KR20110108510A - 고정형 노드 및 이동형 노드를 이용한 실내 측위 시스템 - Google Patents

고정형 노드 및 이동형 노드를 이용한 실내 측위 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고정형 노드 및 이동형 노드를 이용한 실내 측위 시스템에 관한 것으로서, 고정형 노드만으로 사람 또는 물체의 측위를 완벽하게 파악하기 어려운 환경에서, 이동형 노드를 동적으로 설치함으로써 측위 범위를 간편하고 신속하게 확장하도록 함에 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 위치정보를 가지고 특정 지역에 소정 개수 설치되며, 이동형 노드 및 태그와의 거리정보를 각각 추출하는 고정형 노드; 상기 고정형 노드, 타 이동형 노드 및 태그와 송수신 신호 경과 시간을 바탕으로, 거리정보를 각각 추출하는 이동형 노드; 상기 고정형 노드 및 이동형 노드와의 인식을 통해 상기 고정형 노드 및 이동형 노드와의 거리정보를 각각 추출하는 태그; 및 상기 고정형 노드, 이동형 노드 및 태그로부터 수신한 정보를 바탕으로 신규 설치되는 이동형 노드의 위치정보 및 태그의 위치정보를 계산하고, 특정 노드와 태그의 측위 가능 여부 및 고장여부를 판단하는 측위 서버; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

고정형 노드 및 이동형 노드를 이용한 실내 측위 시스템{SYSTEM FOR MEASURING LOCATION USING FIXED REFERENCE NODE AND MOVED REFERENCE NODE}
본 발명은 실내 측위 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 이동형 노드를 동적으로 설치함으로써, 측위 범위를 간편하고 신속하게 확장하도록 함에 있다.
제한된 공간, 특히 실내에서의 측위 방법은, 그 응용 범위와 대상에 따라 다양하게 시도되어 왔다. 이들의 근간이 되는 것은 거리 측정 기술로서 물리적으로는 초음파와 전자기파를 이용한 기술 등이 널리 활용되고 있다.
초음파의 경우, 벽을 관통하지 못하기 때문에 보안성이 우수하고 주파수 선정이 자유로우며 저가로 구현할 수 있는 반면, 유효 거리가 비교적 짧고 다중 경로 현상에 취약하며 간섭을 일으킬만한 발생원이 흔하게 존재한다는 단점이 있다. 또한, 표준화가 이루어져 있지 않기 때문에 솔루션의 선택에 있어서 제약이 많을 수밖에 없다.
전자기파의 경우, 주파수 범위에 따라 여러 가지 방법이 존재하는데 최근 표준화가 이루어진 무선개인통신망(Wireless Personal Area Network: WPAN) 규격에서 거리 측정에 관한 부분이 다루어지면서 주목을 받고 있다. 무선개인통신망 표준의 하나인 IEEE 802.15.4a에서는 Impulse Radio 방식의 UWB(IR-UWB)를 이용한 거리 측정 방식이 정의되어 있다.
여기에서는 UWB 기술을 사용하여 1m이하의 정밀도로 거리를 측정할 수 있는 방법이 제시되고 있으며, 이를 위하여 16개의 채널 및 대역폭을 정의하고 있어 국가별 주파수 정책에 유연하게 대응할 수 있다. 표준화 이전에도 UWB 기술을 활용한 측위 방법은 다른 몇 가지 방식으로 시도되어 상용화된 바 있다.
UWB가 거리 측정 기술로서 각광받고 있는 이유는 다음과 같은 장점 때문이다. 우선, 정밀도가 높고 투과성이 좋다. 또한, 넓은 대역폭을 쓰면서 시간적으로는 매우 짧은 펄스를 활용하기 때문에 RF 간섭의 가능성이 큰 열악한 환경에서도 비교적 좋은 성능을 발휘한다. 같은 이유로 다중 경로에 의한 열화에도 강한 특성을 갖는다. 이와 같은 UWB 기술에 있어서 취약점은 송수신 장치간 동기화가 매우 정밀해야 한다는 점이다. 여기에서 발생하는 오차는 곧바로 측정 오차로 이어지기 때문에 이 오차를 줄이기 데 많은 노력이 기울여져 왔다. 이와 관련, 표준에서는 양방향 TOA(Two Way Time of Arrival, TW-TOA) 측정 방식을 기본으로 하고 있는데 이는 송수신 장치간 동기화의 필요를 없애기 위한 방안으로서 송수신기간 신호가 전달되는 과정에서 경과하는 시간을 도 1 에 도시된 바와 같이 표기할 때 송수신기간 전송 시간은 다음과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00001

여기에 대칭양면(Symmetric Double Sided) TW-TOA 방식을 선택적으로 적용함으로써 더욱 오차를 줄일 수 있다. 상기 대칭양면 방식은 원래 IR-UWB가 아닌 CSS(Chirp Spread Spectrum)를 이용한 거리 측정 방식으로 제안된 것인데 CSS를 이용한 거리 측정 방식은 IR-UWB 방식에 앞서 상용화되었으나 IEEE 802.15.4a의 거리 측정 기능 표준에는 포함되지 않았고, 표준에는 CSS 방식의 경우 통신 기능에만 활용되도록 정의되어 있다.
상기 양방향 TOA의 기반이 되는 TOA 방식은 원래 신호의 도착 시간을 카운트함으로써 경과 시간을 측정하는 것으로서 기본적으로 신호의 출발 시간과 도착 시간이 필요하기 때문에 모든 송신측과 수신측의 클록이 정확히 동기되어야 한다. 이를 개선한 TDOA(Time Difference of Arrival) 방식의 경우 두 개의 다른 송신측에서 전송된 신호가 수신측에 도착하는 데 걸린 시간의 차를 이용하는 방식으로서 송신측과 수신측의 동기화는 필요하지 않지만 여전히 모든 송신측은 동기화되어야 한다. 즉, 종래의 TOA 및 TDOA 방식과 상기 양방향 TOA 방식의 차이는 송수신측의 동기화 필요 여부이다.
상기 거리 측정 기술로부터 얻어진 거리 정보를 삼변측량(trilateration) 또는 다변측량(multilateration) 기술에 적용함으로써 모바일 태그의 위치 정보를 계산해낼 수 있다. 이를 위해서는 고정된 기준 노드가 필요하다. 삼변측량의 경우 하나의 위치를 얻기 위해서는 그 주변에 기본적으로 세 개의 기준 노드가 필요하며 이를 실현하기 위해서는 세 개의 기준 노드를 측위가 필요한 현장의 적절한 위치에 설치해야 하고, 이와 함께 이들의 정확한 위치 정보를 파악해야 한다. 실제로는 측위하고자 하는 현장의 면적에 따라 이들 기준 노드의 수는 증가할 수밖에 없기 때문에 미리 현장의 면적과 특성 등을 파악할 필요가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 제 1 목적은, 이동형 노드를 동적으로 설치함으로써, 측위 범위를 간편하고 신속하게 확장하도록 함에 있다.
본 발명의 제 2 목적은, 고정형 노드 및 타 이동형 노드와의 각각의 거리정보를 추출함으로써, 새롭게 설치되는 이동형 노드의 적절한 위치를 결정하여 설치인원에게 통보함으로써, 그 위치에 이동형 노드를 설치하도록 함에 있다.
본 발명의 제 3 목적은, 노드와 태그 서로간의 거리정보 비교하여 노드 또는 태그의 고장 여부를 판단함으로써, 노드 또는 태그의 측위의 정확도를 높이고 교체 보수가 원활하도록 함에 있다.
본 발명의 제 4 목적은, 이동형 노드 내부에 가속도 센서를 구성함으로써, 갑작스런 위치 변화에도 정확한 측위가 가능하도록 함에 있다.
본 발명의 제 5 목적은, 이동형 노드에 온도 센서를 구성함으로써, 노드가 설치된 주변 지역의 온도 환경을 모니터링하도록 함에 있다.
본 발명의 제 6 목적은, 고정형 노드만으로 사람 또는 물체의 측위를 완벽하게 파악하기 어려운 환경에서, 최소한의 고정형 노드와 함께 이동형 노드를 추가적으로 활용함으로써, 보다 정확한 측위가 가능하도록 함에 있다.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 고정형 노드 및 이동형 노드를 이용한 실내 측위 시스템에 관한 것으로서, 위치정보를 가지고 특정 지역에 소정 개수 설치되며, 이동형 노드 및 태그와의 거리정보를 각각 추출하는 고정형 노드; 상기 고정형 노드, 타 이동형 노드 및 태그와 송수신 신호 경과 시간을 바탕으로, 거리정보를 각각 추출하는 이동형 노드; 상기 고정형 노드 및 이동형 노드와의 인식을 통해 상기 고정형 노드 및 이동형 노드와의 거리정보를 각각 추출하는 태그; 및 상기 고정형 노드, 이동형 노드 및 태그로부터 수신한 정보를 바탕으로 신규 설치되는 이동형 노드의 위치정보 및 태그의 위치정보를 계산하고, 특정 노드와 태그의 측위 가능 여부 및 고장여부를 판단하는 측위 서버; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 이동형 노드를 동적으로 설치함으로써, 측위 범위를 간편하고 신속하게 확장할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따르면, 고정형 노드 및 타 이동형 노드와의 각각의 거리정보를 추출함으로써, 새롭게 설치되는 이동형 노드의 위치를 결정하여 설치인원에게 통보함으로써, 적절한 위치에 이동형 노드를 설치할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따르면, 노드와 태그 서로간의 거리정보 비교하여 노드 또는 태그의 고장 여부를 판단함으로써, 노드 또는 태그의 측위의 정확도를 높이고 교체 보수가 원활한 효과도 있다.
또한 본 발명에 따르면, 이동형 노드 내부에 가속도 센서를 구성함으로써, 갑작스런 위치 변화에도 정확한 측위가 가능한 효과도 있다.
또한 본 발명에 따르면, 이동형 노드에 온도 센서를 구성함으로써, 노드가 설치된 주변 지역의 온도 환경을 모니터링할 수 있는 효과도 있다.
그리고 본 발명에 따르면, 고정형 노드만으로 사람 또는 물체의 측위를 완벽하게 파악하기 어려운 환경에서, 최소한의 고정형 노드와 함께 이동형 노드를 추가적으로 활용함으로써, 보다 정확한 측위가 가능한 효과가 있다.
도 1 은 송수신장치간에 신호 전달 경과시간을 보이는 일예시도.
도 2 는 본 발명에 따른 고정형 노드 및 이동형 노드를 이용한 실내 측위 시스템을 개념적으로 도시한 구성도.
도 3 은 본 발명에 따른 고정형 노드에 관한 세부 구성도.
도 4 는 본 발명에 따른 고정형 노드 및 이동형 노드가 설치된 모습을 보이는 일예시도.
도 5 는 본 발명에 따른 이동형 노드에 관한 세부 구성도.
도 6 은 본 발명에 따른 태그에 관한 세부 구성도.
도 7 은 본 발명에 따른 측위 서버에 관한 세부 구성도.
도 8 은 본 발명에 따른 기 설치된 노드 및 새로 설치할 노드를 보여주는 일예시도.
본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 고정형 노드 및 이동형 노드를 이용한 실내 측위 시스템에 관하여 도 2 내지 도 8 을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2 는 본 발명에 따른 고정형 노드 및 이동형 노드를 이용한 실내 측위 시스템(S)을 개념적으로 도시한 구성도로서, 도시된 바와 같이 고정형 노드(100), 이동형 노드(200), 태그(300) 및 측위 서버(400)를 포함하여 이루어진다.
고정형 노드(100)는 위치정보를 가지고 특정 지역에 소정 개수 설치되며, 이동형 노드(200) 및 태그(300)와의 거리정보를 각각 추출하는 기능을 수행하는 바, 도 3 에 도시된 바와 같이 전원부(110), 태그 인식부(120), 태그 거리정보 추출부(130), 노드 거리정보 추출부(140) 및 통신부(150)를 포함한다.
구체적으로, 전원부(110)는 내장된 배터리로서, 전원을 공급한다. 이때, 고정형 노드(100)는 내장된 배터리 이외에, 외부 배터리 또는 일반 교류 전원 등을 통해 전원을 공급받을 수 있다.
태그 인식부(120)는 안테나(121)를 통해 사람 또는 물체에 부착된 태그(300)의 고유 ID 정보(이하, '태그 정보')를 인식한다.
태그 거리정보 추출부(130)는 태그 인식부(120)를 통해 인식된 특정 태그(300)와의 송수신 신호 경과 시간을 바탕으로, 해당 태그(300)와의 거리정보를 추출한다.
노드 거리정보 추출부(140)는 일정거리 이내에서 인식되는 이동형 노드(200)와의 송수신 신호 경과 시간을 바탕으로, 해당 이동형 노드(200)와의 거리정보를 추출한다.
통신부(150)는 상기 태그 거리정보 추출부(130)를 통해 추출된 특정 태그(300)와의 거리정보 및 노드 거리정보 추출부(140)를 통해 추출된 특정 이동형 노드(200)와의 거리정보를 측위 서버(400)로 전송한다. 본 실시예에서, 측위 서버(400)와의 통신 방식을 ZigBee로 설정하겠으나, 본 발명이 이에 한정되지 않는 바, 무선 센서 네트워크를 이용한 다양한 방식으로 설정 가능하다.
최초의 이동형 노드의 위치를 계산하기 위해서는, 최소한 세 개의 고정형 노드가 필요하다. 이는 측위 현장의 진입로 외벽에 지표와 수직면을 이루는 삼각형의 꼭지점 형태로 고정형 노드를 배열하여 얻는다.
고정형 노드(100)는 도 4 에 도시된 바와 같이, 원형으로 표시된 노드들로서, 이들은 비교적 안정된 설치 및 동작 조건이 보장되는 현장 외벽에 배치된다. 본 실시예에서 고정형 노드를 3층 건물의 1층 진입로에만 배치된 예를 보였으나, 상황에 따라서는 2층 이상 어느 곳에도 추가로 설치될 수 있다.
이후, 추가되는 이동형 노드(200)의 위치는, 최초에 설치된 고정형 노드들의 위치와, 이전에 설치되어 유효한 위치 정보가 확보된 이동형 노드들의 위치를 기반으로 계산되며, 도 4 의 사각형으로 표시된 바와 같다.
또한, 이동형 노드(200)는 상기 고정형 노드(100), 타 이동형 노드(200) 및 태그(300)와 송수신 신호 경과 시간을 바탕으로, 거리정보를 각각 추출하는 기능을 수행하는 바, 도 5 에 도시된 바와 같이 전원부(210), 노드 거리정보 추출부(220), 태그 인식부(230), 태그 거리정보 추출부(240), 위치변화 감지부(250), 온도 감지부(260) 및 통신부(270)를 포함한다.
구체적으로, 전원부(210)는 내장된 배터리로서, 전원을 공급한다.
노드 거리정보 추출부(220)는 일정거리 이내에서 인식되는 상기 고정형 노드(100) 및 기 설치되어 위치가 확보된 타 이동형 노드(200)와의 송수신 신호 경과 시간을 바탕으로, 각각의 거리정보를 추출한다.
태그 인식부(230)는 안테나(231)를 통해 사람 또는 물체에 부착된 태그(300)의 태그 정보를 인식한다.
태그 거리정보 추출부(240)는 태그 인식부(230)를 통해 송수신된 신호 경과 시간을 바탕으로, 해당 태그(300)와의 거리정보를 추출한다.
위치변화 감지부(250)는 3축 가속도 센서로서, 3축 방향 데이터를 측정함으로써 위치변화를 감지한다. 본 실시예에서, 위치변화 감지부(250)는 3축 가속도 센서로 설정하였으나, 본 발명이 이에 한정되지 않는 바, 자이로 센서, 지자계 센서 등으로 다양하게 설정할 수 있다.
온도 감지부(260)는 주변 지역의 온도를 측정한다.
통신부(270)는 상기 노드 거리정보 추출부(220)를 통해 추출된 고정형(100) 및 이동형 노드(200)와의 거리정보, 태그 거리정보 추출부(240)를 통해 추출된 특정 태그(300)와의 거리정보, 위치변화 감지부(250)를 통해 감지된 위치변화 정보 및 온도 감지부(260)를 통해 측정된 온도 정보를 측위 서버(400)로 전송한다. 본 실시예에서, 측위 서버(400)와의 통신 방식을 ZigBee로 설정하겠으나, 본 발명이 이에 한정되지 않는 바, 무선 센서 네트워크를 이용한 다양한 방식으로 설정 가능하다.
또한, 태그(300)는 사람 또는 물체 등에 부착되는 것으로서, 고정형 노드(100) 및 이동형 노드(200)와의 인식을 통해 상기 고정형 노드(100) 및 이동형 노드(200)와의 거리정보를 각각 추출하는 기능을 수행하는 바, 도 6 에 도시된 바와 같이 전원부(310), 태그부(320), 노드 거리정보 추출부(330) 및 통신부(340)를 포함하여 이루어진다.
구체적으로, 전원부(310)는 내장된 배터리로서, 전원을 공급한다.
태그부(320)는 상기 고정형 노드(100) 및 이동형 노드(200)로부터 전송되는 무선 주파수에 따라 활성화되어 태그 정보를 전송한다.
노드 거리정보 추출부(330)는 태그부(320)를 통해 송수신된 신호 경과 시간을 바탕으로, 상기 고정형 노드(100) 및 이동형 노드(200)와의 거리정보를 각각 추출한다.
통신부(340)는 상기 거리정보 추출부(330)를 통해 추출된 일정 거리 이내의 고정형 노드(100) 및 이동형 노드(200)와의 거리정보를 측위 서버(400)로 전송한다.
본 실시예에서, 측위 서버(400)와의 통신 방식을 ZigBee로 설정하겠으나, 본 발명이 이에 한정되지 않는 바, 무선 센서 네트워크를 이용한 다양한 방식으로 설정 가능하다.
그리고, 측위 서버(400)는 고정형 노드(100), 이동형 노드(200) 및 태그(300)로부터 수신한 정보를 바탕으로 신규 설치되는 이동형 노드(200)의 위치정보 및 태그(300)의 위치정보를 계산하고, 특정 노드와 태그의 측위 가능 여부 및 고장여부를 판단하는 기능을 수행하는 바, 도 7 에 도시된 바와 같이 통신부(410), 노드 설치위치 결정부(420), 위치 변화정보 계산부(430), 고장 판단부(440) 및 디스플레이부(450)를 포함한다.
통신부(410)는 상기 고정형 노드(100)로부터 특정 태그(300)와의 거리정보를 수신하며, 상기 이동형 노드(200)로부터 위치변화 정보 및 온도 정보를 수신하고 고정형 노드(100), 타 이동형 노드(200) 및 태그(300)와의 거리정보를 수신하며, 상기 태그(300)로부터 고정형 노드(100) 및 이동형 노드(200)와의 거리정보를 수신한다.
노드 설치위치 결정부(420)는 상기 이동형 노드(200)로부터 수신한 고정형 노드(100) 및 타 이동형 노드(200)와의 각각의 거리정보를 바탕으로, 새롭게 설치되는 이동형 노드(200)의 위치를 결정하여, 설치인원에게 통보한다.
여기서, 최초로 설치되는 이동형 노드(200)의 위치를 결정하기 위해서는 최소 세 개의 고정형 노드(100)가 필요하다. 최초로 설치되는 이동형 노드(200)의 위치는, 세 개의 고정형 노드(100)와의 거리정보를 바탕으로 결정되며, 이후부터 새롭게 추가되는 이동형 노드(200)의 위치는 고정형 노드(100)와의 거리정보 및 기 설치된 타 이동형 노드(200)와의 거리정보를 바탕으로 결정될 수 있다.
즉, 노드 설치위치 결정부(420)는 기존에 설치된 노드들과의 거리정보로부터 추정하여 설치 위치를 결정한다. 바람직하게, 세 개의 최근접한 노드로부터 태그(300)의 위치가 일정거리 이상 떨어진 경우, 그 지점을 추가적으로 설치해야할 노드의 위치로 판단할 수 있다.
이러한 기준은 UWB 장치의 거리 측정 성능에 따라 결정된다. 비교적 안정적으로 측정 가능한 유효 거리를 설정하고, 이를 바탕으로 최근접 거리 노드들로부터의 거리를 비교하여, 음영지역에 근접한 경우에 노드의 설치를 지정한다.
도 8 에 도시된 바와 같이 기 설치된 노드간의 평균 거리를 D라고 가정할 때, 새로 설치할 노드와 기존에 설치된 노드간의 거리 역시 D가 되어야 한다. 따라서, 새로 설치할 노드의 위치는 최근접 거리에 위치한 두 개의 기준 노드에서 동일한 거리 D에 있는 점이 된다.
따라서, 설치 인원이 이동 중 해당 위치에 이르면 경보를 통해 새로운 기준 노드를 설치하도록 알려 줄 수 있다.
여기서, 평균 거리 D는 UWB 송수신기로 측정할 수 있는 유효한 거리 내에 충분히 들도록 여유있게 설정한다. 이는 사용가능한 노드의 수와 측위하려는 현장의 면적, 현장에 있는 벽 등 장애물 등의 특성을 고려하여 적절히 설정한다.
위치 변화정보 계산부(430)는 특정 이동형 노드(200)로부터 수신한 위치변화 정보를 바탕으로 해당 이동형 노드(200)의 위치정보를 계산하고, 해당 위치에서 주변의 타 이동형 노드(200) 또는 태그(300) 측위가 불가한지 여부를 판단한다.
판단결과, 측위가 불가할 경우 해당 이동형 노드(200)의 측위 불가 경고를 생성하며, 타 이동형 노드(200) 및 태그(300)의 측위 기준에서 배제한다. 또한, 측위가 가능할 경우 계속적으로 사용하도록 한다.
고장 판단부(440)는 특정 태그(300)와 특정 노드(100 또는 200)와 서로간의 거리정보를 비교하여, 특정 태그(300)로부터 수신한 거리정보와, 특정 노드(이동형 노드(100) 또는 고정형 노드(200))로부터 수신한 거리정보가 소정 범위를 벗어났는지 여부를 판단한다.
판단결과, 소정 범위를 벗어났을 경우 특정 태그(300) 및 특정 노드(100 또는 200)를 고장으로 판단하여 고장 경고를 생성하며, 해당 태그 및 노드를 측위에 사용되지 않도록 배제한다. 또한, 소정 범위를 벗어나지 않은 경우 계속적으로 사용하도록 한다.
참고적으로, 본 발명에서는 측위 서버(400)로 실제 보고된 거리정보가 정확한지 여부를 판단하기 위해서 양방향 TOA 정보를 활용한다. 즉, 특정 노드와 특정 태그 양측에서 측정한 거리 정보는 이상적으로 동일한 값을 가져야 한다는 점을 이용하여 양측에서 측정한 값의 차가 일정한 범위를 벗어나는 경우, 해당 노드 및 태그 쌍방에 벌점을 부과하고, 그 결과 일정한 수준 이상의 벌점이 부과된 노드 및 태그를 고장으로 판단한다.
상기 측정한 값의 차는 도 1 의 표기에 따르면 다음과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00002

디스플레이부(450)는 특정 노드와 태그와의 거리정보, 이동형 노드의 위치 변화정보 및 온도정보, 노드와 노드간의 거리정보를 표시하며, 위치 변화정보 및 고장판단에 따라 생성된 측위 불가 경고 및 고장 경고를 표시한다.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
100: 고정형 노드 200: 이동형 노드
300: 태그 400: 측위 서버
110: 전원부 120: 태그 인식부
130: 태그 거리정보 추출부 140: 노드 거리정보 추출부
150: 통신부 210: 전원부
220: 노드 거리정보 추출부 230: 태그 인식부
240: 태그 거리정보 추출부 250: 위치변화 감지부
260: 온도 감지부 270: 통신부
310: 전원부 320: 태그부
330: 노드 거리정보 추출부 340: 통신부
410: 통신부 420: 노드 설치위치 결정부
430: 위치 변화정보 계산부 440: 고장 판단부
450: 디스플레이부

Claims (11)

  1. 고정형 노드 및 이동형 노드를 이용한 실내 측위 시스템에 있어서,
    위치정보를 가지고 특정 지역에 소정 개수 설치되며, 이동형 노드(200) 및 태그(300)와의 거리정보를 각각 추출하는 고정형 노드(100);
    상기 고정형 노드(100), 타 이동형 노드(200) 및 태그(300)와 송수신 신호 경과 시간을 바탕으로, 거리정보를 각각 추출하는 이동형 노드(200);
    상기 고정형 노드(100) 및 이동형 노드(200)와의 인식을 통해 상기 고정형 노드(100) 및 이동형 노드(200)와의 거리정보를 각각 추출하는 태그(300); 및
    상기 고정형 노드(100), 이동형 노드(200) 및 태그(300)로부터 수신한 정보를 바탕으로 신규 설치되는 이동형 노드(200)의 위치정보 및 태그(300)의 위치정보를 계산하고, 특정 노드와 태그의 측위 가능 여부 및 고장여부를 판단하는 측위 서버(400); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 고정형 노드 및 이동형 노드를 이용한 실내 측위 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정형 노드(100)는,
    안테나(121)를 통해 사람 또는 물체에 부착된 태그(300)의 고유 ID 정보(이하, '태그 정보')를 인식하는 태그 인식부(120);
    상기 태그 인식부(120)를 통해 인식된 특정 태그(300)와의 송수신 신호 경과 시간을 바탕으로, 해당 태그(300)와의 거리정보를 추출하는 태그 거리정보 추출부(130);
    일정거리 이내에서 인식되는 이동형 노드(200)와의 송수신 신호 경과 시간을 바탕으로, 해당 이동형 노드(200)와의 거리정보를 추출하는 노드 거리정보 추출부(140); 및
    상기 태그 거리정보 추출부(130)를 통해 추출된 특정 태그(300)와의 거리정보 및 노드 거리정보 추출부(140)를 통해 추출된 특정 이동형 노드(200)와의 거리정보를 측위 서버(400)로 전송하는 통신부(150); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 고정형 노드 및 이동형 노드를 이용한 실내 측위 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 고정형 노드(100)는,
    내장된 배터리로서, 전원을 공급하는 전원부(110); 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고정형 노드 및 이동형 노드를 이용한 실내 측위 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 이동형 노드(200)는,
    일정거리 이내에서 인식되는 상기 고정형 노드(100) 및 기 설치되어 위치가 확보된 타 이동형 노드(200)와의 송수신 신호 경과 시간을 바탕으로, 각각의 거리정보를 추출하는 노드 거리정보 추출부(220);
    안테나(231)를 통해 사람 또는 물체에 부착된 태그(300)의 태그 정보를 인식하는 태그 인식부(230);
    상기 태그 인식부(230)를 통해 송수신된 신호 경과 시간을 바탕으로, 해당 태그(300)와의 거리정보를 추출하는 태그 거리정보 추출부(240);
    3축 방향 데이터를 측정함으로써 위치변화를 감지하는 위치변화 감지부(250);
    주변 지역의 온도를 측정하는 온도 감지부(260); 및
    상기 노드 거리정보 추출부(220)를 통해 추출된 고정형(100) 및 이동형 노드(200)와의 거리정보, 태그 거리정보 추출부(240)를 통해 추출된 특정 태그(300)와의 거리정보, 위치변화 감지부(250)를 통해 감지된 위치변화 정보 및 온도 감지부(260)를 통해 측정된 온도 정보를 측위 서버(400)로 전송하는 통신부(270); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 고정형 노드 및 이동형 노드를 이용한 실내 측위 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 이동형 노드(200)는,
    내장된 배터리로서, 전원을 공급하는 전원부(210); 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고정형 노드 및 이동형 노드를 이용한 실내 측위 시스템.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 위치변화 감지부(250)는,
    3축 가속도 센서, 자이로 센서, 지자계 센서 중, 어느 하나인 것을 특징으로 하는 고정형 노드 및 이동형 노드를 이용한 실내 측위 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 태그(300)는,
    상기 고정형 노드(100) 및 이동형 노드(200)로부터 전송되는 무선 주파수에 따라 활성화되어 태그 정보를 전송하는 태그부(320);
    상기 태그부(320)를 통해 송수신된 신호 경과 시간을 바탕으로, 상기 고정형 노드(100) 및 이동형 노드(200)와의 거리정보를 각각 추출하는 노드 거리정보 추출부(330); 및
    상기 거리정보 추출부(330)를 통해 추출된 일정 거리 이내의 고정형 노드(100) 및 이동형 노드(200)와의 거리정보를 측위 서버(400)로 전송하는 통신부(340); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 고정형 노드 및 이동형 노드를 이용한 실내 측위 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 태그(300)는,
    내장된 배터리로서, 전원을 공급하는 전원부(310); 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고정형 노드 및 이동형 노드를 이용한 실내 측위 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 측위 서버(400)는,
    상기 고정형 노드(100)로부터 특정 태그(300)와의 거리정보를 수신하며, 상기 이동형 노드(200)로부터 위치변화 정보 및 온도 정보를 수신하고 고정형 노드(100), 타 이동형 노드(200) 및 태그(300)와의 거리정보를 수신하며, 상기 태그(300)로부터 고정형 노드(100) 및 이동형 노드(200)와의 거리정보를 수신하는 통신부(410);
    상기 이동형 노드(200)로부터 수신한 고정형 노드(100) 및 타 이동형 노드(200)와의 각각의 거리정보를 바탕으로, 새롭게 설치되는 이동형 노드(200)의 위치를 결정하여, 설치인원에게 통보하는 노드 위치 결정부(420);
    특정 이동형 노드(200)로부터 수신한 위치변화 정보를 바탕으로 해당 이동형 노드(200)의 위치정보를 계산하고, 해당 위치에서 주변의 타 이동형 노드(200) 또는 태그(300) 측위가 불가한지 여부를 판단하는 위치 변화정보 계산부(430);
    특정 태그(300)와 특정 노드(100 또는 200)와 서로간의 거리정보를 비교하여, 특정 태그(300)로부터 수신한 거리정보와, 특정 노드(100 또는 200)로부터 수신한 거리정보가 소정 범위를 벗어났는지 여부를 판단하는 고장 판단부(440); 및
    특정 노드와 태그와의 거리정보, 이동형 노드의 위치 변화정보 및 온도정보, 노드와 노드간의 거리정보를 표시하며, 위치 변화정보 및 고장판단에 따라 생성된 측위 불가 경고 및 고장 경고를 표시하는 디스플레이부(450); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 고정형 노드 및 이동형 노드를 이용한 실내 측위 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 위치 변화정보 계산부(430)는,
    판단결과, 측위가 불가할 경우 해당 이동형 노드(200)의 측위 불가 경고를 생성하는 것을 특징으로 하는 고정형 노드 및 이동형 노드를 이용한 실내 측위 시스템.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 고장 판단부(440)는,
    판단결과, 소정 범위를 벗어났을 경우 특정 태그(300) 및 특정 노드(100 또는 200)를 고장으로 판단하여 고장 경고를 생성하는 것을 특징으로 하는 고정형 노드 및 이동형 노드를 이용한 실내 측위 시스템.
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