KR20170100423A - 실내 측위 시스템 및 방법 - Google Patents

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KR20170100423A
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조영수
최재혁
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한국전자통신연구원
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Abstract

실내 측위 시스템 및 방법이 개시된다. 본 발명의 일실시예에 따른 실내 측위 방법은 실내 측위 시스템에서의 실내 측위 방법에 있어서, 실내에 존재하는 강자성 물체로부터 발생하는 지자계와 사용자 단말 장치의 기울기를 측정하여 측정 정보를 생성하는 단계; 상기 측정 정보를 이용하여 편각(declination angle) 정보 및 복각(inclination angle) 정보를 생성하는 단계; 상기 편각 정보 및 상기 복각 정보를 이용하여 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보를 생성하는 단계; 실내의 기준 위치들로부터 수집된 수집 정보를 이용하여 생성된 지자계 히트맵 정보를 수신하는 단계 및 상기 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보 및 상기 지자계 히트맵 정보에 기반하여 실내 측위를 수행하는 단계를 포함한다.

Description

실내 측위 시스템 및 방법 {SYSTEM AND METHOD FOR INDOOR POSITIONING}
본 발명은 실내 측위 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지자계 왜곡을 고려한 무선 통신 측위 기술에 관한 것이다.
GPS 기반 측위 기술은 GPS 위성을 활용하여 전 지구상의 실외영역에서 수m ~ 수십m 수준의 위치정확도로 GPS 수신기가 탑재된 사용자 단말의 위치정보를 전역 좌표계(예: 위도, 경도, 고도 등)로 제공할 수 있다. 향후에는 유럽의 Galileo, 러시아의 Glonass 등의 추가적인 광역위성항법시스템의 확대로 인해 실외 공간에서 위치 가용성 및 정확도가 향상될 것으로 판단된다. 하지만 실내 및 도심 밀집 지역에서 건물 차단에 따른 미약신호 수신 및 다중경로오차 증가로 인해 위치 결정이 불가능하거나 위치 정확도가 떨어진다. 또한 가시 위성 저하에 따른 초기위치결정시간(TTFF: Time To First Fix)이 오래 걸리는 문제도 발생한다.
이동통신 기지국 기반 측위 기술은 GPS에 비해 상대적으로 초기위치결정시간을 빠르게 할 수 있지만 기지국 셀 기반 위치 결정의 경우 기지국 배치에 따라 영향을 받지만 일반적으로 GPS에 비해 위치 정확도가 떨어지는 단점이 있다.
한편 Wi-Fi, BT(Bluetooth) BLE(Bluetooth Low Energy) 기반 측위 기술은 GPS가 수신되지 않거나 GPS 위치오차가 큰 건물 실내 및 도심 밀집지역에서 Wi-Fi AP, BT 또는 BLE Beacon들로부터의 신호세기 등을 이용하여 수m 수준의 정밀한 위치정보를 제공할 수 있다. 최근에는 미국의 Skyhook Wireless사를 중심으로 Wardriving(or AP mapping) 기술을 통해 대도시 영역으로 서비스 가용 영역을 확장하고 있다. 하지만 차량을 이용한 Wardriving(or AP mapping) 기술은 Wi-Fi AP, BT 또는 BLE Beacon의 위치DB 초기 구축에 필요한 비용이 큰 문제가 있다. 또한 수집이 실외 영역에서 이루어지기 때문에 수집 위치는 GPS 위치정보를 사용하는데, 이는 GPS 수신이 어려운 실내 영역에서 수집위치 획득이 불가능한 문제가 있다.
실내 영역에서 수집위치를 획득하기 위한 기술은 그동안 실내 지도 상에 도시된 수집 위치 또는 영역(방, 복도, 주변 관심지역 등)을 선택하거나 사용자가 텍스트를 입력하는 방식 등을 사용하였다. 또한, 모바일 단말에서 실내지도와 단말 내 센서 정보를 이용하여 동적으로 실내 환경에 수집 위치를 제공하는 방법도 제시되었다.
한편, 무선통신 측위 인프라(예: Wi-Fi AP, Beacon, Femto-cell 등)가 설치되어 있지 않은 실내 환경에서 측위를 제공하기 위한 하나의 방법으로 지자계 기반 측위 방법이 제시되었다. 지자계(Earth's magnetic field)는 단말 내 지자계 센서가 있으면 임의의 실내 환경에서 측정할 수 있는 장점이 있는 반면에, 기존 무선통신 측위 인프라의 측정정보(예: RSSI(Received Signal Strength Identification) 등에 비해 실내 건물의 구조물, 인테리어 등에 따라 왜곡 현상이 민감하게 발생한다. 또한 사용자 단말의 자세에 따라 단말 좌표계 기반 측정 지자계 값이 달라지기 때문에 지자계 위치DB 생성 시 단말의 자세에 무관한 항법 좌표계 기반 지자계 값으로 계산하는 것이 임의 운동을 하는 사용자 단말의 지자계 값을 이용하여 측위 시 반드시 필요하다.
한편, 한국공개특허 제 10-2015-0032698 호"모바일 디바이스의 네트워크 중심 WLAN 로케이션을 위한 시스템들 및 방법들"는 휴대전화(cellphone), 스마트폰 또는 랩탑과 같은 모바일 디바이스의 위치를 결정하기 위해, WLAN(wireless local area network) 액세스 포인트들(AP들), SUPL(Secure User Plane Location), LPP(LTE(Long Term Evolution) positioning protocol), 및/또는 LPPe(LPP Extensions)를 이용하기 위한 시스템들, 방법들, 장치들, 및 컴퓨터 판독가능 매체에 관하여 개시하고 있다.
그러나, 한국공개특허 제 10-2015-0032698 호는 실내 강자성 물질에 대한 지자계를 고려하지 않아 정확한 실내 측위를 제공하지 못하는 한계가 있다.
본 발명은 실내 환경 내에서 지자계에 영향을 주는 강자성 물질에 따른 지자계 왜곡을 보상하여 실내 측위 정보를 보정하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 단말의 이동에 대한 안정적인 측정 정보를 제공하여 실내 측위 정확도를 향상시키는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 지자계 왜곡을 보상하기 위하여 실내의 각 기준 위치 별 지자계 벡터 정보를 데이터베이스화 하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 실내 측위 방법은 실내 측위 시스템에서의 실내 측위 방법에 있어서, 실내에 존재하는 강자성 물체로부터 발생하는 지자계와 사용자 단말 장치의 기울기를 측정하여 측정 정보를 생성하는 단계; 상기 측정 정보를 이용하여 자북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보, 편각(declination angle) 정보 및 복각(inclination angle) 정보를 계산하는 단계; 상기 편각 정보 및 복각 정보를 이용하여 상기 자북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보를 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보로 변환하는 단계 및 상기 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보를 이용하여 실내 측위를 수행하는 단계를 포함한다.
이 때, 상기 측정 정보를 생성하는 단계는 상기 사용자 단말 장치에 포함된 센서를 이용하여 단말 좌표계에 기반한 상기 사용자 단말 장치의 방위각, 가속도 벡터, 중력 벡터, 회전 벡터 및 지자계 벡터 중 적어도 하나를 측정하여 상기 측정 정보를 생성할 수 있다.
이 때, 상기 측정 정보를 생성하는 단계는 상기 사용자 단말 장치의 롤(Roll), 피치(Pitch) 및 요(Yaw)의 각도를 측정할 수 있다.
이 때, 상기 측정 정보를 생성하는 단계는 상기 사용자 단말 장치가 측정한 대기압 정보와 온도 정보를 더 고려하여 상기 측정 정보를 보정할 수 있다.
이 때, 상기 편각 정보 및 복각 정보를 생성하는 단계는 상기 방위각에서 상기 요의 각도를 뺀 각도를 상기 편각으로 계산할 수 있다.
이 때, 상기 편각 정보 및 복각 정보를 생성하는 단계는 상기 가속도 벡터 또는 중력벡터와 상기 지자계 벡터를 이용하여 상기 복각을 계산할 수 있다.
이 때, 상기 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보는 3개의 자유도(Degree of Freedom)을 포함하고, 상기 3개의 자유도는 각각 진북향 지자계 벡터, 동향 지자계 벡터 및 수직향 지자계 벡터에 상응할 수 있다.
이 때, 상기 실내 측위를 수행하는 단계는 실내 측위 서버 장치로부터 수신한 지자계 히트맵 정보와 상기 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보를 이용하여 상기 사용자 단말 장치의 위치를 추정할 수 있다.
이 때, 상기 실내 측위를 수행하는 단계는 상기 진북 좌표계 기반 지자계 벡터 정보를 상기 지자계 히트맵 정보에 포함된 상기 실내의 기준 위치들 별 지자계 벡터 정보와 비교하여 가장 유사한 지자계 벡터 정보에 상응하는 기준 위치를 상기 사용자 단말 장치의 위치로 추정할 수 있다.
이 때, 상기 실내 측위를 수행하는 단계는 상기 진북 좌표계 기반 지자계 벡터 정보와 상기 히트맵 정보의 상기 3개의 자유도에 상응하는 상기 진북향 지자계 벡터, 상기 동향 지자계 벡터 및 상기 수직향 지자계 벡터를 각각 비교하여 상기 3개의 자유도가 가장 유사한 상기 히트맵 정보의 기준 위치를 상기 사용자 단말 장치의 위치로 추정할 수 있다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 실내 측위 시스템은 실내에 존재하는 지자계와 자체 기울기를 측정한 측정 정보를 이용하여 자북 항법 좌표계 기반 지자계 정보, 편각 정보 및 복각 정보를 생성하고, 상기 편각 정보 및 상기 복각 정보를 이용하여 상기 자북 항법 좌표계 기반 지자계 정보를 상기 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보로 변환하여 실내 측위를 수행하는 사용자 단말 장치 및 상기 실내 측위 수행을 위하여 상기 실내의 기준 위치들로부터 수집된 수집 정보를 이용하여 상기 기준 위치들에서의 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보를 생성하여 상기 사용자 단말 장치에 제공하는 실내 측위 서버 장치를 포함한다.
이 때, 상기 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보는 3개의 자유도(Degree of Freedom)을 포함하고, 상기 3개의 자유도는 각각 진북향 지자계 벡터, 동향 지자계 벡터 및 수직향 지자계 벡터에 상응할 수 있다.
이 때, 상기 실내 측위 서버 장치는 상기 기준 위치들에서 수집된 수집 정보로부터 계산된 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보를 이용하여 실내에 대한 지자계 히트맵(Heat map) 정보를 생성할 수 있다.
이 때, 상기 사용자 단말 장치는 상기 실내 측위 서버 장치로부터 수신한 지자계 히트맵 정보와 상기 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보를 이용하여 상기 사용자 단말 장치의 위치를 추정할 수 있다.
이 때, 상기 실내 측위 서버 장치는 상기 지자계 히트맵 정보의 연속된 기준 위치에 사이의 지자계 벡터 정보가 제1 설정값 이상으로 차이가 나는 경우, 상기 제1 설정값 이하가 되도록 상기 지자계 벡터 정보의 차이를 보상할 수 있다.
이 때, 상기 실내 측위 서버 장치는 상기 지자계 히트맵 정보에 포함된 상기 3개의 자유도에 상응하는 상기 진북향 지자계 벡터, 상기 동향 지자계 벡터 및 상기 수직향 지자계 벡터 중 적어도 하나의 벡터에 대한 연속된 제1 기준 위치와 제2 기준 위치 사이의 차이값이 상기 제1 설정값 이상인 경우, 상기 제2 기준 위치에 상응하는 상기 적어도 하나의 벡터를 보상할 수 있다.
이 때, 상기 사용자 단말 장치는 상기 실내 측위 서버 장치로부터 수신한 지자계 히트맵 정보와 상기 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보를 이용하여 상기 사용자 단말 장치의 위치로 추정할 수 있다.
이 때, 상기 사용자 단말 장치는 상기 진북 좌표계 기반 지자계 벡터 정보를 상기 지자계 히트맵 정보에 포함된 상기 실내의 기준 위치들 별 지자계 벡터 정보와 비교하여 가장 유사한 지자계 벡터 정보에 상응하는 기준 위치를 상기 사용자 단말 장치의 위치로 추정할 수 있다.
이 때, 상기 사용자 단말 장치는 상기 진북 좌표계 기반 지자계 벡터 정보와 상기 히트맵 정보의 상기 3개의 자유도에 상응하는 상기 진북향 지자계 벡터, 상기 동향 지자계 벡터 및 상기 수직향 지자계 벡터를 각각 비교하여 상기 3개의 자유도가 가장 유사한 상기 히트맵 정보의 기준 위치를 상기 사용자 단말 장치의 위치로 추정할 수 있다.
본 발명은 실내 환경 내에서 지자계에 영향을 주는 강자성 물질에 따른 지자계 왜곡을 보상하여 실내 측위 정보를 보정할 수 있다.
또한, 본 발명은 단말의 이동에 대한 안정적인 측정 정보를 제공하여 실내 측위의 정확도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 지자계 왜곡을 보상하기 위하여 실내의 각 기준 위치 별 지자계 벡터 정보를 데이터베이스화 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 실내 측위 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 수집 단말 장치의 일 예를 세부적으로 나타낸 블록도이다.
도 3은 도 1에 도시된 실내 측위 서버 장치의 일 예를 세부적으로 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 단말 장치의 축 정의를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 1에 도시된 사용자 단말 장치의 일 예를 세부적으로 나타낸 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 진북 항법 좌표계를 나타낸 도면이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 지자계 정보 생성을 위하여 격자가 정의된 실내 영역을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 실내 측위가 수행된 실내 지도를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 편각 정보를 나타낸 그래프이다.
도 12은 본 발명의 일실시예에 따른 복각 정보를 나타낸 그래프이다.
도 13는 본 발명의 일실시예에 따른 보정 전 지자계 벡터 정보를 나타낸 그래프이다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 보정 후 지자계 벡터 정보를 나타낸 그래프이다.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 보정 전후의 상향 지자계 벡터 정보를 나타낸 그래프이다.
도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 수집 단말 장치의 수집 정보 생성 방법을 나타낸 도면이다.
도 17은 본 발명의 일실시예에 따른 실내 측위 서버 장치의 히트맵 정보 생성 방법을 나타낸 도면이다.
도 18은 본 발명의 일실시예에 따른 사용자 단말 장치의 실내 측위 방법을 나타낸 도면이다.
도 19는 본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨터 시스템을 나타낸 블록도이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 실내 측위 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 실내 측위 시스템은 수집 단말 장치(100), 실내 측위 서버 장치(200) 및 사용자 단말 장치(300)을 포함한다.
수집 단말 장치(100)는 동적 환경에서 위치 정보를 계산하고, 내장된 센서를 이용하여 수집 측정 정보를 수집하는 기능을 포함하는 장치 또는 단말에 상응할 수 있다.
이 때, 수집 단말 장치(100)는 조사 기기(Survey Device)에 상응할 수 있다.
이 때, 수집 단말 장치(100)는 위치 정보와 수집 측정 정보를 이용하여 수집 정보를 생성할 수 있다.
이 때, 수집 단말 장치(100)는 수집된 수집 정보를 실내 측위 서버 장치(200)에 송신할 수 있다.
이 때, 수집 단말 장치(100)는 복수개가 실내 위치에 설치될 수 있고, 각각의 수집 단말 장치(100)들은 수집 정보를 생성하여 실내 측위 서버 장치(200)에 송신할 수 있다.
실내 측위 서버 장치(200)는 수집 단말 장치(100)로부터 수집 정보를 수신하여 지자계 히트맵 정보를 생성할 수 있다.
이 때, 실내 측위 서버 장치(200)는 복수개의 수집 단말 장치(100)들로부터 수신한 수집 정보를 이용하여 수집 위치 별 지자계 정보에 기반한 지자계 히트맵 정보를 생성할 수 있다.
이 때, 실내 측위 서버 장치(200)는 지자계 히트맵 정보를 사용자 단말 장치(300)에 송신할 수 있다.
사용자 단말 장치(300)는 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보를 생성하고, 실내 측위 서버 장치(200)로부터 지자계 히트맵 정보를 수신하여 지자계 왜곡을 보상한 실내 측위를 수행할 수 있다.
이 때, 사용자 단말 장치(300)는 실내의 지자계와 기울기를 측정한 측위 측정 정보를 생성할 수 있다.
이 때, 사용자 단말 장치(300)는 측위 측정 정보를 이용하여 지자계 벡터 정보를 생성할 수 있다.
이 때, 사용자 단말 장치는(300)는 실내 측위 서버 장치(200)로부터 지자계 히트맵 정보를 수신할 수 있다.
이 때, 사용자 단말 장치(300)는 지자계 벡터 정보와 지자계 히트맵 정보를 이용하여 실내 측위를 수행할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 수집 단말 장치의 일 예를 세부적으로 나타낸 블록도이다.
도 2를 참조하면, 수집 단말 장치(100)는 위치 정보 계산부(110), 수집 센서 측정부(120), 수집 정보 생성부(130) 및 수집 정보 송신부(140)를 포함할 수 있다.
위치 정보 계산부(110)는 수집 단말 장치(100)에 포함된 센서를 이용하여 수집 위치의 실내 노드/링크 정보를 결합하여 위치 정보를 생성할 수 있다.
이 때, 센서는 지자계, 가속도계, 중력계, 자이로스코프, 고도계 및 카메라 등을 포함할 수 있다.
수집 센서 측정부(120)는 센서를 이용하여 수집 위치의 방위각, 가속도 벡터, 중력 벡터, 회전 벡터 및 지자계 벡터 등을 측정하여 수집 정보를 생성할 수 있다.
이 때, 수집 단말 장치(100)의 수집 위치는 지자계 히트맵 정보에 결합되는 위치 정보(예: 기준 위치, 절대위치, 상대위치, 주소위치 등) 또는 위치 인덱스(예: 위치정보 보호를 위한 직접적인 위치정보 대신 위치정보 참조 가능한 인덱스)등에 상응할 수 있다. 위치 정보는 수집된 수집 위치 자체일 수도 있고, 일정 간격으로 가공된 가상 위치 또는 기준 위치에 상응할 수도 있다.
이 때, 수집 센서 측정부(120)는 센서를 이용하여 수집 단말 장치(100)의 롤(Roll), 피치(Pitch) 및 요(Yaw)의 각도를 측정할 수 있다.
이 때, 수집 센서 측정부(120)는 측정한 대기압 정보와 온도 정보를 더 고려하여 수집 정보를 보정할 수 있다.
수집 정보 생성부(130)는 위치 정보와 측정 정보를 이용하여 수집 정보를 생성하고 시간에 따라 동기화하여 저장할 수 있다.
수집 정보 송신부(140)는 수집 정보를 실내 측위 서버 장치(200)에 송신할 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 실내 측위 서버 장치의 일 예를 세부적으로 나타낸 블록도이다. 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 단말 장치의 축 정의를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 실내 측위 서버 장치(200)는 수집 정보 수신부(210), 히트맵 정보 생성부(220), 및 히트맵 정보 송신부(230)를 포함할 수 있다.
수집 정보 수신부(210)는 수집 단말 장치(100)로부터 수집 정보를 수신할 수 있다.
히트맵 정보 생성부(220)는 수집 정보를 이용하여 지자계 히트맵 정보를 생성할 수 있다.
이 때, 히트맵 정보 생성부(220)는 수집 정보를 이용하여 자북 또는 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보, 편각(declination angle) 정보 및 복각(inclination angle) 정보를 계산할 수 있다.
이 때, 히트맵 정보 생성부(220)는 수학식 1을 이용하여 자북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보를 계산할 수 있다.
Figure pat00001
이 때,
Figure pat00002
는 자북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터,
Figure pat00003
는 단말 좌표계 기반 지자계 벡터이다.
이 때, 히트맵 정보 생성부(220)는 수학식 1과 같이, 단말 좌표계 기반 지자계 벡터에 단말의 회전 벡터 행렬을 곱하여 자북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터로 변환할 수 있다.
이 때, 수학식 1의 회전 행렬은 도 4에 도시된 단말 장치의 축 정의에 따라 수학식 2 내지 4로 상세하게 나타낼 수 있다.
Figure pat00004
Figure pat00005
Figure pat00006
이 때, 도 4에 도시된 바와 같이, 수학식 2는 단말 장치가 수집 단말 좌표계의 y축에 따라
Figure pat00007
(롤, Roll)만큼 회전한 회전 행렬을 나타낸 것이다.
수학식 3은 단말 장치가 수집 단말 좌표계의 x축에 따라
Figure pat00008
(피치, Pitch)만큼 회전한 회전 행렬을 나타낸 것이다.
수학식 4는 단말 장치가 수집 단말 좌표계의 z축에 따라
Figure pat00009
(요, Yaw)만큼 회전한 회전 행렬을 나타낸 것이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 단말 장치(수집 단말 장치(100) 또는 사용자 단말 장치(300)는 센서의 축들(axes)을 정의한 것을 알 수 있다.
이 때, 양의 X 축은 단말 장치(User Equipment, UE) 의 우측 방향으로 연장될 수 있다.
양의 Y 축은 단말 장치의 상부 방향으로부터 연장될 수 있다.
양의 Z 축은 단말 장치의 정면 방향으로 연장될 수 있다. 이것은 UE의 방위와 무관할 수 있다.
양의 요(Yaw)는 자북에서 양의 Y 축까지의 각도이며 범위는 0 ~ 360도에 상응할 수 있다.
양의 롤(Roll)은 단말 장치가 테이블 위에서 평평하게 놓여있는 상태에서 양의 Z 축이 양의 X 축을 향해 기울기를 시작할 때 정의될 수 있다.
양의 피치(Pitch)는 단말 장치가 테이블 상에 평평하게 놓여있는 상태에서 양의 Z 축이 양의 Y 축 쪽으로 기울기가 시작될 때 정의될 수 있다.
이 때, 히트맵 정보 생성부(220)는 실내 지도의 수집 위치(기준 위치) 별 단말 좌표계 기반 지자계 벡터들을 자북 좌표계 기반 지자계 벡터들로 변환할 수 있다.
또한, 히트맵 정보 생성부(220)는 수집 정보를 이용하여 편각 정보를 생성할 수 있다.
편각(declination)은 수평면 상에서 진북(true north)과 자북(magnetic north) 사이의 각도에 상응할 수 있다.
이 때, 히트맵 정보 생성부(220)는 수학식 5를 이용하여 편각을 계산할 수 있다
Figure pat00010
수학식 5에서,
Figure pat00011
는 단말 장치의 방위각(Azimuth)이고,
Figure pat00012
는 단말 장치의 yaw 각이다.
이 때, 방위각은 자침 방위(magnetic bearing)와 자기 편차(magnetic declination)를 더한 각도에 상응할 수 있다.
즉, 히트맵 정보 생성부(220)는 수집 정보에서 수집 단말 장치(100)의 방위각에서 요의 각도를 빼서 편각을 계산할 수 있다.
또한, 히트맵 정보 생성부(220)는 수집 정보를 이용하여 복각 정보를 생성할 수 있다.
복각(inclination)은 지자계선(자침)이 수평방향에 대해서 기울어진 각도에 상응할 수 있다.
이 때, 히트맵 정보 생성부(220)는 수학식 6을 이용하여 복각을 계산할 수 있다.
Figure pat00013
수학식 6에서,
Figure pat00014
는 단말 좌표계 기반 지자계 벡터,
Figure pat00015
는 단말 좌표계 기반 가속도 벡터 또는 중력벡터,
Figure pat00016
는 2개 벡터들의 내적 연산자,
Figure pat00017
는 2개 벡터들의 놈(norm) 연산자이다.
이 때, 히트맵 정보 생성부(220)는 편각 정보 및 복각 정보를 이용하여 상기 자북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보를 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보로 변환할 수 있다.
이 때, 히트맵 정보 생성부(220)는 수학식 7을 이용하여 자북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터를 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터로 변환할 수 있다.
Figure pat00018
이 때, 히트맵 정보 생성부(220)는 단말 좌표계의 z축에 따라 편각(declination)만큼 회전 시킨 회전 역행렬과 자북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터를 곱하여 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터로 변환할 수 있다.
또한, 히트맵 정보 생성부(220)는 수학식 8과 같이 자북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터를 계산하지 않고, 단말 좌표계에 기반한 지자계 벡터로부터 복각 정보와 편각 정보를 이용하여 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터를 생성할 수도 있다.
Figure pat00019
이 때, 히트맵 정보 생성부(220)는 수학식 8과 같이 단말 좌표계 기반 지자계 벡터(
Figure pat00020
)의 크기, 편각(D) 및 복각(I)을 이용하여 진북향 지자계 벡터(M N ), 동향 지자계 벡터(M E ), 하향 지자계 벡터(M D )를 계산할 수 있다.
여기서, 하향 지자계 벡터의 마이너스(-) 부호를 (+)부호로 바꾸어 하향 지자계 벡터 대신 상향 지자계 벡터(M U )로 사용할 수도 있다.
즉, 상향 또는 하향 지자계 벡터 중 어느 하나의 벡터가 수직향 지자계 벡터로 사용될 수 있다.
이 때, 히트맵 정보 생성부(220)는 3개의 요소(elements) 또는 자유도(Degree of Freedom)를 포함하는 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보를 생성할 수 있다.
이 때, 상기 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보는 3개의 자유도를 포함하고, 상기 3개의 자유도는 각각 진북향 지자계 벡터, 동향 지자계 벡터 및 수직향(상향 또는 하향) 지자계 벡터에 상응할 수 있다.
또한, 히트맵 정보 생성부(220)는 복수개의 수집 단말 장치(100)들로부터 수신한 수집 정보를 이용하여 각 수집 위치들 별로 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보를 생성하여 지자계 히트맵 정보를 생성할 수 있다.
이 때, 히트맵 정보 생성부(220)는 실내의 기준 위치들 별로 3개의 요소 또는 자유도를 포함하는 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보를 이용하여 지자계 히트맵 정보를 생성할 수 있다.
이 때, 지자계 히트맵 정보는 실내의 기준 위치들 마다 각각 진북향 지자계 벡터값, 동향 지자계 벡터값 및 수직향 지자계 벡터값이 포함될 수 있다.
이 때, 기준 위치들은 수집 단말 장치(100)들이 설치된 위치에 상응할 수 있다.
이 때, 수집 위치는 지자계 히트맵 정보에 결합되는 위치 정보(예: 기준 위치, 절대위치, 상대위치, 주소위치 등) 또는 위치 인덱스(예: 위치정보 보호를 위한 직접적인 위치정보 대신 위치정보 참조 가능한 인덱스)등에 상응할 수 있다. 위치 정보는 수집된 수집 위치 자체일 수도 있고, 일정 간격으로 가공된 가상 위치 또는 기준 위치에 상응할 수도 있다.
이 때, 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터는 단말의 자세 또는 기울기와 관계 없이 기준 위치 별로 고유한 지자계 정보를 나타낼 수 있다.
따라서, 히트맵 정보 생성부(220)는 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터를 이용하여 수집 단말 장치(100)의 기울기, 회전 또는 움직임 상태등과 무관하게 정확한 지자계 히트맵 정보를 생성할 수 있다.
또한, 히트맵 정보 생성부(220)는 지자계 히트맵 정보를 보상할 수 있다.
이 때, 지자계 히트맵 정보는 수집 정보를 수집한 수집 단말 장치(100)의 지자계 센서의 오작동, 응용 프로그램 오류 등으로 시간에 따른 불연속성(discontinuity)가 발생할 수도 있다.
이 때, 지자계는 공간상에서 급격하게 변하지 않기 때문에 연속된 기준 위치에 대해서는 각 축 별로 서로 연속적인 지자계 벡터값을 가질 수 있다.
따라서, 히트맵 정보 생성부(220)는 연속된 기준 위치에 대하여 각 축별 지자계 벡터값이 기준값 이상으로 차이가 나는 경우, 해당 차이를 보상할 수 있다.
이 때, 히트맵 정보 생성부(220)는 지자계 히트맵 정보에 포함된 3개의 자유도에 상응하는 진북향 지자계 벡터, 동향 지자계 벡터 및 수직향(하향 또는 상향) 지자계 벡터 중 적어도 하나의 벡터에 대한 연속된 제1 기준 위치와 제2 기준 위치 사이의 차이값이 제1 설정값 이상인 경우, 상기 제1 설정값 이하가 되도록 상기 제2 기준 위치에 상응하는 적어도 하나의 벡터를 보상할 수 있다.
히트맵 정보 송신부(230)는 생성된 지자계 히트맵 정보를 사용자 단말 장치(300)에 송신할 수 있다.
이 때, 히트맵 정보 송신부(230)는 실내 공간 내 수집 단말 장치(100)가 설치된 위치 정보, 사용자가 이동할 수 있는 경로 정보, 분기점(노드) 정보, 방위각 정보 등을 제공할 수 있다.
이 때, 히트맵 정보 송신부(230)는 측위 능력 정보 및 측위 보정 정보를 사용자 단말 장치(300)와 송수신할 수 있다.
도 5는 도 1에 도시된 사용자 단말 장치의 일 예를 세부적으로 나타낸 블록도이다.
사용자 단말 장치(300)는 실내 측위 수행이 가능한 무선 통신 모바일 기기에 상응할 수 있다.
이 때, 사용자 단말 장치(300)는 LPPe(LTE Positioning Protocol extension) 1.0 또는 2.0을 지원할 수 있다.
도 5를 참조하면, 사용자 단말 장치(300)는 측위 센서 측정부(310), 측위 지자계 정보 생성부(320), 히트맵 정보 수신부(330) 및 실내 측위 수행부(340)를 포함할 수 있다.
측위 센서 측정부(310)는 사용자 단말 장치(300)에 대하여 수집 단말 장치(100)의 수집 센서 측정부(120)와 유사한 방법으로 측정 정보를 생성할 수도 있다.
측위 센서 측정부(310)는 사용자 단말 장치(300)에 포함된 센서를 이용하여 현재 위치의 지자계와 자체 기울기에 대한 측정 정보를 생성할 수 있다.
이 때, 센서는 지자계, 가속도계, 중력계, 자이로스코프, 고도계 및 카메라 등을 포함할 수 있다.
측위 센서 측정부(310)는 센서를 이용하여 사용자 단말 장치(300)의 기울기에 대한 방위각, 가속도 벡터, 중력 벡터, 회전 벡터 및 지자계 벡터 등을 측정하여 측정 정보를 생성할 수 있다.
이 때, 측위 센서 측정부(310)는 센서를 이용하여 사용자 단말 장치(300)의 롤(Roll), 피치(Pitch) 및 요(Yaw)의 각도를 측정할 수 있다.
이 때, 측위 센서 측정부(310)는 측정한 대기압 정보와 온도 정보를 더 고려하여 측정 정보를 보정할 수 있다.
측위 지자계 정보 생성부(320)는 실내 측위 서버 장치(200)의 히트맵 정보 생성부(220)와 유사한 방법으로 진북 항법 좌표계 기반 지자계 정보를 생성할 수 있다.
이 때, 측위 지자계 정보 생성부(320)는 측정 정보를 이용하여 자북 또는 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보, 편각(declination angle) 정보 및 복각(inclination angle) 정보를 계산할 수 있다.
이 때, 측위 지자계 정보 생성부(320)는 수학식 1을 이용하여 자북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보를 계산할 수 있다.
이 때, 측위 지자계 정보 생성부(320)는 수학식 1과 같이 단말 좌표계 기반 지자계 벡터에 단말의 회전 벡터 행렬을 곱하여 자북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터로 변환할 수 있다.
이 때, 측위 지자계 정보 생성부(320)는 단말 좌표계 기반 지자계 벡터들을 자북 좌표계 기반 지자계 벡터들로 변환할 수 있다.
또한, 측위 지자계 정보 생성부(320)는 측정 정보를 이용하여 편각 정보를 생성할 수 있다.
편각(declination)은 수평면 상에서 진북(true north)과 자북(magnetic north) 사이의 각도에 상응할 수 있다.
이 때, 측위 지자계 정보 생성부(320)는 수학식 5를 이용하여 편각을 계산할 수 있다
즉, 측위 지자계 정보 생성부(320)는 측정 정보에서 사용자 단말 장치(300)의 방위각에서 요의 각도를 빼서 편각을 계산할 수 있다.
또한, 측위 지자계 정보 생성부(320)는 측정 정보를 이용하여 복각 정보를 생성할 수 있다.
복각(inclination)은 지자계선(자침)이 수평방향에 대해서 기울어진 각도에 상응할 수 있다.
이 때, 측위 지자계 정보 생성부(320)는 수학식 6을 이용하여 복각을 계산할 수 있다.
이 때, 측위 지자계 정보 생성부(320)는 편각 정보 및 복각 정보를 이용하여 상기 자북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보를 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보로 변환할 수 있다.
이 때, 측위 지자계 정보 생성부(320)는 수학식 7을 이용하여 자북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터를 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터로 변환할 수 있다.
이 때, 측위 지자계 정보 생성부(320)는 단말 좌표계의 z축에 따라 편각(declination)만큼 회전 시킨 회전 역행렬과 자북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터를 곱하여 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터로 변환할 수 있다.
또한, 측위 지자계 정보 생성부(320)는 수학식 8과 같이 자북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터를 계산하지 않고, 단말 좌표계에 기반한 지자계 벡터로부터 복각 정보와 편각 정보를 이용하여 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터를 생성할 수도 있다.
이 때, 측위 지자계 정보 생성부(320)는 수학식 8과 같이 단말 좌표계 기반 지자계 벡터(
Figure pat00021
)의 크기, 편각(D) 및 복각(I)을 이용하여 진북향 지자계 벡터(M N ), 동향 지자계 벡터(M E ), 하향 지자계 벡터(M D )를 계산할 수 있다.
여기서, 하향 지자계 벡터의 마이너스(-) 부호를 (+)부호로 바꾸어 하향 지자계 벡터 대신 상향 지자계 벡터(M U )로 사용할 수도 있다.
즉, 상향 또는 하향 지자계 벡터 중 어느 하나의 벡터가 수직향 지자계 벡터로 사용될 수 있다.
이 때, 측위 지자계 정보 생성부(320)는 3개의 요소(elements) 또는 자유도(Degree of Freedom)를 포함하는 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보를 생성할 수 있다.
이 때, 상기 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보는 3개의 자유도를 포함하고, 상기 3개의 자유도는 각각 진북향 지자계 벡터, 동향 지자계 벡터 및 수직향(상향 또는 하향) 지자계 벡터에 상응할 수 있다.
또한, 측위 지자계 정보 생성부(320)는 사용자 단말 장치(300)의 실내 이동 경로 상에서 측정한 측정 정보를 이용하여 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보를 생성할 수 있다.
이 때, 측위 지자계 정보 생성부(320)는 실내 이동 경로 상에서의 3개의 요소 또는 자유도를 포함하는 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보를 생성할 수 있다.
이 때, 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보는 실내 이동 경로 상에서 진북향 지자계 벡터값, 동향 지자계 벡터값 및 수직향 지자계 벡터값을 포함할 수 있다.
이 때, 이동 경로는 실내에서 사용자 단말 장치(300)가 이동한 경로에 상응할 수 있다.
이 때, 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터는 단말의 자세 또는 기울기와 관계 없이 기준 위치 별로 고유한 지자계 정보를 나타낼 수 있다.
따라서, 측위 지자계 정보 생성부(320)는 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터를 이용하여 사용자 단말 장치(300)의 기울기, 회전 또는 움직임 상태등과 무관하게 정확한 지자계 벡터 정보를 생성할 수 있다.
또한, 측위 지자계 정보 생성부(320)는 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보를 보상할 수 있다.
이 때, 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보는 측정 정보를 생성한 사용자 단말 장치(300)의 지자계 센서의 오작동, 응용 프로그램 오류 등으로 시간에 따른 불연속성(discontinuity)가 발생할 수도 있다.
이 때, 지자계는 공간상에서 급격하게 변하지 않기 때문에 연속된 기준 위치에 대해서는 각 축 별로 서로 연속적인 지자계 벡터값을 가질 수 있다.
따라서, 측위 지자계 정보 생성부(320)는 이동 경로상의 연속된 기준 위치에 대하여 각 축별 지자계 벡터값이 기준값 이상으로 차이가 나는 경우, 해당 차이를 보상할 수 있다.
이 때, 측위 지자계 정보 생성부(320)는 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보에 포함된 3개의 자유도에 상응하는 진북향 지자계 벡터, 동향 지자계 벡터 및 수직향(하향 또는 상향) 지자계 벡터 중 적어도 하나의 벡터에 대한 이동 경로 상에 연속된 제1 기준 위치와 제2 기준 위치 사이의 차이값이 제1 설정값 이상인 경우, 상기 제1 설정값 이하가 되도록 상기 제2 기준 위치에 상응하는 적어도 하나의 벡터를 보상할 수 있다.
히트맵 정보 수신부(330)는 실내 측위 서버 장치(200)로부터 지자계 히트맵 정보를 수신할 수 있다.
이 때, 히트맵 정보 수신부(330)는 실내 공간 내 수집 단말 장치(100)가 설치된 위치 정보, 사용자가 이동할 수 있는 경로 정보, 분기점(노드) 정보, 방위각 정보 등을 수신할 수 있다.
이 때, 히트맵 정보 수신부(330)는 측위 능력 정보 및 측위 보정 정보를 실내 측위 서버 장치(200)와 송수신할 수 있다.
실내 측위 수행부(340)는 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보 및 지자계 히트맵 정보에 기반하여 실내 측위를 수행할 수 있다.
이 때, 실내 측위 수행부(340)는 실내 측위 서버 장치(200)로부터 수신한 지자계 히트맵 정보와 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보를 이용하여 사용자 단말 장치(300)의 위치를 추정할 수 있다.
이 때, 실내 측위 수행부(340)는 진북 좌표계 기반 지자계 벡터 정보를 지자계 히트맵 정보에 포함된 실내의 기준 위치들 별 지자계 벡터 정보와 비교하여 가장 유사한 지자계 벡터 정보에 상응하는 기준 위치를 사용자 단말 장치(300)의 위치로 추정할 수 있다.
이 때, 실내 측위 수행부(340)는 진북 좌표계 기반 지자계 벡터 정보와 히트맵 정보의 3개의 자유도에 상응하는 진북향 지자계 벡터, 동향 지자계 벡터 및 수직향 지자계 벡터를 각각 비교하여 3개의 자유도가 가장 유사한 히트맵 정보의 기준 위치를 사용자 단말 장치(300)의 위치로 추정할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 진북 항법 좌표계를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 방위각(True Bearing or Azimuth, TB)는 자침 방위(Magnetic Bearing, MB)와 자기 편차(Magnetic Declination, MD)의 합으로 계산할 수 있다.
진북(True North)과 자북(Magnetic North) 사이의 각도인 편각(declination, D)는 20도를 나타내는 것을 알 수 있다.
이 때, 편각(D)은 자침 방위(MB)에 상응하는 것을 알 수 있다.
이 때, 방위각은 동쪽 방위각(TB1)에 대해서는 제1 자침 방위가 양의 135도를 나타내므로, 자침 방위(MB)와 더한 값으로 양의 155도를 나타내는 것을 알 수 있고, 서쪽 방위각(TB2)에 대해서는 제2 자침 방위가 음의 90도를 나타내므로 자침 방위(MB)와 더한 값으로 음의 70도를 나타내는 것을 알 수 있다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터를 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 편각(Declination, D)은 수평면 상에서 진북(True North)과 자북(Magnetic North) 사이의 각도인 것을 알 수 있다.
복각(Inclination, I)은 지자계선과 수평면 사이의 각도에 상응하는 것을 알 수 있다.
도 8을 참조하면, 편각과 복각을 이용하여 3개의 자유도(Degree of Freedom)에 상응하는 진북향 지자계 벡터(M N ), 동향 지자계 벡터(M E ) 및 수직향 지자계 벡터(M D )가 생성된 것을 알 수 있다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 지자계 정보 생성을 위하여 격자가 정의된 실내 영역을 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하면, 실내 영역을 제1 영역인 대격자 영역(30.5cm 단위)과 제1 영역을 제2 영역인 소격자 영역(5cm 단위)으로 나눈 것을 알 수 있다.
이 때, 실내 영역에서 강자성 물질에서 발생하는 지자계는 급격하게 변하지 않으므로, 지자계 센서는 격자 영역 단위로 변화하는 지자계 값을 측정할 수 있다.
이 때, 실내 측위 시스템은 격자 영역 단위 사이에 지자계의 급격한 변화가 이루어진 경우, 기설정된 값에 따라 지자계 측정값을 보상할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 실내 측위가 수행된 실내 지도를 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면, 사용자가 사용자 단말 장치(300)을 가지고 시작 지점(STRAT)부터 종료 지점(END)까지 이동하는 이동 경로를 실내 지도에 나타낸 것을 알 수 있다.
이 때, 실내 측위 서버 장치(200)는 실내 지도에 상응하는 지자계 히트맵 정보를 사용자 단말 장치(300)에게 제공할 수 있다.
이 때, 사용자 단말 장치(300)는 사용자의 이동에 따른 측정 정보와 모션 상태를 보정하면서 진북 항법 좌표계 기반 지자계 정보를 생성할 수 있다.
이 때, 사용자 단말 장치(300)는 종료 지점까지의 이동하면서 생성된 진북 항법 좌표계 기반 지자계 정보와 수신한 지자계 히트맵 정보를 비교하여 가장 유사한 지자계 패턴을 보이는 지자계 정보를 이용하여 실내 측위를 수행할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 편각 정보를 나타낸 그래프이다. 도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 복각 정보를 나타낸 그래프이다.
도 11과 도 12를 참조하면, 도 10에 도시된 실내 지도에서 사용자 단말 장치(300)가 이동하면서 생성한 편각 정보와 복각 정보를 그래프로 나타낸 것을 알 수 있다.
이 때, 방위각은 270도에서 0도로 변화하고, 0도에서 180도로 변화하면서 'ㄷ'자 경로로 이동한 결과임을 알 수 있다. 따라서, 측정한 편각 값과 복각 값이 시간에 따라 변화하는 것을 알 수 있다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 보정 전 지자계 벡터 정보를 나타낸 그래프이다.
도 13을 참조하면, 사용자 단말 장치(300)가 생성한 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보를 그래프로 나타낸 것을 알 수 있다.
이 때, 상향 지자계 벡터값이 100 epoch 지점에서 급격하게 떨어지면서 불연속적인 결과를 나타낸 것을 알 수 있다. 이것은 사용자 단말 장치(300)의 센서 불량, 응용 소프트에러 등으로 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 실내 측위 시스템은 지자계 벡터값의 변화가 기설정된 값 이상이 되는 경우 차이값을 보상할 수 있다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 보정 후 지자계 벡터 정보를 나타낸 그래프이다.
도 14를 참조하면, 도 13에 도시된 불연속적인 지자계 벡터값에 대한 보상을 수행하여 연속적인 지자계 벡터 값들이 연속적인 값을 보여주는 것을 알 수 있다.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 보정 전후의 상향 지자계 벡터 정보를 나타낸 그래프이다.
도 15를 참조하면, 불연속적인 상향 지자계 벡터값을 보상한 것을 알 수 있다.
그래프에서 실선으로 도시된 보상전 상향 지자계 벡터값보다, 점선으로 도시된 보상 후 상향 지자계 벡터값이 연속적으로 나타나는 것을 알 수 있다.
도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 수집 단말 장치의 수집 정보 생성 방법을 나타낸 도면이다.
도 16을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 수집 단말 장치의 수집 정보 생성 방법은 먼저 위치 정보를 계산할 수 있다(S410).
즉, 단계(S410)는 수집 단말 장치(100)에 포함된 센서를 이용하여 수집 위치의 실내 노드/링크 정보를 결합하여 위치 정보를 생성할 수 있다.
이 때, 센서는 지자계, 가속도계, 중력계, 자이로스코프, 고도계 및 카메라 등을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 수집 단말 장치의 수집 정보 생성 방법은 센서 측정 정보를 생성할 수 있다(S420).
즉, 단계(S420)는 센서를 이용하여 수집 위치의 방위각, 가속도 벡터, 중력 벡터, 회전 벡터 및 지자계 벡터 등을 측정하여 수집 정보를 생성할 수 있다.
이 때, 수집 단말 장치(100)의 수집 위치는 지자계 히트맵 정보에 결합되는 위치 정보(예: 기준 위치, 절대위치, 상대위치, 주소위치 등) 또는 위치 인덱스(예: 위치정보 보호를 위한 직접적인 위치정보 대신 위치정보 참조 가능한 인덱스)등에 상응할 수 있다. 위치 정보는 수집된 수집 위치 자체일 수도 있고, 일정 간격으로 가공된 가상 위치 또는 기준 위치에 상응할 수도 있다.
이 때, 단계(S420)는 센서를 이용하여 수집 단말 장치(100)의 롤(Roll), 피치(Pitch) 및 요(Yaw)의 각도를 측정할 수 있다.
이 때, 단계(S420)는 측정한 대기압 정보와 온도 정보를 더 고려하여 수집 정보를 보정할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 수집 단말 장치의 수집 정보 생성 방법은 수집 정보를 생성할 수 있다(S430).
즉, 단계(S430)는 위치 정보와 측정 정보를 이용하여 수집 정보를 생성하고 시간에 따라 동기화하여 저장할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 수집 단말 장치의 수집 정보 생성 방법은 수집 정보를 송신할 수 있다(S440).
즉, 단계(S440)는 수집 정보를 실내 측위 서버 장치(200)에 송신할 수 있다.
도 17은 본 발명의 일실시예에 따른 서버 장치의 수집 지자계 정보 생성 방법을 나타낸 도면이다.
도 17을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 실내 측위 서버 장치의 히트맵 정보 생성 방법은 먼저 수집 정보를 생성할 수 있다(S510).
즉, 단계(S510)는 수집 단말 장치(100)로부터 수집 정보를 수신할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 실내 측위 서버 장치의 히트맵 정보 생성 방법은 히트맵 정보를 생성할 수 있다(S520).
즉, 단계(S520)는 수집 정보를 이용하여 지자계 히트맵 정보를 생성할 수 있다.
이 때, 단계(S520)는 수집 정보를 이용하여 자북 또는 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보, 편각(declination angle) 정보 및 복각(inclination angle) 정보를 계산할 수 있다.
이 때, 단계(S520)는 수학식 1을 이용하여 자북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보를 계산할 수 있다.
이 때, 단계(S520)는 수학식 1과 같이, 단말 좌표계 기반 지자계 벡터에 단말의 회전 벡터 행렬을 곱하여 자북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터로 변환할 수 있다.
이 때, 단계(S520)는 실내 지도의 수집 위치(기준 위치) 별 단말 좌표계 기반 지자계 벡터들을 자북 좌표계 기반 지자계 벡터들로 변환할 수 있다.
또한, 히트맵 정보 생성부(220)는 단계(S520)는 수집 정보를 이용하여 편각 정보를 생성할 수 있다.
편각(declination)은 수평면 상에서 진북(true north)과 자북(magnetic north) 사이의 각도에 상응할 수 있다.
이 때, 단계(S520)는 수학식 5를 이용하여 편각을 계산할 수 있다
이 때, 방위각은 자침 방위(magnetic bearing)와 자기 편차(magnetic declination)를 더한 각도에 상응할 수 있다.
즉, 단계(S520)는 수집 정보에서 수집 단말 장치(100)의 방위각에서 요의 각도를 빼서 편각을 계산할 수 있다.
또한, 단계(S520)는 수집 정보를 이용하여 복각 정보를 생성할 수 있다.
복각(inclination)은 지자계선(자침)이 수평방향에 대해서 기울어진 각도에 상응할 수 있다.
이 때, 단계(S520)는 수학식 6을 이용하여 복각을 계산할 수 있다.
이 때, 단계(S520)는 편각 정보 및 복각 정보를 이용하여 상기 자북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보를 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보로 변환할 수 있다.
이 때, 단계(S520)는 수학식 7을 이용하여 자북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터를 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터로 변환할 수 있다.
이 때, 히트맵 정보 생성부(220)는 단말 좌표계의 z축에 따라 편각(declination)만큼 회전 시킨 회전 역행렬과 자북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터를 곱하여 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터로 변환할 수 있다.
또한, 단계(S520)는 수학식 8과 같이 자북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터를 계산하지 않고, 단말 좌표계에 기반한 지자계 벡터로부터 복각 정보와 편각 정보를 이용하여 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터를 생성할 수도 있다.
이 때, 단계(S520)는 수학식 8과 같이 단말 좌표계 기반 지자계 벡터(
Figure pat00022
)의 크기, 편각(D) 및 복각(I)을 이용하여 진북향 지자계 벡터(M N ), 동향 지자계 벡터(M E ), 하향 지자계 벡터(M D )를 계산할 수 있다.
여기서, 하향 지자계 벡터의 마이너스(-) 부호를 (+)부호로 바꾸어 하향 지자계 벡터 대신 상향 지자계 벡터(M U )로 사용할 수도 있다.
즉, 상향 또는 하향 지자계 벡터 중 어느 하나의 벡터가 수직향 지자계 벡터로 사용될 수 있다.
이 때, 단계(S520)는 3개의 요소(elements) 또는 자유도(Degree of Freedom)를 포함하는 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보를 생성할 수 있다.
이 때, 상기 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보는 3개의 자유도를 포함하고, 상기 3개의 자유도는 각각 진북향 지자계 벡터, 동향 지자계 벡터 및 수직향(상향 또는 하향) 지자계 벡터에 상응할 수 있다.
또한, 단계(S520)는 복수개의 수집 단말 장치(100)들로부터 수신한 수집 정보를 이용하여 각 수집 위치들 별로 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보를 생성하여 지자계 히트맵 정보를 생성할 수 있다.
이 때, 단계(S520)는 실내의 기준 위치들 별로 3개의 요소 또는 자유도를 포함하는 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보를 이용하여 지자계 히트맵 정보를 생성할 수 있다.
이 때, 지자계 히트맵 정보는 실내의 기준 위치들 마다 각각 진북향 지자계 벡터값, 동향 지자계 벡터값 및 수직향 지자계 벡터값이 포함될 수 있다.
이 때, 기준 위치들은 수집 단말 장치(100)들이 설치된 위치에 상응할 수 있다.
이 때, 수집 위치는 지자계 히트맵 정보에 결합되는 위치 정보(예: 기준 위치, 절대위치, 상대위치, 주소위치 등) 또는 위치 인덱스(예: 위치정보 보호를 위한 직접적인 위치정보 대신 위치정보 참조 가능한 인덱스)등에 상응할 수 있다. 위치 정보는 수집된 수집 위치 자체일 수도 있고, 일정 간격으로 가공된 가상 위치 또는 기준 위치에 상응할 수도 있다.
이 때, 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터는 단말의 자세 또는 기울기와 관계 없이 기준 위치 별로 고유한 지자계 정보를 나타낼 수 있다.
따라서, 단계(S520)는 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터를 이용하여 수집 단말 장치(100)의 기울기, 회전 또는 움직임 상태등과 무관하게 정확한 지자계 히트맵 정보를 생성할 수 있다.
또한, 단계(S520)는 지자계 히트맵 정보를 보상할 수 있다.
이 때, 지자계 히트맵 정보는 수집 정보를 수집한 수집 단말 장치(100)의 지자계 센서의 오작동, 응용 프로그램 오류 등으로 시간에 따른 불연속성(discontinuity)가 발생할 수도 있다.
이 때, 지자계는 공간상에서 급격하게 변하지 않기 때문에 연속된 기준 위치에 대해서는 각 축 별로 서로 연속적인 지자계 벡터값을 가질 수 있다.
따라서, 단계(S520)는 연속된 기준 위치에 대하여 각 축별 지자계 벡터값이 기준값 이상으로 차이가 나는 경우, 해당 차이를 보상할 수 있다.
이 때, 단계(S520)는 지자계 히트맵 정보에 포함된 3개의 자유도에 상응하는 진북향 지자계 벡터, 동향 지자계 벡터 및 수직향(하향 또는 상향) 지자계 벡터 중 적어도 하나의 벡터에 대한 연속된 제1 기준 위치와 제2 기준 위치 사이의 차이값이 제1 설정값 이상인 경우, 상기 제1 설정값 이하가 되도록 상기 제2 기준 위치에 상응하는 적어도 하나의 벡터를 보상할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 실내 측위 서버 장치의 히트맵 정보 생성 방법은 히트맵 정보를 송신할 수 있다(S530).
즉, 단계(S530)는 생성된 지자계 히트맵 정보를 사용자 단말 장치(300)에 송신할 수 있다.
이 때, 단계(S530)는 실내 공간 내 수집 단말 장치(100)가 설치된 위치 정보, 사용자가 이동할 수 있는 경로 정보, 분기점(노드) 정보, 방위각 정보 등을 제공할 수 있다.
이 때, 단계(S530)는 측위 능력 정보 및 측위 보정 정보를 사용자 단말 장치(300)와 송수신할 수 있다.
도 18은 본 발명의 일실시예에 따른 사용자 단말 장치의 실내 측위 방법을 나타낸 도면이다.
도 18을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 사용자 단말 장치의 실내 측위 방법은 먼저 센서 측정 정보를 생성할 수 있다(S610).
즉, 단계(S610)는 사용자 단말 장치(300)에 대하여 수집 단말 장치(100)의 수집 센서 측정부(120)와 유사한 방법으로 측정 정보를 생성할 수도 있다.
단계(S610)는 사용자 단말 장치(300)에 포함된 센서를 이용하여 현재 위치의 지자계와 자체 기울기에 대한 측정 정보를 생성할 수 있다.
이 때, 센서는 지자계, 가속도계, 중력계, 자이로스코프, 고도계 및 카메라 등을 포함할 수 있다.
단계(S610)는 센서를 이용하여 사용자 단말 장치(300)의 기울기에 대한 방위각, 가속도 벡터, 중력 벡터, 회전 벡터 및 지자계 벡터 등을 측정하여 측정 정보를 생성할 수 있다.
이 때, 단계(S610)는 센서를 이용하여 사용자 단말 장치(300)의 롤(Roll), 피치(Pitch) 및 요(Yaw)의 각도를 측정하여 상기 가속도 벡터 및 상기 회전 벡터 중 적어도 하나를 계산할 수 있다.
이 때, 단계(S610)는 측정한 대기압 정보와 온도 정보를 더 고려하여 측정 정보를 보정할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 사용자 단말 장치의 실내 측위 방법은 측위 지자계 정보를 생성할 수 있다(S620).
즉, 단계(S620)는 실내 측위 서버 장치(200)의 히트맵 정보 생성부(220)와 유사한 방법으로 진북 항법 좌표계 기반 지자계 정보를 생성할 수 있다.
이 때, 단계(S620)는 측정 정보를 이용하여 자북 또는 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보, 편각(declination angle) 정보 및 복각(inclination angle) 정보를 계산할 수 있다.
이 때, 단계(S620)는 수학식 1을 이용하여 자북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보를 계산할 수 있다.
이 때, 단계(S620)는 수학식 1과 같이 단말 좌표계 기반 지자계 벡터에 단말의 회전 벡터 행렬을 곱하여 자북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터로 변환할 수 있다.
이 때, 단계(S620)는 단말 좌표계 기반 지자계 벡터들을 자북 좌표계 기반 지자계 벡터들로 변환할 수 있다.
또한, 단계(S620)는 측정 정보를 이용하여 편각 정보를 생성할 수 있다.
편각(declination)은 수평면 상에서 진북(true north)과 자북(magnetic north) 사이의 각도에 상응할 수 있다.
이 때, 단계(S620)는 수학식 5를 이용하여 편각을 계산할 수 있다
즉, 단계(S620)는 측정 정보에서 사용자 단말 장치(300)의 방위각에서 요의 각도를 빼서 편각을 계산할 수 있다.
또한, 단계(S620)는 측정 정보를 이용하여 복각 정보를 생성할 수 있다.
복각(inclination)은 지자계선(자침)이 수평방향에 대해서 기울어진 각도에 상응할 수 있다.
이 때, 단계(S620)는 수학식 6을 이용하여 복각을 계산할 수 있다.
이 때, 단계(S620)는 편각 정보 및 복각 정보를 이용하여 상기 자북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보를 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보로 변환할 수 있다.
이 때, 단계(S620)는 수학식 7을 이용하여 자북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터를 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터로 변환할 수 있다.
이 때, 측위 단계(S620)는 단말 좌표계의 z축에 따라 편각(declination)만큼 회전 시킨 회전 역행렬과 자북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터를 곱하여 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터로 변환할 수 있다.
또한, 단계(S620)는 수학식 8과 같이 자북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터를 계산하지 않고, 단말 좌표계에 기반한 지자계 벡터로부터 복각 정보와 편각 정보를 이용하여 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터를 생성할 수도 있다.
이 때, 단계(S620)는 수학식 8과 같이 단말 좌표계 기반 지자계 벡터(
Figure pat00023
)의 크기, 편각(D) 및 복각(I)을 이용하여 진북향 지자계 벡터(M N ), 동향 지자계 벡터(M E ), 하향 지자계 벡터(M D )를 계산할 수 있다.
여기서, 하향 지자계 벡터의 마이너스(-) 부호를 (+)부호로 바꾸어 하향 지자계 벡터 대신 상향 지자계 벡터(M U )로 사용할 수도 있다.
즉, 상향 또는 하향 지자계 벡터 중 어느 하나의 벡터가 수직향 지자계 벡터로 사용될 수 있다.
이 때, 단계(S620)는 3개의 요소(elements) 또는 자유도(Degree of Freedom)를 포함하는 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보를 생성할 수 있다.
이 때, 상기 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보는 3개의 자유도를 포함하고, 상기 3개의 자유도는 각각 진북향 지자계 벡터, 동향 지자계 벡터 및 수직향(상향 또는 하향) 지자계 벡터에 상응할 수 있다.
또한, 측위 단계(S620)는 지자계 정보 생성부(320)는 사용자 단말 장치(300)의 실내 이동 경로 상에서 측정한 측정 정보를 이용하여 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보를 생성할 수 있다.
이 때, 단계(S620)는 측위 지자계 정보 생성부(320)는 실내 이동 경로 상에서의 3개의 요소 또는 자유도를 포함하는 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보를 생성할 수 있다.
이 때, 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보는 실내 이동 경로 상에서 진북향 지자계 벡터값, 동향 지자계 벡터값 및 수직향 지자계 벡터값을 포함할 수 있다.
이 때, 이동 경로는 실내에서 사용자 단말 장치(300)가 이동한 경로에 상응할 수 있다.
이 때, 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터는 단말의 자세 또는 기울기와 관계 없이 기준 위치 별로 고유한 지자계 정보를 나타낼 수 있다.
따라서, 단계(S620)는 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터를 이용하여 사용자 단말 장치(300)의 기울기, 회전 또는 움직임 상태등과 무관하게 정확한 지자계 벡터 정보를 생성할 수 있다.
또한, 측위 단계(S620)는 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보를 보상할 수 있다.
이 때, 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보는 측정 정보를 생성한 사용자 단말 장치(300)의 지자계 센서의 오작동, 응용 프로그램 오류 등으로 시간에 따른 불연속성(discontinuity)가 발생할 수도 있다.
이 때, 지자계는 공간상에서 급격하게 변하지 않기 때문에 연속된 기준 위치에 대해서는 각 축 별로 서로 연속적인 지자계 벡터값을 가질 수 있다.
따라서, 단계(S620)는 이동 경로상의 연속된 기준 위치에 대하여 각 축별 지자계 벡터값이 기준값 이상으로 차이가 나는 경우, 해당 차이를 보상할 수 있다.
이 때, 단계(S620)는 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보에 포함된 3개의 자유도에 상응하는 진북향 지자계 벡터, 동향 지자계 벡터 및 수직향(하향 또는 상향) 지자계 벡터 중 적어도 하나의 벡터에 대한 이동 경로 상에 연속된 제1 기준 위치와 제2 기준 위치 사이의 차이값이 제1 설정값 이상인 경우, 상기 제1 설정값 이하가 되도록 상기 제2 기준 위치에 상응하는 적어도 하나의 벡터를 보상할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 사용자 단말 장치의 실내 측위 방법은 히트맵 정보를 수신할 수 있다(S630).
즉, 단계(S630)는 실내 측위 서버 장치(200)로부터 지자계 히트맵 정보를 수신할 수 있다.
이 때, 단계(S630)는 실내 공간 내 수집 단말 장치(100)가 설치된 위치 정보, 사용자가 이동할 수 있는 경로 정보, 분기점(노드) 정보, 방위각 정보 등을 수신할 수 있다.
이 때, 단계(S630)는 측위 능력 정보 및 측위 보정 정보를 실내 측위 서버 장치(200)와 송수신할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 사용자 단말 장치의 실내 측위 방법은 실내 측위를 수행할 수 있다(S640).
즉, 단계(S640)는 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보 및 지자계 히트맵 정보에 기반하여 실내 측위를 수행할 수 있다.
이 때, 단계(S640)는 실내 측위 서버 장치(200)로부터 수신한 지자계 히트맵 정보와 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보를 이용하여 사용자 단말 장치(300)의 위치를 추정할 수 있다.
이 때, 단계(S640)는 진북 좌표계 기반 지자계 벡터 정보를 지자계 히트맵 정보에 포함된 실내의 기준 위치들 별 지자계 벡터 정보와 비교하여 가장 유사한 지자계 벡터 정보에 상응하는 기준 위치를 사용자 단말 장치(300)의 위치로 추정할 수 있다.
이 때, 단계(S640)는 진북 좌표계 기반 지자계 벡터 정보와 히트맵 정보의 3개의 자유도에 상응하는 진북향 지자계 벡터, 동향 지자계 벡터 및 수직향 지자계 벡터를 각각 비교하여 3개의 자유도가 가장 유사한 히트맵 정보의 기준 위치를 사용자 단말 장치(300)의 위치로 추정할 수 있다.
이 때, 단계(S640)는 사용자 단말 장치(300)의 이동, 속도 및 회전 변화에 기반한 모션 상태(motion state)에 따라 발생하는 잡음을 필터링하여 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보를 보정할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 일실시예에 따른 실내 측위 시스템에서 사용되는 데이터 필드를 설명한다.
본 발명의 일실시예에 따른 수집 단말 장치(100) 및 사용자 단말 장치(200)에 포함된 센서는 센서 지원 제공 데이터(Sensor-ProvideAssistanceData)의 데이터 필드를 이용할 수 있다.
센서 지원 제공 데이터(Sensor-ProvideAssistanceData)의 데이터 필드는 실시예 1과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00024
이 때, 실시예 1의 데이터 필드는 표 1과 같이 설명할 수 있다.
OMA - LPPe -Sensor- ProvideAssistanceData field descriptions
atmosphericPressureAD
이 필드는 EGM96(Earth Gravitational Model 1996) 모델을 목표로 하는 공칭 해수면 기준 대기압을 제공하는 데 사용될 수 있다.
ver2 -0- gmf - DataSet
이 매개 변수는 최대 8 세트의 지자계에 관한 데이터를 제공할 수 있다. 이 매개 변수는 선택 사항일 수 있다.
ver2 -0- sensorError
이 필드는 지원 데이터 요청과 관련된 센서 오류 원인을 제공하는 데 사용될 수 있다.
ver2-0-server-tracking
이 매개 변수는 서버가 단말로 보내는 센서 지원 데이터를 추적하는지 여부를 나타낼 수 있다. 단말은 센서에 대한 LPPe 요청 지원 데이터를 전송할 때 추적되는 센서에 대해 이전에 수신 된 지원 데이터를 서버에 보유 할 필요가 없다. 이 매개 변수는 선택적이며 Null 값으로 인코딩 될 수 있다. 이 매개 변수를 포함하면 서버가 센서의 데이터를 추적하고, 이 매개 변수가 생략된 경우, 서버가 데이터를 나타내지 않음을 나타낼 수 있다.
이 때, 실시예 1의 대기압 압력 지원 데이터(atmosphericPressureAD)의 데이터 필드는 실시예 2와 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00025
이 때, 실시예 2의 데이터 필드는 표 2와 같이 설명할 수 있다.
OMA - LPPe - AtmosphericPressureAD field descriptions
referencePressure
이 필드는 공칭 해수면에서 EGM96을 목표로 대기압 (Pa)을 지정할 수 있다. pressureValidityArea가 제공되면 referencePressure는 pressureValidityArea의 센터(center)에 적용될 수 있다. 센터 외부의 pressureValidityArea 내의 압력은 압력 구배 (gN- 압력 및 gE- 압력)를 사용하여 계산할 수 있다. 북쪽과 동쪽의 압력 기울기(gradients)가 제공되지 않으면 압력은 pressureValidityArea 전체에서 일정하다고 가정할 수있다. referencePressureRate가 제공되지 않으면 pressureValidityPeriod를 통해 각 위치에서 압력이 일정한 것으로 가정할 수 있다. 스케일 팩터는 1Pa이고, 이 값에 101325 Pa의 공칭 압력이 추가될 수 있다.
pressureValidityPeriod
이 필드는 참조 압력 유효 기간의 시작 시간과 지속 시간을 지정할 수 있다. 이 매개 변수가 없으면 대기압 보조 데이터는 보조 데이터가 단말로부터 수신 된 시간에만 유효할 수 있다.
referencePressureRate
이 필드는 압력 변화율을 지정할 수 있다. 이 필드가 포함되면 referencePressure는 pressureValidityPeriod의 시작 부분에만 적용될 수 있다. 스케일 팩터는 10 Pa/hour이다.
pressureValidityArea
이 필드는 대기압 기준 압력이 유효한 영역을 지정할 수 있다. 이 필드가 없으면 제공된 대기압은 대기압이 제공되는 순간의 목표 위치에서만 유효할 수 있다.
압력 유효 영역은 중심점 (centerPoint), 너비 (validityAreaWidth) 및 높이 (validityAreaHeight)로 정의되는 직사각형에 상응할 수 있다. 너비는 중심에서 위도를 따라 측정되며 높이는 중심에서 경도를 따라 측정될 수 있다. 너비와 높이는 사각형의 전체 너비와 높이로 측정될 수 있다. 스케일 펙터는 Km이다.
gN -pressure
이 필드는 pressureValidityArea의 중심에서 계산 된 참조 압력의 북쪽 그래디언트를 지정할수 있다. 스케일 팩터는 10 Pa / Km이다. 이 필드가 제공되지 않으면 그라디언트는 0으로 가정할 수 있다.
gE-pressure
이 필드는 pressureValidityArea의 중심에서 계산 된 참조 압력의 동쪽 경사를 지정할 수 있다. 스케일 팩터는 10 Pa / Km이다. 이 필드가 제공되지 않으면 그라디언트는 0으로 가정할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 실내 측위 서버 장치(200)는 지자계 데이터셋(GMF-DataSet)의 데이터필드를 이용할 수 있다.
이 때, 지자계 데이터셋(GMF-DataSet)의 데이터필드는 실시예 3과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00026
이 때, 실시예 3의 데이터 필드는 표 3과 같이 설명할 수 있다.
OMA - LPPe - ver2 -0- GMF - DataSet field descriptions
ver2 -0- gmf - heatmap
이 매개 변수는 LPPe 2.0에만 적용되며 지자계 강도 및/또는 편각(declination angle) 및/또는 복각(inclination angle) 데이터의 형태로 GMF 히트맵 데이터를 제공할 수 있다. 이 매개 변수는 선택적일 수 있다. 새로운 GMF 히트맵 데이터를 수신하는 타겟은 이전에 수신 된 GMF 히트맵 데이터를 삭제할 수 있다.
이 때, 실시예 3의 지자계 히트맵(gmf-heatmap)의 데이터 필드는 실시예 4와 같이 나타낼 수 있다. 지자계 히트맵(gmf-heatmap)의 데이터 필드는 LPPe 2.0에서만 사용되며 진북향, 동향 및 수직향(상향 또는 하향) 구성 요소로 표시된 지자계 히트맵 정보를 제공할 수 있다.
Figure pat00027
이 때, 실시예 4의 데이터 필드는 표 4와 같이 설명할 수 있다.
OMA-LPPe-ver2-0-GMF-HeatMap field descriptions
heatmap-ID
이 매개 변수는 히트맵에 대한 고유 한 ID(식별자)를 제공할 수 있다.
validity-period
이 매개 변수는 히트맵의 유효 기간을 정의하며 히트맵을 포함 할 수 있는 모든 지원 데이터에 대해 서버가 제공 가능한 다른 유효 기간을 대체할 수 있다. 히트맵을 수신하는 단말은 유효 기간 동안에 해당하는 히트맵을 사용해야 한다. 이 매개 변수는 선택적일 수 있다.
referenceGrid
이 매개 변수는 히트맵이 정의되는 기준 격자에 대한 원점, 방향 및 격자 간격을 정의할 수 있다. 이 매개 변수는 선택적일 수 있다. 이 매개 변수가 포함된 경우, 제공된 기준 그리드는 공통 그룹 파라미터 (예를 들어, WLAN AP 또는 SRN AP에 대한)에 의해 제공된 임의의 디폴트 기준 그리드를 오버라이드 할 수 있다. 만약 포함되지 않는 경우, 공통 그룹 파라미터 (예를 들어, WLAN AP 또는 SRN AP)로부터 기준 그리드가 제공 될 수 있다.
heatMap-Source
이 매개 변수는 히트맵의 소스를 정의하며 소스와 관련된 정보를 제공 할 수 있다. 이 매개 변수는 선택적일 수 있다. 이 매개 변수가 없는 경우, 히트맵의 소스가 정의될 수 없다.
x-offset
이 매개 변수는 최소 X 및 Y 좌표를 갖는 히트맵 직사각형 영역의 모서리에 대한 참조 프레임 원점을 기준으로 한 x 좌표 오프셋을 제공할 수 있다. 이 매개 변수는 격자 간격 단위로 길이를 나타내는 -32768 ~ 32767 범위의 정수로 인코딩 될 수 있다. 이 매개 변수는 선택적일 수 있다. 이 매개 변수가 존재하지 않는 경우, x 오프셋은 0이다.
y-offset
이 매개 변수는 최소 X 및 Y 좌표를 갖는 히트맵 직사각형 영역의 모서리에 대한 참조 프레임 원점을 기준으로 한 y 좌표 오프셋을 제공할 수 있다. 이 매개 변수는 격자 간격 단위로 길이를 나타내는 -32768 ~ 32767 범위의 정수로 인코딩 될 수 있다. 이 매개 변수는 선택적일 수 있다. 이 매개 변수가 존재하지 않는 경우, y 오프셋은 0이다.
x-length
이 매개 변수는 X 방향의 히트맵에 대한 직사각형 영역의 길이를 그리드 간격 단위로 정의할 수 있다. 이 값은 1에서 4096 사이의 정수로 인코딩 될 수 있다.
y-length
이 매개 변수는 그리드 간격 단위로 Y 방향으로 히트맵에 대한 직사각형 영역의 길이를 정의할 수 있다. 이 값은 1에서 4096 사이의 정수로 인코딩 될 수 있다.
compression
이 매개 변수는 포함 된 히트맵을 압축하는 데 사용되는 방법을 정의할 수 있다. 가능한 값은 none (압축 없음을 의미) 및 JPEG (JPEG 압축을 의미)이다.
reorientation
이 매개 변수를 사용하면 히트맵 영역을 로컬 Y 축에 대해 각도 θ (-90° ≤ θ ≤ 90°)로 방향을 재지정 할 수 있다. 방향 재지정은 다음 필드로 정의될 수 있다.
orientation-angle은 각도 θ를 10 분의 1 단위로 나타낼 수 있다.
shifting은 그리드 점의 행이 양의 X 방향으로 시프트 되거나 그리드 점의 열이 양(positive)의 Y 방향으로 시프트 되는지 여부를 정의할 수 있다
이 매개 변수는 선택적일 수 있고, 방향 재지정이 사용될 때만 포함될 수 있다.
run-lengths
이 매개 변수는 제외된 그리드 점과 포함된 그리드 점의 반복 실행 길이를 정의하여 히트맵 영역을 임의의 모양에 맞출 수 있게 한다. 이 매개 변수는 홀수 위치 (I1, I3, I5 등)의 정수가 제외된 격자 점의 연속 시퀀스와 짝수 위치의 정수를 정의하는 0 ~ 255 사이의 값을 갖는 정수 시퀀스 I1, I2, I3, I4 등을 포함할 수 있다. 이 때, 홀수 위치의 정수(I1, I3, I5 등)는 제외된 격자점의 연속 시퀀스를 정의할 수 있다. 짝수 위치의 정수(I2, I4 등)는 포함된 격자 점의 연속 시퀀스를 정의할 수 있다. 모든 포함 및 제외 된 격자 점의 총 수는 원래 격자점의 총 수보다 작거나 같을 수 있다. 전자가 후자보다 작으면 나머지 격자점(제외되지 않았거나 포함되지 않은)은 모두 수신기에서 제외 될 수 있다. 이 매개 변수는 선택적일 수 있고, 실행 길이를 사용하여 임의의 히트맵 영역을 작성하는 경우에만 포함될 수 있다.
updateReqGridPoints
이 매개 변수는 단말이 이러한 격자 점 중 하나에 가까운 위치를 추정하는 경우 단말에서 새 송신기 지원 데이터 요청을 트리거 하기 위한 격자 점 세트를 제공할 수 있다. 이 매개 변수는 선택 사항이지만 서버가 이 매개 변수를 제공하면 서버는 그룹화 된 송신기 히트맵 중 하나(히트맵 전체가 아님)에 대해서만이 정보를 보낼 수 있다. 이 매개 변수에는 홀수 위치의 정수(I1, I3, I5 등)가 업데이트 및 정수를 트리거 하지 않는 연속적인 격자 점 시퀀스를 정의하는 0 ~ 255 사이의 값을 갖는 정수 시퀀스(I1, I2, I3, I4 등)이 포함될 수 있다. 짝수 위치의 정수(I2, I4 등)는 업데이트를 트리거 하는 일련의 그리드 포인트 시퀀스를 정의할 수 있다. 모든 포함 및 제외 된 격자 점의 총 수는 원래 격자 점의 총 수보다 작거나 같을 수 있다. 전자가 후자보다 작으면, 남아있는 모든 그리드 지점(포함되지 않았거나 제외되지 않은)은 수신기에 의해 업데이트가 트리거 되지 않을 수 있다.
gmf-map
이 매개 변수는 히트맵 영역 내에서 연속적으로 포함된 그리드 지점에 대한 진북향, 동향 및 하향 평균 지자계 강도 값의 순서와 진북향, 동향 및 하향 지자계 표준 편차의 선택적 순서를 제공할 수 있다. 평균 지자기 전계 강도 값은 다음과 같이 0에서 2559 범위의 정수로 인코딩 될 수 있다.

encoded value = 0 :
true (northward, eastward or downward) mean geomagnetic field strength <= gmf-minimum
encoded value = 1-2549 :
true (northward, eastward or downward) mean geomagnetic field strength = (gmf-minimum + (encoded value / 2550)*gmf-range)
encoded value = 2550 :
true (northward, eastward or downward) mean geomagnetic field strength >= (gmf-minimum + gmf-range)

여기서, gmf-minimum 은 μT 단위의 최소 지자계 강도(기본값은 -128 μT)
gmf-range 는 μT 단위의 지자계 강도의 범위(기본값은 255 μT)
각 지자계 강도의 표준 편차는 다음과 같이 0에서 2550 범위의 정수로 인코딩 될 수 있다.
true (northward, eastward or downward) gmf strength standard deviation = (encoded value / 10) μT

연속적인 지 자기장 세기 값은 그리드 지점의 스캔 순서에 따라 나타낼 수 있다. JPEG 압축을 사용할 때, 이 매개 변수는 기 부호화 된 지자계 강도 값의 JPEG 압축 결과 인 옥텟 문자열을 포함할 수 있다. JPEG 압축이 런-길이(run-lengths)와 함께 사용될 때 더미 지자계 강도 값은 런-길이 매개 변수에 의해 제외되도록 정의된 모든 그리드 점에 포함될 수 있다.
declAngle-map
이 매개 변수는 히트맵 영역 내의 연속적으로 포함된 격자 점에 대한 평균 편각 값 시퀀스와 임의의 편각 표준 편차 시퀀스를 제공할 수 있다. 편각은 수평면 상에서 자북과 진북 사이의 각도로 정의될 수 있다.
평균 경사 각도 값은 다음과 같이 0에서 3599 범위의 정수로 인코딩 될 수 있다.

encoded value = 0 : mean declination angle <= da-minimum
encoded value = 1-3598 : mean declination angle = (da-minimum + (encoded value / 3600)*da-range)
encoded value = 3599 : mean declination angle>= (da-minimum + da-range)

여기서, da-minimum 는 각도 단위의 최소 편각(기본값은 -180 degree)
da-range 는 각도 단위의 편각의 범위(기본값은 360 degree)

편각 표준 편차는 다음과 같이 0에서 3599 범위의 정수로 인코딩 될 수 있다.

Declination angle standard deviation = (encoded value / 10) degree

연속적인 편각 값은 그리드 점의 스캔 순서에 따라 나타낼 수 있다. JPEG 압축을 사용하는 경우, 이 매개 변수는 기존 인코딩 된 편각 값의 JPEG 압축으로 인해 생성된 8 진수 문자열을 포함할 수 있다. 런-길이(run-lengths)와 함께 JPEG 압축이 사용되는 경우, 더미 - 편각 값은 런-길이 파라미터에 의해 제외되도록 정의된 모든 그리드 포인트에 포함될 수 있다.
inclAngle-map
이 매개 변수는 히트맵 영역 내의 연속적인 포함 된 격자 점에 대한 평균 복각 값 시퀀스와 선택적 복각 표준 편차를 제공할 수 있다. 복각은 수평면과 총 지자계 벡터와의 각도로 정의될 수 있다
평균 복각 값은 다음과 같이 0에서 1799 사이의 정수로 인코딩 될 수 있다.
encoded value = 0 : mean inclination angle <= ia-minimum
encoded value = 1-1798 : mean inclination angle = (ia-minimum + (encoded value / 3600)*ia-range)
encoded value = 1799 : mean inclination angle>= (ia-minimum + ia-range)
여기서, ia-minimum는 각도 단위의 최소 복각(기본값은 -90 degree)
da-range는 각도 단위의 복각의 범위(기본값은 180 degree)
복각 표준 편차는 0에서 1799 범위의 정수로 다음과 같이 인코딩 될 수 있다.

Inclination angle standard deviation = (encoded value / 10) degree

연속적인 복각 값은 격자점의 스캔 순서에 따라 나타낼 수 있다. JPEG 압축을 사용하는 경우, 이 매개 변수는 인코딩 된 원래 경사각 값의 JPEG 압축 결과인 옥텟 문자열을 포함할 수 있다. 런-길이(run-length)와 함께 JPEG 압축이 사용되는 경우, 더미 - 복각 값은 런-길이 파라미터에 의해 제외되도록 정의된 모든 그리드 포인트에 포함될 수 있다.
이 때, 실시예 4의 히트맵 식별자(HeatMap-ID)의 데이터 필드는 실시예 5와 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00028
OMA - LPPe - ver2 -0- GMF - HeatMap - ID field descriptions
vendorOrOperator
이 매개 변수는 히트맵 ID를 할당한 공급 업체 또는 운영자를 정의할 수 있다. 이 매개 변수는 필수적 일 수 있다.
heatmap -ID
이 매개 변수는 특정 공급 업체 또는 운영 업체의 히트맵 ID를 정의할 수 있다. 히트맵 ID에는 독점 인코딩을 사용하는 버전 또는 타임 스탬프가 포함될 수 있다. Heatmap-ID는 히트맵이 업데이트 될 때마다 변경 될 수 있다. heatmap-ID는 길이 1 - 16 옥텟의 옥텟 문자열로 인코딩 될 수 있다. 이 매개 변수는 필수적 일 수 있다.
또한, 센서 요청 지원 데이터(Sensor-RequestAssistanceData)의 데이터 필드는 실시예 6과 같이 나타낼 수 있다. 이 때, 센서 요청 지원 데이터(Sensor-RequestAssistanceData)의 데이터 필드는 센서 기반 방법에 대한 지원을 요청하는 데 사용될 수 있다.
Figure pat00029
이 때, 실시예 6의 데이터 필드는 표 6과 같이 설명할 수 있다.
OMA-LPPe-Sensor-RequestAssistanceData field descriptions
ver2-0-geoMagneticFieldAD
이 매개 변수는 요청된 지자계 지원 데이터를 지정할 수 있다. 이것은 비트 스트링으로 표현될 수 있으며, 비트 위치에 하나의 값이 있으면 특정 지원 데이터가 요청된 것을 나타낼 수 있다. 0 값은 요청되지 않음을 의미할 수 있다. 다음과 같은 지원 데이터 유형을 포함할 수 있다.
ver2-0-gmfHeatMap: 가능한 경우 지자계 강도 히트맵을 포함하고 선택적으로 기준 그리드를 포함하는 그룹 데이터를 포함할 수 있다. 이 비트는 LPPe 2.0에만 적용될 수 있다.
ver2-0-declAngleHeapMap: 가능하다면 편각 히트맵을 포함하고 선택적으로 기준 그리드를 포함하는 그룹 데이터를 포함할 수 있다. 이 비트는 LPPe 2.0에만 적용될 수 있다.
ver2-0-inclAngleHeapMap: 가능하다면 복각 히트맵을 포함하고, 선택적으로 기준 그리드를 포함하는 그룹 데이터를 포함할 수 있다. 이 비트는 LPPe 2.0에만 적용될 수 있다.
ver2-0-GMF-HeatMaps
이 매개 변수는 LPPe 2.0에만 적용되며 단말에서 지자기 필드에 대해이 서버에서 이전에 받은 모든 GMF 힙 맵의 ID를 서버에 표시 할 수 있다. 이것은 서버가 동일한 히트맵을 재전송하는 것을 방지할 수 있다. 이 매개 변수는 선택적일 수 있다. 서버가 지자계에 대해 서버가 제공하는 모든 RF 히트맵을 위한 O2M-LPPe-Sensor-ProvideAssistanceData 데이터 타입의 ver2-0-server-tracking field가 포함 된 경우, 단말은 이 매개 변수를 포함할 필요가 없다. 그러나, 단말이 지자계에 대해 서버에게 추가 GMF 히트맵을 요청하는 경우, 이전에 받은 GMF 히트맵에서 서버에서 추적하지 않은 것으로 표시된 지자계에 대해 이 매개 변수를 포함할 수 있다.
ver2-0-AP-HeatMapUpdateReq
이 매개 변수는 LPPe 2.0에만 적용되며 히트맵의 ID와 히트맵에서 목표 지점이이 그리드 지점 또는 그 근처에 위치 할 때 새로운 지원 데이터에 대한 업데이트 요청을 트리거 한 히트맵 내의 참조 그리드 지점의 인덱스를 제공할 수 있다. 히트맵과 참조 그리드 포인트는 OMA-LPPe-ver2-0-GMF-HeatMap IE의 updateReqGridPoints 매개 변수를 통해 단말먼저 제공될 수 있다. 선택적으로, 단말은 헤딩(heading)과 속도 정보를 보낼 수도 있다. 이 매개 변수는 선택적일 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 센서 제공 기능(OMA-LPPe-Sensor-ProvideCapabilities)의 데이터 필드는 센서 기반 방법에 대한 기능을 제공하는 데 사용될 수 있다. 이 때, 센서 제공 기능(OMA-LPPe-Sensor-ProvideCapabilities)의 데이터 필드는 실시예 7과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00030
이 때, 실시예 7의 데이터 필드는 표 7 및 표 8과 같이 설명할 수 있다.
Conditional presence Explanation
MotionStateSupport 이 필드는 단말이 모션 상태 측정을 지원하는 경우 필수 항목이다. 그렇지 않으면 존재하지 않을 수 있다.
SecondarySupport 이 필드는 단말이 제2 모션 상태 측정을 지원하는 경우 필수 항목이다. 그렇지 않으면 존재하지 않을 수 있다.
AtmosphericPressureADSupport 이 필드는 단말이 대기압 보조 데이터를 지원하는 경우 필수 항목이다. 그렇지 않으면 존재하지 않을 수 있다.
AtmosphericPressureSupport 이 필드는 대상이 대기압 측정을 지원하는 경우 필수 항목이다. 그렇지 않으면 존재하지 않을 수 있다.
OMA-LPPe-Sensor-ProvideCapabilities field descriptions
ver2-0-geomagneticfieldADSupport
이 필드는 단말 장치가 지원하는 지자계 지원 데이터를 지정할 수 있다. 이것은 비트 스트링으로 표현되며 비트 위치에 하나의 값이 있으면 특정 지원 데이터가 지원됨을 나타낼 수있다. 0 값은 지원되지 않음을 의미할 수 있다. 모든 비트 위치의 0 값 또는 필드의 부재는 지원 데이터가 지원되지 않음을 의미할 수 있다. 다음 비트는 표시된 보조 데이터에 지정될 수 있다.
ver2-0-gmfHeatMap : 지자계 히트맵
ver2-0-declAngleHeatMap : 편각 히트맵
ver2-0- inclAngleHeatMap : 복각 히트맵
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 센서 오류 원인(OMA-LPPe-Sensor-Error)의 데이터 필드는 센서 오류 원인을 수집 단말 장치(100) 또는 사용자 단말 장치(300)가 실내 측위 서버 장치(200)에 제공하는 데 사용될 수 있다. 이 때, 센서 오류 원인(OMA-LPPe-Sensor-Error)의 데이터 필드는 실시예 8과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00031
이 때, 실시예 8의 데이터 필드는 표 9와 같이 나타낼 수 있다.
OMA-LPPe-Sensor-Error field descriptions
targetError
이 필드는 단말 오류 정보를 서버에 제공하는 데 사용될 수 있다.
motionStateError
이 필드는 모션 상태 측정에 대한 오류 정보를 서버에 제공하는 데 사용될 수 있다.
ver2-0-gmfUnavailable
이 필드는 LPPe 2.0에서만 적용될 수 있다. 이 필드는 현재 단말 장치가 지자계를 이용할 수 없음을 나타낼 수 있다.
ver2-0-declAngleUnavailable
이 필드는 LPPe 2.0에서만 적용될 수 있다. 이 필드는 현재 단말 장치가 편각을 이용할 수 없음을 나타낼 수 있다.
ver2-0-inclAngleUnavailable
이 필드는 LPPe 2.0에서만 적용될 수 있다. 이 필드는 현재 단말 장치가 복각을 이용할 수 없음을 나타낼 수 있다.
ver2-0-gmfHeatMapsUnavailable
이 필드는 LPPe 2.0에서만 적용될 수 있다. 이 필드는 현재 지자계 히트맵 지원 데이터를 이용할 수 없음을 나타낼 수 있다.
ver2-0-declAngleHeatMapsUnavailable
이 필드는 LPPe 2.0에서만 적용될 수 있다. 이 필드는 현재 편각 히트맵 지원 데이터를 이용할 수 없음을 나타낼 수 있다.
ver2-0-inclAngleHeatMapsUnavailable
이 필드는 LPPe 2.0에서만 적용될 수 있다. 이 필드는 현재 복각 히트맵 지원 데이터를 이용할 수 없음을 나타낼 수 있다.
이상에서 설명한 데이터 필드들은 실내 측위 시스템에서의 수집 단말 장치(100), 실내 측위 서버 장치(200) 및 사용자 단말 장치(300)에서 사용될 수 있다.
도 19는 본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨터 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 19를 참조하면, 본 발명의 실시예는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체와 같은 컴퓨터 시스템(1100)에서 구현될 수 있다. 도 19에 도시된 바와 같이, 컴퓨터 시스템(1100)은 버스(1120)를 통하여 서로 통신하는 하나 이상의 프로세서(1110), 메모리(1130), 사용자 인터페이스 입력 장치(1140), 사용자 인터페이스 출력 장치(1150) 및 스토리지(1160)를 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨터 시스템(1100)은 네트워크(1180)에 연결되는 네트워크 인터페이스(1170)를 더 포함할 수 있다. 프로세서(1110)는 중앙 처리 장치 또는 메모리(1130)나 스토리지(1160)에 저장된 프로세싱 인스트럭션들을 실행하는 반도체 장치일 수 있다. 메모리(1130) 및 스토리지(1160)는 다양한 형태의 휘발성 또는 비휘발성 저장 매체일 수 있다. 예를 들어, 메모리는 ROM(1131)이나 RAM(1132)을 포함할 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 실내 측위 시스템 및 방법은 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
100: 수집 단말 장치 110: 위치 정보 계산부
120: 수집 센서 측정부 130: 수집 정보 생성부
140: 수집 정보 송신부 200: 실내 측위 서버 장치
210: 수집 정보 수신부 220: 히트맵 정보 생성부
230: 히트맵 정보 송신부 300: 사용자 단말 장치
310: 측위 센서 측정부 320: 측위 지자계 정보 생성부
330: 히트맵 정보 수신부 340: 실내 측위 수행부
1100: 컴퓨터 시스템 1110: 프로세서
1120: 버스 1130: 메모리
1131: 롬 1132: 램
1140: 사용자 인터페이스 입력 장치
1150: 사용자 인터페이스 출력 장치
1160: 스토리지 1170: 네트워크 인터페이스
1180: 네트워크

Claims (16)

  1. 실내 측위 시스템에서의 실내 측위 방법에 있어서,
    실내에 존재하는 강자성 물체로부터 발생하는 지자계와 사용자 단말 장치의 기울기를 측정하여 측정 정보를 생성하는 단계;
    상기 측정 정보를 이용하여 편각(declination angle) 정보 및 복각(inclination angle) 정보를 생성하는 단계;
    상기 편각 정보 및 상기 복각 정보를 이용하여 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보를 생성하는 단계;
    실내의 기준 위치들로부터 수집된 수집 정보를 이용하여 생성된 지자계 히트맵 정보를 수신하는 단계; 및
    상기 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보 및 상기 지자계 히트맵 정보에 기반하여 실내 측위를 수행하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 실내 측위 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 측정 정보를 생성하는 단계는
    상기 사용자 단말 장치에 포함된 센서를 이용하여 단말 좌표계에 기반한 상기 사용자 단말 장치의 방위각, 가속도 벡터, 중력 벡터, 회전 벡터 및 지자계 벡터 중 적어도 하나를 측정하여 상기 측정 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 실내 측위 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 편각 정보 및 복각 정보를 생성하는 단계는
    상기 방위각에서 상기 요의 각도를 뺀 각도를 상기 편각으로 계산하는 것을 특징으로 하는 실내 측위 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 편각 정보 및 복각 정보를 생성하는 단계는
    내적 연산자와 놈(norm) 연산자를 이용하여 상기 가속도 벡터 및 상기 중력 벡터 중 어느 하나와 상기 지자계 벡터로부터 상기 복각을 계산하는 것을 특징으로 하는 실내 측위 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보는
    3개의 자유도(Degree of Freedom)를 포함하고, 상기 3개의 자유도는 각각 진북향 지자계 벡터, 동향 지자계 벡터 및 수직향 지자계 벡터에 상응하는 것을 특징으로 하는 실내 측위 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 실내 측위를 수행하는 단계는
    실내 측위 서버 장치로부터 수신한 상기 지자계 히트맵 정보와 상기 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보를 이용하여 상기 사용자 단말 장치의 위치를 추정하는 것을 특징으로 하는 실내 측위 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 실내 측위를 수행하는 단계는
    상기 진북 좌표계 기반 지자계 벡터 정보를 상기 지자계 히트맵 정보에 포함된 상기 실내의 기준 위치들 별 지자계 벡터 정보와 비교하여 가장 유사한 지자계 벡터 정보에 상응하는 기준 위치를 상기 사용자 단말 장치의 위치로 추정하는 것을 특징으로 하는 실내 측위 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 실내 측위를 수행하는 단계는
    상기 진북 좌표계 기반 지자계 벡터 정보와 상기 히트맵 정보의 상기 3개의 자유도에 상응하는 상기 진북향 지자계 벡터, 상기 동향 지자계 벡터 및 상기 수직향 지자계 벡터를 각각 비교하여 상기 3개의 자유도가 가장 유사한 상기 히트맵 정보의 기준 위치를 상기 사용자 단말 장치의 위치로 추정하는 것을 특징으로 하는 실내 측위 방법.
  9. 실내에 존재하는 지자계와 자체 기울기를 측정한 측정 정보를 이용하여 편각 정보 및 복각 정보를 생성하고, 상기 편각 정보 및 상기 복각 정보를 이용하여 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보를 생성하고, 상기 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보 및 지자계 히트맵 정보에 기반하여 실내 측위를 수행하는 사용자 단말 장치; 및
    상기 실내 측위 수행을 위하여 실내의 기준 위치들로부터 수집된 수집 정보를 이용하여 지자계 히트맵 정보를 생성하고, 상기 지자계 히트맵 정보를 상기 사용자 단말 장치에 제공하는 실내 측위 서버 장치;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 실내 측위 시스템.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보는
    3개의 자유도(Degree of Freedom)을 포함하고, 상기 3개의 자유도는 각각 진북향 지자계 벡터, 동향 지자계 벡터 및 수직향 지자계 벡터에 상응하는 것을 특징으로 하는 실내 측위 시스템.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 실내 측위 서버 장치는
    상기 기준 위치들에서 수집된 수집 정보로부터 계산된 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보를 이용하여 상기 지자계 히트맵 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 실내 측위 시스템.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 실내 측위 서버 장치는
    상기 지자계 히트맵 정보의 연속된 기준 위치에 사이의 지자계 벡터 정보가 제1 설정값 이상으로 차이가 나는 경우, 상기 제1 설정값 이하가 되도록 상기 지자계 벡터 정보의 차이를 보상하는 것을 특징으로 하는 실내 측위 시스템.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 실내 측위 서버 장치는
    상기 지자계 히트맵 정보에 포함된 상기 3개의 자유도에 상응하는 상기 진북향 지자계 벡터, 상기 동향 지자계 벡터 및 상기 수직향 지자계 벡터 중 적어도 하나의 벡터에 대한 연속된 제1 기준 위치와 제2 기준 위치 사이의 차이값이 상기 제1 설정값 이상인 경우, 상기 제1 설정값 이하가 되도록 상기 제2 기준 위치에 상응하는 상기 적어도 하나의 벡터를 보상하는 것을 특징으로 하는 실내 측위 시스템.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 사용자 단말 장치는
    상기 실내 측위 서버 장치로부터 수신한 상기 지자계 히트맵 정보와 상기 진북 항법 좌표계 기반 지자계 벡터 정보를 이용하여 상기 사용자 단말 장치의 위치를 추정하는 것을 특징으로 하는 실내 측위 시스템.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 사용자 단말 장치는
    상기 진북 좌표계 기반 지자계 벡터 정보를 상기 지자계 히트맵 정보에 포함된 상기 실내의 기준 위치들 별 지자계 벡터 정보와 비교하여 가장 유사한 지자계 벡터 정보에 상응하는 기준 위치를 상기 사용자 단말 장치의 위치로 추정하는 것을 특징으로 하는 실내 측위 시스템.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 사용자 단말 장치는
    상기 진북 좌표계 기반 지자계 벡터 정보와 상기 지자계 히트맵 정보의 상기 3개의 자유도에 상응하는 상기 진북향 지자계 벡터, 상기 동향 지자계 벡터 및 상기 수직향 지자계 벡터를 각각 비교하여 상기 3개의 자유도가 가장 유사한 상기 히트맵 정보의 기준 위치를 상기 사용자 단말 장치의 위치로 추정하는 것을 특징으로 하는 실내 측위 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2022196996A1 (ko) * 2021-03-15 2022-09-22 삼성전자 주식회사 지자기 데이터를 이용하여 위치를 감지하는 전자 장치 및 그 제어 방법

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