KR20100043740A - 위치인식 장치 및 위치인식 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 위치인식 장치 및 위치인식 방법은, GPS 시스템의 GPS 신호를 수신하여 처리하는 GPS 처리부; 근거리 네트워크 시스템의 근거리 무선 신호를 수신하여 처리하는 근거리 네트워크 처리부; 상기 GPS 신호의 세기에 기초하여, 상기 GPS 처리부 및 상기 근거리 네트워크 처리부 중 어느 하나를 통해 현재 위치가 산출되도록 제어하는 제어부를 포함한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 실내외 환경 변화와는 무관하게 광범위한 영역에서 사용자의 위치를 실시간 인식할 수 있다.
위치인식, 지그비, 위치기반 서비스

Description

위치인식 장치 및 위치인식 방법{Location recognization system and location recognization method}
본 발명의 실시예는 위치인식 장치 및 위치인식 방법에 관한 것이다.
이동통신기술의 발달에 따라 각종 전자장치에 통신기능을 부가하여 다양한 서비스를 제공하고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 또한, 전자장치의 이동성이 향상됨에 따라 시간과 장소에 구애됨이 없이 이동통신망을 통해 다양한 서비스를 제공할 수 있다.
이에, 이동하는 사용자의 위치에 따라 서비스를 제공하는, 위치 기반 서비스(LBS: Location Based Services)는 넓은 활용성 및 편리함으로 인하여 크게 각광받고 있다. 위치 기반 서비스란 사용자의 위치를 파악하고, 그 위치와 관련된 부가 정보 제공하는 통신 서비스를 말한다. 위치 기반 서비스를 이용하는 경우, 이동중인 사용자에게 길을 안내하거나, 목적지와 관련된 정보 등을 제공할 수 있다.
위치 기반 서비스를 제공하기 위해서는 사용자의 위치를 실시간으로 파악하는 것이 필수적이다. 이에, 현재 사용되고 있는 위치 인식 기술로는 GPS(Global Positioning System) 시스템이 있다. GPS 시스템은 복수개의 GPS 위성으로부터 GPS 신호를 수신하여 현재 위치를 비교적 정확하게 산출한다. GPS 시스템은 4개 이상의 GPS 위성으로부터 GPS 신호를 수신하는 경우 고도까지 산출이 가능하며, 많은 위성으로부터 신호를 수신할수록 위치 인식 결과의 정확도는 향상된다.
그러나, 사용자가 건물 안이나, 터널, 지하 주차장 등, GPS 신호가 도달하기 어려운 지역에 위치하고 있는 경우, 사용자의 위치를 인식하기 어렵다는 문제점이 있다.
또한, 사용자의 위치를 인식하는 방법으로서, 근거리 무선 네트워크를 이용하는 기술이 제안된 바 있다. 근거리 무선 네트워크 기술로는 지그비(ZigBee), 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency IDentification) 등을 들 수 있는데, 그 중에서 근거리 통신을 지원하는 IEEE 802.15.4 표준 가운데 하나인 지그비 기술에 대한 관심이 집중되고 있다. 지그비 네트워크는 PAN ID(Personal Area Network IDentification), 채널과 같은 네트워크 정보로 구분되므로, 단일 네트워크를 구성하는 지그비 장치들에는 동일한 네트워크 정보가 할당된다. 따라서, 소정 네트워크에 포함되는 사용자의 경우 그 고유정보를 통해 위치를 확인할 수 있으며, 또한, 네트워크를 통해 위치정보를 제공받는 것도 가능하다.
그러나, 근거리 무선 네트워크는, 통신거리의 한계로 인해 서비스 영역 내에 진입한 사용자에 한해 위치 인식이 가능함으로 광범위한 지역에서의 서비스가 불가능하다는 단점이 있다.
본 발명의 실시예는 실내외 환경 변화와는 무관하게 광범위한 영역에서 사용자의 위치를 실시간 인식할 수 있는 위치인식 장치 및 위치인식 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 위치인식 장치는, GPS 시스템의 GPS 신호를 수신하여 처리하는 GPS 처리부; 근거리 네트워크 시스템의 근거리 무선 신호를 수신하여 처리하는 근거리 네트워크 처리부; 상기 GPS 신호의 세기에 기초하여, 상기 GPS 처리부 및 상기 근거리 네트워크 처리부 중 어느 하나를 통해 현재 위치가 산출되도록 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 위치인식 방법은, GPS 시스템의 GPS 신호를 수신하는 단계; 상기 GPS 위성신호의 세기와 소정 기준값을 비교하는 단계; 상기 GPS 신호의 세기가 상기 기준값 보다 작은 경우, 근거리 네트워크 시스템의 근거리 무선 신호를 이용하여 현재 위치를 산출하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 실내외 환경 변화와는 무관하게 광범위한 영역에서 사용자의 위치를 실시간 인식할 수 있다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 위치인식 장치 및 위치인식 방법에 대해서 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 실시예를 설명함 에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 위치인식 장치의 사용 상태도이다.
본 발명의 실시예에 따른 위치인식 장치(100)는, GPS(Global Positioning System)위성을 이용하는 GPS 시스템과 근거리 네트워크 시스템을 이용하여 현재 위치를 인식한다. 이에, 본 실시예에서는 근거리 네트워크 시스템으로서 지그비 네트워크를 적용한 경우를 예시하기로 한다.
GPS 시스템은 지구를 중심으로 궤도를 도는 GPS 위성(10)을 이용한 위치인식 시스템이다. 위치인식 장치(100)는 GPS 위성(10)으로부터 위성의 위치정보가 포함된 GPS 신호를 수신하여, 수신된 신호의 시간차를 측정함으로써 GPS 위성(10)과 위치인식 장치(100) 간의 거리를 산출할 수 있다. 이에, 최소한 세 개의 GPS 위성(10)과의 거리와 각 위성의 위치를 산출하면 삼변 측량에서와 같은 방법을 이용해 위치인식 장치(100)의 위치를 계산할 수 있다
지그비 네트워크(50)는, 네트워크를 관리하는 코디네이터(52), 네트워크의 라우팅 기능을 수행하는 라우터(54) 및 종단장치(56)로 구성된다. 코디네이터(52)는 통신 단위구역에 따른 고유의 채널번호 및 PAN(Personal Area Network) ID에 따라 네트워크를 구축하여 라우터(54) 및 종단장치(56)의 기기 정보, 라우팅 정보 등을 처리한다. 이에, 위치인식 장치(100)는 지그비 네트워크(50)의 종단장치로 동작하여 코디네이터(52)와 접속함으로써 현재 위치를 인식할 수 있다.
위치인식 장치(100)는 GPS 위성(10)을 이용한 위치인식 및 지그비 네트워 크(50)를 이용한 위치인식 기능을 모두 수행할 수 있다. 이에, 위치인식 장치(100)는 GPS 신호의 수신상태가 양호한 야외에 위치한 경우, GPS 시스템을 이용하여 현재 위치를 산출한다. 반면, 지그비 네트워크(50)의 서비스 영역(50)에 진입해 있는 경우 지그비 네트워크(50)의 코디네이터(52), 혹은 라우터(54)를 스캐닝 하여 해당 네트워크에 참여(Join) 함으로써 현재 위치를 산출할 수 있다.
여기서, 위치인식 장치(100)는 GPS 시스템을 기본 위치인식 방법으로 설정하고, GPS 신호가 악화되는 경우에 한해 지그비 네트워크(50)를 통해 위치인식을 시도하는 것이 가능하다. 이러한 경우, GPS 신호 수신 상태가 양호하면 지그비 네트워크(50) 접속을 위한 구성은 슬립(sleep)상태를 유지할 수 있음으로 전원을 절약할 수 있고 시스템 효율을 향상시킬 수 있다.
또는, GPS 시스템 이용을 위한 구성 및 지그비 네트워크(50) 접속을 위한 구성을 항상 활성화상태로 유지하고, GPS 신호 및 지그비 네트워크(50)의 근거리 무선 신호의 신호 세기를 상호 비교하여 신호 세기가 강한 쪽의 시스템을 통해 현재 위치를 인식하는 것 또한 가능하다.
또한, GPS 신호가 미약하여, 위치인식 장치(100)의 지그비(140) 장치가 활성화되었으나, 지그비 네트워크(50)가 설치되지 않은 지역에서는 지그비(140)의 접속 시도가 주기적으로 반복되게 된다.
본 발명의 실시예에 따른 위치인식 장치(100)는, 위치 기반 서비스를 제공하는 내비게이션, 휴대전화, PMP 등의 다양한 전자장치에 적용될 수 있다. 예컨대, 내비게이션 장치에 본 발명의 실시예에 따른 위치인식 장치(100)를 적용하는 경우, 사용자가 실외 주행중인 상태에선 GPS 시스템을 이용하여 길안내 서비스를 제공하고, 사용자가 건물로 진입하면 해당 건물에 구축된 지그비 네트워크(50)를 통해 서비스를 제공할 수 있다. 이러한 경우, 지그비 네트워크(50)는 해당 건물 내의, 주차장, 비상구, 엘리베이터, 화장실, 매장, 등에 대한 정보 및 해당 장소에 도달하기 위한 길안내 서비스를 제공할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 위치인식 장치의 제어 블록도이다. 본 실시 예에서는 근거리 네트워크 시스템으로서 지그비 네트워크(50)를 적용한 경우를 예시하고 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 위치인식 장치(100)는, GPS 시스템의 GPS 신호를 수신하여 현재 위치를 산출하는 GPS 처리부(120)와, 지그비 네트워크 시스템의 근거리 무선 신호를 수신하여 현재 위치를 산출하는 지그비 처리부(140)와, GPS 처리부(120) 및 지그비 처리부(140) 중 어느 하나를 통해 현재 위치가 산출되도록 제어하는 제어부(160)와, 서비스 데이터 혹은 위치 데이터 표시를 위한 디스플레이부(180)를 포함한다.
GPS 처리부(120)는 GPS 신호를 수신처리 하여 제어부(160)에 제공한다. GPS처리부(120)는 GPS 신호를 통해 현재 위치를 산출하여 현재 위치 정보를 제어부(160)에 제공할 수 있으며, 혹은, GPS 신호를 현재 위치를 산출할 수 있는 신호로 변환하여 제어부(160)에 제공할 수 있다. 또한, GPS 처리부(120)는 수신된 GPS 신호의 신호 세기 감지를 위한 RSSI(Received Signal Strength Indication)(122)를 포함하여, GPS 신호의 수신 세기를 측정한다. GPS 처리부(120)는 RSSI(122)를 통해 측정 된 GPS 신호의 수신 세기와 기 설정된 수신 세기의 기준값을 비교하여 비교 결과에 따라 GPIO(General Purpose Input/Output) 핀을 통해 하이(HIGH) 혹은 로우(LOW) 신호를 지그비 처리부(140)로 출력한다. GPS 처리부(120)는 GPS 신호의 수신 세기가 기준값보다 큰 경우, 지그비 처리부(140) 측에 하이(HIGH)신호와 인터럽트(Interrupt) 신호를 출력할 수 있다.
지그비 처리부(140)는 지그비 네트워크(50)에 참여(Join)하여 지그비 통신을 수행한다. 지그비 처리부(140)는 GPS 처리부(120)에서 출력된 하이(HIGH)신호 및 인터럽트(Interrupt) 신호에 의해 활성화되고, 로우(LOW)신호에 의해 슬립(sleep) 상태로 전환될 수 있다. 또한, 제어부(160)가 출력하는 제어신호에 따라 지그비 처리부(140)가 활성화상태 혹은, 슬립상태로 전환되도록 구성하는 것도 가능하다.
활성화된 지그비 처리부(140)는 이웃 네트워크를 스캐닝하여 지그비 네트워크(50)에 참여요청을 하고, 해당 네트워크의 코디네이터(52)로부터 PAN ID와 채널 등의 네트워크 정보를 수신하여 지그비 네트워크(50)에 참여할 수 있다. 소정 지그비 네트워크(50)에 참여한 지그비 처리부(140)는 해당 지그비 네트워크(50)의 PAN ID, 채널 등의 고유정보를 통해 현재 위치를 인식하는 것이 가능하며, 코디네이터(52) 측에서 지그비 처리부(140) 측으로 위치정보를 제공하도록 하는 것도 가능하다.
지그비 처리부(140)에 대한 위치정보 산출 방식은 종단장치(56)가 지그비 네트워크(50) 구성요소인 다수의 라우터(54)의 신호를 수신한 후, 신호 세기가 가장 큰 라우터(54)로 경로를 지정함으로써, 자신의 위치를 파악할 수 있다. 이를 위해 종단장치(56)는 상기의 방법을 주기적으로 실행함으로써, 실시간 위치 인식이 가능하게 된다.
제어부(160)는 GPS 처리부(120) 및 지그비 처리부(140)와 UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter) 방식으로 연결되어 각 처리부(120, 140)와 데이터를 송수신한다. 제어부(160)는 GPS 처리부(120)로 수신되는 GPS 신호의 세기에 따라, GPS 처리부(120) 및 지그비 처리부(140) 중 어느 하나를 통해 현재 위치가 산출되도록 제어한다.
제어부(160)는 GPS 신호의 세기가 기 설정된 신호 세기 보다 큰 경우, GPS 처리부(120)를 통해 현재 위치가 산출되도록 하는 한편, 지그비 처리부(140)는 슬립상태를 유지하도록 제어한다. GPS 신호를 처리하여 현재 위치를 산출하는 과정은 GPS 처리부(120)가 처리하도록 하거나, 제어부(160)가 GPS 처리부(120)로부터 제공받은 데이터를 이용하여 직접 현재 위치를 산출하도록 하는 것도 가능하다.
제어부(160)는 GPS 신호의 세기가 기 설정된 신호 세기 보다 작은 경우, 지그비 처리부(140)를 통해 현재 위치가 산출되도록 하는 한편, GPS 처리부(120)가 GPS 신호의 세기를 주기적으로 모니터링 하도록 제어한다. 제어부(160)는 지그비 처리부(140)를 통해 지그비 네트워크(50)에 참여하여 코디네이터(52)와 통신을 수행함으로써 현재 위치를 인식할 수 있다. 지그비 처리부(140)를 통해 현재 위치를 인식하는 중에, GPS 신호의 세기가 기 설정된 신호 세기 보다 큰 것으로 감지된 경우, 제어부(160)는 다시 GPS 처리부(120)를 통해 현재 위치가 산출되도록 하는 한편, 지그비 처리부(140)는 슬립상태로 전환시킨다.
한편, GPS 처리부(120) 및 지그비 처리부(140)가 항상 활성화상태를 유지하도록 설계한 경우, 제어부(160)는 GPS 신호의 세기와 지그비 처리부(140)를 통해 수신되는 지그비 네트워크(50)의 무선신호의 세기를 상호 비교하여 수신 상태가 양호한 쪽을 통해 현재 위치가 인식되도록 하는 것도 가능하다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 위치인식 장치의 제어흐름은 도 3에 도시된 바와 같다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 위치인식 장치의 제어 흐름도로서, GPS처리부가 출력하는 신호에 따라 지그비 처리부(140)의 활성화/슬립상태가 전환되도록 구성한 경우를 예시한 것이다.
위치인식 기능이 시작되면, GPS 처리부(120)는 RSSI(122)를 통해 GPS 신호의 신호 세기를 감지하여 기 설정된 기준값보다 큰지 여부를 판단한다(S10).
판단결과, 감지된 GPS 신호의 신호 세기가 기 설정된 기준값 보다 작은 경우, 지그비 처리부(140)에 인터럽트신호 및 GPIO 하이(HIGH) 신호를 출력한다(S18).
이에, 지그비 처리부(140)는 활성화 되며(S20), 활성화된 지그비 처리부(140)는 GPIO 하이(HIGH) 상태가 유지되고 있는지 확인한다(S22).
GPIO 하이(HIGH) 상태가 유지되고 있는 경우 지그비 처리부(140)는 이웃의 지그비 네트워크(50)에 참여를 시도하고, 네트워크 참여에 성공하였는지 여부를 판단한다(S24).
네트워크 참여에 실패한 경우 네트워크에 참여를 재시도하고(S26), 네트워크 참여에 성공한 경우 지그비 통신을 수행한다(S28).
지그비 통신 수행 중에, 지그비 처리부(140)는 GPIO 하이(HIGH) 상태가 유지되고 있는지 여부를 주기적으로 확인하여(S22), GPIO 로우(LOW) 상태가 감지된 경우 슬립모드로 전환된다(S16).
한편, S10단계에서 GPS 신호의 신호 세기를 감지하여 기 설정된 기준값보다 큰지 여부를 판단한 결과, 감지된 GPS 신호의 신호 세기가 기 설정된 기준값 보다 큰 경우, GPS 처리부(120)는 지그비 처리부(140)에 GPIO 로우(LOW) 신호를 출력한다(S18).
이에, 지그비 처리부(140)는 슬립상태를 유지하며, GPS 처리부(120)가 활성화상태를 유지하여 GPS 시스템을 통해 현재 위치를 인식할 수 있다(S14).
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 위치인식 장치의 사용 상태도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 위치인식 장치의 제어 블록도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 위치인식 장치의 제어 흐름도.

Claims (9)

  1. GPS 시스템의 GPS 신호를 수신하여 처리하는 GPS 처리부;
    근거리 네트워크 시스템의 근거리 무선 신호를 수신하여 처리하는 근거리 네트워크 처리부;
    상기 GPS 처리부에 수신된 상기 GPS 신호의 세기에 기초하여, 상기 GPS 처리부 및 상기 근거리 네트워크 처리부 중 어느 하나를 통해 현재 위치가 산출되도록 제어하는 제어부를 포함하는 위치인식 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 근거리 네트워크 처리부는,
    지그비(ZigBee) 방식의 근거리 무선 신호를 수신하여 현재 위치를 산출하는 위치인식 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 GPS 신호의 세기가 소정 기준값 보다 작은 경우, 상기 근거리 네트워크 처리부를 통해 현재 위치가 산출되도록 제어하는 위치인식 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 GPS 신호의 세기가 상기 기준값 보다 큰 경우, 상기 근거리 네트워크 처리부를 슬립상태로 전환하고 상기 GPS 처리부를 통해 현재 위치가 산출되도록 제어하는 위치인식 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 GPS 신호의 세기가 상기 근거리 무선 신호의 세기보다 작은 경우, 상기 근거리 네트워크 처리부를 통해 현재 위치가 산출되도록 제어하는 위치인식 장치.
  6. GPS 시스템의 GPS 신호를 수신하는 단계;
    상기 GPS 위성신호의 세기와 소정 기준값을 비교하는 단계;
    상기 GPS 신호의 세기가 상기 기준값 보다 작은 경우, 근거리 네트워크 시스템의 근거리 무선 신호를 이용하여 현재 위치를 산출하는 단계를 포함하는 위치인식 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 근거리 네트워크 시스템의 근거리 무선 신호를 수신하여 현재 위치를 산출하는 단계는,
    지그비(ZigBee) 방식의 근거리 무선 신호를 수신하여 현재 위치를 산출하는 단계를 포함하는 위치인식 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 GPS 신호의 세기가 상기 기준값 보다 큰 경우, 상기 GPS 신호를 수신하여 현재 위치를 산출하는 단계;
    상기 근거리 무선 신호를 수신하여 현재 위치를 산출하는 근거리 네트워크 처리부를 슬립상태로 전환시키는 단계를 포함하는 위치인식 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 GPS 위성신호의 세기와 기준값을 비교하는 단계는,
    상기 근거리 네트워크 시스템의 근거리 무선 신호를 수신하는 단계와;
    상기 근거리 무선 신호의 세기를 상기 기준값으로 설정하는 단계와;
    상기 GPS 위성신호의 세기와 상기 근거리 무선 신호의 세기를 비교하는 단계를 포함하는 위치인식 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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