KR20160061076A - 실시간 측위 시스템에서 다중 동기화를 이용한 측위 장치 및 방법 - Google Patents

실시간 측위 시스템에서 다중 동기화를 이용한 측위 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

실시간 측위 시스템에서 다중 동기화를 이용한 측위 장치 및 방법을 개시한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 넓은 측위 영역을 제공하기 위해 복수의 주 RAP를 사용하는 경우, 각각의 측위 영역의 경계지역에서 적은 수의 보조 RAP를 사용하면서도 주 RAP에 따른 모든 측위 영역에서 측위 가능하도록 하는 측위 장치 및 방법을 제공하는 데 주된 목적이 있다.

Description

실시간 측위 시스템에서 다중 동기화를 이용한 측위 장치 및 방법{Method and Apparatus for Measuring Location Using Multi Syncronization in Real Time Location System}
본 실시예는 실시간 측위 시스템에 있어서, 다중 동기화를 이용하여 측위하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
초광대역 무선통신(UWB: Ultra Wide Band)은 캐리어를 사용하지 않고 나노-초 이하의 짧은 펄스를 사용하는 특징을 갖는 근거리 무선 통신 기술이다. 에너지의 전송이 연속적이지 않기 때문에 초저전력 통신이 가능하며, 이에 따라 센서 네트워크나, 높은 해상도를 가지는 무선 측위 시스템에서 사용 가능성이 증가하고 있다. 근래에 FCC(Federal Communications Commission)에서 초광대역 통신의 사용을 허가하고, 국내에서도 2006년에 초광대역의 주파수 사용을 허가함에 따라서 이에 관련한 연구가 활발히 진행되고 있다. 국내에서는 이에 관하여 저전력 초광대역 통신 방식 및 칩셋 구현에 관한 연구가 진행되고 있다. 이 중 UWB 무선 측위 시스템은 수십 미터의 범위를 가지면서 30cm 이하까지의 해상도를 지원하는 것을 실용화 목표로 하여 현재 많은 연구 개발이 진행 중이며, 이러한 측위 기술은 IEEE 802.15.4a에서 표준으로도 채택되었다. 이러한 무선 측위 시스템은 센서 네트워크에서 센서(sensor)(또는 태그(tag))의 위치 추적에 유용하게 사용될 수 있다.
기존의 무선 측위 알고리즘 중 TDoA(Time Difference of Arrival) 방식이 있다. 실시간 측위 시스템(Real Time Location system, 이하 'RTLS'라 칭함)에서 TDoA 방식은 RAP(RTLS Access Point) 사이에 동기화가 되어 있다는 가정 하에 태그가 송신한 펄스가 각 RAP에 도착하는 시간의 차이를 측정한다. 펄스가 각 RAP에 도착하는 시간차를 이용하면 RAP들을 초점으로 하는 쌍곡선을 그릴 수 있게 되고 이 쌍곡선들의 교점을 찾으면 태그의 위치를 계산할 수 있다.
도 1은 기존의 측위 시스템에서 각각의 RAP들이 통신하며 동기화하는 구성을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 기존의 측위 시스템에서 각각의 RAP들이 통신하며 동기화하는 구성(110)은 복수의 주 RAP(120, 125), 복수의 보조 RAP(130, 132, 134, 136, 140, 142, 144, 146)을 포함한다.
주 RAP(120, 125)는 보조 RAP(130, 132, 134, 136, 140, 142, 144, 146)에 클럭 신호를 전송하며, 보조 RAP는 수신한 클럭 신호를 이용하여 동기화함으로써, TDoA방식으로 측위를 할 수 있도록 한다.
기존의 측위 시스템(110)에서 제1 주 RAP(120)는 제1 측위 영역(150) 내의 제1 보조 RAP들(130, 132, 134, 136)과 통신하여 동기화하며, 동기화를 이용하여 제1 측위 영역(150) 내에 존재하는 태그의 위치를 측정할 수 있다. 측위 영역을 넓히기 위해서는 측위 영역 외부에 존재하는 보조 RAP들과도 동기화를 하여야 한다. 그러나 주 RAP가 보조 RAP와 동기화할 수 있는 거리의 한계가 존재하기 때문에, 제1 측위 영역(150)보다 넓은 범위에 존재하는 보조 RAP들과 통신을 하여 동기화하기 위해서는 추가적인 별도의 주 RAP를 필요로 한다. 도 1을 참조하면, 제2 주 RAP(125)를 추가하며 제2 주 RAP와 통신하는 제2 보조 RAP들(140, 142, 144, 143)을 추가하여, 측위 범위가 기존 제1 측위 영역(150)에 제2 측위 영역(155)이 추가된 것을 볼 수 있다.
그러나 기존 측위 시스템에 따르면 측위 영역을 넓히기 위해, 주 RAP와 보조 RAP를 추가적으로 설치를 하면, 각각의 주 RAP와 보조 RAP들이 형성하는 측위 영역의 경계지역(160)에서 보조 RAP들이 불필요하게 중복하여 설치되는 문제가 발생한다. 도 1에서 볼 수 있듯이, 각각의 측위 영역(150, 155)의 경계지역(160)에 설치된 보조 RAP들은 제1 주 RAP와 통신하는 제1 보조 RAP들 3개와 제2 주 RAP와 통신하는 제2 보조 RAP들 1개가 존재하여 지나치게 많은 보조 RAP들이 설치되는 문제가 있다. 이러한 문제가 발생하여, 측위 영역의 경계지역에 존재하는 보조 RAP들의 숫자를 무작정 줄이면, 보조 RAP가 존재하지 않음에 따라 주 RAP와 보조 RAP의 통신이 불가능하여 측위를 할 수 없는 음영지역이 발생하는 문제가 있다.
본 실시예는, 넓은 측위 영역을 제공하기 위해 복수의 주 RAP를 사용하는 경우, 각각의 측위 영역의 경계지역에서 적은 수의 보조 RAP를 사용하면서도 주 RAP에 따른 모든 측위 영역에서 측위 가능하도록 하는 측위 장치 및 방법을 제공하는 데 주된 목적이 있다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 실시간 측위 시스템에 있어서, 각각 서로 다른 기 설정된 측위 영역을 가지며, 각각의 기 설정된 측위 영역 내에 동기화를 위한 클럭 신호를 전송하고, 상기 기 설정된 측위 영역 내에 태그(Tag)가 존재하는 경우, 상기 태그의 블링크(Blink) 신호를 수신하여 상기 태그가 송신하는 블링크 신호의 수신시간을 전송하는 복수의 주 액세스 포인트(Access Point)와 상기 복수의 주 액세스 포인트 중 적어도 하나 이상으로부터 상기 클럭 신호를 수신하여 수신한 클럭 신호를 이용해 동기화 파라미터를 설정하거나 기존의 동기화 파라미터를 갱신하여 자신의 클럭 신호를 동기화하고, 상기 태그의 블링크 신호를 수신하는 경우, 상기 태그가 송신하는 블링크 신호의 수신 시간을 상기 동기화 파라미터로 보정하여 보정된 블링크 신호의 수신시간을 전송하는 복수의 보조 액세스 포인트 및 상기 블링크 신호의 수신시간 또는 상기 보정된 블링크 신호의 수신시간을 수신하여 이들의 차이를 이용해 태그의 위치를 계산하는 위치 계산 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 측위 시스템을 제공한다.
본 실시예의 다른 측면에 의하면, 실시간 측위 시스템이 측위를 하는 방법에 있어서, 복수의 서로 다른 기 설정된 측위 영역을 가지며, 각각의 기 설정된 측위 영역 내에 동기화를 위한 클럭 신호를 전송하는 과정과 상기 클럭 신호를 수신하여 수신한 클럭 신호를 이용해 동기화 파라미터를 설정하거나 기존의 동기화 파라미터를 갱신하여 자신의 클럭 신호를 동기화하는 과정과 상기 기 설정된 측위 영역 내에 태그(Tag)가 존재하는 경우, 상기 태그의 블링크(Blink) 신호를 수신하여 상기 태그가 송신한 블링크 신호의 수신시간을 전송하거나, 상기 태그가 송신한 블링크 신호의 수신시간을 상기 동기화 파라미터로 보정하여 보정된 블링크 신호의 수신시간을 전송하는 과정 및 상기 블링크 신호의 수신시간 또는 상기 보정된 블링크 신호의 수신시간을 수신하여 이들의 차이를 이용해 상기 태그의 위치를 계산하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 측위 방법을 제공한다.
또한, 본 실시예의 다른 측면에 의하면, TDoA(Difference of Arrival) 측위 방법에서 주 액세스 포인트(Access Point)가 보조 엑세스 포인트를 동기화하는 방법에 있어서, 복수의 주 액세스 포인트가 각각 서로 다른 기 설정된 측위 영역을 갖는 경우에 있어서, 상기 복수의 주 액세스 포인트의 기 설정된 측위 영역 중 어느 하나의 기 설정된 측위 영역 내에 보조 엑세스 포인트가 존재하는 경우, 상기 기 설정된 측위 영역 내에 존재하는 주 액세스 포인트의 클럭 신호를 수신하여 이를 이용해 동기화 파라미터를 생성하거나 갱신하여 상기 보조 엑세스 포인트의 클럭 신호를 동기화하거나, 상기 복수의 주 액세스 포인트의 기 설정된 측위 영역이 중첩되는 경계지역에 보조 엑세스 포인트가 존재하는 경우, 상기 기 설정된 측위 영역이 중첩되는 주 액세스 포인트로부터 클럭 신호를 모두 수신하여, 수신한 클럭 신호들을 이용해 각각의 동기화 파라미터를 생성하거나 갱신하여 상기 보조 엑세스 포인트의 클럭 신호를 동기화하는 것을 특징으로 하는 TDoA 측위 방법의 동기화 방법을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 기존의 측위 시스템에 비하여 복수의 측위 영역의 경계지역에서 적은 수의 보조 RAP를 사용하더라도 음영지역 없이 모든 측위 영역에서 측위를 제공할 수 있다.
도 1은 기존의 측위 시스템에서 복수의 RAP들이 통신하며 동기화하는 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 기존의 TDoA 방식에 따른 측위 시스템을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 TDoA 방식을 이용한 측위 시스템에서 복수의 RAP들이 통신하며 동기화하는 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 TDoA 방식을 이용한 측위 방법을 도시한 순서도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함', '구비'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 '…부', '모듈' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 2는 기존의 TDoA 방식에 따른 측위 시스템을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면 기존의 TDoA 방식에 따른 측위 시스템(210)은 주 RAP(220), 보조 RAP(230, 232, 234) 및 RTLS 장치(240)를 포함한다.
주 RAP(220)는 주기적으로 각각의 보조 RAP(230, 232, 234)들에 동기화를 위해 클럭 신호를 전송한다. 태그(250)의 위치를 측정함에 있어 태그가 블링크(Blink) 신호를 송신하는 경우, 주 RAP는 블링크 신호를 수신하고, 블링크 신호의 수신 시간을 RTLS(240)장치로 그대로 전송한다.
보조 RAP(230, 232, 234)는 주 RAP로부터 동기화를 위한 클럭 신호를 수신하여 자신의 클럭 신호를 주 RAP의 클럭 신호에 동기화한다. 이때, 보조 RAP는 주 RAP로부터 클럭 신호를 수신한 후, 자신의 클럭 신호를 주 RAP의 클럭 신호에 동기화하기 위해 동기화 파라미터를 설정하며, 이를 이용하여 자신의 클럭 신호를 동기화한다. 주기적으로 주 RAP의 클럭 신호를 수신하며 동기화의 필요성이 있는 경우, 기존에 설정한 동기화 파라미터를 갱신하며, 갱신한 동기화 파라미터를 이용하여 보조 RAP 자신의 클럭 신호를 갱신한다. 태그가 블링크 신호를 송신하는 경우, 보조 RAP는 설정한 동기화 파라미터 또는 갱신한 동기화 파라미터를 이용하여 블링크 신호의 수신 시간을 보정한 후, 보정된 블링크 신호의 수신 시간을 RTLS 장치(240)로 전송한다.
RTLS 장치(240)는 주 RAP 및 보조 RAP들로부터 블링크 신호의 수신 시간을 수신하여 이를 이용해 태그의 위치를 측정한다. RTLS 장치(240)는 주 RAP 및 보조 RAP들로부터 수신한 블링크 신호의 수신 시간의 차이를 계산하고, 주 RAP 및 보조 RAP들이 동기화되어 있기 때문에 블링크 신호의 수신 시간의 차이로부터 태그의 위치를 계산한다.
기존의 TDoA 방식에 따른 측위 시스템의 측위 방법을 살펴보면 다음과 같다.
주 RAP(220)는 주기적으로 클럭 신호를 보조 RAP(230, 232, 234)들에게 송신한다.
보조 RAP(230, 232, 234)들은 수신한 주 RAP의 클럭 신호로부터 동기화 파라미터를 설정하거나 갱신하여 자신의 클럭 신호를 동기화한다.
태그(250)가 블링크 신호를 송신하는 경우, 주 RAP는 블링크 신호를 수신한 시간을 그대로 RTLS 장치로 전송한다.
태그(250)가 블링크 신호를 송신하는 경우, 보조 RAP는 블링크 신호를 수신한 시간을 동기화 파라미터를 이용하여 보정한 후, 이를 RTLS 장치로 전송한다.
RTLS 장치는 각각의 RAP로부터 수신한 블링크 신호의 수신 시간의 차이를 이용하여 태그의 위치를 계산한다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따라 TDoA 방식을 이용한 측위 시스템에서 복수의 RAP들이 통신하며 동기화하는 구성을 도시한 도면이다.
도 3를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 측위 시스템에서 각각의 RAP들이 통신하며 동기화하는 구성(310)은 복수의 주 RAP(320, 325), 복수의 보조 RAP(330, 332, 334, 340, 342, 344, 350)을 포함한다.
제1 주 RAP(320)는 주기적으로 초광대역 무선 통신(UWB: Ultra Wide Band)을 이용하여 클럭 신호를 각각의 제1 보조 RAP(330, 332, 334, 350)들에 주기적으로 전송한다. 제1 주 RAP가 전송하는 클럭 신호를 수신한 제1 보조 RAP는 동기화 파라미터를 생성하거나 갱신하여 자신의 클럭 신호를 동기화한다. 제1 주 RAP와 제1 보조 RAP들을 이용하여 제1 측위 영역(360) 내에 존재하는 태그를 측위할 수 있다.
제1 주 RAP와 통신할 수 없는 영역에 존재하는 보조 RAP들이 있다. 제2 보조 RAP(340, 342, 344)들이 제1 주 RAP와 통신이 불가한 영역에 존재하기 때문에, 제2 측위 영역(370)은 제1 주 RAP로는 측위를 할 수 없다. 이에 따라 제2 주 RAP(325)를 설치하여 각각의 제2 보조 RAP(340, 342, 344)들과 통신을 함으로써 동기화를 한다. 제2 주 RAP의 설치로 인해, 제2 측위 영역(370)에서 측위가 가능해진다. 다만 기존의 측위 시스템에서 제1 및 제2 측위 영역의 경계지역(380)에 대해 제2 측위 영역(370)에서도 측위를 할 수 있도록 추가적으로 보조 RAP들을 설치하였던 것과는 달리, 본 발명의 일 실시예에 따른 측위 시스템에 있어서는 기존에 제1 측위 영역에서 측위하기 위해 설치하였던 보조 RAP(350)를 이용한다. 보조 RAP(350)가 제2 주 RAP와도 동기화를 함으로써, 제2 측위 영역에서 경계지역(380)이 음영지역이 되는 것을 방지한다.
경계지역(380)에 존재하는 보조 RAP(350)는 제1 주 RAP에서 송신하는 클럭 신호뿐만 아니라, 제2 주 RAP에서 송신하는 클럭 신호도 함께 수신한다. 즉, 보조 RAP(350)는 각각의 주 RAP 별로 클럭 신호를 수신하여 따로 관리한다. 각각의 주 RAP 별로 클럭 신호를 따로 관리를 하며, 각각의 클럭 신호에 따라 보조 RAP 자신의 클럭 신호를 동기화하기 위해 동기화 파라미터를 각각 생성하거나 갱신한다. 보조 RAP가 태그의 블링크 신호를 수신하는 경우, 각각의 생성하거나 갱신한 동기화 파라미터를 이용해 블링크 신호의 수신 시간을 각각 보정하여 이를 RTLS 장치(미도시)로 전송한다.
RTLS 장치(미도시)는 각각의 측위 영역에 존재하는 복수의 RAP들(주 RAP와 보조 RAP를 포함)로부터 복수의 수신한 블링크 신호의 수신 시간 세트를 수신하여 이로부터 태그의 위치를 계산한다.
태그의 위치를 계산한 결과 태그가 어느 하나의 측위 영역에 존재한다는 계산 결과를 얻은 경우, 태그가 존재하는 영역에서의 블링크 신호의 수신 시간 세트로부터 계산한 태그의 위치를 확정한다. 예를 들어, 태그가 제2 측위 영역(370)에 존재하는 경우, 제1 측위 영역(360) 내에 존재하는 RAP들 중 경계지역(380)에 존재하는 일부 보조 RAP들만 태그의 블링크 신호를 수신할 뿐, 주 RAP와 대부분의 보조 RAP들은 태그의 블링크 신호를 수신하기 곤란하여 블링크 신호의 수신 시간 세트를 생성하지 못한다. 제2 측위 영역(370) 내에 존재하는 복수의 RAP들로부터 수신한 블링크 신호의 수신 시간 세트(제1 주 RAP가 송신한 블링크 신호의 수신시간, 제1 보조 RAP(330, 332, 334)가 송신한 블링크 신호의 수신시간 및 보조 RAP(350)가 제1 주 RAP의 클럭 신호를 이용해 생성 또는 갱신한 동기화 파라미터로 보정한 블링크 신호의 수신시간)를 이용하여 태그가 제2 측위 영역 내에 존재한다는 계산 결과를 얻는다. 따라서 태그의 위치를 제2 측위 영역(370) 내에 존재하는 복수의 RAP들로부터 수신한 블링크 신호의 수신 시간 세트를 이용하여 계산한 위치로 확정한다.
태그의 위치를 계산한 결과 태그가 각각의 측위 영역에 존재한다는 계산 결과를 얻은 경우, 각각의 계산 결과에 따른 태그의 위치와 각각의 측위 영역 내에 존재하는 RAP들과의 거리를 측정한다. 복수의 RAP 모두와의 거리를 측정하여 측정한 거리의 평균값을 구한 후, 평균값이 작은 측위 영역을 선택한다. 예를 들어, 태그가 각각의 측위 영역의 경계지역(380)에 있는 경우, 제1 측위 영역(360) 내에 존재하는 복수의 RAP들로부터 수신한 블링크 신호의 수신 시간 세트를 이용하여 계산한 태그의 위치는 제1 측위 영역 내에 존재할 것이고, 제2 측위 영역(370) 내에 존재하는 복수의 RAP들로부터 수신한 블링크 신호의 수신 시간 세트를 이용하여 계산한 태그의 위치는 제2 측위 영역 내에 존재할 것이다. 이 경우, 제1 측위 영역 내에서 계산된 태그의 위치와 제1 측위 영역 내에 존재하는 복수의 RAP들과의 거리를 산출하며, 제2 측위 영역도 마찬가지로 태그의 위치와 RAP들 간의 거리를 산출한다. 각각의 영역에서 산출된 거리의 평균값이 작은 측위 영역 내에 존재하는 것으로 태그의 위치를 확정한다.
태그의 위치를 계산한 결과 태그가 각각의 측위 영역 외부에 존재한다는 결과를 얻은 경우에도 태그가 각각의 측위 영역 내부에 존재하는 경우와 마찬가지로 취급한다. 내부 또는 외부의 오차로 인해 태그가 각각의 측위 영역 외부에 존재한다는 결과를 얻은 경우, 각각의 계산 결과에 따른 태그의 위치와 각각의 측위 영역 내에 존재하는 RAP들과의 거리를 측정한다. 복수의 RAP 모두와의 거리를 측정하여 측정한 거리의 평균값을 구한 후, 평균값이 작은 측위 영역을 선택한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 TDoA 방식을 이용한 측위 방법을 도시한 순서도이다.
보조 RAP가 복수의 측위 영역의 경계지역에 존재하는지 여부를 파악한다(S410). 보조 RAP가 복수의 측위 영역의 경계지역에 존재하는지 여부에 따라 동기화하여야 할 주 RAP의 개수가 달라지기 때문이다.
보조 RAP가 복수의 측위 영역의 경계지역에 존재하는 경우, 복수의 측위 영역에 존재하는 각각의 주 RAP의 클럭 신호에 따른 복수의 동기화 파라미터를 생성 또는 갱신한다(S420). 보조 RAP가 복수의 측위 영역의 경계지역에 존재하는 경우, 복수의 측위 영역에 존재하는 각각의 주 RAP의 클럭 신호를 모두 수신한다. 모두 수신한 후, 각각의 클럭 신호에 따라 동기화 파라미터를 각각 생성하거나 갱신한다.
태그의 블링크 신호를 수신하는 경우, 블링크 신호의 수신시간을 그대로 전송하거나 각각의 동기화 파라미터로 보정한 블링크 신호의 수신시간을 RTLS 장치로 전송한다(S430). 태그가 블링크 신호를 전송하여, 주 RAP와 보조 RAP가 각각 블링크 신호를 수신하는 경우, 먼저 주 RAP는 수신한 블링크 신호의 수신시간을 그대로 RTLS 장치로 전송한다. 보조 RAP가 블링크 신호를 수신한 경우, 수신한 블링크 신호를 앞선 과정(S420)에서 생성하거나 갱신한 각각의 동기화 파라미터를 이용하여 보정을 한 후, 각각의 동기화 파라미터를 이용하여 보정한 블링크 수신 시간들을 RTLS 장치로 전송한다.
보조 RAP가 복수의 측위 영역의 경계지역에 존재하지 않는 경우, 보조 RAP가 존재하는 측위 영역의 주 RAP의 클럭 신호에 따른 동기화 파라미터를 생성 또는 갱신한다(S440). 보조 RAP가 복수의 측위 영역의 경계지역에 존재하지 않는 경우, 보조 RAP가 존재하는 측위 영역 내에는 주 RAP가 하나가 존재를 하며, 이에 따라 존재하는 주 RAP의 클럭 신호에 따라 동기화 파라미터를 각각 생성하거나 갱신한다.
태그의 블링크 신호를 수신하는 경우, 블링크 신호의 수신시간을 그대로 전송하거나 동기화 파라미터로 보정한 블링크 신호의 수신시간을 RTLS 장치로 전송한다(S450). 태그가 블링크 신호를 전송하여, 주 RAP와 보조 RAP가 각각 블링크 신호를 수신하는 경우, 먼저 주 RAP는 수신한 블링크 신호의 수신시간을 그대로 RTLS 장치로 전송한다. 보조 RAP가 블링크 신호를 수신한 경우, 수신한 블링크 신호의 수신 시간을 앞선 과정(S420)에서 생성하거나 갱신한 동기화 파라미터를 이용하여 보정을 한 후, RTLS 장치로 전송한다.
수신한 복수의 블링크 신호의 수신시간의 세트를 이용하여 태그의 위치를 계산한다(S460). RTLS 장치는 주 RAP 및 보조 RAP로부터 수신한 블링크 신호의 수신시간 세트로부터 태그의 위치를 TDoA 방식으로 계산한다.
계산된 태그의 위치가 하나의 측위 영역 내에 존재하는지 여부를 파악한다(S470).
계산된 태그의 위치가 하나의 측위 영역 내에 존재하는 경우, 상기 측위 영역 내에서 계산한 태그의 위치를 확정한다(S480). 복수의 블링크 신호의 수신시간 세트로부터 계산한 태그의 위치가 모두 어느 하나의 측위 영역 내에 존재하는 경우, 상기 측위 영역 내에서 계산한 태그의 위치를 확정한다.
계산된 태그의 위치가 하나의 측위 영역 내에 존재하지 않는 경우, 각각의 측위 영역 내에서 계산한 태그의 위치와 각각의 측위 영역 내에 존재하는 RAP들과의 거리를 측정하여 측정한 거리의 평균값이 가장 작은 측위 영역을 선택하여 태그의 위치를 확정한다(S490). 계산된 태그의 위치가 복수의 측위 영역의 경계지역에 존재하여 복수의 측위 영역 각각의 내에 존재한다는 결과를 얻거나, 또는 복수의 측위 영역의 외부에 존재한다는 결과를 얻을 수 있다. 이러한 경우, 각각의 측위 영역에서 계산한 태그의 위치와 각각의 측위 영역 내에 존재하는 RAP들과의 거리를 측정한다. 측정한 거리의 평균값을 각각 계산하여, 태그의 위치를 가장 작은 평균값을 갖는 측위 영역에서 계산한 태그의 위치로 확정한다.
도 4에서는 과정 S410 내지 과정 S490을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것이다. 다시 말해, 본 발명의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 4에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 과정 S410 내지 과정 S490 중 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 도 4는 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.
한편, 도 4에 도시된 과정들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 즉, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)와 같은 저장매체를 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110: 측위 시스템에서 RAP들이 동기화하는 구성
120, 125: 주 RAP
130, 132, 134, 136, 140, 142, 144, 146: 보조 RAP
150: 제1 측위 영역 155: 제2 측위 영역
160: 경계지역 210: 측위 시스템
220: 주 RAP 230, 232, 234: 보조 RAP
240: RTLS 장치
310: 측위 시스템에서 RAP들이 동기화하는 구성
320, 325: 주 RAP
330, 332, 334, 340, 342, 344, 350: 보조 RAP
360: 제1 측위 영역 370: 제2 측위 영역
380: 경계지역

Claims (10)

  1. 실시간 측위 시스템이 실시간으로 단말기의 위치를 측위하는 방법에 있어서,
    복수의 서로 다른 기 설정된 측위 영역을 가지며, 각각의 기 설정된 측위 영역 내에 동기화를 위한 클럭 신호를 전송하는 과정;
    상기 복수의 서로 다른 기 설정된 측위 영역이 중첩되는 경계지역인지 여부에 따라 적어도 하나 이상의 상기 클럭 신호를 수신하여 수신한 클럭 신호 각각을 이용해 동기화 파라미터들을 각각 설정하거나 기존의 동기화 파라미터들을 각각 갱신하여 자신의 클럭 신호를 동기화하는 과정;
    상기 기 설정된 측위 영역 내에 태그(Tag)가 존재하는 경우, 상기 태그의 블링크(Blink) 신호를 수신하여 상기 태그가 송신한 블링크 신호의 수신시간을 생성하여 전송하거나, 상기 태그가 송신한 블링크 신호의 수신시간을 상기 동기화 파라미터로 보정하여 보정된 블링크 신호의 수신시간을 생성하여 전송하는 과정; 및
    상기 블링크 신호의 수신시간 또는 상기 보정된 블링크 신호의 수신시간을 수신하여 이들의 차이를 이용해 상기 태그의 위치를 계산하는 과정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 측위 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 클럭 신호를 동기화하는 과정은,
    상기 복수의 서로 다른 기 설정된 측위 영역이 중첩되는 경계지역이어서 각각의 기 설정된 측위 영역에서 전송하는 복수의 클럭 신호를 수신하는 경우, 상기 복수의 클럭 신호 각각을 별도로 관리하며 각각의 클럭 신호에 대한 동기화 파라미터를 설정하거나 갱신하는 것을 특징으로 하는 실시간 측위 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 블링크 신호의 수신시간을 생성하여 전송하는 과정은,
    상기 각각의 기 설정된 측위 영역에서 전송하는 상기 복수의 클럭 신호를 수신하는 경우, 상기 블링크 신호의 수신시간을 각각의 클럭 신호에 따라 설정되거나 갱신된 동기화 파라미터로 보정하여 각각의 보정된 블링크 신호의 수신시간을 생성하여 전송하는 것을 특징으로 하는 실시간 측위 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 블링크 신호의 수신시간을 생성하여 전송하는 과정은,
    동일한 기 설정된 측위 영역에서 생성된 블링크 신호의 수신시간 및 보정된 블링크 신호의 수신사간을 병합한 세트(Set)를 구성하여 상기 세트로 전송하는 것을 특징으로 하는 실시간 측위 방법.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 세트는,
    상기 각각의 기 설정된 측위 영역에서 전송하는 상기 복수의 클럭 신호에 따라 각각의 보정된 블링크 신호의 수신시간을 생성한 경우, 각각의 보정된 블링크 신호의 수신시간을 별도의 세트로 구성하는 것을 특징으로 하는 실시간 측위 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 태그의 위치를 계산하는 과정은,
    상기 세트를 하나 수신하는 경우, 수신한 세트로부터 상기 태그의 위치를 계산하고,
    상기 세트를 둘 이상 수신하는 경우, 수신한 둘 이상의 세트 중 기 설정된 어느 하나의 세트를 선택하여 선택한 세트로부터 상기 태그의 위치를 계산하는 것을 특징으로 하는 실시간 측위 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 기 설정된 어느 하나의 세트는,
    상기 수신한 둘 이상의 세트로부터 계산한 각각의 태그의 위치와 상기 각각의 세트를 구성하는 블링크 신호의 수신시간 및 보정된 블링크 신호의 수신시간을 전송한 위치와의 거리를 산출하여, 산출된 거리의 평균값이 가장 작은 세트인 것을 특징으로 하는 실시간 측위 방법.
  8. 실시간 측위 시스템에 있어서,
    각각 서로 다른 기 설정된 측위 영역을 가지며, 각각의 기 설정된 측위 영역 내에 동기화를 위한 클럭 신호를 전송하고, 상기 기 설정된 측위 영역 내에 태그(Tag)가 존재하는 경우, 상기 태그의 블링크(Blink) 신호를 수신하여 상기 태그가 송신하는 블링크 신호의 수신시간을 전송하는 복수의 주 액세스 포인트(Access Point);
    상기 복수의 주 액세스 포인트 중 적어도 하나 이상으로부터 상기 클럭 신호를 수신하여 수신한 클럭 신호를 각각을 이용해 동기화 파라미터를 각각 설정하거나 기존의 동기화 파라미터를 갱신하여 자신의 클럭 신호를 동기화하고, 상기 태그의 블링크 신호를 수신하는 경우, 상기 태그가 송신하는 블링크 신호의 수신 시간을 상기 동기화 파라미터로 보정하여 보정된 블링크 신호의 수신시간을 전송하는 복수의 보조 액세스 포인트; 및
    상기 블링크 신호의 수신시간 또는 상기 보정된 블링크 신호의 수신시간을 수신하여 이들의 차이를 이용해 태그의 위치를 계산하는 위치 계산 장치
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 측위 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 보조 엑세스 포인트는,
    상기 복수의 주 엑세스 포인트 각각의 기 설정된 측위 영역이 중첩되는 경계지역에 위치하는 경우, 상기 기 설정된 측위 영역이 중첩되는 주 액세스 포인트로부터 상기 클럭 신호를 각각 수신하여, 상기 복수의 클럭 신호 각각을 별도로 관리하며 각각의 클럭 신호에 대한 동기화 파라미터를 설정하거나 갱신하는 것을 특징으로 하는 실시간 측위 시스템.
  10. TDoA(Difference of Arrival) 측위 방법에서 주 액세스 포인트(Access Point)가 보조 엑세스 포인트를 동기화하는 방법에 있어서,
    복수의 주 액세스 포인트가 각각 서로 다른 기 설정된 측위 영역을 갖는 경우에 있어서, 상기 복수의 주 액세스 포인트의 기 설정된 측위 영역 중 어느 하나의 기 설정된 측위 영역 내에 보조 엑세스 포인트가 존재하는 경우, 상기 기 설정된 측위 영역 내에 존재하는 주 액세스 포인트의 클럭 신호를 수신하여 이를 이용해 동기화 파라미터를 생성하거나 갱신하여 상기 보조 엑세스 포인트의 클럭 신호를 동기화하거나,
    상기 복수의 주 액세스 포인트의 기 설정된 측위 영역이 중첩되는 경계지역에 보조 엑세스 포인트가 존재하는 경우, 상기 기 설정된 측위 영역이 중첩되는 주 액세스 포인트로부터 클럭 신호를 모두 수신하여, 수신한 클럭 신호들을 이용해 각각의 동기화 파라미터를 생성하거나 갱신하여 상기 보조 엑세스 포인트의 클럭 신호를 동기화하는 것을 특징으로 하는 TDoA 측위 방법의 동기화 방법.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20200045772A (ko) * 2018-10-23 2020-05-06 디바이스디자인(주) Tdoa 시간 동기화 시스템 및 방법

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