KR20160012707A - 위치 추적 방법, 위치 추적 시스템 및 이를 수행하기 위한 기록매체 - Google Patents

위치 추적 방법, 위치 추적 시스템 및 이를 수행하기 위한 기록매체 Download PDF

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KR20160012707A
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Abstract

외부 변수에 의한 영향을 최소화하고, 위치 추적을 위한 계산 시간을 줄여 보다 정확하고 신속하게 사용자의 현재 위치를 검출할 수 있는 위치 추적 방법, 위치 추적 시스템 및 이를 수행하기 위한 기록매체를 개시한다.
위치 추적 시스템은 건물 내에 위치하는 공간을 일정한 크기로 구획하여 생성된 좌표별로 AP의 신호 세기 정보를 측정하는 이동 단말 및 이동 단말로부터 좌표별 AP의 신호 세기 정보를 수신하고, AP의 신호 세기 정보를 다차원 벡터 정보로 변환하고, 다차원 벡터 정보와 미리 정해진 기본 벡터 간의 코사인 유사도를 산출하고, 코사인 유사도에 따라 건물 내에 위치하는 복수 개의 좌표를 그룹핑하여 라디오 맵을 생성하는 서버를 포함하므로, 위치 추적의 정확성을 높일 수 있고, 계산 시간을 줄여 보다 신속하게 사용자의 현재 위치를 추정할 수 있다.

Description

위치 추적 방법, 위치 추적 시스템 및 이를 수행하기 위한 기록매체{LOCATION TRACKING METHOD, LOCATION TRACKING SYSTEM AND RECORDING MEDIUM FOR PERFORMING THE METHOD}
본 발명은 위치 추적 방법, 위치 추적 시스템 및 이를 수행하기 위한 기록매체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 건물 내 사용자의 실내 위치를 추적하기 위한 위치 추적 방법, 위치 추적 시스템 및 이를 수행하기 위한 기록매체에 관한 것이다.
현재 위치 추적 기술은 유비쿼터스 사회의 핵심 기술 중의 하나로서, 다양한 통신 방법을 이용한 사용자의 위치 추적 기술이 연구되고 있다.
GPS 위성을 이용한 자동 항법 장치나 이동 통신망 기반의 위치 서비스는 널리 알려져 있는 기술이다. 그러나, GPS 위성을 이용한 위치 추적 기술은 위치 추적의 정확도가 매우 낮고, 실내 및 음영 지역에서는 사용하는데 많은 어려움이 존재한다. 최근에는 Wi-Fi, UWB, Bluetooth, RFID 등 다양한 통신 기술을 이용한 실내 및 근거리 위치 추적 기술이 연구되고 있다. 상술한 기술은 GPS처럼 넓은 실외 지역에서의 위치 추적은 한계가 있지만, 좁은 지역에선 높은 정확도의 위치 추적 정보를 획득할 수 있다.
여기서, 사용자의 실내 위치를 추정하는 기술로는 크게 2가지가 존재하는데, Wi-Fi 신호 같은 통신 신호 세기를 분석하여 현재 사용자의 위치를 추정하거나, 센서를 이용해 보행자의 이동 거리 및 방향을 추정하는 방식을 사용하고 있다.
그러나, 통신 신호 세기를 이용해 사용자의 위치를 추적하는 기술은 여러 신호간의 간섭이나 방해물과 같은 외부 변수에 의해 통신 세기가 변하거나 그 세기가 약해져 오차가 발생할 수 있다. 그리고, 센서를 이용해 사용자의 위치를 추정하는 것은 중력가속도와 같은 외부 환경의 변수로 인해 이동 방향 및 이동 거리 산출에 있어 오류가 발생할 수 있다.
본 발명의 일측면은 외부 변수에 의한 영향을 최소화하고, 위치 추적을 위한 계산 시간을 줄여 보다 정확하고 신속하게 사용자의 현재 위치를 검출할 수 있는 위치 추적 방법, 위치 추적 시스템 및 이를 수행하기 위한 기록매체를 제공한다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 위치 추적 시스템은 건물 내에 위치하는 공간을 일정한 크기로 구획하여 생성된 좌표별로 AP의 신호 세기 정보를 측정하는 이동 단말; 및 상기 이동 단말로부터 좌표별 AP의 신호 세기 정보를 수신하고, AP의 신호 세기 정보를 다차원 벡터 정보로 변환하고, 다차원 벡터 정보와 미리 정해진 기본 벡터 간의 코사인 유사도를 산출하고, 상기 코사인 유사도에 따라 건물 내에 위치하는 복수 개의 좌표를 그룹핑하여 라디오 맵을 생성하는 서버를 포함할 수 있다.
상기 이동 단말은 상기 좌표별로 측정되는 AP의 신호 세기 정보와, 설계자에 의해 미리 설정된 좌표별 신뢰도 정보를 상기 서버로 전송할 수 있다.
상기 서버는 상기 이동 단말로부터 AP의 신호 세기 정보를 수신하고, 신호 세기의 상대적 크기 비율을 산출하며, 산출된 신호 세기의 상대적 크기 비율에 따라 다차원 벡터를 구성할 수 있다.
상기 서버는 상기 라디오 맵을 구축한 후 상기 이동 단말의 현재 위치를 추정할 수 있으며, 상기 이동 단말의 현재 위치 추정 시, 상기 이동 단말로부터 AP의 신호 세기 정보를 수신하고, 상기 AP의 신호 세기 정보에 따라 다차원 벡터를 생성하며, 다차원 벡터와 미리 정해진 기본 벡터와의 코사인 유사도를 산출하고, 산출된 코사인 유사도에 따라 상기 라디오 맵에 그룹핑된 그룹을 선택하고, 해당 그룹 내에서 상기 이동 단말의 현재 위치 추정을 위한 유사도 판단 작업을 수행할 수 있다.
상기 서버가 상기 이동 단말의 현재 위치 추정을 위한 유사도 판단 작업을 수행하는 것은, 상기 이동 단말에서 측정되는 AP의 신호 세기 정보와 라디오 맵에 저장된 좌표별 신호 세기 정보와의 유사도를 판단하여 가장 유사도가 큰 좌표를 상기 이동 단말의 현재 위치로 추정할 수 있다.
그리고, 본 발명의 일실시예에 의한 위치 추적 방법은 이동 단말에서 측정되는 AP의 신호 세기 정보를 상대적 크기 비율로 전환하여 다차원 벡터를 산출하고, 상기 다차원 벡터와 미리 정해진 기본 벡터와의 코사인 유사도를 산출하여 복수 개의 좌표를 그룹핑하고, 상기 그룹핑된 복수 개의 좌표별로 좌표 정보 및 AP로부터의 신호 세기의 상대적 크기 비율 정보를 포함하는 라디오맵을 생성하며, 현재 위치를 추정하기 위해 상기 이동 단말로부터 전송되는 AP 신호 세기 정보를 이용하여 다차원 벡터를 산출하여 기본 벡터와의 코사인 유사도를 산출하고, 상기 라디오맵에 미리 정해진 그룹 중 어느 하나의 그룹을 선택하며, 상기 선택된 그룹 내에서 이동 단말의 현재 위치를 추정할 수 있다.
상기 이동 단말의 현재 위치를 추정하고, 상기 이동 단말의 사용자 걸음을 검출하여 상기 이동 단말의 이동을 계속적으로 추적하며, 사용자의 성별에 따라 보폭을 미리 설정하고, 설정된 보폭 정보를 이용하여 한 걸음의 임계값을 정할 수 있다.
상기 다차원 벡터와 미리 정해진 기본 벡터와의 코사인 유사도를 산출하여 복수 개의 좌표를 그룹핑하는 것은, 상기 코사인 유사도의 크기를 복수 개의 범위로 나누고, 각각의 범위별로 복수 개의 좌표를 그룹핑하는 것인 위치 추적 방법.
상기 라디오맵에 미리 정해진 그룹 중 어느 하나의 그룹을 선택하며, 상기 선택된 그룹 내에서 이동 단말의 현재 위치를 추정하는 것은, 현재 위치를 추정하기 위해 상기 이동 단말로부터 전송되는 AP 신호 세기 정보를 이용하여 산출된 코사인 유사도가 속하는 그룹을 선택하고, 선택된 그룹 내에서 이동 단말로부터 전송되는 AP 신호 세기와 가장 유사한 AP 신호 세기 정보를 저장하고 있는 좌표를 검출하는 것을 포함할 수 있다.
그리고, 본 발명의 일실시예에 의한 기록 매체는 상술한 방법 중 어느 하나에 따른 위치 추적 방법을 실행하기 위한, 컴퓨터 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체일 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따르면, 위치 추적의 정확성을 높일 수 있고, 계산 시간을 줄여 보다 신속하게 사용자의 현재 위치를 추정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 위치 추적 시스템의 개략적인 개념도
도 2는 도 1의 위치 추적 시스템의 라디오 맵 생성 방법을 설명하기 위한 개념도
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 위치 추적 시스템에 포함되는 이동 단말의 제어블록도
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 위치 추적 시스템에 포함되는 서버의 제어블록도
도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 위치 추적 시스템에 의해 수행되는 라디오 맵 생성 방법을 설명하기 위한 개념도
도 6은 발명의 일실시예에 의한 위치 추적 시스템에 포함되는 이동 단말의 현재 위치를 추적하는 방법을 설명하기 위한 개념도
도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 위치 추적 시스템의 라디오 맵 구축 방법을 설명하기 위한 제어흐름도
도 8은 본 발명의 일실시예에 의한 위치 추적 시스템의 위치 추정 방법을 설명하기 위한 제어흐름도
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 위치 추적 시스템의 개략적인 개념도이며, 도 2는 도 1의 위치 추적 시스템의 라디오 맵 생성 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
위치 추적 시스템(100)은 이동 단말(10) 및 서버(50)를 포함할 수 있다.
이동 단말(10)과 서버(50)는 건물 내부를 일정 격자로 나누어 좌표를 부여할 수 있다. 이동 단말(10)과 서버(50)는 공간 내의 좌표마다 주변 AP로부터의 신호 정보를 저장하여 라디오맵을 구축할 수 있다.
이동 단말(10)은 라디오 맵 구축 시, 공간 내의 좌표별로 주변 AP로부터의 신호 세기를 측정할 수 있다. 이동 단말(10)은 복수의 AP의 신호 세기 정보와, 각 좌표별 신뢰도 정보를 서버(50)에 전송할 수 있다. 신뢰도 정보는 주변 환경 즉, 장애물 등에 따라 신호의 세기가 영향 받는 정도와, 다수의 실측값을 고려하여 설계자에 의해 설정될 수 있다. 이에 따라, 라디오 맵 구축 시 각 좌표별로 신뢰도 정보가 저장될 수 있다.
서버(50)는 라디오 맵 구축 시, 이동 단말(10)로부터 신호 세기 정보를 수신하고, 신호 세기의 상대적 크기 비율을 산출할 수 잇다. 여기서, 신호 세기의 상대적 크기 비율은 복수 개의 AP로부터 전송되는 신호 세기간의 크기를 백분율로 나타낸 값일 수 있다. 예를 들어, AP1, AP2, AP3가 실내에 위치하며, AP1으로부터 전송되는 신호의 상대적 크기 비율이 10%이고, AP2로부터 전송되는 신호의 상대적 크기 비율이 70%이며, AP3으로부터 전송되는 신호의 상대적 크기 비율이 20%일 수 있다. AP로부터의 신호 세기는 주변 장애물 뿐만 아니라 습도나 온도와 같은 환경적인 요인으로 인해 달라질 수 있으므로, 상대적 크기 비율로 AP의 신호 세기를 정의하면 주변 환경이 신호 세기에 주는 영향을 줄일 수 있다.
서버(50)는 공간 내에서 좌표 정보, AP로부터의 신호 세기의 상대적 크기 비율, 신뢰도 정보가 저장된 라디오 맵을 형성할 수 있다.
도 2를 참조하면, 특정 위치에서 AP1로부터 수신되는 신호 세기는 a이고, AP2로부터 전송되는 신호 세기는 b이고, AP3으로부터 전송되는 신호 세기는 c이다. 후술하겠지만, a : b : c 간의 신호 세기의 상대적 크기 비율은 30%, 50%, 20%로 산출될 수 있다. 그리고, 해당 좌표 정보는 (x,y) = (4,4)이며, 해당 좌표의 신뢰도 정보는 '1'이다.
서버(50)는 라디오 맵 구축 시, 구축 공간을 격자로 나누어 좌표를 부여하고, 각 좌표에 해당하는 지점에서의 AP의 신호 정보를 고려하여 라디오 맵을 구축할 수 있다.
서버(50)는 각 좌표별로 복수 개의 AP의 신호 세기의 상대적 크기 비율에 대한 정보를 산출하면, 해당 정보를 이용하여 다차원 벡터를 구성한다. 다차원 벡터는 AP의 개수에 따라 크기가 결정될 수 있다. 다차원 벡터는 AP의 신호 세기의 상대적 크기 비율이 특정 차원의 좌표가 될 수 있다. 서버(50)는 이후, 이동 단말(10)의 위치 추정 시, 빠른 라디오 맵 탐색을 위해 다차원 벡터를 분류하여 저장할 수 있다. 서버(50)는 다차원 벡터를 미리 정해진 기본 벡터 예를 들면, [1,1,1….1]와의 코사인 유사도를 산출하고, 코사인 유사도에 따라 좌표를 분류하여 저장할 수 있다. 코사인 유사도를 이용하여 좌표를 분류하면, 추후 이동 단말(10)의 위치 추정 시, 코사인 유사도를 먼저 비교하여 계산 시간을 줄일 수 있으며 구체적인 방법은 후술한다.
이동 단말(10)과 서버(50)는 상술한 방법에 의해 구축된 라디오 맵을 이용해 이동 단말(10)의 현재 위치를 추정할 수 있다. 이동 단말(10)은 해당 위치에서 수신된 복수의 AP의 신호 세기에 대한 정보를 서버(50)에 전송한다.
서버(50)는 이동 단말(10)로부터 전송된 복수의 AP의 신호 세기 정보에 따라, 신호 세기의 상대적 크기 비율에 대한 정보를 산출하고, 상대적 크기 비율을 사용하여 다차원 벡터를 산출한다. 서버(50)는 산출된 다차원 벡터와 기본 벡터와의 코사인 유사도를 산출한다. 서버(50)는 산출된 코사인 유사도와 미리 저장된 코사인 유사도를 비교하여 복수 개의 그룹 중 산출된 코사인 유사도와 대응되는 그룹을 선택하고, 선택된 그룹에서 유클리드 거리 공식을 이용하여 위치를 산출할 수 있다.
서버(50)는 이동 단말(10)의 위치 추정 시, 보행자의 걸음을 검출하여 그 정보를 이용할 수 있다. 서버(50)는 성별에 따라 보폭을 미리 설정하고, 설정된 보폭 정보를 이용하여 한걸음의 임계값을 정할 수 있다.
서버(50)는 이동 단말(10)에 포함되는 가속도 센서의 3축값 중 어느 하나의 값이 특정 임계값을 초과하면 한걸음 나아간 것으로 추정한다. 서버(50)는 오차를 줄이기 위해 미리 정해진 최대치를 넘어가는 가속도의 변화는 무시함으로써, 오차를 줄일 수 있다. 서버(50)는 걸음 사이의 최소시간 내에 걸음이 검출될 경우 무시한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 위치 추적 시스템에 포함되는 이동 단말의 제어블록도이다.
이동 단말(10)은 무선 통신부(12), 센서부(14), 메모리부(16) 및 제어부(18)를 포함할 수 있다.
무선 통신부(12)는 주변 AP로부터 신호 세기를 측정할 수 있다. 무선 통신부(12)는 신호 정보를 서버(50)에 전송할 수 있다. 무선 통신부(12)는 와이파이, 지그비 등 통상의 무선 통신을 구현할 수 있다.
센서부(14)는 가속도 센서를 포함할 수 있다. 가속도 센서는 이동 단말(10)의 이동 가속도를 측정할 수 있다. 가속도 센서는 3축에 대한 가속도를 측정할 수 있다.
메모리부(16)는 이동 단말(10)의 구동에 필요한 프로그램을 저장할 수 있다.
제어부(18)는 무선 통신부(12)를 통해 측정되는 AP의 신호 세기 정보를 서버(50)에 전송하도록 제어할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 위치 추적 시스템에 포함되는 서버의 제어블록도이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 위치 추적 시스템에 의해 수행되는 라디오 맵 생성 방법을 설명하기 위한 개념도이며, 도 6은 발명의 일실시예에 의한 위치 추적 시스템에 포함되는 이동 단말의 현재 위치를 추적하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
서버(50)는 라디오 맵 생성부(52), 데이터베이스(54), 무선 통신부(56) 및 위치 추적부(58)를 포함할 수 있다.
라디오 맵 생성부(52)는 이동 단말(10)로부터 전송되는 좌표별 AP의 신호 세기 정보를 이용하여 라디오 맵을 구축할 수 있다. 라디오 맵 생성부(52)는 좌표별 AP의 신호 세기 정보를 신호 세기의 상대적 크기 비율 정보로 전환한다. 해당 좌표의 복수의 AP로부터의 신호 세기를 상대적 백분율로 변환시킨다. 예를 들면, 해당 좌표에 AP1으로부터의 신호 세기의 상대적 백분율은 20%, AP2로부터 신호 세기의 상대적 백분율은 40%, AP3로부터 신호 세기의 상대적 백분율은 40%로 변환할 수 있다.
라디오 맵 생성부(52)는 복수의 AP로부터의 신호 세기의 상대적 백분율에 따라 다차원 벡터를 생성한다. 예를 들어, 다차원 벡터는 [AP1, AP2, AP3] = [20, 40, 40]으로 생성될 수 잇다.
라디오 맵 생성부(52)는 다차원 벡터와 미리 정의된 기본 벡터의 코사인 유사도를 산출한다. 예를 들어, 다차원 벡터 [20, 40, 40]과 기본 벡터 [1, 1, 1]와 코사인 유사도를 산출한다. 2개의 벡터간에 코사인 유사도를 산출하는 공식은 수식 1과 같다.
수식 1
Figure pat00001

코사인 유사도는 내적공간의 두 벡터 간의 코사인 값을 이용하여 측정된 벡터 간의 유사한 정도를 의미한다. 각도가 0°일 때 코사인 값은 1이며, 다른 모든 각도의 코사인 값은 1보다 작다. 따라서, 이 값은 벡터의 크기가 아닌 방향의 유사도를 판단하는 목적으로 사용되며, 두 벡터의 방향이 완전히 같을 경우 1, 90°의 각을 이룰 경우 0, 180°로 완전히 반대 방향일 경우 -1의 값을 갖는다.
라디오 맵 생성부(52)는 코사인 유사도에 따라 좌표를 그룹핑할 수 있다. 라디오 맵 생성부(52)는 예를 들면, 코사인 유사도 0~0.2 : 1그룹, 코사인 유사도 0.2~0.5 : 2그룹, 코사인 유사도 0.5~1 : 3그룹으로 나눌 수 있다.
코사인 유사도에 따라 실내의 모든 좌표를 복수 개의 그룹으로 분류하게 되면, 이동 단말(10)의 위치 추적 시 먼저 이동 단말(10)의 코사인 유사도에 따라 해당 좌표가 속하는 그룹을 찾고, 해당 그룹 내에서 유클리드 거리 공식에 따라 이동 단말(10)의 위치에 매칭되는 좌표를 산출할 수 있게 된다. 유클리드 거리 공식을 적용하는 것은 두 개의 벡터간에 물리학적 거리를 나타내는 것으로 신호 세기의 유사도를 판별할 수 있다.
라디오 맵 생성부(52)는 좌표별로 코사인 유사도, 위치 좌표, 신뢰도 등에 대한 정보를 매칭시켜 라디오 맵을 생성할 수 있다. 도 5를 참조하면, 라디오 맵 생성부(52)는 이동 단말(10)로부터 전송된 AP별 신호 세기의 상대적 크기 비율에 따라 A벡터를 산출하고, 기본 벡터인 B벡터와의 코사인 유사도를 계산한 후, 데이터베이스(54)에 코사인 유사도, AP의 신호 세기의 상대적 크기 비율 정보, 좌표의 좌표 및 신뢰도 정보를 저장하여 라디오맵을 산출 및 저장할 수 있다.
데이터베이스(54)는 라디오 맵에 대한 정보를 저장할 수 있다. 라디오 맵 정보는 상술한 것처럼, 좌표별 코사인 유사도, AP 신호 세기의 상대적 크기 비율 정보, 좌표의 좌표 및 신뢰도 정보를 포함할 수 있다.
데이터베이스(54)는 코사인유사도의 크기별로 복수 개의 좌표를 그룹핑한 정보를 저장할 수 있다. 예를 들어, 코사인 유사도가 0~0.5인 그룹을 1그룹으로 저장하고, 코사인 유사도가 0.5~1인 그룹을 2그룹으로 저장할 수 있다.
무선 통신부(56)는 이동 단말(10)로부터 AP의 신호 세기 정보를 수신할 수 있다. 무선 통신부(56)는 이동 단말(10)의 위치 정보를 이동 단말(10)로 전송할 수 있다.
위치 추적부(58)는 데이터베이스(54)에 미리 저장된 라디오 맵을 이용하여 이동 단말(10)의 위치를 추적할 수 있다. 위치 추적부(58)는 무선 통신부(12)를 통해 이동 단말(10)로부터 현재 위치에서 측정되는 AP의 신호 세기 정보를 수신한다. 위치 추적부(58)는 AP의 신호 세기 정보에 따라 AP 신호 세기의 상대적 크기 비율을 산출한다. 위치 추적부(58)는 AP 신호 세기의 상대적 크기 비율에 따라 다차원 벡터를 생성한다. 위치 추적부(58)는 다차원 벡터와 기본 벡터를 연산하여 코사인 유사도를 산출한다. 위치 추적부(58)는 산출된 코사인 유사도에 따라 데이터베이스(54)에 코사인 유사도의 크기별로 그룹핑된 그룹을 산출하고, 해당 그룹에 속한 좌표와 유클리드 거리 공식을 적용하여 이동 단말(10)이 현재 위치를 산출할 수 있다. 도 6을 참조하면, 위치 추적부(58)는 이동 단말(10)에서 측정한 AP1, AP2, AP3의 신호 세기 정보를 이용하여 다차원 벡터 [30. 50. 20]을 산출하고, 다차원 벡터 [30, 50, 20]와 기본벡터 [1, 1, 1]의 코사인 유사도를 산출한다. 코사인 유사도는 0.16이다. 위치 추적부(58)는 코사인 유사도 0.16이 속하는 그룹을 산출할 수 있다. 예를 들어, 라디오맵에 미리 저장된 코사인 유사도별 그룹은 0~0.5의 코사인 유사도를 가지는 좌표들은 1그룹, 0.5~1의 코사인 유사도를 가지는 좌표들은 2그룹으로 미리 정의된 경우, 0.16이 속하는 그룹은 1그룹이 된다.
위치 추적부(58)는 1그룹에 속하는 좌표의 정보를 이용하여 현재 측정한 신호 세기 정보와 유클리드 거리 공식을 적용하여 가장 유사한 신호 세기 정보를 가지는 좌표를 탐색하는 방식으로 이동 단말(10)의 현재 위치를 추정하게 된다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 위치 추적 시스템의 라디오 맵 구축 방법을 설명하기 위한 제어흐름도이다.
위치 추적 시스템(100)은 라디오 맵 구축 시, 공간을 일정한 크기로 구획한 좌표별로 AP의 신호 세기를 측정한다. AP는 해당 공간에 복수 개 설치될 수 있으며, 이동 단말(10)은 미리 구획된 모든 좌표에서 AP의 신호 세기를 측정하여 서버(50)에 전송할 수 있다.(200)
서버(50)는 AP의 신호 세기에 따라 다차원 벡터를 산출할 수 있다. 다차원 벡터는 AP의 개수에 그 크기가 비례하며, AP의 신호 세기를 반영하는 벡터이다.(210)
서버(50)는 다차원 벡터와 미리 정해진 기본 벡터를 연산하여 코사인 유사도를 산출한다. 코사인 유사도는 내적공간의 두 벡터 간 각도의 코사인값을 이용하여 측정된 벡터간의 유사한 정도를 의미한다.(220)
서버(50)는 모든 좌표에서 측정된 AP의 신호 세기에 대한 코사인 유사도를 산출하고, 산출된 코사인 유사도에 따라 복수 개의 좌표를 그룹핑한다. 복수 개의 좌표를 그룹핑하는 것은 코사인 유사도를 일정 크기 범위로 복수 개 나누고, 복수 개의 그룹에 복수 개의 좌표들을 코사인 유사도에 따라 분류하는 것이다.(230)
서버(50)는 복수 개의 그룹에 속하는 좌표의 코사인 유사도, 다차원 벡터, 좌표 정보, 신뢰도 정보에 따라 라디오 맵을 구축할 수 있다. 신뢰도는 각각의 좌표 별로 설계자에 의해 미리 정해진 신호의 신뢰성을 나타내는 지표로서, 주변 장애물 및 실측값 등을 고려하여 설정될 수 있다. 예를 들어, 신뢰도가 0.5인 경우, 해당 AP의 신호 세기에 따라 추정되는 좌표의 위치 추정의 신뢰도가 50%라는 것을 의미할 수 있다.(240)
도 8은 본 발명의 일실시예에 의한 위치 추적 시스템의 위치 추정 방법을 설명하기 위한 제어흐름도이다.
이동 단말(10)은 해당 위치에서 AP의 신호 세기를 측정할 수 있다. AP의 신호 세기는 복수 개의 AP로부터 나오는 신호 세기로서 적어도 하나 측정될 수 있다.(300)
이동 단말(10)은 해당 지점에서 측정한 AP의 신호 세기 정보를 서버(50)로 전송할 수 있다. 이동 단말(10)은 복수 개의 AP로부터 측정한 신호 세기 정보를 서버(50)로 전송할 수 있다.(310)
서버(50)는 이동 단말(10)로부터 신호 세기 정보를 수신한 후, 해당 정보를 사용하여 다차원 벡터를 생성할 수 있다.(320)
서버(50)는 다차원 벡터와 미리 정해진 기본 벡터와의 코사인 유사도를 산출한다.(330)
서버(50)는 코사인 유사도 산출 후, 산출된 코사인 유사도가 속하는 라디오 맵상의 그룹을 선택한다.(340)
서버(50)는 선택된 그룹에 포함되는 좌표의 신호 세기 정보와, 측정된 좌표의 신호 세기 정보를 비교하여 유사도를 판단하고, 판단된 유사도가 가장 가까운 좌표를 이동 단말(10)의 위치로 추정할 수 있다.
그룹에 포함되는 복수 개의 좌표의 AP의 신호 세기 정보와, 이동 단말(10)이 위치한 지점에서의 AP의 신호 세기 정보 간의 유사도를 판단하는 것은 공지된 유클리드 거리 공식이 이용될 수 있다.
서버(50)는 상술한 방법에 의해 이동 단말(10)의 최초 위치 판단 후, 이동 단말(10)을 소유한 사용자의 걸음을 추적하여 현재 위치를 갱신할 수 있다. 걸음을 추적하는 방법은 공지된 모든 방법이 사용될 수 있으며, 일 예로 이동 단말(10)의 가속도 센서의 3축 값 중 어느 하나의 값이 임계값을 넘은 경우 한걸음 나아간 것으로 추정하는 방식을 사용할 수 있다. 이 때, 오차를 줄이기 위해 한걸음 범위로 미리 정해놓은 거리를 넘어가는 가속도 변화값은 무시하고, 걸음과 걸음 사이의 최소시간을 넘어가는 걸음의 검출은 무시하는 방식이 사용될 수 있다. 참고적으로, 걸음 검출에 사용되는 임계값, 거리 범위, 시간 범위 등은 모든 사용자가 자신의 걸음에 맞도록 조정될 수 있다.
이와 같은, 라디오 맵 구축 방법 및 사용자의 위치 추정 방법은 애플리케이션으로 구현되거나 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.
상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거니와 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다.
프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10 : 이동 단말 50 : 서버
52 : 라디오 맵 생성부 54 : 데이터베이스
56 : 무선 통신부 58 : 위치추적부

Claims (10)

  1. 건물 내에 위치하는 공간을 일정한 크기로 구획하여 생성된 좌표별로 AP의 신호 세기 정보를 측정하는 이동 단말; 및
    상기 이동 단말로부터 좌표별 AP의 신호 세기 정보를 수신하고, AP의 신호 세기 정보를 다차원 벡터 정보로 변환하고, 다차원 벡터 정보와 미리 정해진 기본 벡터 간의 코사인 유사도를 산출하고, 상기 코사인 유사도에 따라 건물 내에 위치하는 복수 개의 좌표를 그룹핑하여 라디오 맵을 생성하는 서버를 포함하는 위치 추적 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 이동 단말은 상기 좌표별로 측정되는 AP의 신호 세기 정보와, 설계자에 의해 미리 설정된 좌표별 신뢰도 정보를 상기 서버로 전송하는 위치 추적 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 서버는 상기 이동 단말로부터 AP의 신호 세기 정보를 수신하고, 신호 세기의 상대적 크기 비율을 산출하며, 산출된 신호 세기의 상대적 크기 비율에 따라 다차원 벡터를 구성하는 것인 위치 추적 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 서버는 상기 라디오 맵을 구축한 후 상기 이동 단말의 현재 위치를 추정할 수 있으며,
    상기 이동 단말의 현재 위치 추정 시, 상기 이동 단말로부터 AP의 신호 세기 정보를 수신하고, 상기 AP의 신호 세기 정보에 따라 다차원 벡터를 생성하며, 다차원 벡터와 미리 정해진 기본 벡터와의 코사인 유사도를 산출하고, 산출된 코사인 유사도에 따라 상기 라디오 맵에 그룹핑된 그룹을 선택하고, 해당 그룹 내에서 상기 이동 단말의 현재 위치 추정을 위한 유사도 판단 작업을 수행하는 위치 추적 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 서버가 상기 이동 단말의 현재 위치 추정을 위한 유사도 판단 작업을 수행하는 것은,
    상기 이동 단말에서 측정되는 AP의 신호 세기 정보와 라디오 맵에 저장된 좌표별 신호 세기 정보와의 유사도를 판단하여 가장 유사도가 큰 좌표를 상기 이동 단말의 현재 위치로 추정하는 위치 추적 시스템.
  6. 이동 단말에서 측정되는 AP의 신호 세기 정보를 상대적 크기 비율로 전환하여 다차원 벡터를 산출하고, 상기 다차원 벡터와 미리 정해진 기본 벡터와의 코사인 유사도를 산출하여 복수 개의 좌표를 그룹핑하고,
    상기 그룹핑된 복수 개의 좌표별로 좌표 정보 및 AP로부터의 신호 세기의 상대적 크기 비율 정보를 포함하는 라디오맵을 생성하며,
    현재 위치를 추정하기 위해 상기 이동 단말로부터 전송되는 AP 신호 세기 정보를 이용하여 다차원 벡터를 산출하여 기본 벡터와의 코사인 유사도를 산출하고, 상기 라디오맵에 미리 정해진 그룹 중 어느 하나의 그룹을 선택하며, 상기 선택된 그룹 내에서 이동 단말의 현재 위치를 추정하는 위치 추적 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 이동 단말의 현재 위치를 추정하고, 상기 이동 단말의 사용자 걸음을 검출하여 상기 이동 단말의 위치를 계속적으로 추적하며, 사용자의 성별에 따라 보폭을 미리 설정하고, 설정된 보폭 정보를 이용하여 한 걸음의 임계값을 정하는 위치 추적 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 다차원 벡터와 미리 정해진 기본 벡터와의 코사인 유사도를 산출하여 복수 개의 좌표를 그룹핑하는 것은,
    상기 코사인 유사도의 크기를 복수 개의 범위로 나누고, 각각의 범위별로 복수 개의 좌표를 그룹핑하는 것인 위치 추적 방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 라디오맵에 미리 정해진 그룹 중 어느 하나의 그룹을 선택하며, 상기 선택된 그룹 내에서 이동 단말의 현재 위치를 추정하는 것은,
    현재 위치를 추정하기 위해 상기 이동 단말로부터 전송되는 AP 신호 세기 정보를 이용하여 산출된 코사인 유사도가 속하는 그룹을 선택하고, 선택된 그룹 내에서 이동 단말로부터 전송되는 AP 신호 세기와 가장 유사한 AP 신호 세기 정보를 저장하고 있는 좌표를 검출하는 것을 포함하는 위치 추적 방법.
  10. 제 6 항 내지 제 9 항 중 어느 하나의 항에 따른 위치 추적 방법을 실행하기 위한, 컴퓨터 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
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