KR20110137070A - 휴대용단말기의 위치 결정 시스템 및 방법 - Google Patents

휴대용단말기의 위치 결정 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

휴대용 단말기의 위치결정 시스템 및 방법이 제공된다.
본 발명에 따른 위치결정 방법은: 소정의 휴대용 단말기 및 통신사 서버 중 적어도 하나와 통신 가능한 데이터 송수신 모듈과, DB 서버에 저장된 소정의 데이터를 확인 및 추출하는 위치 DB 검색 모듈과, 상기 소정의 휴대용 단말기의 현재 위치를 계산하는 위치 연산 모듈을 포함하는 위치 결정 서버; 및 AP(Access Point)의 액세스 포인트 ID 및 맥 어드레스를 포함하는 AP 정보와, 상기 AP 정보에 대응되는 AP의 실제 또는 가상의 위치 정보를 저장하는 DB 서버에 의하여 구동되며, 상기 데이터 송수신 모듈은 위치결정 대상인 휴대용 단말기로부터 복수의 AP에 대한 AP 정보를 각각 수신하는 제 1 단계; 상기 위치 DB 검색 모듈은 상기 위치결정 대상인 휴대용 단말기로부터 수신한 복수의 AP 정보에 대응되는 AP의 실제 또는 가상의 위치 정보를 검색 및 추출하는 제 2 단계; 및 상기 위치 연산 모듈은 상기 복수의 AP의 실제 또는 가상의 위치 정보에 따라 거리의 비율을 이용한 중점 계산법을 이용하여 상기 위치결정 대상인 휴대용 단말기의 위치를 결정하는 제 3 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

휴대용단말기의 위치 결정 시스템 및 방법 {Position estimating system and method of portable terminal}
본 발명은 휴대용 단말기의 위치결정 시스템 및 방법, 더욱 구체적으로 WiFi 시스템의 AP(Access Point; 액세스 포인트)를 이용하여 WiFi 칩이 장착된 휴대용 단말기의 위치를 자동으로 결정하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
최근 이동통신 단말기 등의 휴대용 단말기를 이용한 다양한 위치 기반 서비스가 제공되고 있다. 이러한 위치 기반 서비스를 위해서는 휴대용 단말기의 위치를 정확하게 측위하는 것이 선행되어야 하는데, 휴대용 단말기에 GPS 수신 칩을 장착한 후, GPS 위성으로부터 수신되는 복수의 위성의 궤도 정보 및 의사거리 정보를 이용하여 휴대용 단말기의 위치를 측위하는 방식이 가장 널리 이용되고 있다.
하지만, 상기 GPS 위성을 이용한 위치 측위 방법은 휴대용 단말기가 GPS 위성의 신호를 수신할 수 있어야 하는데, 단말기가 실내에 위치한 경우, GPS 위성 신호가 건물 등에 의하여 가려지는 경우 등 단말기가 측위에 필요한 GPS 신호를 수신할 수 없는 경우에는 단말기의 위치를 측위할 수 없다는 단점이 있다.
한편, 소위 WiFi를 이용한 무선인터넷의 활용이 최근 증가하고, 그에 따라 스마트폰과 같이 WiFi를 지원하는 WiFi 칩이 장착된 휴대용 단말기의 보급이 급격히 증가하고 있다. 따라서, 상기 GPS 위성을 이용한 위치 측위 방법의 문제점을 해결하기 위하여 최근 WiFi를 이용한 위치 측위 방법 및 시스템이 제시되고 있다.
구체적으로, WiFi 칩은 WiFi 방식의 무선 인터넷을 가능하게 하기 위하여 주변의 AP(Access Point; 액세스 포인트)와 무선으로 신호를 주고 받는다. 따라서 WiFi 칩은 무선으로 하나 또는 복수의 AP와 연결되어 AP의 SSID(Service Set Identifier; 이하 액세스 포인트 ID) 및 Mac(Media Access Control) Address(맥 어드레스)를 수신할 수 있다. 이어서, WiFi 칩을 포함하는 휴대용 단말기는 상기 수신된 AP 정보(액세스 포인트 ID 및 맥 어드레스)를 특정 서버(위치결정 서버)로 제공한다. 그러면, 특정 서버는 미리 저장된 AP 정보에 따른 AP의 위치 정보를 이용하여 정보가 제공된 AP의 위치정보를 알 수 있으므로, 상기 AP의 위치정보로부터 휴대용 단말기의 위치를 추정할 수 있다.
그런데, 이러한 AP 정보(액세스 포인트 ID 및 맥 어드레스)를 이용하여 단말기 위치를 결정하는 종래의 방법에 따르면, 상기 AP 정보를 제공받은 위치결정 서버는 AP 위치로부터 단말기 위치를 추정해야 하는데, 위치를 파악하려는 휴대용 단말기에 신호를 전송한 AP의 위치로 단말기의 위치를 결정해버리는 것이 보통이다. 하지만, 통상적으로 AP와 단말기는 적게는 몇 미터에서 많게는 몇백 미터 이상 이격될 수 있다는 점을 감안하면 AP의 위치로 단말기의 위치를 결정하는 방법은 단말기 위치를 정확하게 결정할 수 없다는 단점이 있다.
또한, 상기 문제를 해결하기 위하여 휴대용 단말기의 WiFi 칩이 복수의 AP로부터 신호(AP 정보)를 전달받으면, 상기 전달받은 AP 정보를 모두 특정 서버로 제공한 후 특정 서버는 소위 삼각측량법을 이용하여 AP 위치로부터 단말기 위치를 추정하는 방법이 최근 연구되고 있다. 하지만, 상기 삼각 측량법은 반드시 3개 이상의 AP로부터 신호를 수신해야 위치결정이 가능하다. 하지만, WiFi를 이용한 위치 결정의 경우 WiFi 칩이 장착된 단말기가 반드시 3개의 AP와 신호를 주고받는다는 보장이 없다는 문제점이 있다. 즉, WiFi 칩이 장착된 단말기는 경우에 따라서 1~2개의 AP와 신호를 주고받을 수도 있는데 이러한 경우에는 삼각측량법을 사용할 수 없다는 단점이 있다. 또한, 상기 단말기가 4개 이상, 많은 경우는 10개가 넘는 AP와 신호를 주고받을 수도 있는데, 이 경우 신호를 주고받은 다수의 AP 중 어떤 AP를 추출하여 삼각측량의 대상으로 삼을지도 불명료하다는 단점이 있고, 그에 따라 멀리 있는 AP를 선택할 경우 자칫 단말기의 위치를 전혀 엉뚱한 곳으로 결정할 수 있다는 단점이 있다.
따라서, 본 발명은 종래의 GPS 위성을 이용한 위치결정 시스템 및 방법이 갖는 문제점을 해결한 위치결정 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 최근 WiFi 서비스용 AP를 이용하여 위치를 결정하는 시스템 및 방법이 갖는 문제점을 또한 해결할 수 있는 위치결정 시스템 및 방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 위치결정 방법은:
소정의 휴대용 단말기 및 통신사 서버 중 적어도 하나와 통신 가능한 데이터 송수신 모듈과, DB 서버에 저장된 소정의 데이터를 확인 및 추출하는 위치 DB 검색 모듈과, 상기 소정의 휴대용 단말기의 현재 위치를 계산하는 위치 연산 모듈을 포함하는 위치 결정 서버; 및
AP(Access Point)의 액세스 포인트 ID 및 맥 어드레스를 포함하는 AP 정보와, 상기 AP 정보에 대응되는 AP의 실제 또는 가상의 위치 정보를 저장하는 DB 서버에 의하여 구동되며,
상기 데이터 송수신 모듈은 위치결정 대상인 휴대용 단말기로부터 복수의 AP에 대한 AP 정보를 각각 수신하는 제 1 단계;
상기 위치 DB 검색 모듈은 상기 위치결정 대상인 휴대용 단말기로부터 수신한 복수의 AP 정보에 대응되는 AP의 실제 또는 가상의 위치 정보를 검색 및 추출하는 제 2 단계;
상기 위치 연산 모듈은 상기 복수의 AP의 실제 또는 가상의 위치 정보에 따라 거리의 비율을 이용한 중점 계산법을 이용하여 상기 위치결정 대상인 휴대용 단말기의 위치를 결정하는 제 3 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 단계에서 상기 데이터 송수신 모듈은 상기 위치결정 대상인 휴대용 단말기로부터 복수의 AP에 대한 AP 정보에 더하여, 상기 AP에서 상기 위치결정 대상인 휴대용 단말기로 전송된 신호의 세기 정보를 더 수신하는 것이 바람직하다.
이 경우, 상기 제 3 단계에서 상기 위치 연산 모듈은 상기 복수의 AP의 실제 위치 정보에 따른 거리의 비율 및 상기 복수의 AP의 신호의 세기 비율을 모두 이용하여 상기 위치결정 대상인 휴대용 단말기의 위치를 결정하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 1 단계에 앞서 상기 데이터 송수신 모듈은 상기 위치결정 대상인 휴대용 단말기 또는 통신사 서버로부터 위치 정보를 제공할 것을 요청받는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 3 단계에 이어서, 상기 데이터 송수신 모듈은 상기 결정된 휴대용 단말기의 위치 정보를 상기 위치결정 대상인 휴대용 단말기 또는 통신사 서버로 제공하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 1 단계에서, 상기 휴대용 단말기가 상기 데이터 송수신 모듈로 제공하는 AP 정보의 갯수는 10개 이하인 것이 바람직하다.
이 경우, 상기 휴대용 단말기로 제공되는 AP 정보는 상기 휴대용 단말기로 제공된 AP 신호 세기가 큰 순서대로 제공되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 3 단계에서 상기 위치 연산 모듈은 위치결정 대상인 휴대용 단말기로부터 제공받은 복수의 AP 정보 및 AP로부터 전달된 신호의 세기와 실제 또는 실제 또는 가상(Virtual) APDB를 이용한 가중 중점(Weighted Centroid) 알고리즘을 이용하여 상기 위치결정 대상인 휴대용 단말기의 위치를 결정하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 휴대용 단말기의 위치 결정은 다음의 수학식 1 및 수학식 2를 이용하여 결정되는 것이 바람직하다.
수학식 1:
Xn'=Xn×1/log10(거리비율/80),
Yn'=Yn×1/log10(거리비율/80)
수학식 2:
Xn"=(X1'+X2'+...+Xn')/(거리비율의 합)
Yn"=(Y1'+Y2'+...+Yn')/(거리비율의 합);
단, n은 AP의 일련번호, X는 AP의 위도 값, Y는 AP의 경도 값. X"은 휴대용 단말기의 위도 값, Y"은 휴대용 단말기의 경도 값.
또는, 상기 휴대용 단말기의 위치 결정은 다음의 수학식 3 및 수학식 4를 이용하여 결정되는 것이 바람직하다.
수학식 3:
Xn'=Xn×1/log10(신호세기/80)
Yn'=Yn×1/log10(신호세기/80)
수학식 4:
Xn"=(X1'+X2'+...+Xn')/(신호세기 비율의 합)
Yn"=(Y1'+Y2'+...+Yn')/(신호세기 비율의 합);
단, n은 AP의 일련번호, X는 AP의 위도 값, 신호세기는 각각의 AP에서 휴대용 단말기에 제공된 신호의 세기, Y는 AP의 경도 값. X"은 휴대용 단말기의 위도 값, Y"은 휴대용 단말기의 경도 값.
또한, 상기 제 3 단계에서 상기 가중 중점 알고리즘은 위치결정 대상인 휴대용 단말기로부터 제공받은 복수의 AP 중 맥 어드레스가 중복된 AP는 제거하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 3 단계에서 상기 중복된 AP를 제거하는 단계는 기준 AP를 기준으로 거리를 계산하여 특정 거리 이상인 AP를 제거하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 3 단계는 실내 측위 시 층간 구분 알고리즘을 더 이용하는 것이 바람직하다.
이 경우, 상기 층간 구분 알고리즘은 위치결정 대상인 휴대용 단말기로부터 복수의 AP 정보를 제공받으면, 정보가 제공된 복수의 AP를 그 AP가 설치된 각 층별로 분류하는 단계와, 가장 많은 AP가 위치하는 층이 1개면 그 층을 휴대용 단말기가 위치하는 층으로 간주하고, 가장 많은 AP가 위치하는 층이 복수로 있으면 각 층간 AP 간의 거리의 합을 기준으로 거리의 합이 제일 짧은 층을 휴대용 단말기가 위치하는 층으로 간주하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 위치결정 시스템은:
소정의 휴대용 단말기 및 통신사 서버 중 적어도 하나와 통신하는 데이터 송수신 모듈과, DB 서버에 저장된 소정의 데이터를 확인 및 추출하는 위치 DB 검색 모듈과, 상기 소정의 휴대용 단말기의 현재 위치를 계산하는 위치 연산 모듈을 포함하는 위치 결정 서버; 및
AP(Access Point)의 액세스 포인트 ID 및 맥 어드레스를 포함하는 AP 정보와, 상기 AP 정보에 대응되는 AP의 실제 또는 가상의 위치 정보를 저장하는 DB 서버를 포함하고,
상기 데이터 송수신 모듈은 위치결정 대상인 휴대용 단말기로부터 복수의 AP에 대한 AP 정보를 각각 수신하고,
상기 위치 DB 검색 모듈은 상기 위치결정 대상인 휴대용 단말기로부터 수신한 복수의 AP 정보에 대응되는 AP의 실제 또는 가상의 위치 정보를 검색 및 추출하고,
상기 위치 연산 모듈은 상기 복수의 AP의 실제 또는 가상의 위치 정보에 따라 거리의 비율을 이용한 중점 계산법을 이용하여 상기 위치결정 대상인 휴대용 단말기의 위치를 결정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 데이터 송수신 모듈은 상기 위치결정 대상인 휴대용 단말기로부터 복수의 AP에 대한 AP 정보에 더하여, 상기 AP에서 상기 위치결정 대상인 휴대용 단말기로 전송된 신호의 세기 정보를 더 수신하는 것이 바람직하다.
이 경우, 상기 위치 연산 모듈은 상기 복수의 AP의 실제 또는 가상의 위치 정보에 따른 거리의 비율 및 상기 복수의 AP의 신호의 세기 비율을 모두 이용하여 상기 위치결정 대상인 휴대용 단말기의 위치를 결정하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 위치 연산 모듈은 AP 정보와 실제 또는 가상 APDB를 이용한 가중 중점 알고리즘을 이용하여 상기 위치결정 대상인 휴대용 단말기의 위치를 결정하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 위치결정 시스템 및 방법을 이용하면 종래의 GPS 위성을 이용한 위치결정 시스템 및 방법이 갖는 문제점을 해결할 수 있다.
또한, 종래의 WiFi 서비스용 AP를 이용하여 위치를 결정하는 시스템 및 방법에 비하여 많은 수의 AP를 이용하므로, 종래의 방법에 비하여 휴대용 단말기의 위치를 정확하게 결정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위치결정 시스템의 개략적인 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 위치결정 서버 및 DB 서버의 개략적인 구성을 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위치결정 방법의 주요 단계를 개략적인 설명하는 도면이다.
다음으로 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 휴대용 단말기의 위치결정 시스템 및 방법을 도면을 참고로 설명한다. 한편, 이하에서 기재된 구성요소는 설명의 편의를 위하여 분류한 것으로서 복수의 구성요소를 하나로 합체하여 형성할 수도 있고, 하나의 구성요소를 복수로 분리하여 구성할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위치결정 시스템의 개략적인 구성을 도시하는 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 위치결정 시스템에서 위치결정 서버(10) 및 DB 서버(20)의 구성을 더욱 상세하게 도시한 도면이다.
도 1에서 보듯이 본 실시예에 따른 위치결정 시스템은 위치결정 서버(10) 및 DB 서버(20)로 구성되고, 위치결정 서버(10)는 통신사 서버(30) 및 휴대용 단말기(40)와 상호 연결된다. 또한, 휴대용 단말기(40)는 WiFi 칩이 내장되어 AP(AP1~AP5)와 소정의 신호를 주고받을 수 있다.
또한, 도 2에서 보듯이 위치결정 서버(10)는 소정의 휴대용 단말기(40) 및 통신사 서버(30) 중 적어도 하나와 데이터를 송수신하는 데이터 송수신 모듈(11)과, DB 서버(20)에 저장된 소정의 데이터를 확인 및 추출하는 위치 DB 검색 모듈(12)과, 상기 소정의 휴대용 단말기의 현재 위치를 계산하는 위치 연산 모듈(13)과, 데이터 송수신 모듈(11), 위치 DB 검색 모듈(12)을 포함한 위치결정 시스템의 모든 구성요소의 기능을 제어하는 제어부(14)로 구성된다.
또한, DB 서버(20)는 특정 지역에 설치된 AP(Access Point)에 대한 액세스 포인트 ID 및 맥 어드레스를 포함하는 AP 정보와, 상기 각각의 AP에 대한 위치 정보를 저장한다.
구체적으로, 데이터 송수신 모듈(11)은 위치결정의 대상인 휴대용 단말기(400)가 전송한 복수의 AP에 대한 AP 정보를 각각 수신한다. 또한, 선택적으로 데이터 송수신 모듈(11)은 AP 정보 외에 휴대용 단말기(40)가 AP의 신호를 수신한 경우 수신된 신호의 세기 정보도 같이 수신할 수 있다.
또한, 데이터 송수신 모듈(11)은 통신사 서버(30) 및/또는 휴대용 단말기(40)로부터 자기 단말기를 포함하는 특정 휴대용 단말기에 대한 위치정보 확인 요청을 수신할 수 있고, 특정한 휴대용 단말기(40)로 신호 수신이 가능한 AP 정보 및/또는 상기 AP의 신호 세기 정보를 제공할 것을 요청하는 신호를 전송할 수 있다. 따라서, 데이터 송수신 모듈(11)은 상기 위치정보 확인 요청에 대응하여 AP 정보 및/또는 AP의 신호 세기 정보의 전송을 요청하고 수신하는 기능을 수행하게 된다. 또한, 데이터 송수신 모듈(11)은 뒤에서 설명하는 방법으로 위치 연산 모듈(13)이 특정한 휴대용 단말기의 위치정보를 결정하면, 상기 결정된 위치 정보를 애초에 상기 특정 휴대용 단말기의 위치정보를 요청한 장치에 제공한다.
한편, 본 실시예에 따른 휴대용 단말기(40)는 WiFi용 AP와 통신하기 위한 WiFi 칩이 장착되어 있어서 AP 정보 및 AP 신호 세기 정보를 AP로부터 수신할 수 있고, 상기 수신된 정보는 무선인터넷 등의 통신 수단을 통하여 위치결정 서버(10)의 데이터 송수신 모듈(11)로 전송하게 된다. 또한, 휴대용 단말기(40)는 복수의 AP로부터 신호를 제공받는 경우 상기 신호를 제공한 AP 전부 또는 적어도 일부의 AP 정보 등을 복수로 데이터 송수신 모듈(11)로 전송할 수 있다. 또한, AP가 휴대용 단말기에 제공하는 정보는 액세스 포인트 ID 및 맥 어드레스 정보인 것이 바람직하지만, 그 외에 특정 AP를 다른 AP와 구분할 수 있고, 이후에 설명할 방법으로 DB 서버(20)에서 각 AP에 대응되는 위치 정보를 추출할 수 있는 정보라면 그 종류를 한정하지 않는다.
한편, 휴대용 단말기(40)의 위치 결정을 위해서 휴대용 단말기가 너무 많은 AP 정보를 모두 제공할 필요는 없고, 통상적으로 신호 세기가 쎈 것을 기준으로 10개 정도의 AP 정보만 제공하면 뒤에서 설명하는 바람직한 연산 방법에 의하여 수 미터 정도의 오차로 휴대용 단말기의 위치를 정확하게 결정할 수 있다. 따라서, 휴대용 단말기가 10개를 넘는 AP 정보를 수신하는 경우, 데이터 송수신 모듈(11)로 제공하는 AP 정보는 10개 정도로 제한하는 것이 바람직하다. 이 경우, 데이터 송수신 모듈(11)로 제공되는 AP의 선택은 휴대용 단말기로 제공된 AP의 신호 세기가 큰 10개를 선택하는 것이 바람직하다.
다음으로, 위치 DB 검색 모듈(12)은 위치결정 대상인 휴대용 단말기(40)로부터 수신한 복수의 AP 정보에 대응되는 AP의 실제 또는 가상의 위치 정보를 검색 및 추출한다.
이를 위하여, DB 서버(20)는 특정 지역에 설치된 AP의 각종 정보, 예컨데, 액세스 포인트 ID 및 맥 어드레스 정보를 저장한 AP 정보 DB(21)와 상기 AP 정보에 각각 대응되는 AP가 설치된 위치 정보를 저장한 위치 정보 DB(22)가 구비된다. 또한, 상기 위치 정보 DB(22)에 저장된 AP의 위치 정보는 소정의 방법으로 측정된 AP의 위치 정보인 가상의 위치정보 및 AP를 설치 및 관리하는 관리자에 의하여 제공받은 위치정보인 실제 위치 정보 등 그 종류를 한정하지 않는다.
따라서, 위치 DB 검색 모듈(12)은 데이터 송수신 모듈(11)이 수신한 AP 정보에 대응되는 AP의 위치 정보를 DB 서버(20)에서 확인할 수 있다.
다음으로, 위치 연산 모듈(13)은 휴대용 단말기에 신호를 전송한 복수의 AP의 실제 위치 정보 및/또는 휴대용 단말기가 수신한 AP의 신호 세기 정보를 이용하여 위치결정 대상인 휴대용 단말기의 위치를 결정한다. 이 경우, 상기 위치 연산 모듈은 예컨데, AP 정보와 실제 또는 가상의 APDB를 이용한 가중 중심(Weighted Centroid) 알고리즘을 이용하여 위치결정 대상인 휴대용 단말기의 위치를 결정할 수 있다. 또한, 상기 가중 중심 알고리즘은 AP의 위치 정보를 변수로 하여 휴대용 단말기의 위치를 결정할 수도 있고, AP의 위치 정보 및 휴대용 단말기가 수신한 AP의 신호 세기 정보를 같이 이용하여 휴대용 단말기의 위치를 결정할 수도 있다.
상기 가중 중심 알고리즘을 이용한 위치 결정 방법 중 AP의 위치 정보를 이용한 휴대용 단말기의 위치결정 방법을 도 4를 참고로 이하에서 설명한다.
먼저, 위치 DB 검색 모듈에 의하여 위치가 확인된 AP의 위치 정보를 확인한 후 다음의 식에 AP의 위치값을 입력한다.
수학식 1
Xn'=Xn×1/log10(거리비율/80)
Yn'=Yn×1/log10(거리비율/80)
수학식 2
Xn"=(X1'+X2'+...+Xn')/(거리비율의 합)
Yn"=(Y1'+Y2'+...+Yn')/(거리비율의 합)
단, n은 AP의 일련번호, X는 AP의 위도 값, Y는 AP의 경도 값.
또한, 상기 수학식 2의 거리비율의 합은 먼저 단말에서 수신한 AP중 가장 먼저 수신한 AP의 실제 또는 가상의 위치를 기준으로 수신한 순서대로 각 AP의 실제 또는 가상의 위치의 거리를 구한 후 그 거리를 비율로 계산함으로써 구할 수 있다.
한편, 도 4는 본 실시예에 따른 위치결정 방법으로서 위치가 확인된 AP가 5개인 경우 위치를 결정하는 방법을 예시하는 도면이다. 도 4에서 보듯이, 5개의 AP의 위치정보를 알 경우 5개의 위도 및 경도 값을 각각 수학식 1에 입력하여 5개의 X' 및 Y' 값을 구하고, 상기 X' 및 Y' 값을 수학식 2에 입력하여 X" 및 Y"을 구한다. 여기서 구해진 X" 및 Y"이 휴대용 단말기의 위치값으로 결정된다. 한편, 수학식 1 및 수학식 2에서 거리비율은 연산 시 임의로 투입되는 값으로서, 단말에서 수신한 AP중 가장 먼저 수신한 AP의 실제 또는 가상의 위치를 기준으로 수신한 순서대로 각 AP의 실제 또는 가상의 위치의 거리를 구하여 그 거리를 비율로 계산한다.
다음으로, 상기 가중 중심 알고리즘을 이용한 위치 결정 방법 중 AP의 위치 정보와 신호 세기 정보를 이용한 휴대용 단말기의 위치결정 방법을 도 5를 참고로 이하에서 설명한다.
먼저, 위치 DB 검색 모듈에 의하여 위치가 확인된 AP의 위치 정보를 확인한 후 다음의 식에 AP의 위치값을 입력한다.
수학식 3
Xn'=Xn×1/log10(신호세기/80)
Yn'=Yn×1/log10(신호세기/80)
수학식 4
Xn"=(X1'+X2'+...+Xn')/(신호세기 비율의 합)
Yn"=(Y1'+Y2'+...+Yn')/(신호세기 비율의 합)
단, n은 AP의 일련번호, X는 AP의 위도 값, Y는 AP의 경도 값.
도 5는 본 실시예에 따른 위치결정 방법으로서 위치가 확인된 AP가 5개인 경우 위치를 결정하는 방법을 예시하는 도면이다. 도 5에서 보듯이, 5개의 AP의 위치정보를 알 경우 5개의 위도 및 경도 값을 각각 수학식 3에 입력하여 5개의 X' 및 Y' 값을 구하고, 상기 X' 및 Y' 값을 수학식 4에 입력하여 X" 및 Y"을 구한다. 여기서 구해진 X" 및 Y"이 휴대용 단말기의 위치값으로 결정된다. 한편, 수학식 3 및 수학식 4에서 신호세기는 각각의 AP에서 휴대용 단말기로 전송된 신호의 세기 값을 의미한다.
한편, 상기 가중 중심 알고리즘을 이용할 경우 위치결정 대상인 휴대용 단말기(40)로부터 제공받은 복수의 AP 중 맥 어드레스가 중복된 AP는 제거하고, 가중 중심 알고리즘을 실행하는 것이 바람직하다. 이 때, 상기 중복된 AP의 제거는 기준 AP를 기준으로 거리를 계산하여 특정 거리 이상인 AP를 제거하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 위치 결정 대상인 휴대용 단말기는 실내에 위치하는 경우가 많으므로, 상기 가공 중심 알고리즘을 이용할 때, 휴대용 단말기의 층간을 구분하는 층간 구분 알고리즘을 더 수행하는 것이 바람직하다. 상기 층간 구분 알고리즘은 예컨데 다음의 방법에 따라서 수행된다.
먼저, 위치 DD 검색 모듈(12)이 AP 정보로부터 위치 정보를 확인하면, 위치 연산 모듈(13)는 위치가 확인된 AP에 대하여 가장 AP 갯수가 가장 많은 AP를 확인한다. 만약, AP 갯수가 가장 많은 층이 단수로 선택되면, 그 층에 휴대용 단말기가 있는 것으로 간주하고, 상기 층에 위치한 AP를 이용하여 휴대용 단말기의 위치정보를 결정한다.
또는, AP 갯수가 가장 많은 층이 단수로 선택되지 않는 경우, 즉 휴대용 단말기가 신호를 수신한 AP가 복수의 층에 동일한 갯수로 분포된 경우에는, 상기 복수의 층 각각에 대하여 MAC이 없는 신호가 가장 쎈 AP를 중심으로 다른 AP까지의 거리를 각각 계산한 후, AP 거리의 합이 가장 적은 층을 휴대용 단말기가 위치한 층으로 간주하고, 상기 층에 위치한 AP를 이용하여 휴대용 단말기의 위치 정보를 결정한다.
다음으로, 본 실시예에 따른 휴대용 단말기의 위치결정 방법을 도 3을 참고로 이하에서 설명한다. 참고로, 도 1 내지 도 2에서 설명한 것과 동일한 구성요소는 동일한 부호를 사용하고 상세한 설명을 생략한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위치결정 방법에 따르면, 먼저, 데이터 송수신 모듈(11)은 통신사 서버(30) 및/또는 소정의 휴대용 단말기로부터 자기 단말기를 포함하는 특정 휴대용 단말기(40)에 대한 위치정보 확인 요청을 수신하고, 휴대용 단말기(40)에 신호 수신가능한 AP 정보 및/또는 AP의 신호 세기 정보를 제공할 것을 요청하는 신호를 제공한다(S101).
한편, 본 실시예에 따른 휴대용 단말기(40)는 WiFi용 AP와 통신하기 위한 WiFi 칩이 장착되어 있어서 AP 정보 및 AP 신호 세기 정보를 AP로부터 수신할 수 있고, 상기 수신된 정보는 무선인터넷 등의 통신 수단을 통하여 위치결정 서버(10)의 데이터 송수신 모듈(11)로 전송하게 된다. 또한, 휴대용 단말기(40)는 복수의 AP로부터 신호를 제공받는 경우 상기 신호를 제공한 AP 전부 또는 적어도 일부의 AP 정보 등을 복수로 데이터 송수신 모듈(11)로 전송할 수 있다. 또한, AP가 휴대용 단말기에 제공하는 정보는 액세스 포인트 ID 및 맥 어드레스 정보인 것이 바람직하지만, 그 외에 특정 AP를 다른 AP와 구분할 수 있고, 이후에 설명할 방법으로 DB 서버(20)에서 각 AP에 대응되는 위치 정보를 추출할 수 있는 정보라면 그 종류를 한정하지 않는다.
다음으로, 데이터 송수신 모듈(11)은 위치결정의 대상인 휴대용 단말기(400)가 전송한 복수의 AP에 대한 AP 정보를 각각 수신한다(S102). 또한, 데이터 송수신 모듈(11)은 AP 정보 외에 휴대용 단말기(40)가 AP의 신호를 수신한 경우 수신된 신호의 세기 정보도 같이 수신한다.
한편, 휴대용 단말기(40)의 위치 결정을 위해서 너무 많은 AP 정보를 모두 제공할 필요는 없고, 통상적으로 휴대용 단말기가 신호 세기가 쎈 것을 기준으로 10개 정도의 AP 정보만 제공하면 뒤에서 설명하는 바람직한 연산 방법에 의하여 수 미터 정도의 오차로 휴대용 단말기의 위치를 정확하게 결정할 수 있다. 따라서, 휴대용 단말기가 10개를 넘는 AP 정보를 수신하는 경우, 데이터 송수신 모듈(11)로 제공하는 AP 정보는 10개로 제한하는 것이 바람직하다. 이 경우, 데이터 송수신 모듈(11)로 제공되는 AP의 선택은 휴대용 단말기로 제공된 AP의 신호 세기가 큰 10개를 선택하는 것이 바람직하다.
다음으로, 위치 DB 검색 모듈(12)은 위치결정 대상인 휴대용 단말기(40)로부터 수신한 복수의 AP 정보에 대응되는 AP의 실제 또는 가상의 위치 정보를 검색 및 추출한다(S103). 이를 위하여, DB 서버(20)는 특정 지역에 설치된 AP의 각종 정보, 예컨데, 액세스 포인트 ID 및 맥 어드레스 정보를 저장한 AP 정보 DB(21)와 상기 AP 정보에 각각 대응되는 AP가 설치된 위치 정보를 저장한 위치 정보 DB(22)가 구비된다. 또한, 상기 위치 정보 DB(22)에 저장된 AP의 위치 정보는 소정의 방법으로 직접 측정된 AP의 위치 정보, AP를 설치 및 관리하는 관리자에 의하여 제공받은 위치 정보 등 그 종류를 한정하지 않는다. 상기 구성에 의하여 위치 DB 검색 모듈(12)은 데이터 송수신 모듈(11)이 수신한 AP 정보에 대응되는 AP의 위치 정보를 DB 서버(20)에서 확인할 수 있다.
다음으로, 위치 연산 모듈(13)은 휴대용 단말기에 신호를 전송한 복수의 AP의 실제 또는 가상의 위치 정보 및/또는 휴대용 단말기가 수신한 AP의 신호 세기 정보를 이용하여 위치결정 대상인 휴대용 단말기의 위치를 결정한다(S104). 이 경우, 상기 위치 연산 모듈은 예컨데, AP 정보와 실제 또는 가상의 APDB를 이용한 가중 중심(Weighted Centroid) 알고리즘을 이용하여 위치결정 대상인 휴대용 단말기의 위치를 결정할 수 있다. 또한, 상기 가중 중심 알고리즘은 AP의 위치 정보를 변수로 하여 휴대용 단말기의 위치를 결정할 수도 있고, AP의 위치 정보 및 휴대용 단말기가 수신한 AP의 신호 세기 정보를 같이 이용하여 휴대용 단말기의 위치를 결정할 수도 있다.
한편, 상기 가중 중심 알고리즘을 이용한 특정 장치의 위치 추정 방법은 이미 공개된 기술이므로 상세한 설명을 생략한다. 또한, 상기 가중 중심 알고리즘을 이용할 경우 위치결정 대상인 휴대용 단말기(40)로부터 제공받은 복수의 AP 중 중복된 AP는 제거하고, 가중 중심 알고리즘을 실행하는 것이 바람직하다. 이 때, 상기 상기 중복된 AP의 제거는 기준 AP를 기준으로 거리를 계산하여 특정 거리 이상인 AP를 제거하는 것이 바람직하다.
다음으로, 위치 연산 모듈(13)이 특정한 휴대용 단말기의 위치정보를 결정하면, 데이터 송수신 모듈(11)은 상기 결정된 위치 정보를 애초에 상기 특정 휴대용 단말기의 위치정보를 요청한 장치에 제공(S105)함으로써 본 실시예에 따른 위치정보의 결정 방법은 완료된다.
이상으로 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 휴대용 단말기의 위치정보 결정 시스템 및 방법을 구체적으로 설명하였다. 하지만, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기 구성에 대한 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 범위는 오직 뒤에서 설명할 특허청구범위에 의해서만 한정된다.
10: 위치결정 서버 11:데이터 송수신 모듈
12: 위치 DB 검색 모듈 13: 위치 연산 모듈
14: 제어부 20: DB 서버
21: AP 정보 DB 22: 위치 정보 DB

Claims (18)

  1. 소정의 휴대용 단말기 및 통신사 서버 중 적어도 하나와 통신 가능한 데이터 송수신 모듈과, DB 서버에 저장된 소정의 데이터를 확인 및 추출하는 위치 DB 검색 모듈과, 상기 소정의 휴대용 단말기의 현재 위치를 계산하는 위치 연산 모듈을 포함하는 위치 결정 서버; 및
    AP(Access Point)의 액세스 포인트 ID 및 맥 어드레스를 포함하는 AP 정보와, 상기 AP 정보에 대응되는 AP의 실제 또는 가상의 위치 정보를 저장하는 DB 서버에 의하여 구동되며,
    상기 데이터 송수신 모듈은 위치결정 대상인 휴대용 단말기로부터 복수의 AP에 대한 AP 정보를 각각 수신하는 제 1 단계;
    상기 위치 DB 검색 모듈은 상기 위치결정 대상인 휴대용 단말기로부터 수신한 복수의 AP 정보에 대응되는 AP의 실제 또는 가상의 위치 정보를 검색 및 추출하는 제 2 단계;
    상기 위치 연산 모듈은 상기 복수의 AP의 실제 또는 가상의 위치 정보에 따라 거리의 비율을 이용한 중점 계산법을 이용하여 상기 위치결정 대상인 휴대용 단말기의 위치를 결정하는 제 3 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 위치 결정 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 단계에 앞서 상기 데이터 송수신 모듈은 상기 위치결정 대상인 휴대용 단말기 또는 통신사 서버로부터 위치 정보를 제공할 것을 요청받는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 위치 결정 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제 3 단계에 이어서, 상기 데이터 송수신 모듈은 상기 결정된 휴대용 단말기의 위치 정보를 상기 위치결정 대상인 휴대용 단말기 또는 통신사 서버로 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 위치 결정 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 또한, 상기 제 1 단계에서, 상기 휴대용 단말기가 상기 데이터 송수신 모듈로 제공하는 AP 정보의 갯수는 10개 이하인 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 위치 결정 방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 휴대용 단말기로 제공되는 AP 정보는 상기 휴대용 단말기로 제공된 AP 신호 세기가 큰 순서대로 제공되는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 위치 결정 방법.
  6. 제 1항 내지 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 단계에서 상기 데이터 송수신 모듈은 상기 위치결정 대상인 휴대용 단말기로부터 복수의 AP에 대한 AP 정보에 더하여, 상기 AP에서 상기 위치결정 대상인 휴대용 단말기로 전송된 신호의 세기 정보를 더 수신하는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 위치 결정 방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 제 3 단계에서 상기 위치 연산 모듈은 상기 복수의 AP의 실제 또는 가상의 위치 정보에 따른 거리의 비율 및 상기 복수의 AP의 신호의 세기 비율을 모두 이용하여 상기 위치결정 대상인 휴대용 단말기의 위치를 결정하는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 위치 결정 방법.
  8. 제 1항 내지 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 3 단계에서 상기 위치 연산 모듈은 위치결정 대상인 휴대용 단말기로부터 제공받은 복수의 AP 정보 및 AP로부터 전달된 신호의 세기와 실제 또는 가상의 APDB를 이용한 가중 중점(Weighted Centroid) 알고리즘을 이용하여 상기 위치결정 대상인 휴대용 단말기의 위치를 결정하는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 위치 결정 방법.
  9. 제 1항 내지 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 휴대용 단말기의 위치 결정은 다음의 수학식 1 및 수학식 2를 이용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 위치결정 방법.
    수학식 1:
    Xn'=Xn×1/log10(거리비율/80),
    Yn'=Yn×1/log10(거리비율/80)
    수학식 2:
    Xn"=(X1'+X2'+...+Xn')/(거리비율의 합)
    Yn"=(Y1'+Y2'+...+Yn')/(거리비율의 합);
    단, n은 AP의 일련번호, X는 AP의 위도 값, Y는 AP의 경도 값. X"은 휴대용 단말기의 위도 값, Y"은 휴대용 단말기의 경도 값.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 휴대용 단말기의 위치 결정은 다음의 수학식 3 및 수학식 4를 이용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 위치결정 방법.
    수학식 3:
    Xn'=Xn×1/log10(신호세기/80)
    Yn'=Yn×1/log10(신호세기/80)
    수학식 4:
    Xn"=(X1'+X2'+...+Xn')/(신호세기 비율의 합)
    Yn"=(Y1'+Y2'+...+Yn')/(신호세기 비율의 합);
    단, n은 AP의 일련번호, X는 AP의 위도 값, 신호세기는 각각의 AP에서 휴대용 단말기에 제공된 신호의 세기, Y는 AP의 경도 값. X"은 휴대용 단말기의 위도 값, Y"은 휴대용 단말기의 경도 값.
  11. 제 1항 내지 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 3 단계에서 상기 가중 중점 알고리즘은 위치결정 대상인 휴대용 단말기로부터 제공받은 복수의 AP 중 실제 또는 가상의 APDB를 검색하고, 검색된 AP 중 맥 어드레스가 중복된 AP는 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 위치 결정 방법.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 제 3 단계에서 상기 중복된 AP를 제거하는 단계는 기준 AP를 기준으로 거리를 계산하여 특정 거리 이상인 AP를 제거하는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 위치 결정 방법.
  13. 제 1항 내지 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 3 단계는 실내 측위 시 층간 구분 알고리즘을 더 이용하는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 위치 결정 방법.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 층간 구분 알고리즘은 위치결정 대상인 휴대용 단말기로부터 복수의 AP 정보를 제공받으면, 상기 정보가 제공된 복수의 AP를 그 AP가 설치된 각 층별로 분류하는 단계와, 가장 많은 AP가 위치하는 층이 1개면 그 층을 휴대용 단말기가 위치하는 층으로 간주하고, 가장 많은 AP가 위치하는 층이 복수로 있으면 각 층간 AP 간의 거리의 합을 기준으로 거리의 합이 제일 짧은 층을 휴대용 단말기가 위치하는 층으로 간주하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 위치 결정 방법.
  15. 소정의 휴대용 단말기 및 통신사 서버 중 적어도 하나와 통신하는 데이터 송수신 모듈과, DB 서버에 저장된 소정의 데이터를 확인 및 추출하는 위치 DB 검색 모듈과, 상기 소정의 휴대용 단말기의 현재 위치를 계산하는 위치 연산 모듈을 포함하는 위치 결정 서버; 및
    AP(Access Point)의 액세스 포인트 ID 및 맥 어드레스를 포함하는 AP 정보와, 상기 AP 정보에 대응되는 AP의 실제 또는 가상의 위치 정보를 저장하는 DB 서버를 포함하고,
    상기 데이터 송수신 모듈은 위치결정 대상인 휴대용 단말기로부터 복수의 AP에 대한 AP 정보를 각각 수신하고,
    상기 위치 DB 검색 모듈은 상기 위치결정 대상인 휴대용 단말기로부터 수신한 복수의 AP 정보에 대응되는 AP의 실제 또는 가상의 위치 정보를 검색 및 추출하고,
    상기 위치 연산 모듈은 상기 복수의 AP의 실제 또는 가상의 위치 정보에 따라 거리의 비율을 이용한 중점 계산법을 이용하여 상기 위치결정 대상인 휴대용 단말기의 위치를 결정하는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 위치 결정 시스템.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 데이터 송수신 모듈은 상기 위치결정 대상인 휴대용 단말기로부터 복수의 AP에 대한 AP 정보에 더하여, 상기 AP에서 상기 위치결정 대상인 휴대용 단말기로 전송된 신호의 세기 정보를 더 수신하는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 위치 결정 시스템.
  17. 제 15항에 있어서, 상기 위치 연산 모듈은 상기 복수의 AP의 실제 또는 가상의 위치 정보에 따른 거리의 비율 및 상기 복수의 AP의 신호의 세기 비율을 모두 이용하여 상기 위치결정 대상인 휴대용 단말기의 위치를 결정하는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 위치 결정 시스템.
  18. 제 15항 내지 17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 위치 연산 모듈은 AP 정보와 실제 또는 가상의 APDB를 이용한 가중 중점 알고리즘을 이용하여 상기 위치결정 대상인 휴대용 단말기의 위치를 결정하는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 위치 결정 시스템.
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