KR20130033610A - 환경 정보 기반 공간 인식 방법 및 장치, 공간 인식 시스템 - Google Patents

환경 정보 기반 공간 인식 방법 및 장치, 공간 인식 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 환경 정보 기반 공간 인식 기술에 관한 것으로, 무선 센서 네트워크 환경에서 근접한 고정장치들의 가용한 신호강도 정보를 획득하고, 사용자 이동 단말의 환경 센서로부터 환경 정보를 수집하며, 근접한 고정장치들의 환경 센서로부터 수집된 환경 정보를 수신하여, 상기의 정보들을 융합하고 인식 기능을 통해 사용자가 위치한 공간 정보를 파악하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 위치 기반 서비스를 제공하기 위해 반드시 필요한 사용자가 위치해 있는 공간에 대한 인식을 보다 정확하고 효율적으로 수행할 수 있으며, 건물 내의 실내 환경에서 적용하여 건물 내에서 사용자가 위치해 있는 공간을 구분함으로써, 사용자에게 필요한 서비스를 제공해 주거나 사용자가 건물 내 공간에서 위급한 상황에 처해 있을 경우 사용자의 위치를 추적하는 데 유용하게 사용할 수 있다.

Description

환경 정보 기반 공간 인식 방법 및 장치, 공간 인식 시스템{METHOD AND APPARATUS FOR　RECOGNIZING SPACE BASED OF ENVIRONMENTAL INFORMATION, SPACE RECOGNIZING SYSTEM}
본 발명은 공간 인식 기술에 관한 것으로서, 특히 무선 센서 네트워크로 구성된 실내 환경에서 다양한 환경 정보를 기반으로 사용자가 위치한 공간의 인식을 수행하는데 적합한 환경 정보 기반 공간 인식 방법 및 장치, 공간 인식 시스템에 관한 것이다.
시간과 장소에 구애 받지 않고 언제나 정보통신망에 접속하여 다양한 정보통신 서비스를 활용할 수 있는 환경이라는 뜻의 유비쿼터스는 IT 기술의 차세대 패러다임으로 주목 받고 있다. 또한 유비쿼터스 환경을 통해 언제 어디서나 객체의 위치를 자동으로 인식하여 그 위치와 상황에 맞는 서비스를 제공할 수 있는 위치 기반 기술의 중요성이 부각되고 있다.
이러한 위치 기반 서비스를 제공하기 위해 일반적으로 GPS 정보를 이용하여 사용자 단말의 위치를 파악하지만, 건물 내부에서는 GPS 전파를 수신할 수 없는 문제점 때문에 대안 기술에 대한 다양한 연구가 이루어지고 있다. 이는 실내 공간에서 사용자에게 로봇 서비스를 효율적으로 제공하기 위해서도 이 문제의 해결은 중요하다.
종래 기술로서 실내 천정에 인공표식을 이용하여 위치를 인식하는 방법의 경우에는 조밀한 단위로 인공표식을 붙여야 하고, 로봇의 개방된 상단부와 같이 천정과 지속적으로 인터랙션 할 수 있는 부분이 존재해야 하므로 움직이는 일반 사용자의 장치에 적용하기에는 곤란하다.
그리고 (특허 문헌 1)에서와 같이 영상 장치를 기반으로 표식을 식별하여 위치를 추정하는 방법의 경우에는 영상 처리의 기술적 한계에 따른 문제점 외에도, 공공 건물과 같이 다수의 유사 공간으로 이루어져 있는 공간에 대한 식별에 어려움이 있다.
센서 네트워크를 기반으로 전파 신호강도의 인덱스 값인 신호강도 정보(RSSI: Received Signal Strength Indicator)를 이용하여 위치를 추정하는 방법의 경우에도 고정적으로 RSSI 값을 확보하기 어려운 경우가 발생할 수 있고, 사용자의 방향이나 움직임에 의해 고정장치와의 통신에 영향을 받거나 RSSI 값이 크게 달라지는 등의 전파에 영향을 주는 요소가 있을 경우 곤란한 문제점이 있다.
따라서 실내 환경에서 사용자가 위치한 공간을 효율적으로 파악할 수 있도록 상기의 문제점을 개선하거나 해결하기 위한 방법을 고안할 필요가 있으나, 이에 대한 별다른 방안이 없었다.
특허문헌 1: 미국공개특허 제2011/0026833호 (2011.02.03. 공개)
상기한 바와 같이 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 실시예는, 무선 센서 네트워크로 구성된 실내 환경에서 다양한 환경 정보를 기반으로 사용자가 위치한 공간을 인식할 수 있는 환경 정보 기반 공간 인식 방법 및 장치, 공간 인식 시스템을 제공할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예는, 무선 센서 네트워크 환경의 가용한 신호강도 정보(RSSI)와 공간 내의 환경 센서로부터 수집한 환경 정보를 융합하여 사용자가 위치한 공간을 보다 정확하게 구분하여 인식할 수 있는 환경 정보 기반 공간 인식 방법 및 장치, 공간 인식 시스템을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 환경 정보 기반 공간 인식 방법은, 무선 센서 네트워크 환경에서 근접한 고정장치들의 가용한 신호 강도 정보를 획득하는 과정과, 적어도 하나의 환경 센서로부터 환경 정보를 수집하는 과정과, 상기 근접한 고정장치들의 환경 센서로부터 수집된 환경 정보를 송수신하는 과정과, 상기 신호 강도 정보 및 상기 환경 정보들을 융합하고 인식 기능을 수행하여 현재 위치의 공간 정보를 파악하는 과정을 포함할 수 있다.
그리고 상기 환경 정보를 수집하는 과정은, 온도, 습도, 조도, 소음 중 적어도 하나에 대한 환경 데이터를 획득할 수 있다.
그리고 상기 환경 정보를 송수신하는 과정은, 상기 근접한 고정장치들의 환경 센서로부터 환경 데이터를 수집하는 과정과, 상기 수집된 환경데이터에서 특징 정보를 추출한 후, 추출한 특징 정보를 토대로 환경 정보에 대한 패턴 정보를 생성하는 과정과, 상기 생성된 패턴 정보를 전송하는 과정을 포함할 수 있다.
그리고 상기 공간 정보를 파악하는 과정은, 루틴을 통해 상기 수집된 환경 정보로부터 특징 정보를 추출하고, 추출된 특징 정보를 토대로 환경 정보에 대한 패턴 정보를 생성할 수 있다.
그리고 상기 공간 정보를 파악하는 과정은, 다른 루틴을 통해 상기 획득한 신호 강도 정보로부터 특징 정보를 추출하는 과정과, 상기 추출된 특징 정보를 토대로 신호 강도에 대한 패턴 정보를 생성하는 과정을 포함할 수 있다.
그리고 상기 공간 정보를 파악하는 과정은, 상기 신호 강도 정보를 획득한 근접 고정장치 중 기 설정된 개수의 후보 고정 장치를 결정할 수 있다.
그리고 상기 공간 정보를 파악하는 과정은, 상기 후보 고정장치의 환경 패턴 정보와 신호강도 패턴 정보를 융합하는 과정과, 융합된 패턴 정보를 인식 알고리즘 기반으로 인식 기능을 수행하는 과정과, 상기 인식 기능의 수행 결과 최고 결과값을 가지는 고정장치가 설치된 공간을 사용자 추정 공간으로 결정하는 과정을 포함할 수 있다.
그리고 상기 공간 정보를 파악하는 과정은, 적어도 하나의 관성센서를 통해 동작 센서 신호를 추출하는 과정과, 상기 동작 센서 신호를 토대로 사용자 장치의 움직임, 자세, 방향 정보 중 적어도 하나를 동작 정보로서 생성하는 과정을 더 포함할 수 있다.
그리고 상기 공간 정보를 파악하는 과정은, 상기 생성된 동작 정보가 기 설정된 범위 이상인 경우, 상기 환경 정보 수집 및 신호 강도 정보 획득 절차를 수행하는 과정과, 상기 생성된 동작 정보가 기 설정된 범위 미만인 경우, 기존에 인식된 공간 정보를 유지하는 과정을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 환경 정보 기반 공간 인식 장치는, 무선 센서 네트워크 환경에서 근접한 고정장치들의 가용한 신호 강도 정보를 획득하고, 상기 근접한 고정장치들의 환경 센서로부터 수집된 환경 정보를 송수신하는 무선 통신부와, 적어도 하나의 환경 센서로부터 환경 정보를 수집하는 환경 센서부와, 상기 신호 강도 정보 및 상기 환경 정보들을 융합하고 인식 기능을 수행하여 현재 위치의 공간 정보를 파악하는 프로세서부를 포함할 수 있다.
그리고 상기 환경 센서부는, 온도, 습도, 조도, 소음 중 적어도 하나에 대한 환경 데이터를 획득할 수 있다.
그리고 상기 무선 통신부는, 상기 근접한 고정장치들에서 환경 센서로부터 환경 데이터를 수집하고, 수집된 환경데이터에서 특징 정보를 추출한 후, 추출한 특징 정보를 토대로 환경 정보에 대한 패턴 정보를 생성하고, 생성된 패턴 정보를 전송하여 이를 송수신할 수 있다.
그리고 상기 프로세서부는, 루틴을 통해 상기 수집된 환경 정보로부터 특징 정보를 추출하고, 추출된 특징 정보를 토대로 환경 정보에 대한 패턴 정보를 생성할 수 있다.
그리고 상기 프로세서부는, 다른 루틴을 통해 상기 획득한 신호 강도 정보로부터 특징 정보를 추출하고, 추출된 특징 정보를 토대로 신호 강도에 대한 패턴 정보를 생성할 수 있다.
그리고 상기 프로세서부는, 상기 신호 강도 정보를 획득한 근접 고정장치 중 기 설정된 개수의 후보 고정장치를 결정할 수 있다.
그리고 상기 프로세서부는, 상기 후보 고정장치의 환경 패턴 정보와 신호강도 패턴 정보를 융합하고, 융합된 패턴 정보를 인식 알고리즘 기반으로 인식 기능을 수행하고, 상기 인식 기능의 수행 결과 최고 결과값을 가지는 고정장치가 설치된 공간을 사용자 추정 공간 정보로 결정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고 상기 환경 정보 기반 공간 인식 장치는, 적어도 하나의 관성센서를 통해 동작 센서 신호를 추출하고, 추출한 동작 센서 신호를 토대로 사용자 장치의 움직임, 자세, 방향 정보 중 적어도 하나를 동작 정보로서 생성하는 동작 센서부를 더 포함할 수 있다.
그리고 상기 프로세서부는, 상기 생성된 동작 정보가 기 설정된 범위 이상인 경우, 상기 환경 정보 수집 및 신호 강도 정보 획득 절차를 수행하고, 상기 생성된 동작 정보가 기 설정된 범위 미만인 경우, 기존에 인식된 공간 정보를 유지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 환경 정보 기반 공간 인식 시스템은, 사용자 장치와 무선 통신으로 연결되어 송수신 정보를 중계하고 고정된 공간의 환경 정보를 수집하여 전송하는 중계 고정장치와, 상기 중계 고정장치와 무선 통신으로 연결하고 서버와 연동하며 고정된 공간의 환경 정보를 수집하여 전송하는 기지 고정장치와, 사용자가 착용하거나 소지하여 환경 정보를 수집하고, 상기 중계 고정장치 및 기지 고정 장치들의 신호 강도를 확인하여 후보 고정 장치들을 결정하고, 상기 후보 고정 장치들로부터 환경 정보를 수집하고, 상기 환경 정보 및 신호 강도를 융합하여 인식 기능을 수행하여 사용자가 위치한 공간을 식별하는 상기 사용자 장치를 포함할 수 있다.
그리고 상기 환경 정보 및 신호 강도를 융합하여 인식 기능을 수행하여 사용자가 위치한 공간을 식별하는 과정은 상기 기지 고정장치와 연동된 서버에서 수행할 수 있다.
그리고 상기 서버는 상기 중계 고정 장치와 기지 고정장치로부터 환경 정보를 수신하고, 상기 사용자 장치로부터 환경 정보를 수신하며, 상기 사용자 장치로부터 신호 강도 정보를 수신한 경우, 수신한 정보를 융합하고, 인식 기능을 수행하여 최고 결과 값을 가지는 고정장치가 설치된 공간을 사용자가 위치해 있는 추정 공간 정보로 결정할 수 있다.
이때, 중요 정보는 사전 결정된 정책에 따라 서버에서 데이터베이스화 하여 관리하고, 저장된 정보로부터 사용자가 이동한 공간에 대한 정보를 유추할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 실시예에 따른 환경 정보 기반 공간 인식 방법 및 장치, 공간 인식 시스템에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상이 있다.
본 발명의 실시예에 따른 환경 정보 기반 공간 인식 방법 및 장치, 공간 인식 시스템에 의하면, 실내 환경에서 사용자가 위치한 공간을 인식하는 방법을 제공하기 위해, 무선 센서 네트워크 환경의 가용한 신호강도 정보와 공간내의 환경 센서로부터 수집한 환경 정보를 융합하여 사용자가 위치한 공간을 구분하는 방법을 제공함으로써, 위치 기반 서비스를 제공하기 위해 반드시 필요한 사용자가 위치해 있는 공간에 대한 인식을 보다 정확하고 효율적으로 수행할 수 있는 효과가 있다.
이에 본 발명의 환경 정보 공간 인식 장치는 건물 내의 실내 환경에서 적용이 가능하며, 건물 내에서 사용자가 위치해 있는 공간을 구분하여 사용자에게 필요한 서비스를 제공해 주거나 사용자가 건물 내 공간에서 위급한 상황에 처해 있을 경우 사용자의 위치를 추적하는 데 유용하게 사용할 수 있다. 또한 실내 공간에서 사용자에게 다가가는 로봇 서비스의 제공도 가능하게 되어 관련 기술 시장 형성에 기여할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 환경 정보 기반 공간 인식 시스템의 구조를 도시한 블록도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 환경 정보 기반 공간 인식 시스템의 배치도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 환경 정보 기반 공간 인식 시스템의 동작 절차를 도시한 흐름도,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 사용자 장치의 구조를 도시한 블록도,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 사용자 장치의 동작 절차를 도시한 흐름도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
첨부된 블록도의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수도 있다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 또는 흐름도 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실시예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들 또는 단계들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
본 발명의 실시예는, 무선 센서 네트워크로 구성된 실내 환경에서 다양한 환경 정보를 기반으로 사용자 위치의 공간 인식을 수행하는 것으로서, 무선 센서 네트워크 환경의 가용한 신호강도 정보(RSSI)와 공간 내의 환경 센서로부터 수집한 환경 정보를 융합하여 사용자가 위치한 공간을 보다 정확하게 구분하여 인식하는 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 환경 정보 기반 공간 인식 시스템의 구조를 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 환경 정보 기반 공간 인식 시스템은 사용자가 위치한 공간을 식별하기 위해 사용자가 착용 또는 소지하는 사용자 장치(100), 고정된 공간에 설치되어 해당 공간의 환경 정보를 수집하고 무선 통신 기능을 수행하는 중계 고정장치(110), 고정된 공간에 설치되어 해당 공간의 환경 정보를 수집하고 무선 통신 및 서버 연동 기능을 수행하는 기지 고정장치(120) 등을 포함할 수 있다.
구체적으로 사용자 장치(100)는 적어도 하나의 중계 고정장치(110) 혹은 기지 고정장치(120)와 연동하여 각종 데이터 및 정보를 송수신하기 위한 컴퓨팅 장치로서, 예를 들어, 손목 착용형 시계 장치, 이동통신 단말기, 스마트폰(smart phone), 노트패드(notepad), 태블릿(tablet) 컴퓨터 등과 같이 다양한 형태의 단말 장치들을 포함할 수 있다. 이러한 사용자 장치(100)는 환경 센서부a(102), 무선 통신부a(104) 및 프로세서부a(106) 등을 포함할 수 있다.
환경 센서부a(102)는 환경 센서를 하나 이상 구비하여 사용자가 위치한 공간에서의 환경 데이터를 획득하는 기능을 수행할 수 있으며, 온도, 습도, 조도, 소음 등과 같이 해당 공간을 특징으로 하는 환경 정보를 획득할 수 있는 센서가 적용될 수 있다.
무선 통신부a(104)는 무선 네트워크 환경에서 사용자 장치(100)와 중계 고정장치(110) 혹은 기지 고정장치(120)와 정보를 송수신하는 기능과 사용자 장치(100)와 근접한 중계 고정장치(110)나 기지 고정장치(120)들에 대한 신호강도 정보를 획득하는 기능을 수행할 수 있다. 이러한 무선 통신부(104)는 예를 들어, CDMA, WCDMA, LTE 등의 이동통신 기술, 블루투스, 와이브로, 와이파이 등의 무선 통신 기술 중 적어도 어느 하나가 적용될 수 있다.
그리고 프로세서부a(106)는 무선 통신부a(104)와 환경 센서부a(102)를 제어하고 획득한 데이터를 이용하여 특징 정보를 추출하고 데이터를 융합하며 공간 정보에 대한 인식 기능을 수행할 수 있다.
중계 고정장치(110)는 환경 센서부b(112), 무선 통신부b(114) 및 프로세서부b(116) 등을 포함할 수 있다. 환경 센서부b(112)는 사용자 장치(100)와 동일한 환경 센서를 하나 이상 구비하고 고정된 공간에서의 환경 데이터를 획득하는 기능을 수행하고, 무선 통신부b(114)는 무선 네트워크 환경에서 사용자 장치(100), 다른 중계 고정장치 또는 기지 고정장치(120)와 정보를 송수신하고 중계하는 기능을 수행하며, 프로세서부b(116)는 환경 센서부b(112) 및 무선 통신부b(114)를 제어하고 획득한 환경 데이터로부터 특징 정보를 추출하는 기능을 수행할 수 있다.
그리고 기지 고정장치(120)도 환경 센서부c(122), 무선 통신부c(124) 및 프로세서부c(126) 등을 포함할 수 있다. 환경 센서부c(122)는 사용자 장치(100) 및 중계 고정장치(110)와 동일한 환경 센서를 하나 이상 구비하고 고정된 공간에서의 환경 데이터를 획득하는 기능을 수행하고, 무선 통신부c(124)는 무선 네트워크 환경에서 사용자 장치(100), 중계 고정장치(110) 또는 다른 기지 고정장치와 정보를 송수신하고 중계하며 서버와 연동되어 정보를 송수신하는 기능을 수행하며, 프로세서부c(126)는 무선 통신부c(124)와 환경 센서부c(122)를 제어하고 획득한 환경 데이터로부터 특징 정보를 추출하는 기능을 수행할 수 있다.
한편, 서버는 환경 정보 기반 공간 인식 시스템 내에서 별도로 구성되거나, 어느 한 기지 고정장치(120)가 서버 기능을 수행할 수도 있다. 이러한 서버는 사용자 장치(100), 중계 고정장치(110) 및 기지 고정장치(120)들과 무선 통신을 수행하고 사용자 장치(100) 및 중계 고정장치(110)가 주기적으로 환경 패턴 정보 전송하는 경우 이를 수신하고, 사용자 장치(100)의 요청 시 이를 전송할 수 있다. 또한, 사용자 장치와 후보 고정장치에 대한 환경 패턴정보를 서버에서 수신한 후, 이를 토대로 융합 및 인식 기능을 수행하여 공간 정보를 결정하는 절차를 수행할 수도 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 환경 정보 기반 공간 인식 시스템의 배치도이다.
도 2를 참조하면, 무선 센서 네트워크로 구성된 실내 환경에서 다양한 환경 정보를 기반으로 사용자가 위치한 공간을 정확하게 인식하기 위해 사용자 장치(100), 중계 고정장치(110a 내지 110e), 기지 고정장치(120)는 각각 하나, 혹은 복수 개가 존재할 수 있으며, 중계 고정장치(110a 내지 110e)와 기지 고정장치(120)는 구분하고자 하는 공간에 하나씩 설치되도록 구성할 수 있다.
일반적으로 중계 고정장치(110a 내지 110e)는 각각의 공간에 하나씩 배치되고, 각 공간에 하나씩 배치된 중계 고정장치(110a 내지 110e)와 연동하는 하나의 기지 고정장치(120)가 배치될 수 있다.
사용자 장치(100)는 해당 공간 내에서 이동하며, 환경데이터 및 신호강도 정보의 수집은 사용자 장치(100)를 가진 사용자의 위치에서 수행할 수 있다. 또한 사용자 장치(100)는 근접한 중계 고정장치(110a 내지 110e)나 기지 고정장치(120)에 무선으로 연결되어 정보를 송수신할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 환경 정보 기반 공간 인식 시스템의 동작 절차를 도시한 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 환경 정보 기반 공간 인식 시스템에서 특정 공간에 위치한 사용자 장치 내의 프로세서부(406)에서는 사용자 장치 1루틴(310) 및 사용자 장치 2루틴(320)이 동시에 진행되거나, 순차적으로 동작을 수행하게 된다.
먼저 사용자 장치 1루틴(300)에서는 프로세서부(406)의 제어하에 환경 센서부(402)에서 환경 센서로부터 해당 공간에서의 환경 데이터를 수집하고(S302), 수집한 환경 데이터로부터 특징 정보를 추출(S304)하며, 추출된 특징 정보를 기반으로 환경 정보에 대한 패턴 정보를 생성(S306)하게 된다.
여기서 특징 정보는 환경 데이터의 특성 분석에 필요한 요소로 신호 처리 기법이나 패턴 인식 기법을 이용하여 추출하며, 패턴 정보는 환경 정보 기반 공간 인식 시스템의 인식 알고리즘에 적합한 형태로 생성한다.
사용자 장치 2루틴(320)는 프로세서부(406)의 제어하에 근접 고정장치들에 대한 신호강도 값을 획득(S322)하고, 획득한 신호강도 값으로부터 특징 정보를 추출(S324)하며, 추출된 특징 정보를 기반으로 신호강도 패턴 정보를 생성(S326)하게 된다.
그리고 공간 인식 후보가 될 수 있는 공간에 설치된 고정장치에 대한 정보를 결정(S328)하게 된다. 여기서 특징 정보는 상기와 같이 신호 처리 기법이나 패턴 인식 기법을 이용하거나 단순히 신호강도 값을 정규화해서 사용할 수 있다.
또한 사용자 장치 2루틴(320)에서 신호강도 추출을 위한 대상은 하나 이상의 근접 고정장치로 설정하고 후보가 되는 고정장치의 최대 수는 사전에 설정하게 되며, 최대 수 범위 내에서 후보 개수를 결정하게 된다. 만약 사용자 장치 2루틴(320)에서 신호강도 값을 획득할 수 있는 근접 고정장치의 개수가 최대 수 미만이 되면 신호강도 값을 획득한 모든 근접 고정장치가 후보로 결정된다.
중계 고정장치와 기지 고정장치 즉, 사용자 장치와 접속이 가능한 고정 장치들(340)은 사용자 장치와 동일한 방법으로, 환경센서로부터 해당 공간에서의 환경 데이터를 수집(S342)하고, 수집한 환경 데이터로부터 특징 정보를 추출(S344)하게 된다.
그리고 추출된 특징 정보를 기반으로 환경 정보에 대한 패턴 정보를 생성(S346)하여 생성된 환경 패턴 정보를 송신(S348)하게 된다. 이때 환경 패턴 정보를 송신하는 시기는 정책에 의해 사전 결정하여 사용하며, 주기적으로 별도의 서버에 전송하여 정보를 저장하거나 요청이 있을 때에만 정보를 전송하는 방법도 가능하다.
사용자 장치 2루틴(320)을 통해 후보 고정장치 정보를 전달 받고, 후보 고정장치들에 대한 환경 정보를 각각의 후보 고정 장치들로 요청하여 이를 수신(S308)하게 된다. 이때 사전에 결정된 정책에 따라 별도의 서버에 저장된 정보를 이용하여 해당 후보 고정 장치들에 대한 환경 정보를 수신할 수도 있다.
이후 사용자 장치의 환경 패턴 정보 및 후보 고정장치들에 대한 환경 패턴정보와 신호강도 패턴정보를 융합(S310)하고, 융합한 패턴 정보를 이용하여 인식 알고리즘을 기반으로 인식 기능을 수행(S312)하며, 인식 기능 수행을 통해 최적의 결과 값을 가지는 고정장치가 설치된 공간을 사용자가 위치해 있는 추정 공간 정보로 결정(S314)하게 된다.
한편, 이러한 사용자 장치 1루틴(300)에서 수행되는 프로세스는 기지 고정장치 중에서 하나를 서버로 사용하거나 별도의 서버를 두고 하나의 기지 고정장치와 연동하여 사용하는 방법이 가능하다. 예를 들어, 사용자 장치와 후보 고정장치에 대한 환경 패턴정보와, 신호 강도 획득 정보를 서버에서 모두 수신하고 처리하도록 하여 사용자 장치에서의 처리 프로세스를 최소화하도록 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 사용자 장치의 구조를 도시한 블록도이다.
도 4를 참조하면, 도 4에 도시된 바와 같이, 환경 정보 기반 공간 인식 시스템에서 사용자 장치(400)는 환경 센서부(402), 무선 통신부(404), 프로세서부(406)를 포함하며, 추가로 동작 센서부(408)를 포함할 수 있다.
동작 센서부(408)는 동작 센서를 하나 이상 구비하고 사용자의 움직임에 따른 동작 데이터 획득 기능을 수행할 수 있다. 동작 센서는 가속도, 각속도, 지자기 등과 같은 관성센서를 하나 또는 두 개 이상의 조합으로 구성하며, 추출한 동작센서 신호로부터 사용자 장치의 움직임 정보, 자세 정보, 방향 정보 등을 구할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 사용자 장치의 동작 절차를 도시한 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 환경 정보 기반 공간 인식 시스템에서 사용자 장치(400) 내 동작 센서부(408)는 동작센서로부터 사용자 장치(400)의 가속도, 각속도, 지자기 등과 같은 센서 데이터를 수집하고(S500), 수집한 센서 데이터로부터 움직임, 자세, 방향 등과 같은 동작 정보를 생성하게 된다(S502).
이에 동작 센서부(408)는 생성된 동작 정보를 프로세서부(406)로 전달하게 되고, 프로세서부(406)는 전달 받은 동작 정보가 특정 범위 미만이면(S504), 사용자 장치(400)에서의 환경센서 및 신호강도 값의 추출 절차를 진행하고(S506), 추후 생성된 공간 정보를 현재 사용자 장치(400)의 공간 정보로서 갱신하게 된다(S508).
다만, 프로세서부(406)에서는 전달 받은 동작 정보가 특정 범위 이상이거나, 이를 초과하면(S504), 사용자 장치(400)에서의 환경센서 및 신호강도 값의 추출 절차를 진행하지 않도록 제어하게 된다(S510). 여기서, 특정 범위는 사용자 장치의 제어에 관한 사전 정책에 의해 미리 설정된다. 그리고 기존 공간 정보가 사용자 장치(400)의 현재 공간 정보로서 유지된다.
즉, 사용자 장치(400)의 동작 정보가 특정 범위를 초과하는 경우에는 프로세서부(406)에서 환경 센서부(402)와 무선 통신부(404)를 구동되지 않도록 제어함으로써 사용자 장치의 전력 소모를 줄일 수 있다.
또한 환경센서 및 신호강도 값의 추출 절차를 진행하지 않을 경우로서, 사용자 장치(400)를 착용 또는 소지한 사용자가 위치해 있는 공간 정보는 기존에 인식한 공간 정보로 유지되며, 사용자 장치(400)의 동작 정보가 특정 범위 미만이 되는 경우에만, 공간 정보를 갱신하게 된다.
또한 사용자가 이동 가능한 경로 정보를 담고 있는 토폴로지 맵(Topology Map) 정보를 이용하면 사용자 장치(400)를 착용 또는 소지한 사용자의 공간 간 이동 경로도 추정할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 환경 정보 기반 공간 인식 방법 및 장치, 공간 인식 시스템은 무선 센서 네트워크로 구성된 실내 환경에서 다양한 환경 정보를 기반으로 사용자 위치의 공간 인식을 수행하는 것으로서, 무선 센서 네트워크 환경의 가용한 신호강도 정보와 공간 내의 환경 센서로부터 수집한 환경 정보를 융합하여 사용자가 위치한 공간을 보다 정확하게 구분하여 인식한다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 사용자 장치 110: 중계 고정 장치
120: 기지 고정장치

Claims (20)

  1. 무선 센서 네트워크 환경에서 근접한 고정장치들의 가용한 신호 강도 정보를 획득하는 과정과,
    적어도 하나의 환경 센서로부터 환경 정보를 수집하는 과정과,
    상기 근접한 고정장치들의 환경 센서로부터 수집된 환경 정보를 송수신하는 과정과,
    상기 신호 강도 정보 및 상기 환경 정보들을 융합하고 인식 기능을 수행하여 현재 위치의 공간 정보를 파악하는 과정
    을 포함하는 환경 정보 기반 공간 인식 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 환경 정보를 수집하는 과정은,
    온도, 습도, 조도, 소음 중 적어도 하나에 대한 환경 데이터를 획득하는 것을 특징으로 하는 환경 정보 기반 공간 인식 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 환경 정보를 수신하는 과정은,
    상기 근접한 고정장치들의 환경 센서로부터 환경 데이터를 수집하는 과정과,
    상기 수집된 환경데이터에서 특징 정보를 추출한 후, 추출한 특징 정보를 토대로 환경 정보에 대한 패턴 정보를 생성하는 과정과,
    상기 생성된 패턴 정보를 전송하는 과정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 환경 정보 기반 공간 인식 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 공간 정보를 파악하는 과정은,
    루틴을 통해 상기 수집된 환경 정보로부터 특징 정보를 추출하고, 추출된 특징 정보를 토대로 환경 정보에 대한 패턴 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 환경 정보 기반 공간 인식 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 공간 정보를 파악하는 과정은,
    다른 루틴을 통해 상기 획득한 신호 강도 정보로부터 특징 정보를 추출하는 과정과,
    상기 추출된 특징 정보를 토대로 신호 강도에 대한 패턴 정보를 생성하는 과정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 환경 정보 기반 공간 인식 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 공간 정보를 파악하는 과정은,
    상기 신호 강도 정보를 획득한 근접 고정장치 중 기 설정된 개수의 후보 고정 장치를 결정하는 것을 특징으로 하는 환경 정보 기반 공간 인식 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 공간 정보를 파악하는 과정은,
    상기 후보 고정장치의 환경 패턴 정보와 신호강도 패턴 정보를 융합하는 과정과,
    융합된 패턴 정보를 인식 알고리즘 기반으로 인식 기능을 수행하는 과정과,
    상기 인식 기능의 수행 결과 최고 결과값을 가지는 고정장치가 설치된 공간을 사용자 추정 공간으로 결정하는 과정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 환경 정보 기반 공간 인식 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 공간 정보를 파악하는 과정은,
    적어도 하나의 관성센서를 통해 동작 센서 신호를 추출하는 과정과,
    상기 동작 센서 신호를 토대로 사용자 장치의 움직임, 자세, 방향 정보 중 적어도 하나를 동작 정보로서 생성하는 과정
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 환경 정보 기반 공간 인식 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 공간 정보를 파악하는 과정은,
    상기 생성된 동작 정보가 기 설정된 범위 이상인 경우, 상기 환경 정보 수집 및 신호 강도 정보 획득 절차를 수행하는 과정과,
    상기 생성된 동작 정보가 기 설정된 범위 미만인 경우, 기존에 인식된 공간 정보를 유지하는 과정
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 환경 정보 기반 공간 인식 방법.
  10. 무선 센서 네트워크 환경에서 근접한 고정장치들의 가용한 신호 강도 정보를 획득하고, 상기 근접한 고정장치들의 환경 센서로부터 수집된 환경 정보를 수신하는 무선 통신부와,
    적어도 하나의 환경 센서로부터 환경 정보를 수집하는 환경 센서부와,
    상기 신호 강도 정보 및 상기 환경 정보들을 융합하고 인식 기능을 수행하여 현재 위치의 공간 정보를 파악하는 프로세서부
    를 포함하는 환경 정보 기반 공간 인식 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 환경 센서부는,
    온도, 습도, 조도, 소음 중 적어도 하나에 대한 환경 데이터를 획득하는 것을 특징으로 하는 환경 정보 기반 공간 인식 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 무선 통신부는,
    상기 근접한 고정장치들에서 환경 센서로부터 환경 데이터를 수집하고, 수집된 환경데이터에서 특징 정보를 추출한 후, 추출한 특징 정보를 토대로 환경 정보에 대한 패턴 정보를 생성하고, 생성된 패턴 정보를 전송하여 이를 수신하는 것을 특징으로 하는 환경 정보 기반 공간 인식 장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 프로세서부는,
    루틴을 통해 상기 수집된 환경 정보로부터 특징 정보를 추출하고,
    추출된 특징 정보를 토대로 환경 정보에 대한 패턴 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 환경 정보 기반 공간 인식 장치.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 프로세서부는,
    다른 루틴을 통해 상기 획득한 신호 강도 정보로부터 특징 정보를 추출하고,
    추출된 특징 정보를 토대로 신호 강도에 대한 패턴 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 환경 정보 기반 공간 인식 장치.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 프로세서부는,
    상기 신호 강도 정보를 획득한 근접 고정장치 중 기 설정된 개수의 후보 고정장치를 결정하는 것을 특징으로 하는 환경 정보 기반 공간 인식 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 프로세서부는,
    상기 후보 고정장치의 환경 패턴 정보와 신호강도 패턴 정보를 융합하고,
    융합된 패턴 정보를 인식 알고리즘 기반으로 인식 기능을 수행하고,
    상기 인식 기능의 수행 결과 최고 결과값을 가지는 고정장치가 설치된 공간을 사용자가 위치한 추정 공간 정보로 결정하는 것을 특징으로 하는 환경 정보 기반 공간 인식 장치.
  17. 제 10항에 있어서,
    상기 환경 정보 기반 공간 인식 장치는,
    적어도 하나의 관성센서를 통해 동작 센서 신호를 추출하고,
    추출한 동작 센서 신호를 토대로 사용자 장치의 움직임, 자세, 방향 정보 중 적어도 하나를 동작 정보로서 생성하는 동작 센서부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 환경 정보 기반 공간 인식 장치.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 프로세서부는,
    상기 생성된 동작 정보가 기 설정된 범위 이상인 경우, 상기 환경 정보 수집 및 신호 강도 정보 획득 절차를 수행하고,
    상기 생성된 동작 정보가 기 설정된 범위 미만인 경우, 기존에 인식된 공간 정보를 유지하는 것을 특징으로 하는 환경 정보 기반 공간 인식 장치.
  19. 사용자 장치와 무선 통신으로 연결되어 송수신 정보를 중계하고 고정된 공간의 환경 정보를 수집하여 상기 사용자 장치로 전송하는 중계 고정장치와,
    상기 중계 고정장치와 무선 통신으로 연결하고 서버와 연동하며 고정된 공간의 환경 정보를 수집하여 상기 사용자 장치로 전송하는 기지 고정장치와,
    사용자가 착용하거나 소지하여 환경 정보를 수집하고, 상기 중계 고정장치 및 기지 고정 장치들의 신호 강도를 확인하여 후보 고정 장치들을 결정하고, 상기 후보 고정 장치들로부터 환경 정보를 수집하고, 상기 환경 정보 및 신호 강도를 융합하여 인식 기능을 수행하여 사용자가 위치한 공간을 식별하는 상기 사용자 장치
    를 포함하는 환경 정보 기반 공간 인식 시스템.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 기지 고정장치는,
    상기 중계 고정 장치로부터 환경 정보를 수신한 경우 이를 저장하고, 상기 사용자 장치의 요청에 따라 해당 중계 고정 장치의 환경 정보를 전송하고,
    상기 사용자 장치와 중계 고정 장치로부터 환경 정보를 수신하고, 상기 사용자 장치로부터 신호 강도 정보를 수신한 경우, 수신한 정보를 융합하고, 인식 기능을 수행하여 최고 결과 값을 가지는 고정장치가 설치된 공간을 사용자가 위치해 있는 추정 공간 정보로 결정하는 것을 특징으로 하는 환경 정보 기반 공간 인식 시스템.
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