KR20170099352A

KR20170099352A - 사물 인터넷을 위한 이동형 3차원 지오펜스 서비스 시스템

Info

Publication number: KR20170099352A
Application number: KR1020160171557A
Authority: KR
Inventors: 전병국; 조성국
Original assignee: 강릉원주대학교산학협력단
Priority date: 2016-02-23
Filing date: 2016-12-15
Publication date: 2017-08-31
Also published as: KR101811546B1; KR101850221B1; KR20170099353A

Abstract

본 발명은 GPS 모듈과 와이파이 모듈을 이용하여 위치 정보를 수집하는 혼합 측위 기술을 이용하는 사물 인터넷을 위한 이동형 3차원 지오펜스 서비스 시스템에 관한 것으로, 이동 가능한 사람이나 사물의 이동 경로에 따라 지오펜스 영역이 위치 가변되는 이동형 지오펜스를 적용함으로써 지오펜스 서비스의 활용 범위를 넓히고, 사용자의 서비스 신뢰도를 높이며, 서비스 제공에 따른 전력 소모를 줄이며, 건물 내에서의 층간 이동을 인식하는 3차원 지오펜스 서비스를 제공할 수 있다.

Description

사물 인터넷을 위한 이동형 3차원 지오펜스 서비스 시스템{A Mobile Three-Dimensional Geofence Service System For The Internet Of Things}

본 발명은 이동 객체의 이동 경로에 따라 위치 가변되는 이동형 지오펜스를 이용하여 지오펜스 서비스를 수행하는 사물 인터넷을 위한 이동형 3차원 지오펜스 서비스 시스템에 관한 것이다.

대부분의 스마트폰에 GPS가 탑재되면서 실생활의 다양한 영역에 위치 기반 서비스가 활용되고 있다. 원하는 목적지까지의 최적 경로를 알려주는 길안내(내비게이션) 서비스와 함께 이용자의 위치정보를 기반으로 하는 지오펜스 서비스가 등장하였다. 지오펜스 서비스는 관심지역(Point of Interest;POI)을 기준으로 사전에 설정된 반경(지오펜스 영역) 안으로 사용자가 진입하거나 이탈시 문자 메시지로 알려주며, 이미 광고 시장에 활발하게 활용되고 있다.

종래에는 지오펜스 서비스를 제공받을 수 있는 지오펜스 영역들을 사전에 설정해 두고, 이러한 지오펜스 영역들에 진입한 경우 문자 메시지로 알려주기 때문에 서비스 범위가 서비스 제공자에 의존할 수밖에 없어 서비스 제공자에 의해 설정된 지역에서만 서비스가 이루어지게 된다.

또한, 실내로 들어가면 GPS를 이용한 위치 측정이 불가능하고, 실내 공간이 대형화됨에 따라 실내에서의 지오펜스 서비스 필요성이 증대되고 있다.

또한, 이용자의 위치 정보를 지속적으로 추적하여 지오펜스 서비스를 수행하려면 스마트폰, 태블릿 PC 등과 같은 이동 단말의 소모 전력이 늘어나게 되고, 이에 따라 사용자는 배터리 용량을 충분히 확보하거나 보조 배터리를 구비해야 하는 사용상 불편이 따른다.

또한 인터넷을 자유롭게 활용할 수 있는 디바이스가 스마트폰에서 태블릿 PC, 스마트 TV, 등 ICT 기기 대부분을 수용할 뿐만 아니라 자동차, 조명, 가전, 시설물의 제어시스템 등 다양한 사물들이 네트워크에 연결됨에 따라 인간과 인간, 인간과 사물, 사물과 사물을 연결하는 사물 인터넷이라는 새로운 통신 환경에서 지오펜스 서비스를 수행하는 현장의 요구가 커지고 있는 실정이다.

한국등록특허 제10-1504555호(2015.03.23. 공고) 한국공개특허 제10-2015-0111450호(2015.10.06. 공개)

없음

본 발명의 목적은 이동 객체의 이동 경로에 따라 위치 가변되는 이동형 지오펜스를 도입하여 지오펜스 서비스의 활용 범위를 넓히는 것이다.

또한 본 발명의 목적은 이동 객체의 이동 경로에 따라 위치 가변되는 이동형 지오펜스 내에 존재하고 있음에도 불구하고 위치 측정이 애매한 장소로서 실외와 실내의 경계 영역에서 사용자 위치를 정확하게 식별하여 서비스의 신뢰도를 향상하는 것이다.

또한 본 발명의 목적은 이동 객체의 이동 경로에 따라 위치 가변되는 이동형 지오펜스 지속 시간을 한시적으로 적용함으로써 이동 단말의 소모 전력을 줄일 수 있도록 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 사물 인터넷을 위한 이동형 3차원 지오펜스 서비스 시스템은, 실외 또는 실내에서 위치 측정을 위한 위치 데이터를 수집, 가공, 전송하는 이동 단말; 및 상기 이동 단말과 통신망을 통해 연결되고, 상기 이동 단말로부터 전달받은 위치 데이터에 따라 지오펜스 영역을 설정하고, 설정된 지오펜스 영역에 상기 이동 단말을 휴대한 이동 객체의 진입 또는 이탈 여부를 판단한 결과에 따라 지오펜스 서비스를 수행하는 3차원 지오펜스 서버;를 포함하되, 상기 이동 단말은, 상기 위치 데이터로서 실내에서 수집된 무선 액세스 포인트의 맥 어드레스 정보를 상기 3차원 지오펜스 서버에 직접 전달하고, 상기 위치 데이터로서 실외에서 수집된 GPS 데이터와 사용자에 의해 설정된 지오펜스 반경을 포함한 지오펜스 데이터를 상기 3차원 지오펜스 서버에 전달하며, 상기 3차원 지오펜스 서버는, 상기 이동 단말로부터 전달받은 맥 어드레스 정보와 지오펜스 데이터를 근거로 3차원 공간상 상기 이동 단말 위치를 분석한 결과에 따라 이동형 지오펜스 영역을 설정하며, 상기 이동 단말의 위치를 모니터링하여 변경되는 상기 이동 단말의 위치를 업 데이트함과 아울러 상기 이동형 지오펜스 영역을 재설정하며, 상기 재설정된 이동형 지오펜스 영역을 근거로 하여 지오펜스 서비스를 한시적으로 적용하기 위하여 타임스탬프를 설정하고, 설정된 타임스탬프에 의해 미리 정해지는 시간이 경과하면 지오펜스 서비스를 비활성화시키며, 상기 이동 단말에서 GPS 데이터와 무선 액세스 포인트의 맥어드레스를 동시에 수집할 수 있는 실외와 실내의 경계 영역에서는 무선 액세스 포인트 신호의 수신강도를 이용하여 실외 또는 실내 영역 중 어느 하나의 영역에 위치하는지를 판단하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 이동 단말에서 수집하는 무선 액센트 포인트 신호의 수신강도에 따라 복수 무선 액세스 포인트에 대해 우선순위 신호그룹과 차순위 신호그룹으로 구분하고, 상기 우선순위 신호그룹과 차순위 신호그룹이 모두 생성되는 경우 실내 영역으로 판단하고, 상기 우선순위 신호그룹이 생성되나 상기 차순위 신호그룹이 생성되지 않은 경우 실외 영역으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 무선 액세스 포인트의 맥어드레스 정보는 맥어드레스와 층 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같은 본 발명은 지오펜스 서비스를 활성화시킨 상태에서 이동 객체의 이동 경로에 따라 위치 가변되는 이동형 지오펜스에 근거하여 지오펜스 서비스를 수행할 수 있기 때문에, 종래기술에서와 같이 서비스 제공자에 의한 일방적인 서비스 제공 방식에 비하여 서비스 만족도를 높이고, 쿠폰이나 이벤트를 문자 메시지로 푸시하여 알려주는 광고 분야에 유용하게 사용할 수 있다.

또한 본 발명은 이동 객체의 이동 경로에 따라 위치 가변되는 이동형 지오펜스를 적용하는 가상의 지오펜스 영역에 대해 타임 스탬프를 설정하고, 타임 스탬프에 기반하여 지오펜스 서비스를 자동으로 비활성화함으로써 이동 단말의 소모 전력을 줄일 수 있다.

또한 상기 이동 객체는 통신망에 연결되어 위치 추적이 가능한 사물로서 무인 자율 자동차, 선박, 자전거 중 적어도 어느 하나를 포함하고, 상기 3차원 지오펜스 서버와 협력하여 지오펜스 서비스를 제공받는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 사물 인터넷을 위한 이동형 3차원 지오펜스 서비스 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2a는 지오펜스 영역에 위치한 건물의 3차원 공간에서의 위치 정보를 기반으로 지오펜스 서비스를 제공시 적용하는 AP(무선 액세스 포인트)를 설명하기 위한 도면이고, 도 2b는 종래기술에서 지오펜스 서비스를 위하여 지오펜스 영역들이 설정된 예를 나타낸 도면이고, 도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 이동형 지오펜스를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이동 단말과 3차원 지오펜스 서버가 협력하여 이동형 지오펜스 설정 및 업데이트 과정을 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이동 단말과 3차원 지오펜스 서버가 협력하여 지오펜스 서비스를 수행하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 5 내지 도 10b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이동 단말이 애플리케이션을 구동한 경우 여러 상황에 해당하는 각각의 예시 화면을 나타낸다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 사물 인터넷을 위한 이동형 3차원 지오펜스 서비스 시스템에 적용하는 이동 단말의 블록도이다.
도 12는 가상의 지오펜스 영역에 예시적으로 표시한 건물의 실외와 실내의 경계 영역으로 이동하는 사용자 위치를 잘못 인식하는 인식 오류의 유형을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 위치식별 알고리즘 2를 설명하기 위한 도면이다.
도 14 내지 도 19는 본 발명의 제2 실시예에 따른 이동 단말의 애플리케이션을 구동한 경우 여러 상황에 해당하는 각각의 예시화면을 나타낸 것이다.
도 20은 본 발명의 제2 실시예에 따른 3차원 지오펜스 서비스를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 21은 본 발명의 제3 실시예에 따른 시한적 속성을 갖는 지오펜스 서비스 동작을 설명하기 위한 이동 단말의 블록도이다.
도 22는 본 발명의 제3 실시예에 따른 시한적 속성을 갖는 지오펜스 서비스 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 23 내지 도 30은 본 발명의 제3 실시예에 따른 이동 단말의 애플리케이션을 구동한 경우 여러 상황에 해당하는 각각의 예시화면을 나타낸 것이다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명함으로써 본 발명을 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다. 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

[제1 실시예]

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 사물 인터넷을 위한 이동형 3차원 지오펜스 서비스 시스템(이하 서비스 시스템이라 한다)을 설명하기 위한 블록도이다.

상기 서비스 시스템은 통신망으로 연결된 이동 객체(사람이나 사물)이 휴대한 이동 단말(1), 3차원 지오펜스 서버(1000), 사물(2000) 등을 포함할 수 있다.

본 명세서에서 설명되는 이동 단말(1)은 휴대폰, 스마트폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 태블릿 PC(tablet PC), 웨어러블 디바이스(wearable device, 예를 들어, 워치형 단말기(smartwatch), 글래스형 단말기(smart glass), HMD(head mounted display)) 등이 포함될 수 있다.

또한 본 명세서에서 설명되는 이동 단말(1)은 무선 통신부, 입력부, 출력부, 저장부, 인터페이스부, 제어부 및 전원공급부 등을 포함할 수 있다.

상기 구성요소 중 무선 통신부는 방송 수신모듈, 이동통신 모듈, 무선 인터넷 모듈, 근거리 통신모듈, 위치정보 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

방송 수신모듈은 방송 채널을 통하여 외부의 방송 관리 서버로부터 방송 신호 및/또는 방송 관련된 정보를 수신한다. 상기 방송 채널은 위성 채널, 지상파 채널을 포함할 수 있다.

이동통신 모듈은 이동통신을 위한 기술표준들 또는 통신방식에 따라 구축된 이동 통신망 상에서 기지국, 외부의 단말, 서버 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신한다. 상기 무선 신호는, 음성 호 신호, 화상 통화 호 신호 또는 문자/멀티미디어 메시지 송수신에 따른 다양한 형태의 데이터를 포함할 수 있다.

무선 인터넷 모듈은 무선 인터넷 접속을 위한 모듈을 말하는 것으로, 이동 단말에 내장되거나 외장될 수 있다. 무선 인터넷 모듈은 무선 인터넷 기술들에 따른 통신망에서 무선 신호를 송수신하도록 이루어진다. 무선 인터넷 기술로는, 예를 들어 WAN(Wireless LAN), 와이파이(Wireless-fidelity; Wi-Fi) 등이 있으며, 상기 무선 인터넷 모듈은 상기에서 나열되지 않은 인터넷 기술까지 포함한 범위에서 적어도 하나의 무선 인터넷 기술에 따라 데이터를 송수신하게 된다.

근거리 통신 모듈은 근거리 통신을 위한 것으로서, 블루투스, RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신 중 적어도 하나를 이용하여 근거리 통신을 지원할 수 있다.

위치 정보 모듈은 이동 단말의 위치(또는 현재 위치)를 획득하기 위한 모듈로서, 그의 대표적인 예로서 GPS(Global Positioning System) 모듈 또는 Wi-FI 모듈이 있다. 예를 들어, 이동 단말은 GPS 모듈을 활용하면 GPS 위성에서 보내는 신호를 이용하여 이동 단말의 위치를 획득할 수 있다. 다른 예로서, 이동 단말은 와이파이(Wi-Fi) 모듈을 활용하면, 와이파이(Wi-Fi) 모듈과 무선신호를 송신 또는 수신하는 무선 AP(Wireless Access Point)의 정보에 기반하여, 이동 단말의 위치를 획득할 수 있다. 필요에 따라서 위치 정보 모듈은 치환 또는 부가적으로 이동 단말의 위치에 관한 데이터를 얻기 위해 무선 통신부의 다른 모듈 중 어느 기능을 수행할 수 있다. 위치 정보 모듈은 이동 단말기의 위치(또는 현재 위치)를 획득하기 위해 이용되는 모듈로, 이동 단말의 위치를 직접적으로 계산하거나 획득하는 모듈로 한정되지는 않는다.

입력부는 영상 정보(또는 신호), 오디오 정보(또는 신호), 데이터, 또는 사용자로부터 입력되는 정보의 입력을 위한 것으로서, 영상 정보의 입력을 위하여, 이동 단말은 하나 또는 복수의 카메라를 구비할 수 있다. 카메라는 화상 통화모드 또는 촬영 모드에서 이미지 센서에 의해 얻어지는 정지영상 또는 동영상 등의 화상 프레임을 처리한다.

인터페이스부는 이동 단말에 연결되는 다양한 종류의 외부 기기와의 통로 역할을 수행한다. 이러한 인터페이스부는 유/무선 헤드셋 포트, 외부 충전기 포트, 유/무선 데이터 포트, 메모리 카드 포트, 오디오 I/O(Input/Output) 포트, 비디오 I/O(Input/Output) 포트, 이어폰 포트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이동 단말에서는 상기 인터페이스부에 외부 기기가 연결되는 것에 대응하여 연결된 외부 기기와 관련된 적절한 제어를 수행할 수 있다.

저장부는 이동 단말의 다양한 기능을 지원하는 데이터를 저장한다. 저장부는 이동 단말에서 구동되는 다수의 응용 프로그램(application program 또는 애플리케이션(application)), 이동 단말의 동작을 위한 데이터, 명령어들을 저장할 수 있다. 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는, 무선 통신을 통해 외부 서버로부터 다운로드 될 수 있다. 또한 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는, 이동 단말의 기본적인 기능(예를 들어 전화 착신/발신 기능, 메시지 수신/발신 기능)을 위하여 출고 당시부터 이동 단말 상에 존재할 수 있다. 한편, 응용 프로그램은 저장부에 저장되고, 이동 단말 상에 설치되어 제어부에 의하여 상기 이동 단말의 동작(또는 기능)을 수행하도록 구동될 수 있다.

제어부는 상기 응용 프로그램과 관련된 동작 외에도 통상적으로 이동 단말의 전반적인 동작을 제어한다.

전원 공급부는 제어부의 제어 하에서, 외부의 전원, 내부의 전원을 인가받아 이동 단말에 포함된 각 구성요소들에 전원을 공급한다. 이러한 전원 공급부는 배터리를 포함하며, 상기 배터리는 내장형 배터리 또는 교체 가능한 형태의 배터리가 될 수 있다.

상기 각 구성요소들 중 적어도 일부는, 이하에서 설명되는 다양한 실시예들에 따른 이동 단말의 동작, 제어, 또는 제어방법을 구현하기 위하여 서로 협력하여 동작할 수 있다. 또한 상기 이동 단말의 동작, 제어 또는 제어방법은 상기 저장부에 저장된 적어도 하나의 응용 프로그램의 구동에 의하여 이동 단말 상에서 구현될 수 있다.

도 1에 도시된 구성요소들은 서비스 시스템을 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니어서, 본 명세서 상에서 설명되는 서비스 시스템은 위에서 열거된 구성요소들보다 많거나, 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다. 도 1에서 이동 단말(1)이 3차원 지오펜스 서버(1000)와 협력하여 지오펜스 서비스를 수행하는 것을 예시하는 것일 뿐, 후술하는 바와 같이 이동 단말(1)이 단독으로 지오펜스 서비스를 수행할 수도 있다. 또한, 도 1에서 사물(2000)이 통신망에 연결되어 이동 단말(1) 및 3차원 지오펜스 서버(1000)와 협력하는 것으로 사물 인터넷에 연계한 하나의 예를 나타내는 것일 뿐, 사물(2000)이 제외된 상태로 지오펜스 서비스가 구현될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 서비스 시스템은, 사람이나 사물의 이동 경로에 따라 위치 가변되는 이동형 지오펜스를 설정할 수 있다. 서비스 시스템은 이동형 지오펜스를 적용받는 지오펜스 영역으로의 진입 또는 이탈 여부를 인식할 뿐 아니라 도 2a에서 지오펜스 영역에 위치한 실내 위치 정보를 활용하여 건물 내에서의 층간 이동을 식별하는 등 3차원 공간에서 위치 정보를 기반으로 하는 지오펜스 서비스를 제공할 수 있다. 실내 위치 정보는 건물의 해당 층에 설비된 와이파이(Wi-Fi) 공유기들에 부여된 무선 AP(액세스 포인트)의 맥어드레스(Mac address)와 층 정보를 포함할 수 있다. 여기서 이동형 지오펜스는 실제 지형에 구획된 가상의 영역으로 사람과 사물의 이동 경로에 따라 가상의 영역이 변경되는 점에서 지오펜스 영역이 고정된 일반적인 고정 지오펜스와 차이가 있다.

도 2b에 나타낸 바와 같이 종래기술에서의 고정 지오펜스 영역들(ZIO-SET1)(ZIO-SET2)은 고정 객체(Static object)나 이동 객체(Movable object)에 대응하는 관심지역(POI)으로 사전 설정되며, 이러한 고정 지오펜스 영역들(ZIO-SET1)(ZIO-SET2)에서 이동 객체 예를 들어 사람이 진입 또는 이탈 시 알림 서비스를 수행하는 것이다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 이동형 지오펜스는 도 2c에 나타낸 바와 같이, 사람이나 사물과 같은 이동 객체(Movable object)가 처음 위치에서 이동하는 경우 가변 지오펜스 영역(ZIO-MOV)이 변경될 수 있다. 가변 지오펜스 영역(ZIO-MOV)은 고정 객체에 대응하여 설정된 고정 지오펜스 영역(SET1)과 교차될 수 있고, 사람이나 사물에 종속되어 변경되는 가변 지오펜스 영역(ZIO-MOV)과 고정 지오펜스 영역(ZIO-SET1)의 교차 영역이 달라질 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 서비스 시스템이 고정 지오펜스 영역(ZIO-SET1)과 가변 지오펜스 영역(ZIO-MOV)의 교차 영역 발생 시, 교차 영역이 일정 범위를 초과하는 경우, 교차 영역에 특정 사물이 존재하는 등 다양한 상황에 따라 이벤트를 발생시켜 이동하는 사물에 대하여 맞춤형 지오펜스 서비스를 수행할 수 있다.

본 실시예에 따른 지오펜스 서비스는 이동가능한 사물 예를 들어 통신망에 연결되어 위치 추적이 가능한 무인 자율 자동차, 선박, 자전거 등과 같은 이동 객체에 대해 이동 경로에 따라 가변 지오펜스 영역(ZIO-MOV)을 설정하고, 설정된 가변 지오펜스 영역(ZIO-MOV)을 기반으로 지오펜스 서비스를 수행할 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이동 단말과 3차원 지오펜스 서버가 협력하여 이동형 지오펜스 설정 및 업데이트 과정을 설명하기 위한 블록도이다.

이동 단말(1A)은 실시간 현위치 전달 모듈(90)과 3차원 지오펜스 정보 모듈(91) 등을 포함할 수 있으며, 도 1의 이동 단말(1)에 도시된 구성요소들 중 일부를 병합하여 하나의 통합 모듈로 구성할 수 있다.

상기 실시간 현위치 전달모듈(90)은 주기적으로 수집되는 GPS 데이터(위도와 경도 좌표)를 3차원 지오펜스 정보 모듈(91)에 전달하고 또는 와이파이 공유기에 접속되면 맥어드레스(Mac address)를 3차원 지오펜스 서버(1000A)의 지오펜스 태스크 모듈(1100)에 전달한다. 상기 실시간 현위치 전달모듈(90)은 GPS 모듈과 와이파이 모듈의 기능을 수행하여 이동 단말(1A)의 위치를 식별하기 위한 위치 데이터 수집 수단의 역할을 한다.

상기 3차원 지오펜스 정보 모듈(91)은 GPS 데이터, 지오펜스 반경, 타임스탬프, 디바이스 정보(이동 단말의 식별 번호 등)를 포함하는 지오펜스 데이터를 지오펜스 태스크 모듈(1100)에 전달한다. 이러한 3차원 지오펜스 정보 모듈(91)은 상기 입력부와 출력부 및 저장부의 각 기능을 통합하여 수행할 수 있으며, 예를 들어, 이동형 지오펜스 설정을 위한 설정 화면에서 사용자 명령을 입력받기 위한 입력부의 기능, 지오펜스 서비스 수행을 위한 메시지를 화면에 출력하는 출력부의 기능, 애플리케이션을 포함한 응용 프로그램 및 설정 데이터 등을 저장하는 저장부의 기능, 3차원 지오펜스 서버(1000A)와 협력하여 이동 단말(1A)의 위치 정보를 업데이트하는 제어부의 기능을 수행할 수 있다.

또한 상기 실시간 현위치 전달 모듈(90)과 3차원 지오펜스 정보 모듈(91)은 도 1의 이동 단말(1)을 구성하는 상기 무선 통신부의 기능을 수행할 수 있고, 이러한 무선 통신부를 통하여 획득한 맥어드레스와 지오펜스 데이터를 지오펜스 태스크 모듈(1100)에 각각 전송할 수 있다.

상기 지오펜스 태스크 모듈(1100)은 이동 단말(1A)로부터 와이파이 맥어드레스(Mac address)와 지오펜스 데이터를 전달받아 다양한 지오펜스 서비스를 수행하는 것으로, 먼저 이동 단말(1A)이 접속된 와이파이 정보, 위도 및 경도 좌표를 지속적으로 모니터링하여 지오펜스 데이터베이스(1300)를 업데이트한다. 업데이트 결과는 지오펜스 태스크 모듈(1100)에 의해 위치 분석 모듈(1200)에 전달된다. 위치 분석 모듈(1200)은 지오펜스 태스크 모듈(1100)로부터의 호출(invoke)에 응답하여 지오펜스 서비스를 수행하기 위한 사용자 위치를 분석하는 것으로, 실내에 사용자가 존재하는 경우 이동 단말(1A)로부터 전달받은 와이파이 접속 정보에 근거하여 지오펜스 데이터베이스(1300)에 구축된 맥어드레스(Mac address) 정보와 맵핑한다. 지오펜스 데이터베이스(1300)에 구축된 맥어드레스(Mac address) 정보는 건물의 와이파이 액세스 포인트(AP)에 대한 맥어드레스(Mac address)와 층 정보로 구성되어 있다. 위치 분석 모듈(1200)은 맵핑을 통해 사용자가 건물 내에 몇 층에 있는지 식별하고, 지속적으로 와이파이 접속 상황을 체크하여 사용자의 이동 상황을 식별한 뒤 이동 단말(1A)을 통해 알려주게 된다.

또한 위치 분석 모듈(1200)은 실외에서 수집된 위도 좌표와 경도 좌표로 이동 단말(1A)의 3차원 지오펜스 정보 모듈(91)과 지오펜스 데이터베이스(1300)의 지오펜스 정보를 업데이트한다. 이동 단말(1A)은 마지막으로 업데이트된 지오펜스 정보를 근거로 하여 지오펜스 서비스를 수행할 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이동 단말과 3차원 지오펜스 서버가 협력하여 지오펜스 서비스를 수행하는 과정을 나타낸 도면이다.

도 4를 참조하여 살펴보면, 본 발명의 실시예에 따른 이동 단말(1A)은 3차원 이동형 지오펜스를 이용한 지오펜스 서비스를 수행하기 위한 애플리케이션을 탑재할 수 있다. 이러한 애플리케이션은 3차원 지오펜스 서버(1000A)로부터 다운로드받을 수 있다. 상기 이동 단말(1A)은 애플리케이션을 이용하여 3차원 지오펜스 서버(1000)에 접속할 수 있다. 상기 애플리케이션을 활성화시킨 상태에서, 사용자는 이동형 지오펜스를 설정하기 위한 설정 화면으로 전환할 수 있다(S2).

상기 설정 화면으로 전환되면 이동형 지오펜스의 반경과 지오펜스 서비스를 활성화하기 위한 날짜와 시간, 그리고 지오펜스 서비스를 한시적으로 적용하기 위한 타임스탬프에 대하여 사용자에 의해 설정될 수 있다. 상기 설정 동작에 의하여 설정되는 이동형 지오펜스 영역은 기준좌표(이동형 지오펜스의 중심)에서 일정 거리(사용자에 의해 설정된 지오펜스 반경) 떨어진 영역으로 설정될 수 있다. 여기서 기준 좌표는 사용자가 휴대한 이동 단말(1A)의 위치 정보(위도 좌표 및 경도 좌표)로 지정되거나 사용자에 의해 직접 입력될 수 있다.

한편 설정 동작이 이루어진 후 사용자가 휴대한 이동 단말(1A)의 위치 측정 결과에 따라 이동형 지오펜스 위치는 변경될 수 있다.

실외로 판단된 경우, 이동 단말(1A)의 실시간 현위치 전달모듈(90)에서 수집된 GPS 데이터와 3차원 지오펜스 정보 모듈(91)에 저장된 지오펜스 반경, 타임스탬프, 디바이스 정보를 포함한 지오펜스 데이터를 지오펜스 태스크 모듈(1100)로 전달한다(S3)(S4).

한편 이동 단말(1A)에서 위치 측정 기능을 수행하여 실내로 판단된 경우에는, 실시간 현위치 전달모듈(90)의 와이파이 모듈의 기능을 이용하여 수집한 실내 무선 액세스 포인트(AP)의 맥어드레스 정보를 지오펜스 태스크 모듈(1100)에 전달한다(S3)(S5). 여기서 맥어드레스 정보는 무선 액세스 포인트(AP)의 맥어드레스와 층 정보를 포함한다.

한편 지오펜스 데이터베이스(1300)에는 위치 정보로서 맥어드레스 정보와 지오펜스 데이터를 저장한다(S6). 이와 같이 이동형 지오펜스 설정 동작이 이루어지면 3차원 지오펜스 서버(1000)의 위치 분석 모듈(1200)은 이동형 지오펜스의 위치 변경 여부를 분석함으로써 이동 단말(1A)을 휴대한 사용자 위치를 모니터링하게 된다(S6).

상기 모니터링 동작 과정에서 위치 분석 모듈(1200)이 실시간 현위치 전달 모듈(90)과 3차원 지오펜스 정보모듈(91)로부터 전달되는 데이터에 근거하여 분석한 결과에 따라 위치 변경 여부를 판단한다. 사용자의 위치 변경이 발생한 경우, 상기 위치 분석 모듈(1200)에 의해 지오펜스 데이터베이스(1300)와 이동 단말(1)에 저장된 데이터를 업데이트할 수 있다. 업데이트 과정에 의하여 이동형 지오펜스 영역이 달라지게 된다(S8).

상기 S8 단계에서 위치 변경된 이동형 지오펜스 또는 기 설정된 이동형 지오펜스의 영역에서 지오펜스 서비스를 수행할 수 있다. 이러한 지오펜스 서비스는 이동형 지오펜스 영역 내에 위치한 사용자에게 푸시 메시지를 전달하는 일련의 과정을 포함할 수 있고, 예를 들어 이동형 지오펜스에 존재하는 상점에서 발행한 쿠폰, 광고 문자를 이동 단말(1A)에 전송할 수 있다(S9).

본 발명의 실시예에 따른 이동 단말이 애플리케이션을 구동한 경우 여러 상황에 해당하는 각각의 예시 화면을 참조하여 구체적으로 설명한다.

도 5는 건물 5층에서 애플리케이션을 실행한 경우의 화면이다. 화면에 표시된 알림창(NW1)을 통해 이동 단말(1A)로부터 수집한 사용자가 실내이고 건물 5층에 위치하고 있다는 것을 알려준다. 알림창(NW1)에서 설정 버튼(BT1)을 선택하면 지오펜스 정보를 설정하기 위한 화면으로 전환할 수 있다.

도 6은 지오펜스 정보를 설정하기 위한 화면을 보여준다. 설정 화면에는 이동형 지오펜스 설정에 관련된 기능 버튼들을 표시하는 버튼 설정부(BT2)와, 이동형 지오펜스(ZIO-MOV)의 반경을 설정하는 설정부(F1)를 포함할 수 있다.

설정부(F1)는 지도상에서 기준 좌표를 중심으로 일정 거리에 떨어진 가상의 영역을 구획한다. 기준 좌표는 위치 측정된 이동 단말(1A) 위치에 근거하여 설정되는데, 확보된 GPS 데이터로 산출하거나 실내의 와이파이 액세스 포인트로 산출할 수 있다. 일정 거리는 지오펜스 반경을 의미하며 사용자에 의해 지오펜스 기능의 적용 범위를 설정할 수 있다.

상기 설정 화면에는 이동형 지오펜스의 지속 시간을 설정하기 위한 타임 스탬프의 활성화 여부를 표시하는 상태 표시부(F2)와, 설정한 날짜와 시간을 표시하는 시간 표시부(F3)와, 사용자 위치 정보로서 위도와 경도 좌표를 표시하는 알림 메시지 표시부(F4)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 설정부(F1)를 통해 설정된 이동형 지오펜스 반경이 30 meter 이고, 지오펜스 서비스를 활성화하기 위하여 설정된 날짜와 시간은 2016-10-23 16 : 40 로 되어 있다.

이동 단말(1A)을 휴대한 사용자가 5층에서 계단으로 걸어 내려가거나 엘리베이터 등 승강 설비를 이용하여 1층으로 내려가고 이동 단말(1A)은 1층의 와이파이 액세스 포인트에 접속한 경우 접속된 액세스 포인트의 맥어드레스를 3차원 지오펜스 서버(1000)로 전달할 수 있다.

3차원 지오펜스 서버(1000)는 전달받은 액세스 포인트의 맥어드레스와 지오펜스 데이터베이스(1300)에 저장된 지오펜스 정보를 이용하여 맵핑하여 얻은 위치 정보를 이동 단말(1A)에 전송한다. 위치 정보를 전송받은 경우 이동 단말(1A)에서는 도 7의 예시화면을 나타낼 수 있다.

도 7은 건물 5층에서 애플리케이션을 실행한 후 1층으로 이동했을 경우의 화면이다. 화면에 나타난 알림창(NW2)에서 이동 단말(1A)로부터 수집한 사용자가 실내이고, 1층에 위치하는 것을 알려준다. 사용자가 5층에서 1층으로 수직 이동하는 층간 이동시에는 도 8에서와 같이 지도상에서 이동형 지오펜스(ZIO-MOV)의 위치 변동은 크게 발생하지 않으며, 지도상에서 사용자 위치(Us1)가 이동형 지오펜스(ZIO-MOV) 안에 나타나는 것을 확인할 수 있다.

사용자가 건물 밖으로 나가서 이동 단말(1A)이 GPS 신호를 수신받을 수 있는 경우, 이동 단말(1A)은 GPS 데이터를 3차원 지오펜스 서버(1000)에 전달하고, 3차원 지오펜스 서버(1000)는 현위치를 업데이트한다. 실외로 이동했을 경우, 이동 단말(1A)의 화면에 나타난 알림창(NW3)을 통해 사용자의 위치가 실외라는 것을 알려준다.

실외에서 움직이는 이동 단말(1A)로부터 수집된 GPS 데이터를 이용하여 위치 분석 모듈(1200)에 의한 위치 추적이 이루어지는 위치 측정 기능이 수행될 수 있다.

실외에서 사용자 이동 범위가 좁은 경우, 예를 들어 도 10a에서 사용자(Us1) 위치가 점선 화살표를 따라 위치 변동(Pt1-> Pt2-> Pt3)이 발생할 수 있다. 도 10b의 (a)(b)(c)에 나타난 바와 같이, 지도상에 이동형 지오펜스(ZIO-MOV) 내에 표시되는 사용자는 위치 변동이 크지 않으며, 알림 메시지 표시부(F5)(F6)(F7)에 현위치 정보로서 위도(latitude) 좌표와 경도(longitude) 좌표를 각각 나타내어 사용자가 쉽게 식별가능하다. 예를 들어 도 10b의 (a)에서 알림 메시지 표시부(F5)에 위도 좌표 37.6194729, 경도 좌표 127.0605450, 현재시간 오후 3:07:09, (b)에서 알림 메시지 표시부(F6)에는 위도 좌표 37.6195520, 경도 좌표 127.0604603, 현재시간 오후 3:07:35, (c)에서 알림 메시지 표시부(F7)에는 위도 좌표 37.6196119, 경도 좌표 127.0605399, 현재시간 오후 3:07:50 를 표시한다.

상기 이동형 지오펜스 영역 내에 위치한 사용자에게 푸시 메시지를 전달할 수 있고, 예를 들어 이동형 지오펜스에 존재하는 상점에서 발행한 쿠폰, 광고 문자 메시지를 이동 단말(1)에 전송하는 지오펜스 서비스를 수행할 수 있다.

[제2 실시예]

앞서 서술한 [제1 실시예]에 따라 사람이나 사물의 이동 경로에 따라 위치 가변하는 상기 이동형 지오펜스 영역이라고 해도 위치 인식 오류가 발생할 수 있는 상황이 있다. 예를 들어 GPS 신호와 무선 액세스 포인트(AP) 신호가 동시 감지되는 실내와 실외의 경계 영역에서 사용자 위치를 부정확하게 식별하게 되는 위치 인식 오류가 발생할 수 있다.

본 발명의 [제2 실시예]에 따른 서비스 시스템은 통신망으로 연결된 이동 단말, 3차원 지오펜스 서버, 사물 등을 포함할 수 있다.

[제2 실시예]에서 적용하는 이동 단말(1B)은 휴대폰, 스마트폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 태블릿 PC(tablet PC), 웨어러블 디바이스(wearable device, 예를 들어, 워치형 단말기(smartwatch), 글래스형 단말기(smart glass), HMD(head mounted display)) 등이 포함될 수 있다.

또한 본 명세서에서 설명되는 이동 단말(1B)은 무선 통신부, 입력부, 출력부, 저장부, 인터페이스부, 제어부 및 전원공급부 등을 포함할 수 있다. 상기 구성요소 중 무선 통신부는 방송 수신모듈, 이동통신 모듈, 무선 인터넷 모듈, 근거리 통신모듈, 위치정보 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이러한 구성요소들의 구체적인 설명은 중복되므로 생략한다.

본 발명의 [제2 실시예]에 따른 이동 단말은 상기 위치 인식 오류를 줄이기 위한 동작 과정을 수행하며, 이를 첨부 도면에 따라 상세히 설명한다.

도 11을 참조하여 살펴보면, 본 발명의 [제2 실시예]에 따른 이동 단말(1B)은 GPS 모듈(10), 와이파이 모듈(20), 수신감도 감지부(30), 위치 식별부(40), 저장부(50), 지오펜스 매니저(60), 애플리케이션(70), 터치패널(80)을 포함할 수 있다.

[제2 실시예]에 따르면 건물의 각 층에 복수의 무선 액세스 포인트를 설치하고, 해당 무선 액세스 포인트의 맥주소(MaC Address)와 건물의 각 층의 정보가 맵핑된 데이터베이스를 저장부(50)에 저장하고 이러한 관련 정보를 위치 식별부(40)가 조회할 수 있는 동작 조건이 구비된 것으로 사전에 전제되어 있음에 유의할 필요가 있다.

상기 수신감도 감지부(30)는 실내 와이파이 공유기에 대응하는 액세스 포인트(AP) 신호에 대한 수신강도(RSSI : Received Signal Strength Indication)를 감지하고 감지 결과를 위치 식별부(40)에 제공할 수 있다.

상기 저장부(50)는 지오펜스 서비스를 수행하기 위한 각종 정보를 저장하는데, 이동형 지오펜스 서비스를 수행하기 위한 애플리케이션을 저장할 수 있다.

상기 GPS 모듈(10)은 실외에서 수신한 GPS 위성 신호로부터 획득한 GPS 신호를 위치 식별부(40)에 제공한다. 상기 와이파이 모듈(20)은 건물 안의 무선 액세스 포인트로서 와이파이 공유기로부터 수신한 액세스 포인트(AP) 신호를 위치 식별부(40)에 제공한다.

상기 지오펜스 매니저(60)는 위치 식별부(40)에 의해 인식된 정보에 따라 이동형 지오펜스를 설정하고, 사람이나 사물의 이동 경로에 따라 이동형 지오펜스의 위치를 가변하는 일련의 지오펜스 서비스 과정을 관리할 수 있다. 상기 위치 식별부(40)와 지오펜스 매니저(60)는 [제1 실시예]의 3차원 지오펜스 서버의 기능을 치환하거나 부가하는 것일 수 있다.

상기 애플리케이션 제어부(70)는 지오펜스 매니저(60)와 협력하여 애플리케이션의 활성화 또는 비활성하는 동작을 수행한다.

상기 터치패널(80)은 사용자 인터페이스(81)와 표시부(82)로 이루어지는 것으로 구현할 수 있다.

한편 상기 위치 식별부(40)는 GPS 신호, 액세스 포인트(AP) 신호 그리고 액세스 포인트(AP) 신호의 수신강도를 이용하여 위치 식별하기 때문에, 이동 단말(1B)에 대해 와이파이 공유기가 사용 인증이 되지 않아도 스캔(scan) 범위에서 파악되는 액세스 포인트(AP) 신호의 수신강도를 이용하여 위치 식별하는 무인증 위치 인식 서비스를 제공할 수 있다.

상기 위치 식별부(40)는 제공받은 GPS 신호와 액세스 포인트(AP) 신호를 이용하여 관리 대상인 사람 또는 사물의 위치를 인식할 수 있다. 예를 들어 이동 단말(1B)이 GPS 모듈(10)과 와이파이 모듈(20)을 동시 구동한 결과 와이파이 공유기에 연결되면 저장부(50)의 데이터베이스에 저장된 해당 액세스 포인트(AP)의 맥주소에 일치하면 실내로 인식하고, 와이파이 공유기에 연결되지 않으면 실외로 인식한다. 즉 위치 식별부(40)는 GPS 신호만 단독으로 제공되는 경우에는 사용자가 실외에 위치하고 있음을 인식하고 이와 달리 액세스 포인트(AP) 신호만 단독으로 제공되는 경우에는 사용자가 실내에 위치하고 있음을 인식하게 된다.

이와 관련된 위치 식별부(40)의 위치 식별 알고리즘은 다음의 [위치 식별 알고리즘 1]과 같다.

[위치 식별 알고리즘 1 : Indoor/outdoor_location_awareness]

BEGIN

receive the signals of GPS and WiFi simultaneously;

set the default coordinate of the building from GPS;

IF (GPS is available AND any WiFi AP are not connected)

THEN notify “Outdoor”;

ELSE IF (GPS is not available AND any WiFi AP are connected)

THEN ｛ set the default coordinate of the building on the Google

map;

notify “Indoor”;

shows the floor number which a WiFi AP of the strongest RSSI

matches the MaC address from the DB;

set the context_switch;

｝

ELSE IF (GPS is available AND any WiFi AP are connected)

THEN ｛ set the context_switch;

call the Algotithm_2;

｝

ELSE unavailable;

IF (context switch)

THEN ｛ re-process a WiFi AP of the strongest RSSI;

shows the new floor number;

｝

END

상기 [위치 식별 알고리즘 1]에 따르면 동일한 층 내부에서의 위치 이동은 액세스 포인트(AP)를 기준으로 파악할 수 있으며, 즉 수신강도(RSSI)의 수치가 가장 큰 영역에 위치하고 있는 해당 액세스 포인트(AP)의 맥주소를 데이터베이스에서 매칭하여 층간 이동이 없음을 인식하게 된다,

[위치 식별 알고리즘 1]에 따르면 다른 층으로 위치 이동하는 층간 이동이 발생한 경우 액세스 포인트(AP) 신호가 미치지 않는 음영지역이 대부분 존재하게 되므로, 이에 착안하여 음영지역에 대한 콘택트 스위치(context switch)가 동작하기 때문에, 층간 이동이 이루어진 후 탐색되는 차후 수신강도(RSSI)의 수치가 가장 큰 영역에 위치하고 있는 해당 액세스 포인트(AP)의 맥주소를 데이터베이스에서 매칭하여 해당 층의 위치를 인식할 수 있다.

이와 같이 [위치 식별 알고리즘 1]에 따르면 실내와 실외를 확실히 구분할 수 있지만, 실내와 실외의 모호한 지역 예를 들면 와이파이 공유기의 액세스 포인트(AP)에 연결할 수 있고 동시에 GPS 수신할 수 있는 건물 1층의 실내 창가와 건물 외벽의 1층의 실외 창가에 있을 때에는 실외와 실내를 구분하기가 어렵다. 즉 지오펜스 서비스가 실행되는 가상의 지오펜스 영역에 존재하는 건물의 경계 영역에서 위치 인식 오류가 발생할 수 있으며, 이러한 위치 인식 오류의 여러 가지 유형을 도 12에 따라 설명한다.

(위치인식 오류 상황 #1)

액세스 포인트(AP) 신호가 수신되지 않는 실외에서 사용자(U1)가 소지한 이동 단말(1B)에 탑재된 지오펜스 서비스용 애플리케이션을 구동한 후 건물(Bd) 내부의 실내 창가로 이동하는 경우(파선으로 나타낸 P1), 실제로 사용자가 실내에 위치하고 있지만 GPS 신호 수신에 의존하여 실외에 위치하는 것으로 잘못 인식할 수 있다.

(위치인식 오류 상황 #2)

액세스 포인트(AP) 신호가 수신되지 않는 실외에서 사용자(U1)가 휴대한 이동 단말(1B)에 탑재된 지오펜스 서비스용 애플리케이션을 구동한 후 건물(Bd) 외부의 실외 창가로 이동하는 경우(파선으로 나타낸 P2), 실제로 사용자가 실외에 위치하고 있지만 실내에 설비된 와이파이 공유기로부터 수신한 액세스 포인트(AP) 신호에 의존하여 실내에 위치하는 것으로 잘못 인식할 수 있다.

(위치인식 오류 상황 #3)

GPS 신호가 수신되지 않는 실내에서 사용자(U2)가 소지한 이동 단말(1B)에 탑재된 지오펜스 서비스용 애플리케이션을 구동한 후 건물(Bd) 내부의 실내 창가로 이동하는 경우(일점쇄선으로 나타낸 P3), 실제로 사용자가 실내에 위치하고 있지만 GPS 신호 수신에 의존하여 실외에 위치하는 것으로 잘못 인식할 수 있다.

(위치인식 오류 상황 #4)

GPS 신호가 수신되지 않는 실내에서 사용자(U2)가 소지한 이동 단말(1B)에 탑재된 지오펜스 서비스용 애플리케이션을 구동한 후 건물(Bd) 외부의 실외 창가로 이동하는 경우(일점쇄선으로 나타낸 P4), 실제로 사용자가 실외에 위치하고 있지만 실내에 설비된 와이파이 공유기로부터 수신한 액세스 포인트(AP) 신호에 의존하여 실내에 위치하는 것으로 잘못 인식할 수 있다.

도 12를 참고하여 설명한 바와 같이 여러 가지의 인식 오류 상황에 대처하기 위하여, 위치 식별부(40)는 와이파이 모듈(20)을 통해 제공된 액세스 포인트(AP) 신호의 수신강도에 따라 액세스 포인트(AP)를 그룹화하고, 이를 이용하여 실외 또는 실내를 식별할 수 있다. 즉, 위치 식별부(40)는 다음의 [위치 식별 알고리즘 2]를 이용하여 위치 식별한다.

[위치 식별 알고리즘 2 : Access Point Grouping Context]

BEGIN

search the database to match for all the scanned APs;

set the Context;

IF (RSSI >= -75db)

THEN the AP includes the priority group;

ELSE IF (RSSI < -75db AND RSSI >= -90db)

THEN the AP includes the next ranking group;

ELSE call the Algorithm_1;

/* In/outdoor location analysis */

IF (the priority group has one more APs AND the next group has one

more APs)

THEN notify “Indoor”;

ELSE IF (the priority group has one more APs AND the next group has

no one AP)

THEN notify “Outdoor”;

ELSE set the default coordinate of the building on the Google

map;

END

도 13을 참고하여 살펴보면, 건물 내부에 복수의 액세스 포인트(ap1, ap2, ap3, ap4)가 설치된 경우를 가정한다. 사용자(Us)가 건물 내부에서 모든 액세스 포인트에 대해 이동 단말(1)을 이용하여 탐색한 수신강도에 따라 그룹화할 수 있다. 예를 들어 우선순위 신호그룹(GP)은 이동 단말(1A)에 가까이 위치한 2개의 액세스 포인트(ap1, ap2)를 포함하며, 차순위 신호그룹(Gn)은 이동 단말(1B)에서 멀리 위치한 2개의 액세스 포인트(ap3, ap4)를 포함한다. 우선순위 신호그룹(GP)의 액세스 포인트(ap1, ap2)로부터 수신된 액세스 포인트 신호(SS)는 수신강도가 크고 강하고, 차순위 신호그룹(Gn)의 액세스 포인트(ap3, ap4)로부터 수신된 액세스 포인트 신호(WS)는 수신강도가 작고 약하다.

본 발명자에 의한 모의 실험에 의하면 액세스 포인트(AP)의 수신강도(RSSI)는 5m 이내에 있는 액세스 포인트는 -75db 이상이었으며, 수신강도(RSSI)가 -76db 부터 -90db 까지는 신호 측정은 가능하나 연결을 시도하지 않았다. 이러한 수신강도(RSSI)의 설정 범위는 시험 대상과 사용 환경에 따라 변경할 수 있음에 유의할 필요가 있다.

상기 [위치식별 알고리즘 2]에 따르면 수신강도(RSSI)의 범위가 설정되면 신호의 수신강도가 강한 1개 이상의 액세스 포인트(AP)가 우선순위 신호그룹(GP)으로 결정되고, 그 외의 약한 수신강도의 액세스 포인트(AP)가 차순위 신호그룹(Gn)으로 결정된다. 건물 실내 창가에서는 모든 액세스 포인트에 대해 우선순위 신호그룹(GP)과 차순위 신호그룹(Gn)이 생성되기 때문에 이를 고려하여 실내 여부를 판단할 수 있다. 또한, 건물 실외 창가에서는 우선순위 신호그룹(GP)이 생성되지만 차순위 신호그룹(Gn)은 생성되지 않기 때문에, 이러한 액세스 포인트의 그룹화 상태에 따라 실외 여부를 판단할 수 있다.

상기 [위치식별 알고리즘 2]를 적용하면 도 2의 (위치인식 오류상황 #1)에 대처할 수 있다. 실내 창가로 이동하는 경우(파선으로 나타낸 P1)에 우선순위 신호그룹(GP)과 차순위 신호그룹(Gn)이 모두 생성되므로 실내에 위치하는 것으로 올바르게 인식할 수 있다.

다른 예로서 도 12의 (위치인식 오류상황 #2)에 대처할 수 있다. 실외 창가로 이동하는 경우(파선으로 나타낸 P2) 우선순위 신호그룹(GP)에 해당하는 액세스 포인트의 개수가 달라질 수 있지만 차순위 신호그룹(Gn)이 생성되지 않는다. 즉, 우선순위 신호그룹(GP)만이 생성되므로 실외에 위치하는 것으로 올바르게 인식할 수 있다.

또 다른 예로서 도 12의 (위치인식 오류상황 #3)에 대처할 수 있다. GPS 신호가 수신되지 않은 실내에서 건물 실내 창가로 이동하는 경우(일점쇄선으로 나타낸 P3) GPS 신호가 감지되지만 우선순위 신호그룹(GP)과 차순위 신호그룹(Gn)이 모두 생성되므로 실내에 위치하는 것으로 올바르게 인식할 수 있다.

또 다른 예로서 도 12의 (위치인식 오류상황 #4)에 대처할 수 있다. GPS 신호가 수신되지 않은 실내에서 건물 실외 창가로 이동하는 경우(일점쇄선으로 나타낸 P4) GPS 신호가 감지되고 동시에 우선순위 신호그룹(GP)이 생성되고 차순위 신호그룹(Gn)이 생성되지 않으므로 실외에 위치하는 것으로 올바르게 인식할 수 있다.

도 14 내지 도 19는 본 발명의 [제2 실시예]에 따른 이동 단말의 애플리케이션을 구동한 경우 여러 상황에 해당하는 각각의 예시 화면을 나타낸 것이다.

도 14를 참고하여 지오펜스 서비스의 애플리케이션을 초기 구동한 경우의 예시화면으로, 실외에 위치하고 있음을 나타낸다. 이때 알림창의 설정버튼(B1)을 클릭하면 현재 위치를 지도상에 맵핑하여 도 15의 예시 화면과 같이 나타낸다. 도 15의 예시 화면에 맵핑된 위치(B2)는 GPS 신호의 음영지역에 해당하는 경우 2~5m 오차가 있을 수 있다.

사용자가 실외에서 건물 근처로 이동하는 경우, 도 16의 예시 화면과 같이, 화면 상단 영역(B3)의 상태 표시줄에 와이파이 공유기로부터 액세스 포인트 신호가 감지되고 있음을 알 수 있다. [위치 식별 알고리즘 2]을 적용한 결과 액세스 포인트 신호가 감지되고 GPS 신호가 동시에 감지되는 상황에서 사용자(Us1)가 실외에 위치하는 것으로 정확하게 인식하고 있다(B4).

다른 예로서, 도 17의 예시 화면에 따르면 건물 1층의 실내 입구에서 실행한 경우로서, 와이파이 공유기에 연결되어 액세스 포인트 신호를 수신하고 동시에 GPS 신호도 수신할 수 있다. [위치 식별 알고리즘 2]을 적용한 결과 사용자(Us1)가 실내에 위치하는 것으로 정확하게 인식하고 있다(B5).

다른 예로서, 도 18의 예시 화면에 따르면 건물 5층 실내에서 GPS 신호가 수신되지 않는 장소에서 실행한 경우로서, [위치 식별 알고리즘 1]을 적용한 결과 사용자(Us1)가 실내에 위치하는 것으로 정확하게 인식하고 있다(B6). 이때 GPS 신호가 측정되지 않기 때문에 지도상에 사용자의 좌표를 표시하기 어렵지만, 건물 중앙에 기본 좌표값을 맵핑하여 지도 상에 핀(B7)을 표시하여 나타낼 수 있다. 또한 실내 5층을 나타내는 정보를 표시하고(B6), GPS 신호 측정이 되지 않는 정보를 토스트 메시지로 표시한다(B8).

다른 예로서, 도 19의 예시 화면에 따르면, 건물 5층 실내 창가에서 GPS 신호가 수신되는 장소에서 실행한 경우로서, 각 층별 액세스 포인트의 맥주소를 데이터베이스에 매칭시켜 층에 대한 정보를 알 수 있으므로 사용자(Us1)가 5층에 위치하는 것을 표시할 수 있다(B9). 또한 사용자(Us1)가 실내에 위치하는 것으로 인식할 수 있고, GPS 신호 측정이 되는 정보를 알림 메시지로 표시한다(B10).

도 20은 본 발명의 제2 실시예에 따른 지오펜스 서비스 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

사용자가 터치패널(80)의 사용자 인터페이스(81)를 통하여 실행 명령을 입력하면, 애플리케이션 제어부(70)의 제어에 따라 지오펜스 서비스용 애플리케이션을 실행시킨다(S100). 이에 따라 GPS 모듈(10)과 와이파이 모듈(20)은 GPS 신호와 액세스 포인트(AP) 신호를 각각 탐색한다(S111)(S113).

위치 식별부(40)는 GPS 신호, 액세스 포인트(AP) 신호, 및 액세스 포인트(AP) 신호의 수신강도에 기초하여 사용자 위치를 식별하는데, GPS 신호와 액세스 포인트(AP) 신호 중 어느 하나만이 감지되는 경우 [위치식별 알고리즘 1]에 따라 위치 식별하고(S112), GPS 신호와 액세스 포인트(AP) 신호가 모두 감지되는 경우 [위치식별 알고리즘 2]에 따라 위치 식별한다(S114).

[제3 실시예]

앞서 서술한 [제1 실시예]에 따라 사람이나 사물의 이동 경로에 따라 위치 가변하는 상기 이동형 지오펜스 서비스를 수행하는 경우, 이동 단말의 전력 소모가 늘어날 수 있다. 이러한 점을 고려하여 지오펜스 서비스를 한시적으로 지속시키기 위한 방안으로 타임스탬프를 이용하여 서비스 지속 시간을 제한할 필요가 있다.

본 발명의 [제3 실시예]에 따른 서비스 시스템은 통신망으로 연결된 이동 단말, 3차원 지오펜스 서버, 사물 등을 포함할 수 있다.

[제3 실시예]에서 적용하는 이동 단말(1C)은 휴대폰, 스마트폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 태블릿 PC(tablet PC), 웨어러블 디바이스(wearable device, 예를 들어, 워치형 단말기(smartwatch), 글래스형 단말기(smart glass), HMD(head mounted display)) 등이 포함될 수 있다.

또한 본 명세서에서 설명되는 이동 단말(1C)은 무선 통신부, 입력부, 출력부, 저장부, 인터페이스부, 제어부 및 전원공급부 등을 포함할 수 있다. 상기 구성요소 중 무선 통신부는 방송 수신모듈, 이동통신 모듈, 무선 인터넷 모듈, 근거리 통신모듈, 위치정보 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이러한 구성요소들의 구체적인 설명은 중복되므로 생략한다.

도 21은 본 발명의 [제3 실시예]에 따른 시한적 속성을 갖는 지오펜스 서비스 장치의 블록 구성도이고,

본 발명의 [제3 실시예]에 따른 서비스 시스템은 시한적 속성을 갖는 이동 단말(1C)을 포함한다.

상기 이동 단말(1C)은 네트워크 매니저(10-1), 지오펜스 매니저(20-1), 및 지오펜스 저장소(30-1), GPS 모듈(40-1), 사용자 인터페이스(50-1), 알람부(60-1), 애플리케이션 제어부(70-1)를 포함한다.

네트워크 매니저(10-1)는 GPS 정보를 이용하여 관리 대상의 위치 정보를 제공하는 것으로, 이동 단말(1C)에 내장된 GPS 모듈(40-1)로부터 제공받은 데이터를 이용하여 사용자 위치를 탐색하는 로케이션 서비스(11-1)를 구비한다. 본 실시 예에서 위치탐색주기를 5초로 설정하였으나 이에 한정하는 것은 아니며 사용 환경에 따라 위치탐색주기를 변경할 수 있다. 로케이션 서비스(11-1)는 위치탐색주기마다 탐색된 사용자 위치를 지오펜스 모니터(22-1)에 전달한다.

지오펜스 매니저(20-1)는 로케이션 서비스(11-1)로부터 위치 정보를 제공받아 가상의 지오펜스 영역에 존재하는 사용자의 위치를 인식한 결과에 따라 지오펜스 영역을 이탈하는 지를 알려주는 지오펜스 서비스를 수행한다.

지오펜스 매니저(20-1)는 지오펜스 서비스를 한시적으로 유지하기 위하여 타임스탬프를 설정하는 타임스탬프 핸들러(21-1)를 포함한다. 또한 지오펜스 매니저(20-1)는 지오펜스 모니터(22-1), 지오펜스 전환 서비스(23-1), 지오펜스 설정기(24-1), 및 알림 핸들러(25-1)를 포함한다.

이동 단말(1C)에 탑재된 애플리케이션을 구동하여 지오펜스 서비스를 활성화할 수 있다(도 22의 S200, S210). 이 지오펜스 서비스의 활성화 상태에서 지오펜스 매니저(20-1)는 사용자 인터페이스(50-1)를 통하여 사용자 명령을 입력받아 지오펜스 영역과 타임스탬프 설정을 수행할 수 있다.

먼저, 지오펜스 설정기(24-1)는 지오펜스 영역의 모양을 지정할 수 있다(도 22의 S216). 도 23에 예시한 바와 같이, 애플리케이션을 초기 구동하여 활성화한 상태에서 도구 아이콘(A1, A2)을 이용하여 가상의 지오펜스 영역을 원형 또는 다각형으로 설정할 수 있다. 이러한 지오펜스 영역은 이동형 지오펜스로서 사람이나 사물의 이동 경로에 따라 위치 가변할 수 있다.

도구 아이콘(A1)을 선택하면, 도 24에 예시한 바와 같이 예시 화면(A3)에는 지도 위에 원형 지오펜스 영역(A4)이 오버랩되어 표시된다. 이때 지오펜스 영역(A4)의 반경을 나타내는 숫자(A5)를 함께 표시할 수 있다.

타임스탬프 핸들러(21-1)는 지오펜스 서비스를 허용하는 시간 범위를 정의하는 타임스탬프의 생명주기를 설정한다(도 22의 S211). 도 24에서 날짜 지정버튼(B11)을 선택하면, 도 25에 예시한 바와 같이 달력 화면(B14)이 제공되고, 화면(B14)에서 하나의 일짜(실시예에서 24일)를 해당 날짜로 지정할 수 있다. 도 24에서 시간 지정버튼(B12)을 선택하여 해당 시간을 지정하고, 설정 버튼(B13)을 선택하여 타임스탬프 생명주기의 설정 동작을 마치게 되면, 타임스탬프 핸들러(21-1)는 지정된 날짜와 시간에 기초하여 현재부터 지오펜스 서비스를 만료까지 남아있는 잔여시간을 밀리 초(ms)로 계산한다(도 22의 S212).

도 26에 예시한 바와 같이, 화면 상단(B15)에는 지정된 날짜와 시간이 표시되고, 화면 중앙(B16)에는 남아있는 잔여시간이 시-분-초 형식으로 표시된다. 또한 예시 화면(A3)의 정보 표시영역(B17)에는 지오펜스 영역(A4)에 대한 정보로서 위도와 경도, 반경, 밀리 초로 계산된 잔여시간을 제공한다.

지오펜스 저장소(30-1)는 지오펜스 서비스를 지원하기 위한 지오펜스 정보로서 지오펜스 영역의 생성일자, 형태, 위치 정보 및 타임스탬프 설정 정보를 저장한다.

타임스탬프 핸들러(21-1)는 설정된 잔여시간을 일정 시간마다 갱신한다(도 22의 S214). 즉 잔여시간(Gt)을 1밀리 초(ms)씩 감산한다. 그 감산 결과 잔여시간(Gt)이 0으로 되면 지오펜스 서비스를 해제하기 위한 해제 이벤트를 지시하는 알람 메시지를 알림 핸들러(25-1)와 지오펜스 모니터(22-1)에 전달한다(도 22의 S213, S215).

지오펜스 모니터(22-1)는 관리 대상의 사용자 위치를 능동적으로 감시한다. 지오펜스 모니터(22-1)는 탐색된 사용자가 지오펜스 영역(A4) 안으로 들어오거나 지오펜스 영역(A4) 밖으로 나가면 이런 상황을 지오펜스 전환 서비스(23-1)에 전달한다(도 22의 S217, S218). 이 진입 상황 또는 진출 상황에 대응하여 지오펜스 전환 서비스(23-1)는 지오펜스 서비스의 활성화 또는 비활성화 중 어느 하나로 전환하기 위한 이벤트를 지시하는 트리거를 발생하여 알림 핸들러(25-1)에 전달한다(도 22의 S2119). 이때 알림 핸들러(25-1)와 어플리케이션 제어부(70-1)는 약정된 신호를 송수신하고 알람부(60-1)를 통하여 관리 대상의 위치 및 상황, 지오펜스 서비스의 활성화 여부 등을 알려준다(도 22의 S215, S220). 일 예로서 탐색된 사용자가 지정된 지오펜스 영역(A4) 안으로 진입하는 경우, 도 27의 예시 화면(C1)과 같이 관리 대상의 사용자가 지오펜스 영역(A4) 안으로 진입되었음을 확인할 수 있는 안내 메시지를 표시한다. 다른 예로서, 탐색된 사용자가 지정된 지오펜스 영역(A4) 밖으로 진출하는 경우, 도 28의 예시 화면(C2)과 같이 관리 대상의 사용자가 지오펜스 영역(A4) 밖으로 진출되었음을 확인할 수 있는 안내 메시지를 표시한다.

알람부(60-1)가 터치패널의 화면을 통하여 정보를 표시하는 기능에 부가하여 이동 단말(1C)에 탑재된 스피커를 통하여 경고음을 발생함으로써 현재 상황을 알릴 수도 있다.

잔여시간(Gt)이 0에 도달하여 타임스탬프 핸들러(21-1)가 지오펜스 서비스를 해제하기 위한 해제 이벤트를 알림 핸들러(25-1)에 전달하고, 알림 핸들러(25-1)는 타임스탬프의 생명주기 종료를 애플리케이션 제어부(70-1)에 전달한다. 애플리케이션 제어부(70-1)는 알람부(60-1)를 통해 도 29의 예시 화면(C3)과 같이 지오펜스 서비스 만료 메시지를 표시한다. 또한 도 30의 예시 화면(C4)과 같이 지오펜스 서비스가 해제되어 비활성화 상태로 전환된 상태를 표시하여 확인할 수 있도록 한다(도 22의 S221).

이와 같이 본 발명은 설정한 타임스탬프의 생명주기에 의해 허용된 시간이 경과되면 이동형 지오펜스 서비스 완료를 통지하는 알람 메시지를 전송하고, 자동으로 지오펜스 서비스를 비활성화시키게 된다. 이에 따라 이동 단말(1C)의 전력 소모를 줄일 수 있다.

1 : 이동 단말
90 : 실시간 현위치 전달 모듈
91 : 3차원 지오펜스 정보 모듈
1000 : 3차원 지오펜스 서버
1100 : 지오펜스 태스크 모듈
1200 : 위치 분석모듈
1300 : 지오펜스 데이터베이스
2000 : 사물

Claims

실외 또는 실내에서 위치 측정을 위한 위치 데이터를 수집, 가공, 전송하는 이동 단말; 및
상기 이동 단말과 통신망을 통해 연결되고, 상기 이동 단말로부터 전달받은 위치 데이터에 따라 지오펜스 영역을 설정하고, 설정된 지오펜스 영역에 상기 이동 단말을 휴대한 이동 객체의 진입 또는 이탈 여부를 판단한 결과에 따라 지오펜스 서비스를 수행하는 3차원 지오펜스 서버;를 포함하되,
상기 이동 단말은, 상기 위치 데이터로서 실내에서 수집된 무선 액세스 포인트의 맥 어드레스 정보를 상기 3차원 지오펜스 서버에 직접 전달하고, 상기 위치 데이터로서 실외에서 수집된 GPS 데이터와 사용자에 의해 설정된 지오펜스 반경을 포함한 지오펜스 데이터를 상기 3차원 지오펜스 서버에 전달하며,
상기 3차원 지오펜스 서버는, 상기 이동 단말로부터 전달받은 맥 어드레스 정보와 지오펜스 데이터를 근거로 3차원 공간상 상기 이동 단말 위치를 분석한 결과에 따라 이동형 지오펜스 영역을 설정하며, 상기 이동 단말의 위치를 모니터링하여 변경되는 상기 이동 단말의 위치를 업 데이트함과 아울러 상기 이동형 지오펜스 영역을 재설정하며,
상기 재설정된 이동형 지오펜스 영역을 근거로 하여 지오펜스 서비스를 한시적으로 적용하기 위하여 타임스탬프를 설정하고, 설정된 타임스탬프에 의해 미리 정해지는 시간이 경과하면 지오펜스 서비스를 비활성화시키며,
상기 이동 단말에서 GPS 데이터와 무선 액세스 포인트의 맥어드레스를 동시에 수집할 수 있는 실외와 실내의 경계 영역에서는 무선 액세스 포인트 신호의 수신강도를 이용하여 실외 또는 실내 영역 중 어느 하나의 영역에 위치하는지를 판단하는 것을 특징으로 하는 사물 인터넷을 위한 이동형 3차원 지오펜스 서비스 시스템.
제1항에 있어서,
상기 이동 단말에서 수집하는 무선 액센트 포인트 신호의 수신강도에 따라 복수 무선 액세스 포인트에 대해 우선순위 신호그룹과 차순위 신호그룹으로 구분하고, 상기 우선순위 신호그룹과 차순위 신호그룹이 모두 생성되는 경우 실내 영역으로 판단하고, 상기 우선순위 신호그룹이 생성되나 상기 차순위 신호그룹이 생성되지 않은 경우 실외 영역으로 판단하는 것을 특징으로 하는 사물 인터넷을 위한 이동형 3차원 지오펜스 서비스 시스템.
제1항에 있어서,
상기 무선 액세스 포인트의 맥어드레스 정보는 맥어드레스와 층 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 사물 인터넷을 위한 이동형 3차원 지오펜스 서비스 시스템.
제1항에 있어서,
상기 이동 객체는 통신망에 연결되어 위치 추적이 가능한 사물로서 무인 자율 자동차, 선박, 자전거 중 적어도 어느 하나를 포함하고,
상기 3차원 지오펜스 서버와 협력하여 지오펜스 서비스를 제공받는 것을 특징으로 하는 사물 인터넷을 위한 이동형 3차원 지오펜스 서비스 시스템.