 is composed of a unique signal module 134 and a signal generation module 135 of the tag,
The process of selecting the main anchor (120) (process 1),
The main anchor 120 selected in step 1 performs the function of synchronizing time by sending a synchronization signal from the synchronization module 124 to other anchors 120 installed in the unit positioning space 200 (step 2) ), but
The inter-anchor time difference information module 127 performs time correction on the synchronization signal with respect to the distance (L) between the main anchor 120 and the other anchors 120,
Time correction is set by the calculation [correction time (CT) = distance between main anchor and anchor (L) / propagation speed (V)],
The above-described inter-anchor time difference information module 127 has a unique identification code transmission function and a radio wave transmission/reception function, so it transmits each unique identification code of the anchor 120 to the main anchor 120 and simultaneously transmits a wavelength to determine the wavelength. By determining the time (T1) of reaching the main anchor (120), the distance (L) between the main anchor and each anchor is calculated using the formula [Distance (L) between main anchor and anchor = Arrival time (T1) × Propagation speed ( V)] performs an automatic derivation function,
The above-mentioned inter-anchor time difference information module 127 is additionally configured with a distance measurement module using radio waves, so that when the anchors 120 are arbitrarily installed anywhere in the unit positioning space 200, the distance between the anchors 120 is automatically measured. ,
When the distance (L1) between the arbitrarily installed main anchor and the anchor is measured, the time difference information (T2) between the main anchor and other anchors is measured using the calculation formula [time difference information between anchors (T2) = L1 / propagation speed (V)]. Time correction is made between the anchors 120 described above,
A unique signal generation process (process 3) that performs the time synchronization process in the main anchor 120 and simultaneously generates the tag's own signal and information for positioning in the tag 130;
The anchor 120 generates information for positioning the tag generated by the tag 130 as time difference information in the time difference information module 126 (process 4),
A process of transmitting time difference information about the anchor 120 and tag 130 to the monitoring server 110 (step 5),
A process of generating distance information by calculating the distance between the tag 130 and the anchors 120 using the time difference information about the anchor 120 and the tag 130 transmitted in step 5 (step 6),
High-precision positioning for virtual reality space service, characterized in that it performs a function of measuring the position and movement of a moving object (M) attached with a tag 130 in the unit positioning space 200 with high precision through a process including. Motion acquisition device 100.
HMD 서버(300)를 더 포함하여 단위 측위 공간(200)에서 태그(130)를 부착한 이동체(M)를 고정밀도로 위치와 움직임을 측정할 수 있는 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 가상현실 공간 서비스를 위한 고정밀 위치 움직임 획득 장치(100).
According to paragraph 1,
A virtual reality space service that further includes an HMD server 300 and performs a function of measuring the position and movement of a moving object (M) with a tag 130 attached in the unit positioning space 200 with high precision. High-precision position motion acquisition device (100) for.
상기한 모니터링서버(110) 및 앵커(120)사이에 공유기 또는 스위칭 허브(101)가 포함되어 앵커(120)로부터 받은 정보를 모니터링서버(110)로 전송하게 하는 기능을 수행하여 단위 측위 공간(200)에서 태그(130)를 부착한 이동체(M)를 고정밀도로 위치와 움직임을 측정할 수 있는 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 가상현실 공간 서비스를 위한 고정밀 위치 움직임 획득 장치(100).
According to paragraph 1,
A router or switching hub 101 is included between the above-mentioned monitoring server 110 and the anchor 120, and performs the function of transmitting the information received from the anchor 120 to the monitoring server 110, thereby forming a unit positioning space 200. ) A high-precision position motion acquisition device 100 for a virtual reality space service, characterized in that it performs a function of measuring the position and movement of a moving object (M) attached with a tag 130 with high precision.
단위 측위 공간(200)을 더 포함한 것을 특징으로 하는 단위 측위 공간(200)에서 태그(130)를 부착한 이동체(M)를 고정밀도로 위치와 움직임을 측정할 수 있는 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 가상현실 공간 서비스를 위한 고정밀 위치 움직임 획득 장치(100).
According to any one of claims 1 to 3,
Characterized in that it performs a function of measuring the position and movement of a mobile object (M) to which a tag 130 is attached with high precision in the unit positioning space 200, which further includes a unit positioning space 200. High-precision position motion acquisition device (100) for virtual reality space services.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020210055407A KR102604367B1 (en) | 2021-04-29 | 2021-04-29 | a high definition positioning and movement capturing device for virtual reality space sevice supply containing eXtended Reality |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020210055407A KR102604367B1 (en) | 2021-04-29 | 2021-04-29 | a high definition positioning and movement capturing device for virtual reality space sevice supply containing eXtended Reality |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20220148413A KR20220148413A (en) | 2022-11-07 |
KR102604367B1 true KR102604367B1 (en) | 2023-11-23 |
Family
ID=84043435
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020210055407A KR102604367B1 (en) | 2021-04-29 | 2021-04-29 | a high definition positioning and movement capturing device for virtual reality space sevice supply containing eXtended Reality |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102604367B1 (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102009791B1 (en) * | 2018-08-23 | 2019-08-13 | 주식회사 에이치랩 | 3D position tracking system using UWB |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100704777B1 (en) * | 2005-06-09 | 2007-04-09 | 주식회사 유비스티 | Method for providing location-based information using wireless tag and terminal therefor |
KR20190129578A (en) * | 2018-05-11 | 2019-11-20 | (주)와이파이브 | Apparatus for syncronizing time based on fixed anchor and owr positioning system using it |
-
2021
- 2021-04-29 KR KR1020210055407A patent/KR102604367B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102009791B1 (en) * | 2018-08-23 | 2019-08-13 | 주식회사 에이치랩 | 3D position tracking system using UWB |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20220148413A (en) | 2022-11-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Stojanović et al. | Indoor localization and tracking: Methods, technologies and research challenges | |
KR102009791B1 (en) | 3D position tracking system using UWB | |
Batistić et al. | Overview of indoor positioning system technologies | |
Gentner et al. | WiFi-RTT indoor positioning | |
Song et al. | A survey on indoor positioning technologies | |
Khudhair et al. | Wireless indoor localization systems and techniques: survey and comparative study | |
Koyuncu et al. | A survey of indoor positioning and object locating systems | |
Liu et al. | Survey of wireless based indoor localization technologies | |
Garcia et al. | The Development of Two Systems for Indoor Wireless Sensors Self-location. | |
Liu et al. | Research and development of indoor positioning | |
CN108413966A (en) | Localization method based on a variety of sensing ranging technology indoor locating systems | |
Wahab et al. | Indoor positioning system: A review | |
Rose et al. | 3D trilateration localization using RSSI in indoor environment | |
Kanan et al. | A combined batteryless radio and wifi indoor positioning for hospital nursing | |
Angrisani et al. | Analysis of localization technologies for indoor environment | |
Sasikala et al. | Received signal strength based indoor positioning with RFID | |
Rozum et al. | Bluetooth low power portable indoor positioning system using simo approach | |
Duong et al. | Improving indoor positioning system using weighted linear least square and neural network | |
KR20060085363A (en) | Indoor positioning system using intelligent sensor module | |
Mannay et al. | Location and positioning systems: Performance and comparison | |
Jose et al. | Taylor series method in TDOA approach for indoor positioning system. | |
KR102604367B1 (en) | a high definition positioning and movement capturing device for virtual reality space sevice supply containing eXtended Reality | |
Moschevikin et al. | The impact of nlos components in time-of-flight networks for indoor positioning systems | |
Kanan et al. | A combined batteryless radio and WiFi indoor Positioning System | |
Dorji et al. | Comparative assessment of indoor positioning technologies, techniques, and algorithms |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right |