KR20120124414A - 전자기 신호원 위치 추정 방법 - Google Patents

전자기 신호원 위치 추정 방법 Download PDF

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Abstract

다수의 전자기 신호원들의 위치를 추정하는 방법이 개시된다. 상기 방법은, 제1 다수의 위치들에서 스캐닝을 수행하여 하나 이상의 상기 신호원들의 위치 추정치를 나타내는 신호원 위치 데이터를 생성하는 단계; 제2 다수의 위치들에서 신호 검출 시스템을 사용하여 스캐닝을 수행하여 상기 제2 다수의 위치들에서 상기 신호원들로부터 수신된 신호들에 관한 신호 검출 데이터를 생성하는 단계; 상기 신호 검출 데이터에 따라 상기 신호원 위치 데이터를 처리하여 상기 신호원 위치 데이터의 추정치 오차들을 보정하는 단계; 및 상기 처리된 신호원 위치 데이터를 출력하는 단계를 포함한다.

Description

전자기 신호원 위치 추정 방법{LOCATING ELECTROMAGNETIC SIGNAL SOURCES}
본 발명은 다수의 전자기 신호원들의 위치를 추정하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.
전자기 신호원의 일례는 와이파이(Wi-Fi) 기지국(Wireless Access Point)과 같은 무선 접속 지점으로서, 이러한 무선 접속 지점은 전파의 형태로 전자기 방사를 전송 및 수신함으로써 장치와 무선으로 통신하기 위해 사용된다. 다른 전자기 신호원들은, 예를 들어, 광학 (적외선) 통신 장치들 및 다양한 종류의 전자기/무선 비컨(beacon)들을 포함할 수 있다.
전자기 신호원들의 위치를 추정하는 것이 때때로 요구된다. 일례에서, 무선 접속 지점(WAP)들, 셀룰러 전화기 마스트(mast)들, 및 기타 전자기 신호원들의 위치 및 다른 속성들의 상세한 사항들이 결정된다. 사용자에 의해 작동되는 장치는 이후 그 장치에서 검출된 (WAP 무선 주파수 신호들과 같은) 전자기 신호들의 속성들을 측정할 수 있고, 사용자 위치는 이미 결정된 위치 및 다른 데이터를 참조하여 계산될 수 있다. 예를 들어, 와이-파이 기능을 갖는 스마트폰은 인접한 WAP들의 식별자와 신호 강도를 판단할 수 있고, 스마트폰 (그리고 사용자)의 위치를 판단하기 위하여 문제의 WAP들의 알려져 있는 위치들을 근거로 삼각측량이 실시될 수 있다. 분명히, 신호원(WAP)들의 위치 추정이 양호할수록, 결과적인 사용자 위치 추정이 더 양호하다.
하나의 특별한 예에서, "워-드라이빙(war-driving)"은 차량이 주위를 운행함에 따라 차량의 범위 내 무선 접속 지점(WAP)들의 위치를 판단하기 위하여 사용된다. 글로벌 위치추적 시스템(GPS) 또는 차량의 유사 장치는 차량의 위치를 기록하고, (예를 들어, 고지향성 안테나 및 와이-파이 인터페이스 회로를 포함하는) 신호 검출 장비는 WAP의 상대 위치 및 속성들을 식별한다. WAP들의 절대 위치는 이후 두 개의 단편 정보를 사용하여 판단될 수 있다. 유사한 방법이 "워-워킹(war-walking)"에 의해 달성될 수 있는데, 이러한 워-워킹에서는 동일한 효과를 달성하기 위해, 사람이 크기가 축소된 장비를 휴대한다.
워-드라이빙은 WAP들 및 기타 신호원들의 위치가 결정될 수 있는 정확성에 한계가 있다. 신호들의 전파는 환경 인자들의 영향을 받고, 다중경로 전파 및 신호 감쇠와 같은 효과들은 신호원으로부터 더 멀리 떨어질수록 더 현저해질 수 있다. 도로 위의 차량들과 (전형적으로는 도로로부터 멀리 있는 건물들 내에 설치된) WAP 기지국들 간 필요 거리는 WAP 위치 추정에서 상당한 부정확성으로 이어질 수 있고, 어떤 WAP들은 그 거리에서 전혀 검출되지 않을 수도 있다. 이들 인자들은 워-드라이빙으로부터 유래된 데이터를 사용하는 위치 서비스의 정확도를 낮출 수 있다.
워-워킹은 검출 장비가 WAP들에 더 가까이 그리고 심지어는 건물들 내부로 위치되도록 할 수 있지만, 일단 건물들 내부에 위치되면, GPS 위성들과 송수신자간 직접 연결의 손실로 인해 GPS 수신기는 보통 작동이 안될 수 있다.
그러므로, 워-드라이빙 및 워-워킹은 WAP들의 위치 추정의 정확성에 한계를 갖고, 일부 경우들에서, GPS 또는 유사한 위치추적 시스템의 작동 불능으로 인해 위치가 전혀 판단될 수 없도록 한다.
본 발명의 제1 양태는 (무선 접속 지점들과 같은) 다수의 전자기 신호원들의 위치를 추정하기 위한 방법을 제공하고, 상기 방법은, (예를 들어, 휴대폰 또는 랩톱과 같은 핸드-헬드 또는 기타 스캐너로) 제1 다수의 위치들에서 스캐닝을 수행하여 하나 이상의 신호원들의 위치 추정치를 나타내는 신호원 위치 데이터를 생성하는 단계; (상기 제1 다수의 위치들과 다른) 제2 다수의 위치들에서 (와이-파이 송수신기와 같은) 신호 검출 시스템을 사용하여 스캐닝을 수행하여 상기 제2 다수의 위치들에서 상기 신호원들로부터 수신된 신호들에 관한 (그리고, 예를 들어, 수신된 신호 세기 및 WAP 기지국 식별자들에 관한 데이터를 포함하는) 신호 검출 데이터를 생성하는 단계; 상기 신호 검출 데이터에 따라 상기 신호원 위치 데이터를 처리하여 상기 신호원 위치 데이터의 추정치 오차들을 보정하고 상기 처리된 신호원 위치 데이터를 (예를 들어, 데이터베이스에 저장하기 위해) 출력하는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 상기 신호원 위치 데이터는 각 (모든) 신호원의 위치의 추정치들을 나타낸다.
상기 신호원 위치 데이터는, 예를 들어, 무선 접속 지점(WAP)들 및 이들의 식별자들 또는 기타 전자기 신호원들 및 이들의 식별자들의 2D 또는 3D 좌표들을 포함하고, 신호 세기, 위치 정확도 추정치들 등과 같은 정보를 더 포함할 수 있다. 상기 방법은 임의의 적절한 장치 또는 위치, 예를 들어, 스캐닝 동작을 수행할 수 있는 휴대용 핸드셋(handset) 또는 기타 장치 및/또는 원격 서버 시스템에서 수행될 수 있다. 특히, 상기 처리 단계들은 동일 프로세서, 컴퓨터, 마이크로컨트롤러 또는 기타 장치에 의해 수행될 수 있지만 수행될 필요는 없고, 개별적 처리 단계들은 필요 시 다른 프로세서들로 나누어져서 분배될 수 있다.
(예를 들어, 워-드라이빙에 의해 접속될 수 없는 영역들의 WAP 기지국들에 더 가까운) 제2 위치들의 집합에서 와이-파이 인터페이스와 같은 신호 검출 시스템을 사용하여 제2 시간을 스캐닝함으로써, 상기 제2 위치들의 집합에서 제공될 GPS-유사 기능에 대한 필요 없이 상기 신호원들의 위치 추정치들이 보정될 수 있다. 상기 보정은 특정 신호원의 위치 추정을 모든 경우에 향상시키지 않을 수 있지만, 전체적으로 상기 신호원들의 추정은 대개 향상된다. (예를 들어, 신호 사각 지역(blackspot)에서 스캐닝, 다중경로 효과들과 같은 지나친 전파 효과들 등으로 인해) 이러한 경향을 거역할 수 있는 신호원들 및 스캐닝 위치들의 특정 환경들 및 구성들이 당연히 있을 수 있다.
바람직하게는, 상기 신호 검출 데이터는 신호 세기, (적절한 경우, 망이 연결되어 있는 장치들을 위한) MAC 어드레스들 또는 신호원과 관련된 기타 식별자, 신호 품질 등 중에 적어도 하나를 포함한다. 바람직하게는, 상기 신호원 위치 데이터의 처리 단계는 상기 신호 검출 데이터에 도착 시간(TOA), 도착 신호 차이(TDOA), 도착각(AOA), 및 수신 신호 세기(RSS) 알고리즘 중 적어도 하나를 적용하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 신호원 위치 데이터의 처리 단계는 상기 신호 검출 데이터를 사용하여 상기 제2 다수의 지점들의 위치를 추정하는 단계를 더 포함한다. 상기 제2 다수의 위치들(즉, 제2 집합의 스캐닝들이 수행되었던 장소들)의 위치 추정은 시각적 또는 기타 체크가 수행될 수 있도록, 예를 들어, 스캐닝 장치를 작동시키는 사람에게 제공될 수 있다 (그리고 상기 추정된 스캐닝 위치들은, 예를 들어, 상기 추정된 위치가 벽 또는 기타 접속될 수 없고 명백히 잘못된 지점 내에 있지 않다는 것을 체크하기 위해 다른 데이터에 대하여, 예를 들어, 상호 참조될 수 있다).
상기 방법은 상기 제2 다수의 위치들에 대한 정보를 나타내는 위치 정보 데이터를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있고, 상기 신호원 위치 데이터 처리단계는 상기 위치 정보 데이터를 사용하여 상기 제2 다수의 지점들의 위치를 추정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 위치 정보 데이터는 상기 제2 다수의 위치들 중 적어도 하나의 위치의 사용자 추정치를 포함할 수 있다. 상기 위치 정보 데이터는 상기 전자기 신호원들 중 적어도 하나의 위치의 사용자 추정치를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 방법은 핸드헬드 유닛과 같은 사용자 입력 장치를 통해 상기 위치 정보 데이터를 입력하는 단계를 더 포함한다. 상기 방법은 상기 제2 다수의 위치들의 추정을 가능하게 하거나 향상시키는 데이터를 사용자로부터 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은, 이동, 방향 또는 고도와 관련된 변수를 측정하는 하나 이상의 추가적인 센서들, 예를 들어, 하나 이상의 자기력계, 가속도계, 기압계로부터 데이터를 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 수신된 데이터는 제2 다수의 지점들의 위치를 추정할 때 고려될 수 있다.
위치 정보 데이터는 상기 제2 다수의 위치들 중 적어도 하나의 추정치를 개선할 수 있다. 일례에서, 사용자는 측정값이 부정확한 것으로 나타나면 (이용 가능한) GPS 또는 기타 위치추적 시스템 측정 근사치에 보정치를 입력할 수 있다. 사용자는 GPS 및 유사 시스템들에서, 예를 들어 높이 측정값들의 상대적 부정확성을 극복할 수 있는 높이와 같은 추가적인 기준 데이터를 또한 (또는 대안적으로) 입력할 수 있다. 높이는 사용자가 위치하고 있는 건물의 층수의 형태로 가장 쉽게 입력될 수 있고, 상기 층수는 (5미터, 10미터 또는 그 사이값을 갖는) 평균적/보편적 층 높이에 층수를 곱하여 위치에 대한 높이 데이터에 합하거나, 예를 들어, 문제가 된 건물 또는 위치에 대한 더 상세한 정보를 이용하여 더 정확한 결과를 얻음으로써 비교적 근사적인 높이로 변환될 수 있다.
신호원 위치 데이터를 처리하는 단계는 추가적으로 또는 대안적으로 상기 신호원들에 적용되는 환경적 인자들을 나타내는 환경적 모델에 따라 상기 신호 검출 데이터를 처리하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이는 (건물의 인구 밀도, 다양한 구조적 특징들의 존재 유무, 벽들의 두께, 표면 반사도 등과 같은) 다양한 환경적 인자들이 고려되도록 하여 추정의 정확도를 개선할 수 있다. 이 경우, 상기 방법은 바람직하게는 환경적 모델의 선택을 나타내는 환경적 모델 선택 데이터와, 환경적 모델의 적어도 하나의 변수의 선택을 나타내는 환경적 모델 변수 데이터 중 적어도 하나를 수신하는 단계와, 상기 환경적 모델 선택 데이터와 상기 환경적 모델 변수 데이터 중 상기 적어도 하나에 따라 상기 신호 검출 데이터를 처리하는 단계를 더 포함한다.
상기 방법은 환경적 모델 선택 데이터와 환경적 모델 변수 데이터 중 상기 적어도 하나를 사용자 입력 장치를 통해 입력하는 단계를 더 포함할 수 있다. 대안적으로, 상기 선택 데이터 또는 변수 데이터는, 예를 들어, 적절한 지식, 경험을 갖고 있거나 훈련을 받은 측정자 또는 시스템 오퍼레이터에 의해 측정이 수행된 후에 어디서든 입력될 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 모델 또는 모델 변수들은 (예를 들어, 감지 장치에 의해, 또는, 예를 들어 관련된 지리적 데이터에 대해 추정된 스캐닝 위치를 상호 참조함으로써) 자동적으로 (적절한 정도까지) 유도될 수 있다.
다른 환경 모델들은 특정의 측정가능한 인자들에 따라 적용될 수 있다. 예를 들어, 다른 환경적 모델은 (예를 들어, 스탠포드 대학교 중간(Standford University Interim(SUI), 모델과 같이) 스캐닝 지점이 실내인지 아니면 실외인지에 따라 적용될 수 있다.
필수적으로, 본원에서 설명된 상기 처리 단계들에서 사용된 임의의 적절한 데이터는 적절한 정도까지는 (예를 들어 핸드헬드 장치를 이용한) 스캐닝 장소에서 또는 (스캐닝 방법과 동시에 또는 나중 시간/일자에) 원격으로 사용자에 의해 입력될 수 있다.
더욱이, 상기 신호원 위치 데이터 처리 단계는 바람직하게는 상기 신호 검출 데이터에 따라 상기 신호원들의 새로운 추정치들을 나타내는 추가적인 신호원 위치 데이터를 생성하는 단계를 더 포함한다. 상기 추가적인 신호원 데이터(예를 들어, WAP 기지국들의 갱신-추정된 좌표들의 리스트)는, 예를 들어 상기 신호원들의 위치들의 이전 및 현재 추정치들이 시각적으로 비교될 수 있도록 플로팅될 수 있다. 앞에서처럼, 새로운 추정치 데이터는, 예를 들어, 상기 새로 추정된 지점들이 타당한지를 체크하기 위해 상호 참조될 수 있다.
바람직하게, 상기 방법은 상기 신호원 위치 데이터와 상기 추가적인 신호원 위치 데이터를 처리하여 상기 신호원 위치 데이터에 대한 적절한 조정을 판단하는 단계를 더 포함한다. 예를 들어, 최소 자승 추정 방법들을 포함하는 임의의 적절한 방법이 적절한 조정을 판단하기 위해 사용될 수 있다.
상기 방법은 또한 상기 신호 검출 데이터를 처리하여 상기 제1 다수의 위치들에서 검출되지 않았던 추가적인 신호원들의 지점들을 추정하는 단계와, 추가적인 신호원 위치 데이터를 상기 신호원 위치 데이터에 합하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이처럼, (상기 제2 위치들의 집합에서) 스캐닝의 제2 단계는, 예를 들어, (제1 위치들의 집합에서) 스캐닝의 제1 단계에서 발견되지 않았던 (WAP 기지국들과 같은) 신호원들을 알아낼 수 있다.
상기 제1 다수의 위치들에서 스캐닝을 수행하는 단계는, 바람직하게는, 상기 제1 다수의 위치들에서 스캐닝을 수행하여 상기 제1 다수의 위치들에서 상기 신호원들로부터 수신된 신호들에 관한 초기 신호 검출 데이터를 생성하는 단계; 상기 위치 추정 데이터를 생성하기 위해, 상기 제1 다수의 위치들의 각각의 위치를 나타내는 제1 스캐닝 위치 데이터에 따라 상기 초기 신호 검출 데이터를 처리하는 단계를 포함한다. 이에 따라, 상기 신호원은 상기 소스들의 위치의 추정을 손쉽게 하는 양 단계들에서 사용될 수 있다.
상기 제1 다수의 위치들에서 상기 스캐닝을 수행하는 단계는 (상기) 신호 검출 시스템을 사용하여 상기 초기 신호 검출 데이터를 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 대안적으로, 적절히 다른 검출 시스템이 사용될 수 있다. 예를 들어, 더 복잡한 차량 탑재 장비가 제1 스캐닝 단계를 위해 사용될 수 있고, 덜 복잡하지만 이동성이 더 좋은 장비가 제2 스캐닝 단계를 위해 사용될 수 있다.
상기 방법은 상기 제1 다수의 위치들에서 (절대 위치추적 시스템, 예를 들어, GPS 또는 AGPS, GLONASS, Beidou-2 또는 Gallileo와 같은 글로벌 항법 위성 시스템일 수 있는) 위치추적 시스템을 사용하여 상기 제1 스캐닝 위치 데이터를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 위치추적은 예를 들어, GPS/AGPS 장치들, 셀 타워 삼각측량(cell tower-based triangulation), 관성 센서들, GIS, 또는 둘 이상의 이러한 서브시스템들을 조합한 하이브리드 시스템을 포함할 수 있다. 대안적으로, 예를 들어, 상기 스캐닝 장비의 오퍼레이터가 데이터 입력(entry)을 이용하는 수동 방법들이 사용될 수 있다. 종래의 인쇄된 지도들은, 예를 들어, 각 지점의 위치를 규명하기 위해 사용될 수 있다. 적절하다면, 지점을 결정하기 위한 다른 방법들도 물론 사용 가능하다. 사용자가 데이터를 입력하여 GPS용 GPS 보조 데이터(추정 위치, 시간, 위치 추산력(ephemeride) 등)와 같은 위치추적 시스템의 실행을 가능하게 하거나 그 성능을 향상시키기 위해 사용자 인터페이스가 제공될 수 있다. 상기 방법은, 이동, 방향 또는 고도와 관련된 변수를 측정하는 하나 이상의 추가적인 센서들, 예를 들어, 하나 이상의 자기력계, 가속도계, 기압계로부터 데이터를 수신하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 위치추적 시스템은 제2 다수의 위치들에서보다 제1 다수의 위치들에서 대개 더 효과적일 수 있다. 게다가, 상기 위치추적 시스템은 제2 다수의 위치들 중 적어도 하나에서 작동되지 않을 수도 있다 (또는 실제로 25%, 50%, 75%, 80%, 90% 또는 95%를 넘는 제2 다수의 위치들에서 작동되지 않을 수도 있다). 예를 들어, 제2 다수의 위치들은 부분적으로(예를 들어 25%, 50%, 75%, 80%, 90%, 또는 95% 초과) 또는 전체적으로 실내여서, GPS 및 기타 절대/글로벌 위치추적 시스템들의 효과적인 작동을 막을 역으로, 상기 신호 검출 시스템은 제1 다수의 위치들에서보다 제2 다수의 위치들에서 대개 더 효과적일 수 있다. 상기 신호 검출 시스템은, 예를 들어 상기 신호원들에 비교적 가까운 곳이나 상기 검출 시스템과 상기 신호원 사이에 감쇠 물질들이 없는 곳, 예를 들어, 부분적(25%, 50%, 75%, 80%, 90%, 또는 95% 초과) 또는 전체적으로 실내이거나 벽으로 둘러싸이지 않은 곳에서만 작동한다 (또는 가장 효과적으로 작동한다). 차량의 통행을 허가하는 것과 같이, 예를 들어, 요구조건들에 의해 제한되는 제1 다수의 위치들이 효과적인 검출을 허용하는 (대다수의) 신호원들로부터 대개 너무 멀리 있을 수 있다는 것일 수 있다.
상기 방법은 추가적인 다수의 위치들에서 신호 검출 시스템을 사용하여 스캐닝을 수행하여 추가적인 신호 검출 데이터를 생성하는 단계와, 상기 추가적인 신호 검출 데이터에 따라 상기 신호원 위치 데이터를 추가로 처리하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이처럼, 위치 추정치들의 정확성을 더 개선하기 위해, 제2 스캐닝 단계는 한 번, 두 번, 세 번, 또는 심지어 더 자주 반복될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 제2 (또는 추가적인) 신호 검출 시스템이 상기 제1 또는 제 2 (또는 추가적인) 다수의 스캐닝 위치들에서 사용되어 상기 (제1) 신호 검출 시스템을 보완하고 위치 추정치들의 정확성을 더 개선하기 위해 사용될 수 있다. 상기 제1, 제2, 및 (선택적으로) 추가적인 스캐닝 단계들은 실질적으로 동시에 (같은 날, 또는 같은 주 등에) 수행될 필요는 없다.
상기 방법은 상기 신호원 위치 데이터를 처리하여 상기 신호원들의 지도를 나타내는 지도 데이터를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다. "지도(map)"라는 용어는 바람직하게는 적어도 하나의 지리학적 또는 기타 위치를 암호화 및/또는 식별하는 데이터를 포함하는 데이터 집합을 함축한다. 지도는 예를 들어 기록들의 집합일 수 있는데, 각 기록은 신호원의 2D 또는 3D 좌표들을 제공하고 할당된 이름 또는 식별자와 같은 신호원에 대한 추가적인 데이터를 포함할 수도 있다. 지도는 컴퓨터가 읽을 수 있는 신호 또는 매체로 구현될 수 있거나, (예를 들어, 종래의 지리 계획 상에 놓인) 인간이 읽을 수 있는 형태로 된 신호원들의 물리적 표시일 수 있다. 지도는, 예를 들어, GIS 파일 표준과 같은 임의의 적절한 포맷으로 암호화될 수 있다.
신호원은 무선 통신망에서 기지국과 같은 무선 접속 지점일 수 있다. 신호원은 와이-파이 또는 와이-맥스(Wi-Max) 기지국, GSM 또는 기타 셀룰러 통신 타워, 무선 송신기 또는 비컨, 또는 임의의 기타 적절한 전자기 신호원일 수 있다. 신호원은, 예를 들어, (간단한 송신기와 같은) 일방향성 또는 (망 노드와 같은) 양방향성 통신을 쉽게 할 수 있다.
신호 검출 데이터, 신호원 위치 데이터 및 처리된 신호원 위치 데이터 중 적어도 하나는 무선 접속 지점을 통해 전송될 수 있다. 이는, 예를 들어, 제한된 계산력 및 저장기능을 갖는 핸드헬드 장치와 원격 서버 및 데이터베이스 간 데이터의 처리의 배분을 쉽게 할 수 있다. 대안적으로, 모든 처리 및 스캐닝 기능은 동일 장치를 사용하여 수행될 수 있다.
스캐닝의 적어도 일부는 전형적으로는 핸드헬드 휴대용 장치를 이용하여 수행된다. 예를 들어, (제2 다수의 위치들에서) 상기 제2 스캐닝 단계 및 (제1 다수의 위치들에서) 선택적으로 상기 제1 스캐닝 단계는 특정 응용을 위해 고객 맞춤형으로 적합하게 구성된 휴대폰, 랩톱 또는 핸드-헬드 장치와 같은 적합하게 장착된 핸드-헬드 장치를 사용하여 수행될 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 상기 스캐닝의 적어도 일부는 차량-탑재 휴대용 장치를 사용하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 적어도 상기 제1 스캐닝 단계는 핸드-헬드 장치에 비해 파워 및 (예를 들어, 방향성 안테나를 사용한) 선택성을 개선할 수 있는 차량 탑재 장치를 사용하여 수행될 수 있다.
상기 방법은 상기 처리된 신호원 위치 데이터를 저장하는 단계; (휴대폰 또는 기타 휴대용 장치와 같은) 사용자 장치로부터 상기 사용자 장치와 관련된 (와이-파이 수신기와 같은) 신호 검출 시스템으로부터 얻어진 데이터를 포함하는 사용자 위치 요구를 수신하는 단계; 상기 사용자 위치 요구 데이터에 따라 상기 저장된 신호원 위치 데이터를 처리하여 상기 사용자 장치의 위치의 추정치를 나타내는 사용자 위치 데이터를 생성하는 단계; 및 상기 사용자 위치 데이터를 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이에 따라, 상기한 방법은 사용자 위치 서비스에 통합될 수 있다. 상기 사용자 위치 추정 방법은 상기 사용자 장치 또는 원격 서버(또는 예를 들어 인터넷을 통한 어디서든)의 추가적인 시스템들을 사용하여 상기 사용자 장치의 위치를 추정하는 것을 도울 수 있다. 예를 들어, 상기 사용자 장치에 내장된 GPS 수신기들이 사용될 수 있다.
상기 방법은 사용자 위치 서비스가 제공될 수 없거나 사용자 위치 서비스의 정확성이 임계치 미만인 하나 이상의 위치들을 식별하는 단계; 및 상기 식별 위치에서 사용자 위치 서비스의 정확성을 제공하거나 개선하기 위해 하나 이상의 추가적인 전자기 신호원들의 정확한 위치를 찾는 단계를 포함할 수 있다. 상기 새로운 신호원은 이후 추가적인 제2 위치들의 집합에서 스캐닝된다.
위에서 언급된 것과 같은 방법들 중 임의의 방법에서, 스캐닝은 (상기 제1 다수의 위치들 사이 및/또는 상기 제2 다수의 위치들 사이와 같은) 다수의 위치들 사이에서, 예를 들어, 걷거나 차량을 이용하여 이동하는 사용자에 의해 수행될 수 있다. 상기 사용자는 위에서(또는 아래에서) 언급된 다른 방법 단계들 중 임의의 단계를 쉽게 하기 위한 임의 유형의 하드웨어와 상호작용할 수 있다.
본 발명의 다른 양태에서, 다수의 전자기 신호원들의 위치를 추정하는 방법이 제공되고, 상기 방법은, 제1 다수의 위치들에서 스캐닝을 수행하여 얻어진 하나 이상의 신호원들의 위치의 추정치를 나타내는 신호원 위치 데이터를 입력하는 단계; 제2 다수의 위치들에서 상기 신호원들로부터 수신된 신호들에 관한 신호 검출 데이터를 입력하는 단계; 상기 신호 검출 데이터에 따라 상기 신호원 위치 데이터를 처리하여 상기 신호원 위치 데이터의 추정치 오차들을 보정하는 단계; 및 상기 처리된 신호원 위치 데이터를 출력하는 단계를 포함한다. 이 방법은 스캐닝 위치에서 망 또는 기타 통신 링크를 통해 사용자 장치와 통신하도록 동작할 수 있는, 예를 들어 서버용 컴퓨터 코드에 대해 특별한 적용을 발견할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에서, 휴대용 유닛이 상기에서 언급된 것과 같은 방법을 수행하도록 하기 위한 컴퓨터 프로그램 코드로 프로그램된 휴대용 유닛이 제공된다.
본 발명의 또 다른 양태에서, 휴대용 유닛이 상기에서 언급된 것과 같은 방법을 수행하도록 하기 위한 컴퓨터 프로그램 코드로 프로그램된 서버가 제공된다.
도면들을 참조하여 위에서 설명된 본 발명의 실시예들은 컴퓨터 장치에 의해 수행되는 방법들 및 컴퓨터 장치들을 포함하지만, 본 발명은 또한 프로그램 명령들, 특히 본 발명의 방법들을 수행하거나 컴퓨터가 본 발명의 컴퓨터 장치로서 수행하는데 적합하게 된, 캐리어(carrier) 상 또는 내의 명령들에 확장된다. 프로그램들은 소스 코드, 목적 코드(object code), 부분적으로 컴파일드 형태로 된 것과 같은 코드 중간 소스, 또는 본 발명에 따른 방법들의 구현에 사용하기에 적합한 임의의 다른 형태일 수 있다. 상기 캐리어는 프로그램 명령들을 수행할 수 있는 임의의 독립체(entity) 또는 장치일 수 있다.
예를 들어, 상기 캐리어는 ROM과 같은 기록 매체, 예를 들어, CD ROM 또는 반도체 ROM, 또는 자기 기록 매체, 예를 들어 플로피 디스크, 하드디스크, 또는 플래시 메모리, 광학 메모리 등을 포함할 수 있다. 또한, 캐리어는 전기 또는 광학 케이블을 통해 또는 무선 또는 기타 수단에 의해 전송될 수 있는 전기 또는 광학 신호와 같은 전송가능한 캐리어일 수 있다. 프로그램이 케이블에 의해 직접 전송될 수 있는 신호로 구현되면, 캐리어는 이러한 케이블 또는 기타 장치 또는 수단에 의해 구성될 수 있다.
비록 본 발명의 다양한 양태들과 실시예들이 위에서 별도로 설명되었지만, 본 발명의 양태들 및 특징들 중 임의의 것은 적절하게 임의의 다른 양태, 실시예 또는 특징과 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, 적절하게 장치 특징들은 방법 특징들과 상호교환될 수 있다.
이제 본 발명의 예시적 실시예가 다음의 도면들을 참조하여 설명될 것이다.
도 1은 와이-파이 무선 접속 지점(WAP) 신호원들을 사용하여 사용자 장치의 정확한 위치를 찾기 위한 시스템의 개요도이다.
도 2는 도 1의 시스템에서 사용하기 위한 무선 접속 지점(WAP)들의 정확한 위치를 찾기 위한 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 3은 도 2의 방법에 따라 건물 내 무선 접속 지점(WAP)들의 집합의 제1 스캐닝 단계의 예시이다.
도 4는 도 2의 방법의 제1 스캐닝 단계 후, 도 3의 WAP들의 추정 위치들의 예시이다.
도 5는 도 3의 건물 내 무선 접속 지점(WAP)들의 집합의 제2 스캐닝 단계의 예시이다.
도 6은 도 5에 도시된 제2 스캐닝 단계 동안 스캐너의 추정된 위치들의 예시이다.
도 7은 도 5의 방법의 제2 스캐닝 단계 후, 도 3의 WAP들의 추정 위치들의 예시이다.
도 8은 무선 접속 지점(WAP)의 지점들을 삼각측량하는 방법의 예시이다.
도 9는 도 2의 방법의 적어도 제1 단계와 함께 사용하기에 적합한 전용 스캐너 시스템의 도식적 예시이다.
도 10은 도 2의 방법의 적어도 제1 및 제2 단계와 함께 사용하기에 적합한 핸드헬드 유닛의 도식적 예시이다.
도 11은 도 2의 방법에 의해 생성된 데이터를 사용하여 사용자 장치의 정확한 위치를 찾기 위한 시스템의 개략도이다.
전자기 신호원들의 정확한 위치를 찾기 위한 방법 및 시스템이 설명될 것이고, 상기한 방법 및 시스템을 사용하여 이전에 수집된 데이터와 함께 사용자 장치에서 수신된 신호들을 상호참조함으로써 사용자 장치의 정확한 위치를 찾기 위한 시스템에 대한 특정한 (그러나 배타적이지 않은) 적용이 설명될 것이다. 이처럼, 정지하고 있는 전자기 신호원들의 위치가 추정된다. 정지하고 있는 전자기 신호원들의 위치의 추정치 오차들은 보정된다. 정지하고 있는 전자기 신호원들의 결과적인 위치들은 나중에 (전형적으로는 모바일) 사용자 장치의 정확한 위치를 찾기 위한 기준 지점들로서 사용된다.
특별한 일 실시예에서, 무선 기술에 기반한 위치추적 시스템들의 무선 접속 지점(WAP)들 또는 무선 비컨의 (위치 좌표들과 같은) 위치를 동적으로 판단하는 것에 관한 방법이 설명된다. 대개, 본 문서에서 설명된 무선 표준은 와이-파이이고, 위치추적 시스템은 와이-파이 기반 시스템이지만, 이 방법은 블루투스 및 무선-주파수(RF) 및 기타 시스템들과 같은 기타 관련 표준들에 똑 같이 적용될 수 있다. 게다가, 이 방법은 (예를 들어, GSM 및 CDMA와 같은) 모바일 통신, 와이-맥스 등과 같은 기타 통신 기술들에서 기지국들의 위치를 판단할 때 적용될 수 있다.
와이-파이 기반의 위치추적 시스템에서, WAP들의 좌표들/위치는 무선 랜(Wireless Local Area Network(WLAN))에서 사용자의 위치를 추정하기 위해 기타 신호 처리 알고리즘들과 함께 사용된다. 여기서, 사용자들은 무선 랜 내에서 이동하고 있거나 정지해 있을 수 있고, 내장형 또는 외장형 와이-파이 기능을 갖는 임의 장치를 갖고 있다. 이 장치는 또한 중앙 서버와 변수들, 예를 들어, 맥 어드레스, 신호 세기, 이들의 좌표들 등과 같은 와이-파이 시스템 변수들을 교환하기 위해 인터넷에 연결하는 기능을 가질 수 있다. 일례는 휴대폰을 가진 사용자가 내장형 와이-파이를 사용하여 인터넷에 접속하는, 것이다. 그러므로, 이러한 위치추적 방법에서, 사용자의 위치 정확성은 각각의 무선랜들에서 WAP들의 알려진 위치의 정확성에 크게 의존한다.
위에서 설명된 워-드라이빙 및 워-워킹은 WAP의 위치를 판단하고/판단하거나 맵핑하기 위한 일부 기술들이다.
도 1은 와이-파이 무선 접속 지점(WAP) 신호원들을 사용하여 사용자 장치의 정확한 위치를 찾기 위한 예시적 시스템의 개략적 예시이다. 사용자 장치(102)는 사용자(미도시)에 의해 작동되고 와이-파이 어댑터(미도시)를 포함한다. 수 많은 무선 접속 지점(WAP)들(104, 106, 108, 110, 112)이 두 개의 건물들(114, 116) 내 사용자의 아주 가까이에 위치된다. 신호 감쇠, 전송력 제한 및 기타 인자들 때문에, WAP들(104, 106, 110, 112)만이 사용자 장치(102)의 와이-파이 어댑터에 의해 검출될 수 있다. WAP(108)는 사용자 장치(102)에 의해 검출되지 않는다. GSM(휴대폰) 마스트(118)와 다른 것들이 존재할 수도 있고, 이들 및 기타 전자기 신호원들의 속성들은 위치 찾기 시스템에서 측정되어 사용될 수도 있다.
사용자 장치(102)는, 신호 세기, 입사각 등과 같은 신호 품질의 면에서, 또는 전송하고 있는 WAP와 관련된 맥 어드레스 또는 기타 식별자와 같이, 신호에 의해 전달된 데이터의 면에서 신호들의 특정 특성들을 측정할 수 있다.
시스템은 다양한 신호 특성들을 처리하고 이러한 특성들을 데이터베이스의 데이터와 비교한다. 아래에서 더 상세히 설명되듯이, 위치 추정 시스템은 관련있는 WAP들(104, 106, 110, 112) 일부 또는 전부와 관련된 저장 데이터를 사용하여 사용자 장치(102)의 위치, 그리하여 사용자의 위치를 삼각측량 (또는 그렇지 않으면 판단) 할 수 있다.
이제, 워-드라이빙 및 워-워킹 방법들 모두의 단점들이 실질적으로 극복될 수 있는 방법 및 시스템이 건물들 내 그리고 (예를 들어, 많은 장애물들을 가진) 어려운 환경들에서 WAP들의 위치 좌표들을 판단하기 위해 다단계 방법을 이용하여 그리고 동적인 자체-보정 순환 기술들을 이용하여 설명될 것이다. WAP의 위치 좌표들을 검색 및 판단하는 것은 여기서부터 계속 "스캐닝" 및 "맵핑"으로 각각 지칭될 것이다.
도 2는 도 1의 시스템에서 사용하기 위한 무선 접속 지점(WAP)들의 정확한 위치를 찾기 위한 방법을 나타내는 흐름도이다.
방법의 첫 번째 단계인 단계 S200에서, 신호원들(WAP들로부터 신호들)은 제1 위치들의 집합에서 스캐닝된다. 휴대폰, 스마트폰, 또는 기타 장치와 같은, 예를 들어, 핸드-헬드 장치를 이용하여 (본 실시예에서) 건물 외부 또는 내부 중 하나에서 다양한 스캐닝 방법들이 사용될 수 있다. 대안적 실시예에서, 제1 위치들의 집합은 워-드라이빙 절차를 수행하는 차량의 경로로부터 형성된다. 위 및 아래(예를 들어, 도 7과 관련하여)에서 설명되듯이, 스캐닝 방법 동안 모인 데이터는 신호원(WAP)들의 위치들의 추정치를 생성하기 위해 사용된다. 이들 추정된 위치들은 이후 (단계 S202에서) 저장된다. 제1 스캐닝 단계에서, WAP들의 위치들은 (반드시는 아니지만) 보통 GPS 또는 AGPS와 같은 글로벌 또는 절대 위치추적 시스템의 출력을 WAP 신호 세기들을 이용하는 삼각 측량과 같은 상대적 위치추적 시스템의 결과와 조합함으로써 추정된다(아래에서 더 상세히 다시 설명됨). 다른 실시예에서, 제1 추정된 위치들의 집합은 예를 들어 스캐닝이 발생하는 건물 또는 지역의 맵 또는 계획으로부터 단지 도출되고 사용자가 장치의 사용자 인터페이스를 이용하여 처리 소프트웨어로 즉시 입력할 수 있다. "스캐닝"이란 용어는 이러한 경우 이처럼 아주 넓게 해석될 수 있다.
방법의 두 번째 단계인 단계 S204에서, 신호원들(WAP 신호들)은 제2 위치들의 집합에서 다시 스캐닝된다. 바람직한 실시예에서, 제2 위치들의 집합은 단계 1에서 워-드라이빙(war-driving)에 의해 소정 거리에서 스캐닝되었던 건물들 내 또는 중에서 대개 작동하는 스캐닝의 경로이다. 다른 실시예들에서, 스캐닝은 자동화되거나 동일 또는 달리 구성된 워-드라이빙 셋-업(set-up)에 의해 수행될 수 있다. 스캐닝 위치들은 '지상 위(on the ground)' 오퍼레이터에 의해 선택될 수 있거나, 단계 1에서 (예를 들어, 스캐닝 환경 및 건물들과 그 내부의 기타 구조들에 관한 지리적 및/또는 상업적 데이터를 참조하여) 모인 결과들의 분석 결과로서 실시간으로 또는 스캐닝 동작에 앞서 판단될 수 있다. 스캐닝 결과들은 단계 S206에서 기록된다.
아래에서 더 상세히 설명되듯이, 사용자는 또한 제2 위치들의 집합에 대하여 그들 자체의 위치 추정치를 기록할 수 있고, 혹은 (적절하다면) 그 위치들의 (예를 들어 GPS에 의해) 자동으로 유도된 추정치에 보정치를 입력할 수 있고, 또한 (아래에서 더 상세히 논의되듯이) 적용하기 위한 환경 모델의 선택, 및/또는 이러한 모델과 함께 사용하기 위한 변수들을 입력할 수도 있다. 사용자는 또한 GPS용 GPS 보조 데이터(추정 위치, 시간, 위치 추산력 등)와 같은 기준 위치추적 시스템의 실행을 가능하게 하거나 그 성능을 향상시키기 위해 데이터를 입력할 수 있다. 사용자는 맵으로부터 제2 위치들의 집합의 일부 또는 전부의 위치를 입력할 수 있다. 제2 위치들의 집합의 일부 또는 전부의 위치를 입력하는 능력은 제1 다수의 위치들의 추정된 위치의 오차들로부터 생기는 오차들을 보정할 수 있다는 점에서 특히 도움이 될 수 있다.
단계 S208에서, 추정된 WAP 위치들 (또는 휴대폰 마스트들 등과 같은 기타 신호원의 위치들)의 제1 집합은 스캐닝 방법의 제2 단계의 결과들을 이용하여 처리 및 보정된다. 이 방법은 아래에서 더욱 상세히 설명된다. 보정된 추정들은 이후 단계 S210에서 출력된다.
제1 실시예에서, 맵핑 방법을 수행하는 사용자 또는 사용자들 그룹은 와이-파이 기능, 및 바람직하게는 GPS/AGPS와 같은 기타 위치추적 시스템 기능, 셀 타워 기반의 위치추적 등을 가진 (스마트 휴대폰, 랩톱 등과 같은) 컴팩트한 소비자 장치들 또는 (고객 맞춤형 컴퓨팅 장치, 증폭기, 안테나 등과 같은) 복잡한 전자 장치들을 가진다. 이들 장치들은 위치추적에 도움이 될 수 있는 추가적인 센서들, 예를 들어, 가속도계, 자기력계 등을 가질 수 있다. 이들 장치들은 또한 모바일 인터넷 서비스 제공자 게이트웨이들을 통하는 것과 같이 인터넷에 접속하는 와이-파이 이외의 기능을 가질 수 있다.
사용자들은 임의의 운영 체제를 갖거나 갖지 않고 마이크로 컨트롤러, GPS/AGPS 및 와이-파이 하드웨어 기능들을 갖는 소비자 모바일 장치에서 동작하는, 예를 들어, 사트시스(Satsis) 상표명의 소프트웨어를 장착할 수도 있다. 필수적으로, 다중 스캐닝 단계들을 포함하는 본원에서 설명된 스캐닝 및 맵핑 방법들 모두, 필요 시 앞서 설명된 하드웨어를 사용하는 소프트웨어를 이용하여 수행될 수 있다. 선택된 소프트웨어는, 또한 필요 시 위치 좌표, 건물 유형, 스캐닝 바닥과 같은 높이 정보, 도시 또는 시골 장소 유형들 등과 같이, 스캐닝/맵핑이 이루어지고 있는 영역/장소들에 대한 정보를 기록하기 위해 사용자 입력을 사용할 수 있다.
도 3은 도 2의 방법에 따른 건물 내 무선 접속 지점(WAP)들의 집합의 제1 스캐닝 단계의 예시이다.
도 3에서, 건물(300)은 6개의 WAP들(302, 304, 306, 308, 310, 312)을 포함한다. 비록 실제로 이는 모든 건물 면들보다 더 적은 면들의 근처일 수 있고, (예를 들어 접근성에 따라) 예를 들어 건물의 1개 면 또는 2개 면들을 따라서 있을 수 있지만, 9개의 스캐닝 장소들(320, 322, 324, 326, 328, 330, 332, 334, 336)이 건물 주변 근처에서 선택된다. 예를 들어 건물의 크기 및 환경의 복잡성에 따라 더 많거나 더 적은 WAP들이 발견될 수 있고 더 많거나 더 적은 스캔들 (및 대응하는 스캔 위치들)이 사용될 수 있다는 것이 고려될 것이다.
(원으로 도시된) WAP들은 전형적인 건물 내 다른 장소들에 놓여 있다. 본 실시예에서, 와이-파이 및 GPS/AGPS 기능을 가진 스마트폰과 같은 소비자 장치를 갖는 사전에 설명된 사용자는 이 건물 주변 모든 (직사각형 박스로 도시된) 외부 다른 장소들로부터 이 건물을 스캔할 수 있다. 모든 장소에서, 사용자는 신호 세기, 가시적 WAP들의 맥 어드레스, 신호 품질 등과 같은 와이-파이 스캐닝 변수들, 및 GPS/AGPS를 통한 사용자 자신의 위치를 기록한다. 사용자는 또한 관찰을 통해 기타 유용한 환경적 특정 데이터, 및/또는 건물의 높이 및 형태, 스캐닝 장소에 가까운 물리적 신호 장애물들의 수 및 형태 등과 같은 사전 지식을 기록할 수 있다. 사용자는 또한 이용가능하면, 장치에 외장 또는 내장된 추가적 센서들로부터 데이터를 기록하여 위치추적에 도움을 줄 수 있다. 예를 들어, 사용자들은 자기력계로부터 수신된 헤딩 데이터, 기압계로부터의 높이 정보 등을 기록할 수 있다.
앞서 언급되었듯이, 사용자의 정확한 위치를 찾기 위해 셀 타워 기반의 삼각측량, 관성 센서들, 사용자 위치 입력들, GIS 등 또는 이들 기술들을 조합한 하이브리드 시스템과 같은 GPS 및 이의 변형들을 제외한 임의의 다른 위치추적 시스템 또는 방법들이 사용될 수도 있다.
도 3으로부터 알 수 있듯이, 많은 WAP들은 외부의 한 곳을 초과하는 장소들로부터 스캐닝될 수 있다. 예를 들어, WAP들(302, 304)은 세 곳으로부터 스캐닝되고, WAP들(310, 312)은 두 곳으로부터 스캐닝되고, WAP(308)는 한 곳으로부터 스캐닝된다. WAP(306)는 건물 내 중앙에 위치한 장소이고 외부 스캐닝 장소들로부터 신호들의 가시성이 부족하기 때문에, 어떤 장소로부터도 스캐닝되지 않는다.
스캐닝 방법들로부터의 기록들은 다양한 신호 처리 알고리즘들을 이용하여 장치에 설치된 소프트웨어에 의해 함께 처리되어 다른 장소들에서 사용자 위치와 가시적인 무선 접속 지점들 사이의 거리들을 판단하고, 이후 이들 WAP들의 지도를 생성한다.
와이-파이 또는 기타 상응하는 시스템을 이용하여 위치추적을 허용하는 수 많은 거리 측정 알고리즘들이 존재한다. 이런 알고리즘들은 예를 들어 도착 시간(TOA), 도착 시간 차이(TDOA), 도착 각(AOA), 수신 신호 세기(RSS) 등을 포함한다. 소프트웨어, 모바일 장치들 및 WAP들의 기술적 기능들에 따라, RSS 기반 거리 측정 알고리즘이 보통 채용되지만, 적절하다면 다른 알고리즘들이 또한 사용될 수 있다.
RSS 알고리즘에서, 수신자(사용자) 측에서 와이-파이 신호의 세기(파워)는 무선 소스(WAP)로부터 신호의 전송 세기와 비교하여 측정되고, 자유 공간에서 다음 수학식에 의해 제공된다:
Figure pct00001
(1)
여기서 Pr은 수신된 출력, Pt는 전송된 출력, Gr과 Gt는 각각 수신기 안테나 이득 및 송신기 안테나 이득이고, λ는 신호 파장이며, d는 소스와 수신기 간 거리이다. 이 식은 또한 전파 이득(PG)의 면에서 다음과 같이 표현될 수 있고:
Figure pct00002
(2)
다음과 같이 데시벨 형태로 표현될 수 있다:
Figure pct00003
(3)
자유 공간 모델(식들)은 신호 전파 불확실성 때문에 변경 없이는 실제 세상 환경들에 쉽게 적용될 수 없다. 와이-파이 신호 전파는 표면들로부터 신호 감쇠 및 반사 (다중경로 효과), 건물 형태, 움직이는 물체들 및 사람, 전송 주파수, 안테나 높이 및 편광 등과 같은 많은 인자들의 영향을 받을 수 있다. 그러나, 수신기와 소스 사이의 거리를 판단하기 위해 다른 환경들 및 신호 전파 거동을 모델링하는 다양한 모델들이 존재한다. 예를 들어, 다른 실내 환경들에 대한 신호 거동을 예측하기 위해 이용될 수 있는 모델들이 있다. 실내 모델들 중 하나는 다음 식으로 설명되고:
Figure pct00004
(4)
여기서 X, n 및 d0는 다른 실내 환경들에 따라 변하는 변수들로서 실험적으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 전형적인 단단한 칸막이로 분할된 사무 환경에 대한 X, n 및 d0는 각각 7.0, 3.0 및 100이다.
사용자 입력은, 환경 유형들을 선택하고 이후 (예를 들어 사용자 또는 다른 오퍼레이터에 의해 앞서 입력되었던) 메모리에 저장된 상기한 변수들의 특정 값들을 사용하기 위해 제공될 수 있다. 대안적으로, 사용자 입력들이 이용될 수 없다면, 디폴트 값들이 소프트웨어 구성으로부터 선택될 수 있다.
예를 들어, 실외 환경들을 위해 이용될 수 있는 모델들도 있다. 스탠포드 대학교 중간 (SUI) 모델로서 명시된, 이러한 하나의 모델은 다음 식으로 설명된다:
Figure pct00005
(5)
PL은 경로 손실로서 설명되고, 다른 변수들은 실내 모델들에 대해 설명된 것, 즉 (예를 들어) 사용자 입력들을 통하거나 소프트웨어 구성으로부터의 것과 유사하게 처리될 수 있다.
이용가능한 모델들 중 임의 것을 이용하여 모든 거리들이 결정되면, 이들 거리들은 사용자가 가시적인 WAP들을 하나씩 맵핑하기 위해 스캐닝했던 장소들의 기준 위치 좌표들과 함께 처리된다. 특정 WAP에 대한 측정들(기록들)의 수에 따라, 다양한 방법들이 이들 WAP들을 맵핑하기 위해 이용될 수 있다. 한 가지 방법인 삼각측량법은 도 8을 참조하여 아래에서 설명된다.
도 4는 도 2의 방법에서 제1 스캐닝 단계 후 도 3의 WAP들의 추정된 위치들의 예시이다.
도 4에서, WAP들(402, 404, 406, 408, 410, 412)의 실제 위치들은 실선원들로 도시되고, 추정된 위치들(WAP')은 WAP들(402, 404, 406, 408, 410, 412)에 각각 대응하는 겹쳐진 점선원들(452, 454, 458, 460, 462)로 도시된다. 대응하는 실제 WAP(406)가 제1 스캐닝 단계에서 발견되지 않았기 때문에 WAP' 추정(456)은 없다.
다시, 건물 외측의 9개의 스캐닝 위치들 중 어디에서도 신호 가시성 때문에 WAP(406)는 맵핑되지 않는다는 것을 알 수 있다. 맵핑된 WAP들의 정확성은 스캐닝 거리, 환경의 모델링, 사용자 위치 정확성, WAP에 대해 건물 바깥에서부터 스캔닝들(측정들)의 수, 각각의 WAP에 관해서 이들 장소들의 기하 등과 같은 많은 인자들에 의존한다.
도 5는 도 3의 건물에서 무선 접속 지점(WAP)들의 집합의 제2 스캐닝 단계의 예시이다. 건물(500) 내에, 6개의 WAP들(502, 504, 506, 508, 510, 512)이 다시 도시된다. (할수만 있으면) WAP들 사이에 배치된 5개의 새로운 스캐닝 장소들(520, 522, 524, 526, 528)이 건물 내에서 선택된다.
언급되었듯이, 제2 맵핑 단계에서, 스캐닝 지점들은 맵핑을 수행하는 사용자가 대개 GPS/AGPS 이용 권한이 없는 건물 내에 위치된다. 이 경우, 이들 다섯 곳에서 사용자의 좌표들은 와이-파이 위치추적 기술을 이용하여 유도될 것이다. 와이-파이 위치추적은 건물 내부의 각각의 장소들에서 (위에서 설명되었듯이 제1 스캐닝 단계를 이용하여) 맵핑된 다른 이용가능한 WAP들의 좌표들을 사용할 것이다. 예를 들어, 단계 1을 참조하여 위에서 설명되었듯이, 장소(524)에서 사용자는 와이-파이 신호 세기들을 이용한 거리 측정들과 같은 다른 신호 처리 알고리즘들, 사용자 입력 및 삼각측량을 통하는 것과 같은 환경적 모델링 등으로 단계 1이 맵핑된 WAP의 좌표들을 이용하여 자신의 정확한 위치를 찾기 위해 WAP들(504, 508, 512)을 사용할 것이다.
사용자 (또는 예를 들어, 중앙 위치에서 수신된 측정 데이터를 처리하는 오퍼레이터)는 제2 위치들의 집합에 대해 자신이 한 위치 추정치를 입력하거나 (예를 들어, 이용될 수 있고 이용되고 있으면, 분명히 부정확하거나 몹시 부정확한 GPS 측정을 보정하는) 자동 유도된 위치들 추정치에 (적절하면) 보정치를 입력하는 기능을 가진다. 이용될 수 있고 이용되고 있으면, 사용자는 또한 GPS용 GPS 보조 데이터(추정 위치, 시간, 위치 추산력 등)와 같은 위치추적 시스템의 실행을 가능하게 하거나 그 성능을 향상시키기 위해 데이터를 입력할 수 있다. 사용자는 높이 또는 기타 치수가 더 높은 정확도로 추정될 수 있도록 하는 (건물의 층수와 같은) 인지된 높이 또는 기타 측정치를 특히 기록할 수 있다. 베이스라인 높이 h b 가 (예를 들어, 지형 지도들로부터 유도된 데이터를 이용하여) 특정 위치에 대해 이용가능하다면, 높이 추정치 h 는 h b + h s x s로서 계산될 수 있고, 여기서 h s 는 (예를 들어, 글로벌 또는 로컬 평균에 근거하거나 스캐닝 위치에서 건물에 대한 특정 지식을 이용하여) 층 당 추정된 높이이고, s는 층 수(영국식 용어로, 0은 1층, 1은 2층 등)이다. 예를 들어, 관성 (또는 차동) 위치추적을 이용한 일 실시예에서, 사용자는 적절하다면 관성 위치추적 시스템의 조정을 허용하는 데이터 (또는 절대) 값들을 입력할 수 있다.
사용자는 특히 적용할 환경적 모델의 선택 및/또는 이러한 모델과 함께 사용하기 위한 변수들을 입력할 수도 있다 (일부 가능한 환경적 모델들 및 그들의 변수들의 논의에 대해서는 아래를 참조). 환경적 (및 기타 데이터)의 선택은 (사용자가 휴대한 핸드-헬드 장치에서 동작하는 양방향 애플리케이션과 같은) 사용자 인터페이스에서, 예를 들어, 드롭-다운(drop-down) 메뉴들 또는 기타 입력 장치들을 이용하여 이루어질 수 있다.
예를 들어, 삼각측량 또는 사용자 공급 위치 추정치를 허용하는 충분한 지점들이 없을 때, 스캐닝 위치의 '최적 추측(best guess)'을 얻기 위해 가중치 평균과 같은 다른 가능한 방법들(필요하면, 스캐너 사용자 또는 나중 단계에서 데이터를 처리하는 오퍼레이터에 의한 수동 입력을 포함)이 사용될 수 있다.
제2 스캐닝 단계 동안, 여섯 WAP들(502, 504, 506, 508, 510, 512) 모두 스캐닝 사용자와 가깝고 (예를 들어) 신호를 감쇠하는 두꺼운 구조적 벽체들이 전형적으로 부재하기 때문에 건물 내로부터 스캐닝된다. 한 곳보다 많은 곳들로부터 많은 WAP들이 스캐닝될 수 있다는 것을 알 수 있다. 예를 들어, WAP(508)는 위치들(522, 524, 526, 528)로부터 스캐닝된다. 단계 1과 유사하게, 모든 장소에서, 사용자는 신호 세기, 가시적 WAP들의 맥 어드레스, 신호 품질 등과 같은 와이-파이 스캐닝 변수들 및 사용자 자신의 위치를 기록한다 사용자는 또한 관찰을 통해 기타 유용한 환경적 특정 데이터, 및/또는 건물의 높이 및 형태, 스캐닝 장소에 가까운 물리적 신호 장애물들의 수 및 형태 등과 같은 사전 지식을 기록할 수 있다. 사용자는 또한 이용가능하다면, 헤딩(heading)을 제공할 수 있는 자기력계, 높이 정보를 제공할 수 있는 기압계 등과 같이 장치에 외장된 추가적 센서들로부터 데이터를 기록하여 위치추적에 도움을 줄 수 있다.
도 6은 위에서 설명된 방법에 따라 도 5에 도시된 제2 스캐닝 단계 동안 스캐너의 추정된 위치들의 예시이다. 앞에서처럼, 건물(600) 내에 여섯 WAP들(602, 604, 606, 608, 610, 612)이 도시되어 있다. 스캔 장소(620, 622, 624, 626, 628)에서, 예를 들어, 신호 전파에 영향을 미치는 위에서 언급된 인자들에 따라 각도를 변화시킴으로써 실제 스캔 지점들로부터 변화하는 스캐너의 추정된 위치들이 또한 도시된다.
상기 장치가 인터넷 연결되어 있는 또 다른 실시예에서, 사용자의 좌표들은 와이-파이 변수들을 중앙 웹-서버와 교환함으로써 중앙 웹-서버를 이용하여 유도될 수도 있다. 이 경우, 중앙 웹 서버는 인터넷 데이터베이스를 통하거나 다른 인터넷 리소스들로부터 사용자의 위치를 제공하기 위해 작동될 수 있다. 일부 경우들에서, 사용자는, 이용가능하다면, 임의의 다른 위치추적 기술뿐만아니라 GPS/AGPS를 사용할 수도 있다. 사용자들은 맵핑 방법을 돕기 위해 (단계 I에 관해 위에서 설명된 것처럼) 좌표, 환경적 유형들 등과 같은 정보를 처리 소프트웨어에 입력할 수도 있다.
다섯 스캐닝 위치들 모두의 스캐닝으로부터 형성된 기록들은 (일반적으로 더 정확하게는) 건물 내 WAP들을 맵핑하기 위해 와이-파이 신호 세기들을 이용한 거리 측정, 사용자 입력을 이용한 환경적 모델링, 삼각측량 등과 같은 다른 신호 처리 알고리즘들을 갖는 장치의 소프트웨어에서 함께 처리된다.
도 7은 도 5의 방법에서 제2 스캐닝 단계 후 도 3의 WAP들의 추정된 위치들의 도식적 예시이다. 도 7에서, WAP들(702, 704, 706, 708, 710, 712)의 실제 위치들은 실선원들로 도시되고, 추정된 위치들(WAP')은 WAP들(702, 704, 706, 708, 710, 712)에 각각 대응하는 겹쳐진 점선원들(752, 754, 756, 758, 760, 762)로 도시된다.
WAP(704) (및 추정치 WAP' (754))와 같은 개별적 경우들에서 추정치는 (도 4에 예시된 것처럼) 단계 1에 대해 덜 정확하게 될 수도 있지만, 이러한 가상의 경우, WAP들의 위치들의 추정치들은 대개 개선된다는 점에 주목할 수 있다. 단계 II는 단계 I에서 맵핑되지 않았던 WAP들(예를 들어, WAP(706))이 또한 맵핑된다.
스캐닝 지점들에서 (단계 I 후 와이-파이 위치추적으로부터 내부에서 유도된) 사용자의 좌표들이 (GPS/AGPS를 이용하여 외부에서 유도된) 사용자의 좌표들과 비교하여 정확하지 않을 수 있다고 하더라도, 맵핑 정확도의 전체적 개선 및 맵핑된 WAP들의 커버리지(coverage)는 (건물 내부의) 스캐닝/맵핑 사용자가 WAP들에 가깝기 때문에 제2 맵핑 단계 후 향상되므로 단계 I에 대해서 위에서 설명된 실내 신호 전파 모델들을 적용하는 것을 통해 신호 전파 경로를 더 정확하게 예측함으로써 사용자와 WAP들 간 거리를 측정할 수 있다.
이러한 전체 맵핑 방법은 후속 단계들에 확장되어 WAP들의 맵핑된 좌표들에서 보여질 수 있는 개선만틈 많이 커버리지 및 일부 레벨의 정확도를 개선한다. 상기 방법은 단계 II의 방법과 반드시 동일하게 유지되고 (예를 들어 초기 스캐닝 데이터의 검토 후) 예를 들어 특별한 장소가 특별히 어려운 환경인 것으로서 식별되면, 건물 내부 또는 외부에서 더 많은 스캐닝 위치들을 가진 이전 장소를 재스캐닝하기 위해 반복될 수 있다.
도 8은 무선 접속 지점(WAP)의 위치를 (2D로) 삼각측량하는 방법의 예시이다. 이는 WAP의 위치를 추정하기 위한 방법들 중 하나이다. 도 8에서, 세 개의 스캐닝 장소들(802, 804, 806)이 도시되어 있는데, 각 장소는 근사 영역(808)의 WAP로부터 신호를 검출한다. WAP/영역(808)은 각각의 스캐닝 장소들(802, 804, 806)로부터 d1, d2, 및 d3의 거리에 있다. 각 지점(802, 804, 806)은 거리 dn에서 모든 지점들의 중심을 나타내는 원으로 둘러싸인다.
여기서, d1, d2, 및 d3은 앞서 설명된 이용가능한 거리 측정 모델들 중 어느 하나로부터 유도되고, 다음 식에서 장소들(802, 804, 806)의 위치 좌표들과 함께 사용된다:
Figure pct00006
(6)
여기서 di는 거리, xr과 yr 은 WAP 7의 x 및 y 좌표, xsi 및 ysi는 장소들의 x 및 y 좌표들이고, i는 1, 2, …., n이다. 세 개의 식이 형성되고 영역(808) 내 WAP의 x 및 y 좌표들에 대해 이들 식들을 풀 수 있다. 최소자승법과 같은 임의의 이용가능한 방법들로 이들 식들을 풀 수 있다.
도 8에 도시된 것처럼, 영역(808) 내 WAP에 대해 맵핑된 좌표들은 세 개의 원들(장소들 및 WAP 사이에 추정된 거리들의 장소들)이 중첩되는 곳이다. 거리 d1, d2, 및 d3 의 측정 추정치 오차들 및 스캐닝 장소들(802, 804, 806)의 기준 (또는 추정된) 좌표들의 가능한 오차들 때문에, 원들은 단일 지점에서 중첩되지 않는다.
위의 2D 예는 필요하면 3 차원으로 확장될 수 있다는 것이 이해될 것이다. WAP(단지 2차원 위치)의 3차원 위치를 기록하는 것은 보통 요구되지 않지만, 3차원 위치가 요구되면 적절히 변경될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도 9는 도 2의 방법의 적어도 단계 1의 사용에 적합한 전용 스캐너 시스템의 도식적 예시이다. 이 스캐너는 (도 10에 대해 아래에서 설명되는 유닛과 동일한 유닛일 수도 있고 아닐 수도 있는) 핸드헬드 유닛보다 우선적으로 위에서 설명된 실시예들 일부 또는 전부에서 사용될 수 있다.
도 9에서, (워-드라이빙 장치와 같은) 전용 스캐너 시스템은 (방향성 와이-파이 안테나와 같은) 방향성 안테나(902), 안테나로부터 신호들을 증폭하기 위한 증폭기(904), 스캐너 시스템(900)의 기준 좌표들을 제공하기 위한 GPS (또는 AGPS 또는 기타 유사 유닛)(906), 안테나(902), 증폭기(904), 및 GPS 유닛(906) 중 하나 또는 모두로부터 데이터를 제어 및/또는 처리 및/또는 수신하기 위한 컴퓨터(908), 스캐너 시스템을 제어하고, 적절한 데이터를 입력하며, 결과들을 표시하기 위한 사용자 인터페이스(910), 및 스캐닝 방법에 의해 생성된 기록들을 저장하기 위한 데이터 저장 유닛(912)을 포함한다. 대안적 실시예에서, 망 인터페이스 유닛(미도시)은 데이터가 통신망을 통해 전송되고/전송되거나 수신되도록 하기 위해, 예를 들어 저장 유닛(912)에 대한 필요성을 제거할 수 있는 예를 들어 원격 제어 및/또는 데이터 수집을 허용하도록 제공된다.
도 10은 도 2의 방법의 제1 단계 및 제2 단계와 함께 사용하기에 적합한 핸드헬드 유닛의 도식적 예시이다.
상기 헨드헬드 유닛은 와이-파이 인터페이스(1002), GPS 또는 AGPS 유닛(1004), (스캐너의 순전히 로컬 동작을 위하여 선택적으로 존재하지 않을 수 있는) 망 인터페이스(1006), 프로세서 (또는 마이크로컨트롤러 또는 기타 컴퓨터화된 장치)(1008), 사용자 인터페이스(1010), 및 데이터 저장 유닛(1012)을 포함한다. 이러한 유닛은 도 9와 관련하여 위에서 설명된 장치에 비해 선택성, 신호 증폭 및/또는 처리력 도는 저장 용량이 더 작을 수 있지만, 반면에 더 휴대성이 높아서 스캐닝을 요구하는 임의 WAP들과 더 쉽게 근접 접촉할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 핸드헬드 유닛은, 예를 들어, 제2 스캐닝 단계 동안만 사용되면, GPS/AGPS 유닛(1004)을 생략하거나 비활성화시킬 수 있다.
또 다른 실시예에서, 도 9와 관련하여 위에서 설명된 스캐너 시스템(900) 및 도 10과 관련하여 위에서 설명된 핸드헬드 유닛(1000) 모두로부터의 특징들을 혼합하는 스캐너 유닛이 제공될 수 있다.
도 11은 도 2의 방법에 의해 생성된 데이터를 사용하여 사용자 장치의 정확한 위치를 찾아내기 위한 시스템의 개요도이다.
도 11에, (위에서 설명된 핸드헬드 장치(1000) 또는 예를 들어 임의의 다른 장치와 같은) 사용자 장치(1100), (휴대폰 망과 같은) 통신 망(1102), 위치 서버(1104), 및 (위치 서버(1104)와 통합될 수 있는) WAP 위치 데이터베이스(1106)가 도시되어 있다.
사용 시, 사용자는 사용자 장치(110)로 하여금 (예를 들어 휴대폰의 서비스를 이용하여) 위치 요구(1150)를 통신 망(11020)에게 보내도록 한다. 요구(1150)는, 전형적으로는, 바로 가까이에 있는 WAP들로부터 검출된 신호들의 (위의 단계 I과 II에 관해서 위에서 설명된 것들과 같은) 속성들과 같이, 사용자 장치(1100)에서 수신된 데이터를 포함할 수 있다. 이처럼, 요구(1150)는, 예를 들어, 바로 가까이에 있는 WAP들의 신호 세기들 및 맥 어드레스들 (및/또는 셀 타워 신호들 등)의 상세들을 포함할 수 있다.
(보통 초기 요구(1150)와 동일한) 요구(1152)는 망(1102)으로부터 위치 서버(1104)로 전달된다. 그러면, 위치 서버(1104)는 요구(1152)를 처리하고, 그렇게 함으로써 WAP 룩업(lookup) 요구(1154)로 위치 데이터베이스(1106)에서 정보를 얻어서, 위치 요구(1152)와 관련 있는 WAP 데이터를 특정한다. 서버는 수신된 요구 데이터(1152)와 함께 데이터(1156) 처리를 완료하여 위치 데이터(1158)의 형태로 다시 사용자 장치(1100)에 전송되는 위치 추정치를 생성한다. 상기 망은 (보통 데이터(1158)와 동일한) 위치 데이터(1160)를 사용자 장치(1100)에 전송한다. 그러면, 사용자 장치는 위치 데이터(1160)를 처리하여 위치 추정치를 검색한다 (검색하고 예를 들어 표시한다).
도 11을 참조하여 위에서 설명된 시스템은, 예를 들어 위에서 설명된 단계들 I 및 II와 함께, 초기 '디스커버리(discovery)' 단계들에서 또한 사용될 수 있다. 서버(1104)는 스캐닝 데이터를 처리하여 위에서 설명된 다양한 추정치들을 생성하기 위해 추가적으로 또는 대안적으로 소프트웨어를 구동시킬 수 있다.
일부 응용들에서, 제2 스캐닝 단계 동안 얻어진 데이터는 하나 이상의 위치들에서 사용자 장치에 제공된 위치 데이터의 정확도를 개선하는 추가적인 전자기 신호원(예를 들어, 블루투스 비컨)의 정확한 위치를 찾는 것이 유리하게 될 하나 이상의 위치들을 판단하기 위해 사용될 수 있다. 추가적인 전자기 신호원은 이후 그와 같이 판단된 위치에 제공될 수 있다. 본 발명에 따른 추가적인 스캐닝 단계는 이후 새로 놓여진 전자기 신호원 주위의 다수의 위치들에서 이루어질 수 있다.
예를 들어, (예를 들어 사용자 장치의 모든 관련 데이터 및 처리력을 포함하는) 사용자 장치에 전적으로 국소적인 위치추정 시스템 및 다양한 다른 네트워크(하나의 네트워크, 또는, 예를 들어, 통신망에만 제한되지 않은)를 통해 통신하는 장치들을 포함하는 위에서 설명된 위치 추정 시스템의 다른 응용들이 물론 가능하다는 것이 이해될 것이다.
요약하면, 무선 로컬 에어리어 네트워크(무선랜(WLAN))들의 무선 접속 지점(WAP)들의 위치 좌표들을 결정하는 방법이 다단계 자기 보정 맵핑 방법을 이용하여 설명되었다. WAP들은 전형적으로는 각각의 무선랜들의 와이-파이 접속 지점들이거나, 이들은 다른 와이-파이 기반 위치추적 시스템의 다른 WAP들일 수 있다. 이러한 방법 및 시스템은, 예를 들어, 소비자 모바일 장치에 충분히 구현될 수 있고, 혹은 동일 목적들을 달성하기 위해 (와이-파이, 휴대폰 또는 다른 망과 같은 통신망의 일부 형태를 통해 연결되는 중앙 서버와 같은) 원격 부품들 및 소프트웨어를 필요로 할 수 있다.
비록 본 발명이 특정 실시예들을 참조하여 위에서 설명되었지만, 변경들은 본 발명의 사상 및 범위 이내에 있다는 것이 이 기술에 통상의 지식을 가진 자에게 분명할 것이다.

Claims (30)

  1. 다수의 전자기 신호원들의 위치를 추정하는 방법에 있어서,
    제1 다수의 위치들에서 스캐닝을 수행하여 하나 이상의 상기 신호원들의 위치 추정치를 나타내는 신호원 위치 데이터를 생성하는 단계;
    제2 다수의 위치들에서 신호 검출 시스템을 이용하여 스캐닝을 수행하여 상기 제2 다수의 위치들에서 상기 신호원들로부터 수신된 신호들에 관한 신호 검출 데이터를 생성하는 단계;
    상기 신호 검출 데이터에 따라 상기 신호원 위치 데이터를 처리하여 상기 신호원 위치 데이터의 추정치 오차들을 보정하는 단계; 및
    상기 처리된 신호원 위치 데이터를 출력하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 신호원 위치 데이터를 처리하는 단계는 상기 신호 검출 데이터를 사용하여 상기 제2 다수의 지점들의 위치를 추정하는 단계를 더 포함하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2 다수의 위치들에 대한 정보를 나타내는 위치 정보 데이터를 수신하는 단계를 더 포함하고, 상기 신호원 위치 데이터를 처리하는 단계는 상기 위치 정보 데이터를 이용하여 상기 제2 다수의 지점들의 위치를 추정하는 단계를 더 포함하는 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 위치 정보 데이터는 상기 제2 다수의 위치들 중 적어도 하나의 위치의 사용자 추정치를 포함하는 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    사용자 입력 장치를 통해 상기 위치 정보 데이터를 입력하는 단계를 더 포함하는 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 신호원 위치 데이터를 처리하는 단계는 상기 신호원들에 적용되는 환경적 인자들을 나타내는 환경적 모델에 따라 상기 신호 검출 데이터를 처리하는 단계를 더 포함하는 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    환경적 모델의 선택을 나타내는 환경적 모델 선택 데이터와, 상기 환경적 모델의 적어도 하나의 변수의 선택을 나타내는 환경적 모델 변수 데이터 중 적어도 하나를 수신하는 단계와, 상기 환경적 모델 선택 데이터와 상기 환경적 모델 변수 데이터 중 상기 적어도 하나에 따라 상기 신호 검출 데이터를 처리하는 단계를 더 포함하는 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    환경적 모델 선택 데이터와 환경적 모델 변수 데이터 중 상기 적어도 하나를 사용자 입력 장치를 통해 입력하는 단계를 더 포함하는 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 신호원 위치 데이터 처리 단계는 상기 신호 검출 데이터에 따라 상기 신호원들의 새로운 추정치들을 나타내는 추가적인 신호원 위치 데이터를 생성하는 단계를 더 포함하는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 신호원 위치 데이터와 상기 추가적인 신호원 위치 데이터를 처리하여 상기 신호원 위치 데이터에 대한 적절한 조정을 결정하는 단계를 더 포함하는 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 신호 검출 데이터를 처리하여 상기 제1 다수의 위치들에서 검출되지 않았던 추가적인 신호원들의 위치를 추정하는 단계와, 추가적인 신호원 위치 데이터를 상기 신호원 위치 데이터에 합하는 단계를 더 포함하는 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 다수의 위치들에서 스캐닝을 수행하는 단계는,
    상기 제1 다수의 위치들에서 스캐닝을 수행하여 상기 제1 다수의 위치들에서 상기 신호원들로부터 수신된 신호들에 관한 초기 신호 검출 데이터를 생성하는 단계;
    상기 위치 추정 데이터를 생성하기 위해, 상기 제1 다수의 지점들의 각각의 위치를 나타내는 제1 스캐닝 위치 데이터에 따라 상기 초기 신호 검출 데이터를 처리하는 단계를 포함하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 다수의 위치들에서 스캐닝을 수행하는 단계는 상기 신호 검출 시스템을 사용하여 상기 초기 신호 검출 데이터를 생성하는 단계를 포함하는 방법.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 다수의 위치들의 각각에서 위치추적 시스템을 사용하여 상기 제1 스캐닝 위치 데이터를 생성하는 단계를 더 포함하는 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 위치추적 시스템은 상기 제2 다수의 위치들에서보다 상기 제1 다수의 위치들에서 대개 더 효율적인 방법.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 신호 검출 시스템은 상기 제1 다수의 위치들에서보다 상기 제2 다수의 위치들에서 대개 더 효율적인 방법.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    추가적인 다수의 위치들에서 신호 검출 시스템을 사용하여 스캐닝을 수행하여 추가적인 신호 검출 데이터를 생성하는 단계, 및 상기 추가적인 신호 검출 데이터에 따라 상기 신호원 위치 데이터를 추가로 처리하는 단계를 더 포함하는 방법.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 신호원 위치 데이터를 처리하여 상기 신호원들의 지도를 나타내는 지도 데이터를 생성하는 단계를 더 포함하는 방법.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 신호원은 무선 통신망의 기지국과 같은 무선 접속 지점인 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    신호 검출 데이터, 상기 신호원 위치 데이터 및 상기 처리된 신호원 위치 데이터 중 적어도 하나는 무선 접속 지점을 통해 전송되는 방법.
  21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스캐닝의 적어도 일부는 핸드-헬드 휴대용 장치를 사용하여 수행되는 방법.
  22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스캐닝의 적어도 일부는 차량-탑재된 휴대용 장치를 사용하여 수행되는 방법.
  23. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 처리된 신호원 위치 데이터를 저장하는 단계;
    사용자 장치로부터 상기 사용자 장치와 관련된 신호 검출 시스템으로부터 얻어진 데이터를 포함하는 사용자 위치 요구를 수신하는 단계;
    상기 사용자 위치 요구 데이터에 따라 상기 저장된 신호원 위치 데이터를 처리하여 상기 사용자 장치의 위치의 추정치를 나타내는 사용자 위치 데이터를 생성하는 단계; 및
    상기 사용자 위치 데이터를 출력하는 단계를 포함하는 방법.
  24. 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스캐닝은 다수의 위치들 사이에서 이동하는 사용자에 의해 수행되는 방법.
  25. 다수의 전자기 신호원들의 위치를 추정하는 방법에 있어서,
    제1 다수의 위치들에서 스캐닝을 수행함으로써 얻어진 하나 이상의 상기 신호원들의 위치의 추정치를 나타내는 신호원 위치 데이터를 입력하는 단계;
    제2 다수의 위치들에서 상기 신호원들로부터 수신된 신호들에 관한 신호 검출 데이터를 입력하는 단계;
    상기 신호 검출 데이터에 따라 상기 신호원 위치 데이터를 처리하여 상기 신호원 위치 데이터의 추정치 오차들을 보정하는 단계; 및
    상기 처리된 신호원 위치 데이터를 출력하는 단계를 포함하는 방법.
  26. 컴퓨터가 제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하도록 하기 위한 컴퓨터 프로그램 코드를 명백히 구현하는 컴퓨터 독취가능한 매체.
  27. 휴대용 유닛이 제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하도록 하기 위한 컴퓨터 프로그램 코드로 프로그램된 휴대용 유닛.
  28. 휴대용 유닛이 제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하도록 하기 위한 컴퓨터 프로그램 코드로 프로그램된 서버.
  29. 도 1 내지 도 11을 참조하여 본원에서 설명된 것과 같은 실질적인 방법.
  30. 도 1 내지 도 11을 참조하여 본원에서 설명된 것과 같은 실질적인 장치.
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KR1020127019247A KR101975383B1 (ko) 2009-12-23 2010-12-23 전자기 신호원 위치 추정 방법

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Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2584849B1 (en) 2011-10-17 2019-02-27 Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives Method for node positioning for a wireless network
EP2584371B1 (en) * 2011-10-17 2016-12-21 Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives Range estimation method based on RSS measurement with limited sensitivity receiver
EP2584372B1 (en) * 2011-10-17 2016-05-18 Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives RSS based positioning method with limited sensitivity receiver
GB201200831D0 (en) 2012-01-18 2012-02-29 Sensewhere Ltd Improved positioning system
EP2807876B1 (en) * 2012-01-23 2017-03-01 Nokia Technologies Oy Collecting positioning reference data
GB201213172D0 (en) 2012-07-24 2012-09-05 Sensewhere Ltd Method of estimating position of a device
CN102802259A (zh) * 2012-07-26 2012-11-28 中国科学院计算技术研究所 基于定向Wi-Fi的无线定位系统与方法
US9392567B2 (en) * 2012-11-30 2016-07-12 Qualcomm Incorporated Distributed system architecture to provide wireless transmitter positioning
US20140179337A1 (en) * 2012-12-21 2014-06-26 Yaron Alpert Systems and methods for selecting an optimal location service
US9369835B2 (en) * 2013-09-24 2016-06-14 Qualcomm Incorporated Method and apparatus for enhancing access point databases
US9769622B2 (en) 2014-05-30 2017-09-19 Apple Inc. Indoor location survey assisted by a motion path on a venue map
JP6688747B2 (ja) * 2014-06-19 2020-04-28 ハスクバーナ・アーベー 自動的なビーコン位置判定
WO2016066988A2 (en) 2014-10-27 2016-05-06 Sensewhere Limited Position estimation
CN107110652B (zh) 2014-10-27 2021-02-23 华为技术有限公司 处理空间特征
CN105068123B (zh) * 2015-08-05 2019-09-03 中国矿业大学 一种煤岩动力灾害电磁辐射定位方法
JP6739052B2 (ja) * 2015-12-11 2020-08-12 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 歩行者端末装置、通信システムおよび歩行者位置取得方法
US11463983B2 (en) * 2016-01-25 2022-10-04 Google Llc Automatically determining locations of signal sources in areas with limited satellite coverage
EP3229534A1 (en) 2016-04-07 2017-10-11 Sensewhere Limited Position estimation
GB201611076D0 (en) 2016-06-24 2016-08-10 Sensewhere Ltd Detecting the position of a user and directing a passenger vehicle to pick up the user responsive thereto
GB201611078D0 (en) 2016-06-24 2016-08-10 Sensewhere Ltd Detecting electromagnetic signal sources from mobile devices travelling along paths and applications thereof
WO2018026989A1 (en) * 2016-08-03 2018-02-08 Stanley Black & Decker, Inc. Construction jobsite computer data network and location system
EP3282274A1 (en) 2016-08-11 2018-02-14 Sensewhere Limited Apparatus and methods for estimating location-related properties of mobile devices
US10677883B2 (en) * 2017-05-03 2020-06-09 Fuji Xerox Co., Ltd. System and method for automating beacon location map generation using sensor fusion and simultaneous localization and mapping
US10627475B2 (en) * 2017-05-05 2020-04-21 The Boeing Company Pose estimation using radio frequency identification (RFID) tags
US10477609B2 (en) 2017-06-02 2019-11-12 Apple Inc. Healing a radio map
US10794986B2 (en) 2017-06-02 2020-10-06 Apple Inc. Extending a radio map
US10609670B2 (en) 2018-03-21 2020-03-31 Combain Mobile AB Method and system for locating a position of a movable device
US20190373413A1 (en) 2018-06-01 2019-12-05 Apple Inc. Feature-based slam with z-axis location
EP3668197B1 (en) 2018-12-12 2021-11-03 Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG Method and radio for setting the transmission power of a radio transmission
CN110809239A (zh) * 2019-10-24 2020-02-18 中冶京诚工程技术有限公司 管廊人员定位方法、服务器及系统
CN111830537B (zh) * 2020-06-11 2024-03-12 北京睿锋科技有限公司 一种gps跟踪模块检测方法、装置、电子设备及存储介质

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010023704A (ko) * 1997-09-05 2001-03-26 비센트 비.인그라시아, 알크 엠 아헨 혼잡 지역에서의 가입자 위치 확인 시스템 및 방법
KR20010041385A (ko) * 1998-02-27 2001-05-15 비센트 비.인그라시아, 알크 엠 아헨 무선 통신 시스템 서비스 영역내의 가입자 위치를 추정하기 위한 방법 및 시스템
JP2007525094A (ja) * 2003-06-27 2007-08-30 クゥアルコム・インコーポレイテッド 無線ネットワークハイブリッドポジショニングのための方法及び装置
JP2008519495A (ja) * 2004-10-29 2008-06-05 スカイフック ワイヤレス，インク． ロケーションビーコンデータベースおよびサーバ、ロケーションビーコンデータベースを構築する方法、ならびにこれを使用するロケーションベースのサービス
JP2008202964A (ja) * 2007-02-16 2008-09-04 Mitsubishi Electric Corp 変位計測装置
KR20080092721A (ko) * 2007-04-13 2008-10-16 주식회사 셀리지온 무선 사설망과 연동한 이동통신 단말기 측위 시스템 및무선 사설망 연동을 이용한 이동통신 단말기 측위 방법

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6445927B1 (en) * 2000-09-18 2002-09-03 Motorola, Inc. Method and apparatus for calibrating base station locations and perceived time bias offsets in an assisted GPS transceiver
US7127257B2 (en) * 2001-12-27 2006-10-24 Qualcomm Incorporated Use of mobile stations for determination of base station location parameters in a wireless mobile communication system
US7412248B2 (en) * 2004-06-15 2008-08-12 Technocom Corporation System and method for location determination
US7257413B2 (en) * 2005-08-24 2007-08-14 Qualcomm Incorporated Dynamic location almanac for wireless base stations

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010023704A (ko) * 1997-09-05 2001-03-26 비센트 비.인그라시아, 알크 엠 아헨 혼잡 지역에서의 가입자 위치 확인 시스템 및 방법
KR20010041385A (ko) * 1998-02-27 2001-05-15 비센트 비.인그라시아, 알크 엠 아헨 무선 통신 시스템 서비스 영역내의 가입자 위치를 추정하기 위한 방법 및 시스템
JP2007525094A (ja) * 2003-06-27 2007-08-30 クゥアルコム・インコーポレイテッド 無線ネットワークハイブリッドポジショニングのための方法及び装置
JP2008519495A (ja) * 2004-10-29 2008-06-05 スカイフック ワイヤレス，インク． ロケーションビーコンデータベースおよびサーバ、ロケーションビーコンデータベースを構築する方法、ならびにこれを使用するロケーションベースのサービス
JP2008202964A (ja) * 2007-02-16 2008-09-04 Mitsubishi Electric Corp 変位計測装置
KR20080092721A (ko) * 2007-04-13 2008-10-16 주식회사 셀리지온 무선 사설망과 연동한 이동통신 단말기 측위 시스템 및무선 사설망 연동을 이용한 이동통신 단말기 측위 방법

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JP5980122B2 (ja) 2016-08-31

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