KR20080053116A - 실내 무선 측위 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 실내 무선 측위 장치 및 방법에 관한 것으로, 무선통신용 액세스 포인트로부터 송출된 제1신호를 수신하여 상기 수신된 제1신호의 세기를 측정하는 신호수신부, 상기 신호수신부에서 측정된 제1신호의 세기와 현재 위치한 실내 공간에 대한 시뮬레이션을 통하여 예측된 제2신호 세기가 기록된 테이블을 비교하여 현재 위치를 추정하는 위치추정부로 구성되며, 빠르고 정확한 Fingerprint용 Database를 제작하고, 이 Database 기반으로 단말 및 서버에서 단말의 위치 정보를 계산할 수 있다.
실내 무선 측위, 액세스 포인트, Fingerprint용 Database

Description

실내 무선 측위 장치 및 방법{The system and method for indoor wireless location}
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 단말 기반 실내 무선 측위 장치의 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 단말 기반 실내 무선 측위 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 서버 기반 실내 무선 측위 장치의 구조를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 서버 기반 실내 무선 측위 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 실내 무선 측위 장치의 상세한 구조를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 제2신호의 세기에 대한 시뮬레이션 진행과정을 나타낸 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 제2신호의 세기에 대한 테이블을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 제2신호의 세기를 시뮬레이션 한 후 신호보정 과정을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 제1신호의 세기와 제2신호의 세기에 대한 테이블을 비교하여 단말의 위치를 추정하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 단말 기반 및 서버 기반 계산 모드를 반영하여 실내 무선 측위 방법을 나타낸 흐름도이다.
본 발명은 실내 무선 측위 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 WLAN, 블루투스(bluetooth), UWB 등의 무선 통신 장치를 사용하여 실내 측위를 하기위한 Fingerprint용 Database를 소프트웨어 기반 시뮬레이터를 사용하여 구축하고, 단말의 위치를 제공하기 위한 단말 기반 측위 및 서버 기반 측위 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 위성기반 위치 확인 시스템(GPS : Global Positioning System) 수신기가 개발됨에 따라 상업용 차량 항법시스템에서 측위 센서로 GPS 수신기가 사용되어오고 있다. 예를 들어, GPS 수신기를 통해 획득된 차량의 위치 정보를 사용하여 교통 안내, 위치기반 정보제공 등의 위치기반서비스(LBS : Location Based Service)를 제공하고 있다.
하지만, GPS 수신기는 실내, 터널, 지하주차장, 도심지역 등에서는 GPS 위성 신호를 완전/부분적으로 수신할 수 없는 경우가 발생하므로 연속적인 위치 정보를 제공하지 못하는 문제점을 갖고 있다.
이에 따라, 실내 측위를 위한 여러 방법이 연구되고 있는데, 예를 들면, 고감도 GPS 수신기, MEMS(Micro Electro Mechanical System) 센서를 사용한 보행자용 DR, 무선 통신 신호를 이용한 무선 측위 등의 방법이 있다. 이 중에서 GPS와 같은 방식으로 측위를 할 수 있는 무선 측위 장치 및 기법은, 현재 많은 관심과 연구/개발이 진행되고 있다.
실내에서 무선 측위는, WLAN, 블루투스, UWB 등의 무선 통신 장치를 사용하여 구현될 수 있는데, 이들 장치를 이용하는 장점은 이미 실내에 무선통신을 위해 인프라가 구축되어 있다는 것이다.
실외에서 GPS를 사용하는 경우 GPS위성과 수신기 사이에는 시각동기가 되어 있으므로 ToA(Time of Arrival)를 사용하여 위치를 계산한다. 그러나 실내측위를 위한 무선 통신용 AP와 모뎀 사이에는 시각동기가 되어있지 않으므로 ToA를 사용할 수 없다.
또한 WLAN의 경우 AP들 간의 동기 또한 되어있지 않으므로 TDoA(Time Difference of Arrival)를 사용할 수 없다. 따라서 이 경우 AP에서 전송된 신호의 세기를 측정하여 모뎀의 위치를 계산해야 한다.
신호의 세기를 측정하여 모뎀의 위치를 계산하는 방법에는 두 가지가 있다. 하나는 신호의 전파(propagation) 감쇄 모델을 사용하여 AP와 모뎀 사이의 거리를 추정하여 삼각측량법으로 위치를 계산하는 것이다. 다른 하나는 Fingerprint용 Database를 사용하여 위치를 추정하는 것이다. 이 중에서 최근 Fingerprint 기법으로 위치를 계산하는 방법이 많이 연구되고 있으나 Database를 구축하는데 많은 시간이 소요되고 정확한 데이터를 구축하기가 어려운 문제점을 갖고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제로 실내 무선 측위용 환경 분석을 위한 Tool을 사용하여 Fingerprint용 Database를 구축함으로써 Database 구축 시간을 단축하고 신뢰성 있는 Database 구축을 위한 시뮬레이터 오차 보정 기법을 사용하며, 단말의 위치를 계산하기 위해 단말 기반 위치 계산 방법과 서버 기반 위치 계산 방법을 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에서 제시하는 실내 무선 측위 장치 무선통신용 액세스 포인트로부터 송출된 제1신호를 수신하여 상기 수신된 제1신호의 세기를 측정하는 신호수신부 및 상기 신호수신부에서 측정된 제1신호의 세기와 현재 위치한 실내 공간에 대한 시뮬레이션을 통하여 예측된 제2신호 세기가 기록된 테이블을 비교하여 현재 위치를 추정하는 위치추정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 신호수신부는 다수의 무선통신용 액세스 포인트로부터 송출된 제1신호를 수신하여 각각의 액세스 포인트에 대한 상기 수신된 제1신호의 세기를 측정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 위치추정부는 실내를 구성하는 단면의 구조를 나타내는 실내 지 도 정보, 실내 벽을 구성하는 재료, 두께를 포함하는 실내 벽 정보, 상기 액세스 포인트로부터 송출되는 신호의 세기, 상기 액세스 포인트의 위치 정보 및 상기 실내 무선 측위 장치 자체의 이동정보를 기초로 신호 전파(propagation) 감쇄 모델을 이용한 시뮬레이션을 통하여 제2신호의 세기를 예측하는 시뮬레이션부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 위치추정부는 다수의 액세스 포인트에 대한 시뮬레이션을 통하여 현재 위치한 실내 공간에서의 제2신호 세기를 예측하여 각각의 액세스 포인트에 대한 제2신호의 세기를 테이블 형식으로 기록하여 저장하는 데이터베이스부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 위치추정부는 다수의 무선통신용 액세스 포인트로부터 송출된 제1신호를 수신하여 각각의 액세스 포인트에 대하여 측정된 상기 제1신호의 세기와 상기 다수의 액세스 포인트에 대한 현재 위치한 실내 공간에서의 시뮬레이션을 통하여 예측된 제2신호의 세기를 기록한 테이블을 비교하여 최소의 오차를 가지는 제2신호의 세기를 만족하는 상기 테이블에 저장된 위치를 현재 위치로 결정하는 위치결정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 위치추정부를 통하여 전달받은 현재 위치에서 예측된 상기 제2신호의 세기와 상기 실내 공간 내에 알려진 위치에서 상기 액세스 포인트로부터 송출된 제3신호를 수신하여 측정된 상기 제3신호의 세기를 이용하여 산출된 오차에 따라 상기 위치추정부에서 예측된 상기 제2신호의 세기를 보정하는 신호보정부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에서 제시하는 실내 무선 측위 방법은 (a)무선통신용 액세스 포인트로부터 송출된 제1신호를 수신하여 상기 수신된 제1신호의 세기를 측정하는 단계, (b)상기 (a)단계에서 측정된 제1신호의 세기와 현재 위치한 실내 공간에 대한 시뮬레이션을 통하여 예측된 제2신호 세기를 기록한 테이블을 비교하여 현재 위치를 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (a)단계는 다수의 무선통신용 액세스 포인트로부터 송출된 제1신호를 수신하여 각각의 액세스 포인트에 대한 상기 수신된 제1신호의 세기를 측정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (b)단계는 실내를 구성하는 단면의 구조를 나타내는 실내 지도 정보, 실내 벽을 구성하는 재료, 두께를 포함하는 실내 벽 정보, 상기 액세스 포인트로부터 송출되는 신호의 세기, 상기 액세스 포인트의 위치 정보 및 상기 실내 무선 측위 장치 자체의 이동정보를 기초로 신호 전파(propagation) 감쇄 모델을 이용한 시뮬레이션을 통하여 제2신호의 세기를 예측하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (b)단계는 다수의 액세스 포인트에 대한 시뮬레이션을 통하여 현재 위치한 실내 공간에서의 제2신호 세기를 예측하여 각각의 액세스 포인트에 대한 제2신호의 세기를 테이블 형식으로 기록하여 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (b)단계는 다수의 무선통신용 액세스 포인트로부터 송출된 제1신 호를 수신하여 각각의 액세스 포인트에 대하여 측정된 상기 제1신호의 세기와 상기 다수의 액세스 포인트에 대한 현재 위치한 실내 공간에서의 시뮬레이션을 통하여 예측된 제2신호의 세기를 기록한 테이블을 비교하여 최소의 오차를 가지는 제2신호의 세기를 만족하는 상기 테이블에 저장된 위치를 현재 위치로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (b)단계를 통하여 전달받은 현재 위치에서 예측된 상기 제2신호의 세기와 상기 실내 공간 내에 알려진 위치에서 상기 액세스 포인트로부터 송출된 제3신호를 수신하여 측정된 상기 제3신호의 세기를 이용하여 산출된 오차에 따라 상기 (b)단계에서 예측된 상기 제2신호의 세기를 보정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에서 제시하는 실내 무선 측위 방법은 이동통신 단말과 측위 서버로 구성된 실내 무선 측위 시스템을 이용한 실내 무선 측위 방법에 있어서 (a)상기 이동통신 단말이 실내에 진입하여 상기 측위 서버로 현재 위치에 대한 정보를 요청하는 단계, (b)상기 요청을 받은 측위 서버가 단말 기반 위치 계산 모드 또는 서버 기반 위치 계산 모드 중 하나의 모드를 선택하도록 요청하는 단계, (c)상기 이동통신 단말에서 단말 기반 위치 계산 모드를 선택한 경우 상기 측위 서버가 상기 이동통신 단말이 현재 위치한 실내 공간에서의 시뮬레이션을 통하여 예측된 제2신호의 세기를 기록한 테이블을 상기 이동통신 단말에 제공하는 단계 및 (d)상기 단말은 무선통신용 액세스 포인트로부터 송출된 제1신호를 수신하여 측정된 상기 제1신호의 세기와 상기 테이블에 기록된 제2신호의 세기를 비교하여 최소의 오차를 가지는 제2신호의 세기를 만족하는 상기 테이블에 저장된 위치를 현재 위치로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, (e)상기 (c)단계에서 상기 이동통신 단말에서 서버 기반 위치 계산 모드를 선택한 경우 상기 단말은 무선통신용 액세스 포인트로부터 송출된 제1신호를 수신하여 측정된 상기 제1신호의 세기를 상기 측위 서버에 제공하는 단계 및 (f)상기 측위 서버가 제공받은 제1신호의 세기와 상기 이동통신 단말이 현재 위치한 실내 공간에서의 시뮬레이션을 상기 측위 서버가 직접 수행하여 예측된 제2신호의 세기를 기록한 테이블을 비교하여 최소의 오차를 가지는 제2신호의 세기를 만족하는 상기 테이블에 저장된 위치를 현재 위치로 결정하는 단계더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (d)단계는 상기 제2신호의 세기와 상기 실내 공간 내에 알려진 위치에서 상기 액세스 포인트로부터 송출된 제3신호를 수신하여 측정된 상기 제3신호의 세기를 이용하여 산출된 오차에 따라 상기 제2신호의 세기를 보정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (e)단계는 상기 제2신호의 세기와 상기 실내 공간 내에 알려진 위치에서 상기 액세스 포인트로부터 송출된 제3신호를 수신하여 측정된 상기 제3신호의 세기를 이용하여 산출된 오차에 따라 상기 제2신호의 세기를 보정하는 것을 특징으로 한다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 단말 기반 실내 무선 측위 장치의 구조를 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 실내 무선 측위 장치는 단말(100)과, 측위 서버(120) 그리고 무선 통신용 액세스 포인트들을 포함하여 구성된다.
단말 기반 위치 계산 모드에서는 서버에서 단말로 전송하는 Fingerprint용 Coarse Database(101)를 포함한다. 여기서 Coarse Database(101)는 실내 측위를 위한 Database 제작 시 Fingerprint Grid를 크게 설정하여 적은 량의 Fingerprint용 Database를 구성한 것이다.
측위 서버(120)는 기 저장된 Fingerprint용 Coarse Database(101)를 단말로 일괄 전송한다. 단말(100)은 측위 서버(2)보부터 전송된 Database(101)를 메모리에 저장한다.
단말(100)은 실내 공간에서 액세스 포인트들로부터 신호를 수신한 다음 신호의 세기를 추출하고 그 정보를 메모리에 저장된 Coarse Database(101)와 같이 사용하여 단말의 위치를 Fingerprint 기법으로 추정한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 단말 기반 실내 무선 측위 방법을 나타낸 흐름도이다.
단말이 건물에 진입한 다음 실내 측위를 위해 측위 서버로 측위 서비스를 요청한다(S200).
측위 서버는 측위 서비스 요청을 받으면 단말에게 측위 계산 모드 선택을 요청한다(S210). 이때 단말은 단말 기반 위치 계산 모드를 위한 정보를 측위 서버로 전송한다(S220).
마지막으로 측위 서버는 단말로 Fingerprint용 Coarse Database(101)를 일괄 전송한다(S230).
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 서버 기반 실내 무선 측위 장치의 구조를 나타내는 도면이다. 도 3을 참조하면, 실내 무선 측위 장치는, 단말(300)과, 측위 서버(320) 무선 통신용 액세스 포인트들, 단말(300)에서 측정하여 측위 서버(320)로 전송되는 액세스 포인트들의 신호 세기(301) 그리고 측위 서버(320)에 저장되어 있는 Fingerprint용 Fine Database(302)를 포함한다.
여기서 Fine Database(302)는 실내 측위를 위한 Database 제작 시 Fingerprint Grid를 작게 설정하여 정밀한 Fingerprint용 Database를 구성한 것이다.
단말(300)은 액세스 포인트들로부터 신호를 수신하고 신호 세기(301)를 추출한 다음 측위 서버(320)로 전송한다.
측위 서버(320)는 단말(300)로부터 전송된 신호 세기 정보(301)를 메모리에 저장된 Fine Database(302)와 같이 사용하여 단말의 위치를 Fingerprint 기법으로 추정한다. 추정된 단말의 위치 정보를 단말(300)로 전송한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 서버 기반 실내 무선 측위 방법을 나타낸 흐름도이다.
단말이 건물에 진입한 다음 실내 측위를 위해 측위 서버로 측위 서비스를 요청한다(S400).
측위 서버는 측위 서비스 요청을 받으면 단말에게 측위 계산 모드 선택을 요청한다(S410).
이때 단말은 서버 기반 위치 계산 모드를 위한 정보를 측위 서버로 전송한다(S420).
이 후 측위 서버는 단말로부터 액세스 포인트들의 신호 세기에 대한 정보가 전송되기를 기다린다. 단말은 실내 측위를 위해 액세스 포인트들로부터 신호를 수신하고 신호 세기 정보를 추출(S430)한 다음 그 정보를 측위 서버로 전송한다(S440).
이 정보를 받은 측위 서버는 메모리에 저장된 Fingerprint용 Fine Database 기반으로 Fingerprint 기법으로 단말의 위치를 추정한다(S450).
마지막으로 측위 서버는 단말로 추정된 위치 정보를 전송한다(S460).
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 실내 무선 측위 장치의 상세한 구조를 나타내는 도면이다.
도 5a는 실내 무선 측위 장치의 기본구조를 나타낸 것으로 신호수신부(510)는 무선통신용 액세스 포인트로부터 송출된 제1신호를 수신하여 상기 수신된 제1신호의 세기를 측정한다.
위치추정부(520)는 상기 신호수신부에서 측정된 제1신호의 세기와 현재 위치한 실내 공간에 대한 시뮬레이션을 통하여 예측된 제2신호 세기가 기록된 테이블을 비교하여 현재 위치를 추정한다.
도 5b는 위치추정부(520)의 구조를 상세히 나타낸 것으로 시뮬레이션부(521) 는 실내를 구성하는 단면의 구조를 나타내는 실내 지도 정보, 실내 벽을 구성하는 재료, 두께를 포함하는 실내 벽 정보, 상기 액세스 포인트로부터 송출되는 신호의 세기, 상기 액세스 포인트의 위치 정보 및 상기 실내 무선 측위 장치 자체의 이동정보를 기초로 신호 전파(propagation) 감쇄 모델을 이용한 시뮬레이션을 통하여 제2신호의 세기를 예측한다.
데이터베이스부(522)는 다수의 액세스 포인트에 대한 시뮬레이션을 통하여 현재 위치한 실내 공간에서의 제2신호 세기를 예측하여 각각의 액세스 포인트에 대한 제2신호의 세기를 테이블 형식으로 기록하여 저장한다.
위치결정부(523)는 다수의 무선통신용 액세스 포인트로부터 송출된 제1신호를 수신하여 각각의 액세스 포인트에 대하여 측정된 상기 제1신호의 세기와 상기 다수의 액세스 포인트에 대한 현재 위치한 실내 공간에서의 시뮬레이션을 통하여 예측된 제2신호의 세기를 기록한 테이블을 비교하여 최소의 오차를 가지는 제2신호의 세기를 만족하는 상기 테이블에 저장된 위치를 현재 위치로 결정한다.
도 5c는 실내 무선 측위 장치의 확장된 구조를 나타낸 것으로 신호보정부(530)는 상기 위치추정부를 통하여 전달받은 현재 위치에서 예측된 상기 제2신호의 세기와 상기 실내 공간 내에 알려진 위치에서 상기 액세스 포인트로부터 송출된 제3신호를 수신하여 측정된 상기 제3신호의 세기를 이용하여 산출된 오차에 따라 상기 위치추정부에서 예측된 상기 제2신호의 세기를 보정한다.
Fingerprint용 Database 제작 도구는 바람직하게는 소프트웨어 툴과, 하드웨어 툴을 포함한다.
소프트웨어 툴은 실내 환경 정보 기반으로 실내 공간에서 Fingerprint용 Database를 제작한다. Database는 Fingerprint Grid의 크기에 따라 Coarse Database와 Fine Database로 나뉘어 제작된다. 상기 시뮬레이션부(521)가 이에 해당할 수 있다.
하드웨어 툴은 소프트웨어 툴의 오차를 보정하기 위한 것이다. 실내 공간의 아는 위치에서 액세스 포인트들로부터 신호를 직접 수신하고 Fingerprint용 Database를 기반으로 위치와 오차를 계산하고 그 정보를 사용하여 소프트웨어 툴의 오차를 보정한다. 이와 같은 구성에 의해 신뢰성 있는 Fingerprint용 Database를 소프트웨어 툴을 사용하여 제작할 수 있다. 상기 신호보정부(530)가 하드웨어 툴에 해당할 수 있다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 제2신호의 세기에 대한 시뮬레이션 진행과정을 나타낸 흐름도이다.
먼저 실내 측위환경 분석을 위해 실내 환경 정보(610)를 소프트웨어 툴에 입력한다.
실내 환경 정보(610)는 실내 지도 정보, 벽 정보, 액세스 포인트(3)들의 위치 정보, 액세스 포인트 송출 전파 세기 정보, 사람의 이동정보, Fingerprint Grid 간격 정보 등을 포함한다.
실내 환경 정보(610)가 소프트웨어 툴에 입력되면 소프트웨어 툴은 실내측위 환경 시뮬레이션(620)을 수행한다. 이때 시뮬레이션 내용은 실내 공간에서 Fingerprint Grid 간격으로 위치 정확도를 포함하며 그 결과 실내 공간에서 신뢰도 만족 면적 % 및 오차 등고선 등을 지도에 표시할 수 있다.
원하는 신뢰도 만족 면적 %를 확보하기 위한 액세스 포인트들의 위치 조정 및 추가적인 액세스 포인트에 관한 정보 등을 시뮬레이션할 수 있다.
원하는 신뢰도 만족 면적 %가 확보되면 Fingerprint용 Database를 제작(630)한다. 소프트웨어 툴에 입력된 실내 환경 정보를 기반으로 Fingerprint Grid 간격으로 Database를 제작한다.
액세스 포인트들의 위치에서 송출되는 전파 세기 및 벽 정보, 사람의 이동 정보 등을 기반으로 신호 전파(propagation) 감쇄 모델을 사용하여 Fingerprint Grid 간격으로 수신하게 되는 액세스 포인트들의 신호 세기 정보를 추정하여 Database를 구성(630)한다.
제작된 Database는 측위 서버의 메모리에 저장(640)한다.
도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 제2신호의 세기에 대한 테이블을 나타내는 도면이다.
소프트웨어 툴의 상기 Fingerprint용 Database 제작과정의 산출물로써 입력되는 환경 정보를 기반으로 Fingerprint Grid(710)간격으로 단말에서 액세스 포인트들의 송출된 신호를 수신할 때 측정되는 신호의 세기를 시뮬레이션 한 다음 그 정보를 Database화(720) 한다.
추정된 신호의 세기(721) smnk는 (m, n) 좌표에서 액세스 포인트 k로부터 전송된 신호의 수신 신호 세기와 신호 변화 공분산 정보를 포함한다.
도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 제2신호의 세기를 시뮬레이션 한 후 신호보정 과정을 나타내는 도면이다.
소프트웨어 툴의 오차를 보정하기 위하여 하드웨어 툴을 이용하는데 도 8과 같은 과정으로 수행하게 된다. 실내 공간의 알려진 위치(known location)에서 액세스 포인트들(801, 802, 803)로부터 전송된 신호를 무선통신 수신 수단(810)을 통해 수신한다.
이 신호로부터 신호의 세기를 추출하고 그 정보를 사용해서 프로세서 수단(820)에서 위치를 계산한다. 이때 소프트웨어 툴(501)에서 제작된 Fingerprint용 Database를 사용한다.
그리고 알려진 위치 정보를 사용하여 오차를 계산한다. 이렇게 계산된 위치 및 오차 정보를 사용하여 소프트웨어 툴의 오차를 보정한다(830). 이런 보정 과정을 통해 소프트웨어 툴은 신뢰성 있는 Database를 생성하게 된다.
도 9는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 제1신호의 세기와 제2신호의 세기에 대한 테이블을 비교하여 단말의 위치를 추정하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 9에서 나타낸 것과 같이 단말은 위치 추정을 위해 액세스 포인트들로부터 신호를 수신한다. 일정한 시간 동안 수신된 액세스 포인트들의 신호 세기 조합(900)을 구성한다.
여기서 rtz는 액세스 포인트 t로부터 수신된 z번째 신호의 세기를 의미한다. 이 신호 세기의 조합(900)을 Fingerprint용 Database와 같이 사용하여 최적의 매 칭(matching) 조건을 찾는다(910).
그 결과를 통해 단말의 위치(X, Y)를 추정하게 된다(911).
도 10은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 단말 기반 및 서버 기반 계산 모드를 반영하여 실내 무선 측위 방법을 나타낸 흐름도이다.
이동통신 단말이 실내에 진입하여 상기 측위 서버로 현재 위치에 대한 정보를 요청한다(S1010).
요청을 받은 측위 서버가 단말 기반 위치 계산 모드 또는 서버 기반 위치 계산 모드 중 하나의 모드를 선택하도록 요청한다(S1020)
이동통신 단말에서 단말 기반 위치 계산 모드를 선택한 경우(1) 상기 측위 서버가 상기 이동통신 단말이 현재 위치한 실내 공간에서의 시뮬레이션을 통하여 예측된 제2신호의 세기를 기록한 테이블을 상기 이동통신 단말에 제공한다(S1030).
단말은 무선통신용 액세스 포인트로부터 송출된 제1신호를 수신하여 측정된 상기 제1신호의 세기와 상기 테이블에 기록된 제2신호의 세기를 비교하여 최소의 오차를 가지는 제2신호의 세기를 만족하는 상기 테이블에 저장된 위치를 현재 위치로 결정한다(S1040).
이동통신 단말에서 서버 기반 위치 계산 모드를 선택한 경우(2) 상기 단말은 무선통신용 액세스 포인트로부터 송출된 제1신호를 수신하여 측정된 상기 제1신호의 세기를 상기 측위 서버에 제공한다(S1050).
측위 서버가 제공받은 제1신호의 세기와 상기 이동통신 단말이 현재 위치한 실내 공간에서의 시뮬레이션을 상기 측위 서버가 직접 수행하여 예측된 제2신호의 세기를 기록한 테이블을 비교하여 최소의 오차를 가지는 제2신호의 세기를 만족하는 상기 테이블에 저장된 위치를 현재 위치로 결정한다(S1060). 결정된 현재 위치를 단말에 전송한다(S1070).
한편, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, WLAN, UWB 등의 무선통신 기반 실내 측위, 실외 무선측위 등의 응용에서 당 분야의 통상적 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변경이 가능하다.
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD_ROM, 자기테이프, 플로피디스크 및 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 저장되고 실행될 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정 해져야 할 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 WLAN, 블루투스, UWB 등의 실내 무선통신 수단을 사용하여 기설치된 액세스 포인트를 갖는 실내 환경의 한계를 극복하고 신뢰성 있는 측위 정보를 사용자에게 제공하기 위하여 실내 환경 기반 Fingerprint용 Database 구성 방법을 제공하고, 이 Database 기반 단말의 위치 추정 방법을 제공하고, 단말/서버 기반 위치 추정 방법을 제공함으로써 사용자에게 효과적으로 실내 무선 측위를 위한 전반적인 시스템 및 방법을 제공할 수 있다.
또한 본 발명은 하드웨어 툴을 이용하여 소프트웨어 툴의 시뮬레이션 오차를 보정할 수 있기 때문에 실내 무선 측위 결과를 보다 정확하게 제공할 수 있는 효과가 있다.

Claims (17)

  1. 무선통신용 액세스 포인트로부터 송출된 제1신호를 수신하여 상기 수신된 제1신호의 세기를 측정하는 신호수신부;
    상기 신호수신부에서 측정된 제1신호의 세기와 현재 위치한 실내 공간에 대한 시뮬레이션을 통하여 예측된 제2신호 세기가 기록된 테이블을 비교하여 현재 위치를 추정하는 위치추정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 실내 무선 측위 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 신호수신부는
    다수의 무선통신용 액세스 포인트로부터 송출된 제1신호를 수신하여 각각의 액세스 포인트에 대한 상기 수신된 제1신호의 세기를 측정하는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 실내 무선 측위 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 위치추정부는
    실내를 구성하는 단면의 구조를 나타내는 실내 지도 정보, 실내 벽을 구성하는 재료, 두께를 포함하는 실내 벽 정보, 상기 액세스 포인트로부터 송출되는 신호의 세기, 상기 액세스 포인트의 위치 정보 및 상기 실내 무선 측위 장치 자체의 이동정보를 기초로 신호 전파(propagation) 감쇄 모델을 이용한 시뮬레이션을 통하여 제2신호의 세기를 예측하는 시뮬레이션부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 실내 무선 측위 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 위치추정부는
    다수의 액세스 포인트에 대한 시뮬레이션을 통하여 현재 위치한 실내 공간에서의 제2신호 세기를 예측하여 각각의 액세스 포인트에 대한 제2신호의 세기를 테이블 형식으로 기록하여 저장하는 데이터베이스부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 실내 무선 측위 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 위치추정부는
    다수의 무선통신용 액세스 포인트로부터 송출된 제1신호를 수신하여 각각의 액세스 포인트에 대하여 측정된 상기 제1신호의 세기와 상기 다수의 액세스 포인트에 대한 현재 위치한 실내 공간에서의 시뮬레이션을 통하여 예측된 제2신호의 세기를 기록한 테이블을 비교하여 최소의 오차를 가지는 제2신호의 세기를 만족하는 상기 테이블에 저장된 위치를 현재 위치로 결정하는 위치결정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 실내 무선 측위 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 위치추정부를 통하여 전달받은 현재 위치에서 예측된 상기 제2신호의 세기와 상기 실내 공간 내에 알려진 위치에서 상기 액세스 포인트로부터 송출된 제3신호를 수신하여 측정된 상기 제3신호의 세기를 이용하여 산출된 오차에 따라 상기 위치추정부에서 예측된 상기 제2신호의 세기를 보정하는 신호보정부;를 더 포함 하는 것을 특징으로 하는 실내 무선 측위 장치.
  7. (a) 무선통신용 액세스 포인트로부터 송출된 제1신호를 수신하여 상기 수신된 제1신호의 세기를 측정하는 단계;
    (b) 상기 (a)단계에서 측정된 제1신호의 세기와 현재 위치한 실내 공간에 대한 시뮬레이션을 통하여 예측된 제2신호 세기를 기록한 테이블을 비교하여 현재 위치를 추정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 실내 무선 측위 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 (a)단계는
    다수의 무선통신용 액세스 포인트로부터 송출된 제1신호를 수신하여 각각의 액세스 포인트에 대한 상기 수신된 제1신호의 세기를 측정하는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 실내 무선 측위 방법.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 (b)단계는
    실내를 구성하는 단면의 구조를 나타내는 실내 지도 정보, 실내 벽을 구성하는 재료, 두께를 포함하는 실내 벽 정보, 상기 액세스 포인트로부터 송출되는 신호의 세기, 상기 액세스 포인트의 위치 정보 및 상기 실내 무선 측위 장치 자체의 이동정보를 기초로 신호 전파(propagation) 감쇄 모델을 이용한 시뮬레이션을 통하여 제2신호의 세기를 예측하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 실내 무선 측위 방법.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 (b)단계는
    다수의 액세스 포인트에 대한 시뮬레이션을 통하여 현재 위치한 실내 공간에서의 제2신호 세기를 예측하여 각각의 액세스 포인트에 대한 제2신호의 세기를 테이블 형식으로 기록하여 저장하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 실내 무선 측위 방법.
  11. 제 7 항에 있어서, 상기 (b)단계는
    다수의 무선통신용 액세스 포인트로부터 송출된 제1신호를 수신하여 각각의 액세스 포인트에 대하여 측정된 상기 제1신호의 세기와 상기 다수의 액세스 포인트에 대한 현재 위치한 실내 공간에서의 시뮬레이션을 통하여 예측된 제2신호의 세기를 기록한 테이블을 비교하여 최소의 오차를 가지는 제2신호의 세기를 만족하는 상기 테이블에 저장된 위치를 현재 위치로 결정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 실내 무선 측위 방법.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 (b)단계를 통하여 전달받은 현재 위치에서 예측된 상기 제2신호의 세기와 상기 실내 공간 내에 알려진 위치에서 상기 액세스 포인트로부터 송출된 제3신호를 수신하여 측정된 상기 제3신호의 세기를 이용하여 산출된 오차에 따라 상기 (b)단계에서 예측된 상기 제2신호의 세기를 보정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특 징으로 하는 실내 무선 측위 방법.
  13. 이동통신 단말과 측위 서버로 구성된 실내 무선 측위 시스템을 이용한 실내 무선 측위 방법에 있어서,
    (a) 상기 이동통신 단말이 실내에 진입하여 상기 측위 서버로 현재 위치에 대한 정보를 요청하는 단계;
    (b) 상기 요청을 받은 측위 서버가 단말 기반 위치 계산 모드 또는 서버 기반 위치 계산 모드 중 하나의 모드를 선택하도록 요청하는 단계;
    (c) 상기 이동통신 단말에서 단말 기반 위치 계산 모드를 선택한 경우 상기 측위 서버가 상기 이동통신 단말이 현재 위치한 실내 공간에서의 시뮬레이션을 통하여 예측된 제2신호의 세기를 기록한 테이블을 상기 이동통신 단말에 제공하는 단계; 및
    (d) 상기 단말은 무선통신용 액세스 포인트로부터 송출된 제1신호를 수신하여 측정된 상기 제1신호의 세기와 상기 테이블에 기록된 제2신호의 세기를 비교하여 최소의 오차를 가지는 제2신호의 세기를 만족하는 상기 테이블에 저장된 위치를 현재 위치로 결정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 실내 무선 측위 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    (e) 상기 (c)단계에서 상기 이동통신 단말에서 서버 기반 위치 계산 모드를 선택한 경우 상기 단말은 무선통신용 액세스 포인트로부터 송출된 제1신호를 수신 하여 측정된 상기 제1신호의 세기를 상기 측위 서버에 제공하는 단계; 및
    (f) 상기 측위 서버가 제공받은 제1신호의 세기와 상기 이동통신 단말이 현재 위치한 실내 공간에서의 시뮬레이션을 상기 측위 서버가 직접 수행하여 예측된 제2신호의 세기를 기록한 테이블을 비교하여 최소의 오차를 가지는 제2신호의 세기를 만족하는 상기 테이블에 저장된 위치를 현재 위치로 결정하는 단계;더 포함하는 것을 특징으로 하는 실내 무선 측위 방법.
  15. 제 13 항에 있어서, 상기 (d)단계는
    상기 제2신호의 세기와 상기 실내 공간 내에 알려진 위치에서 상기 액세스 포인트로부터 송출된 제3신호를 수신하여 측정된 상기 제3신호의 세기를 이용하여 산출된 오차에 따라 상기 제2신호의 세기를 보정하는 것을 특징으로 하는 실내 무선 측위 방법.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 (e)단계는
    상기 제2신호의 세기와 상기 실내 공간 내에 알려진 위치에서 상기 액세스 포인트로부터 송출된 제3신호를 수신하여 측정된 상기 제3신호의 세기를 이용하여 산출된 오차에 따라 상기 제2신호의 세기를 보정하는 것을 특징으로 하는 실내 무선 측위 방법.
  17. 제 7 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항의 실내 무선 측위 방법을 수행할 수 있는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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