KR20180046818A - 핑거프린트 측위 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 핑거프린트 측위 방법 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 측위 DB에 복수의 기준 위치 별로 저장된 무선전파환경 정보들을 측정대상 단말장치에서 측정된 제1 무선전파환경 정보를 비교하여 현재 위치를 산출하되, 측위DB의 무선전파 환경정보 중에서 산출된 위치에 대응하는 제2 무선전파 환경정보와 상기 제1 무선전파환경 정보를 비교하여 측위 오류를 검출하여 정정함으로써, 더 정확한 위치를 산출할 수 있도록 한다.

Description

핑거프린트 측위 방법 및 이를 위한 장치{Method and apparatus for Fingerprinting Positioning}
본 발명은 핑거프린트 측위 방법 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 현재 위치에서 수집된 제1 무선전파 환경정보를 측위 데이터베이스(DB; Database)에 저장된 복수의 기준 위치 별 무선전파환경 정보들과 비교하여 현재 위치를 산출하되, 산출된 위치에 대응하는 제2 무선전파 환경정보와 상기 제1 무선전파환경 정보를 비교하여 측위오류를 정정함으로써, 더 정확한 위치를 산출할 수 있는 핑거프린트 측위 방법 및 장치에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시 예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
이동통신단말기는 이동통신망의 발달과 단말기 사양의 발전에 따라 종래의 단순한 통신장치 또는 정보 제공 장치의 범주를 벗어나 현대인의 필수 소지품이 되었고, 토탈 엔터테인먼트 기기로 진화해 가고 있는 추세에 있다.
이와 함께, 최근에는 통신 단말기의 기능 및 PDA(Personal Digital Assistant)의 기능을 결합시킨 스마트폰(Smart Phone)의 사용이 대중화되어 있다. 이러한 스마트폰은 휴대전화기에 인터넷 통신과 정보 검색 등의 컴퓨터 지원 기능을 추가한 지능형 단말기로서, 기존의 통신 단말기에 비해 대용량의 메모리와 고성능 CPU(Central Processing Unit)가 탑재되며, 다양한 어플리케이션 실행, 음성/데이터 통신 및 PC(Personal Computer) 연동 등을 지원하기 위한 운영체제(OS, Operating System)가 탑재된다.
이러한 스마트폰을 이용한 응용기술의 하나로, 사용자들에게 편의성을 제공하는 다양한 위치 기반 서비스(예를 들어, 차량용 네비게이션, 지도, 길찾기, 실내 매장 안내 등)들이 선보여지며 많은 관심을 받고 있다.
위치 기반 서비스에서 중요한 부분은 사용자의 위치가 어느 정도의 정확도로 측정될 수 있는가에 있다.
한편, 상기의 위치 기반 서비스에 적용될 수 있는 위치 측정 방법으로 Cell-ID, 삼각측량, 핑거프린트(Fingerprint) 기법 등이 있으며, 이 중 핑거프린트 기법은 서비스 지역에서 미리 임의로 여러 개의 위치를 선정하고 선정한 위치 별로 무선 신호의 신호 세기 정보(RSSI, Received Signal Strength Indication)를 포함하는 무선전파 환경정보를 수집하여 두고, 측위 대상 단말에서 측정한 무선전파 환경정보를 비교하여 위치를 추정하는 기술이다.
이러한 핑거프린트 기법은 Wi-Fi 등과 같은 근거리 무선 통신용 AP(Access Point)의 설치가 증가함에 따라서, 최근 다양한 서비스에 이용되고 있는 기술이다.
그러나 핑거프린트 측위는 AP의 이동이나 단말의 스캔 오류나 기타 환경적인 요인 등으로 인하여 측위 결과에 오류가 발생할 수 있으며, 상기 오류를 검출하기 위하여 종래에는 전국 대부분 지역에서 수신이 가능하고, 위치 변경이 거의 없는 이동통신망의 기지국 신호를 이용하였다.
구체적으로, 이동통신 기능을 갖는 단말이 무선 통신 서비스를 위하여 연결되어 있는 서빙 셀(Serving cell)의 위치를 확인하여, 측위 결과와 상기 서빙 셀의 위치가 소정의 임계값 이상으로 차이가 나는 경우, 측위 오류가 발생한 것으로 판단하였다.
이 경우, 서빙 셀의 위치와 측위 결과의 거리 차이를 기반으로 오류를 결정하기 때문에, 서빙 셀의 커버리지에 따라 오류 검출의 분해능이 결정되며, 일반적으로 수 km의 기지국 커버리지를 고려하면 최소 수 km 이상의 거리 차를 갖는 오류만을 검출할 수 있으며, 또한, 측위 오류의 원인이 되는 AP의 정보를 얻을 수 없기 때문에, 오류의 원인 분석 및 오차 보정에 활용하기 어렵다는 문제점이 있다.
미국등록특허 제8,692,667호(명칭: METHOD AND APPARATUS FOR DISTRIBUTED LEARNING OF PARAMETERS OF A FINGERPRINT PREDICTION MAP MODEL, 2014.04.08)
상술한 문제를 해결하기 위한 본 발명은 측위 DB에 복수의 기준 위치 별로 저장된 무선전파 환경정보들을 현재 위치에서 수집된 제1 무선전파환경 정보를 비교하여 현재 위치를 산출하되, 산출된 위치에 대응하는 제2 무선전파 환경정보와 상기 제1 무선전파 환경정보를 비교하여 측위 오류를 정정하고 더 정확한 위치를 산출할 수 있는 핑거프린트 측위 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
그러나 이러한 본 발명의 목적은 상기의 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 핑거프린트 측위 방법은, 핑거프린트 기반 측위를 수행하는 장치가, 하나 이상의 기준 위치에 대응하는 하나 이상의 무선전파 환경정보를 매핑하여 관리하는 측위DB를 저장하는 단계; 측위 대상 단말장치에서 측정된 제1 무선전파 환경정보와 상기 측위 DB의 무선전파 환경정보들을 비교하여 상기 단말장치의 위치를 추정하는 단계; 상기 측위 DB의 무선전파 환경정보 중에서 상기 추정된 위치에 매핑된 제2 무선전파 환경정보와 제1 무선전파 환경정보를 비교하여, 그 유사도에 따라서 측위 오류를 검출하는 단계; 및 오류 검출 결과에 따라서, 상기 제1 무선전파 환경정보를 정정하는 단계; 상기 정정된 제1 무선전파 환경정보와 상기 측위 DB의 무선전파 환경정보들을 비교하여 상기 단말 장치의 위치를 다시 추정하는 단계를 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 측위 오류가 검출되지 않을 때까지, 상기 측위 오류를 검출하는 단계, 제1 무선전파 환경정보를 저장하는 단계 및 상기 단말 장치의 위치를 다시 추정하는 단계를 반복하여, 상기 측위 오류가 검출되지 않을 때, 상기 추정된 위치를 측위 결과로 출력할 수 있다.
더하여, 상기 측위 오류를 검출하는 단계는, 상기 제1 무선전파 환경정보와 제2 무선전파 환경정보의 AP 매칭율 및 매칭된 AP 간의 RSSI 차이 중 하나 이상을 이용하여 상기 측위 오류를 검출할 수 있다.
이때, AP 매칭율을 이용한 측위 오류 검출은, 상기 제1 무선전파 환경정보와 제2 무선전파 환경정보의 AP 매칭율을 산출하는 단계; 상기 산출한 AP 매칭율을 제1 임계값과 비교하는 단계; 및 상기 AP 매칭율이 제1 임계값보다 작으면, 측위 오류가 있는 것으로 판단하는 단계로 이루어질 수 있으며, RSSI를 이용한 측위 오류 검출은, 상기 제1 무선전파 환경정보와 제2 무선전파 환경정보 중에서 매칭된 하나 이상의 AP 간의 RSSI 차이를 산출하는 단계; 상기 산출한 RSSI 차이를 제2 임계값과 비교하는 단계; 및 RSSI 차이가 제2 임계값 보다 큰 AP가 하나 이상 존재하면, 측위 오류가 있는 것으로 판단하는 단계로 이루어질 수 있다.
상기 정정하는 단계에서는, 상기 제1 무선전파 환경정보와 제2 무선전파 환경정보의 AP 매칭율이 제1 임계값보다 작으면, 상기 제1 무선전파 환경정보 중 매칭된 AP와 관련된 정보를 삭제하거나, 상기 제1 무선전파 환경정보 중에서 상기 제2 무선전파 환경정보와 매칭되고 그 RSSI 차이가 제2 임계값보다 큰 AP와 관련된 정보를 삭제할 수 있다.
상술한 핑거프린트 기반 측위 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장될 수 있다.
그리고, 본 발명은, 하나 이상의 기준 위치 별로 매핑되는 하나 이상의 무선전파 환경정보들을 저장한 측위DB; 측위 대상 단말장치에서 측정된 제1 무선전파 환경정보와 상기 측위 DB의 무선전파 환경정보들을 비교하여 상기 단말장치의 위치를 추정하는 측위 모듈; 및 상기 측위DB의 무선전파 환경정보 중에서 상기 추정된 위치에 매핑된 제2 무선전파 환경정보와 상기 제1 무선전파 환경정보를 비교하여, 그 유사도에 따라서 측위 오류를 검출하고, 오류 검출 결과에 따라서 상기 제1 무선전파 환경정보를 정정하고, 정정된 제1 무선전파 환경정보를 이용하여 측위를 다시 수행하도록 상기 측위 모듈을 제어하는 오류 검출부를 포함하는 핑거프린트 기반 측위를 위한 장치를 제공한다.
상기 오류 검출부는, 상기 제1 무선전파 환경정보와 제2 무선전파 환경정보의 AP 매칭율이 제1 임계값보다 작으면, 상기 제2 무선전파 환경정보 중 매칭된 AP와 관련된 정보를 삭제하거나, 상기 제1 무선전파 환경정보 중 상기 제2 무선전파 환경정보와 매칭되고 그 RSSI 차이가 제2 임계값보다 큰 AP와 관련된 정보를 삭제하는 방향으로 제1 무선전파 환경정보를 수정할 수 있다.
본 발명에 따르면, 측위 DB에 기준 위치별로 수집하여 저장한 무선전파 환경정보들과 측정 대상 단말 장치에서 측정한 제1 무선전파 환경정보를 비교하여 위치를 추정함에 있어서, 측위 DB의 무선전파 환경정보 중에서 상기 추정한 위치에 매핑되는 제2 무선전파 환경정보와 상기 제1 무선전파 환경정보를 비교하여 측위 오류를 검출하고, 측위 오류가 검출된 경우 제1 무선전파 환경정보에서 오류 측정값을 제거한 후 정정된 제1 무선전파 환경정보를 이용하여 측위를 다시 수행하도록 함으로써, 핑거프린트 측위 결과에 대한 정확도를 더 향상시킬 수 있다.
특히, 본 발명은 기지국 정보와 같은 외부 정보가 아니라 측위 시에 이용되는 무선전파 환경정보를 이용하여 오류를 검출함으로써, 오류 검출 분해능 및 오류 검출 정확도를 향상시킬 수 있으며, 이동통신단말이 아닌 다양한 다른 단말에도 핑거프린트 측위 기법을 적용할 수 있도록 한다.
더하여, 본 발명은 제1,2 무선전파 환경정보의 비교 시, AP 매칭율 및 매칭된 AP 간의 RSSI 차이를 근거로 오류 측정값을 추출함으로써, 오류 발생의 원인에 대한 추적이 용이하다.
아울러, 상술한 효과 이외의 다양한 효과들이 후술될 본 발명의 실시 예에 따른 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 핑거프린트 측위 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 측위 서버의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 측위 서버에 적용되는 측위 DB의 예시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 핑거프린트 측위 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 핑거프린트 측위 방법에 있어서, 오류 검출 및 추출 과정을 더 구체적으로 나타내는 순서도이다.
본 발명의 과제 해결 수단의 특징 및 이점을 보다 명확히 하기 위하여, 첨부된 도면에 도시된 본 발명의 특정 실시 예를 참조하여 본 발명을 더 상세하게 설명한다.
다만, 하기의 설명 및 첨부된 도면에서 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 공지 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면 전체에 걸쳐 동일한 구성 요소들은 가능한 한 동일한 도면 부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다.
이하의 설명 및 도면에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위한 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
아울러, 본 발명의 범위 내의 실시 예들은 컴퓨터 실행가능 명령어 또는 컴퓨터 판독가능 매체에 저장된 데이터 구조를 가지거나 전달하는 컴퓨터 판독가능 매체를 포함한다. 이러한 컴퓨터 판독가능 매체는, 범용 또는 특수 목적의 컴퓨터 시스템에 의해 액세스 가능한 임의의 이용 가능한 매체일 수 있다. 예로서, 이러한 컴퓨터 판독가능 매체는 RAM, ROM, EPROM, CD-ROM 또는 기타 광 디스크 저장장치, 자기 디스크 저장장치 또는 기타 자기 저장장치, 또는 컴퓨터 실행가능 명령어, 컴퓨터 판독가능 명령어 또는 데이터 구조의 형태로 된 소정의 프로그램 코드 수단을 저장하거나 전달하는 데에 이용될 수 있고, 범용 또는 특수 목적 컴퓨터 시스템에 의해 액세스 될 수 있는 임의의 기타 매체와 같은 물리적 저장 매체를 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.
먼저, 도 1을 참조하여 본 발명이 적용되는 핑거프린트 측위 시스템의 전체 구성을 개략적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 핑거프린트 측위 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 실시 예에 따른 핑거프린트 측위 시스템은 단말장치(200) 및 측위서버(300)로 구성될 수 있으며, 상기 단말장치(200)와 측위서버(300)는 통신망(100)을 통해서 연결되어 데이터를 송수신할 수 있다.
상기 통신망(100)은 단말장치(200)와 측위서버(300)간 데이터 송수신을 위해 데이터를 전달하는 역할을 하는 것으로서, 이더넷(Ethernet), xDSL(ADSL, VDSL), HFC(Hybrid Fiber Coaxial Cable), FTTC(Fiber to The Curb), FTTH(Fiber To The Home) 등의 유선 통신 방식, WLAN(Wireless LAN), 와이파이(Wi-Fi), 와이브로(Wibro), 와이맥스(Wimax), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), LTE(Long Term Evolution), LTE-A (Long Term Evolution Advanced) 등의 무선 통신 방식 중 하나 이상의 조합으로 구현될 수 있으며, 상술한 통신 방식 이외에도 기타 널리 공지되었거나 향후 개발될 모든 형태의 통신 방식을 포함할 수 있다. 다만, 본 발명에 있어서, 단말장치(200)는 측위 대상체로서, 이동 가능한 경우 측위 기술이 더 유의미하게 적용될 수 있으므로, 상기 단말장치(200) 측과의 접속은 무선접속으로 이루어지는 것이 바람직하다.
단말장치(200)는 측위 대상체로서, 사용자의 조작에 따라 통신망(100)을 통해 측위 서버(300)와 연동하여, 측위를 수행하는 장치를 의미한다.
이러한 단말장치(200)는 데이터의 송수신 및 처리를 위한 프로그램 및 프로토콜을 저장하는 메모리, 각종 프로그램을 실행하여 연산 및 제어하기 위한 마이크로프로세서 등을 구비할 수 있다. 또한, 이러한 본 발명의 단말장치(200)는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에서 기술되는 단말장치(200)는 스마트 폰(smart phone), 타블렛 PC(Tablet PC), PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), MP3 Player 등의 이동 단말기가 될 수 있다. 물론, 이외에도 측위가 필요하고, 통신망(100)의 접속이 가능한 장치라면 어떠한 장치라도 될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 단말장치(200)는 사용자에 의한 측위 요청 혹은 수행중인 프로그램에 의한 측위 이벤트 발생 시, 단말장치(200) 주변의 무선전파 환경정보를 측정하여, 측정된 무선전파 환경정보를 측위 요청과 함께 측위서버(300)로 전송할 수 있다. 여기서, 무선전파 환경정보는, 단말장치(200)에서 무선 신호가 수신되는 하나 이상의 AP 장치에 대한 정보로서, AP 장치의 식별 정보(ID, MAC ADDRESS 등), 해당 AP 장치에 대한 단말장치(200)의 수신 신호 세기(RSSI; Received Signal Strength Indication) 정보, 지자기 신호 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 AP 장치는 Wi-Fi, BLE 등과 같은 근거리 통신 기술을 통해 데이터를 송수신하기 위한 접속 장치를 의미한다. 이러한 무선전파 환경정보는 단말장치(200)의 스캔(scan) 기능을 통해서 측정될 수 있다.
그리고 상기 단말장치(200)는 측위서버(300)로부터 상기 측정된 무선전파 환경정보에 근거한 측위 결과를 수신한다.
이때, 측위 서버(300)는 단말장치(200)의 측위 요청에 따라서, 단말장치(200)의 위치를 추정하는 측위를 수행하는 장치로서, 복수의 기준 위치 별로 기 수집된 무선전파 환경정보를 매핑한 측위 DB를 구비한다. 상기 복수의 기준 위치 별 무선전파 환경정보는, 별도의 테스트 장치를 이용하여 각 기준 위치에서 수집하거나, 측위 대상체가 될 수 있는 단말장치(200)들로부터 측정되어 전송되는 정보를 이용하여 수집될 수 도 있다.
여기서, 설명의 편의를 위해서 상기 단말장치(200)에서 측정된 무선전파 환경정보를 제1 무선전파 환경정보라 한다.
상기 측위 서버(300)는 상기 측위 DB 및 단말장치(200)로부터 수신한 제1 무선전파 환경정보를 기반으로 단말장치(200)의 위치를 추정한다. 예를 들어, 상기 위치 추정은, 상기 제1 무선전파 환경정보와 측위 DB에 저장된 기준 위치별로 매핑된 하나 이상의 무선전파 환경정보를 비교하여 각각의 유사도를 산출하고, 유사도에 근거하여 가장 유사한 혹은 기준치 이상 유사한 하나 이상의 무선전파 환경정보를 추출한 후, 추출한 무선전파 환경정보에 매핑된 하나 이상의 기준위치를 조합하여 이루어질 수 있다. 이외에도, 측위 DB 및 제1 무선전파 환경정보를 이용한 위치 추정은 다양한 방식으로 이루어질 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 측위 서버(300)는 단말장치(200)의 위치를 추정한 후, 측위 결과에 오류가 있는 지를 검출한다. 상기 오류의 검출은, 측위DB의 무선전파 환경정보 중에서 상기 추정된 위치에 매핑된무선전파 환경정보(이하, 설명의 편의를 위해서 제2 무선전파 환경정보로 구분한다.)를 단말장치(200)에서 측정한 제1 무선전파 환경정보를 비교하여 이루어질 수 있다.
예를 들어, 제1,2 무선전파 환경정보는, 복수의 AP 식별 정보, 각 AP에 대한 RSSI 정보를 포함하여 이루어질 수 있으며, 상기 오류 검출은 AP 매칭율과 매칭된 AP간 RSSI의 차이 중 하나 이상을 이용하여 이루어질 수 있다.
구체적으로, 상기 측위 서버(300)는 제1,2 무선전파 환경정보를 비교하고, 매칭되는 AP 장치를 추출하여, AP 매칭율을 산출한다. 상기 AP 매칭율은 하기의 수학식 1과 같이, 제1 무선전파 환경정보에 포함된 AP 중 매칭된 AP의 비율로서 정의될 수 있다.
Figure pat00001
그리고 상기 AP 매칭율이 기 설정된 임계값 이하인 경우, 측위 결과에 오류가 있는 것으로 판단할 수 있다. 아울러, 측위 오류가 있는 것으로 판단된 경우, 제1 무선전파 환경정보에 포함된 정보 중에서, 제2 무선전파 환경정보와 매칭된 AP 장치를 오류 원인으로 판단할 수 있다.
또한, 측위 서버(300)는 상기 제1,2 무선전파 환경정보를 비교하여, 매칭되는 AP 장치들 별로 RSSI 차이를 산출하고, 상기 RSSI 차이가 이용하여 오류를 검출할 수 있다. 예를 들어, 상기 RSSI의 차이를 이용함으로써, 매칭된 AP 중에서, RSSI의 차이가 기 설정된 임계값 이상으로 벌어진 경우, 해당 AP를 오류 원인으로 판단할 수 있다.
이와 같이, 측위 서버(300)는 측위 오류 및 오류 원인이 검출되면, 상기 제1 무선전파 환경정보 중 오류 원인이 되는 값, 즉, 오류 측정값을 제거한 후 다시 측위를 수행하여 위치를 다시 추정할 수 있다. 이 경우, 제1 무선전파 환경정보 중 환경적 요인이나 기타 다양한 요인에 의해서 포함된 오류 측정값이 제거된 후 측위DB와의 비교가 이루어짐으로써, 더 신뢰성 있는 측위 결과를 얻을 수 있게 된다.
상기 오류 측정값의 제거는, 상기 매칭된 AP 장치들에 관련된 정보(AP 식별 정보 및 RSSI 정보 등)의 제거 혹은 매칭된 AP 장치들 중 RSSI의 차이가 임계값 이상인 AP 장치들에 관련된 정보(AP 식별 정보 및 RSSI 정보)를 제거하는 방식으로 이루어질 수 있다.
다음으로, 상술한 측위 서버(300)의 구체적인 구성을 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 측위 서버(300)의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
상기 측위 서버(300)는 하나 이상의 프로세서 및 메모리와 네트워크 인터페이스 모듈 등을 포함하여 구현되는 컴퓨팅 장치로서, 도 2에 도시된 구성 요소는 소프트웨어 혹은 하드웨어 및 소프트웨어의 조합에 의해 구성되는 요소로서, 상기 측위 서버(300)의 메모리에 저장된 후 프로세서에 의해 로딩되어 실행되는 프로그램 모듈이다.
도 2를 살펴보면, 측위 서버(300)는 측위 DB(310)와, 측위 모듈(320)과, 오류 검출 모듈(330)을 포함하여 이루어진다.
측위 DB(310)는 하나 이상의 기준위치별로 기 수집된 무선전파 환경정보들을 매핑하여 저장한다. 상기 하나 이상의 기준 위치는, 서비스 대상 지역을 하나 이상의 셀로 구분한 후, 각 셀의 대표 위치(예를 들어, 중심 위치)를 선정하여 설정하거나, 무선전파 환경정보를 수집한 위치값으로 설정할 수 있다. 이러한 하나 이상의 기준 위치는, 일정 거리 혹은 간격으로 설정되는 것이 바람직하나, 꼭 이에 한정될 필요는 없다. 그리고 수집되는 무선전파 환경정보는, 각 기준위치 혹은 해당 셀의 임의 위치에서 측정된 하나 이상의 AP 식별 정보 및 하나 이상의 RSSI 정보, 지자기 신호를 포함할 수 있다.
측위 모듈(320)은, 단말장치(200)로부터의 측위 요청에 따라서, 상기 단말장치(200)의 위치를 추정하기 위한 구성이다. 구체적으로 측위 모듈(320)은, 단말장치(200)로부터 상기 단말장치(200)에서 측정된 제1 무선전파 환경정보를 포함하는 측위 요청이 수신되면, 상기 제1 무선전파 환경정보와 측위DB(310)에 저장된 무선전파 환경정보들을 비교하여 상기 단말장치(200)의 위치를 추정한다.
더하여, 상기 측위 모듈(320)은, 추정된 위치 정보를 오류 검출 모듈(330)로 전달하며, 상기 오류 검출 모듈(330)의 오류 검출 결과에 따라서, 오류 검출 모듈(330)에서 수정된 제1 무선전파 환경정보를 상기 측위 DB(310)의 무선전파 환경정보들을 이용하여 상기 단말장치(200)의 위치를 다시 추정한다. 이때, 위치 추정의 기준이 되는 제1 무선전파 환경정보에 포함된 오류 측정값이 오류 검출 모듈(330)에 의해 제거된 상태이므로, 재 위치 추정 결과는 이전의 위치 추정 결과와 달라질 수 있다.
오류 검출 모듈(330)은, 측위 오류를 검출하기 위한 구성으로서, 상기 측위 모듈(320)의 위치 추정이 완료되면, 그에 대한 측위 오류가 있는 지 여부를 판단하고, 측위 오류가 있는 경우, 제1 무선전파 환경정보에 포함된 오류 측정값을 수정하여, 측위 모듈(320)로 재 측위를 요청한다.
그리고, 상기 오류 검출 모듈(330)의 측위 오류가 없는 것으로 판단될 경우, 상기 측위 모듈(320)에서 추정된 최종 위치를 단말장치(200)의 측위 결과로서 출력한다.
이상과 같이 구현되는 측위 서버(300)에 의한 측위 과정을 도 3의 예시도 및 도 4 내지 도 5의 순서도를 참조하여 설명한다.
본 발명에 따른 핑거프린트 기반의 측위에 있어서, 상기 측위 DB(310)는 도 3에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 기준 위치(Xn, Yn)(n은 1 이상의 자연 수로서, Xn은 위도, Yn은 경도임) 별로 각각에서 수집된 무선전파 환경정보가 매핑되어 관리 된다.
예를 들면, 도 3에서, 각 기준 위치에 표시된 알파벳 A,B,C,D,E,F...은 서로 구분되는 AP 장치의 식별 정보를 나타내며, 여기서, RSSI 정보의 도시는 생략한다. 이에 근거하여 볼 때, 기준 위치 (X1,Y1)에서는 A, B, C로 식별되는 세 개의 AP 장치의 무선 신호를 수신할 수 있는 것으로 해석될 수 있다.
참고로, 도 3의 예시에서는 설명의 편의를 위하여 기준 위치 별로 세개의 AP 장치와 관련된 정보가 매핑된 것으로 도시하였으나, 실제로 각 기준 위치의 환경 특성에 따라서 기준 위치별로 수집할 수 있는 AP 장치의 신호는 달라지게 된다. 따라서, 상기 측위DB(310)에서 각 기준위치 별로 매핑되는 AP 식별 정보의 수는 서로 다를 수 있다.
다음으로, 도 4 및 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 핑거프린트 측위 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
먼저, 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 측위 서버(300)는, 하나 이상의 기준 위치를 설정하고, 상기 하나 이상의 기준 위치별로 수집되는 무선전파 환경정보들을 매핑하여 도 3과 같은 측위 DB(310)를 구축한다(S105).
그리고, 측위 서버(300)의 측위 모듈(320)은, 단말장치(200)로부터의 측위 요청에 따라서, 상기 단말장치(200)로부터 수신한 제1 무선전파 환경정보와 상기 측위 DB(310)을 이용하여 상기 단말장치(200)의 위치를 추정하는 측위를 수행한다(S110). 예를 들어, 상기 위치 추정은, 상기 제1 무선전파 환경정보와 측위 DB에 저장된 하나 이상의 무선전파 환경정보를 비교하여 각각의 유사도를 산출하고, 유사도에 근거하여 가장 유사한 혹은 기준치 이상 유사한 하나 이상의 무선전파 환경정보를 추출한 후, 추출한 무선전파 환경정보에 매핑된 하나 이상의 기준위치를 조합하여 이루어질 수 있다. 여기서, 측위 DB(310) 및 제1 무선전파 환경정보를 이용한 위치 추정은 이밖의 다른 다양한 방식으로 이루어질 수 있다.
상기 측위 모듈(320)의 측위 결과는 오류 검출 모듈(330)로 전달되며, 오류 검출 모듈(330)은 오류 검출 과정(S200)을 수행한다.
구체적으로, 오류 검출 모듈(330)은 상술한 측위 결과를 분석하여, 더 구체적으로 제1 무선전파 환경정보 및 추정된 위치에 매핑되는 제2 무선전파 환경정보를 비교 분석하여 측위 오류를 검출한다(S115).
그 결과, 측위 오류가 검출되면(S120), 상기 오류 검출 모듈(330)은 상기 제1 무선전파 환경정보에 포함된 오류 측정값을 추출하여 삭제하는 정정을 수행하고 측위 모듈(320)로 정정된 제1 무선전파 환경정보를 이용한 재 측위를 요청한다(S125).
이에 측위 모듈(320)은 상기 오류 검출 모듈(330)에 의해 정정된 제1 무선전파 환경정보를 적용하여 S110 단계부터 다시 수행한다.
반면에, 측위 오류가 검출되지 않으면(S120), 상기 오류 검출 모듈(330)은 측위 모듈(320)의 측위 결과를 상기 단말 장치(200)에 대응하여 추정된 위치 값으로 출력한다(S130). 이렇게 출력된 측위 결과는 통신망(100)을 통해서 단말장치(200)으로 전달되거나, 위치 기반 서비스 장치로 전달되어 이용될 수 있다.
상술한 핑거프린트 기반의 측위 과정 중, 오류 검출 과정(S200)을 도 5를 참조하여 더 구체적으로 설명한다.
단말장치(200)로부터 제1 무선전파 환경정보와 함께 측위 요청이 수신되어, 측위 모듈(320)에 의해서 수신된 제1 무선전파 환경정보와 측위DB(310)를 이용하여 측위가 수행되고, 그 측위 결과가 오류 검출 모듈(330)로 전달되면, 오류 검출 모듈(330)은 상기 측위 모듈(320)에서 측위에 이용된 제1 무선전파 환경정보(S1)를 확인한다(S205).
이어서, 상기 오류 검출 모듈(330)은 상기 측위 DB(310)로부터 상기 측위 모듈(320)에서 추정된 위치에 매핑된 제2 무선전파 환경정보(S2)를 추출한다(S210).
그리고, 상기 오류 검출 모듈(330)은 상기 추출한 제1,2 무선전파 환경정보를 비교 분석한다(S215).
구체적으로, 상기 제1,2 무선전파 환경정보는, 복수의 AP 식별 정보, 각 AP에 대한 RSSI 정보를 포함하여 이루어질 수 있으며, 상기 오류 검출은 AP 매칭율과 매칭된 AP간 RSSI의 차이 중 하나 이상을 이용하여 이루어질 수 있다.
이를 위해서, 상기 S215 단계에서, 오류 검출 모듈(330)은, 제1,2 무선전파 환경정보를 비교하여, 매칭되는 AP 장치를 추출하여, AP 매칭율을 산출한다. 상기 AP 매칭율은 수학식 1과 같이, 제1 무선전파 환경정보에 포함된 AP 중 매칭된 AP의 비율로서 정의될 수 있다.
더하여, 상기 S215 단계에서, 상기 오류 검출 모듈(330)은, 상기 제1,2 무선전파 환경정보를 비교하여, 상기 매핑되는 AP 장치들의 RSSI 차이를 산출할 수 있다.
그리고, 상기 오류 검출 모듈(330)은, 상기 산출된 AP 매칭율과 기 설정된 제1 임계값을 비교한다(S220).
비교 결과, AP 매칭율이 기 설정된 제1 임계값 이하이면, 측위 결과에 오류가 있는 것으로 판단할 수 있으며, 이 경우, 상기 제1 무선전파 환경 정보 중, 매칭된 AP 장치와 관련된 정보를 삭제한다(S235). 이때, 매칭된 복수의 AP 장치 전체에 대한 정보를 삭제하거나, 이 중 매칭율이 가장 높은 일부 AP 장치의 관련 정보를 삭제하도록 할 수도 있다.
더하여, 상기 오류 검출 모듈(330)은, AP 매칭율이 기 설정된 제1 임계값보다 작지 않으면, 매칭된 AP 장치 별 RSSI 값의 차이를 제2 임계값과 비교한다(S225).
비교 결과, 매칭된 AP 장치 중 RSSI 값의 차이가 제2 임계값 이상인 AP 장치가 하나 이상 존재하면, 오류 검출 장치(330)는, 상기 RSSI 값의 차이가 제2 임계값 이상인 AP 장치와 관련된 정보를 상기 제1 무선전파 환경정보로부터 삭제한다(S240).
S235 단계 혹은 S240 단계에 의해서 제2 무선전파 환경정보의 오류 측정값이 제거되면, 오류 검출 모듈(330)은 오류 측정값이 제거된 제1 무선전파 환경정보를 측위 모듈(320)로 전달하여 재 측위를 요청하여, 이에 오류 측정값이 제거된 제2 무선전파 환경정보를 이용한 위치 추정이 다시 이루어도록 한다(S245).
예를 들어, 제2 무선전파 환경정보에 포함된 AP 식별 정보가, B, C, D, E, F라고 가정할 때, 측위 모듈(320)은, 도 3의 측위 DB(310)와 이를 비교하여, 무선전파 환경정보가 가장 유사한 위치 (X3,Y3)을 단말장치(200)의 위치로 추정할 수 있다.
이 경우, 오류 검출 모듈(330)은 추정된 위치(X3,Y3)에 매핑된 제1 무선전파 환경 정보에 포함된 AP 식별 정보 B, C, D를 추출하고, 이를 상기 위치 추정 시 이용한 제2 무선전파 환경정보 B', C', D', E', F'를 비교하여 AP 매칭율을 산출하는데, 상기 AP 매칭율은 제2 무선전파 환경정보의 총 AP 장치 수(5)에 대한 매칭된 AP 장치의 수(3)의 비율로 구해질 수 있으며, 여기서 이렇게 구해진 AP 매칭율이 제1 임계값보다 크다고 가정할 때, 상기 오류 검출 모듈(330)은 제1,2 무선전파 환경정보를 비교하여, 매칭된 AP 장치, B, C, D와 B', C', D' 각각의 RSSI 차이를 더 산출한다.
이때, 매칭된 AP 장치 중, D와 D'의 RSSI 차이가 제2 임계값보다 크다고 가정하면, 상기 제2 무선전파 환경정보 중 D'를 오류 측정값으로 제거한다.
따라서, 측위 모듈(320)은, 오류 측정값이 제거된 제2 무선전파 환경정보, B', C', E', F'를 이용하여 재측위를 수행하며, 이에 의해, 가장 유사한 위치(X4,Y1)가 단말장치(200)의 위치로 추정된다.
상술한 바에 의하면, AP 매칭율 및 RSSI의 차이를 이용함으로써, 오류원인을 검출할 수 있으며, 오류 원인을 제거함으로써, 더 정확한 측위 결과를 얻을 수 있게 된다.
참고로, 이상의 설명에서는, AP 매칭율과 RSSI 차이를 모두 이용하여 오류를 검출하는 것으로 예시하였으나, 이와 달리, AP 매칭율과 RSSI 차이 중 하나 만을 이용할 수 도 있다. 즉, 도 5의 S220 단계 내지 S240 단계 중에서, S220 단계와 S235 단계만을 수행하여 AP 매칭율만으로 오류를 검출하거나, S225단계와 S240 단계만을 수행하여 RSSI차이만으로 오류를 검출할 수 도 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 명세서는 다수의 특정한 구현물의 세부사항들을 포함하지만, 이들은 어떠한 발명이나 청구 가능한 것의 범위에 대해서도 제한적인 것으로서 이해되어서는 안되며, 오히려 특정한 발명의 특정한 실시형태에 특유할 수 있는 특징들에 대한 설명으로서 이해되어야 한다.
또한, 특정한 순서로 도면에서 동작들을 묘사하고 있지만, 이는 바람직한 결과를 얻기 위하여 도시된 그 특정한 순서나 순차적인 순서대로 그러한 동작들을 수행하여야 한다거나 모든 도시된 동작들이 수행되어야 하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정한 경우, 멀티태스킹과 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 또한, 상술한 실시형태의 다양한 시스템 컴포넌트의 분리는 그러한 분리를 모든 실시형태에서 요구하는 것으로 이해되어서는 안되며, 설명한 프로그램 컴포넌트와 시스템들은 일반적으로 단일의 소프트웨어 제품으로 함께 통합되거나 다중 소프트웨어 제품에 패키징될 수 있다는 점을 이해하여야 한다.
본 기술한 설명은 본 발명의 최상의 모드를 제시하고 있으며, 본 발명을 설명하기 위하여, 그리고 통상의 기술자가 본 발명을 제작 및 이용할 수 있도록 하기 위한 예를 제공하고 있다. 이렇게 작성된 명세서는 그 제시된 구체적인 용어에 본 발명을 제한하는 것이 아니다. 따라서, 상술한 예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하였지만, 통상의 기술자라면 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서도 본 예들에 대한 개조, 변경 및 변형을 가할 수 있다.
따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위에 의해 정하여져야 한다.
본 발명에 따르면, 측위 DB에 기준 위치별로 수집하여 저장한 제1 무선전파 환경정보와 측정 대상 단말에서 측정한 제2 무선전파 환경정보를 비교하여 위치를 추정하면, 상기 추정한 위치에 대응하는 제1 무선전파 환경정보와 상기 제2 무선전파 환경정보를 비교하여 측위 오류를 판단하고, 측위 오류로 판단된 경우 제2 무선전파 환경정보에서 오류 측정값을 제거한 후 측위를 다시 수행하도록 함으로써, 핑거프린트 측위 결과에 대한 정확도를 더 향상시킬 수 있다.
특히, 본 발명은 기지국 정보와 같은 외부 정보가 아닌 측위 시에 이용되는 무선전파 환경정보를 이용하여 오류를 검출함으로써, 오류 검출 분해능 및 오류 검출 정확도를 향상시킬 수 있으며, 이동통신단말이 아닌 다양한 다른 단말에도 핑거프린트 측위 기법을 적용할 수 있도록 한다.
더하여, 본 발명은 제1,2 무선전파 환경정보의 비교 시, AP 매칭율 및 매칭된 AP 간의 RSSI 차이를 근거로 오류 측정값을 추출함으로써, 오류 발생의 원인에 대한 추적이 용이하다.
아울러, 상술한 효과 이외의 다양한 효과들이 후술될 본 발명의 실시 예에 따른 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시될 수 있다.
따라서 본 발명은 상기의 핑거프린트 측위 방법을 통해 핑거프린트 산업 발전에 이바지 할 수 있으며, 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있다.
100: 통신망
200: 단말장치
300: 측위서버
310: 측위DB
320: 측위모듈
330: 오류 검출 모듈

Claims (13)

  1. 핑거프린트 기반 측위를 수행하는 장치가,
    하나 이상의 기준 위치에 하나 이상의 무선전파 환경정보를 매핑하여 관리하는 측위DB를 저장하는 단계;
    측위 대상인 단말장치에서 측정된 제1 무선전파 환경정보와 상기 측위 DB의 무선전파 환경정보들을 비교하여 상기 단말장치의 위치를 추정하는 단계;
    상기 측위DB의 무선전파 환경정보 중, 상기 추정된 위치에 매핑된 제2 무선전파 환경정보와 상기 제1 무선전파 환경정보를 비교하여, 그 유사도에 따라서 측위 오류를 검출하는 단계;
    상기 오류 검출 결과에 따라서, 상기 제1 무선전파 환경정보를 정정하는 단계; 및
    상기 정정된 제1 무선전파 환경정보와 상기 측위DB의 무선전파 환경정보들을 비교하여, 상기 단말 장치의 위치를 다시 추정하는 단계를 포함하는 핑거프린트 기반 측위 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 측위 오류가 검출되지 않을 때까지 상기 측위 오류를 검출하는 단계, 상기 제1 무선전파 환경정보를 정정하는 단계 및 상기 단말 장치의 위치를 다시 추정하는 단계를 반복하여,
    상기 측위 오류가 검출되지 않을 때, 추정된 위치를 측위 결과로 출력하는 것을 특징으로 하는 핑거프린트 기반 측위 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 오류를 검출하는 단계는,
    상기 제1 무선전파 환경정보와 제2 무선전파 환경정보의 AP 매칭율 및 매칭된 AP 간의 RSSI 차이 중 하나 이상을 이용하여 상기 측위 오류를 검출하는 것을 특징으로 하는 핑거프린트 기반 측위 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 오류를 검출하는 단계는
    상기 제1 무선전파 환경정보와 제2 무선전파 환경정보의 AP 매칭율을 산출하는 단계;
    상기 산출한 AP 매칭율을 제1 임계값과 비교하는 단계; 및
    상기 AP 매칭율이 제1 임계값보다 작으면, 측위 오류가 있는 것으로 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 핑거프린트 기반 측위 방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 오류를 검출하는 단계는
    상기 제1 무선전파 환경정보와 제2 무선전파 환경정보에서 매칭된 하나 이상의 AP 간의 RSSI 차이를 산출하는 단계;
    상기 산출한 RSSI 차이를 제2 임계값과 비교하는 단계; 및
    RSSI 차이가 제2 임계값 보다 큰 AP가 하나 이상 존재하면, 측위 오류가 있는 것으로 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 핑거프린트 기반 측위 방법.
  6. 제3항에 있어서, 상기 제1 무선전파 환경정보를 정정하는 단계는
    상기 제1 무선전파 환경정보와 제2 무선전파 환경정보의 AP 매칭율이 제1 임계값보다 작으면, 상기 제1 무선전파 환경정보 중 매칭된 AP와 관련된 정보를 삭제하는 것을 특징으로 하는 핑거프린트 기반 측위 방법.
  7. 제3항에 있어서, 상기 제1 무선전파 환경정보를 정정하는 단계는
    상기 제1 무선전파 환경정보 중에서, 상기 제2 무선전파 환경정보와 매칭되고 그 RSSI 차이가 제2 임계값보다 큰 AP와 관련된 정보를 삭제하는 것을 특징으로 하는 핑거프린트 기반 측위 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 기재된 핑거프린트 기반 측위 방법을 실행시키는 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 기재된 핑거프린트 기반 측위 방법을 실행시키도록 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
  10. 하나 이상의 기준 위치 별로 매핑되는 하나 이상의 무선전파 환경정보를 저장한 측위DB;
    측위 대상 단말장치에서 측정된 제1 무선전파 환경정보와 상기 측위 DB의 무선전파 환경정보들을 비교하여 상기 단말장치의 위치를 추정하는 측위 모듈; 및
    측위DB의 무선전파 환경정보들 중에서 상기 추정된 위치에 매핑된 제2 무선전파 환경정보와 상기 제1 무선전파 환경정보를 비교하여, 그 유사도에 따라서 측위 오류를 검출하고, 오류 검출 결과에 따라서 상기 제1 무선전파 환경정보를 정정하고, 정정된 제1 무선전파 환경정보를 이용하여 재측위를 수행하도록 상기 측위 모듈을 제어하는 오류 검출부;
    를 포함하는 핑거프린트 기반 측위를 위한 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 오류 검출부는
    상기 제1 무선전파 환경정보와 제2 무선전파 환경정보의 AP 매칭율 및 매칭된 AP 간의 RSSI 차이 중 하나 이상을 이용하여 상기 측위 오류를 검출하는 것을 특징으로 하는 핑거프린트 기반 측위를 위한 장치.
  12. 제10항에 있어서, 상기 오류 검출부는
    상기 제1 무선전파 환경정보와 제2 무선전파 환경정보의 AP 매칭율이 제1 임계값보다 작으면, 상기 제1 무선전파 환경정보 중에서 상기 제2 무선전파 환경정보와 매칭된 AP와 관련된 정보를 삭제하는 것을 특징으로 하는 핑거프린트 기반 측위를 위한 장치.
  13. 제10항에 있어서, 상기 오류 검출부는
    상기 제1 무선전파 환경정보 중에서 상기 제2 무선전파 환경정보와 매칭되고 RSSI 차이가 제2 임계값보다 큰 AP와 관련된 정보를 삭제하는 것을 특징으로 하는 핑거프린트 기반 측위를 위한 장치.
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