KR20150082070A

KR20150082070A - 위치 인식 시스템 및 그 시스템에서의 위치 인식을 위한 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20150082070A
Application number: KR1020140135780A
Authority: KR
Inventors: 김석운
Original assignee: (주)신비넷
Priority date: 2014-01-06
Filing date: 2014-10-08
Publication date: 2015-07-15
Also published as: KR20160078945A

Abstract

본 발명은 유비쿼터스 센서 네트워크(USN: Ubiquitous Sensor Network)에서 토폴로지 제약 필터 기반으로 사람 또는 물체의 위치를 인식하기 위한 위치 인식 시스템 및 그 시스템에서의 위치 인식을 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 본 발명의 위치 인식 시스템은 위치인식 대상으로, 위치 인식하고자 하는 사용자 또는 물체에 부착되는 적어도 하나의 사용자 단말기; 미리 설정된 위치에 설치된 기준점으로, 상기 사용자 단말기로부터 각 레퍼런스 장치까지의 거리 측정을 위한 센싱 데이터를 전달하는 적어도 하나의 레퍼런스 장치; 상기 레퍼런스 장치와 위치 인식 서버를 연결하기 위한 게이트웨이; 상기 게이트웨이로부터 수신한 센싱 데이터를 이용하여 상기 사용자 단말기와 레퍼런스 장치 간의 거리를 측정하고, 상기 측정된 거리값에 대해 평탄화(smoothing)를 수행한 후 상기 사용자 단말기에서 각 레퍼런스 장치까지의 상기 측정된 거리값을 기반으로 상기 사용자 단말기의 위치를 계산하고, 상기 계산된 위치값을 토폴로지 제약 필터를 사용하여 필터링(filtering) 동작을 수행하여 상기 사용자 단말기의 위치를 인식하는 위치 인식 서버를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

위치 인식 시스템 및 그 시스템에서의 위치 인식을 위한 장치 및 방법{System for providing location recognition, apparatus and method for providing location recognition in the system}

본 발명은 위치 인식 시스템 및 그 시스템에서의 위치 인식을 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 본 발명은 유비쿼터스 센서 네트워크(USN: Ubiquitous Sensor Network)에서 토폴로지 제약 필터 기반으로 사람 또는 물체의 위치를 인식하기 위한 위치 인식 시스템 및 그 시스템에서의 위치 인식을 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

현재 사용되고 있는 위치추적기술은 GPS를 이용한 방법, 카메라를 이용한 영상처리기법, 초음파센서를 이용한 기법 등이 있으며, GPS를 이용한 방법이 가장 많이 사용되고 있다. 하지만 GPS를 이용한 방법은 실내에서는 사용할 수 없다는 단점을 가지며, 카메라를 이용한 위치 추적 방법은 데이터량과 연산량이 너무 많아서 실제 시스템을 구축하기에는 어려우며 초음파센서를 이용한 기법은 각 센서들 간의 간섭현상이 심하게 발생하므로 실시간 위치추적 기술에는 적합하지 않다.

이에 실내에서 이동체의 정확한 위치를 추적하기 위해서 높은 인식률을 보장하는 RFID를 사용하며, RFID에서 얻은 데이터를 처리하기 위한 메인 제어장치(MCU), 그리고 RFID와 메인 제어장치(MCU)사이의 데이터를 무선으로 송수신하기 위해 지그비(ZigBee)모듈을 이용한다.

GPS를 이용한 자동차의 목적지 안내, 물류의 이동경로 추적 등의 기술이 상용화되어 있는 단계지만 실내나 터널 등 GPS 신호가 수신되지 않는 지역에서는 위치추적이 불가능하다. 또 인공위성을 사용하기 때문에 수신된 위치정보는 실제 위치와 5m정도의 오차를 가진다.

이와 같이 GPS를 이용한 위치 인식 시스템은 위성의 전파가 잘 닿지 않는 곳에서는 오차가 크거나, 아예 동작하지 않는다.

이에 따라 유비쿼터스 센서 네트워크(USN: Ubiquitous Sensor Network)을 이용하여 위치 인식 기술이 개발되고 있다. 이러한 유비쿼터스 센서 네트워크(USN: Ubiquitous Sensor Network)은 저전력, 저비용의 MCU(Micro Controller Unit)와 무선통신 하드웨어를 이용하여 네트워크를 형성하고 정보를 센싱하고 처리하여 다시 컨트롤 피드백을 보내는 시스템이다. 이와 같은 USN을 구성하는 하드웨어를 노드라고 부른다. 노드가 형성한 네트워크는 게이트웨이를 통해서 외부의 네트워크와 연결된다. 예를 들어, 노드의 정보가 게이트웨이를 통해서 외부의 데이터 서버에 보내질 수 있다. 서버는 데이터를 처리하고 다시 게이트웨이를 통해 노드에 컨트롤 피드백을 보낸다.

이와 같은 USN을 이용하면, 지하나 실내에서도 위치를 알아낼 수가 있다. 와이파이(WiFi)를 사용하는 시스템에 비해서는 에너지 소모가 작기 때문에 USN을 이용하면 크기와 비용을 줄일 수 있다. 알에프아이디(RFID)의 경우 리더가 읽을 수 있는 거리가 비교적 짧은 한계가 있어서, 리더 근방을 지나갔는지 정도만 알 수 있지만, USN의 경우 훨씬 먼 거리에서도 통신이 가능하기에 넓은 영역 중 어느 위치에 있는지 인식할 수 있다.

하지만, USN 기반의 위치인식 시스템은 물리적 측정값에 기반하여 위치를 인식하기에 환경 노이즈에 취약한 단점이 있다.

한국공개특허 10-2009-0036675, 2009년 4월 15 공개 (명칭: 센서 네트워크를 이용한 실내 이동체 위치추적 기술)

이에 본 발명은 토폴로지 제약 필터(Topology Constraint Filter)를 이용하여 논리적인 공간의 연결상태 입력에 따라 알고리즘이 연결 상태 제약에 따라 위치를 인식할 수 있도록 하여 환경 노이즈에 의한 오차를 획기적으로 줄일 수 있는 위치 인식 시스템 및 그 시스템에서의 위치 인식을 위한 장치 및 방법을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 유비쿼터스 센서 네트워크(USN)에서 무선 센싱 기능을 구비하여 무선 센서를 통해 센싱된 데이터를 이용하여 위치를 인식할 수 있는 위치 인식 시스템 및 그 시스템에서의 위치 인식을 위한 장치 및 방법을 제공하고자 한다.

본 발명은 상술한 과제의 해결 수단으로서, 본 발명에 따른 위치 인식 시스템은 위치인식 대상으로, 위치 인식하고자 하는 사용자 또는 물체에 부착되는 적어도 하나의 사용자 단말기; 미리 설정된 위치에 설치된 기준점으로, 상기 사용자 단말기로부터 각 레퍼런스 장치까지의 거리 측정을 위한 센싱 데이터를 전달하는 적어도 하나의 레퍼런스 장치; 상기 레퍼런스 장치와 위치 인식 서버를 연결하기 위한 게이트웨이; 상기 게이트웨이로부터 수신한 센싱 데이터를 이용하여 상기 사용자 단말기와 레퍼런스 장치 간의 거리를 측정하고, 상기 측정된 거리값에 대해 평탄화(smoothing)를 수행한 후 상기 사용자 단말기에서 각 레퍼런스 장치까지의 상기 측정된 거리값을 기반으로 상기 사용자 단말기의 위치를 계산하고, 상기 계산된 위치값을 토폴로지 제약 필터를 사용하여 필터링(filtering) 동작을 수행하여 상기 사용자 단말기의 위치를 인식하는 위치 인식 서버를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 상기 위치 인식 서버는, 상기 위치 계산 시 존(zone) 방식 또는 좌표 방식을 사용하여 위치를 계산하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 센싱 데이터는 초음파 속도, 초음파와 RF의 속도차, RF나 초음파의 위상차, RSSI(Received Signal Strength Indicator) 중 적어도 하나의 방식을 통해 측정된 데이터인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 토폴로지 제약 필터는 논리적인 공간의 연결로서, 상기 레퍼런스 장치의 위치를 숫자로 나타내고, 이동 가능한 레퍼런스 장치간 연결을 나타내는 논리적인 제약을 그래프로 생성하고, 상기 사용자 단말기가 위치한 공간을 판단할 시, 상기 생성한 그래프를 기반으로 이동 가능한 레퍼런스 장치의 위치상에서만 판단을 하여 환경 노이즈로 인해서 이동이 불가능한 레퍼런스 장치로부터의 물리적 거리가 가장 가깝게 나오더라도 이 위치는 배제시키도록 하는 필터인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 위치 인식 시스템은, 상기 위치 인식 서버를 통해 인식된 위치 정보와 센싱 데이터를 제공받아 출력하는 인터페이스를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 상기 인터페이스는, 설정에 따라 존 방식에서의 사용자 단말기 표시 방식 또는 좌표 방식에서의 오차 표시 방식으로 상기 사용자 단말기의 위치를 표시한다.

여기서, 상기 존 방식에서의 사용자 단말기 표시 방식은, 하나의 존에 속하는 모든 사용자 단말기에 대한 정보를 모아서, 존의 중심 부분에 한꺼번에 표시하고, 하나의 존에 많은 사용자 단말기가 있어도 찾기 쉽도록 사용자 단말기를 숫자 또는 이름에 따라 정렬하여 표시하는 방식인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 좌표 방식에서의 오차 표시 방식은, 사용자 단말기의 위치가 도형으로 표시하는 방식인 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상술한 과제의 해결 수단으로서, 본 발명에 따른 위치 인식을 위한 장치는 게이트웨이로부터 센싱 데이터를 수신하는 서버 통신부; 상기 수신한 센싱 데이터를 이용하여 사용자 단말기와 레퍼런스 장치 간의 거리를 측정하고, 상기 측정된 거리값에 대해 평탄화(smoothing)를 수행한 후 상기 사용자 단말기에서 각 레퍼런스 장치까지의 상기 측정된 거리값을 기반으로 상기 사용자 단말기의 위치를 계산하고, 상기 계산된 위치값을 토폴로지 제약 필터를 사용하여 필터링(filtering) 동작을 수행하여 상기 사용자 단말기의 위치를 인식하는 서버 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 위치 인식을 위한 장치에서의 상기 서버 제어부는, 상기 위치 계산 시 존(zone) 방식 또는 좌표 방식을 사용하여 위치를 계산하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상술한 과제의 해결 수단으로서, 본 발명에 따른 위치 인식을 위한 방법은 사용자 단말기로부터 각 레퍼런스 장치까지의 거리를 측정하기 위한 센싱 데이터를 이용하여 상기 사용자 단말기와 레퍼런스 장치 간의 거리를 측정하는 과정; 상기 측정된 거리값에 대해 평탄화(smoothing)를 수행하는 과정; 상기 사용자 단말기에서 각 레퍼런스 장치까지의 상기 측정된 거리값을 기반으로 상기 사용자 단말기의 위치를 계산하는 과정; 상기 계산된 위치값을 토폴로지 제약 필터를 사용하여 필터링(filtering) 동작을 수행하여 상기 사용자 단말기의 위치를 인식하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 위치 인식을 위한 방법에서의 상기 위치를 계산하는 과정은, 존(zone) 방식 또는 좌표 방식을 사용하여 위치 계산을 수행하는 과정인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 위치 인식을 위한 방법에서의 상기 사용자 단말기의 위치를 인식하는 과정은, 상기 토폴로지 제약 필터를 사용하여 필터링 동작을 수행할 시 상기 레퍼런스 장치의 위치를 숫자로 나타내고, 이동 가능한 레퍼런스 장치간 연결을 나타내는 논리적인 제약을 그래프로 생성하는 단계; 상기 사용자 단말기가 위치한 공간을 판단할 시, 상기 생성한 그래프를 기반으로 이동 가능한 레퍼런스 장치의 위치상에서만 판단을 하여 환경 노이즈로 인해서 이동이 불가능한 레퍼런스 장치로부터의 물리적 거리가 가장 가깝게 나오더라도 이 위치는 배제시키도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 토폴로지 제약 필터(Topology Constraint Filter)를 이용하여 논리적인 공간의 연결상태 입력에 따라 알고리즘이 연결 상태 제약에 따라 위치를 인식할 수 있도록 하여 환경 노이즈에 의한 오차를 획기적으로 줄일 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명은 유비쿼터스 센서 네트워크(USN)에서 무선 센싱 기능을 구비하여 무선 센서를 통해 센싱된 데이터를 이용하여 위치를 인식할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따라 토폴로지 제약 필터 기반의 위치 인식 시스템을 도시하는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 사용자 단말의 내부 구성이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 레퍼런스 장치의 내부 구성을 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 센서 장치의 내부 구성을 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 위치 인식 서버의 내부 구성을 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 위치 인식 서버에서 토폴로지 제약 필터 기반으로 위치 인식 과정을 도시하는 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따라 위치 인식에 사용되는 토폴로지 제약 필터의 예제 공간을 도시하는 예시도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따라 도 7의 예제 공간에서 이동 가능한 연결에 대해 논리적인 제약을 보이는 그래프를 도시하는 예시도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 존 방식의 인터페이스를 보이는 예시도이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 좌표방식 인터페이스 오차도를 표시하는 예시도이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 다만, 하기의 설명 및 첨부된 도면에서 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 공지 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 핵심을 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다. 또한, 도면 전체에 걸쳐 동일한 구성 요소들은 가능한 한 동일한 도면 부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다.

그러면 이제 도 1을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따라 토폴로지 제약 필터 기반의 위치 인식 시스템의 구성 및 동작 방법에 대해 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따라 토폴로지 제약 필터 기반의 위치 인식 시스템을 도시하는 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 위치 인식 시스템은 사용자 단말기(102), 레퍼런스 장치(100), 무선 센서 장치(104), 게이트웨이(110), 위치 인식 서버(130) 및 관리자 단말기(140)를 포함하여 구성된다. 여기서, 사용자 단말기(102), 레퍼런스 장치(100) 및 무선 센서 장치(104)간에는 근거리 통신을 통해 데이터 송수신이 가능하다.

여기서, 본 발명에 따른 위치 인식 시스템은 유비쿼터스 센서 네트워크(USN) 기반의 노드, 게이트웨이, 서버가 존재하는데, 노드의 경우는 이미 알고 있는 위치에 설치되어 기준점이 되는 레퍼런스 장치(100)와 움직이는 사람이나 물체가 지니고 있으면서 위치인식의 대상이 되는 사용자 단말기(102)로 구분하여 구성된다. 또한, 노드에는 무선으로 센싱을 하는 무선 센서 장치(104)도 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 도 1의 실시 예에서는 각각 하나의 사용자 단말기(102), 레퍼런스 장치(100), 무선 센서 장치(104), 게이트웨이(110)를 도시하였지만, 다수의 모바일 노드인 사용자 단말기(102)와 레퍼런스 노드인 레퍼런스 장치(100)와 무선 센서 장치(104)가 있고, 게이트웨이(110)도 다수가 존재하도록 구성될 것이다. 또한, 위치 인식 시스템 규모가 커질 경우, 위치 인식 서버(130)는 여러 대의 클러스터로 구성될 수 있을 것이다.

먼저, 사용자 단말기(102)는 모바일 노드로서, 움직이는 사람이 가지고 있거나 물체에 부착된 단말기로, 사용자 단말기(102)의 위치를 인식함으로써 인식하고자 하는 객체의 위치를 인식할 수 있다. 이러한 사용자 단말기(102)는 이동해야 하기 때문에 많은 경우 배터리로 동작하지만, 상황에 따라서 유선 전원을 사용할 수도 있다. 이러한 사용자 단말기(102)는 이동 가능한 단말기로, USN 단말기, 스마트폰(Smart Phone), 이동통신 단말기(Mobile Communication Terminal), 개인휴대용 정보단말기(PDA: Personal Digital Assistant), 태블릿 PC(Tablet PC) 중 어느 하나 일 수 있다.

본 발명에 따른 사용자 단말기(102)는 도 2와 같이 구성될 수 있는데, 도 2를 참조하면, 사용자 단말기(102)는 단말 제어부(20), 단말 통신부(21), 단말 저장부(22)를 포함하여 구성될 수 있다.

단말 제어부(20)는 사용자 단말기(102)의 전반적인 제어를 수행하는 것으로, 예컨대 상기 사용자 단말(102)를 구성하는 각 구성 요소에 전원 공급 및 기능 수행을 위한 신호의 흐름을 제어하게 된다. 이때의 단말 제어부(20)는 운영 체제(OS, Operation System), 응용 프로그램 및 각 구성을 구동시키는 프로세스 장치, 예컨대, 중앙처리장치(CPU, Central Processing Unit)로 이루어질 수 있다.

단말 통신부(21)는 레퍼런스 장치(100)와 통신을 수행한다. 이러한 통신부(21)는 유선 방식 및 무선 방식뿐만 아니라 다양한 통신 방식을 통해서 데이터를 송수신할 수 있다. 또한, 통신부(21)는 블루투스(Bluetooth), IEEE802.15.4와 같은 어떠한 저전력 통신도 사용이 가능하고, 정확도와 효율의 향상을 위해서 저주파(Low Frequency) IC와 RFID와 같은 다양한 통신 기술을 혼합해서 사용할 수 있다.

단말 저장부(22)는 단말의 동작과 관련된 프로그램 및 사용자 데이터를 저장하기 위한 구성으로서, 이러한 단말 저장부(22)는 크게 프로그램 영역과 데이터 영역을 포함할 수 있다. 프로그램 영역은 단말을 부팅시키는 운영체제(OS)와 같은 단말 구동과 관련된 정보들을 저장한다. 데이터 영역은 단말의 사용에 따라 발생되는 데이터가 저장되는 영역 어플리케이션, 컨텐츠 등이 저장될 수 있다. 또한, 단말 저장부(22)는 플래시 메모리(flash memory), 하드디스크(hard disk), 멀티미디어 카드 마이크로(multimedia card micro) 타입의 메모리(예컨대, SD 또는 XD 메모리 등), 램(RAM), 롬(ROM) 등의 저장매체를 포함하여 구성될 수 있다.

다시 도 1로 돌아가면, 레퍼런스 장치(100)는 레퍼런스 노드로서, 모바일 노드인 사용자 단말기(102)의 위치를 인식하기 위한 기준점이 되는 장치이다. 따라서, 이와 같은 레퍼런스 장치(100)는 최초 설치 시, 위치 인식 서버(130)에 설치된 레퍼런스 장치(100)의 위치 정보가 저장되어야 할 것이다. 또한, 레퍼런스 장치(100)는 사용자 단말기(102)의 상태 정보를 위치 인식 서버(130)로 전달하는 기능 및 사용자 단말기(102)의 설정을 바꾸는 명령을 사용자 단말기(102)로 전달하는 기능을 수행할 수 있다.

본 발명에 따른 레퍼런스 장치(100)는 도 3과 같이 구성될 수 있는데, 도 3을 참조하면, 레퍼런스 장치(100)는 레퍼런스 제어부(30), 레퍼런스 통신부(32)를 포함하여 구성될 수 있다.

레퍼런스 제어부(30)는 레퍼런스 장치(100)의 전반적인 제어를 수행하는 것으로, 예컨대 상기 레퍼런스 장치(100)를 구성하는 각 구성 요소에 전원 공급 및 기능 수행을 위한 신호의 흐름을 제어하게 된다. 이때의 레퍼런스 제어부(30)는 운영 체제(OS, Operation System), 응용 프로그램 및 각 구성을 구동시키는 프로세스 장치, 예컨대, 중앙처리장치(CPU, Central Processing Unit)로 이루어질 수 있다.

레퍼런스 통신부(32)는 사용자 단말기(102), 무선 센서 장치(104) 및 게이트웨이(110)와 통신을 수행한다. 이러한 레퍼런스 통신부(32)는 유선 방식 및 무선 방식뿐만 아니라 다양한 통신 방식을 통해서 데이터를 송수신할 수 있다. 만약, 사용자 단말기(102)에 저주파(Low Frequency) IC나 RFID가 사용된 경우, 이들과의 동작을 위한 리더(reader)를 포함할 것이다.

다시 도 1로 돌아가면, 무선 센서 장치(104)는 온도, 습도, 조도, CO2 농도, 인체감지와 같은 센서를 포함하는 장치로서, 어떤 종류의 센서든 포함하여 구성될 것이다. 이러한 무선 센서 장치(104)는 센서의 값을 읽어내고, 읽어낸 센싱 데이터를 레퍼런스 장치(100)로 전송한다. 이와 같은 무선 센서 장치(104)는 레퍼런스 장치(100)의 동작도 포함하여 구성되어 레퍼런스 노드의 역할도 수행할 수 있도록 구성할 수도 있다.

이러한 무선 센서 장치(104)는 도 4와 같이 구성될 수 있는데, 도 4를 참조하면, 무선 센서 장치(104)는 센서 제어부(40), 센서 통신부(42)를 포함하여 구성될 수 있다.

센서 제어부(40)는 무선 센서 장치(104)의 전반적인 제어를 수행하는 것으로, 예컨대 상기 무선 센서 장치(104)를 구성하는 각 구성 요소에 전원 공급 및 기능 수행을 위한 신호의 흐름을 제어하게 된다. 이때의 센서 제어부(40)는 운영 체제(OS, Operation System), 응용 프로그램 및 각 구성을 구동시키는 프로세스 장치, 예컨대, 중앙처리장치(CPU, Central Processing Unit)로 이루어질 수 있다.

센서 통신부(42)는 레퍼런스 장치(100)와 통신을 수행한다. 이러한 센서 통신부(42)는 유선 방식 및 무선 방식뿐만 아니라 다양한 통신 방식을 통해서 데이터를 송수신할 수 있다.

다시 도 1로 돌아가면, 게이트웨이(110)는 노드인 사용자 단말기(102), 레퍼런스 장치(100), 무선 센서 장치(104)로부터 수신한 정보를 통신망(120)을 통해 위치 인식 서버(130)로 전달하는 기능을 수행한다.

이에 따라 게이트웨이(110)는 2개의 인터페이스를 구비하는데, 하나는 사용자 단말기(102), 레퍼런스 장치(100), 무선 센서 장치(104)와의 통신을 위한 인터페이스이고, 다른 하나는 위치 인식 서버(130)와의 통신을 위한 인터페이스이다. 위치 인식 서버(130)와의 통신 방법은 이더넷(Ethernet)이나 와이파이(WiFi)를 이용할 수도 있고, 블루투스(Bluetooth)나 USB도 가능하다. 그 외에도 RS232나 RS485와 같은 통신 방식도 가능하고, 위치 인식 서버(130)와 연결할 수 있는 어떠한 통신방식도 가능하다.

위치 인식 서버(130)는 게이트웨이(110)를 통해 전송된 사용자 단말기(102), 레퍼런스 장치(100), 무선 센서 장치(104)로부터의 데이터를 분석해서 위치를 인식하고, 결과를 관리자 단말기(140)의 인터페이스를 통해서 제공하여 관리자가 이를 확인할 수 있도록 한다. 이러한 위치 인식 서버(130)는 대용량의 데이터를 처리하기 위치 인식 서버(130)는 클러스터로 구성될 수 있다. 모든 클러스터에서 데이터를 병렬로 처리할 수도 있다. 또한 일부 클러스터는 미들웨어 기능을 처리하고, 일부 클러스터는 위치인식 알고리즘을 이용하여 위치 인식 동작을 처리하고, 일부 클러스터는 데이터베이스(DB) 기능을 하는 것과 같이 각 클러스트 마다 역할을 분담시켜 구성할 수도 있을 것이다.

그러면, 위치 인식 서버(130)의 내부 구성 및 동작에 대하여 도 5를 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다.

도 5를 참조하면, 위치 인식 서버(130)는 서버 제어부(50), 서버 통신부(52), 서버 저장부(54) 및 표시부(56)로 구성될 수 있다.

먼저, 서버 제어부(50)는 위치 인식 서버(130)의 전반적인 제어를 수행하는 것으로, 예컨대 상기 위치 인식 서버(130)를 구성하는 각 구성 요소에 전원 공급 및 기능 수행을 위한 신호의 흐름을 제어하게 된다. 이때의 서버 제어부(50)는 운영 체제(OS, Operation System), 응용 프로그램 및 각 구성을 구동시키는 프로세스 장치, 예컨대, 중앙처리장치(CPU, Central Processing Unit)로 이루어질 수 있다.

특히, 본 발명의 실시 예에 따른 서버 제어부(50)는 서버 통신부(52)를 통해 수신한 데이터를 분석하여 미리 설정된 위치 인식 알고리즘을 이용하여 위치를 인식한다. 여기서, 위치 인식 알고리즘은 거리를 측정하고, 측정된 정보를 동기화하고, 동기화된 정보를 기반으로 위치를 계산하게 된다. 또한 중간에 평탄화(smoothing)및 필터링(filtering)을 수행하여 성능을 높이고, 최적화할 수 있도록 한다. 이와 같이 인식된 위치 및 수신한 데이터인 센싱 데이터는 서버 저장부(54)저장할 수도 있고, 서버 통신부(52)를 통해 외부 장치의 인터페이스로 전달할 수도 있다.

이러한 서버 제어부(50)는 사용자 단말기(102)의 위치를 파악하기 위해서 수신한 센싱 데이터를 이용하여 사용자 단말기(102)로부터 각 레퍼런스 장치(100)까지 거리를 측정한다. 여기서, 위치 인식 서버(130)가 수신하는 센싱 데이터는 레퍼런스 노드인 레퍼런스 장치(100)로부터 게이트웨이를 통해 수신되는 데이터이다. 이때, 또한, 센싱 데이터는 레퍼런스 노드가 모바일 노드를 통해 측정된 데이터로, 거리 측정을 위한 데이터이다. 이때, 거리 측정을 위한 센싱 데이터는 초음파 속도, 초음파와 RF의 속도차, RF나 초음파의 위상차, RSSI(Received Signal Strength Indicator) 등 다양한 방법을 통해 측정된 센싱 데이터가 될 수 있을 것이다.

이후, 서버 제어부(50)는 측정된 거리 정보에 노이즈(noise)를 제거하기 위해 히스토리(history)를 이용하여 평활화(smoothing) 동작을 수행한다. 이와 같은 평활화(smoothing) 동작 수행을 위해 가중이동평균등이 사용될 수 있을 것이다.

또한, 서버 제어부(50)는 사용자 단말기(102)에서 각 레퍼런스 장치(100)까지 측정된 거리 정보를 조합하여 동기화할 수 있다. 이때, 거리 정보는 USN 네트워크를 통해 전달될 수도 있고, 게이트웨이(110)를 거쳐 외부 네트워크를 통해 전달될 수도 있다.

또한, 서버 제어부(50)는 사용자 단말기(102)에서 각 레퍼런스 장치(100)까지의 거리 정보를 바탕으로 위치를 계산한다. 이때, 위치의 정확도에 따라 존(zone)방식이나 좌표방식을 사용할 수 있다. 여기서, 존(Zone)방식은 어느 레퍼런스 장치(100)에 가장 가까운 지로 위치를 계산한다. 즉, 어느 레퍼런스 장치(100)가 형성하는 존(zone)에 속하는지를 계산한다. 또한, 좌표방식은 공간을 좌표로 표현했을 때, 사용자 단말기(102)가 어느 좌표에 있는지를 계산한다. 좌표방식에서는 삼각측량을 기본으로 하여, 측정 오차를 보정하기 위해 비용함수 (MMSE; Minimum Mean Square Error) 같은 선형회귀 기법이 사용된다. 또한, 서버 제어부(50)는 위치 계산을 위해 존(Zone)방식과 좌표방식을 혼합해서 사용할 수 있다. 공간을 몇 개의 존(zone)으로 나누고, 그 존(zone) 내에서의 좌표를 계산할 수도 있다. 예를 들어, 빌딩의 각 층을 존(zone)으로 설정하고 해당 존(zone) 내에서 좌표를 구할 수도 있다. 다른 예로, 특정 층은 존(zone) 방식을 사용하고, 특정 층은 좌표방식을 사용하는 식으로 나눌 수도 있다.

서버 제어부(50)는 측정된 위치값의 오차를 줄이기 위한 필터를 통해 측정된 위치값을 필터링한다. 이때, 사용되는 필터로는 이력 필터(hysteresis filter)나 토폴로지 제약 필터 등이 사용될 수 있다. 본 발명에서 실시 예에서는 토폴로지 제약 필터를 사용하여 필터링을 수행하도록 한다.

이와 같은 토폴로지 제약 필터는 레퍼런스 장치(100)를 설치하면서 레퍼런스 장치(100) 간의 공간적 연결 관계를 알 수 있다. 이런 연결 관계를 위치인식 알고리즘에서 참고할 수 있으면, 물리적 환경 노이즈의 영향을 획기적으로 줄일 수 있다. 위치의 연결 관계를 컴퓨터가 인식할 수 있는 그래프 형태로 나타낸 것이 토폴로지 제약 필터이다.

이러한 토폴로지 제약 필터는 논리적인 공간의 연결이기 때문에, 사람이 작성하여 입력하게 된다. 붙어 있는 공간, 즉 서로 이동이 가능한 레퍼런스 장치(100) 간의 연결을 나타내어 주게 된다. 그래서 토폴로지 제약 필터에서 정점(vertex)은 레퍼런스 장치(100)를 나타내고, 모서리(edge)는 이동이 가능한 레퍼런스 장치(100) 간 연결을 나타낸다.

예를 들어, 도 7을 참조하여 설명하면, 도 7은 사무실 환경으로, 각 숫자는 레퍼런스 장치(100)의 위치를 나타낸다. 1, 2, 6, 7은 방에 있고, 3, 4는 복도에 있으며, 5는 공용공간에 있다. 1에서 3이나 4로는 갈 수 있지만 바로 7이나 5로 이동할 수는 없다. 그래서 1은 3과 4로만 연결이 되면 된다.

이렇게 공간을 보고 이동이 가능한 연결에 대해서 논리적인 제약을 그래프로 작성하게 된다. 이와 같이 작성된 그래프는 도 8과 같이 도시할 수 있을 것이다.

또한, 위치 인식 서버(130)가 본 발명에 따른 위치인식 알고리즘을 이용하여 사용자 단말기(102)가 위치한 공간을 판단할 때, 이전 공간과 토폴로지 제약 필터 상에서 모서리(edge)가 있는 정점(vertex), 즉 이전 공간에서 논리적으로 이동이 가능한 레퍼런스 장치(100)의 위치 상에서만 판단을 하게 된다. 그렇기 때문에 환경 노이즈로 인해서 이동이 불가능한 레퍼런스 장치(100)로부터의 물리적 거리가 가장 가깝게 나오더라도, 이 위치는 알고리즘에서 배제된다.

만약, 사용자 단말기(102)가 아주 빠른 속도로 이동하는 경우, 예를 들어 도 7에서 1에서 5로 빠르게 이동하는 경우를 대비해서, 논리적으로 이동이 불가능한 위치더라도 일정시간 이상 그 위치에 머무르게 되면, 해당 위치로 이동되도록 보완이 가능하다. 도 7을 참조하면, 1에서 5로 이동하려면, 1->3->4->5 혹은 1->4->5가 논리적으로 가능하다. 하지만 매우 빠른 속도로 이동하거나 혹은 3번과 4번의 장비이상으로 1->5가 발생하는 경우, 1에서 5로 이동이 안되고 1에 머물러 있게 된다. 하지만 5에 있다고 확실할 수 밖에 없을 만큼 5에 강하게 인식되면, 토폴로지 제약 필터는 예외적으로 1->5 이동을 허용하도록 보완이 가능할 것이다.

다시 도 5를 참조하면, 서버 통신부(52)는 통신망(120)을 통해 게이트웨이(110)로부터 소정 데이터를 송수신한다. 이러한 서버 통신부(52)는 유선 방식 및 무선 방식뿐만 아니라 다양한 통신 방식을 통해서 데이터를 송수신할 수 있다. 더하여, 서버 통신부(52)는 하나 이상의 통신 방식을 사용하여 데이터를 송수신할 수 있으며, 이를 위하여 서버 통신부(52)는 각각 서로 다른 통신 방식에 따라서 데이터를 송수신하는 복수의 통신 모듈을 포함할 수 있다.

서버 저장부(54)는 위치 인식 서버(130)의 동작과 관련된 프로그램 및 사용자 데이터를 저장하기 위한 구성으로서, 특히 본 발명의 서버 저장부(54)는 위치 인식 정보 및 수신한 센싱 데이터를 저장한다. 이러한 서버 저장부(54)는 크게 프로그램 영역과 데이터 영역을 포함할 수 있다. 프로그램 영역은 단말을 부팅시키는 운영체제(OS)와 같은 단말 구동과 관련된 정보들을 저장한다. 또한, 서버 저장부(54)는 플래시 메모리(flash memory), 하드디스크(hard disk), 멀티미디어 카드 마이크로(multimedia card micro) 타입의 메모리(예컨대, SD 또는 XD 메모리 등), 램(RAM), 롬(ROM) 등의 저장매체를 포함하여 구성될 수 있다.

표시부(56)는 위치 인식 서버(130)의 기능 수행 중에 발생하는 일련의 동작 상태 및 동작 결과 등에 대한 정보를 표시한다. 이러한, 표시부(56)는 LCD(Liquid Crystal Display), TFT-LCD(Thin Film Transistor LCD), OLED(Organic Light Emitting Diodes), 발광다이오드(LED), AMOLED(Active Matrix Organic LED), 플렉시블 디스플레이(Flexible display) 및 3차원 디스플레이(3 Dimension) 등으로 구성될 수 있다.

다시 도 1로 돌아가서 설명하면, 관리자 단말기(140)는 위치 인식 서버(130)로부터 인식된 위치정보와 센싱 데이터를 수신하여 사용자와 관리자에게 제공하는 인터페이스로서의 역할을 수행한다. 또한, 관리자 단말기(140)는 관리자의 조작에 따라 사용자 단말기(102), 레퍼런스 장치(100), 무선 센서 장치(104)와 같은 각 노드의 등록과 같은 위치 인식 서버(130)을 관리하기 위한 기능도 수행한다.

관리자 단말기(140)는 관리자 요구에 따라 정보를 원할 때 풀(pull) 방식으로 위치 인식 서버(130)로부터 가져갈 수도 있고, 각 노드의 이상동작을 관리자에게 알려주는 푸쉬 (push)방식의 알람도 수행하다.

이러한 관리자 단말기(140)는 인식된 위치정보를 표시할 시 관리자가 위치정보를 직관적으로 인식할 수 있고, 편리하게 사용 및 관리할 수 있도록 하고, 특정 플랫폼이나 프로그래밍 언어에 국한되지 않고, 상기의 관리자 단말기(140) 기능을 제공할 수 있는 어떠한 플랫폼과 프로그래밍 언어의 조합도 가능하다. 예를 들어, 웹 서버(web server)를 통한 웹 인터페이스(web interface)같은 방법부터, 안드로이드 스마트폰에서 안드로이드 어플리케이션을 이용한 방법까지 다양한 방식이 가능하다. 이와 같은, 관리자 단말기(140)의 인터페이스의 경우, C++같은 native application, JAVA같이 virtual machine을 이용하는 경우, web처럼 다른 GUI 프로그램을 활용하는 등 어떤 형태로도 가능하다.

먼저, 관리자 단말기(140)는 존(Zone) 방식에서의 모바일 노드인 사용자 단말기(102)의 위치를 표시할 수 있다. 존(Zone) 방식 위치인식에서는 하나의 존(Zone)에 여러 사용자 단말기(102)가 속할 수 있다. 사용자 단말기(102)가 도형으로 표현되는 경우, 여러 도형이 겹쳐져 직관적으로 인식이 어려울 수 있다. 그래서 하나의 존(zone)에 속하는 모든 사용자 단말기(102)에 대한 정보를 모아서, 존(zone)의 중심 부분에 한꺼번에 보여준다. 그리고 하나의 존(zone)에 많은 사용자 단말기(102)가 있어도 찾기 쉽도록, 사용자 단말기(102)를 숫자나 이름에 따라 정렬해서 보여준다. 이와 같은 존(Zone) 방식 인터페이스는 도 9와 같이 도시할 수 있을 것이다.

또한, 관리자 단말기(140)는 좌표방식에서의 오차도를 표시할 수 있을 것이다. 이와 같은 좌표방식의 경우, 사용자 단말기(102)의 위치가 도형으로 나타나고 그 옆에 사용자 단말기(102)에 대한 정보가 보여진다. 관리자나 개발자의 테스트 및 디버깅 용도로 오차가 표시될 수 있다. 오차를 표시하고자 할 경우, 먼저 사용자 단말기(102)의 실제 위치가 들어있는 파일을 입력한다. 입력된 ground truth 정보가 화면에 표시된다. 실제 위치는 어두운 색으로 표시되어 인식된 위치와 구분이 되도록 한다. 그리고 실제 위치와 인식된 위치 사이에 선을 표시하여 실제 위치와 인식된 위치간 직관적으로 연결되어 인식되도록 한다. 테스트나 디버깅이 진행되면서, 사용자 단말기(102)가 이동할 경우 편리한 입력을 위해서 ground truth 파일이 주기적으로 읽어 들여진다. 그래서, 관리자나 개발자는 파일을 수정만 하면 되어, 시스템의 손쉬운 사용이 가능하다. 이와 같은 좌표방식 인터페이스에서 오차도 표시된 예는 도 10과 같이 도시할 수 있을 것이다.

또한, 관리자 단말기(140)는 각 노드 정보를 실시간으로 업데이트 한다. 이러한 관리자 단말기(140)는 위치 인식 서버(130)의 편리한 관리를 위해서, 입력되는 노드 정보의 형태는 파일이나 데이터베이스가 모두 지원된다. 또한 노드가 추가, 삭제, 변경 되더라도 실시간으로 위치 인식 서버(130)에 반영될 수 있도록, 파일이나 데이터베이스가 정기적으로 읽혀서 위치 인식 서버(130)의 노드 정보가 업데이트되는 기능을 제공한다. 또한, 업데이트 오버헤드를 줄이기 위해서, 전체 정보를 업데이트하는 것이 아니라, 이전 정보와의 차이가 생긴 부분에 대해서만 업데이트가 되도록 하여, 성능에 영향을 최소화한다.

통신망(120)은 인터넷망, 인트라넷망, 이동통신망, 위성 통신망 등 다양한 유무선 통신 기술을 이용하여 인터넷 프로토콜로 데이터를 송수신할 수 있는 망을 말한다. 이러한, 통신망(120)은 LAN(Local Area Network), WAN(Wide Area Network)등의 폐쇄형 네트워크, 인터넷(Internet)과 같은 개방형 네트워크뿐만 아니라, CDMA(Code Division Multiple Access), WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access), GSM(Global System for Mobile Communications), LTE(Long Term Evolution), EPC(Evolved Packet Core) 등의 네트워크와 향후 구현될 차세대 네트워크 및 컴퓨팅 네트워크를 통칭하는 개념이다.

그러면 이제 도 6을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 위치 인식 서버에서 토폴로지 제약 필터 기반으로 위치 인식 과정에 대하여 살펴보도록 한다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 위치 인식 서버(130)에서 토폴로지 제약 필터 기반으로 위치 인식 과정을 도시하는 흐름도이다. 이때, 위치 인식 서버(130)는 레퍼런스 장치(100)의 위치는 이미 알고 있는 상태이고, 모바일 노드인 사용자 단말기(102)의 위치를 인식하는 것이다.

도 6을 참조하면, 위치 인식 서버(130)는 수신한 센싱 데이터를 이용하여 사용자 단말기(102)로부터 레퍼런스 장치(100)까지의 거리를 측정한다.(S600)

이후, 측정된 거리값에 노이즈(noise)가 많은 경우 성능을 높이기 위해 평탄화(smoothing) 동작을 수행한 후 거리 정보 동기화를 수행한다.(S602 ~ S604) 각각의 사용자 단말기(102)는 전송 시점이 다르고, 레퍼런스 장치(100)와 게이트웨이(110)도 전송 시점과 딜레이가 달라서, 위치 계산을 위해 비교되는 사용자 단말기(102)와 레퍼런스 장치(100)에 관련된 센싱 데이터는 계속해서 변하게 된다. 위치 계산에 시간이 많이 소요되기 때문에, 계산 중에 센싱 데이터가 계속 업데이트 되면서 변할 위험이 있다. 그래서 어느 시점까지 들어온 데이터까지의 스냅샷을 만들고, 이를 토대로 위치 계산을 시작하게 된다. 병렬적으로, 데이터는 다른 테이블에 계속 업데이트가 되어서 다음 위치 계산 때 사용되게 되는 것이다.

또한, 위치 인식 서버(130)는 사용자 단말기(102)에서 각 레퍼런스 장치(100)까지의 거리 정보를 기반으로 위치를 계산한다. 이때, 존(zone) 방식 또는/및 좌표 방식을 사용하여 위치 계산을 수행할 수 있을 것이다. 존(zone) 방식 또는/및 좌표 방식을 사용하여 위치를 계산하는 방법은 상기에서 설명하였으므로, 구체적인 설명은 생략하도록 한다.

이후, 위치 인식 서버(130)는 계산된 위치값의 오차를 줄이기 위해 토폴로지 제약 필터를 사용하여 필터링(filtering) 동작을 수행함으로써 사용자 단말기(102)의 정확한 위치를 인식한다.(S606)

본 발명에 따른 위치 인식을 위한 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 판독 가능한 소프트웨어 형태로 구현되어 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 기록될 수 있다. 여기서, 기록매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 기록매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 예컨대 기록매체는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(Magnetic Media), CD-ROM(Compact Disk Read Only Memory), DVD(Digital Video Disk)와 같은 광 기록 매체(Optical Media), 플롭티컬 디스크(Floptical Disk)와 같은 자기-광 매체(Magneto-Optical Media), 및 롬(ROM), 램(RAM, Random Access Memory), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함한다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다. 이러한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 개시하였으나, 여기에 개시된 실시 예외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다. 또한, 본 명세서와 도면에서 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.

아울러, 본 발명에 따른 장치는 하나 이상의 프로세서로 하여금 앞서 설명한 기능들과 프로세스를 수행하도록 하는 명령에 의하여 구동될 수 있다. 예를 들어 그러한 명령으로는, 예컨대 JavaScript나 ECMAScript 명령 등의 스크립트 명령과 같은 해석되는 명령이나 실행 가능한 코드 혹은 컴퓨터로 판독 가능한 매체에 저장되는 기타의 명령이 포함될 수 있다. 나아가 본 발명에 따른 장치는 서버 팜(Server Farm)과 같이 네트워크에 걸쳐서 분산형으로 구현될 수 있으며, 혹은 단일의 컴퓨터 장치에서 구현될 수도 있다.

또한, 본 발명에 따른 장치에 탑재되고 본 발명에 따른 위치 인식을 위한 방법을 실행하는 컴퓨터 프로그램(프로그램, 소프트웨어, 소프트웨어 어플리케이션, 스크립트 혹은 코드로도 알려져 있음)은 컴파일 되거나 해석된 언어나 선험적 혹은 절차적 언어를 포함하는 프로그래밍 언어의 어떠한 형태로도 작성될 수 있으며, 독립형 프로그램이나 모듈, 컴포넌트, 서브루틴 혹은 컴퓨터 환경에서 사용하기에 적합한 다른 유닛을 포함하여 어떠한 형태로도 전개될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 파일 시스템의 파일에 반드시 대응하는 것은 아니다. 프로그램은 요청된 프로그램에 제공되는 단일 파일 내에, 혹은 다중의 상호 작용하는 파일(예컨대, 하나 이상의 모듈, 하위 프로그램 혹은 코드의 일부를 저장하는 파일) 내에, 혹은 다른 프로그램이나 데이터를 보유하는 파일의 일부(예컨대, 마크업 언어 문서 내에 저장되는 하나 이상의 스크립트) 내에 저장될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 하나의 사이트에 위치하거나 복수의 사이트에 걸쳐서 분산되어 통신 네트워크에 의해 상호 접속된 다중 컴퓨터나 하나의 컴퓨터 상에서 실행되도록 전개될 수 있다.

아울러, 본 발명에 따른 위치 인식을 위한 방법을 설명하는데 있어서, 특정한 순서로 도면에서 동작들을 묘사하고 있지만, 이는 바람직한 결과를 얻기 위하여 도시된 그 특정한 순서나 순차적인 순서대로 그러한 동작들을 수행하여야 한다거나 모든 도시된 동작들이 수행되어야 하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정한 경우, 멀티태스킹과 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 또한, 상술한 실시형태의 다양한 시스템 컴포넌트의 분리는 그러한 분리를 모든 실시형태에서 요구하는 것으로 이해되어서는 안되며, 설명한 프로그램 컴포넌트와 시스템들은 일반적으로 단일의 소프트웨어 제품으로 함께 통합되거나 다중 소프트웨어 제품에 패키징될 수 있다는 점을 이해하여야 한다.

본 발명은 위치 인식 시스템 및 그 시스템에서의 위치 인식을 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 토폴로지 제약 필터를 기반으로 위치를 인식하여 환경 노이즈에 의한 오차를 획기적으로 줄일 수 있도록 함으로써 위치 인식을 위한 기술 개발에 기여를 할 수 있다.

100: 레퍼런스 장치 102: 사용자 단말기
104: 무선 센서 장치 110: 게이트웨이
120: 통신망 130: 위치 인식 서버
140: 관리자 단말기 20: 단말 제어부
21: 단말 통신부 22: 단말 저장부
30: 레퍼런스 제어부 32: 레퍼런스 통신부
40: 센서 제어부 42: 센서 통신부
50: 서버 제어부 52: 서버 통신부
54: 서버 저장부 56: 표시부

Claims

위치인식 대상으로, 위치 인식하고자 하는 사용자 또는 물체에 부착되는 적어도 하나의 사용자 단말기;
미리 설정된 위치에 설치된 기준점으로, 상기 사용자 단말기로부터 각 레퍼런스 장치까지의 거리 측정을 위한 센싱 데이터를 전달하는 적어도 하나의 레퍼런스 장치;
상기 레퍼런스 장치와 위치 인식 서버를 연결하기 위한 게이트웨이;
상기 게이트웨이로부터 수신한 센싱 데이터를 이용하여 상기 사용자 단말기와 레퍼런스 장치 간의 거리를 측정하고, 상기 측정된 거리값에 대해 평탄화(smoothing)를 수행한 후 상기 사용자 단말기에서 각 레퍼런스 장치까지의 상기 측정된 거리값을 기반으로 상기 사용자 단말기의 위치를 계산하고, 상기 계산된 위치값을 토폴로지 제약 필터를 사용하여 필터링(filtering) 동작을 수행하여 상기 사용자 단말기의 위치를 인식하는 위치 인식 서버;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 인식 시스템.
제 1항에 있어서, 상기 위치 인식 서버는,
상기 위치 계산 시 존(zone) 방식 또는 좌표 방식을 사용하여 위치를 계산하는 것을 특징으로 하는 위치 인식 시스템.
제 1항에 있어서, 상기 센싱 데이터는,
초음파 속도, 초음파와 RF의 속도차, RF나 초음파의 위상차, RSSI(Received Signal Strength Indicator) 중 적어도 하나의 방식을 통해 측정된 데이터인 것을 특징으로 하는 위치 인식 시스템.
제 1항에 있어서, 상기 토폴로지 제약 필터는,
논리적인 공간의 연결로서, 상기 레퍼런스 장치의 위치를 숫자로 나타내고, 이동 가능한 레퍼런스 장치간 연결을 나타내는 논리적인 제약을 그래프로 생성하고, 상기 사용자 단말기가 위치한 공간을 판단할 시, 상기 생성한 그래프를 기반으로 이동 가능한 레퍼런스 장치의 위치상에서만 판단을 하여 환경 노이즈로 인해서 이동이 불가능한 레퍼런스 장치로부터의 물리적 거리가 가장 가깝게 나오더라도 이 위치는 배제시키도록 하는 필터인 것을 특징으로 하는 위치 인식 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 위치 인식 서버를 통해 인식된 위치 정보와 센싱 데이터를 제공받아 출력하는 인터페이스;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 인식 시스템.
제 5항에 있어서, 상기 인터페이스는,
설정에 따라 존 방식에서의 사용자 단말기 표시 방식 또는 좌표 방식에서의 오차 표시 방식으로 상기 사용자 단말기의 위치를 표시하고,
상기 존 방식에서의 사용자 단말기 표시 방식은, 하나의 존에 속하는 모든 사용자 단말기에 대한 정보를 모아서, 존의 중심 부분에 한꺼번에 표시하고, 하나의 존에 많은 사용자 단말기가 있어도 찾기 쉽도록 사용자 단말기를 숫자 또는 이름에 따라 정렬하여 표시하는 방식이고,
상기 좌표 방식에서의 오차 표시 방식은, 사용자 단말기의 위치가 도형으로 표시하는 방식인 것을 특징으로 하는 위치 인식 시스템.
게이트웨이로부터 센싱 데이터를 수신하는 서버 통신부;
상기 수신한 센싱 데이터를 이용하여 사용자 단말기와 레퍼런스 장치 간의 거리를 측정하고, 상기 측정된 거리값에 대해 평탄화(smoothing)를 수행한 후 상기 사용자 단말기에서 각 레퍼런스 장치까지의 상기 측정된 거리값을 기반으로 상기 사용자 단말기의 위치를 계산하고, 상기 계산된 위치값을 토폴로지 제약 필터를 사용하여 필터링(filtering) 동작을 수행하여 상기 사용자 단말기의 위치를 인식하는 서버 제어부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 인식을 위한 장치.
제 7항에 있어서, 상기 서버 제어부는,
상기 위치 계산 시 존(zone) 방식 또는 좌표 방식을 사용하여 위치를 계산하는 것을 특징으로 하는 위치 인식을 위한 장치.
제 7항에 있어서, 상기 토폴로지 제약 필터는,
논리적인 공간의 연결로서, 상기 레퍼런스 장치의 위치를 숫자로 나타내고, 이동 가능한 레퍼런스 장치간 연결을 나타내는 논리적인 제약을 그래프로 생성하고, 상기 사용자 단말기가 위치한 공간을 판단할 시, 상기 생성한 그래프를 기반으로 이동 가능한 레퍼런스 장치의 위치상에서만 판단을 하여 환경 노이즈로 인해서 이동이 불가능한 레퍼런스 장치로부터의 물리적 거리가 가장 가깝게 나오더라도 이 위치는 배제시키도록 하는 필터인 것을 특징으로 하는 위치 인식을 위한 장치.
사용자 단말기로부터 각 레퍼런스 장치까지의 거리를 측정하기 위한 센싱 데이터를 이용하여 상기 사용자 단말기와 레퍼런스 장치 간의 거리를 측정하는 과정;
상기 측정된 거리값에 대해 평탄화(smoothing)를 수행하는 과정;
상기 사용자 단말기에서 각 레퍼런스 장치까지의 상기 측정된 거리값을 기반으로 상기 사용자 단말기의 위치를 계산하는 과정;
상기 계산된 위치값을 토폴로지 제약 필터를 사용하여 필터링(filtering) 동작을 수행하여 상기 사용자 단말기의 위치를 인식하는 과정;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 인식을 위한 방법.
제 10항에 있어서, 상기 위치를 계산하는 과정은,
존(zone) 방식 또는 좌표 방식을 사용하여 위치 계산을 수행하는 과정인 것을 특징으로 하는 위치 인식을 위한 방법.
제 10항에 있어서, 상기 사용자 단말기의 위치를 인식하는 과정은,
상기 토폴로지 제약 필터를 사용하여 필터링 동작을 수행할 시 상기 레퍼런스 장치의 위치를 숫자로 나타내고, 이동 가능한 레퍼런스 장치간 연결을 나타내는 논리적인 제약을 그래프로 생성하는 단계;
상기 사용자 단말기가 위치한 공간을 판단할 시, 상기 생성한 그래프를 기반으로 이동 가능한 레퍼런스 장치의 위치상에서만 판단을 하여 환경 노이즈로 인해서 이동이 불가능한 레퍼런스 장치로부터의 물리적 거리가 가장 가깝게 나오더라도 이 위치는 배제시키도록 하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 인식을 위한 방법.