KR20140098283A - 신뢰도 기반 격자형 핑거프린트 맵을 이용한 위치 추적 장치 및 방법 - Google Patents

신뢰도 기반 격자형 핑거프린트 맵을 이용한 위치 추적 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20140098283A
KR20140098283A KR1020130010302A KR20130010302A KR20140098283A KR 20140098283 A KR20140098283 A KR 20140098283A KR 1020130010302 A KR1020130010302 A KR 1020130010302A KR 20130010302 A KR20130010302 A KR 20130010302A KR 20140098283 A KR20140098283 A KR 20140098283A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
grid
signal strength
reliability
information
lattice
Prior art date
Application number
KR1020130010302A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101438659B1 (ko
Inventor
백윤주
박영준
손상현
최훈
Original Assignee
부산대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 부산대학교 산학협력단 filed Critical 부산대학교 산학협력단
Priority to KR1020130010302A priority Critical patent/KR101438659B1/ko
Publication of KR20140098283A publication Critical patent/KR20140098283A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101438659B1 publication Critical patent/KR101438659B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S11/00—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation
    • G01S11/02—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using radio waves
    • G01S11/06—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using radio waves using intensity measurements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/04—Position of source determined by a plurality of spaced direction-finders
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K17/00—Methods or arrangements for effecting co-operative working between equipments covered by two or more of main groups G06K1/00 - G06K15/00, e.g. automatic card files incorporating conveying and reading operations
    • G06K17/0003—Automatic card files incorporating selecting, conveying and possibly reading and/or writing operations
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K19/00—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
    • G06K19/06—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
    • G06K19/067—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
    • G06K19/07—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
    • G06K19/0723—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips the record carrier comprising an arrangement for non-contact communication, e.g. wireless communication circuits on transponder cards, non-contact smart cards or RFIDs
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K7/00—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns
    • G06K7/10—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation
    • G06K7/10009—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves
    • G06K7/10237—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves the reader and the record carrier being capable of selectively switching between reader and record carrier appearance, e.g. in near field communication [NFC] devices where the NFC device may function as an RFID reader or as an RFID tag

Abstract

본 발명은 서비스 지역을 격자로 구분하고, 구분한 격자의 신호세기 정보를 미리 측정한 소수의 참조 위치로부터 얻은 실측 정보를 이용하여 생성된 신호세기를 신뢰도와 함께 위치 추정 단계에 적용하여 최종 위치를 추정하는 장치 및 방법을 제공하기 위한 것으로서, 이동성을 가지고 주기적으로 정보 수집을 하는 태그, 고정되어 태그의 정보를 수집하는 적어도 2개 이상의 리더, 리더들을 통해 수집된 정보로 태그의 위치를 추정하는 위치 측정 엔진으로 구성되는 위치 추적 시스템에서, 상기 위치 측정 엔진은 서비스 지역을 적어도 2개 이상의 격자로 구획하여 신호세기를 예측하는 단계와, 사전위치를 이용해서 예측한 신호세기의 신뢰도를 각 격자에 생성하는 단계와, 예측한 신호세기 값과 생성된 신뢰도를 바탕으로 격자별 최종 신호세기를 갖는 신뢰도 기반 핑거 프린트 맵을 생성하는 단계와, 상기 신뢰도 기반 핑거 프린트 맵에서의 최종 신호세기를 이용하여 해당 격자의 위치를 최종 위치로 선정하는 단계를 포함하여 이루어지는데 있다.

Description

신뢰도 기반 격자형 핑거프린트 맵을 이용한 위치 추적 장치 및 방법{Apparatus and method for locating using grid of fingerprinting map based on reliability}
본 발명은 사전에 측정된 무선 네트워크의 신호세기 정보를 바탕으로 주변의 신호세기 정보를 신뢰도 기반 예측 기법을 이용한 결과값을 이용하여 더욱 정밀한 위치를 추적하는 신뢰도 기반 격자형 핑거프린트 맵을 이용한 위치 추적 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 무선 통신 기술이 급격하게 발전함과 동시에 스마트 폰의 보급이 급증하면서 이런 응용 기술들을 기반으로 사용자들에게 편의성을 제공하는 서비스들이 많은 관심을 받고 있다. 특히 위치 정보는 응급 상황이 발생했을 때 자신의 위치를 알리거나 화재와 같은 재난이 발생한 장소의 정보를 전달하거나, 저연령층 자녀들이 안전하게 귀가하고 있는지 확인하는데 사용되는 등 다양한 융합 기술로 범위를 확장하며 활용되고 있다. 이렇게 위치 정보를 바탕으로 이용자에게 여러 가지 서비스를 제공하는 서비스 시스템을 위치 기반 서비스(Location Based Service : LBS) 라고 부른다.
위치 정보를 얻기 위해서 일반적으로 GPS를 이용하지만, 이 방법은 실내에서는 적용할 수 없으므로, 실내/실외에서 모두 적용할 수 있는 무선 네트워크를 이용한 RTLS(Real Time Locating System)를 설치해서 실내 위치 정보를 수집하는 방법이 떠오르고 있다.
상기 RTLS의 개념도는 도 1과 같이 위치를 추정하고자하는 대상에 태그(혹은 노드)(10)를 부착하고 주변의 마스터 노드(혹은 리더)(20)를 이용해서 위치 관련 정보를 획득하여 전달하면, 위치 측정 엔진(30)에서는 최종적인 위치를 계산한다.
그리고 RTLS에서 위치를 추정하는 방법은 도 2와 같은 삼변측량법을 이용한 방법과 도 3과 같은 사전 수집한 신호세기 정보를 이용한 방법이 있다.
그러나 상기 삼변측량법은 정확한 거리 정보를 필요로 하고, 이를 위해서는 정밀한 장비 혹은 별도의 물리 계층을 필요로 한다. 따라서 물리 계층이나 장비 환경을 사용하지 않는 사전 수집한 신호세기 정보를 이용한 방법이 사용된다.
그리고 상기 사전 수집한 신호세기 정보를 이용한 방법은 “사전 정보 생성 단계”와 “위치 추정 단계”로 나누어진다. “사전 정보 생성 단계”는 특정한 위치(참조 위치)를 지정하여 신호세기를 수집하여 데이터베이스화하고, 이 데이터베이스는 “위치 추정 단계”에서 추정 알고리즘을 이용해서 최종 위치를 결정하는데 사용한다.
이때, 상기 “사전 정보 생성 단계”에서 참조 위치로부터 신호세기 수집은 수동으로 이루어진다. 그러나 정확도를 높이기 위해서는 도 4 및 도 5와 같이 참조위치와의 거리 및 신호세기 값에 따라 오차가 발생할 수 있기 때문에 많은 참조위치를 확보해야 하고, 이러한 참조 위치가 많을수록 위치 추정 정확도는 상승하는데 그에 따라 비용의 소모 또한 크다는 문제점이 있다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 서비스 지역을 격자로 구분하고, 구분한 격자의 신호세기 정보를 미리 측정한 소수의 참조 위치로부터 얻은 실측 정보를 이용하여 생성된 신호세기를 신뢰도와 함께 위치 추정 단계에 적용하여 최종 위치를 추정하는 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 사전에 측정된 무선 네트워크의 신호세기 정보를 바탕으로 주변의 신호세기 정보를 신뢰도 기반 예측 기법을 이용한 결과값을 이용하여 더욱 정밀한 위치를 추적하는 신뢰도 기반 격자형 핑거프린트 맵을 이용한 위치 추적 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 소수의 참조 위치를 이용하여 다양한 응용에서 활용할 수 있는 위치 정보를 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 신뢰도 기반 격자형 핑거프린트 맵을 이용한 위치 추적 장치의 특징은 이동성을 가지고 주기적으로 정보 수집을 하는 태그, 고정되어 태그의 정보를 수집하는 적어도 2개 이상의 리더, 리더들을 통해 수집된 정보로 태그의 위치를 추정하는 위치 측정 엔진으로 구성되는 위치 추적 시스템에서, 상기 위치 측정 엔진 내에 환경정보 획득을 위해 지정한 위치를 적어도 하나 이상 검출하여 참조위치로 설정하는 참조위치 설정부와, 상기 마스터 노드 중 적어도 하나에서 수집되는 정보 중 상기 참조위치 설정부에서 설정된 참조위치에서의 신호세기 정보를 수집하는 신호세기 정보 수집부와, 상기 신호세기 정보 수집부에서 수집된 서비스 지역을 적어도 2개 이상의 격자로 구획하는 격자 구획부와, 상기 격자 구획부에서 구획된 격자별로 수집된 참조위치에서의 신호세기 정보를 기반으로 참조위치와 마스터 노드와의 거리 및 참조위치와 격자간의 거리를 서로 대입하여 각 격자의 신호세기를 예측하는 격자별 신호세기 산출부와, 상기 격자 구획부에서 구획된 격자단위 별로 마스터 노드와 격자간의 거리를 기반으로 최소 신호세기 값 및 격자별 신호세기 산출부에서 산출된 격자의 예측 신호세기를 이용하여 각 격자의 신뢰도를 설정하는 격자별 신뢰도 산출부와, 상기 격자별 신뢰도 산출부에서 설정된 각 격자의 신뢰도를 가중치로 격자별 신호세기 산출부에서 산출된 각 격자의 예측 신호세기에 적용하여 산출된 격자별 최종 신호세기를 갖는 신뢰도 기반 핑거 프린트 맵을 생성하는 핑거 프린트 맵 생성부와, 상기 마스터 노드들을 통해 수집된 태그의 신호세기 정보 리스트를 수집하여 핑거 프린트 맵 생성부에서 생성된 신뢰도 기반 핑거 프린트 맵에 매칭시켜 최종 위치를 선정하는 위치 선정부를 포함하여 구성되는데 있다.
바람직하게 상기 핑거 프린트 맵 생성부는 격자별 신뢰도 산출부에서 설정된 각 격자의 모든 신뢰도를 결합하고, 이를 격자별 신뢰도를 가중치로 하여 가중 평균을 계산한 후, 마스터 노드에 대한 격자별로 최종 신호세기를 산출하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 위치 선정부는 수집된 신호세기 정보를 상기 핑거 프린트 맵에 저장되어 있는 신호세기들과 비교하여 수집된 신호세기 정보에 해당되는 격자들의 신호세기 그룹을 후보군으로 분류한 후, 분류된 후보군에 속하는 격자들의 신뢰도를 가산하여 신뢰도가 가장 높은 격자의 위치를 최종 위치로 선정하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 신뢰도 기반 격자형 핑거프린트 맵을 이용한 위치 추적 방법의 특징은 이동성을 가지고 주기적으로 정보 수집을 하는 태그, 고정되어 태그의 정보를 수집하는 적어도 2개 이상의 리더, 리더들을 통해 수집된 정보로 태그의 위치를 추정하는 위치 측정 엔진으로 구성되는 위치 추적 시스템에서, 상기 위치 측정 엔진은 서비스 지역을 적어도 2개 이상의 격자로 구획하여 신호세기를 예측하는 단계와, 사전위치를 이용해서 예측한 신호세기의 신뢰도를 각 격자에 생성하는 단계와, 예측한 신호세기 값과 생성된 신뢰도를 바탕으로 격자별 최종 신호세기를 갖는 신뢰도 기반 핑거 프린트 맵을 생성하는 단계와, 상기 신뢰도 기반 핑거 프린트 맵에서의 최종 신호세기를 이용하여 해당 격자의 위치를 최종 위치로 선정하는 단계를 포함하여 이루어지는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 신뢰도 기반 격자형 핑거프린트 맵을 이용한 위치 추적 방법의 다른 특징은 이동성을 가지고 주기적으로 정보 수집을 하는 태그, 고정되어 태그의 정보를 수집하는 적어도 2개 이상의 리더, 리더들을 통해 수집된 정보로 태그의 위치를 추정하는 위치 측정 엔진으로 구성되는 위치 추적 시스템에서, 상기 위치 측정 엔진은 환경정보 획득을 위해 지정한 적어도 하나 이상의 일부 위치를 참조위치로 설정하는 단계와, 상기 설정된 참조위치에서 주변의 기 설치된 마스터 노드의 신호세기 정보를 수집하는 단계와, 서비스 지역을 2개 이상의 격자로 구획하는 단계와, 상기 구획된 격자별로 수집된 참조위치에서의 신호세기 정보를 기반으로 참조위치와 마스터 노드와의 거리 및 참조위치와 격자간의 거리를 서로 대입하여 각 격자의 신호세기를 예측하는 단계와, 상기 구획된 격자단위 별로 마스터 노드와 격자간의 거리를 기반으로 신뢰도 정보를 생성하여 각 격자에 신뢰도를 설정하는 단계와, 상기 설정된 각 격자의 신뢰도를 가중치로 산출된 각 격자의 예측 신호세기에 적용하여 격자별 최종 신호세기를 갖는 신뢰도 기반 핑거 프린트 맵을 생성하는 단계와, 상기 마스터 노드들을 통해 수집된 태그의 신호세기 정보 리스트를 수집하여 상기 생성된 격자별 신뢰도 기반 핑거 프린트 맵에 매칭시켜 최종 위치를 선정하는 단계를 포함하여 이루어지는데 있다.
바람직하게 상기 각 격자의 신호세기 예측은 하나의 마스터 노드를 기준으로 선택하고, 신호세기 예측에 사용할 참조위치를 순서대로 선택하여 모든 격자에 신호세기를 예측하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 신뢰도 정보의 생성은 미리 정의된 최소 신호세기 값 및 산출된 격자의 예측 신호세기를 이용하여 각 격자의 신뢰도를 설정하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 신뢰도 기반 핑거 프린트 맵을 생성하는 단계는 설정된 각 격자의 모든 신뢰도를 결합하여 총 신뢰도를 산출하는 단계와, 상기 산출된 총 신뢰도를 가중치로 하여 가중 평균을 계산하는 단계와, 상기 계산된 가중 평균값을 적용하여 마스터 노드에 대한 격자별 최종 신호세기를 산출하는 단계와, 상기 산출된 격자별 최종 신호세기 및 격자별 신뢰도 정보를 포함하는 비트맵으로 구성된 핑거 프린트 맵을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 최종 위치를 선정하는 단계는 마스터 노드들을 통해 수집된 신호세기 정보를 생성된 핑거 프린트 맵에 저장되어 있는 신호세기들과 비교하는 단계와, 상기 비교결과, 각각의 마스터 노드들의 신호세기로부터 정의된 오차 범위 내의 격자들을 선별하여 후보 위치군으로 선정하는 단계와, 상기 선정된 후보 위치군에 속하는 격자들의 신뢰도를 모두 가산하여 신뢰도가 가장 높은 격자의 위치를 최종 위치로 선정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 신뢰도 기반 격자형 핑거프린트 맵을 이용한 위치 추적 장치 및 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 사전 수집한 신호세기 정보를 이용한 방법에서 사전 정보 수집 과정을 줄여 시스템 구축에 소모되는 비용과 시간을 감소시킬 수 있다.
둘째, 신호세기라는 일반적인 정보를 통해 정밀한 장비 없이 소수의 정보를 통해 높은 해상도의 위치 정보를 획득할 수 있다.
도 1 은 일반적인 RTLS의 구조를 나타낸 구성도
도 2 는 일반적인 RTLS에서 위치를 추정하는 방법 중 삼변측량법을 이용한 방법을 설명하기 위한 도면
도 3 은 일반적인 핑거프린트기반 위치측정 방법 중 참조위치에 따른 측정결과의 정확도를 설명하기 위한 도면
도 4 는 도 3의 방법에서 참조위치와 격자위치 사이의 거리에 따른 신호세기 오차를 나타낸 그래프
도 5 는 도 3의 방법에서 거리에 따라 예측한 신호세기와 실제 측정된 신호세기의 오차를 나타낸 그래프
도 6 은 본 발명의 실시예에 따른 신뢰도 기반 격자형 핑거프린트 맵을 이용한 위치 추적 장치의 구성을 나타낸 블록도
도 7 은 본 발명의 실시예에 따른 신뢰도 기반 격자형 핑거프린트 맵을 이용한 위치 추적 방법을 설명하기 위한 흐름도
도 8 은 도 7에서 서비스 지역을 격자로 구획하는 과정을 설명하기 위한 도면
도 9 는 도 7에서 신호세기에 따른 격자 선택 과정을 설명하기 위한 도면
도 10 은 도 7에서 각 격자에 신호세기의 신뢰도를 설정하는 과정을 설명하기 위한 도면
도 11 은 신뢰도 기반 핑거 프린트 맵에서 설정된 신뢰도를 이용하여 최종 위치를 선정하는 과정을 설명하기 위한 도면
본 발명의 다른 목적, 특성 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
본 발명에 따른 신뢰도 기반 격자형 핑거프린트 맵을 이용한 위치 추적 장치 및 방법의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록하며 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 6 은 본 발명의 실시예에 따른 신뢰도 기반 격자형 핑거프린트 맵을 이용한 위치 추적 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 6과 같이, 위치 추적 장치는 도 1에서 도시하고 있는 것과 같이 이동성을 가지고 주기적으로 정보 수집을 하는 태그(10), 고정되어 태그(10)의 정보를 수집하는 적어도 2개 이상의 마스터 노드(리더, AP)(20), 마스터 노드들을 통해 수집된 정보로 태그(10)의 위치를 추정하는 위치 측정 엔진(30)으로 구성되는 위치 추적 시스템에서, 상기 위치 측정 엔진(30) 내에 참조위치 설정부(100)와, 신호세기 정보 수집부(200)와, 격자 구획부(300)와, 격자별 신호세기 산출부(400)와, 격자별 신뢰도 산출부(500)와, 핑거 프린트 맵 생성부(600)와, 위치 선정부(700)를 포함한다.
상기 참조위치 설정부(100)는 환경정보 획득을 위해 지정한 위치를 검출하여 참조위치로 설정한다. 이때, 상기 참조위치는 환경정보 획득을 위한 위치로서 복수개의 위치가 설정될 수 있다.
그리고 상기 신호세기 정보 수집부(200)는 상기 마스터 노드(20) 중 적어도 하나에서 수집되는 정보 중 상기 참조위치 설정부(100)에서 설정된 참조위치에서의 신호세기 정보를 수집하여 데이터베이스화한다.
상기 격자 구획부(300)는 신호세기 정보 수집부(200)에서 수집된 서비스 지역을 작은 크기의 격자로 구획한다.
상기 격자별 신호세기 산출부(400)는 격자 구획부(300)에서 구획된 격자별로 수학식 1에서 나타내고 있는 것과 같이 상기 수집된 참조위치에서의 신호세기 정보를 기반으로 참조위치와 마스터 노드와의 거리 및 참조위치와 격자간의 거리를 서로 대입하여 각 격자의 신호세기를 예측한다.
Figure pat00001
이때, 상기 R은 격자의 예측 신호세기이고,
Figure pat00002
는 참조위치의 실측된 신호세기이고, d는 격자와 마스터 노드의 거리이고,
Figure pat00003
는 참조위치와 마스터 노드 간의 거리를 나타낸다.
상기 격자별 신뢰도 산출부(500)는 격자 구획부(300)에서 구획된 격자단위 별로 수학식 2에서 나타내고 있는 것과 같이 마스터 노드와 격자간의 거리를 기반으로 최소 신호세기 값 및 격자별 신호세기 산출부(400)에서 산출된 격자의 예측 신호세기를 이용하여 각 격자의 신뢰도를 설정한다. 이때, 각 격자의 신뢰도는 동등한 영향을 미친다고 가정하면, 각 신뢰도의 증가폭과 변화량을 유사하게 해야 한다. 이러한 가정 하에 하나의 마스터 노드에 대해서 예측한 신호세기에 대해 각 격자에 신뢰도를 부여한다.
Figure pat00004
이때, 상기
Figure pat00005
는 해당 격자의 신뢰도이고, 상기
Figure pat00006
는 해당 격자와 선택한 마스터 노드 사이의 거리이고, 상기
Figure pat00007
는 최소 신호세기이고, 상기
Figure pat00008
는 해당 격자의 예측 신호세기를 나타낸다.
상기 핑거 프린트 맵 생성부(600)는 격자별 신뢰도 산출부(500)에서 설정된 각 격자의 신뢰도를 가중치로 격자별 신호세기 산출부(400)에서 산출된 각 격자의 예측 신호세기에 적용하여 산출된 격자별 최종 신호세기를 갖는 신뢰도 기반 핑거 프린트 맵을 생성한다.
이때, 상기 핑거 프린트 맵 생성부(600)는 수학식 3을 이용하여 격자별 신뢰도 산출부(500)에서 설정된 각 격자의 모든 신뢰도를 결합하고, 이를 수학식 4에서 나타내고 있는 것과 같이 격자별 신뢰도를 가중치로 하여 가중 평균을 계산한 후, 마스터 노드에 대한 격자별로 최종 신호세기를 산출한다.
Figure pat00009
이때, 상기
Figure pat00010
는 i번째 참조 위치에 대한 신뢰도이고, 상기 n은 참조 위치 수이고, 상기
Figure pat00011
는 총 신뢰도를 나타낸다.
Figure pat00012
이때, 상기
Figure pat00013
는 i번째 참조 위치에 대한 신호세기이고, 상기
Figure pat00014
은 최종 신호세기를 나타낸다.
상기 위치 선정부(700)는 마스터 노드들을 통해 수집된 태그(10)의 신호세기 정보 리스트를 수집하여 핑거 프린트 맵 생성부(600)에서 생성된 신뢰도 기반 핑거 프린트 맵에 매칭시켜 최종 위치를 선정한다. 이때, 상기 위치 선정부(700)는 수집된 신호세기 정보를 상기 핑거 프린트 맵에 저장되어 있는 신호세기들과 비교하여 수집된 신호세기 정보에 해당되는 격자들의 신호세기 그룹을 후보군으로 분류한 후, 이어 분류된 후보군에 속하는 격자들의 신뢰도를 가산하여 신뢰도가 가장 높은 격자의 위치를 최종 위치로 선정하게 된다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 신뢰도 기반 격자형 핑거프린트 맵을 이용한 위치 추적 장치의 동작을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 6과 동일한 참조부호는 동일한 기능을 수행하는 동일한 부재를 지칭한다.
도 7 은 본 발명의 실시예에 따른 신뢰도 기반 격자형 핑거프린트 맵을 이용한 위치 추적 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7과 같이, 먼저 위치 측정 엔진(30)은 참조위치 설정부(100)를 통해 사전작업으로 시스템 설치 단계에서 환경정보 획득을 위해 지정한 적어도 하나 이상의 일부 위치를 참조위치로 설정하고(S10), 신호세기 정보 수집부(200)는 상기 설정된 참조위치에서 주변의 기 설치된 마스터 노드(리더, AP)의 신호세기 정보를 수집하여 데이터베이스화한다(S20).
그리고 격자 구획부(300)는 도 8에서 도시하고 있는 것과 같이 측위 해상도를 높이기 위해 서비스 지역을 충분히 작은 단위의 격자로 구획한다(S30).
이어 격자별 신호세기 산출부(400)를 통해 작은 단위의 격자로 구획된 격자별로 수집된 참조위치에서의 신호세기 정보를 기반으로 참조위치와 마스터 노드와의 거리 및 참조위치와 격자간의 거리를 서로 대입하여 각 격자의 신호세기를 예측한다(S40). 이때, 각 격자의 신호세기 예측은 하나의 마스터 노드(20)를 기준으로 선택하고, 신호세기 예측에 사용할 참조위치를 순서대로 선택한다. 그리고 선택한 참조 위치를 바탕으로 수학식 1에서 나타내고 있는 경로 손실 모델을 생성하고, 이 경로 손실 모델을 이용하면 모든 격자에 신호세기를 예측할 수 있다.
이때, 격자와 참조위치와의 거리가 멀거나 신호세기가 약할수록 예측한 정보의 오차가 커지게 된다. 따라서 격자별 신뢰도 산출부(500)를 통해 격자 구획부(300)에서 구획된 격자단위 별로 마스터 노드와 격자간의 거리를 기반으로 신뢰도 정보를 생성하여 각 격자에 신뢰도를 설정한다(S50). 이때, 신뢰도 정보의 생성은 최소 신호세기 값 및 격자별 신호세기 산출부(400)에서 산출된 격자의 예측 신호세기를 이용하여 각 격자의 신뢰도를 설정한다. 그리고 신뢰도의 계산은 수학식 2와 같이 반복된 실험을 통해 얻은 수식을 이용한다.
그리고 핑거 프린트 맵 생성부(600)를 통해 격자별 신뢰도 산출부(500)에서 설정된 각 격자의 신뢰도를 가중치로 격자별 신호세기 산출부(400)에서 산출된 각 격자의 예측 신호세기에 적용하여 격자별 최종 신호세기를 갖는 신뢰도 기반 핑거 프린트 맵을 생성한다(S60).
상기 신뢰도 기반 핑거 프린트 맵을 생성하는 과정을 좀 더 상세히 살펴보면, 먼저 수학식 3을 이용하여 격자별 신뢰도 산출부(500)에서 설정된 각 격자의 모든 신뢰도를 결합하여 총 신뢰도를 산출한다. 이어 산출된 총 신뢰도를 수학식 4에서 나타내고 있는 것과 같이 가중치로 하여 가중 평균을 계산한 후, 상기 계산된 가중 평균값을 적용하여 마스터 노드에 대한 격자별로 최종 신호세기를 산출한다. 그리고 산출된 격자별 최종 신호세기 및 격자별 신뢰도 정보를 포함하는 비트맵으로 구성된 핑거 프린트 맵을 생성한다.
이처럼 서비스 지역에 신뢰도 기반 핑거 프리트 맵이 생성되면, 위치 선정부(700)를 통해 마스터 노드들(20)을 통해 수집된 태그(10)의 신호세기 정보 리스트를 수집하여 핑거 프린트 맵 생성부(600)에서 생성된 격자별 신뢰도 기반 핑거 프린트 맵에 매칭시켜 최종 위치를 선정한다(S70).
상기 최종 위치를 선정하는 과정을 좀 더 상세히 살펴보면, 상기 위치 선정부(700)는 마스터 노드들(20)을 통해 수집된 신호세기 정보를 생성된 핑거 프린트 맵에 저장되어 있는 신호세기들과 비교하여 도 9(a)(b)(c)(d)에서 도시하고 있는 것과 같이 각각의 마스터 노드들(20)의 신호세기로부터 일정한 오차 범위 내의 격자들을 선별하여 후보 위치로 선정하고, 도 9(e)에서 도시하고 있는 것과 같이 마스터 노드별 선정된 후보 위치로 격자들의 신호세기 그룹을 생성한다.
이어 도 10에서 도시하고 있는 것과 같이 신호세기 그룹에서 분류된 후보 위치에 속하는 격자들의 신뢰도를 도 11에서 도시하고 있는 것과 같이 모두 가산하여 신뢰도가 가장 높은 격자의 위치를 최종 위치로 선정한다.
상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술적 분야의 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (9)

  1. 이동성을 가지고 주기적으로 정보 수집을 하는 태그, 고정되어 태그의 정보를 수집하는 적어도 2개 이상의 리더, 리더들을 통해 수집된 정보로 태그의 위치를 추정하는 위치 측정 엔진으로 구성되는 위치 추적 시스템에서, 상기 위치 측정 엔진 내에
    환경정보 획득을 위해 지정한 위치를 적어도 하나 이상 검출하여 참조위치로 설정하는 참조위치 설정부와,
    상기 마스터 노드 중 적어도 하나에서 수집되는 정보 중 상기 참조위치 설정부에서 설정된 참조위치에서의 신호세기 정보를 수집하는 신호세기 정보 수집부와,
    상기 신호세기 정보 수집부에서 수집된 서비스 지역을 적어도 2개 이상의 격자로 구획하는 격자 구획부와,
    상기 격자 구획부에서 구획된 격자별로 수집된 참조위치에서의 신호세기 정보를 기반으로 참조위치와 마스터 노드와의 거리 및 참조위치와 격자간의 거리를 서로 대입하여 각 격자의 신호세기를 예측하는 격자별 신호세기 산출부와,
    상기 격자 구획부에서 구획된 격자단위 별로 마스터 노드와 격자간의 거리를 기반으로 최소 신호세기 값 및 격자별 신호세기 산출부에서 산출된 격자의 예측 신호세기를 이용하여 각 격자의 신뢰도를 설정하는 격자별 신뢰도 산출부와,
    상기 격자별 신뢰도 산출부에서 설정된 각 격자의 신뢰도를 가중치로 격자별 신호세기 산출부에서 산출된 각 격자의 예측 신호세기에 적용하여 산출된 격자별 최종 신호세기를 갖는 신뢰도 기반 핑거 프린트 맵을 생성하는 핑거 프린트 맵 생성부와,
    상기 마스터 노드들을 통해 수집된 태그의 신호세기 정보 리스트를 수집하여 핑거 프린트 맵 생성부에서 생성된 신뢰도 기반 핑거 프린트 맵에 매칭시켜 최종 위치를 선정하는 위치 선정부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 위치 추적 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 핑거 프린트 맵 생성부는 격자별 신뢰도 산출부에서 설정된 각 격자의 모든 신뢰도를 결합하고, 이를 격자별 신뢰도를 가중치로 하여 가중 평균을 계산한 후, 마스터 노드에 대한 격자별로 최종 신호세기를 산출하는 것을 특징으로 하는 위치 추적 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 위치 선정부는 수집된 신호세기 정보를 상기 핑거 프린트 맵에 저장되어 있는 신호세기들과 비교하여 수집된 신호세기 정보에 해당되는 격자들의 신호세기 그룹을 후보군으로 분류한 후, 분류된 후보군에 속하는 격자들의 신뢰도를 가산하여 신뢰도가 가장 높은 격자의 위치를 최종 위치로 선정하는 것을 특징으로 하는 위치 추적 장치.
  4. 이동성을 가지고 주기적으로 정보 수집을 하는 태그, 고정되어 태그의 정보를 수집하는 적어도 2개 이상의 리더, 리더들을 통해 수집된 정보로 태그의 위치를 추정하는 위치 측정 엔진으로 구성되는 위치 추적 시스템에서, 상기 위치 측정 엔진은
    서비스 지역을 적어도 2개 이상의 격자로 구획하여 신호세기를 예측하는 단계와,
    사전위치를 이용해서 예측한 신호세기의 신뢰도를 각 격자에 생성하는 단계와,
    예측한 신호세기 값과 생성된 신뢰도를 바탕으로 격자별 최종 신호세기를 갖는 신뢰도 기반 핑거 프린트 맵을 생성하는 단계와,
    상기 신뢰도 기반 핑거 프린트 맵에서의 최종 신호세기를 이용하여 해당 격자의 위치를 최종 위치로 선정하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 위치 추적 방법.
  5. 이동성을 가지고 주기적으로 정보 수집을 하는 태그, 고정되어 태그의 정보를 수집하는 적어도 2개 이상의 리더, 리더들을 통해 수집된 정보로 태그의 위치를 추정하는 위치 측정 엔진으로 구성되는 위치 추적 시스템에서, 상기 위치 측정 엔진은
    환경정보 획득을 위해 지정한 적어도 하나 이상의 일부 위치를 참조위치로 설정하는 단계와,
    상기 설정된 참조위치에서 주변의 기 설치된 마스터 노드의 신호세기 정보를 수집하는 단계와,
    서비스 지역을 2개 이상의 격자로 구획하는 단계와,
    상기 구획된 격자별로 수집된 참조위치에서의 신호세기 정보를 기반으로 참조위치와 마스터 노드와의 거리 및 참조위치와 격자간의 거리를 서로 대입하여 각 격자의 신호세기를 예측하는 단계와,
    상기 구획된 격자단위 별로 마스터 노드와 격자간의 거리를 기반으로 신뢰도 정보를 생성하여 각 격자에 신뢰도를 설정하는 단계와,
    상기 설정된 각 격자의 신뢰도를 가중치로 산출된 각 격자의 예측 신호세기에 적용하여 격자별 최종 신호세기를 갖는 신뢰도 기반 핑거 프린트 맵을 생성하는 단계와,
    상기 마스터 노드들을 통해 수집된 태그의 신호세기 정보 리스트를 수집하여 상기 생성된 격자별 신뢰도 기반 핑거 프린트 맵에 매칭시켜 최종 위치를 선정하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 위치 추적 방법.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 각 격자의 신호세기 예측은 하나의 마스터 노드를 기준으로 선택하고, 신호세기 예측에 사용할 참조위치를 순서대로 선택하여 모든 격자에 신호세기를 예측하는 것을 특징으로 하는 위치 추적 방법.
  7. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 신뢰도 정보의 생성은 미리 정의된 최소 신호세기 값 및 산출된 격자의 예측 신호세기를 이용하여 각 격자의 신뢰도를 설정하는 것을 특징으로 하는 위치 추적 방법.
  8. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 신뢰도 기반 핑거 프린트 맵을 생성하는 단계는
    설정된 각 격자의 모든 신뢰도를 결합하여 총 신뢰도를 산출하는 단계와,
    상기 산출된 총 신뢰도를 가중치로 하여 가중 평균을 계산하는 단계와,
    상기 계산된 가중 평균값을 적용하여 마스터 노드에 대한 격자별 최종 신호세기를 산출하는 단계와,
    상기 산출된 격자별 최종 신호세기 및 격자별 신뢰도 정보를 포함하는 비트맵으로 구성된 핑거 프린트 맵을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 추적 방법.
  9. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 최종 위치를 선정하는 단계는
    마스터 노드들을 통해 수집된 신호세기 정보를 생성된 핑거 프린트 맵에 저장되어 있는 신호세기들과 비교하는 단계와,
    상기 비교결과, 각각의 마스터 노드들의 신호세기로부터 정의된 오차 범위 내의 격자들을 선별하여 후보 위치군으로 선정하는 단계와,
    상기 선정된 후보 위치군에 속하는 격자들의 신뢰도를 모두 가산하여 신뢰도가 가장 높은 격자의 위치를 최종 위치로 선정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 추적 방법.
KR1020130010302A 2013-01-30 2013-01-30 신뢰도 기반 격자형 핑거프린트 맵을 이용한 위치 추적 장치 및 방법 KR101438659B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130010302A KR101438659B1 (ko) 2013-01-30 2013-01-30 신뢰도 기반 격자형 핑거프린트 맵을 이용한 위치 추적 장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130010302A KR101438659B1 (ko) 2013-01-30 2013-01-30 신뢰도 기반 격자형 핑거프린트 맵을 이용한 위치 추적 장치 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140098283A true KR20140098283A (ko) 2014-08-08
KR101438659B1 KR101438659B1 (ko) 2014-09-17

Family

ID=51745087

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130010302A KR101438659B1 (ko) 2013-01-30 2013-01-30 신뢰도 기반 격자형 핑거프린트 맵을 이용한 위치 추적 장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101438659B1 (ko)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101522368B1 (ko) * 2014-10-29 2015-05-22 (주)휴빌론 독립적으로 측위가 가능한 이동형 레퍼런스 태그를 이용한 위치 측위 시스템 및 측위 보정 방법
KR20170053038A (ko) * 2015-11-05 2017-05-15 한국전자통신연구원 링크 형 격자 핑거프린트 데이터베이스 생성 방법 및 장치
KR20180040841A (ko) * 2016-10-13 2018-04-23 에스케이텔레콤 주식회사 기준위치의 측위 신뢰도에 따른 핑거프린트 측위 방법 및 이를 위한 장치
KR20180131371A (ko) * 2017-05-30 2018-12-10 숭실대학교산학협력단 스마트 대차의 위치를 추정하기 위한 스마트 대차 모니터링 시스템 및 방법
WO2019045191A1 (ko) * 2017-08-29 2019-03-07 주식회사 스튜디오매크로그래프 실시간 실내 위치 측위 시스템을 이용한 범퍼카 서비스 방법 및 시스템
WO2020171264A1 (ko) * 2019-02-22 2020-08-27 주식회사 스튜디오매크로그래프 실시간 실내 위치 측위 시스템을 이용한 범퍼카 서비스 방법 및 시스템
KR102275265B1 (ko) * 2020-07-22 2021-07-09 한국철도기술연구원 협력적 측위 방법 및 장치

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101956438B1 (ko) * 2017-01-13 2019-03-08 조선대학교산학협력단 라디오 맵 구축 효율성을 갖는 핑거프린팅 기반의 실내 측위 시스템 및 그 방법
KR102052519B1 (ko) * 2017-06-27 2019-12-05 아주대학교산학협력단 저전력 블루투스 기반의 실내 측위 방법 및 장치

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101095017B1 (ko) * 2008-12-23 2011-12-20 한국전자통신연구원 Ｒｆ 기반의 실내 위치 추정 방법 및 장치
KR101025832B1 (ko) * 2009-01-30 2011-03-30 부산대학교 산학협력단 실시간 위치 추적 시스템 및 그의 태그 측위 보정 방법
KR101050140B1 (ko) * 2009-02-11 2011-07-19 경북대학교 산학협력단 전시물 안내 장치 및 방법
KR101014803B1 (ko) * 2009-02-25 2011-02-14 부산대학교 산학협력단 Ｔｗｒ 기반 위치 인식 시스템에서의 셀 차단 제어 방법

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101522368B1 (ko) * 2014-10-29 2015-05-22 (주)휴빌론 독립적으로 측위가 가능한 이동형 레퍼런스 태그를 이용한 위치 측위 시스템 및 측위 보정 방법
KR20170053038A (ko) * 2015-11-05 2017-05-15 한국전자통신연구원 링크 형 격자 핑거프린트 데이터베이스 생성 방법 및 장치
US10885071B2 (en) 2015-11-05 2021-01-05 Electronics And Telecommunications Research Institute Method and apparatus for creating link-type grid fingerprint database
KR20180040841A (ko) * 2016-10-13 2018-04-23 에스케이텔레콤 주식회사 기준위치의 측위 신뢰도에 따른 핑거프린트 측위 방법 및 이를 위한 장치
KR20180131371A (ko) * 2017-05-30 2018-12-10 숭실대학교산학협력단 스마트 대차의 위치를 추정하기 위한 스마트 대차 모니터링 시스템 및 방법
WO2019045191A1 (ko) * 2017-08-29 2019-03-07 주식회사 스튜디오매크로그래프 실시간 실내 위치 측위 시스템을 이용한 범퍼카 서비스 방법 및 시스템
KR20190023386A (ko) * 2017-08-29 2019-03-08 주식회사 스튜디오매크로그래프 실시간 실내 위치 측위 시스템을 이용한 범퍼카 서비스 방법 및 시스템
WO2020171264A1 (ko) * 2019-02-22 2020-08-27 주식회사 스튜디오매크로그래프 실시간 실내 위치 측위 시스템을 이용한 범퍼카 서비스 방법 및 시스템
KR102275265B1 (ko) * 2020-07-22 2021-07-09 한국철도기술연구원 협력적 측위 방법 및 장치
WO2022019468A1 (ko) * 2020-07-22 2022-01-27 한국철도기술연구원 협력적 측위 방법 및 장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR101438659B1 (ko) 2014-09-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101438659B1 (ko) 신뢰도 기반 격자형 핑거프린트 맵을 이용한 위치 추적 장치 및 방법
US8838376B2 (en) Mashup of AP location and map information for WiFi based indoor positioning
US8280384B2 (en) System and method for predicting location accuracy of a mobile unit
RU2685227C2 (ru) Определение местонахождения беспроводного устройства оборудования пользователя в целевой зоне
RU2363117C2 (ru) Способ, предназначенный для нахождения местоположения подвижного терминала в сотовой радиосистеме
JP6906617B2 (ja) 高正確度の無線測位方法及び装置
Razavi et al. Using reference RFID tags for calibrating the estimated locations of construction materials
CN104904287B (zh) 用于定位无线设备的系统和方法
JP5048021B2 (ja) 建物影響推定装置及び建物影響推定方法
JP6032469B2 (ja) 発信源推定方法およびそれを利用した発信源推定装置
CA2877763A1 (en) System, method and computer program for dynamic generation of a radio map
WO2009072735A1 (en) Method of automatically generating fingerprint database for an indoor wireless location
KR20090009957A (ko) Ｗｌａｎ 위치 확인 시스템에서 사용하기 위한 ｗｌａｎ 액세스 포인트 특성의 품질 계산 방법
US11856552B2 (en) Devices and methods for automatically labelling high-accuracy indoor localization and determining location information
KR20160090853A (ko) Rtt-기반 실내 위치확인 시스템을 배치시키기 위한 시스템 및 방법
JP6025692B2 (ja) エリア品質劣化推定装置及び方法
CN114765855A (zh) 位置估计
JP5484368B2 (ja) 移動端末からの位置情報に基づく対象エリア表示方法及びシステム
KR20140119333A (ko) 위치 정확도 향상을 위한 위치 측위 방법 및 장치
Xu et al. Variance-based fingerprint distance adjustment algorithm for indoor localization
KR101853700B1 (ko) 재난 구조시의 실내 위치 표시 시스템 및 방법
KR20220150604A (ko) 무선 통신 인프라 매칭 특징점을 활용한 기계 학습 기반 미수집 지점의 측위 데이터베이스 생성 및 측위 방법
KR100990336B1 (ko) 위치 정보를 산출하기 위한 방법, 장치 및 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체
Biaz et al. Dynamic signal strength estimates for indoor wireless communications
KR20090128274A (ko) 무선 센서 네트워크에서 이동노드의 위치 측정 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170830

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180831

Year of fee payment: 5