KR20100102000A - Location estimation system using a vibration sensor and method therefor - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A location estimation system using a vibration sensor and a method thereof are provided to improve the accuracy in the location estimation of a tracking target object by compensating a movement speed for the tracking target object. CONSTITUTION: A tracking target terminal(10) outputs location information by measuring the strength of a reception signal based on a signal received from each transmitter and receiver, and The transmitter and receiver output a strength measurement signal to a tracking target terminal at a preset period. An RTLS server(30) estimates the location of the tracking target object by calculating the reception signal strength in distance information, and then estimates the optimal location of the target object by compensating the movement speed obtained in the estimated location.

Description

진동센서를 이용한 위치추적 시스템 및 그 방법{LOCATION ESTIMATION SYSTEM USING A VIBRATION SENSOR AND METHOD THEREFOR}LOCATION ESTIMATION SYSTEM USING A VIBRATION SENSOR AND METHOD THEREFOR}

본 발명은 실시간 위치추적시스템(Real-Time Location System)에서 추적대상단말기의 위치를 보다 정확하게 추정하는 것이 가능한 진동센서를 이용한 위치추적시스템 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a location tracking system and a method using a vibration sensor that can more accurately estimate the position of the terminal to be tracked in a real-time location system (Real-Time Location System).

실시간 위치추적시스템(RTLS; Real Time Location System)이란 실시간 위치 추적 기술로 공사 현장, 놀이공원, 병원 등의 한정된 공간에서 사람 또는 장비의 위치 추적기술로, 신호세기를 이용한 삼각측량법 또는 TDOA(Time Difference of Arrival) 방식 등을 주로 사용하여 위치를 추적하는 기술이다. Real Time Location System (RTLS) is a real-time location tracking technology that tracks the location of people or equipment in confined spaces, such as construction sites, amusement parks, and hospitals, and uses triangulation or TDOA (Time Difference) using signal strength. of Arrival) is a technique for tracking location using mainly methods.

여기서, 실시간 위치추적시스템(RTLS)은 무선 랜(Wireless LAN)이나 RFID 기술을 활용하여 주로 활용되고 있으며, 사용하는 방법에 따라 많은 분야에서 활용 가능하다.Here, the real-time location tracking system (RTLS) is mainly utilized by using a wireless LAN or RFID technology, and can be used in many fields depending on the method used.

일반적으로, RTLS는 각 사물에 추적대상단말기, 예를 들어 RFID(Radio Frequency Identification) 태그가 부착되며, RTLS 송수신기 예를 들어 RFID 리더는 상기 RTLS 추적대상단말기가 부착된 사물의 고유 식별자(ID)를 무선으로 인식하여, 해당 정보를 수집, 저장, 가공, 추적함으로써 사물에 대한 측위 서비스를 제공하게 된다. 여기서, RTLS 송수신기는 추적대상단말기의 위치를 파악하기 위해, 추적대상단말기의 전파 수신에 따른 신호의 세기와 신호 도착시각 및 신호 수신 방향을 포함하는 위치 정보를 이용하여 RTLS 추적대상단말기의 위치를 인식한다.In general, the RTLS has a tracking terminal, for example, a Radio Frequency Identification (RFID) tag attached to each object, and the RTLS transceiver, for example, an RFID reader, assigns a unique identifier (ID) of the object to which the RTLS tracking terminal is attached. It recognizes wirelessly, and collects, stores, processes, and tracks corresponding information to provide a location service for an object. Here, the RTLS transceiver recognizes the position of the RTLS tracking target terminal by using location information including the signal strength, signal arrival time, and signal reception direction according to the radio wave reception of the tracking target terminal to determine the position of the tracking target terminal. do.

도 1은 기존의 신호세기(Received Signal Strength)를 이용한 위치추적 시스템을 나타낸 도면으로서, 추적대상단말기(1), 다수의 송수신기(3) 및 RTLS 서버(5)를 포함하여 이루어져 있다.1 is a view showing a location tracking system using a conventional signal strength (Received Signal Strength), consisting of a tracking target terminal 1, a plurality of transceivers (3) and RTLS server (5).

상기 추적대상단말기(1)는 위치가 고정된 각 송수신기(3)로부터 신호를 획득하고 수신된 신호의 세기를 측정한 후 측정된 각 송수신기(3)의 신호 세기 정보를 무선 출력한다.The tracking target terminal 1 acquires a signal from each transceiver 3 having a fixed position, measures the strength of the received signal, and wirelessly outputs the measured signal strength information of each transceiver 3.

다수의 송수신기(3)는 미리 설정된 주기로 세기측정용 신호를 추적대상단말기(1) 측으로 출력함과 아울러 특정 추적대상단말기(1)로부터 신호 세기 정보가 수신되면 RTLS 서버(5)로 전송 및 중계하게 된다.The plurality of transceivers 3 output the strength measurement signal to the tracking target terminal 1 at predetermined intervals, and transmit and relay the signal strength information to the RTLS server 5 when signal strength information is received from the specific tracking target terminal 1. do.

RTLS 서버(5)는 추적대상단말기(1)로부터 전송된 각 송수신기에 대한 수신신호 세기 정보를 거리 정보로 환산하고, 상기 거리 정보를 이용한 삼각측량법을 통해 추적대상단말기(1)의 상대적 위치를 계산하게 된다.The RTLS server 5 converts received signal strength information of each transceiver transmitted from the tracking target terminal 1 into distance information, and calculates a relative position of the tracking target terminal 1 through triangulation using the distance information. Done.

이와 같은 종래 기술은 추적대상단말기가 실제로 이동하고 있는지 또는 고정되어 있는지를 알 수 있는 방법은 무선신호의 변화를 보고 판단할 수밖에 없다. 이 에 따라 무선환경의 특성상 추적 대상물이 고정되어 있을지라도 외부 요인(장애물)과 무선환경(시변 특성)의 다변화로 인해 항상 움직이는 대상물로 인식되는 문제가 있었다. In the prior art as described above, the method of determining whether the tracking target terminal is actually moving or fixed has no choice but to determine the change in the radio signal. Accordingly, even if the tracking object is fixed due to the characteristics of the wireless environment, there is a problem that it is always recognized as a moving object due to the diversification of external factors (obstacles) and wireless environment (time-varying characteristics).

이에 따라 추적대상단말기에 관성센서(자이로, 가속도 센서 등)를 이용한 위치 추적 시스템도 고려해 볼 수 있으나, 이는 방대한 계산량 때문에 고가의 고전력의 CPU를 사용하여야 하고, 센서 고유의 오차로 인한 에러 누적의 문제로 고정밀의 고가의 센서를 사용하여야 한다는 부담이 발생되게 된다.Accordingly, we can consider the position tracking system using inertial sensors (gyro, acceleration sensor, etc.) in the tracking target terminal, but this requires the use of expensive and high power CPU due to the large amount of calculation, and the problem of error accumulation due to the inherent error of the sensor. As a result, the burden of using a high-precision expensive sensor is generated.

본 발명은 실시간 위치추적시스템(Real-Time Location System)에서 추적대상단말기에 진동센서를 내장하여 추적 대상물에 대한 이동속도를 보상함으로써, 추적 대상물에 대한 위치추정의 정확도를 보다 더 향상시킬 수 있는 진동센서를 이용한 위치추적 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention compensates the moving speed of a tracking target by embedding a vibration sensor in the tracking target terminal in a real-time location system, thereby improving the accuracy of position estimation for the tracking target. It is to provide a location tracking system and a method using a sensor.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 수단은, 추적 대상물의 진동에 따른 이동신호와 위치가 고정된 각 송수신기로부터 수신된 신호를 통해 수신신호세기를 측정하여 위치 정보를 출력하는 추적대상단말기; 미리 설정된 주기로 세기측정용 신호를 추적대상단말기 측으로 출력함과 아울러 상기 추적대상단말기로부터 수신된 이동신호 및 수신신호세기를 포함한 위치 정보를 RTLS 서버로 전송하는 다수의 송수신기; 및 상기 특정 송수신기로부터 수신된 각 송수신기에 대한 수신신호세기를 거리 정보로 환산하여 상기 추적대상단말기의 위치를 추정하고, 상기 추적대상단말기의 이동신호를 보폭신호로 변환하여 이동속도를 획득한 후 상기 추정된 위치에 상기에서 획득된 이동속도를 보상하여 최적의 위치를 추정하는 RTLS 서버;를 포함하는 것을 특징으로 한다.Technical means of the present invention for achieving the above object is a tracking target terminal for outputting the position information by measuring the received signal strength through the signal received from each of the transceiver and the fixed position and the moving signal according to the vibration of the tracking object; A plurality of transceivers for outputting a strength measurement signal to a tracking target terminal at a predetermined period and transmitting location information including a moving signal and a received signal strength received from the tracking target terminal to an RTLS server; And calculating the position of the tracking target terminal by converting the received signal strength of each transceiver received from the specific transceiver into distance information, and converting the movement signal of the tracking target terminal into a stride signal to obtain a moving speed. And an RTLS server estimating an optimum position by compensating for the movement speed obtained above at the estimated position.

구체적으로, 상기 추적대상단말기는, 추적 대상물의 움직임에 따라 소정의 진동신호를 발생하는 진동센서; 다수의 송수신기와 근거리 무선통신을 수행하는 근거리무선통신부; 상기 근거리무선통신부를 통해 수신된 각 송수신기의 수신신호의 세기를 측정하는 신호세기측정부와, 상기 진동센서를 통해 입력된 진동신호의 펄스수를 카운트하여 이동신호를 획득하는 이동신호생성부, 및 상기에서 얻어진 각 송수신기의 수신신호의 세기와 이동신호 및 자신의 ID를 포함한 위치 정보를 생성하여 근거리무선통신부를 통해 송출하는 위치정보전송부를 구비한 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.Specifically, the tracking target terminal, the vibration sensor for generating a predetermined vibration signal in accordance with the movement of the tracking target; A short range wireless communication unit performing short range wireless communication with a plurality of transceivers; A signal strength measuring unit for measuring the intensity of a received signal of each transceiver received through the short range wireless communication unit, a moving signal generation unit for obtaining a movement signal by counting the number of pulses of the vibration signal input through the vibration sensor; And a control unit including a location information transmission unit for generating location information including the strength of the received signal of each transceiver and the movement signal and its ID, and transmitting the location information through the short range wireless communication unit.

또한, 상기 이동신호는 입력된 진동신호의 펄스수를 카운트한 펄스 카운트 값이거나 또는 상기 진동신호의 펄스폭 또는 펄스수를 진폭으로 변환한 보폭관련 진폭신호인 것을 특징으로 한다.The moving signal may be a pulse count value in which the number of pulses of the input vibration signal is counted or a stride-related amplitude signal in which the pulse width or the number of pulses of the vibration signal is converted into an amplitude.

상기 추적대상단말기는 무선 랜(Wireless LAN), 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), UWB(Ultra Wide Band) 또는 WiFi 중 어느 하나의 통신 방식을 이용하는 것을 특징으로 한다.The tracking target terminal is characterized by using any one of a wireless LAN, Bluetooth, Zigbee, UWB (Ultra Wide Band) or WiFi.

상기 RTLS 서버는, 상기 송수신기로부터 수신된 각 송수신기에 대한 수신신호세기를 거리 정보로 환산한 후 삼각측량법을 통해 추적대상단말기의 위치를 추정하는 위치추정부; 상기 송수신기로부터 수신된 추적대상단말기의 이동신호를 보폭신호로 변환하고 변환된 보폭신호를 통해 이동속도를 획득하는 이동속도계산부; 및 상기 위치추정부에 의해 추정된 위치에 상기 이동속도계산부에서 획득된 이동속도를 보상하여 상기 추적대상단말기의 최적의 위치를 추정하는 위치보상추정부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The RTLS server includes: a position estimation unit for estimating the position of the tracking target terminal through triangulation after converting received signal strengths of the transceivers received from the transceiver into distance information; A moving speed calculator for converting a moving signal of the tracking target terminal received from the transceiver into a stride signal and obtaining a moving speed through the converted stride signal; And a position compensation estimator for estimating an optimal position of the tracking target terminal by compensating for the movement speed obtained by the movement speed calculating unit at the position estimated by the position estimating unit.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 방법은, 추적대상단말기는 각 송수신기에서 주기적으로 송신되는 신호를 수신하고, 수신된 신호의 세기를 측정하여 저장하는 단계; 상기 추적대상단말기의 진동센서를 통해 진동신호를 획득하고, 획득된 진동신호의 펄스수를 이용하여 추적대상물의 보폭관련 이동신호를 생성하는 단계; 상기 추적대상단말기는 상기에서 측정한 수신기별 수신신호세기와 이동신호 및 자신의 ID를 포함한 위치 정보를 생성하여 소정의 송수신기를 통해 RTLS 서버로 전송하는 단계; 상기 RTLS 서버는 수신된 각 송수신기에 대한 수신신호세기를 거리 정보로 환산한 후 소정의 위치추정알고리즘에 따라 추적대상단말기의 위치를 추정하는 단계; 상기 RTLS 서버는 수신된 추적대상단말기의 이동신호를 보폭신호로 변환한 후 변환된 보폭신호를 이용하여 추적대상단말기의 이동속도를 획득하는 단계; 및 상기 RTLS 서버는 상기에서 추정된 위치에 상기에서 획득된 이동속도를 적용 보상하여 추적대상단말기의 최적의 위치를 보정 추정하는 단계;를 수행하는 것을 특징으로 한다.The technical method of the present invention for achieving the above object, the tracking terminal receives the signal periodically transmitted from each transceiver, and measuring and storing the strength of the received signal; Obtaining a vibration signal through the vibration sensor of the tracking target terminal and generating a moving signal related to the stride of the tracking object using the number of pulses of the obtained vibration signal; The tracking target terminal generates the location information including the received signal strength, the mobile signal and its ID measured by the receiver and transmits the location information to the RTLS server through a predetermined transceiver; The RTLS server converting the received signal strength of each transceiver into distance information and estimating the position of the tracking target terminal according to a predetermined position estimation algorithm; The RTLS server converts the received movement signal of the tracking target terminal into a stride signal and obtains a moving speed of the tracking target terminal using the converted stride signal; And correcting and estimating the optimal position of the tracking target terminal by applying and compensating the movement speed obtained in the estimated position to the RTLS server.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 실시간 위치추적시스템(Real-Time Location System)에서 추적대상단말기에 진동센서를 내장함에 따라 수신신호의 세기에 의한 거리 추정뿐만 아니라 추적 대상물에 대한 이동속도를 보상하여 추정함으로써, 추적 대상물에 대한 위치 추정을 보다 정확하게 할 수 있는 이점이 있다.As described above, according to the present invention, the vibration sensor is embedded in the tracking target terminal in a real-time location system to compensate the moving speed of the tracking target as well as the distance estimation based on the strength of the received signal. By doing so, there is an advantage that the position estimation for the tracking object can be made more accurate.

또한, 저가의 저전력의 진동센서를 사용하여 추적 대상물의 이동속도를 보상함으로써, 경제적인 비용으로 우수한 효과를 달성할 수 있는 이점이 있다.In addition, by compensating for the moving speed of the tracking object using a low-cost low-power vibration sensor, there is an advantage that can achieve an excellent effect at an economical cost.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 의한 진동센서를 이용한 위치추적 시스템을 나타낸 도면으로서, 추적대상단말기(10)와 다수의 송수신기(21~23) 및 RTLS 서버(30)를 포함하여 이루어져 있다.2 is a view illustrating a location tracking system using a vibration sensor according to the present invention, and includes a tracking target terminal 10, a plurality of transceivers 21 to 23, and an RTLS server 30.

추적대상단말기(10)는 위치가 고정된 각 송수신기(21~23)로부터 수신신호를 획득하여 수신신호세기를 측정한 후 측정된 각 송수신기(21~23)의 수신신호세기와 추적 대상물의 움직임(진동)에 따른 이동신호를 각각 생성하여 RTLS 서버(30) 측으로 송출한다. 상기 추적대상단말기(10)는 추적 대상물에 설치된 것으로, 무선 랜(Wireless LAN), 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), UWB(Ultra Wide Band) 또는 WiFi와 같은 근거리무선통신 방식을 기반으로 한 무선단말기이다. The tracking target terminal 10 acquires a received signal from each of the transceivers 21 to 23 having a fixed position, measures the received signal strength, and then measures the received signal strength of each of the transceivers 21 to 23 and the movement of the tracking target ( Vibration signals) are generated and transmitted to the RTLS server 30. The tracking target terminal 10 is installed on a tracking object, and is based on a wireless communication based on a short range wireless communication method such as a wireless LAN, Bluetooth, Zigbee, UWB, or WiFi. It is a terminal.

상기 추적대상단말기(10)는 도 3과 같이, 진동센서(11)와 근거리무선통신부(13) 및 제어부(15)를 포함하여 이루어져 있다.The tracking target terminal 10 includes a vibration sensor 11, a short range wireless communication unit 13, and a control unit 15 as shown in FIG. 3.

상기 진동센서(11)는 추적 대상물의 움직임에 따라 소정의 진동신호를 발생하도록 구성되어 있다. 여기서 진동센서(11)는 수동(passive) 소자로 저전력 및 저가이므로 전력소모와 경제적인 측면에서 유리하다.The vibration sensor 11 is configured to generate a predetermined vibration signal in accordance with the movement of the tracking object. Here, the vibration sensor 11 is a passive element (low power and low cost) is advantageous in terms of power consumption and economics.

근거리무선통신부(13)는 다수의 송수신기(21~23)와 근거리 무선통신을 수행하도록 구성되어 있다. The short range wireless communication unit 13 is configured to perform short range wireless communication with the plurality of transceivers 21 to 23.

그리고, 제어부(15)는 신호세기측정부(16)와 이동신호생성부(17) 및 위치정보전송부(18)를 포함하여 구성되어 있다. 즉, 제어부(15)는, 상기 근거리무선통신부(13)를 통해 수신된 각 송수신기(21~23)의 수신신호의 세기를 측정하는 신호세기측정부(16)와, 상기 진동센서(11)를 통해 입력된 진동신호의 펄스수를 카운트하여 이동신호를 획득하는 이동신호생성부(17), 및 상기에서 얻어진 각 송수신기(21~23)의 수신신호세기와 이동신호 및 자신의 ID를 포함한 위치 정보를 생성하여 근거리무선통신부(13)를 통해 송출하는 위치정보전송부(18)를 포함하여 구성되어 있다. The control unit 15 includes a signal strength measuring unit 16, a moving signal generating unit 17, and a positional information transmitting unit 18. That is, the control unit 15, the signal strength measuring unit 16 for measuring the intensity of the received signal of each of the transceivers 21 to 23 received through the short-range wireless communication unit 13 and the vibration sensor 11 A mobile signal generator 17 for counting the number of pulses of the vibration signal input through the mobile signal generator 17, and position information including the received signal strength and the mobile signal and its ID of the transceivers 21 to 23 obtained above; It is configured to include a position information transmission unit 18 for generating and transmitting through the short-range wireless communication unit (13).

상기 이동신호생성부(17)에서 생성되는 이동신호는 입력된 진동신호의 펄스수를 카운트한 펄스 카운트 값이거나 또는 진동신호의 주파수이거나 또는 진동신호의 펄스폭 또는 펄스수를 진폭으로 변환한 보폭관련 진폭신호일 수도 있다.The movement signal generated by the movement signal generation unit 17 is a pulse count value that counts the number of pulses of the input vibration signal, a frequency of the vibration signal, or a stride length that converts the pulse width or pulse number of the vibration signal into an amplitude. It may be an amplitude signal.

물론, 추적대상단말기(10)는 자신의 ID와 각종 동작 프로그램, 수신기별 수신신호세기 및 이동신호가 저장되는 메모리(19)를 더 포함할 수 있다. Of course, the tracking target terminal 10 may further include a memory 19 that stores its ID, various operation programs, received signal strength and movement signals for each receiver.

한편, 다수의 송수신기(21~23)는 미리 설정된 주기로 세기측정용 신호를 추적대상단말기(10) 측으로 출력함과 아울러 상기 추적대상단말기(10)로부터 이동신호 및 수신신호세기를 포함한 위치 정보가 수신되면 RTLS 서버(30)로 전송 및 중계하게 된다.On the other hand, the plurality of transceivers 21 to 23 outputs the intensity measurement signal to the tracking target terminal 10 at a predetermined cycle, and receives location information including the moving signal and the received signal strength from the tracking target terminal 10. If so, it is transmitted and relayed to the RTLS server 30.

RTLS 서버(30)는 특정 송수신기(21, 22 또는 23)로부터 상기 추적대상단말기(10)의 이동신호와 수신신호세기를 포함한 위치 정보가 수신되면, 각 송수신기(21~23)에 대한 수신신호세기를 거리 정보로 환산한 후 소정의 위치추정알고리즘을 통해 추적대상단말기(10)의 위치를 추정하고, 상기 추적대상단말기(10)의 이동신호를 소정의 보폭추정알고리즘을 이용하여 보폭신호로 변환한 후 변환된 보폭신호를 이용하여 이동속도를 획득함과 아울러 추정된 위치에 상기에서 획득된 이동속도를 보상하여 최적의 위치를 추정하도록 구성되어 있다.When the RTLS server 30 receives the location information including the moving signal and the received signal strength of the tracking target terminal 10 from a specific transceiver 21, 22 or 23, the received signal strength for each transceiver 21 to 23 Is converted into distance information, and then the position of the tracking target terminal 10 is estimated by using a predetermined position estimation algorithm, and the movement signal of the tracking target terminal 10 is converted into a stride signal using a predetermined stride length estimation algorithm. It is configured to obtain the moving speed by using the converted stride signal and to estimate the optimum position by compensating the obtained moving speed at the estimated position.

즉, RTLS 서버(30)는, 송수신기(21,22 또는 23)로부터 수신된 각 송수신기(21~23)에 대한 수신신호세기를 거리 정보로 환산한 후 소정의 위치추정알고리즘인 삼각측량법을 통해 추적대상단말기(10)의 위치를 추정하는 위치추정부(31)와, 상기 송수신기로부터 수신된 추적대상단말기(10)의 이동신호를 소정의 보폭추정알고리즘을 이용하여 보폭신호로 변환한 후 변환된 보폭신호를 이용하여 추적대상단말기(10)의 이동속도를 획득하는 이동속도계산부(33), 및 상기 위치추정부(31)에 의해 추정된 위치에 상기 이동속도계산부(33)에서 획득된 이동속도를 소정의 보정알고리즘을 이용하여 적용 보상하여 추적대상단말기(10)의 최적의 위치를 추정하는 위치보상추정부(35)를 포함하여 구성되어 있다.That is, the RTLS server 30 converts the received signal strengths of the transceivers 21 to 23 received from the transceivers 21, 22 or 23 into distance information and then tracks them through a triangulation method, which is a predetermined position estimation algorithm. A position estimator 31 for estimating the position of the target terminal 10 and a moving stride of the tracking target terminal 10 received from the transceiver to a stride signal using a predetermined stride length estimation algorithm and then converted The moving speed calculator 33 obtains the moving speed of the tracking target terminal 10 by using the signal, and the moving speed obtained by the moving speed calculating unit 33 at the position estimated by the position estimating unit 31. And a position compensation estimating unit 35 for estimating an optimal position of the terminal to be tracked by applying compensation using a predetermined correction algorithm.

상기 위치보상추정부(35)의 보정알고리즘으로는 동적인 표적을 주시하는데 오차 효과를 줄이기 위하여 보다 나은 표적 위치를 추정하기 위한 칼만 필터(Kalman filter)나 수학적 기법을 이용해 확률 분포 자체를 계산해 내는 파티클 필터가 이용될 수 있다.As a correction algorithm of the position compensation estimation unit 35, a particle which calculates a probability distribution itself using a Kalman filter or a mathematical technique for estimating a better target position in order to reduce an error effect in watching a dynamic target. Filters can be used.

이와 같이 구성된 위치추적 시스템의 제반 동작 과정을 도 4의 플로우챠트를 이용하여 살펴보면 아래와 같다.The overall operation of the location tracking system configured as described above will be described with reference to the flowchart of FIG. 4.

먼저, 추적대상단말기(10)는 각 송수신기(21~23)에서 주기적으로 송신되는 신호를 수신하고, 수신된 신호의 세기를 신호세기측정부(16)를 통해 측정한 후 측정된 수신신호세기를 수신기별로 일시 저장하게 된다(S1).First, the tracking target terminal 10 receives a signal periodically transmitted from each of the transceivers 21 to 23, measures the strength of the received signal through the signal strength measuring unit 16, and then measures the measured reception signal strength. Temporarily store for each receiver (S1).

이어, 추적대상단말기(10)의 이동신호생성부(17)는 도 5와 같이 진동센서(11)를 통해 펄스폭과 펄스수가 가변되는 진동신호를 획득하고, 획득된 진동신호의 펄스수를 이용하여 추적대상물의 보폭관련 이동신호를 생성하여 일시 저장하게 된다(S2). 여기서, 이동신호는 입력된 진동신호의 펄스수를 카운트한 펄스 카운트 값이거나 또는 진동신호의 주파수이거나 또는 진동신호의 펄스폭 또는 펄스수를 진폭으로 변환한 보폭관련 진폭 값일 수도 있다.Subsequently, the moving signal generation unit 17 of the tracking target terminal 10 acquires a vibration signal having a variable pulse width and number of pulses through the vibration sensor 11 as shown in FIG. 5, and uses the number of pulses of the obtained vibration signal. By generating a moving signal related to the tracking target to temporarily store (S2). The movement signal may be a pulse count value that counts the number of pulses of the input vibration signal, a frequency of the vibration signal, or a stride-related amplitude value obtained by converting the pulse width or the number of pulses of the vibration signal into an amplitude.

이어, 추적대상단말기(10)의 위치정보전송부(18)는 상기에서 측정한 수신기별 수신신호세기와 이동신호 및 자신의 ID를 포함한 위치 정보를 생성하여 근거리무선통신부(13)를 통해 출력하게 되고, 출력된 위치 정보는 소정의 송수신기(21~23)를 통해 RTLS 서버(30)로 전송되게 된다(S3).Subsequently, the location information transmitting unit 18 of the tracking target terminal 10 generates location information including the received signal strength and the moving signal of each receiver and its ID, and outputs the location information through the short range wireless communication unit 13. Then, the output position information is transmitted to the RTLS server 30 through the predetermined transceiver (21 ~ 23) (S3).

한편, RTLS 서버(30)의 위치추정부(31)는 상기 송수신기(21, 22 또는 23)로 부터 수신된 각 송수신기(21~23)에 대한 수신신호세기를 거리 정보로 환산한 후 일반적인 위치추정알고리즘인 삼각측량법을 통해 추적대상단말기(10)의 위치를 추정하게 된다(S4).Meanwhile, the position estimator 31 of the RTLS server 30 converts the received signal strength of each transceiver 21 to 23 received from the transceivers 21, 22, or 23 into distance information, and then estimates general position. The location of the tracking target terminal 10 is estimated through triangulation algorithm (S4).

또한, RTLS 서버(30)의 이동속도계산부(33)는 상기 송수신기(21~23)로부터 수신된 추적대상단말기(10)의 이동신호를 도 5와 같이 소정의 보폭추정알고리즘을 이용하여 보폭신호로 변환한 후 변환된 보폭신호를 이용하여 추적 대상물의 이동속도를 획득하게 된다(S5).In addition, the moving speed calculator 33 of the RTLS server 30 converts the moving signal of the tracking target terminal 10 received from the transceivers 21 to 23 into a stride signal using a predetermined stride length estimation algorithm as shown in FIG. 5. After the conversion, the moving speed of the tracking target is obtained using the converted stride signal (S5).

이어, RTLS 서버(30)의 위치보상추정부(35)는 칼만 필터 또는 파티클 필터와 같은 보정알고리즘을 통해 상기 위치추정부(31)에서 추정된 위치에 상기 이동속도계산부(33)에서 획득된 이동속도를 적용 보상하여 추적대상단말기(10)의 최적의 위치를 보정 추정하게 된다(S6).Subsequently, the position compensation estimator 35 of the RTLS server 30 obtains the movement obtained by the movement speed calculator 33 at the position estimated by the position estimator 31 through a correction algorithm such as a Kalman filter or a particle filter. The speed is applied to compensate and estimate the optimal position of the tracking target terminal 10 (S6).

이와 같이 본 발명에서는 진동센서를 이용하여 추적 대상물의 위치를 추정함으로써, 추적 대상물이 이동 중에 있거나 이동 중에 일시 정지하였을 때 발생될 수 있는 위치에러를 줄일 수 있다.As described above, in the present invention, by estimating the position of the tracking object using the vibration sensor, it is possible to reduce the position error that may occur when the tracking object is moving or paused during the movement.

상기의 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 기술적 사상 내에서 다양한 수정 및 부가가 가능할 것이다. 그러므로, 이러한 수정, 변경 및 부가는 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Preferred embodiments of the present invention are disclosed for the purpose of illustration, and various modifications and additions are possible to those skilled in the art having ordinary skill in the art. Therefore, such modifications, changes and additions should be determined not only by the claims below, but also by equivalents to those claims.

도 1은 기존의 수신신호세기를 이용한 위치추적 시스템을 나타낸 도면이다.1 is a view showing a location tracking system using a conventional received signal strength.

도 2는 본 발명에 의한 진동센서를 이용한 위치추적 시스템을 나타낸 구성도이다.2 is a block diagram showing a position tracking system using a vibration sensor according to the present invention.

도 3은 본 발명의 실시예에 의한 추적대상단말기의 세부 구성도이다.Figure 3 is a detailed configuration of the tracking target terminal according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명에 의한 위치 추적 과정을 나타낸 플로우챠트이다.4 is a flowchart illustrating a location tracking process according to the present invention.

도 5는 본 발명의 실시예에 의한 진동신호의 처리 예를 나타낸 파형도이다.5 is a waveform diagram showing an example of processing a vibration signal according to an embodiment of the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings

10: 추적대상단말기 11: 진동센서10: terminal to be tracked 11: vibration sensor

13: 근거리무선통신부 15: 제어부13: Short-range wireless communication unit 15: control unit

16: 신호세기측정부 17: 이동신호생성부16: signal strength measuring unit 17: mobile signal generating unit

18: 위치정보전송부 21~23: 송수신기18: location information transmitter 21 ~ 23: transceiver

30: RTLS 서버 31: 위치추정부30: RTLS server 31: Location estimation

33: 이동속도계산부 35: 위치보상추정부33: moving speed calculator 35: position compensation

Claims (6)

추적 대상물의 진동에 따른 이동신호와 위치가 고정된 각 송수신기로부터 수신된 신호를 통해 수신신호세기를 측정하여 위치 정보를 출력하는 추적대상단말기;A tracking target terminal for outputting position information by measuring received signal strength through signals received from each transceiver having a fixed position and a moving signal according to the vibration of the tracking target; 미리 설정된 주기로 세기측정용 신호를 추적대상단말기 측으로 출력함과 아울러 상기 추적대상단말기로부터 수신된 이동신호 및 수신신호세기를 포함한 위치 정보를 RTLS 서버로 전송하는 다수의 송수신기; 및A plurality of transceivers for outputting a strength measurement signal to a tracking target terminal at a predetermined period and transmitting location information including a moving signal and a received signal strength received from the tracking target terminal to an RTLS server; And 상기 특정 송수신기로부터 수신된 각 송수신기에 대한 수신신호세기를 거리 정보로 환산하여 상기 추적대상단말기의 위치를 추정하고, 상기 추적대상단말기의 이동신호를 보폭신호로 변환하여 이동속도를 획득한 후 상기 추정된 위치에 상기에서 획득된 이동속도를 보상하여 최적의 위치를 추정하는 RTLS 서버;를 포함하는 진동센서를 이용한 위치추적 시스템.The position of the tracking target terminal is estimated by converting the received signal strength of each transceiver received from the specific transceiver into distance information, and the moving signal of the tracking target terminal is converted into a stride signal to obtain a moving speed. Position tracking system using a vibration sensor comprising a; RTLS server for estimating the optimum position by compensating the movement speed obtained in the above position. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 추적대상단말기는, 추적 대상물의 움직임에 따라 소정의 진동신호를 발생하는 진동센서; 다수의 송수신기와 근거리 무선통신을 수행하는 근거리무선통신부; 상기 근거리무선통신부를 통해 수신된 각 송수신기의 수신신호의 세기를 측정하는 신호세기측정부와, 상기 진동센서를 통해 입력된 진동신호의 펄스수를 카운트하여 이동신호를 획득하는 이동신호생성부, 및 상기에서 얻어진 각 송수신기의 수 신신호의 세기와 이동신호 및 자신의 ID를 포함한 위치 정보를 생성하여 근거리무선통신부를 통해 송출하는 위치정보전송부를 구비한 제어부;를 포함하는 진동센서를 이용한 위치추적 시스템.The tracking target terminal includes a vibration sensor for generating a predetermined vibration signal according to the movement of the tracking target; A short range wireless communication unit performing short range wireless communication with a plurality of transceivers; A signal strength measuring unit for measuring the intensity of a received signal of each transceiver received through the short range wireless communication unit, a moving signal generation unit for obtaining a movement signal by counting the number of pulses of the vibration signal input through the vibration sensor; And a control unit including a location information transmission unit for generating location information including a strength and a movement signal of each of the transceivers, and a location ID including its ID, and transmitting the received location information through a short range wireless communication unit. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 이동신호는 입력된 진동신호의 펄스수를 카운트한 펄스 카운트 값이거나 또는 상기 진동신호의 펄스폭 또는 펄스수를 진폭으로 변환한 보폭관련 진폭신호인 것을 특징으로 하는 진동센서를 이용한 위치추적 시스템.The moving signal is a pulse count value that counts the number of pulses of the input vibration signal or a stride-related amplitude signal obtained by converting the pulse width or the number of pulses of the vibration signal into an amplitude. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 추적대상단말기는 무선 랜(Wireless LAN), 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), UWB(Ultra Wide Band) 또는 WiFi 중 어느 하나의 통신 방식을 이용하는 것을 특징으로 하는 진동센서를 이용한 위치추적 시스템.The tracking target terminal is a location tracking system using a vibration sensor, characterized in that using any one of a wireless LAN (Bluetooth), Zigbee (Zigbee), UWB (Ultra Wide Band) or WiFi communication method. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 RTLS 서버는, 상기 송수신기로부터 수신된 각 송수신기에 대한 수신신호세기를 거리 정보로 환산한 후 삼각측량법을 통해 추적대상단말기의 위치를 추정 하는 위치추정부; 상기 송수신기로부터 수신된 추적대상단말기의 이동신호를 보폭신호로 변환하고 변환된 보폭신호를 통해 이동속도를 획득하는 이동속도계산부; 및 상기 위치추정부에 의해 추정된 위치에 상기 이동속도계산부에서 획득된 이동속도를 보상하여 상기 추적대상단말기의 최적의 위치를 추정하는 위치보상추정부;를 포함하는 진동센서를 이용한 위치추적 시스템.The RTLS server includes: a position estimating unit for estimating a position of a tracking target terminal through triangulation after converting received signal strengths of the transceivers received from the transceiver into distance information; A moving speed calculator for converting a moving signal of the tracking target terminal received from the transceiver into a stride signal and obtaining a moving speed through the converted stride signal; And a position compensation estimator for estimating an optimal position of the tracking target terminal by compensating for the movement speed obtained by the movement speed calculating unit at the position estimated by the position estimating unit. 추적대상단말기는 각 송수신기에서 주기적으로 송신되는 신호를 수신하고, 수신된 신호의 세기를 측정하여 저장하는 단계;The tracking target terminal receives a signal periodically transmitted from each transceiver, and measures and stores the strength of the received signal; 상기 추적대상단말기의 진동센서를 통해 진동신호를 획득하고, 획득된 진동신호의 펄스수를 이용하여 추적대상물의 보폭관련 이동신호를 생성하는 단계;Obtaining a vibration signal through the vibration sensor of the tracking target terminal and generating a moving signal related to the stride of the tracking object using the number of pulses of the obtained vibration signal; 상기 추적대상단말기는 상기에서 측정한 수신기별 수신신호세기와 이동신호 및 자신의 ID를 포함한 위치 정보를 생성하여 소정의 송수신기를 통해 RTLS 서버로 전송하는 단계;The tracking target terminal generates the location information including the received signal strength, the mobile signal and its ID measured by the receiver and transmits the location information to the RTLS server through a predetermined transceiver; 상기 RTLS 서버는 수신된 각 송수신기에 대한 수신신호세기를 거리 정보로 환산한 후 소정의 위치추정알고리즘에 따라 추적대상단말기의 위치를 추정하는 단계;The RTLS server converting the received signal strength of each transceiver into distance information and estimating the position of the tracking target terminal according to a predetermined position estimation algorithm; 상기 RTLS 서버는 수신된 추적대상단말기의 이동신호를 보폭신호로 변환한 후 변환된 보폭신호를 이용하여 추적대상단말기의 이동속도를 획득하는 단계; 및The RTLS server converts the received movement signal of the tracking target terminal into a stride signal and obtains a moving speed of the tracking target terminal using the converted stride signal; And 상기 RTLS 서버는 상기에서 추정된 위치에 상기에서 획득된 이동속도를 적용 보상하여 추적대상단말기의 최적의 위치를 보정 추정하는 단계;를 수행하는 진동센서를 이용한 위치추적 방법.And calculating, by the RTLS server, the optimum position of the tracking target terminal by correcting and applying the obtained moving speed to the estimated position.
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