KR20060111167A - 위치 추정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액티브 비컨 센서(Active Beacon Sensor)에 이용되는 RFID와 초음파 비행시간(TOF)을 이용한 위치 추정 방법에 관한 것으로서, 이러한 본 발명은, 해당 비컨의 ID를 포함한 RF신호를 비컨들에게 송출함과 동시에 카운팅을 시작하고 상기 해당 비컨으로부터 송출되는 초음파를 수신하며, 상기 수신된 초음파 신호의 필터링을 수행하여 초음파 거리 정보를 획득하고, 상기 획득한 초음파 거리 정보를 삼각 측량법으로 처리하여 초음파 수신기의 위치 데이터를 산출하며, 상기 산출한 위치 데이터들을 필터링하고, 평균치 정리를 적용하여 위치 값들의 오차를 최소화시켜 위치 데이터를 산출함으로써, 위치 추정 오차를 최소화한 신뢰성 있는 위치 데이터를 획득하게 된다.

위치 추정, 액티브 비컨 센서 시스템, 필터링, 삼각 측량법, 평균치 정리

Description

위치 추정 방법{Positioning deduction Method}

도 1은 종래 액티브 비컨 센서 시스템(Active Beacon Sensor system)의 구성도이고,

도 2는 도 1의 수신기의 일 실시예 구성도이고,

도 3은 도 1에 적용된 비컨의 일 실시예 구성도이고,

도 4는 수신기와 비컨 사이 2차원 거리 값을 계산하기 위한 개념도이고,

도 5는 삼각 측량 방법을 설명하기 위한 설명도이고,

도 6은 이동체(로봇)에 설치된 초음파 수신기의 위치를 보여주는 설명도이고,

도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 위치 추정 방법을 보인 흐름도이고,

도 8은 본 발명에서 거리 데이터의 최대/최소값을 설명하기 위한 설명도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11 ~ 14 ..... 제1 내지 제4 비컨

20 ..... 수신기

21 ..... 제어부

22 ..... RF 송신부

24, 25 ..... 초음파 수신기

45 ..... 초음파 발신기

본 발명은 위치 추정에 관한 것으로서, 특히 RFID와 초음파 비행시간(TOF)을 이용하여 외부 환경의 영향으로 발생하는 위치 측정 오차를 최소화하기 위한 위치 추정 방법에 관한 것이다.

더욱 상세하게는 측정된 각 비컨의 거리 값을 필터링하고 그 값을 삼각측량 알고리즘에 적용하여 위치값을 계산한 후 평균치 정리를 이용하여 측정 위치 오차를 줄이도록 한 위치 추정 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 어떠한 환경 내에서 이동 물체가 어디에 위치하는지 모니터링 할 경우나 어떤 로봇에 지령을 할 경우 현재 자신의 위치를 알아야 한다. 위치 측정은 그 범위에 따라 실내와 실외로 구분되며, 측정 방법에 따라 상대 위치 측정 방법과 절대 위치 측정 방법으로 구분된다.

실외에서 상대 위치 측정 방법은 Odometry, 관성 항법이 있으며, 실외에서 절대 위치 측정 방법은 GPS(Global Positioning Systems), 이정표 항법, 모델 정합법이 있다. 실내에서 상대 위치 측정 방법은 Odometry가 있고, 절대 위치 측정 방법은 삼각 측량법, 풍경 분석법, 근접성을 이용한 방법이 있다. 풍경 분석법은 검 출 위치에서 관측되는 풍경의 특징을 이용하여 위치 인식을 한다. 이 경우 환경적 특징(풍경)을 미리 알고 있어야 한다는 단점이 있다. 풍경이란 것은 관측 시스템에 따라 전혀 다른 형태를 가진다. 예를 들면, 컴퓨터 비전 시스템의 경우 이미지가 되고, 전파 신호를 사용하는 수신기를 사용할 경우는 전파의 신호 세기이다. 이러한 풍경은 표현되기 쉽고 비교하기 쉬운 특징들로 단순화되어야 한다. 근접성을 이용하는 것은 현재 위치를 알고자 하는 물체가 이미 위치를 알고 있는 다른 물체와의 접촉에 의해 위치를 검출한다. 감지방법은 물리적인 접촉 감지, 무선 셀 접속 점 감시 그리고 자동 ID 시스템 관측이 있다.

실내 환경에서 삼각 측량법을 이용하여 절대 위치를 측정하는 방법은, 거리 측정을 이용한 lateration 방법 및 각도 측정에 기초한 angulation 방법으로 구분된다.

도 1은 종래 삼각 측량법으로 위치 추정을 수행하는 액티브 비컨 센서 시스템(Active Beacon Sensor system)의 구성을 보인 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 환경(보편적으로 천장)에 설치되어 RF 수신 및 초음파 신호를 발신하는 4개의 비컨(11 ~ 14)과, 이동체(로봇)에 장착되어 RF 발신 및 상기 비컨(11 ~ 14)이 발사하는 초음파신호를 수신하는 수신기(20)로 구성되어 있다.

여기서 수신기(20)의 전체 제어부는 하나이며 초음파를 수신하는 초음파 수신기만 로봇의 일직선상에 두 개 장착된다.

수신기(20)는 도 2에 도시된 바와 같이, 전체 시스템을 제어하고 좌표계산을 하는 제어부(21)와, RFID를 송신하는 RF송신부(22)와, 상기 RF송신부(22)로부터 발생되는 RFID를 공간상에 송출하는 안테나(22)와, 상기 비컨(11 ~ 14)으로부터 송출되는 초음파 신호를 수신하는 두 개의 초음파 수신기(24)(25)와, 상기 초음파 수신기(24)(25)의 출력신호를 소정 레벨로 각각 증폭하는 증폭회로(26)(27)와, 온도를 감지하여 상기 제어부(21)에 전달하는 온도 감지부(28)와, 데이터 송수신을 위한 통신부(29)와, 전원 공급을 위한 전원 회로(30)와, 동기용 클록용 제공해주는 클록회로(31)와, 시스템 초기화를 위한 리셋회로(32)로 구성된다.

다음으로, 4개의 비컨(11 ~ 14)은, 도 3에 도시된 바와 같이, ID를 비교하고 초음파 송신 신호를 제어하는 제어부(41)와, RF신호를 수신하는 안테나(42)와, 상기 안테나(42)에 의해 수신된 신호를 처리하여 상기 제어부(41)에 전달해주는 RF수신부(43)와, 상기 제어부(41)의 제어에 대응하여 초음파 신호를 생성하는 초음파 발신회로(44)와, 상기 초음파 발신회로(44)에 의해 생성된 초음파를 공간상에 발신하는 초음파 발신기(45)와, 전원을 공급해주는 전원 회로(46)와, 동기용 클록을 제공해주는 클록회로(47)와, 시스템 초기화를 위한 리셋 회로(48)로 각각 구성된다.

기본적인 위치 인식 방법은 기존의 초음파를 이용한 거리 측정 방식, 즉 초음파의 비행시간(TOF) 측정에 의한 거리 측정 방식을 이용한다. 비행시간 측정을 위해 반드시 필요한 송/수신기의 동기를 RF 신호를 이용한다. 즉, RF의 속도는 음파에 비해 매우 빠르기 때문에 RF 신호의 시간 지연을 0으로 간주하고 있는 것이다.

수신기의 RF신호는 같은 주파수를 사용하는 여러 개의 비컨이 있을 때, 수신 된 초음파 신호가 어느 비컨의 초음파 신호인지 구분하지 못하면 오동작을 할 수 있다. 이를 막기 위해서 Active Beacon Sensor에 각각의 ID를 부여하게 된다. 여기서 이동 로봇에 장착된 RF 송신 모듈에서 RF 데이터를 전송할 때 미리 부여된 식별 ID를 전송한다. 따라서 Active Beacon Sensor는 수신된 ID가 자신의 ID와 일치하면 비컨에서 초음파를 발생하게 된다. 이렇게 비컨에 각각의 ID를 부여하는 이유는 다음과 같다.

1) 초음파 신호들 간의 혼신 방지, 2) 초음파 수신부에서 각 초음파 신호 식별, 3) 초음파 비행시간(TOF)을 측정하기 위한 초음파 송수신 센서 간의 동기화를 위해서이다.

초음파 신호들 간의 혼신 방지를 위해서는 RF 송수신 모듈은 각 초음파 발신기(11 ~ 14)의 신호 발생 시점을 순차화하고, 또한 초음파 수신부(20)에서 각 초음파 신호 식별을 위해 초음파 송수신기를 동기화해야 한다. 각각의 비컨은 자신의 ID에 부합되는 RFID 수신에 의해 구동된다. 자신에게 부여된 RFID라고 판단되면 수신기 측으로 초음파를 발신하게 되고, 이를 수신한 수신기(20)에서 각각의 거리를 아래와 같은 수학식에 의해 계산한다.

여기서, T는 온도, f는 count clock rate, n은 타이머 카운터,

는 회로 지연, S는 전체 초음파 비행 시간, v는 초음파 비행 속도이며, r은 거리이다.

이렇게 구해진 초음파 송/수신기 사이의 거리를 이용하여 삼각 측량을 한다. 매질(전파 혹은 음파 등)의 속도를 알고, 발신기로부터 수신기까지의 매질의 초음파 비행시간(TOF)을 측정하면 위치를 계산할 수 있다. 맨 먼저 거리 r값을 평면 2차원 값으로 변환해야 한다.

도 4에 나타낸 것처럼 로봇에 장착된 수신기 상의 2차원 평면의 거리 값 d를 아래의 [수학식2]로 표현할 수 있다.

도 5와 같이 삼각 측량 방법은 알고 있는 3개의 점으로부터의 거리를 측정할 수 있다면 3개의 원의 교차점이 2차원에서의 현재 위치임을 쉽게 알아낼 수 있다.

여기서 초음파의 수신부가 1개면 이동 물체가 위치하고 있는 곳을 알 수 있지만 자세 각은 측정할 수 없다.

이런 점을 보완하기 위해 도 6에서처럼 이동 물체의 기준이 되는 위치와 진행 방향과 일직선상에 양쪽으로 두 개의 초음파 수신기를 부착하게 된다. 두 개의 수신기의 위치를 알게 되면 기준 좌표 계에서의 자세 각을 측정할 수 있다.

이 측정방법은 최소한의 계산을 통해 신뢰성 높고 정확한 위치 검출이 가능하지만 기준점으로 작용하는 초음파 발신부들이 매우 정확한 위치에 고정되어 있어야 한다. 초음파를 이용한 거리 측정을 이용할 경우 위치 계산시 초음파 신호가 외부 환경의 영향으로 노이즈가 생기게 되며, 반사파나 초음파 수신 감도에 따른 측정 오차가 생기게 된다. 이러한 외부 환경의 요인으로 인하여 위치 추정 오차가 커지게 된다. 추가적으로 센서에서의 원하는 위치 값에 대해서 충분한 신뢰성을 갖지 못하는 센서 자체의 오차도 존재하게 된다.

한편, 종래의 수신기에서는 한 샘플링 구간 동안에 초음파 발신기로부터 직접 도달하는 직접파를 포함하여 여러 개의 간접 초음파 신호가 검출될 수 있는 데, 이를 필터링하지 못하고 그대로 사용하므로 거리 측정 오차가 있을 수 있으며, 이로 인해 위치 추정에 오류가 발생하는 문제점을 발생하였다.

본 발명은 상기와 같은 종래 수신기에서 위치 추정시 발생하는 위치 추정 오류를 제거하기 위해서 제안된 것으로서,

본 발명의 목적은, RFID와 초음파 비행시간(TOF)을 이용하여 외부 환경의 영향으로 발생하는 위치 측정오차를 최소화하기 위한 위치 추정 방법을 제공하는 데 있다.

더욱 상세하게는, 한 샘플링 구간 동안에 초음파 발신기로부터 직접 도달하는 직접파만 받아서 초음파의 측정거리 오차를 줄이는 방법에 한계가 있으므로 측정 오차를 줄이기 위해 측정된 각 비컨의 거리 값을 필터링하고, 그 필터링된 값에 삼각측량 알고리즘을 적용하여 위치 값을 계산하고, 상기 계산된 위치 값에 평균치 정리를 적용함으로써 측정 위치 오차를 줄이도록 한 위치 추정 방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 "위치 추정 방법"은,

공간(ROOM)의 소정 위치에 구비되어 초음파를 발신하는 제1 내지 제4 비컨과 상기 제1 내지 제4 비컨으로부터 송출되는 초음파를 수신하기 위한 수신기로 이루어진 위치추정 시스템에서의 위치 추정 방법에 있어서,

상기 공간의 최상부 각 모서리에 구비된 상기 제1 내지 제4 비컨으로 해당 비컨의 ID를 포함한 RF신호를 송출한 후 상기 해당 비컨으로부터 송출되는 초음파 를 수신하는 단계와;

상기 수신된 초음파 신호의 필터링을 수행하여 초음파 거리 정보를 획득하는 단계와;

상기 획득한 초음파 거리 정보를 삼각 측량법으로 처리하여 초음파 수신기의 위치 데이터를 산출하는 단계와;

상기 산출한 위치 데이터들을 필터링하고, 평균치 정리를 적용하여 위치 값들의 오차를 최소화시켜 위치 데이터를 산출하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

이하 상기와 같은 기술적 사상에 따른 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 위치 추정 방법을 보인 흐름도이다.

도 7a는 수신기(도 1의 20)의 동작 흐름도로서, 상기 공간의 최상부 각 모서리에 구비된 상기 제1 내지 제4 비컨(11 ~ 14)으로 해당 비컨의 ID를 포함한 RF신호를 송출한 후 상기 해당 비컨으로부터 송출되는 초음파를 수신하는 단계(S101, S103)와; 상기 수신된 초음파 신호의 필터링을 수행하여 초음파 거리 정보를 획득하는 단계(S105)와; 설치된 모든 비컨에 상기 단계(S101, S103)를 반복 수행하는 단계(S107, S109)와; 상기 획득한 초음파 거리 정보를 삼각 측량법으로 처리하여 초음파 수신기(20)의 위치 데이터를 산출하는 단계(S111)와; 상기 산출한 위치 데이터들을 필터링하고, 평균치 정리를 적용하여 위치 값들의 오차를 최소화시켜 위치 데이터를 산출하는 단계(S113, S115)로 이루어진다.

도 7b는 각 비컨에서의 동작 흐름도로서, RF신호가 수신되는지를 확인하는 단계(S201)와; 상기 확인 결과 RF신호가 수신되지 않을 경우 대기하는 단계(S203)와; 상기 확인 결과 RF신호가 수신될 경우 그 수신된 RF신호에 포함된 ID와 자신의 ID를 비교하는 단계(S205)와; 상기 비교결과 수신된 RF신호에 포함된 ID와 자신의 ID가 일치하는 경우 초음파를 발신하는 단계(S207)로 이루어진다.

이와 같이 이루어지는 본 발명에 의한 위치 추정 방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명은 RFID를 비컨으로 송출하고, 상기 비컨으로부터 송출되는 초음파를 수신하는 액티브 비컨 수신기(Active Beacon Receiver: 도 1의 20)와, 상기 RFID를 수신하고 초음파 신호를 송신하는 액티브 비컨(Active Beacon: 도 1의 11 ~ 14)으로 구성되며, 상기 액티브 비컨 수신기에는 위치 추정 알고리즘 (Positioning algorithms) 및 필터링 처리 알고리즘이 내장된다.

이러한 구성은 이동로봇의 위치 및 방향각을 보다 신속하고 정밀하게 측정하기 위해 구성된 형태이다.

도 1의 구성도에서 수신기(20)는 RF송신 모듈과 초음파 수신 모듈을 이용하는 것으로 하고, 비컨은 RF수신 모듈과 초음파 송신 모듈을 이용하는 기존의 기술을 활용하는 것으로 한다. 그리고 거리 측정을 위한 초음파 거리 계산 및 위치 측정을 위한 삼각 측량법은 기존 GPS(Global Positioning System)에 사용한 방법을 적용하는 것으로 한다. 즉, GPS 시스템에서 사용한 삼각 측량법을 본 발명에서 활용한 것이다.

본 발명에서의 위치 추정 알고리즘 및 필터링을 위한 프로세서는 수신기(20) 측에 내장되어 있으며 위치 계산을 할 경우 공지된 적절한 절차에 의해 계산된다. 또한, 이 계산 방법은 초음파 수신기에서 초음파 신호가 검출되지 않을 경우에 대한 처리 또한 포함하고 있으며, 신호의 검출 방법 및 검출된 신호의 처리 기능을 보유하고 있는 것으로 한다. 이 위치 추정 방법에 대해 로봇으로 그 예시를 계속해서 설명하겠지만 로봇뿐만 아니라 PDA나 애완용 동물 및 마트의 카터 등 실내 건물 내를 움직이는 것에 대해 Active Beacon Sensor System의 적용이 가능하며 이 시스템을 사용하는 것에는 본 발명의 원리가 동일하게 적용할 수 있음은 관련기술 분야의 사람이면 용이하게 알 수 있다. Active Beacon System은 본 발명의 목적을 구현하기 위해 실내 환경의 천장 모서리에 설치된 비컨과 로봇에 장착된 수신기 사이의 거리를 측정하고 좌표값을 계산할 수 있도록 한다.

이를 좀 더 자세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 수신기는 RFID를 송신할 수 있는 RF 송신 모듈과 초음파 신호를 수신할 수 있는 초음파 수신 모듈이 내장되어 있는 것으로 한다. 또한, RF 송수신과 초음파 송수신을 위한 타이밍 프로그램이 저장되어 있는 것으로 한다. 타이머 카운터 값은 초음파 송신과 동시에 시작하여 수신이 될 때까지 작동하게 된다. 수신기측 프로그램에는 이 카운터 데이터가 위치 및 방향각 계산의 기준이 된다. 이를 위치 추정의 기준 값으로 한다.

최초 수신기(20)는 로봇의 두 초음파 수신 모듈(24)(25)이 로봇의 중앙에 위치하도록 설치한다. 그리고 비컨(11 ~ 14)은 실내 공간 좌표를 이미 알고 있다고 하고 공간의 각 모서리의 고정된 좌표

(i = 1, 2, 3, 4)에 설치한다. 이는 삼각 측량법은 각 비컨의 좌표를 알고 있는 상황에서 수신기의 좌표를 측정하는 알고리즘이다.

도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 비컨(11 ~ 14)은 평소 위치 추정을 하지 않을 시 전력 소모를 줄이기 위해 대기 모드(SLEEP 모드)를 유지하고 있다(S203). 수신기(20)에서 1번 비컨(예를 들어, 11)의 ID를 포함한 RF 신호를 발신하면(S101) 비컨 4개 중에서 자신의 ID와 일치하는 비컨 즉, 1번 비컨(11)만 초음파를 발신한다(S201, S205, S207). 이때 수신기(20)에서 RFID를 송신함과 동시에 카운팅이 시작된다.

수신기(20)가 초음파 신호를 감지하면 그동안 카운트(COUNT)된 시간 값을 가지고 거리를 계산한다(S101, S105).

초음파 신호를 감지할 때 그 거리 값이 외부 환경의 영향으로 노이즈나 반사파나 초음파 수신감도에 따른 측정 오차가 발생하게 된다. 즉, 수신된 초음파 신호가 잘못된 데이터일 수도 있어 측정된 거리 값이 실제 거리 값이 아닐 수도 있기 때문에 1차적으로 필터링을 하게 된다. 필터링하는 방법은 먼저 수신된 초음파 신호의 반사파를 제거하고 직접파만 수신하여 신뢰성 있는 초음파 거리 정보를 획득한다. 이는 반사파보다 항상 직접파가 먼저 도착하기 때문에 직접파를 받고 난 후 일정 지연 시간 동안은 초음파를 수신하지 않는 방법으로 반사파를 필터링한다. 또한, 외부 환경에 의한 노이즈는 초음파 노이즈의 분석 결과 노이즈의 형태가 임펄 스 형태이므로 이러한 노이즈를 제거하기 위해 임펄스의 파형이 시간 폭이 좁은 점을 이용하여 초음파 신호의 시간 폭이 좁은 신호를 필터링하는 방식을 이용한다. 그리고 외란에 의해 신호가 완전히 엉뚱한 값이 나타날 경우에 대비하여 추정하고자 하는 전체 공간보다 큰 값과 최소 값보다 작은 값을 out-of-range error라고 정의하여 이러한 값도 버린다. 이때 가장 큰 값은 도 8에서 나타난 바와 같이 Dmax 값이 되며, 최소 값은 초음파 모듈의 평면에서 천장까지의 거리 Dmin, 즉 높이로 정의한다. 그리고 마지막으로 여기서 삼각 측량법은 3개의 비컨에서 측정된 거리 데이터가 필요함으로 필터링을 할 때 2개 이상의 비컨에서 받은 거리 데이터를 필터링하였을 경우 처음부터 다시 수신기에서 비컨1의 RFID를 전송한다. 만약, 필터링 한 거리 데이터가 비컨 하나라면 나머지 3개의 비컨에서의 거리 데이터로 삼각 측량법으로 위치 계산을 한다(S111). 하지만, 보통의 상황에서는 비컨 4개 모두에서 거리 데이터가 위의 필터링을 통과하게 된다. 그런데 4개의 비컨을 설치하여 삼각 측량법을 하는 이유가 있다.

첫째, 실내 공간에는 장애물이 존재한다. 장애물에 의해 비컨과 수신기의 초음파 수신 모듈사이에 초음파 송수신이 안 될 경우가 존재한다. 이때 3개의 비컨을 이용하여 위치 추정을 하여 보다 신뢰성을 보장하기 위해서이다.

둘째, 위에서 언급했듯이 비컨 4개 모두에서 거리 데이터가 받아졌다고 하지만 센서 자체적으로 존재하는 샘플링 오차가 존재하게 된다. 이는 거리가 멀수록 오차가 증가하게 되는 것은 관련 지식인은 쉽게 이해하는 사항이다. 그래서 이때 들어온 거리 데이터 중 가장 거리 데이터가 큰 값을 버리고 나머지 3개의 거리 데 이터를 이용하여 삼각 측량을 하게 된다. 이렇게 필터링 작업을 함으로써 초음파 송수신사이 거리 데이터의 오차를 최소화한 후 삼각 측량법을 적용한다.

다음으로, 구해진 수신기의 2개의 초음파 수신 모듈의 좌표 값을 가지고 2차 필터링 및 평균치 정리를 적용하여 위치 데이터의 오차를 더욱 최소화한다(S113, S115). 이를 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

삼각 측량법에 의해 구해진 각 초음파 수신 모듈의 위치 데이터를 10~15개를 모은다. 그 데이터들을 최대, 최소 정리에 의해 최대 값과 최소 값을 버린 후 나머지 데이터들을 더한다. 그리고 이들 합한 값들을 수집한 데이터의 개수로 나누어 최종 위치값으로 이용하는 방식이다. 이러한 2차 필터링 작업 및 평균치 정리를 통하여 Active Beacon Sensor System에서 위치 값들의 오차를 최소화하였다. 이 방법은 신호처리나 데이터 처리과정은 복잡한 수식이나 알고리즘을 요하는 것이 아니기 때문에 실시간 위치를 추정하는 신속한 시스템에 적합하다.

이렇게 구해진 최종 위치 값들은 시리얼 통신, USB에 장착된 블루투스 모듈을 통해 메인 로봇이나 호스트 PC로 전송하여 목적에 맞게 이용하면 된다.

이상에서 상술한 본 발명에 따르면, 실내 환경에서 이동체(이동 로봇, 휴대폰, 포켓 PC, 애완 동물, 어린이나 노약자)에 적용하여 실시간 절대 위치를 더욱 더 정확하게 추정하고, 외부 환경의 변화에 둔감하게 반응하는 위치 추정 시스템을 제공해주는 효과가 있다.

또한, 이러한 시스템의 적용은 교육기관, 차량 통제 시스템, 무인 자동화 공장, 병원 서비스 로봇, 주차장, 빌딩, 가정 등 외부의 환경의 변화가 심한 외부 노이즈와 실시간 위치 추정이 필요한 공간에서보다 간단하고 빠른 처리 속도를 보장함으로써 위치 인식을 빠르고 정밀하게 할 수 있도록 도모해주는 장점이 있다.

Claims (8)

1. 공간(ROOM)의 최상부 각 모서리에 구비되어 초음파를 발신하는 제1 내지 제4 비컨과 상기 제1 내지 제4 비컨으로부터 송출되는 초음파를 수신하기 위한 수신기로 이루어진 위치추정 시스템에서의 위치 추정 방법에 있어서,

   상기 제1 내지 제4 비컨으로 해당 비컨의 ID를 포함한 RF신호를 송출함과 동시에 카운팅을 시작하고 상기 해당 비컨으로부터 송출되는 초음파를 수신하는 제1단계와;

   상기 수신된 초음파 신호의 필터링을 수행하여 초음파 거리 정보를 획득하는 제2단계와;

   상기 획득한 초음파 거리 정보를 삼각 측량법으로 처리하여 초음파 수신기의 위치 데이터를 산출하는 제3단계와;

   상기 산출한 위치 데이터들을 필터링하고, 평균치 정리를 적용하여 위치 값들의 오차를 최소화시켜 위치 데이터를 산출하는 제4단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 위치 추정 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1단계의 카운팅은,

   상기 RF신호 송출과 동시에 시작한 후 초음파가 수신이 될 때까지 카운팅하는 것을 특징으로 하는 위치 추정 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 제2단계의 필터링은,

   수신된 초음파 신호의 직접파를 수신하고 난 후 일정 지연 시간 동안은 초음파를 수신하지 않는 방법으로 반사파를 필터링하는 것을 특징으로 하는 위치 추정 방법.
4. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 제2단계의 필터링은,

   상기 수신한 초음파 신호에서 시간의 폭이 좁은 신호를 필터링하여 임펄스 노이즈를 제거하는 것을 특징으로 하는 위치 추정 방법.
5. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 제2단계의 필터링은,

   위치를 추정하고자 하는 전체 공간보다 큰 값과 최소 값(초음파 수신기의 평면에서 천장까지의 거리값)보다 작은 값을 필터링하는 것을 특징으로 하는 위치 추정 방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 제3단계는,

   상기 제2단계에서 산출한 거리 데이터가 4개일 경우 가장 거리 데이터가 큰 값을 버리고 나머지 3개의 거리 데이터를 이용하여 삼각 측량법을 적용하여 위치 데이터를 산출하는 것을 특징으로 하는 위치 추정 방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 제4단계는,

   상기 제3단계의 삼각 측량법에 의해 구해진 위치 데이터를 10 ~ 15개를 모은 후 그 데이터들을 최대, 최소 정리에 의해 최대 값과 최소 값을 버린 후 나머지 데이터들을 더하고, 이들 합한 값들을 수집한 데이터의 개수로 나누어 최종 위치값을 위치 데이터로 결정하는 것을 특징으로 하는 위치 추정 방법.
8. 제1항에 있어서, 상기 제1 내지 제4 비컨은,

   RF신호가 수신되는지를 확인하는 단계와;

   상기 확인 결과 RF신호가 수신되지 않을 경우 대기상태를 유지하는 단계와;

   상기 확인 결과 RF신호가 수신될 경우 그 수신된 RF신호에 포함된 ID와 자신의 ID를 비교하는 단계와;

   상기 비교결과 수신된 RF신호에 포함된 ID와 자신의 ID가 일치하는 경우 초음파를 발신하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 위치 추정 방법.

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