KR20090030001A

KR20090030001A - 위치 인식 시스템에 사용되는 비컨의 선택 방법

Info

Publication number: KR20090030001A
Application number: KR1020070095264A
Authority: KR
Inventors: 이인옥; 진조철; 신준규
Original assignee: 이인옥; 진조철; 신준규
Priority date: 2007-09-19
Filing date: 2007-09-19
Publication date: 2009-03-24
Also published as: KR100944684B1

Abstract

본 발명은 비컨(Beacon)을 비교적 자유롭게 배치하고 장애물에 의해 기 선택된 비컨의 공간거리가 구해지지 않더라도 신속히 다른 비컨을 선택해서 지속적으로 이동체(특히, 로봇)의 위치를 산출할 수 있도록 한 위치 인식 시스템에 사용되는 비컨의 선택 방법에 관한 것으로서, 이러한 본 발명은, 다수의 비컨과 통신을 하여 모든 비컨과의 공간거리 정보를 획득하는 단계와; 획득한 공간거리 값을 비교하여 삼각계산에 이용할 최적의 비컨들을 선택하는 단계와; 선택한 비컨들의 공간거리 값을 이용하여 삼각계산으로 자신의 위치를 산출하는 단계로 이루어지며, 부가적으로, 선택한 비컨들의 좌표를 이용하여 후보 비컨을 선택하여 정보를 저장하고 이동체의 위치를 산출하는 도중에 장애물에 의해 현재 선택한 비컨 중 임의의 비컨으로부터 공간 거리 값을 획득하지 못한 경우, 저장한 후보 비컨 중 임의의 후보 비컨을 선택하는 단계와; 그 선택한 후보 비컨을 포함하여 재결정한 최적의 비컨들의 공간거리 값을 이용하여 삼각계산으로 자신의 위치를 산출하는 단계와; 위치 산출에 성공한 경우 상기 재결정한 비컨들의 좌표를 이용하여 후보 비컨을 재선택하여 정보를 저장하는 단계를 포함하여 이루어진다.

위치 인식 시스템, 공간거리 값, 후보 비컨, 비컨 선택

Description

위치 인식 시스템에 사용되는 비컨의 선택 방법{Method of selecting beacon for positioning system}

본 발명은 비컨(Beacon)을 비교적 자유롭게 배치하고 장애물에 의해 기 선택된 비컨의 거리가 구해지지 않더라도 신속히 다른 비컨을 선택해서 지속적으로 이동체(특히, 로봇)의 위치를 산출할 수 있도록 한 위치 인식 시스템에 사용되는 비컨의 선택 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 어떠한 환경 내에서 이동 물체가 어디에 위치하는지 감시할 경우나 어떤 이동체(로봇)에 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.

실내에서 절대 위치를 측정하는 방법 중 현재 가장 실용성이 있으며 가장 많이 사용하고 있는 방법이 액티브 비컨을 이용한 방법이며, 국내외적으로 모바일 로봇의 위치인식에 대한 기술개발이 활발히 이루어지고 있다.

이러한 액티브 비컨을 이용한 위치 인식 시스템은, 천정에 초음파를 발신하 는 비컨을 다수 부착하고 이동체(로봇)에는 초음파를 수신하고 이를 처리하여 비컨과의 공간거리를 계산하고, 삼각계산으로 위치 좌표를 산출하는 수신기를 장착한다. 비교적 넓은 지역에서 동작하고 정밀도가 높은 것이 장점이며, 액티브 방식으로서 직류전원을 사용한다.

비컨(Beacon)을 이용한 초음파 위치 인식 시스템은 삼각계산을 통하여 위치좌표를 계산하는 방식으로서, 이를 위해서 최소한 비컨 3개가 필요하다.

종래의 초음파를 이용한 위치 인식 시스템은 이동체(로봇)가 동작하는 넓은 공간에서 이동체의 좌표를 계산할 때 특정 블록을 먼저 선택하여 이 블록에 해당하는 비컨으로 하여금 초음파를 발신하도록 이동체에서 고주파(RF) 명령을 발신한다. 이동체는 이때부터 초음파를 수신할 때까지 카운트를 하여 비컨과의 공간거리를 구하고, 3개의 공간거리를 토대로 삼각계산을 하여 이동체의 좌표를 구한다.

이러한 위치 인식 방식은 공간을 블록 단위로 분할하고 비컨을 배치하여 블록에서 위치를 인식하는 방식이다. 공간이 커지면 기본적인 위치인식시스템에 블록 확장 알고리즘을 부가하여 위치를 계산한다.

그러나 이러한 방식은, 이동체가 자신의 위치를 잃어 버리면 자신의 블록을 찾고 다시 블록 내의 위치를 계산해야 하기 때문에 위치 파악에 비효율적인 시간을 소모하게 된다. 이동체가 활동하는 넓은 공간에서 장애물 또는 강제이동(Kidnapping) 등에 의하여 이동체가 자신의 위치를 잃어버린 경우 자신의 위치를 찾기 위하여 특정 블록에 해당하는 비컨들과 통신을 시도하여 로봇이 위치한 블록을 먼저 찾아내고 블록을 구성하는 비컨과의 통신으로 이동체의 좌표값을 얻는다.

예를 들어, 도 1과 같은 공간에서 블록 00에 있던 이동체의 초음파 수신기가 가려져 있는 상황에서 블록 10으로 강제이동되었을 때 이동체는 자신의 위치를 찾기 위하여 먼저 블록 00에 해당하는 비컨 1, 비컨 2, 비컨 4 및 비컨 5와 통신을 하고, 이 블록에 자신이 없는 것을 확인한 후 블록 10에 해당하는 비컨 2, 비컨 3, 비컨 5 및 비컨 6과 통신을 시도한다. 이때 비로소 이동체 자신이 블록 10에 있으며 통신을 통하여 얻어낸 공간 거리 값을 이용하여 이동체의 위치좌표를 얻을 수 있다. 그러나 이때 비컨 2와 비컨 5와는 통신을 2번씩 하기 때문에 비효율적이다. 이러한 이유로 도 1의 비컨 5는 최대 4번이나 중복하여 통신을 해야하는 경우도 발생할 수 있음을 알 수 있다.

또한, 종래의 위치 인식 시스템은 이동체가 특정블록 안에서 위치 좌표를 계산하고 있을 때 장애물에 의하여 초음파를 제대로 수신하지 못하는 경우 위치 좌표를 구하지 못하게 된다. 다른 블록에 해당하는 비컨과 통신을 함으로써 좌표를 구할 수는 있으나 이는 블록단위로 위치를 계산하기 때문에 도 2처럼 다양한 환경에 효율적으로 대응하기가 어렵다. 도 2에 도시한 바와 같이 블록 10에서 활동하고 있던 이동체(로봇)가 장애물(11 ~ 14) 때문에 오직 비컨 3, 비컨 5 및 비컨 9로부터만 초음파를 받을 수 있는 경우 블록 단위로 삼각측량을 하던 방식으로는 좌표값을 얻을 수가 없는 문제점을 발생한다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 초음파를 이용한 위치 인식 시스템에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서,

본 발명의 목적은, 비컨(Beacon)을 비교적 자유롭게 배치하고 장애물에 의해 기 선택된 비컨의 거리가 구해지지 않더라도 신속히 다른 비컨을 선택해서 지속적으로 이동체(특히, 로봇)의 위치를 산출할 수 있도록 한 위치 인식 시스템에 사용되는 비컨의 선택 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 넓은 공간에서 이동하는 이동체의 위치를 계산하기 위해서 거리에 의해 중심점을 계산하고, 그 중심점을 기준으로 가장 최적의 비컨 3개 이상을 선택하여 이동체의 위치를 산출하도록 한 위치 인식 시스템에 사용되는 이동체 비컨의 선택 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 넓은 공간에 설치되어 있는 비컨들을 블록단위로 선택하는 대신에 공간거리를 기준으로 선택하여 통신을 효율적으로 수행함으로써, 장애물이 많은 환경에서도 비컨을 효과적으로 선택할 수 있어서 위치 인식에 더욱 강인한 시스템을 제공하고자 한 위치 인식 시스템에 사용되는 비컨의 선택 방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 "위치 인식 시스템에 사용되는 비컨의 선택 방법"은,

이동 공간의 소정 위치에 설치된 다수의 비컨과 통신을 통해 공간 거리 값을 획득하고 위치 좌표를 산출하는 이동체를 포함하는 위치 인식 시스템에 사용되는 비컨의 선택 방법에 있어서,

상기 다수의 비컨과 통신을 하여 모든 비컨과의 공간거리 값을 획득하는 단계와;

상기 획득한 공간거리 값을 비교하여 삼각계산에 이용할 최적의 비컨들을 선택하는 단계와;

상기 선택한 비컨들의 공간 거리 값을 이용하여 삼각계산으로 자신의 위치를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에서, 최적의 비컨들을 선택하는 단계는, 상기 획득한 공간거리 값이 가장 작은 삼각계산에 이용할 수 있는 3개의 비컨들을 선택하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 "위치 인식 시스템에 사용되는 비컨의 선택방법"은,

상기 선택한 비컨들의 좌표를 이용하여 후보 비컨을 선택하는 단계와;

상기 선택한 후보 비컨의 정보를 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 후보 비컨은 상기 선택한 최적의 비컨 중 공간 거리 값을 획득할 수 없을 경우 대치하여 사용하기 위한 후보 비컨을 의미하며, 후보 비컨의 정보는 각각의 비컨을 구분하기 위한 ID정보와 해당 비컨과의 공간 거리 값을 포함하는 것을 특징으로 한다. 아울러 후보 비컨의 선택은 위치 산출에 성공한 비컨들의 좌표 를 토대로 형성된 삼각형의 중점을 산출하고, 그 중점으로부터 가장 근접한 순서의 비컨을 후보 비컨으로 선택하는 것을 특징으로 한다.

이동체의 위치를 산출하는 도중에 장애물에 의해 현재 선택한 비컨 중 임의의 비컨으로부터 공간 거리 값을 획득하지 못한 경우, 상기 저장한 후보 비컨 중 임의의 후보 비컨을 선택하는 단계와;

상기 선택한 후보 비컨을 포함하여 재결정한 최적의 비컨들의 공간 거리 값을 이용하여 삼각계산으로 자신의 위치를 산출하는 단계와;

상기 위치 산출에 성공한 경우 상기 재결정한 비컨들의 좌표를 이용하여 후보 비컨을 재선택하는 단계와;

상기 재선택한 후보 비컨의 정보를 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에서, 재결정한 최적의 비컨들은, 이전에 위치 좌표 산출을 위해 선택한 비컨들 중에서 장애물에 의해 공간 거리 값을 획득하지 못한 비컨을 제외한 비컨들과 상기 선택한 후보 비컨을 포함하여 결정한 비컨들을 의미한다.

아울러 상기 후보 비컨의 재선택은, 상기 재결정한 최적의 비컨들의 좌표를 토대로 형성된 삼각형의 중점을 산출하고, 그 중점으로부터 가장 근접한 순서의 비컨을 후보 비컨으로 재선택하는 것을 특징으로 한다.

상기 위치 산출에 실패한 경우, 상기 재결정한 최적의 비컨과 후보 비컨을 포함하여 공간 거리 값을 확인하고, 공간 거리 값의 획득 수에 따라 최적의 비컨을 재선택하는 단계를 더 포함하며, 상기 최적의 비컨을 재선택하는 단계는 상기 공간 거리 값 획득 수가 2일 경우 상기 공간 거리 값을 획득할 수 있는 2개 비컨의 중점 좌표를 구하고, 그 중점으로부터 가장 근접한 거리에 있는 비컨을 상기 2개의 비컨에 포함시켜 최적의 비컨으로 선택하는 것을 특징으로 하며, 아울러 상기 공간 거리 값 획득 수가 1일 경우 상기 공간 거리 값을 획득할 수 있는 비컨을 중심으로 가장 근접한 거리에 있는 2개의 비컨을 상기 공간 거리 값을 획득할 수 있는 비컨에 포함시켜 최적의 비컨으로 선택하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 공간거리 단위로 비컨을 선택하기 때문에 거리 계산 시간의 소모를 줄일 수 있는 장점이 있다. 즉, 종래 기술에서는 미리 설정한 블록단위로 비컨을 선택하여 삼각계산을 하기 때문에, 이동체가 위치한 블록을 찾는데 비컨과의 통신이 필요하고 블록 단위에서 이동체의 위치를 찾는데 비컨과 중복통신을 하는 경우가 발생하며, 아울러 강제이동(Kidnapping) 등이 발생했을 때 넓은 공간에서 다시 초기화를 하고 이동체 자신의 위치를 찾아가는데 비효율적인 시간 소모가 발생하였으나, 본 발명은 블록 단위로 비컨을 선택하는 것이 아니라 공간거리 단위로 비컨을 선택하기 때문에 거리 계산 시간의 소모를 줄일 수 있는 장점이 있다.

또한, 미리 설정한 블록이 아닌 공간거리에 따라 블록을 선택하기 때문에 이 동체의 위치에 따라 블록이 가변적으로 변하고, 따라서 장애물에 의해 비컨 1개가 가려져도 자동으로 최적의 비컨 1개를 추가로 선택할 수 있으므로 지속적으로 삼각계산을 할 수 있는 장점이 있다.

또한, 종래에는 블록 단위로 비컨을 설치해야 하기 때문에 비컨을 설치할 때 여러 가지 제약 조건이 있었으나, 본 발명에 따르면 비컨을 비교적 자유롭게 배치할 수 있어 비컨 설치시 발생하는 여러 가지 제약을 해소할 수 있는 장점이 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명하기에 앞서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 3은 본 발명에 따른 "위치 인식 시스템에 사용되는 비컨의 선택방법"을 보인 흐름도로서, S는 단계(Step)를 나타낸다.

이에 도시한 바와 같이, 다수의 비컨과 통신을 하여 모든 비컨과의 공간거리 정보를 획득하는 단계(S101 ~ S103)와; 상기 획득한 공간거리 값을 비교하여 삼각계산에 이용할 최적의 비컨들을 선택하는 단계(S105)와; 상기 선택한 비컨들의 공간 거리 값을 이용하여 삼각계산으로 자신의 위치를 산출하는 단계(S107)로 이루어진다.

또한, 본 발명에 따른 "위치 인식 시스템에 사용되는 비컨의 선택방법"은, 상기 선택한 비컨들의 좌표를 이용하여 후보 비컨을 선택하는 단계(S109)와; 상기 선택한 후보 비컨의 정보를 저장하는 단계(S111)와; 이동체의 위치를 산출하는 도중에 장애물에 의해 현재 선택한 비컨 중 임의의 비컨으로부터 공간 거리 값을 획득하지 못한 경우, 상기 저장한 후보 비컨 중 임의의 후보 비컨을 선택하는 단계(S113 ~ S115)와; 상기 선택한 후보 비컨을 포함하여 재결정한 최적의 비컨들의 공간 거리 값을 이용하여 삼각계산으로 자신의 위치를 산출하는 단계(S117)와; 상기 위치 산출 성공 여부를 확인하여 위치 산출에 성공한 경우 상기 재결정한 비컨들의 좌표를 이용하여 후보 비컨을 재선택하는 단계(S119)와; 상기 재선택한 후보 비컨의 정보를 저장하는 단계(S121)와; 상기 위치 산출에 실패한 경우 상기 재결정한 최적의 비컨과 후보 비컨을 포함하여 공간 거리 값을 확인하고, 공간 거리 값의 획득 수에 따라 최적의 비컨을 재선택하는 단계(S125)를 더 포함하여 이루어진다.

이와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 "위치 인식 시스템에 사용되는 비컨의 선택방법"의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면 도 4 내지 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명은 도 4에 도시한 바와 같이, 이동체(200)가 이동할 공간의 소정 위치(일반적으로 천장)에 다수개의 비컨(101 ~ 114)(도 4에서 점으로 표현한 것은 전부 비컨을 의미함)이 설치된다. 여기서 설치되는 비컨들은 자유롭게 배치되며, 각각의 비컨은 자신의 ID에 맞는 RF신호를 수신하고, 그에 대응하여 초음파를 발신하는 기술 구성을 갖으며, 이동체(200)인 로봇은 RF신호 발신과 초음파 수신 그리고 비컨 선택 및 위치 산출을 위한 기술 구성과 정보 저장을 위한 메모리 등이 구비된다. 이러한 비컨과 이동체에 대한 기술 구성은 액티브 비컨 시스템을 이용하 는 위치 인식 시스템에서 널리 알려진 공지의 기술 구성이므로, 그의 자세한 설명은 생략한다.

본 발명은 상기와 같은 위치 인식 시스템에서 최적의 비컨을 선택하는 방법, 그리고 선택한 비컨을 이용하여 위치를 산출하는 방법, 아울러 위치 산출에 효율성을 도모하기 위한 후보 비컨을 선택 및 저장해 놓는 방법 등을 부가하여, 최적의 위치 인식 시스템을 구현하기 위한 것이다.

이를 위해서 본 발명은, 단계 S101에서 이동체(200)는 RF송신기를 이용하여 이동할 공간에 설치된 모든 비컨으로 RF신호를 송출하여 통신을 시도한다. 여기서 다수의 비컨과의 통신 방식은 모든 비컨에 통신 순서와 ID를 부여하고, 해당 순서에 맞는 비컨의 ID를 포함한 초음파 발신을 위한 RF신호를 송출하고, 다수의 비컨들은 자신의 ID를 포함한 RF신호를 수신한 경우에만 공간거리 값을 획득하기 위한 초음파를 발신하게 된다.

단계 S103에서 이동체(200)는 임의의 비컨으로부터 발신되는 초음파를 수신하게 되면, RF송신 후 초음파의 도달 시간을 카운트하고, 이를 거리 값으로 변환하여 해당 비컨에 대한 공간 거리 값을 획득하게 된다. 이러한 과정을 모든 비컨에 대해서 초기에 전부 수행하여 모든 비컨에 대한 공간 거리 값을 획득하게 된다.

다음으로, 단계 S105에서 상기 획득한 공간거리 값이 가장 작은 삼각계산에 이용할 수 있는 3개의 비컨을 최적의 비컨으로 선택한다. 즉, 본 발명은 위치 파악에 사용하는 비컨을 미리 설정한 블록단위로 선택하는 것이 아니고 공간 거리 값을 기준으로 선택하게 되며, 이렇게 위치 파악을 위한 비컨을 선택함으로써 선택한 비 컨과의 통신에 효율성을 도모할 수 있다.

도 4에 도시한 (1)이 상기와 같은 과정을 통해 선택한 비컨(101 ~ 103)을 의미하며, 이후 단계 S107에서는 선택된 비컨과의 공간 거리 값을 이용하여 통상의 삼각계산으로 위치 좌표를 산출하게 된다.

한편, 본 발명은 상기 선택한 최적의 비컨들과의 통신을 통해 위치 좌표를 산출하는 도중에 장애물에 의해 임의의 비컨과의 통신이 두절될 경우 처음부터 다시 최적의 비컨을 선택하는 것이 아니고 미리 정해놓은 후보 비컨을 이용함으로써, 위치 좌표 산출에 효율성을 도모한다.

이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 단계 S109에서 상기 위치 좌표 산출에 성공한 비컨에 대응하는 3개의 좌표를 이용하여 후보 비컨을 선택하게 되고, 단계 S111에서 상기와 같이 선택한 후보 비컨의 정보를 내부 메모리에 저장하게 된다.

즉, 상기 후보 비컨은 상기 선택한 최적의 비컨 중 장애물 등에 의해 공간 거리 값을 획득할 수 없을 경우 대치하여 사용하기 위한 비컨이며, 후보 비컨의 선택은 위치 산출에 성공한 3개 비컨들의 좌표를 토대로 형성된 삼각형의 중점을 산출하고, 그 중점으로부터 가장 근접한 순서의 비컨을 후보 비컨으로 선택하게 된다. 도 4에 도시한 (2)는 삼각계산에 이용하는 3개의 비컨(104 ~ 106)과 후보 비컨(107, 108)과의 관계를 보인 것이다.

여기서 삼각형의 중점을 계산하는 방법은 아래의 [수학식1]과 같다.

여기서 위치 계산에 성공한 비컨 1의 좌표는 x1, y1이고, 비컨 2의 좌표는 x2, y2이며, 비컨 3의 좌표는 x3, y3이다.

상기에서 후보 비컨의 정보는 각각의 비컨을 구분하기 위한 ID정보와 해당 비컨과의 공간 거리 값을 포함하며, 후보 비컨의 개수는 실험에 의해 적절하게 설정하는 것이 바람직하며, 본 발명에서는 2개를 후보 비컨으로 설정한다.

이러한 과정을 통해 후보 비컨을 선택하여 저장하고, 상기 선택한 3개의 최적의 비컨과의 통신을 통해 위치 좌표를 산출하게 된다. 위치 좌표를 산출하는 과정에서 장애물에 의해 기 선택된 비컨의 거리 값 획득에 실패할 경우(S113), 단계 S115에서와 같이 상기 미리 설정한 후보 비컨에서 최적의 비컨을 선택하여 삼각계산을 위한 최적의 비컨을 재결정하게 된다.

도 5는 삼각계산을 위한 비컨의 재결정 과정을 도시한 것이다.

최초에 선택한 삼각계산을 위한 비컨이 비컨 1(109), 비컨 2(111) 및 비컨 3(110)이고, 장애물(301)에 의해 비컨 1(109)의 공간 거리 값을 획득하지 못할 경우, 공간 거리 값의 획득 가능한 비컨 2(111)와 비컨 3(110)의 중점을 계산하고, 후보 비컨(114, 113) 중 그 중점으로부터 가장 근접한 위치에 있는 비컨 4(114)를 삼각계산을 위한 비컨으로 결정하게 된다. 따라서 삼각계산을 위해 새로이 재결정된 비컨은 비컨 2(111), 비컨 3(110) 및 비컨 4(114)가 된다. 다시 말해, 재결정한 최적의 비컨들은, 이전에 위치 좌표 산출을 위해 선택한 비컨들 중에서 장애물에 의해 공간 거리 값을 획득하지 못한 비컨을 제외한 비컨들과 상기 선택한 후보 비컨을 포함하여 결정한 비컨들을 의미한다.

이후 단계 S117에서는 새로이 재결정된 비컨의 공간 거리 값을 이용하여 주지한 바와 같이 삼각계산을 하여 위치를 산출하게 된다. 그리고 단계 S119에서는 위치 산출에 성공했는지를 확인하여, 위치 산출에 성공한 경우에는, 단계 S121로 이동하여 새로 선택한 비컨의 좌표를 이용하여 후보 비컨을 재선택하게 되고, 단계 S123에서는 상기 재선택한 후보 비컨의 정보(ID정보, 공간 거리 값)를 저장하게 된다.

여기서 후보 비컨의 재선택은, 상기 재결정한 최적의 비컨들의 좌표를 토대로 형성된 삼각형의 중점을 산출하고, 그 중점으로부터 가장 근접한 순서의 비컨을 후보 비컨으로 재선택하게 된다.

또한, 이동체가 이동하여 삼각계산을 위한 3개의 비컨이 바뀐 경우에도 주지한 바와 같은 후보 비컨을 재선택하는 과정을 통해 후보 비컨을 변경하여 설정해야한다.

예를 들어, 도 4에 도시한 (3)과 같이, 이동체(200)가 이동하여 처음 비컨이 (109, 111, 110)이 새로운 비컨(111, 110, 112)으로 변경된 경우, 그 변경된 비컨(111, 110, 112)의 중점 좌표를 구하고, 그 중점 좌표로부터 가장 근접한 2개의 비컨을 후보 비컨으로 다시 설정하게 된다. 따라서 이전에는 후보 비컨으로 112, 113이 선택되었으나, 변경된 비컨으로 인해 후보 비컨은 109, 114가 되는 것이다.

한편, 장애물에 의해 새롭게 3개의 비컨을 선택한 후 삼각 계산으로 위치를 산출하였으나, 위치 산출에 실패한 경우에는 단계 S125로 이동하여 최적의 비컨을 다시 선택하게 된다.

이 경우에는 공간 거리 값의 획득 수에 따라 비컨 선택 방법이 달라진다.

예를 들어, 도 6에 도시한 바와 같이, 초기에는 비컨 1(121), 비컨 2(122), 비컨 3(123)의 공간 거리 값을 이용하여 이동체(200)의 위치 좌표를 산출하는 도중에 장애물 1(302)에 의해 비컨 1(121)의 공간 거리 값을 획득하는 데 실패할 경우, 미리 설정된 후보 비컨(124, 125)과 통신을 수행하여 하나의 공간 거리 값을 획득하면 된다. 그러나 이때 장애물 2(303)에 의해 후보 비컨(124, 125)과의 공간 거리 값도 획득하지 못할 경우, 즉 장애물에 의하여 비컨 3개(121, 124, 125)의 공간 거리 값을 획득하지 못할 경우에는 상기 공간 거리 값을 정상적으로 획득할 수 있는 2개 비컨(122)(123)의 중점 좌표를 구하고, 그 중점으로부터 가장 근접한 거리에 있는 비컨 4(126)를 상기 2개의 비컨(122, 123)에 포함시켜 최적의 비컨(122, 123, 126)으로 선택하게 된다. 이후 단계 S117로 이동하여 삼각계산으로 위치를 다시 산출하여 성공하면 전술한 단계 S121로 이동하게 된다.

또한, 초기 3개의 비컨에 의해 공간 거리 값을 획득하여 삼각계산으로 위치를 산출하는 도중에 장애물에 의해 2개의 공간 거리 값을 획득하지 못할 경우에는 공간 거리 값을 획득할 수 있는 초기 1개의 비컨과 후보 비컨으로 설정한 2개의 비컨을 이용하여 삼각계산으로 위치 좌표를 산출하며 된다. 그러나 이 경우에도 위치 좌표 산출에 실패하고, 결국 초기 1개의 비컨에 대한 공간 거리 값만을 획득한 경 우에는, 상기 공간 거리 값을 획득할 수 있는 비컨을 중심으로 가장 근접한 거리에 있는 2개의 비컨을 상기 공간 거리 값을 획득할 수 있는 비컨에 포함시켜 최적의 비컨으로 선택한다. 이후 다시 삼각계산을 통해 위치 좌표를 산출하여 정상적으로 위치 좌표를 산출할 수 있는 경우에는, 단계 S121로 이동하여 후보 비컨을 재선택하게 되는 것이다.

즉, 본 발명은 장애물에 의하여 비컨 2개의 공간거리만을 확보하더라도 두 점의 중점을 기준으로 비컨 3개 이상을 다시 선택하여 지속적으로 삼각계산을 수행할 수 있으며, 장애물에 의하여 비컨 1개의 공간거리만을 확보하더라도 그 점을 기준으로 비컨 3개 이상의 공간거리 값을 확보하여 지속적으로 삼각계산을 수행할 수 있는 장점이 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

도 1은 종래 위치 인식 시스템에서 블록 단위로 위치를 인식하는 것을 설명하기 위한 설명도.

도 2는 종래 위치 인식 시스템에서 장애물의 다량 발생으로 위치 인식이 불가능한 경우를 설명하기 위한 설명도.

도 3은 본 발명에 따른 위치 인식 시스템에서 이동체 위치 산출방법을 보인 흐름도.

도 4는 본 발명에서 위치 인식을 위한 비컨의 선택 과정을 설명하기 위한 설명도.

도 5는 본 발명에서 장애물에 의해 기선택된 비컨의 공간거리 값을 획득하지 못할 경우 후보 비컨을 선택하는 방법을 설명하기 위한 설명도.

도 6은 본 발명에서 장애물에 의해 기선택된 비컨과 후보 비컨의 공간거리 값을 획득하지 못할 경우 삼각계산에 사용할 비컨을 새로이 선택하는 방법을 설명하기 위한 설명도.

101 ~ 114, 121 ~ 126… 비컨

200 ..... 이동체(로봇)

301 ~ 303… 장애물

Claims

이동 공간의 소정 위치에 설치된 다수의 비컨과 통신을 통해 공간 거리 값을 획득하고 이를 이용하여 위치 좌표를 산출하는 이동체를 포함하는 위치 인식 시스템에 사용되는 비컨의 선택 방법에 있어서,

상기 다수의 비컨과 통신을 하여 모든 비컨과의 공간거리 값을 획득하는 단계와;

상기 획득한 공간거리 값을 기초로 삼각계산에 이용할 최적의 비컨들을 선택하는 단계와;

상기 선택한 비컨들의 공간거리 값을 이용하여 삼각계산으로 자신의 위치를 산출하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 위치 인식 시스템에 사용되는 비컨의 선택 방법.
제1항에 있어서, 상기 최적의 비컨들을 선택하는 단계는, 상기 획득한 공간거리 값이 가장 작은 순서로 삼각계산에 이용할 수 있는 3개의 비컨들을 선택하는 것을 특징으로 하는 위치 인식 시스템에 사용되는 비컨의 선택 방법.
제1항에 있어서, 상기 위치 인식 시스템에서 이동체 위치 산출방법은,

상기 선택한 비컨들의 좌표를 이용하여 후보 비컨을 선택하는 단계와;

상기 선택한 후보 비컨의 정보를 저장하는 단계를 더 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 위치 인식 시스템에 사용되는 비컨의 선택 방법.
제3항에 있어서, 상기 후보 비컨은 상기 선택한 최적의 비컨 중 공간 거리 값을 획득할 수 없을 경우 대치하여 사용하기 위한 비컨인 것을 특징으로 하는 위치 인식 시스템에 사용되는 비컨의 선택 방법.
제3항에 있어서, 상기 후보 비컨의 정보는 각각의 비컨을 구분하기 위한 ID정보와 해당 비컨과의 공간 거리 값을 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 인식 시스템에 사용되는 비컨의 선택 방법.
제3항에 있어서, 상기 후보 비컨을 선택하는 단계는 위치 산출에 성공한 비컨들의 좌표를 토대로 형성된 삼각형의 중점을 산출하고, 그 중점으로부터 가장 근접한 비컨을 후보 비컨으로 선택하는 것을 특징으로 하는 위치 인식 시스템에 사용되는 비컨의 선택 방법.
제3항에 있어서, 상기 "위치 인식 시스템에 사용되는 비컨의 선택 방법"은,

이동체의 위치를 산출하는 도중에 장애물에 의해 현재 선택한 비컨 중 임의의 비컨으로부터 공간 거리 값을 획득하지 못한 경우, 상기 저장한 후보 비컨 중 임의의 후보 비컨을 선택하는 단계와;

상기 선택한 후보 비컨을 포함시켜 재결정한 최적의 비컨들의 공간 거리 값을 이용하여 삼각계산으로 자신의 위치를 산출하는 단계와;

상기 위치 산출에 성공한 경우 상기 재결정한 비컨들의 좌표를 이용하여 후보 비컨을 재선택하는 단계와;

상기 재선택한 후보 비컨의 정보를 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 인식 시스템에 사용되는 비컨의 선택 방법.
제7항에 있어서, 상기 재결정한 최적의 비컨들은, 이전에 위치 좌표 산출을 위해 선택한 비컨들 중에서 장애물에 의해 공간 거리 값을 획득하지 못한 비컨을 제외한 비컨들과 상기 선택한 후보 비컨을 포함시켜 새로이 결정한 비컨인 것을 특징으로 하는 위치 인식 시스템에 사용되는 비컨의 선택 방법.
제7항에 있어서, 상기 후보 비컨의 재선택은, 상기 재결정한 최적의 비컨들 의 좌표를 토대로 형성된 삼각형의 중점을 산출하고, 그 중점으로부터 가장 근접한 순서의 비컨을 후보 비컨으로 재선택하는 것을 특징으로 하는 위치 인식 시스템 사용되는 비컨의 선택 방법.
제7항에 있어서, 상기 "위치 인식 시스템에 사용되는 비컨의 선택 방법"은,

상기 위치 산출에 실패한 경우, 상기 재결정한 최적의 비컨과 후보 비컨을 포함하여 공간 거리 값을 확인하고, 공간 거리 값의 획득 수에 따라 최적의 비컨을 재선택하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 인식 시스템에 사용되는 비컨의 선택 방법.
제10항에 있어서, 상기 최적의 비컨을 재선택하는 단계는,

상기 공간 거리 값 획득 수가 2일 경우 상기 공간 거리 값을 획득할 수 있는 2개 비컨의 중점 좌표를 구하고, 그 중점 좌표로부터 가장 근접한 거리에 있는 비컨을 상기 2개의 비컨에 포함시켜 최적의 비컨으로 선택하는 것을 특징으로 하는 위치 인식 시스템에 사용되는 비컨의 선택 방법.
제10항에 있어서, 상기 최적의 비컨을 재선택하는 단계는,

상기 공간 거리 값 획득 수가 1일 경우 상기 공간 거리 값을 획득할 수 있는 비컨을 중심으로 가장 근접한 거리에 있는 2개의 비컨을 상기 공간 거리 값을 획득할 수 있는 비컨에 포함시켜 최적의 비컨으로 선택하는 것을 특징으로 하는 위치 인식 시스템에 사용되는 비컨의 선택 방법.