KR20180045510A - 지자기 신호 처리 방법 및 장치 - Google Patents

지자기 신호 처리 방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20180045510A
KR20180045510A KR1020160139953A KR20160139953A KR20180045510A KR 20180045510 A KR20180045510 A KR 20180045510A KR 1020160139953 A KR1020160139953 A KR 1020160139953A KR 20160139953 A KR20160139953 A KR 20160139953A KR 20180045510 A KR20180045510 A KR 20180045510A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
geomagnetism
signal
frequency signal
value
signal processing
Prior art date
Application number
KR1020160139953A
Other languages
English (en)
Inventor
김상수
권영운
조정우
이호준
손영미
Original Assignee
삼성에스디에스 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성에스디에스 주식회사 filed Critical 삼성에스디에스 주식회사
Priority to KR1020160139953A priority Critical patent/KR20180045510A/ko
Priority to US15/785,660 priority patent/US10165415B2/en
Priority to CN201711011973.5A priority patent/CN107991633A/zh
Publication of KR20180045510A publication Critical patent/KR20180045510A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/0023—Electronic aspects, e.g. circuits for stimulation, evaluation, control; Treating the measured signals; calibration
    • G01R33/0029—Treating the measured signals, e.g. removing offset or noise
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/20—Instruments for performing navigational calculations
    • G01C21/206—Instruments for performing navigational calculations specially adapted for indoor navigation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C17/00—Compasses; Devices for ascertaining true or magnetic north for navigation or surveying purposes
    • G01C17/38—Testing, calibrating, or compensating of compasses
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C17/00—Compasses; Devices for ascertaining true or magnetic north for navigation or surveying purposes
    • G01C17/02—Magnetic compasses
    • G01C17/28—Electromagnetic compasses
    • G01C17/30—Earth-inductor compasses
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/04—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by terrestrial means
    • G01C21/08—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by terrestrial means involving use of the magnetic field of the earth
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C25/00—Manufacturing, calibrating, cleaning, or repairing instruments or devices referred to in the other groups of this subclass
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/0023—Electronic aspects, e.g. circuits for stimulation, evaluation, control; Treating the measured signals; calibration
    • G01R33/0035—Calibration of single magnetic sensors, e.g. integrated calibration
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/30—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/30—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes
    • H04W4/35—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes for the management of goods or merchandise

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Navigation (AREA)
  • Measuring Magnetic Variables (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

지자기 신호 처리 장치가 수행하는 방법이 제공된다. 본 발명에 일 실시예에 따른 지자기 신호 처리 방법은, 지자기 센서로부터 센싱된 지자기 신호를 획득하는 단계와 신호처리 필터를 이용하여, 상기 획득된 지자기 신호를 기준 주파수 이상의 고주파 신호로 변환하는 단계와 상기 변환된 고주파 신호 중, 미리 설정된 임계 범위 이상의 비정상 고주파 신호 값을 추출하는 단계와 상기 추출된 비정상 고주파 신호 값의 합산 결과가 미리 설정된 시간 윈도우 내에서 상기 임계 범위 내로 수렴하는지 판단하는 단계와 상기 판단 결과에 따라, 상기 획득된 지자기 신호를 보정하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

지자기 신호 처리 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR GEOMAGNETIC SIGNAL PROCESSING}
본 발명은 지자기 신호 처리 방법 및 장치에 관한 것이다. 보다 자세하게는, 지자기 신호 처리를 통해 단말의 실내 측위를 수행하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
모바일 단말의 위치 측정을 위해, 지구 자기장의 패턴을 인식하여 현재 위치를 추정하는 기술이 제공되고 있다. 즉, 사용자가 모바일 단말을 소지하고 실내에서 이동 중인 경우, 모바일 단말에 구비된 지자기 센서가 사용자 위치의 지자기 값을 측정함으로써, 사용자의 위치가 측정될 수 있다.
그러나, 지자기 센서는 측위 대상 영역의 지자기 영향으로, 영점 왜곡 현상을 일으키고, 이로 인하여 편향된 데이터를 출력할 수 있다. 이에 따라, 지자기 센서를 이용한 모바일 단말의 측위 시, 지자기 센서에 대하여 사용자의 수동 보정(Calibration) 과정이 요구된다. 또한, 지자기 센서를 이용한 측위 결과에 정확도를 높이기 위하여, Wi-Fi 또는 Bluetooth 모듈을 이용한 측위 결과 또는 PDR(Pedestrian Dead Reckoning)과 같은 별도 측위 방법을 이용한 측위 결과가 지자기 센서를 이용한 측위 결과의 검증에 이용되고 있다.
즉, 지자기 센서를 이용한 측위 방법은 독자적으로 이용되지 않거나, 측위 전에 별도의 수동 보정 과정이 요구되므로, 사용성이 떨어지는 문제가 있다.
그럼에도, 측위를 위해 지자기 센서만으로 센싱된 지자기 신호로 자동 보정하는 방법은 제공되지 않고 있다.
한국등록특허 제100691148호
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 지자기 센서에 의하여 센싱된 지자기 신호를 보정하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
구체적으로, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 신호처리 필터를 적용하여 비정상 지자기 신호가 노이즈인지 오프셋인지 여부를 판단하는 방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 오프셋으로 판단된 지자기 신호를 보정함으로써, 지자기 신호를 센싱한 모바일 단말의 위치를 높은 정확도로 측정하는 방법 및 장치를 제공하며 는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 모바일 단말의 사용자의 이동 속도를 고려하여 설계된 신호처리 필터를 구비한 신호 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 방법은, 지자기 신호 처리 장치에 의해 수행되는 지자기 신호 처리 방법으로서, 지자기 센서로부터 센싱된 지자기 신호를 획득하는 단계와 신호처리 필터를 이용하여, 상기 획득된 지자기 신호를 기준 주파수 이상의 고주파 신호로 변환하는 단계와 상기 변환된 고주파 신호 중, 미리 설정된 임계 범위 이상의 비정상 고주파 신호 값을 추출하는 단계와 상기 추출된 비정상 고주파 신호 값의 합산 결과가 미리 설정된 시간 윈도우 내에서 상기 임계 범위 내로 수렴하는지 판단하는 단계와 상기 판단 결과에 따라, 상기 획득된 지자기 신호를 보정하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 추출된 비정상 고주파 신호 값의 합산 결과가 미리 설정된 시간 윈도우 내에서 상기 임계 범위 내로 수렴하는지 판단하는 단계는, 상기 추출된 비정상 고주파 신호 값의 합산 결과가 미리 설정된 시간 윈도우 내에서 상기 임계 범위 내로 수렴하는 경우, 상기 비정상 고주파 신호 값을 노이즈로 판단하고, 상기 합산 결과가 미리 설정된 시간 윈도우 내에서 상기 임계 범위 내로 수렴하지 않는 경우, 상기 비정상 고주파 신호 값을 오프셋으로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 상기 미리 설정된 임계 범위 밖의 비정상 고주파 신호 값은 상기 임계 범위의 상한 값 이상인 제1 비정상 고주파 신호 값 및 상기 임계 범위의 하한 값 이하인 제2 비정상 고주파 신호 값을 포함할 수 있다.
상기 다른 실시예에 따르면, 상기 추출된 비정상 고주파 신호 값의 합산 결과가 미리 설정된 시간 윈도우 내에서 상기 임계 범위 내로 수렴하는지 판단하는 단계는, 상기 제1 비정상 고주파 신호 값 및 상기 제2 비정상 고주파 신호 값의 합산 결과가 상기 미리 설정된 임계 범위 내의 값을 갖는 경우, 상기 제1 비정상 고주파 신호 값 및 상기 제2 비정상 고주파 신호 값을 노이즈로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 다른 실시예에 따르면, 상기 추출된 비정상 고주파 신호 값의 합산 결과가 미리 설정된 시간 윈도우 내에서 상기 임계 범위 내로 수렴하는지 판단하는 단계는, 상기 제1 비정상 고주파 신호 값 및 상기 제2 비정상 고주파 신호 값의 합산 결과가 상기 미리 설정된 임계 범위 밖의 값을 갖는 경우, 상기 제1 비정상 고주파 신호 값 및 상기 제2 비정상 고주파 신호 값을 오프셋으로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 기준 주파수는, 미리 측정된 측위 대상 영역의 지자기 신호 중, 지자기 값이 서로 다른 제1 지점과 제2 지점 사이의 거리 및 미리 설정된 속도를 기초로 결정될 수 있다.
상술한 본 발명에 따르면, 모바일 단말의 사용자의 수동 보정 없이, 지자기 신호를 자동으로 보정할 수 있는 장치가 제공되는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 다른 측위 장치 또는 다른 측위 방법을 이용하지 않고, 지자기 센서만을 이용한 측위가 가능해지는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 모바일 단말의 사용자의 이동 속도를 고려하여 설계된 지자기 신호처리 장치를 제공받는 효과가 있다. 이에 따라, 지자기 센서를 이용한 측위 결과의 정확도가 향상되는 효과가 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해 될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지자기 신호 처리 장치를 이용한 측위 시스템 구성도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 지자기 신호 처리 장치를 포함하는 사용자 단말의 하드웨어 구성도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지자기 신호 처리 장치의 기능 블록도이다.
도 4은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지자기 신호 처리 방법의 순서도이다.
도 5는 도 4에서 참조되는 지자기 신호
처리 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른, 신호처리 필터를 설명하기 위한 예시도이다.
도 7은 본 발명의 몇몇 실시예에서 참조되는, 신호처리 필터에 의한 신호처리 결과의 예시이다.
도 8은 본 발명의 몇몇 실시예에서 참조되는, 비정상 신호의 예시이다.
도 9는 본 발명의 몇몇 실시예에서 참조되는, 시간 윈도우의 예시이다.
도 10은 본 발명의 몇몇 실시예에서 참조되는, 시간 윈도우 설정 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
도 11은 본 발명의 몇몇 실시예에서 지자기 신호에 대한 보정 결과의 예시이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.
명세서에서 사용되는 "포함한다 (comprises)" 및/또는 "포함하는 (comprising)"은 언급된 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 본 발명에 대하여 첨부된 도면에 따라 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지자기 신호 처리 장치를 이용한 측위 시스템 구성도이다. 도 1을 참조하면 측위 시스템은 사용자 단말(100) 및 측위 서버(200)를 포함할 수 있다.
사용자 단말(100) 및 측위 서버(200)는 서로 네트워크를 통해 통신할 수 있는 컴퓨팅 장치이다.
특히, 사용자 단말(100)은, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 PC(slate PC), 태블릿 PC(tablet PC), 웨어러블 디바이스(wearable device), 워치형 단말기(smart watch) 및 헤드 마운티드 디스플레이(HMD, head mounted display) VR 장치(virtual reality device), Tag, beacon과 같은 지자기 센서를 포함한 독립 기기 등과 같은 모바일 단말 중 어느 하나일 수 있다.
측위 서버(200)는 서버 장치, 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터, 디지털 사이니지 등과 같은 고정식 컴퓨팅 장치 중 어느 하나일 수 있다.
특히, 본 발명의 실시예에 따르면, 사용자 단말(100)은 지자기 센서를 구비하여 구성될 수 있다. 사용자 단말(100)은 사용자가 소지하고 이동 중 지자기 센서를 통해 감지되는 지자기 신호를 획득할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 측위 시스템에서, 사용자 단말(100)은 지자기 신호 처리 장치(10)를 포함할 수 있다. 이 경우, 사용자 단말(100)은 지자기 신호 처리 장치(10)를 이용하여 지자기 센서로부터 획득된 지자기 신호를 보정할 수 있다.
일 예에서, 사용자 단말(100)은 보정된 지자기 신호의 값을 미리 저장된 측위 대상 영역의 지자기 신호의 값과 비교함으로써, 사용자 단말(100)의 위치를 측정할 수 있다. 사용자 단말(100)은 측정된 사용자 단말(100)의 위치에 대한 정보를 측위 서버(200)에 송신할 수 있다.
다른 예에서, 사용자 단말(100)은 지자기 신호 처리 장치(10)를 이용하여 지자기 센서로 획득된 지자기 신호를 보정하고, 보정 결과를 측위 서버(200)로 송신할 수 있다. 이 경우, 측위 서버(200)는 보정 결과와 미리 저장된 측위 대상 영역의 지자기 신호를 비교함으로써, 사용자 단말(100)의 위치를 측정할 수 있다. 사용자 단말(100)은 측위 서버(200)로부터 사용자 단말(100)의 위치 측정 결과를 수신할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 측위 시스템에서, 측위 서버(200)는 지자기 신호 처리 장치(10)를 포함할 수 있다. 이 경우, 측위 서버(200)는 지자기 신호 처리 장치(10)를 이용하여 지자기 센서로부터 획득된 지자기 신호를 보정할 수 있다.
일 예에서, 사용자 단말(100)은 획득된 지자기 신호의 값을 측위 서버(200)에 송신하고, 측위 서버(200)로부터 보정된 지자기 신호의 값에 기초한 측위 결과를 수신할 수 있다. 이 경우, 측위 서버(200)는 보정된 지자기 신호의 값과 미리 저장된 측위 대상 영역의 지자기 신호의 값을 비교함으로써, 사용자 단말(100)의 위치를 측정할 수 있다. 측위 서버(200)는 측정된 사용자 단말(100)의 위치에 대한 정보를 사용자 단말(100)에 송신할 수 있다.
다른 예에서, 사용자 단말(100)은 획득된 지자기 신호의 값을 측위 서버(200)에 송신하고, 측위 서버(200)로부터 지자기 신호 처리 장치(10)에 의해 수행된 지자기 신호의 보정 결과만을 수신할 수도 있다. 이 경우, 사용자 단말(100)은 수신된 보정 결과를 기초로, 스스로 사용자 단말(100)의 위치를 측정할 수 있다. 즉, 사용자 단말(100)은 수신된 보정 결과와, 미리 저장된 측위 대상 영역의 지자기 신호를 비교함으로써 사용자 단말(100)의 위치를 측정할 수 있다. 사용자 단말(100)은 측정된 사용자 단말(100)의 위치에 대한 정보를 측위 서버(200)에 송신할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따라, 사용자 단말(100) 및 측위 서버(200) 중 어느 하나에 설치될 수 있는 지자기 신호 처리 장치(10)에 대한 설명은 도 3 내지 도 11을 참조하여 후술하도록 한다.
측위 시스템은 사용자 단말(100)뿐만 아니라, 복수의 다른 사용자 단말을 포함할 수 있다. 또한, 측위 시스템은 본 발명의 다양한 활용에 따른 각종 서비스 서버를 포함할 수 있으며, 다른 시스템과 통합될 수도 있다.
이하, 본 명세서에서, 지자기 신호 처리 장치(10)는 사용자 단말(100)에 구비된 것으로 가정하고 설명하도록 한다.
다음으로 도 2를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 사용자 단말(100)의 세부 구성 및 동작에 대하여 설명한다. 특히, 도 2에서 지자기 신호 처리 장치(10)를 포함하는 사용자 단말(100)의 하드웨어 구성도가 예로써 도시되었다.
도 2를 참조하면, 사용자 단말(100)은 센서부(110), 통신부(120), 저장부(130) 및 제어부(140)를 포함하여 구성될 수 있다.
센서부(110)는 사용자 단말(100)의 내부 또는 외부의 환경 요소를 감지할 수 있다. 이를 위해 센서부는, 지자기 센서, 가속도 센서, 자이로스코프, 열 센서, 광센서 등 다양한 센서를 포함할 수 있다. 특히, 본 발명의 실시예에 따른 센서부(110)는 지구 자기장을 감지하는 지자기 센서를 포함할 수 있다. 지자기 센서는 실내 영역의 각 지점의 지자기를 감지하고 지자기 값을 출력할 수 있다.
통신부(120)는 사용자 단말(100)의 유무선 인터넷 통신을 지원한다. 또한, 통신부(120)는 인터넷 통신 외의 다양한 통신 방식을 지원할 수도 있다. 이를 위해, 통신부(120)는 본 발명의 기술 분야에 잘 알려진 통신 모듈을 적어도 하나 포함하여 구성될 수 있다.
통신부(120)는 본 발명의 실시예에 따르면, 외부 장치, 특히 측위 서버(200)로부터, 지자기 신호의 보정 결과, 사용자 단말(100)에 대한 측위 결과 등을 수신할 수 있다. 또한, 통신부(120)는 지자기 센서를 통해 수집된 지자기 신호, 지자기 신호에 대한 보정 결과, 사용자 단말(100)의 측위 결과를 측위 서버(200)에 송신할 수도 있다.
저장부(130)는 각종 데이터, 명령 및/또는 정보를 저장한다. 저장부(130)는, 본 발명의 실시예들에 따른 지자기 신호 처리 방법을 제공하기 위한 하나 이상의 프로그램을 저장할 수 있다. 또한, 저장부(130)는, 지자기 신호를 이용한 실내 측위 방법을 위한 하나 이상의 프로그램을 저장할 수도 있다.
특히, 저장부(130)는 측위 대상 영역의 각 지점에 대한 지자기 값, 지자기 값을 이용한 가공값(차분, 발생 확률, 주파수), 지자기 값/가공 값들의 순차 패턴 등을 저장할 수 있다. 예를 들어, 백화점이 측위 대상 영역인 경우, 미리 백화점의 각 영역의 지자기 값이 측정될 수 있다. 측정된 지자기 값을 기초로, 지자기 값 지도가 생성될 수 있다. 이와 같은 지자기 값 측정 및/또는 지자기 값 지도 생성에는 사용자 단말(200) 또는 별도의 지자기 측정 장치가 이용될 수 있다.
또한, 저장부(130)는 지자기 신호를 변환한 고주파 신호 값의 임계 범위, 시간 윈도우의 크기 등에 대한 설정을 저장할 수도 있다.
지자기 값 지도의 생성을 위한 지자기 측정에는, 지자기 센서에 대한 수동 보정, 또는 다른 측위 장치 및 방법에 의한 검증이 허용된다. 측위 대상 영역의 각 지점 마다 정확한 지자기 값을, 이후 지자기 센서를 이용한 측위에 있어 레퍼런스 지자기 값으로 이용하기 위해서이다.
저장부(130)는 외부 장치로부터 전달되거나, 사용자에 의해 입력된 데이터, 또는 제어부(140)의 연산 결과를 임시적으로 또는 비임시적으로 저장할 수 있다. 저장부(130)는 ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM), 플래시 메모리 등과 같은 비휘발성 메모리, 하드 디스크, 착탈형 디스크, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 임의의 형태의 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 포함하여 구성될 수 있다. 한편, 도1 에서 저장부(140)는 별도의 구성으로 도시되었으나, 후술할 제어부(150)와 통합되어 기능 실행 장치에 구비될 수도 있다.
제어부(140)는 사용자 단말(100)의 각 구성의 전반적인 동작을 제어한다. 제어부(140)는 CPU(Central Processing Unit), MPU(Micro Processor Unit), MCU(Micro Controller Unit), 또는 본 발명의 기술 분야에 잘 알려진 임의의 형태의 프로세서를 적어도 하나 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 제어부(140)는 본 발명의 실시예들에 따른 방법을 실행하기 위한 적어도 하나의 애플리케이션 또는 프로그램에 대한 연산을 수행할 수 있다.
특히, 본 발명의 실시예에 따르면, 제어부(140)는 지자기 신호 처리 장치(10)를 포함할 수 있다. 제어부(140)는 지자기 신호 처리 장치(10)의 각 기능 및 동작을 제어할 수 있다. 지자기 신호 처리 장치(10)가 별도의 프로세서를 포함하는 경우, 제어부(140)는 지자기 신호 처리 장치(10)의 프로세서가 도 3 내지 도 11를 참조하여 설명할 실시예를 수행하는 한도에서, 그 기능이 제한될 수도 있다.
제어부(140)의 제어 또는 고유의 프로세서에 의한 지자기 신호 처리 장치(10)의 구체적인 동작은 도 3 내지 도 11을 참조하여 후술하도록 한다.
한편, 도 2에 대한 설명에서, 사용자 단말(100)의 구성으로, 센서부(110), 통신부(120), 저장부(130) 및 제어부(140)가 설명되었으나, 본 발명의 실시예에 따르면, 사용자 단말(100)은 측정된 위치를 표시하는 디스플레이부, 사용자의 입력을 수신하는 입력부를 포함하여 구성될 수도 있다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지자기 신호 처리 장치의 기능 블록도이다.
지자기 신호 처리 장치(10)는 전처리부(11), 필터링 계산부(13), 이상 분석부(15) 및 신호 값 보정부(17)을 포함할 수 있다. 또한, 도시되지 않았으나, 지자기 신호 처리 장치(10)는 상기 구성요소의 기능 및 동작을 제어하기 위한 하나 이상의 프로세서를 포함할 수도 있다. 특히, 이상 분석부(15)는 지자기 신호 처리 장치(10)의 제어부 역할을 수행할 수 있다. 이에 따라, 이상 분석부(15)는 하나 이상의 프로세서를 구비할 수 있으며, 지자기 신호 처리 장치(10)의 각 구성요소의 기능 및 동작을 제어할 수도 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따라, 지자기 신호 처리 장치(10)는 위치 계산부(19)를 추가로 포함할 수도 있다.
전처리부(11)는, 측위 대상 영역의 각 지점에 대한 지자기 값을 미리 측정할 때, 지자기 데이터의 이상 값을 제거하고, 데이터를 정제할 수 있다.
필터링 계산부(13)는 측위 대상 영역의 각 지점에 대한 지자기 값을 미리 측정하여 획득한 지자기 신호에 대한 고주파만 남긴 고주파 신호의 임계 범위를 결정할 수 있다. 즉, 필터링 계산부(13)는 지자기 값 지도에 이용될 지자기 신호에 대한 고주파 신호의 최소, 최대 임계 값을 결정할 수 있다. 필터링 계산부(13)는 신호처리 필터를 포함할 수 있다.
필터링 계산부(13)는 실제 획득된 지자기 신호를 이용한 측위 시, 신호처리 필터를 통과하고 고주파로 변환된 지자기 고주파 신호를 결정된 임계 범위로 필터링하여 비정상 신호를 추출할 수 있다.
이상 분석부(15)는 필터링 계산부(13)를 통해 추출된 비정상 신호를 중심으로 좌우 대칭의 시간 윈도우를 설정할 수 있다. 또한, 이상 분석부(15)는 시간 윈도우 내의 고주파 신호 값을 합산한 결과가, 임계 범위 내의 값인 경우 노이즈로 판단하고, 임계 범위 밖의 값인 경우 오프셋으로 판단할 수 있다.
신호 값 보정부(17)는 이상 분석부(15)를 통해 판단된 결과에 따라, 비정상 고주파 신호가 노이즈인 경우, 비정상 고주파 신호 값에 대응되는 부분을 지자기 신호에서 제거하고, 오프셋인 경우, 오프셋 값을 측정하여 지자기 신호를 보정할 수 있다.
위치 계산부(19)는 본 발명의 실시예에 따라, 지자기 신호 처리 장치(10)의 구성요소에 포함될 수도 있으나, 별도로 사용자 단말(100) 및 측위 서버(200) 중 어느 하나에 구비될 수 있다. 위치 계산부(19)는 보정된 신호를 기초로 사용자 단말(100)의 위치를 연산할 수 있다.
도 3에서, 지자기 신호 처리 장치(10)의 각 구성요소들은, 지자기 신호 처리 장치(10)가 수행하는 기능 단위의 블록으로 도시되었으나, 지자기 신호 처리 장치(10)의 프로세서 또는 제어부(140)에 의해 실행되는 소프트웨어(Software) 모듈을 의미할 수 있다. 또는, 상기 각 구성 요소는 FPGA(Field Programmable Gate Array)나 ASIC(Application-Specific Integrated Circuit)과 같은 하드웨어(Hardware)를 의미할 수도 있다. 그렇지만, 상기 구성 요소들은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니며, 어드레싱(Addressing)할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고, 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 실행시키도록 구성될 수도 있다. 상기 구성 요소들 안에서 제공되는 기능은 더 세분화된 구성 요소에 의하여 구현될 수 있으며, 복수의 구성 요소들을 합하여 특정한 기능을 수행하는 하나의 구성 요소로 구현될 수도 있다.
도 4은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지자기 신호 처리 방법의 순서도이다. 도 5는 도 4에서 참조되는 지자기 신호 처리 방법을 설명하기 위한 개념도이다. 이하의 각 단계는, 지자기 신호 처리 장치(10)에 의해 수행된다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 지자기 신호 처리 장치(10)는 지자기 센서로부터 센싱된 지자기 신호를 획득할 수 있다(S10).
지자기 신호 처리 장치(10)가 사용자 단말(100)에 포함된 경우, 지자기 신호 처리 장치(10)는, 사용자 단말(100)의 센서부(110)로부터 센싱된 지자기 신호를 제공받을 수 있다.
또는, 지자기 신호 처리 장치(10)가 측위 서버(200)에 포함된 경우, 측위 서버(200)가 사용자 단말(100)의 센서부(110)로부터 센싱된 지자기 신호를 통신부(120)로부터 수신함으로써, 지자기 신호 처리 장치(10)가 지자기 신호를 획득할 수 있다.
지자기 신호 처리 장치(10)는 신호처리 필터를 이용하여, 획득된 지자기 신호를 기준 주파수 이상의 고주파 신호로 변환할 수 있다(S20). 여기에서 신호처리 필터는, 하이패스 필터(High Pass Filter), 푸리에 역변환(IFFT) 저주파 제거 방식 등 신호를 고주파로 변환할 수 있는 모든 형태의 필터일 수 있다. 즉, 신호처리 필터는 차단 주파수 이상의 고주파 신호만을 통과시킨다. 본 명세서에서, 차단 주파수는 기준 주파수로 지칭될 수 있다. 신호처리 필터에 대한 자세한 설명은 도 6에 대한 설명에서 후술한다.
다음으로, 지자기 신호 처리 장치(10)는 변환된 고주파 신호 중, 미리 설정된 임계 범위 밖의 비정상 고주파 신호 값을 추출할 수 있다(S30). 임계 범위는 필터링 계산부(13)에 의해 결정된 고주파 신호 상한 값 및 하한 값을 포함하는 범위이다. 즉, 지자기 신호 처리 장치(10)는 임계 범위의 상한 값 이상의 고주파 신호 값 및/또는 임계 범위의 하한 값 이하의 고주파 신호 값을 추출할 수 있다. 이와 같은 과정을 임계 밴드 필터링이라 칭할 수 있다.
지자기 신호 처리 장치(10)는 추출된 비정상 고주파 신호 값의 합산 결과가 미리 설정된 시간 윈도우 내에서 임계 범위 내로 수렴하는지 판단할 수 있다(S40). 즉, 지자기 신호 처리 장치(10)는 이상 분석부(15)에 의해 설정된 시간 윈도우 내의 비정상 고주파 신호 값을 합산한 결과가, 소정의 값으로 수렴되는지 판단할 수 있으며, 수렴된 소정의 값이 임계 범위 내의 값인지 판단할 수 있다.
시간 윈도우의 설정 방법에 대한 자세한 설명은, 도 9 및 도 10에 대한 설명에서 후술하도록 한다.
다음으로, 지자기 신호 처리 장치(10)는 단계(S40)의 판단 결과에 따라, 획득된 지자기 신호를 보정할 수 있다(S50, S55).
구체적으로, 단계(S40)에서, 지자기 신호 처리 장치(10)는 추출된 비정상 고주파 신호 값의 합산 결과가 미리 설정된 시간 윈도우 내에서 임계 범위 내로 수렴하는 경우, 비정상 고주파 신호 값을 노이즈로 판단할 수 있다.
비정상 고주파 신호 값이 노이즈로 판단되면, 지자기 신호 처리 장치(10)는 획득된 지자기 신호에서, 비정상 고주파 신호 값에 대응되는 노이즈 영역을 제거할 수 있다(S50).
단계(S40)에서, 지자기 신호 처리 장치(10)는 추출된 비정상 고주파 신호 값의 합산 결과가 미리 설정된 시간 윈도우 내에서 임계 범위 내로 수렴하지 않는 경우, 비정상 고주파 신호 값을 오프셋으로 판단할 수도 있다.
비정상 고주파 신호 값이 오프셋으로 판단되면, 지자기 신호 처리 장치(10)는 오프셋 값을 측정하고, 획득된 지자기 신호를, 측정된 오프셋 값을 기초로 보정할 수 있다(S55).
단계(S50, S55)의 지자기 신호 보정에 대해서는, 도 11에 대한 설명에서 후술한다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른, 신호처리 필터를 설명하기 위한 예시도이다.
지자기 신호는, 자기장의 크기, 3축(x, y, z)에 대한 성분 값, 3축 성분 값을 지구 좌표계 방향으로 회전한 수직, 수평 성분 값 등이 될 수 있다.
도 6을 참조하면, 신호(601)은 지자기 센서에서 센싱되고, 지자기 신호 처리 장치(10)가 획득한 지자기 신호의 예시이다. 지자기 신호(601)가 신호처리 필터를 통과하면, 지자기 신호 처리 장치(10)는 고주파 만으로 구성된 신호(603)을 생성할 수 있다.
특히, 지자기 신호 처리 장치(10)는, 미리 측정된 측위 대상 영역의 지자기 신호(601)를 변환하여 고주파 신호(603)를 생성한 후, 고주파 신호(603)의 상한 고주파 값 및 하한 고주파 값을 측정할 수 있다. 이를 기초로, 지자기 신호 처리 장치(10)는 임계 범위를 결정할 수 있다. 즉, 지자기 신호 처리 장치(10)는 임계 밴드를 생성할 수 있다.
신호처리 필터의 기준 주파수는, 획득된 지자기 신호를 고주파 신호로 변환 시 고주파와 저주파를 나누는 기준이 되는 주파수이다. 또한, 기준 주파수는 사람의 이동에 따른 변동 주파수를 제거하는 기준이 되는 주파수이다.
기준 주파수는, 미리 측정된 측위 대상 영역의 지자기 신호 중, 지자기 값이 서로 다른 제1 지점과 제2 지점 사이의 거리 및 미리 설정된 속도를 기초로 결정될 수 있다.
지자기 신호 처리 장치(10)는 측위 대상 영역의 각 지점의 지자기 값을 미리 측정할 수 있으며, 각 지점은 지자기 값이 서로 다르다. 이때, 각 지점의 거리를 거리 해상도라고 표현할 수 있다. 예를 들어, 거리 해상도는 0.5m일 수 있다. 즉, 0.5m 거리의 지점 마다 서로 다른 지자기 값을 갖는 경우이다.
이와 같은 측위 대상 영역을 사용자 단말(100)을 소지하고 사람이 1m/s~10m/s로 이동한다고 가정한다. 신호처리 필터는 사람의 이동에 따른 주파수 영향을 제거한 후, 노이즈 또는 오프셋을 식별해야 하므로, 기준 주파수(fc)는 아래와 같은 수식1)로 결정될 수 있다.
수식1)
Figure pat00001
상기 수식1) 상의 이동 속도 및 거리 해상도는 지자기 신호 처리 장치(10)의 신호처리 필터 설계 시, 설계자에 의해 설정될 수 있다. 또는, 지자기 신호 처리 장치(10)의 지자기 신호 보정 결과를 분석하여, 사용자 단말(100) 및/또는 측위 서버(200)에 의해 자동으로 설정될 수도 있다.
신호처리 필터는, 기준 주파수를 기초로 결정된 가중치가 적용된 필터일 수 있다.
가중치(α)는, 아래와 같은 수식2)로 결정될 수 있다.
수식2)
Figure pat00002
ts는 지자기 센서의 해상도, 즉 샘플링 주기에 따라 결정되며, 예를 들어, 스마트 폰의 경우, 0.01msec에서 0.2msec의 값을 가진다. 이 경우, 가중치는 0.24이하의 값으로 결정된다.
가중치가 결정되면, 신호처리 필터는 아래와 같은 수식3)으로 결정될 수 있다.
수식3)
Figure pat00003
수식3)과 같은 신호처리 필터를 통과함에 따라, 지자기 신호는 기준 주파수 이상의 고주파 신호로 변환된다.
도 6에서 신호처리 필터가 하이패스 필터인 경우를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명의 실시예에 따른 신호처리 필터는 이에 한정되지 않는다.
신호처리 필터가 푸리에 역변환 저주파 제거 방식에 따른 필터인 경우, 신호처리 필터는 지자기 신호를 FFT(Fast FOURIER Transform)로 주파수 영역으로 변환하고, 기준 주파수 이하의 저주파를 0으로 처리하여 저주파 성분을 제거할 수 있다. 다음으로, 신호처리 필터는 IFFT(Inverse Fast FOURIER Transform)로 원래의 신호로 변환함으로써 저주파가 제거된 고주파 신호를 획득할 수 있다.
도 7은 본 발명의 몇몇 실시예에서 참조되는, 신호처리 필터에 의한 신호처리 결과의 예시이다.
도 7을 참조하면, 지자기 센서로부터 측위 대상 영역 별로 지자기 신호가 센싱된 경우이다. 이에 따라, 지자기 신호 처리 장치(10)가 지자기 신호로 지자기 데이터1(701), 지자기 데이터2(703) 및 지자기 데이터3(705)를 획득하였다고 가정한다.
지자기 신호 처리 장치(10)는 지자기 데이터1(701), 지자기 데이터2(703) 및 지자기 데이터3(705)를 각각 신호처리 필터를 통과시킴으로써, 지자기 신호에 대한 고주파 신호를 획득할 수 있다.
예를 들어, 지자기 신호 처리 장치(10)는 지자기 신호의 고주파 신호로, 지자기 데이터1의 고주파 신호(711), 지자기 데이터2의 고주파 신호(713), 지자기 데이터3의 고주파 신호(715)를 생성할 수 있다.
도 7을 참조하면, 지자기 데이터1(701)은 미리 측정된 측위 대상 영역의 고주파 신호일 수 있으며 안정된 값을 갖는 신호이다. 이에 따라 주파수 신호(711)도 안정된 값을 갖는다.
반면, 지자기 데이터2(703) 및 지자기 데이터3(705)는 급격한 신호 값의 변동을 가지며, 고주파 신호 변환 시 신호처리 필터는 신호 값의 변동을 증폭하여 출력할 수 있다.
도 8은 본 발명의 몇몇 실시예에서 참조되는, 비정상 신호의 예시이다.
도 8을 참조하면, 지자기 데이터1의 고주파 신호(801)는 신호 값이 모두 임계 범위 내의 값을 갖고, 지자기 데이터2의 고주파 신호(803)는 임계 범위 밖의 신호 값인 비정상 고주파 신호 값(813, 815)을 갖는다.
비정상 고주파 신호 값(813)은 임계 범위의 상한 값 보다 큰 값을 가지며, 비정상 고주파 신호 값(823)은 임계 범위의 하한 값 보다 작은 값을 갖는다.
지자기 데이터3의 고주파 신호(805)는 임계 범위 밖의 비정상 고주파 신호 값(815)를 포함한다.
지자기 신호 처리 장치(10)는 단계(S30)에서, 비정상 고주파 신호 값(813, 823, 815)를 추출할 수 있다.
단계(S40)에서, 지자기 신호 처리 장치(10)는 제1 비정상 고주파 신호 값 및 제2 비정상 고주파 신호 값의 합산 결과가 미리 설정된 임계 범위 내의 값을 갖는지 판단할 수 있다.
예를 들어, 고주파 신호(803)을 참조하면, 지자기 신호 처리 장치(10)는 비정상 고주파 신호 값(813) 및 비정상 고주파 신호 값(823)을 합산한 결과가, 미리 설정된 임계 범위 내의 값을 갖는지 판단할 수 있다. 판단 결과, 합산한 결과가 미리 설정된 임계 범위 내의 값을 갖는 경우, 지자기 신호 처리 장치(10)는 비정상 고주파 신호 값(813) 및 비정상 고주파 신호 값(823)을 노이즈로 판단할 수 있다.
반면, 합산한 결과가 미리 설정된 임계 범위 밖의 값을 갖는 경우, 지자기 신호 처리 장치(10)는 비정상 고주파 신호 값(813) 및 비정상 고주파 신호 값(823)을 오프셋으로 판단할 수 있다.
고주파 신호(804)의 경우, 하나의 비정상 고주파 값(815)을 포함한다. 이 경우, 단계(S40)에서, 비정상 고주파 신호 값을 합산한 결과는, 임계 범위 밖의 값인 비정상 고주파 신호 값(815)에 수렴하므로, 지자기 신호 처리 장치(10)는 비정상 고주파 신호 값(815)을 오프셋으로 판단할 수 있다.
도 8에서 지자기 신호 처리 장치(10)가 비정상 고주파 신호 값의 합산 결과가 수렴하는지 여부를 판단하여 비정상 고주파 신호 값이 노이즈인지, 오프셋인지 판단하는 과정을 설명하였다. 본 발명의 실시예에 따르면, 지자기 신호 처리 장치(10)는 특히, 미리 설정된 시간 윈도우 내에서 비정상 고주파 신호 값의 합산 결과가 수렴하는지 여부를 판단할 수 있다.
도 9는 본 발명의 몇몇 실시예에서 참조되는, 시간 윈도우의 예시이다.
도 9를 참조하면, 지자기 데이터1에 대한 고주파 신호 신호(901)는 비정상 고주파 신호 값을 갖지 않는다.
지자기 데이터2에 대한 고주파 신호(903)는 미리 설정된 임계 범위 밖의 비정상 고주파 신호 값으로 비정상 고주파 신호 값(813) 및 비정상 고주파 신호 값(823)을 포함한다.
지자기 데이터3에 대한 고주파 신호(905)는 미리 설정된 임계 범위 밖의 비정상 고주파 신호 값으로 비정상 고주파 신호 값(815)를 포함한다.
도 10를 참조하면, 지자기 신호 처리 장치(10)는, 비정상 고주파 신호 값을 기준으로 크기 l을 가지도록 시간 윈도우를 설정할 수 있다. 이 경우, 비정상 고주파 값의 시간 좌표를 기준으로 –l/2부터 +l/2까지의 크기의 시간 윈도우가 설정될 수 있다. 고주파 신호(905)의 경우, 시간 윈도우(915)가 설정되었다.
비정상 고주파 신호 값이 복수 개인 경우, 비정상 고주파 신호들의 중간 순서 시간 좌표를 기준으로 –l/2부터 +l/2까지의 크기의 시간 윈도우가 설정될 수 있다. 고주파 신호(813, 823)의 경우, 시간 윈도우(913)가 설정되었다.
비정상 고주파 신호 값은 아래의 수식4)로 정의될 수 있다.
수식4)
Figure pat00004
여기에서, m은 비정상 고주파 신호의 개수이다.
단계(S40)에서, 지자기 신호 처리 장치(10)는 크기 l을 갖는 시간 윈도우 내에서 비정상 고주파 신호 값의 합산 결과를 아래의 수식5)를 이용하여 연산할 수 있다.
수식5)
Figure pat00005
지자기 신호 처리 장치(10)는 수식5)의 합산 결과가 미리 설정된 임계 범위의 상한 값 이상(또는 초과)이거나, 하한 값 이하(또는 미만)인 경우, 비정상 고주파 신호 값을 오프셋으로 판단할 수 있다.
반면, 지자기 신호 처리 장치(10)는 수식5)의 합산 결과가 미리 설정된 임계 범위의 상한 미만(또는 이하)이고, 하한 값 초과(또는 이상)인 경우, 비정상 고주파 신호 값을 노이즈로 판단할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 고주파 신호가 미리 설정된 시간 윈도우 내에서 노이즈와 오프셋을 복합적으로 포함하는 경우, 단계(S40)에서, 지자기 신호 처리 장치(10)는, 미리 설정된 시간 윈도우 내에서 노이즈를 나타내는 제1 비정상 고주파 신호 값 및 오프셋을 나타내는 제2 비정상 고주파 신호 값을 모두 오프셋으로 판단할 수도 있다.
이 경우, 단계(S55)에서, 지자기 신호 처리 장치(10)는, 각각의 오프셋에 대한 오프셋 값을 결정하고, 비정상 고주파 신호 값마다, 각각 결정된 오프셋 값만큼 보정할 수 있다.
구체적으로, 지자기 신호 처리 장치(10)는, 획득된 지자기 신호의 정상 고주파 신호 값에 대응되는 정상 신호 값 및 제1 비정상 고주파 신호 값에 대응되는 제1 비정상 신호 값을 기초로 제1 오프셋 값을 결정할 수 있다.
예를 들어, 고주파 신호(905)를 참고하면, 시간 윈도우(915) 내에서 비정상 고주파 신호 값(815)의 직전 고주파 신호 값과 비정상 고주파 신호 값(815)의 차이를 기초로 오프셋 값을 결정할 수 있다. 지자기 신호 처리 장치(10)는, 결정된 오프셋 값만큼 비정상 신호 값(815)를 보정할 수 있다.
같은 방식으로, 지자기 신호 처리 장치(10)는, 획득된 지자기 신호의 정상 고주파 신호 값에 대응되는 정상 신호 값 및 제2 비정상 고주파 신호 값에 대응되는 제2 비정상 신호 값을 기초로 제2 오프셋 값을 결정할 수 있다.
지자기 신호 처리 장치(10)는, 결정된 제2 오프셋 값만큼 상기 제2 비정상 신호 값을 보정할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 지자기 신호 처리 장치(10)는, 시간 윈도우를 설정할 수 있다. 이하, 도 10을 참조하여, 시간 윈도우 설정 방법을 자세히 설명한다.
도 10은 본 발명의 몇몇 실시예에서 참조되는, 시간 윈도우 설정 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
도 10을 참조하면, 지자기 신호 처리 장치(10)는 시간 윈도우를 제1 크기로 설정할 수 있다.
고주파 신호(1001)을 참조하면, 지자기 신호 처리 장치(10)는 제1 크기의 시간 윈도우(1011)를 설정할 수 있다. 예를 들어, 제1 크기는 시간 윈도우의 최소 크기 단위일 수 있으며, 시간 좌표에서 1초의 크기일 수 있다.
지자기 신호 처리 장치(10)는 제1 크기의 시간 윈도우 내에 비정상 고주파 신호 값이 포함되는지 판단할 수 있다.
고주파 신호(1001)을 참조하면, 시간 윈도우(1011)은 고주파 신호 신호(1001) 상의 비정상 고주파 신호 값(1021)을 포함한다. 그러나, 비정상 고주파 신호 값(1021) 인근의 다른 비정상 고주파 신호 값은 포함하지 않고 있다.
지자기 신호 처리 장치(10)는 이 같은 판단 결과에 따라 시간 윈도우(1011)의 크기를 변경할 수 있다. 구체적으로, 지자기 신호 처리 장치(10)는 시간 윈도우의 크기를 증가시켜가며 비정상 고주파 신호 값(1021) 인근에 다른 비정상 고주파 신호 값이 존재하는지 탐색할 수 있다. 지자기 신호 처리 장치(10)는 미리 설정된 상한 시간만큼 시간 윈도우의 크기를 증가시키며 다른 비정상 고주파 신호 값이 존재하는지 판단할 수 있다.
탐색 결과, 다른 비정상 고주파 신호 값이 존재하지 않는 경우, 지자기 신호 처리 장치(10)는 시간 윈도우의 크기를 시간 윈도우(1011)의 것으로 확정할 수 있다.
또는, 지자기 신호 처리 장치(10)는 시간 윈도우에 포함된 고주파 신호 값의 합산 결과가 소정의 고주파 신호 값으로 수렴하는 경우, 합산 결과의 수렴이 시작되는 시간을 시간 윈도우의 크기로 결정할 수도 있다.
고주파 신호(1003)의 경우, 비정상 고주파 신호 값을 복수 개 포함한다.
이때, 지자기 신호 처리 장치(10)는 제1 크기의 시간 윈도우가, 제1 비정상 고주파 신호 값을 포함하되 제2 비정상 고주파 신호 값은 포함하지 않는 경우, 시간 윈도우의 크기를 상기 제1 크기에서 제1 비정상 고주파 신호 값 및 제2 비정상 고주파 신호 값을 포함하는 제2 크기로 변경할 수 있다.
고주파 신호 신호(1003)를 참조하면, 시간 윈도우(1013)은 제1 크기에서 포함하지 못했던 다수의 비정상 고주파 신호 값(1023, 1033)을 포함한다.
이때, 지자기 신호 처리 장치(10)는 제2 크기의 시간 윈도우 내의 제1 비정상 고주파 신호 값(1023) 및 제2 비정상 고주파 신호 값(1033)을 합산할 수 있다. 미리 설정된 시간 동안, 합산 결과가 특정 값으로 수렴하는 경우, 지자기 신호 처리 장치(10)는 시간 윈도우를 제2 크기로 설정할 수 있다.
그래프(1005)를 참조하면, 예를 들어, 비정상 고주파 신호 값의 합산 결과가 수렴하기 시작하는 시간은 8초인 경우, 지자기 신호 처리 장치(10)는 시간 윈도우를 8초의 크기로 설정할 수 있다.
이후, 지자기 신호 처리 장치(10)는 수렴된 특정 값이 미리 설정된 임계 범위 내인지 밖인지를 판단하여, 비정상 고주파 신호 값이 노이즈인지 오프셋인지 최종 판단할 수 있다.
도 11은 본 발명의 몇몇 실시예에서 지자기 신호에 대한 보정 결과의 예시이다.
단계(S50)에서, 지자기 신호 처리 장치(10)는 비정상 고주파 신호 값이 노이즈로 판단된 경우, 획득된 지자기 신호에서, 비정상 고주파 신호 값에 대응되는 신호 영역을 제거할 수 있다.
지자기 신호(1101)을 참조하면, 비정상 고주파 신호 값에 대응되는 노이즈 영역(1111)이 제거되는 경우가 예로써 도시되었다.
단계(S55)에서, 지자기 신호 처리 장치(10)는 비정상 고주파 신호 값이 오프셋으로 판단된 경우, 획득된 지자기 신호의 정상 고주파 신호 값에 대응되는 정상 신호 값 및 비정상 고주파 신호 값에 대응되는 비정상 신호 값을 기초로 오프셋 값을 결정할 수 있다.
지자기 신호(1103)을 참조하면, 오프셋(1113)과 오프셋이 발생하기 직전의 정상 신호 값(1123)의 차이만큼 오프셋 값이 결정될 수 있다.
지자기 신호 처리 장치(10)는 결정된 오프셋 값만큼 비정상 신호 값을 보정할 수 있다. 이에 따라, 오프셋이 발생한 시점 이후에도 지자기 신호 값은 정상 신호 값(1123)으로 유지될 수 있다.
이를 통해, 지자기 신호 처리 장치(10)는, 정확한 지자기 신호 값을 측정할 수 있으며, 도 1에서 설명된 시스템과 같이 지자기 센서를 활용하여 측위 하는 경우의 정확도 역시 높아진다.
지금까지 도 3 내지 도 11을 참조하여 설명된 본 발명의 실시예들은 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체 상에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 구현될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체는, 예를 들어 이동형 기록 매체(CD, DVD, 블루레이 디스크, USB 저장 장치, 이동식 하드 디스크)이거나, 고정식 기록 매체(ROM, RAM, 컴퓨터 구비 형 하드 디스크)일 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 기록 된 상기 컴퓨터 프로그램은 인터넷 등의 네트워크를 통하여 다른 컴퓨팅 장치에 전송되어 상기 다른 컴퓨팅 장치에 설치될 수 있고, 이로써 상기 다른 컴퓨팅 장치에서 사용될 수 있다.
또한, 도면에서 동작들이 특정한 순서로 도시되어 있지만, 반드시 동작들이 도시된 특정한 순서로 또는 순차적 순서로 실행되어야만 하거나 또는 모든 도시 된 동작들이 실행되어야만 원하는 결과를 얻을 수 있는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정 상황에서는, 멀티태스킹 및 병렬 처리가 유리할 수도 있다. 더욱이, 위에 설명한 실시예들에서 다양한 구성들의 분리는 그러한 분리가 반드시 필요한 것으로 이해되어서는 안되고, 설명된 프로그램 컴포넌트들 및 시스템들은 일반적으로 단일 소프트웨어 제품으로 함께 통합되거나 다수의 소프트웨어 제품으로 패키지 될 수 있음을 이해하여야 한다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (13)

  1. 지자기 신호 처리 장치가 수행하는 방법에 있어서,
    지자기 센서로부터 센싱된 지자기 신호를 획득하는 단계;
    신호처리 필터를 이용하여, 상기 획득된 지자기 신호를 기준 주파수 이상의 고주파 신호로 변환하는 단계;
    상기 변환된 고주파 신호 중, 미리 설정된 임계 범위 밖의 비정상 고주파 신호 값을 추출하는 단계;
    상기 추출된 비정상 고주파 신호 값의 합산 결과가 미리 설정된 시간 윈도우 내에서 상기 임계 범위 내로 수렴하는지 판단하는 단계; 및
    상기 판단 결과에 따라, 상기 획득된 지자기 신호를 보정하는 단계를 포함하는,
    지자기 신호 처리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 추출된 비정상 고주파 신호 값의 합산 결과가 미리 설정된 시간 윈도우 내에서 상기 임계 범위 내로 수렴하는지 판단하는 단계는,
    상기 추출된 비정상 고주파 신호 값의 합산 결과가 미리 설정된 시간 윈도우 내에서 상기 임계 범위 내로 수렴하는 경우, 상기 비정상 고주파 신호 값을 노이즈로 판단하고,
    상기 추출된 비정상 고주파 신호 값의 합산 결과가 미리 설정된 시간 윈도우 내에서 상기 임계 범위 내로 수렴하지 않는 경우, 상기 비정상 고주파 신호 값을 오프셋로 판단하는 단계를 포함하는,
    지자기 신호 처리 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 미리 설정된 임계 범위 밖의 비정상 고주파 신호 값은 상기 임계 범위의 상한 값 이상인 제1 비정상 고주파 신호 값 또는 상기 임계 범위의 하한 값 이하인 제2 비정상 고주파 신호 값을 포함하는,
    지자기 신호 처리 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 획득된 지자기 신호를 보정하는 단계는,
    상기 비정상 고주파 신호 값이 노이즈로 판단된 경우, 상기 획득된 지자기 신호에서, 상기 비정상 고주파 신호 값에 대응되는 신호 영역을 제거하는 단계를 더 포함하는,
    지자기 신호 처리 방법.
  5. 제 1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 획득된 지자기 신호를 보정하는 단계는,
    상기 비정상 고주파 신호 값이 오프셋으로 판단된 경우, 상기 획득된 지자기 신호의 정상 고주파 신호 값에 대응되는 정상 신호 값 및 상기 비정상 고주파 신호 값에 대응되는 비정상 신호 값을 기초로 오프셋 값을 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 오프셋 값만큼 상기 비정상 신호 값을 보정하는 단계를 포함하는,
    지자기 신호 처리 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기준 주파수는,
    미리 측정된 측위 대상 영역의 지자기 신호 중, 지자기 값이 서로 다른 제1 지점과 제2 지점 사이의 거리 및 미리 설정된 속도를 기초로 결정되는,
    지자기 신호 처리 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 신호처리 필터는,
    상기 기준 주파수를 기초로 결정된 가중치가 적용된 필터인,
    지자기 신호처리 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미리 설정된 임계 범위는,
    미리 측정된 측위 대상 영역의 지자기 신호를 고주파 신호로 변환 시에 측정되는 상한 고주파 신호 값 및 하한 고주파 신호 값을 포함하는,
    지자기 신호 처리 방법.
  9. 제 3 항에 있어서,
    시간 윈도우를 제1 크기로 설정하는 단계;
    상기 제1 크기의 시간 윈도우 내에 상기 비정상 고주파 신호 값이 포함되는지 판단하는 단계; 및
    상기 판단 결과에 따라, 상기 시간 윈도우의 크기를 변경하는 단계를 더 포함하는,
    지자기 신호 처리 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 시간 윈도우의 크기를 변경하는 단계는,
    상기 제1 크기의 시간 윈도우가, 상기 제1 비정상 고주파 신호 값을 포함하되 상기 제2 비정상 고주파 신호 값은 포함하지 않는 경우, 상기 시간 윈도우의 크기를 상기 제1 크기에서 상기 제1 비정상 고주파 신호 값 및 상기 제2 비정상 고주파 신호 값을 포함하는 제2 크기로 변경하는 단계를 포함하는,
    지자기 신호 처리 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 시간 윈도우의 크기를 상기 제1 크기에서 상기 제1 비정상 고주파 신호 값 및 상기 제2 비정상 고주파 신호 값을 포함하는 제2 크기로 변경하는 단계는,
    상기 제2 크기의 시간 윈도우 내의 상기 제1 비정상 고주파 신호 값 및 상기 제2 비정상 고주파 신호 값을 합산하는 단계; 및
    미리 설정된 시간 동안, 상기 합산 결과가 특정 값으로 수렴하는 경우, 상기 시간 윈도우를 상기 제2 크기로 설정하는 단계를 포함하는,
    지자기 신호 처리 방법.
  12. 제 1 항 내지 제3항 중 어느 한 항에 에 있어서,
    상기 획득된 지자기 신호를 보정하는 단계는,
    상기 보정된 지자기 신호를 미리 측정된 측위 대상 영역의 지자기 신호와 비교하는 단계; 및
    상기 비교 결과, 상기 지자기 센서의 위치를 결정하는 단계를 포함하는,
    지자기 신호 처리 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 획득된 지자기 신호를 보정하는 단계는,
    상기 보정된 지자기 신호를 측위 서버에 송신하는 단계; 및
    상기 측위 서버로부터 상기 보정된 지자기 신호 및 미리 측정된 측위 대상 영역의 지자기 신호를 비교함에 따라 결정된 측위 결과를 수신하는 단계를 포함하는,
    지자기 신호 처리 방법.
KR1020160139953A 2016-10-26 2016-10-26 지자기 신호 처리 방법 및 장치 KR20180045510A (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160139953A KR20180045510A (ko) 2016-10-26 2016-10-26 지자기 신호 처리 방법 및 장치
US15/785,660 US10165415B2 (en) 2016-10-26 2017-10-17 Method and apparatus for geomagnetic signal processing
CN201711011973.5A CN107991633A (zh) 2016-10-26 2017-10-26 地磁信号处理方法及装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160139953A KR20180045510A (ko) 2016-10-26 2016-10-26 지자기 신호 처리 방법 및 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20180045510A true KR20180045510A (ko) 2018-05-04

Family

ID=61971129

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160139953A KR20180045510A (ko) 2016-10-26 2016-10-26 지자기 신호 처리 방법 및 장치

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10165415B2 (ko)
KR (1) KR20180045510A (ko)
CN (1) CN107991633A (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110132252B (zh) * 2019-04-30 2021-08-10 浙江亚特电器有限公司 用于智能割草机中地磁传感器的可用性检测方法
CN113518422A (zh) * 2020-01-13 2021-10-19 上海麦腾物联网技术有限公司 一种基于地磁传感器的蓝牙设备组
JP7464028B2 (ja) * 2021-09-16 2024-04-09 トヨタ自動車株式会社 情報処理装置、車両、情報処理方法及びコンピュータプログラム

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100691148B1 (ko) 2005-01-03 2007-03-09 삼성전기주식회사 지자기 센서의 신호 처리 회로
US20170010334A1 (en) * 2015-07-08 2017-01-12 Lockheed Martin Corporation General purpose removal of geomagnetic noise
JP6352877B2 (ja) * 2015-09-18 2018-07-04 ヤフー株式会社 マップ生成装置、マップ生成方法及びマップ生成プログラム
US10697778B2 (en) * 2016-09-07 2020-06-30 Microsoft Technology Licensing, Llc Indoor navigation

Also Published As

Publication number Publication date
US10165415B2 (en) 2018-12-25
CN107991633A (zh) 2018-05-04
US20180115874A1 (en) 2018-04-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11366184B2 (en) Position determination device and method
US20210255156A1 (en) Learning model generation support apparatus, learning model generation support method, and computer-readable recording medium
KR101808095B1 (ko) 사용자 단말의 위치 측정 방법 및 장치
US9702899B2 (en) Pedometer with lag correction
CN108020813B (zh) 定位方法、定位装置和电子设备
US10746819B2 (en) Correcting field distortion in electromagnetic position tracking systems
US11874138B2 (en) Information processing apparatus, information processing method, and program
US10165415B2 (en) Method and apparatus for geomagnetic signal processing
KR101228336B1 (ko) 모바일 단말기의 사용자 행동패턴을 이용하여 개인화 서비스를 제공하는 방법 및 이를 위한 모바일 단말기
US20160047840A1 (en) Offset estimation apparatus, offset estimation method, and computer readable medium
KR101527212B1 (ko) 자기장을 이용하여 사용자 단말의 위치를 측정하는 방법 및 장치
CN108387757B (zh) 用于检测可移动设备的移动状态的方法和装置
JP2016212066A (ja) 移動体端末、センサ値補間方法、センサ値補間プログラム、行動認識装置および行動認識システム
US10393824B2 (en) Techniques for magnetometer calibration using selected measurements over time
KR20210087181A (ko) 위치를 탐지하는 전자 장치 및 그 방법
US9462419B2 (en) Hold state judging apparatus and computer readable medium
KR101726677B1 (ko) 무선 센서 네트워크 장치 및 그 제어방법
JP5300779B2 (ja) エリア推定装置、エリア推定方法、及びプログラム
JP6855386B2 (ja) ハンドヘルド型電子デバイスを使用して経路の長さを計測するためのシステム及びその方法
WO2018131168A1 (ja) 測位支援装置、測位システム、測位支援方法、及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体
EP3399278A1 (en) An apparatus and method of operating the apparatus to provide contextual information for a device
KR102085182B1 (ko) 디바이스 위치 결정 방법 및 장치.
KR101716375B1 (ko) 모션 카운팅 장치 및 방법
KR102161056B1 (ko) 사용자의 실내 위치 정보를 획득하는 방법 및 장치.
KR20160072055A (ko) 관성 센서의 교정 및 자체 테스트를 위한 장치 및 방법