KR20170024869A

KR20170024869A - 비콘 탐지 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20170024869A
Application number: KR1020150120422A
Authority: KR
Inventors: 김형신; 이제민; 황슬아
Original assignee: 충남대학교산학협력단
Priority date: 2015-08-26
Filing date: 2015-08-26
Publication date: 2017-03-08
Also published as: KR101741406B1

Abstract

본 발명은 이동상태에 대응하여 비콘 탐색주기를 설정하는 모바일기기와, 특정 정보를 브로드캐스팅하는 비콘을 포함하는 비콘 탐지 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 모바일기기는, 모바일기기의 이동속도를 측정하는 이동속도 측정부와, 시간별 이동속도정보를 저장하는 이동속도정보 저장부와, 이동속도와 측정된 이동가속도에 대응하여 비콘 탐색주기를 설정하는 비콘 탐색주기 설정부와, 비콘 탐색주기에 대응하여 탐색신호를 출력하는 근거리 통신부를 포함한다. 본 발명에 따르면, 모바일기기의 이동상태를 고려하여 비콘 탐색주기를 조절함으로써 모바일기기의 전력소모를 최소화할 수 있을 뿐 아니라, 궁극적으로 손실되는 비콘 메시지를 최소화함으로써 비콘을 이용한 서비스의 품질을 향상시킬 수 있다.

Description

비콘 탐지 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR DETECTING BEACON}

본 발명은 비콘 탐지 기법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모바일기기의 이동상태를 고려하여 비콘 탐색주기를 조절하는 비콘 탐지 시스템 및 방법에 관한 것이다.

Bluetooth Low Energy(BLE)는 2010년 6월 발표된 저전력 통신을 목표로 개발된 기술로, 블루투스 4.0부터 탑재되었다. 해당 기술은 통신하지 않는 동안 링크를 유지하지 않거나 통신 채널의 개수를 줄이는 등 소모되는 전력을 최소화하는 특징을 가지고 있다. 블루투스 통신에서의 저전력 기술 적용은 헤드셋, 키보드 등과 같이 지속적인 연결을 유지해야 하는 장치에는 적합하지 않지만, 비콘(Beacon)과 같이 지속적인 연결 상태를 유지해야 하지 않는 장치에는 적합하다.

또한, 사물인터넷에 대한 관심이 높아진 최근[1], BLE 기술이 적용된 블루투스 비콘 또한 많은 관심이 집중되고 있다. 특정기업에서 지난 2013년 9월 BLE 기반 초정밀 위치 감지 시스템 iBeacon을 발표했으며, 2014년 이후 특정커피전문점에서도 블루투스 비콘 기술을 활용하여 결제시스템을 구축하는 등 BLE 기술을 활용한 블루투스 비콘의 활용이 확대되고 있다.

그리고, 저전력 통신 기술인 BLE를 이용했다는 네트워크 통신 관점이 아닌 해당 기술을 이용해 블루투스 비콘을 탐색해야 하는 모바일기기(스마트폰, 패드 등)에서의 관점도 고려해야 할 필요가 있다. 즉, 비콘은 지속적인 연결보다는 일시적인 연결을 통해 서비스를 광고하도록 하는 것이 주목적이다. 이러한 이유로 비콘의 정보를 이용하려는 모바일기기에서는 주변에 있는 비콘을 주기적으로 탐색해야 한다. 이러한 지속적인 주변기기 스캐닝은 모바일기기에서 핵심적인 문제인 배터리의 소모 문제를 야기시킨다.

기존에 비콘을 탐색하기 위해 사용하던 방식은 일정한 주기를 고정해두고, 고정된 시간 간격으로 비콘을 탐지하는 정적 스캐닝 방식을 이용하였다[2]. 비콘 서비스를 이용하는 모바일기기는 정지 상태일 때보다 이동 중일 때 비콘으로부터 정보를 받아 볼 수 있는 비콘 통신 가능 영역에 접근할 가능성이 높다. 하지만 기존의 주기가 고정된 정적 스캐닝 방식의 경우 모바일기기의 이동 여부에 관계없이 일정한 간격으로 지속적인 비콘 탐색을 진행하기 때문에 모바일기기가 정지상태에 있을 때 전력이 낭비된다는 단점이 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-0416263호(공고일 2094.01.31.) 대한민국 공개특허공보 제10-2007-0106097호(공개일 2007.11.01.)

[1] Top 10 Mobile Technologies and Capabilities for 2015 and 2016, http://www.gartner.com/, last accessed on May 8, 2015. [2] Bluetooth Low Energy, https://developer.android.com/, last accessed on May 8, 2015.

따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 모바일기기의 센서 정보를 활용하여 이동상태를 감지하고, 이동상태를 바탕으로 비콘 탐색주기를 조절하는 동적 스캐닝 방식을 통해 모바일기기의 소모전력을 감소시킬 수 있도록 하는 비콘 탐지 시스템 및 방법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 이동상태에 대응하여 비콘 탐색주기를 설정하는 모바일기기와, 특정 정보를 브로드캐스팅하는 비콘을 포함하는 비콘 탐지 시스템에 관한 것으로서, 상기 모바일기기는, 상기 모바일기기의 이동속도를 측정하는 이동속도 측정부; 시간별 이동속도정보를 저장하는 이동속도정보 저장부; 상기 이동속도와 측정된 이동가속도에 대응하여 비콘 탐색주기를 설정하는 비콘 탐색주기 설정부; 및 상기 비콘 탐색주기에 대응하여 탐색신호를 출력하는 근거리 통신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 비콘 탐색주기 설정부는, 상기 이동속도정보 저장부로부터 제공된 이전속도와 현재속도로부터 이동가속도를 측정하는 이동가속도 측정부; 현재 이동속도에 대응한 탐색주기와 이동가속도에 대응한 탐색주기를 테이블화시켜 저장하고 있는 테이블 저장부; 및 상기 테이블 저장부를 참고하여 이동속도와 이동가속도에 대응한 탐색주기로 실시간 변경하는 탐색주기 변경부를 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 비콘 탐지 방법은, 이동속도 측정부에서는 이동속도를 측정하여 이동속도정보 저장부에 저장함과 아울러 비콘 탐색주기 설정부로 전달하는 단계; 상기 비콘 탐색주기 설정부의 이동가속도 측정부에서 현재속도와 상기 이동속도정보 저장부에 저장된 이전속도와의 비율을 통해 이동가속도를 측정하는 단계; 및 탐색주기 변경부에서는 테이블 저장부에서 이동가속도에 대응하는 탐색주기를 독출하고, 해당 탐색주기로 탐색신호를 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 이동가속도 측정부에서 이동가속도의 모니터링을 통해, 상기 이동가속도의 변화 값이 설정 값 이내일 경우에는, 상기 테이블 저장부에서 현재 이동속도에 대응하여 미리 저장된 탐색주기로 실시간 변경하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 비콘 탐지 방법은, 모바일기기의 움직임 유효성을 판단하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 모바일기기의 움직임 유효성을 판단은, 가속도 증분 및 미리 설정된 임계값을 지나는지를 판단하는 단계; 상기 가속도 증분 및 미리 설정된 임계값을 지나는 경우, 상기 임계값을 통과하는 시간간의 간격이 미리 설정된 시간범위에 존재하는지 판단하는 단계; 및 상기 임계값을 통과하는 시간간의 간격이 미리 설정된 시간범위에 존재하는 경우, 현재 모드가 연속 센싱 모드이면 상기 모바일기기의 움직임으로 판단하는 단계를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 현재 모드가 연속 센싱 모드가 아니면, 연속 센싱 값이 미리 설정된 최소 연속 센싱 값 보다 크거나 같은지를 비교하여 연속 센싱 모드 또는 준비 모드로 진행하는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 연속 센싱 값이 설정값 이상이면, 블루투스 모듈을 구동 또는 구동상태를 유지시키는 것이 바람직하다.

또한, 상기 모바일기기의 움직임 정도를 센싱하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 모바일기기의 움직임 정도는 3축 가속도 센서의 센싱에 의해 판단되는 것이 바람직하며, 상기 3축 가속도 센서 중에서 변화량이 가장 큰 센싱값을 이용하여 상기 모바일기기의 움직임 정도를 판단하는 것이 바람직하다. 이 때, 상기 변화량이 가장 큰 센싱값의 갱신이 이루어지며, 상기 갱신된 센싱값에 대응하여 상기 비콘 탐색주기의 변경이 이루어지는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 비콘 탐지 방법은, 모바일기기에 설정된 최소 이동 값에서 전력 소비를 최소화시키는 최소 주기 값으로 비콘 탐색주기를 설정하는 단계; 상기 모바일기기의 움직임 정도에 대응하여 비콘 탐색주기를 변경하는 단계; 및 상기 모바일기기의 움직임 정도가 상기 최소 이동 값보다 작을 경우에 상기 최소 주기 값으로 비콘 탐색주기를 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 비콘 탐지 시스템 및 방법에 따르면, 모바일기기의 이동상태를 고려하여 비콘 탐색주기를 조절함으로써 모바일기기의 전력소모를 최소화할 수 있다.

궁극적으로, 모바일기기의 이동상태를 고려하여 비콘 탐색주기가 조절되므로, 손실되는 비콘 메시지를 최소화함으로써 비콘을 이용한 서비스의 품질을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 비콘 탐지 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 비콘 탐색주기 설정부의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 비콘 탐지 방법의 흐름도이다.
도 4는 본 발명이 적용된 BLE 스캐닝 전력 소모 분포를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 동적 스캐닝 알고리즘을 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 움직임 유효성을 판단하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 7은 3축 가속도센서로부터 수신된 센싱값을 나타낸 파형도이다.
도 8은 가속도 센싱값 중에서 특정 축에 대한 변화량을 나타낸 그래프이다.

사물인터넷에 대한 관심이 높아진 현재, 다수의 기업들이 저전력 통신기법을 이용한 블루투스 비콘을 활용해 다양한 서비스를 제공하려는 움직임을 보이고 있다. 하지만 비콘 서비스를 사용하는 모바일 응용 프로그램의 전력 소모 문제에 대한 마땅한 해결책을 제시하지 못하고 있다. 이러한 문제를 해결하고자 본 발명에서는 전력 소모를 효율적으로 제어하기 위해, 스캐닝 주기를 동적으로 조절하는 비콘 탐지 기법을 제안한다. 일정한 주기로 비콘을 탐색하던 기존의 정적 스캔 주기 방식과 달리, 본 발명에서 제안하는 방법은 모바일기기의 이동성을 고려하여 스캔 주기를 동적으로 조절함으로써 모바일기기의 전력소모량을 감소시킬 수 있다.

본 발명에서 제안하는 동적 스캐닝을 하기 위해서 모바일기기 내의 가속도 센서를 이용할 수 있다. 가속도 센서를 이용하여 모바일기기의 이동을 감지하며, 이 정보를 이용하여 모바일기기가 이동했다고 판단되는 기준 값을 설정할 수 있다. 설정한 기준 값보다 측정되는 값이 커지면 모바일기기의 탐색주기를 빠르게 하여 비콘 기기의 인식률을 높여야 하고, 기준 값보다 측정 값이 작다면 모바일기기가 이동하지 않는다고 판단하여 탐색주기를 늦춰 전력 소모를 줄여야 한다.

이하, 본 발명의 비콘 탐지 시스템 및 방법에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 비콘 탐지 시스템의 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 비콘 탐지 시스템은, 이동상태에 대응하여 비콘 탐색주기를 설정하는 모바일기기(1)와, 특정 정보를 브로드캐스팅하는 비콘(장치)(2)을 포함한다.

여기서, 모바일기기(1)는, 모바일기기(1)의 이동속도를 측정하는 이동속도 측정부(11)와, 시간별 이동속도정보를 저장하는 이동속도정보 저장부(12)와, 이동속도와 측정된 이동가속도에 대응하여 비콘 탐색주기를 설정하는 비콘 탐색주기 설정부(13)와, 비콘 탐색주기에 대응하여 탐색신호를 출력하는 근거리 통신부(14)를 포함한다.

여기서, 근거리 통신부(14)는 블루투스 모듈을 의미한다.

여기에, 모바일기기(1)에는 이동속도 및 비콘 탐색주기를 출력하는 출력부(15)를 더 포함될 수 있다.

한편, 이동속도 측정부(11)는 가속도 센서, 자이로센서, GPS를 선택적으로 결합하여 운용될 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 비콘 탐지 시스템은, 모바일기기(1)의 이동속도와 이동가속도에 대응하여 모바일기기(1)에서 비콘 탐색주기를 설정하여 탐색신호를 출력한다. 한편, 비콘(2)은 특정 정보를 특정 채널을 통해 주기적으로 브로드캐스팅한다. 즉, 블루투스 비콘(2)을 통해 서비스를 제공하는 다수의 상점들은 브로드캐스트 방식으로 지속적으로 신호를 발생시킨다. 사용자는 모바일기기(1)의 블루투스 기능이 활성화된 상태로 이런 지역을 지나가게 될 경우, 모바일기기(1)가 비콘 통신 가능 영역에 접근하게 되면 해당 비콘(2)에서 보내는 신호를 탐지하고, 해당 상점에서 제공하는 서비스 및 정보를 이용할 수 있다.

한편, 블루투스 비콘(2)에서는 일례로서 세 개의 채널(37, 38, 39)을 이용하여 서비스를 제공한다. 블루투스 비콘(2)이 세 개의 채널을 번갈아 이용하여 서비스를 제공하기 때문에, 이 서비스를 이용하려는 모바일기기(1)에서도 세 개의 채널을 탐색해야 한다. 하지만 이러한 방식은 모바일기기(1)가 이동 중에 있을 때 광고를 놓칠 가능성이 있다. 예를 들어 특정 상점의 블루투스 비콘(2)이 37번 채널을 이용하여 서비스를 제공 중일 때 해당 상점이 제공하는 서비스를 이용하고자 하는 모바일기기(1)는 동일한 시점에 37번 채널과 통신을 해야 한다. 하지만 모바일기기(1)에서는 이용하고자 하는 서비스가 세 채널 중 어느 채널에서 제공되는지 모르기 때문에 37번, 38번, 39번 모두를 탐색한 후 원하는 서비스를 제공받을 수 있다. 또한, 모바일기기(1)의 이동성을 고려하지 않는다면, 모바일기기(1)가 빠르게 이동할 경우 세 채널을 탐색하는 와중에 비콘 통신 가능 영역에서 벗어나게 되어 특정 상점의 비콘 메시지를 놓치게 된다. 따라서 본 발명에서와 같이 모바일기기(1)의 이동성을 고려해서 스캐닝 주기를 조절하면 놓치는 메시지를 최소화할 수 있을 뿐 아니라, 또한 움직임이 없을 때는 스캐닝을 적게 하도록 하면 전력 소모도 최소화 할 수 있게 된다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 비콘 탐색주기 설정부의 구성도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 비콘 탐색주기 설정부(13)는, 이동속도정보 저장부(12)로부터 제공된 이전속도와 현재속도로부터 이동가속도를 측정하는 이동가속도 측정부(131)와, 현재 이동속도에 대응한 탐색주기와 이동가속도에 대응한 탐색주기를 테이블화시켜 저장하고 있는 테이블 저장부(132)와, 테이블 저장부(132)을 참고하여 이동속도와 이동가속도에 대응한 탐색주기로 실시간 변경하는 탐색주기 변경부(133)를 포함한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 비콘 탐색주기 설정부(13)는, 이동가속도를 측정하고, 테이블 저장부(132)로부터 이동가속도에 대응하는 탐색주기를 독출하여, 해당 탐색주기로 실시간 변경한다. 그리고, 본 발명에서는 이동가속도의 변화 값이 설정 값 이내일 경우에는, 테이블 저장부(132)에서 현재 이동속도에 대응하여 미리 저장된 탐색주기로 실시간 변경한다. 즉, 이동가속도의 변화폭이 클 경우에는 일시적으로 이동가속도에 대응하여 탐색주기를 조절하고, 이후 이동가속도의 변화 값이 설정 값 이내일 경우에는 현재 이동속도에 대응하여 미리 저장된 탐색주기로 변경함으로써 전력소비패턴을 최적화시키는 것이 바람직하다.

그러면, 여기서 상기와 같이 구성된 시스템을 이용한 본 발명의 비콘 탐지 방법에 대해 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 비콘 탐지 방법의 흐름도이다.

도 3을 참조하면, 모바일기기(1)의 블루투스 모듈이 활성화되면(S1), 이동속도 측정부(11)에서는 이동속도를 측정하여 이동속도정보 저장부(12)에 저장함과 아울러 비콘 탐색주기 설정부(13)로 전달한다(S2).

이에, 이동가속도 측정부(131)에서는 현재속도와 이동속도정보 저장부(12)에 저장된 이전속도와의 비율을 통해 이동가속도를 측정한다(S3).

이어서, 탐색주기 변경부(133)에서는 테이블 저장부(132)에서 이동가속도에 대응하는 탐색주기를 독출하고, 해당 탐색주기로 탐색신호를 출력한다(S4 ~ S5).

한편, 이동가속도 측정부(131)에서 이동가속도의 모니터링이 계속 이루어지게 되고, 이 때 이동가속도의 변화 값이 설정 값 이내일 경우에는, 테이블 저장부(132)에서 현재 이동속도에 대응하여 미리 저장된 탐색주기로 실시간 변경한다(S6 ~ S7).

이와 같이, 본 발명에서는 이동가속도가 설정 값 이내에서 변동이 없다면, 테이블 저장부(132)에서 현재 이동속도에 대응하여 미리 저장된 탐색주기로 실시간 변경한다.

도 4는 본 발명이 적용된 BLE 스캐닝 전력 소모 분포를 나타낸 그래프이다.

제안하는 동적 스캐닝의 효과를 예측하기 위해서 BLE 스캐닝에 따른 모바일기기(1) 전력 소모를 측정하는 실험을 수행했다. 기존 연구의 경우 모바일기기(1)에서의 BLE 전력 소모가 아닌 비콘과 같은 광고기기 관점에서의 전력소모 분석만 있었다. 따라서 BLE 스캐닝에 따른 모바일기기(1)에서의 전력 소모는 직접 측정하여 분석 했다.

실험을 위해서 안드로이드 KitKat(4.4.4)과 LG Nexus 4를 사용 했으며 내부 충전 제어 회로인 Qualcomm PM8921 칩이 제공해주는 현재 전압과 소모 전류 값을 이용해서 전력소모를 측정했다. 실험에 사용된 응용프로그램은 기본 샘플 코드인 BluetoothLeGatt이다.

실험 결과는 도 4와 같으며, BLE 스캐닝을 한 것과 그렇지 않은 상태로 나눠진다. 실험은 각각 1분 이내로 수행했다. 도 4의 가로축은 측정시간을 나타내며, 세로축은 측정된 전력 소비 값을 나타낸다.

BLE 스캐닝을 주기적으로 했을 때의 전력 소모는 그림 2에서 X표시와 붉은 선과 같고, O표시와 검정 선은 어떠한 동작도 취하지 않는 상태에서의 전력 소모량이다.

비콘 탐색을 하지 않는 상태의 경우 최소 소비전력은 1058mW, 최대 소비전력은 1690mW이며 평균적으로 1260mW의 전력 소비를 보였다. 동일한 조건에서 비콘 탐색을 할 경우 소비되는 최대 전력 소비량과 최소 전력 소비량은 각각 1428mW, 2219mW이며 평균적으로 1645mW의 전력을 소비하게 된다. BLE 스캐닝을 하지 않은 상태에서 2회가량 전력소비가 증가하는데 이는 3G와 같이 통제하지 않은 변수들에 의한 증가로 보인다.

BLE 스캐닝을 하는 상태에서는 10회의 급격한 전력소비를 볼 수 있는데, 이때마다 모바일기기(1)에서 RF 신호를 통해 BLE 스캐닝을 진행한다.

따라서 일정 시간 간격에 따라 지속적으로 비콘을 탐지하는 기존 방식 대신 모바일기기(1)의 이동성을 고려해 탐색주기를 조절하면, 세 개의 채널을 탐색할 때 손실되는 비콘 메시지를 줄일 수 있고 동시에 탐색하는데 사용되는 전력을 최대 529mW, 최소 371mW만큼 줄일 수 있다.

도 5는 본 발명의 동적 스캐닝 알고리즘을 나타낸 것이다.

먼저, 동적 스캐닝 알고리즘에서는 모바일기기(1)의 이동성을 측정하기 위해 가속도 센서를 이용하기로 한다.

도 5를 참조하면, 가속도 센서에 의해 측정된 값이 절대적으로 모바일기기(1)의 이동을 판단할 수 있는 값이 아니다. 이를 판단할 수 있도록 최소 이동 값을 구하고 이를 e 라고 한다. 또한, 모바일기기(1)가 이동하지 않는다고 해서 비콘 탐지가 중지된 상태가 아니다. 따라서 비콘(2)을 탐색하는 주기를 최소화해 전력 소비를 최대한 줄이게 되는데, 이 때 전력 소비를 최소화시키는 최소 주기 값을 f 라 한다. 입력 값으로는 모바일기기(1)의 움직이는 정도 S를 가지며, 비콘 탐색주기 F 를 출력 값으로 가진다. 이 값들을 이용해 이 모바일기기(1)의 이동속도에 따라 비콘 탐색주기를 변화시킨다.

우선 최초의 F 는 f 를 가져 최소한의 주기로 비콘(2)을 탐지하도록 한다. 블루투스 기능이 활성화되어 있을 때에 한해 다음 동작들을 반복적으로 실행한다. 만일 모바일기기(1)의 움직임이 e 와 p(과거 이동 값) 를 넘어서면 모바일기기(1)가 이동을 시작했거나, 이전 이동속도보다 빠르게 움직이고 있다고 판단할 수 있으므로 F 가 증가하고, 현재 이동 값을 과거 이동 값 p 에 저장한다. 모바일기기(1)의 이동 값이 과거 이동 값 p 보다 작아졌지만 최소 이동 값보다 클 경우 모바일기기(1)가 정지상태는 아니지만 이동속도를 줄여서 이동 중이라 판단하고 주기를 감소시키며 역시 현재 이동 값을 과거 이동 값에 저장한다. 하지만 모바일기기(1)의 이동 값이 최소 이동 값보다 작아질 경우 모바일기기(1)가 비콘 통신 가능 영역에 접근하게 될 가능성이 낮으므로 비콘 탐색주기를 최소 탐색주기로 설정해 전력 소모량을 줄인다.

본 실시예에서는 현재 이동 값과 과거 이동 값과의 차이를 이용하여 비콘 탐색주기를 조절하는 경우에 대해 설명하고 있으나, 상기한 바와 같이, 이동속도와 이동가속도를 이용하여 비콘 탐색주기를 조절할 수도 있다.

한편, 본 발명에서는 모바일기기의 속도 또는 가속도에 대응하여 비콘 탐색주기를 변경하기 이전 단계로서, 모바일기기 이동여부에 대응하여 블루투스를 활성화시키는 과정을 더 진행할 수 있다. 이는 모바일기기의 이동여부에 대응하여 블루투스 모듈의 동작 여부를 결정함으로써 전력소모를 최소화하기 위함이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 움직임 유효성을 판단하는 과정을 나타낸 흐름도이다.

도 6을 참조하면, 3축 가속도센서를 이용하여 3축 가속도를 센싱한다(S11). 도 7은 3축 가속도센서로부터 생성된 센싱값을 나타낸 파형도이다.

이 때, x,y,z 3축 센싱값 중에서 변화량이 가장 큰 센싱값을 선택한다(S12). 도 7에서와 같이, z축 센싱값을 선택할 수 있을 것이다.

이어서, 현재 z축 센싱값과 이전 z축 센싱값의 절대차가 설정값보다 크거나 같은지를 판단한다(S13).

절대차가 설정값보다 크거나 같을 경우에는 다음 단계로 진행하고, 절대차가 설정값보다 작을 경우에는 해당 센싱값을 제거한다. 즉, 이 과정은 절대차가 설정값보다 작은 경우에 잡음(noise)로 판단하여 해당 값을 제거함으로써 움직임의 정확도 향상시키기 위함이다.

각 축에서 센싱된 가속도 센싱값은 계속하여 갱신이 이루어진다(S14). 즉, 기존에 있던 New_sample 값은 Old_sample에 저장하고, 현재 수집한 가속도 센싱값을 New_sample에 저장한다. 이는 바로 직전 센싱값과 현재 센싱값 사이의 변화량을 계산하기 위함이다. 가속도 센싱값의 갱신 및 저장은 블루투스 모듈에서의 탐색 주기를 변경시키는 데이터로서 활용된다. 즉, 가속도 변화량 또는 현재 속도에 대응하여 탐색 주기를 설정하는 데이터로 이용된다.

이어서, Old sample과 new_sample 두 점의 기울기가 음수인지 여부와, 두 점이 임계값을 지나는 값인지를 확인한다(S15). 도 8은 가속도 센싱값 중에서 특정 축에 대한 변화량을 나타낸 그래프이다. 이 그래프는 사람이 걸을 때 일반적으로 발생하는 z축의 가속도 변화량을 나타낸 패턴이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 초록색의 센싱값 라인이 주황색의 임계값(threshold) 라인을 지나는 경우에 움직임이 있는 것으로 판단할 수 있다. 특히, 주황색 라인 중에서 가속도가 올라가는 때가 아닌 내려갈 때 임계값 라인을 통과하는 경우에 정상적인 사용자(모바일기기)의 움직임이 있는 것으로 판단한다.

그리고, 임계값을 통과하는 시간간의 간격을 확인하여 사용자 움직임의 유효성에 대해 판별한다(S16). 즉, 이전 사용자 움직임과의 시간차이를 고려해서 해당 가속도 센싱값을 통한 사용자 움직임 판별이 유효한 것인지를 확인한다. 예를 들면, 일반 사람은 최대 1초에 5번 걸을 수 있고 최소 2초에 1걸음 걷는다고 가정하면, 해당 예에서 최대시간 간격은 2초이며 최소시간 간격은 0.2초이다. 이는, 아무리 가속도 값의 갱신 빨아야 0.2초 보다는 느려야 하며 아무리 늦어도 2초보다는 빨라야 한다는 것이다. 따라서, 유효한 일반 사람의 움직임 시간간격을 설정하여 해당 최소와 최대 간격 사이에 갱신 주기가 위치하지 않을 경우에는 모두 유효하지 않은 움직임으로 판단한다. 유효하지 않음 움직임으로 판단되면 현재 모드를 준비 모드로 설정하고 단계 S1로 이동하고(S17), 유효한 움직임으로 판단되면 다음 단계로 이동하다. 여기서, 준비 모드는 블루투스 모듈이 비활성화되거나 비활성화된 상태가 유지됨을 의미한다.

이어서, 현재 모드가 연속 센싱 모드인지 아닌지를 판별한다(S18). 연속 센싱 모드라면 지금 발생한 움직임을 유효한 사용자 움직임으로 인지하게 되며, 이에 블루투스 모듈은 활성화되거나 활성화 상태를 유지시킨다(S19).

한편, 현재 모드가 연속 센싱 모드가 아니라면, 이어서 연속 센싱 값이 미리 설정된 최소 연속 센싱 값 보다 크거나 같은지를 비교한다(S20). 이는 현재 사용자의 움직임이 유효한 패턴인지를 판단하기 위한 것으로서, 사용자가 걸음이나 뛰기 같은 유효한 리듬이 있는 움직임을 했을 때만 움직임으로 판별한다.

만약, 최소 연속 센싱값을 4로 설정 했다면, S5 이후에 최소 4번의 유효한 움직임이 기록 되어야 한다. 이렇게 돼서 연속 센싱 모드로 변환되면 그 후에 발생된 가속도 변화량에 대해서는 사용자 움직임으로 판단한다. 한편, 한번이라도 중간에 유효하지 않은 움직임이 S5에서 판단된다면 다시 준비 모드로 변경되며 위와 같은 작업을 반복 한다(S21 ~ S22). 이에 블루투스 모듈은 사용자 움직임에 대응하여 온/오프를 반복함으로써 전력소비를 최소화할 수 있다.

이와 같이, 본 발명에서는 고정적인 주기를 가지고 비콘(2)을 탐색하는 기존의 스캐닝 알고리즘을 보완하기 위해서 모바일기기(1) 이동성을 고려한 동적 스캐닝을 제안하고 있다. 실험 결과, 비콘(2)의 스캐닝을 통해 낭비되는 전력이 최대 500mW인 것을 확인할 수 있었다. 따라서 모바일기기(1)의 이동성을 고려한 비콘 스캐닝 방식은 모바일기기(1)의 이동이 없거나 느릴 경우엔 매회 500mW의 전력소모를 절약하게 된다. 추가로 모바일기기(1)의 이동성에 맞추어 비콘 스캐닝 주기를 올림으로써 손실되는 비콘 메시지를 줄여 궁극적으로 비콘(2)을 이용한 서비스의 품질을 향상시킬 수 있다.

이상에서 몇 가지 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것이 아니고 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다.

1 : 모바일기기
11 : 이동속도 측정부
12 : 이동속도정보 저장부
13 : 비콘 탐색주기 설정부
131 : 이동가속도 측정부
132 : 테이블 저장부
133 : 탐색주기 변경부
2 : 비콘

Claims

이동상태에 대응하여 비콘 탐색주기를 설정하는 모바일기기와, 특정 정보를 브로드캐스팅하는 비콘을 포함하는 비콘 탐지 시스템으로서,
상기 모바일기기는,
상기 모바일기기의 이동속도를 측정하는 이동속도 측정부;
시간별 이동속도정보를 저장하는 이동속도정보 저장부;
상기 이동속도와 측정된 이동가속도에 대응하여 비콘 탐색주기를 설정하는 비콘 탐색주기 설정부; 및
상기 비콘 탐색주기에 대응하여 탐색신호를 출력하는 근거리 통신부를 포함하는 비콘 탐지 시스템.
제1항에 있어서,
상기 비콘 탐색주기 설정부는,
상기 이동속도정보 저장부로부터 제공된 이전속도와 현재속도로부터 이동가속도를 측정하는 이동가속도 측정부;
현재 이동속도에 대응한 탐색주기와 이동가속도에 대응한 탐색주기를 테이블화시켜 저장하고 있는 테이블 저장부; 및
상기 테이블 저장부를 참고하여 이동속도와 이동가속도에 대응한 탐색주기로 실시간 변경하는 탐색주기 변경부를 포함하는 비콘 탐지 시스템.
이동속도 측정부에서는 이동속도를 측정하여 이동속도정보 저장부에 저장함과 아울러 비콘 탐색주기 설정부로 전달하는 단계;
상기 비콘 탐색주기 설정부의 이동가속도 측정부에서 현재속도와 상기 이동속도정보 저장부에 저장된 이전속도와의 비율을 통해 이동가속도를 측정하는 단계; 및
탐색주기 변경부에서는 테이블 저장부에서 이동가속도에 대응하는 탐색주기를 독출하고, 해당 탐색주기로 탐색신호를 출력하는 단계를 포함하는 비콘 탐지 방법.
제3항에 있어서,
상기 이동가속도 측정부에서 이동가속도의 모니터링을 통해, 상기 이동가속도의 변화 값이 설정 값 이내일 경우에는, 상기 테이블 저장부에서 현재 이동속도에 대응하여 미리 저장된 탐색주기로 실시간 변경하는 비콘 탐지 방법.
제3항에 있어서,
모바일기기의 움직임 유효성을 판단하는 단계를 더 포함하는 비콘 탐지 방법.
제5항에 있어서,
상기 모바일기기의 움직임 유효성을 판단은,
가속도 증분 및 미리 설정된 임계값을 지나는지를 판단하는 단계;
상기 가속도 증분 및 미리 설정된 임계값을 지나는 경우, 상기 임계값을 통과하는 시간간의 간격이 미리 설정된 시간범위에 존재하는지 판단하는 단계; 및
상기 임계값을 통과하는 시간간의 간격이 미리 설정된 시간범위에 존재하는 경우, 현재 모드가 연속 센싱 모드이면 상기 모바일기기의 움직임으로 판단하는 단계를 포함하는 비콘 탐지 방법.
제6항에 있어서,
상기 현재 모드가 연속 센싱 모드가 아니면, 연속 센싱 값이 미리 설정된 최소 연속 센싱 값 보다 크거나 같은지를 비교하여 연속 센싱 모드 또는 준비 모드로 진행하는 비콘 탐지 방법.
제7항에 있어서,
상기 연속 센싱 값이 설정값 이상이면, 블루투스 모듈을 구동 또는 구동상태를 유지시키는 비콘 탐지 방법.
제5항에 있어서,
상기 모바일기기의 움직임 정도를 센싱하는 단계를 더 포함하는 비콘 탐지 방법.
제9항에 있어서,
상기 모바일기기의 움직임 정도는 3축 가속도 센서의 센싱에 의해 판단되는 비콘 탐지 방법.
제10항에 있어서,
상기 3축 가속도 센서 중에서 변화량이 가장 큰 센싱값을 이용하여 상기 모바일기기의 움직임 정도를 판단하는 비콘 탐지 방법.
제11항에 있어서,
상기 변화량이 가장 큰 센싱값의 갱신이 이루어지며, 상기 갱신된 센싱값에 대응하여 상기 비콘 탐색주기의 변경이 이루어지는 비콘 탐지 방법.
모바일기기에 설정된 최소 이동 값에서 전력 소비를 최소화시키는 최소 주기 값으로 비콘 탐색주기를 설정하는 단계;
상기 모바일기기의 움직임 정도에 대응하여 비콘 탐색주기를 변경하는 단계; 및
상기 모바일기기의 움직임 정도가 상기 최소 이동 값보다 작을 경우에 비콘 탐색을 중지하거나 상기 최소 주기 값으로 비콘 탐색주기를 설정하는 단계를 포함하는 비콘 탐지 방법.