KR20180058428A - Method for wireless positioning multi-based on wifi ap and ibeacon - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a wireless fidelity (Wi-Fi) access point (AP) and iBeacon complex-based wireless positioning method. According to the present invention, a wireless positioning method of a wireless positioning system using a plurality of Wi-Fi APs and Bluetooth low energy (BLE) beacons comprises: a step of setting a section of each Wi-Fi AP and using a BLE beacon to generate a fingerprint database; a step of scanning information of the Wi-Fi AP from a terminal to be positioned to check a current section; and a step of using a time difference of arrival (TDoA) wireless program technique using Wi-Fi AP RSSI to check the location of the terminal to be positioned when the number of the Wi-Fi APs scanned by the terminal to be positioned is three or more, and using a fingerprint technique using a BLE beacon RSSI value within a range of the scanned Wi-Fi AP to check the location of the terminal to be positioned when the number of the Wi-Fi APs scanned by the terminal to be positioned is less than three. Accordingly, the present invention provides a technique complexing and utilizing the Wi-Fi AP and the BLE beacon to supplement disadvantages of each technique, thereby being able to provide a precise positioning performance in a wide range.

Description

WIFI AP와 IBEACON 복합 기반의 무선 측위 방법{METHOD FOR WIRELESS POSITIONING MULTI-BASED ON WIFI AP AND IBEACON}METHOD FOR WIRELESS POSITIONING MULTI-BASED ON WIFI AP AND IBEACON < RTI ID = 0.0 >

본 발명은 WIFI AP와 IBEACON 복합 기반의 무선 측위 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 WIFI와 IBEACON을 이용하여 높은 정밀도의 무선 측위 성능을 보장하는 WIFI AP와 IBEACON 복합 기반의 무선 측위 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a wireless positioning method based on a WIFI AP and an IBEACON combination, and more particularly, to a WIFI AP and an IBEACON hybrid positioning based wireless positioning method that ensures high-accuracy wireless positioning performance using WIFI and IBEACON.

최근에는 ICT(Information and Communication Tehnology) 기술의 급속한 발달과 더불어 실내 위치 정보를 이용하는 기술(LBS: Location Based Service)의 요구가 급증하고 있다. In recent years, with the rapid development of ICT (Information and Communication Technology) technology, there has been a rapid increase in the demand for LBS (Location Based Service) using indoor location information.

무선 측위(Wireless Localization) 기술은 LBS를 제공하기 위한 물리계층 기술로서 실외 환경의 경우에는 GPS(Global Positioning System)와 같은 GNSS(Global Navigation Satellite System)을 이용하여 고정밀의 위치정보를 단말기에 제공한다. 그러나 실내의 경우에는 GPS 신호가 음영 영향을 받음으로써 무선측위 정밀도가 급격하게 감소한다는 단점이 있다. Wireless localization technology is a physical layer technology for providing LBS. In case of outdoor environment, it provides high-precision location information to terminals by using GNSS (Global Navigation Satellite System) such as GPS (Global Positioning System). However, in the case of indoor use, the GPS signal is affected by the shading, and thus the accuracy of the radio positioning accuracy is drastically reduced.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해 RFID(Radio Frequency Identification), ZigBee, WiFi(Wireless Fidelity), BLE(Bluetooth Low Energy)등의 다양한 무선통신 규격들을 사용하여 고정밀의 실내 위치정보를 제공하려는 연구가 활발히 진행되고 있다.In order to solve such problems, researches have been actively conducted to provide highly accurate indoor location information using various wireless communication standards such as Radio Frequency Identification (RFID), ZigBee, WiFi (Wireless Fidelity), and BLE have.

하지만, Wi-Fi의 경우 통신 용도로 개발되었기 때문에 1m이하의 초정밀도를 요구할 경우 주파수간의 간섭으로 인해 오차율이 발생할 수밖에 없다. 또한 BLE와 마찬가지로 ISM대역의 주파수의 특성상 인체, 벽 등을 통과할 수 없어서 Wi-Fi AP를 대량으로 설치하여 경로 손실을 해결할 경우 단가가 높아서 사용하기가 어렵다. 반면 BLE Beacon의 경우 Bluetooth의 특성상 주파수 간의 간섭을 회피하기 위해 FH-SS (Frequency Hopping-Spread Spectrum)기법을 이용하여 주파수 대역을 확인 후 사용하는데, 이 기법으로 인해 BLE의 주파수 이동이 매우 유동적이며 이로 인해 BLE Beacon 기반의 측위에 필요한 RSSI 값이 일정하게 전송되지 않는다는 단점이 있다. However, since Wi-Fi is developed for communication purpose, when the accuracy of less than 1m is required, the error rate will be incurred due to interference between frequencies. Also, like BLE, it can not pass through human body and wall due to the nature of frequency of ISM band, so it is difficult to use Wi-Fi AP because of high unit price when solving path loss by installing large amount of Wi-Fi AP. On the other hand, in the case of BLE Beacon, frequency hopping-spread spectrum (FH-SS) technique is used to check the frequency band in order to avoid interference between frequencies due to the nature of Bluetooth. Therefore, there is a disadvantage that the RSSI value required for BLE Beacon-based positioning is not constantly transmitted.

그러므로, Wi-Fi AP 기반 측위 기술과 iBeacon 기술의 단점을 보완하여 신뢰도가 높은 측위 기술이 요구된다. Therefore, reliable positioning technology is required to complement the disadvantages of Wi-Fi AP-based positioning technology and iBeacon technology.

본 발명의 배경이 되는 기술은 대한민국 국내등록특허 제 10-1634879호 (2016.06.23. 공고)에 개시되어 있다.The technology of the background of the present invention is disclosed in Korean Patent No. 10-1634879 (published on June 23, 2016).

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 WIFI와 IBEACON을 이용하여 높은 정밀도의 무선 측위 성능을 보장하는 WIFI AP와 IBEACON 복합 기반의 무선 측위 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a wireless positioning method based on WIFI AP and IBEACON that guarantees high-precision positioning performance using WIFI and IBEACON.

이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 Wi-Fi AP, BLE Beacon 단말기를 이용하는 무선 측위 시스템의 무선 측위 방법에 있어서, 각각의 Wi-Fi AP에 대해서 구역을 설정하고 BLE Beacon을 이용하여 핑거프린팅 DB를 생성하는 단계, 측위 대상 단말기로부터 Wi-Fi AP의 정보를 스캔하여 현재 구역을 확인하는 단계, 그리고 상기 측위 대상 단말기로부터 스캔된 Wi-Fi AP의 개수가 3개 이상인 경우 Wi-Fi AP RSSI를 이용한 TDoA 무선측위 기법을 이용하여 상기 측위 대상 단말기의 위치를 확인하고 상기 측위 대상 단말기로부터 스캔된 Wi-Fi AP 개수가 3개 미만일 경우, 스캔된 Wi-Fi AP 범위 안에 있는 BLE Beacon RSSI 값을 이용한 Fingerprinting 기법을 통해 상기 측위 대상 단말기의 위치를 확인하는 단계를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of positioning a wireless positioning system using a plurality of Wi-Fi APs and BLE Beacon terminals, Generating a fingerprint DB by using the positioning target terminal, scanning the information of the Wi-Fi AP from the positioning target terminal to check the current zone, and when the number of Wi-Fi AP scanned from the positioning target terminal is three or more When the number of the Wi-Fi APs scanned from the positioning target terminal is less than 3, the position of the positioning target terminal is confirmed using the TDoA wireless positioning technique using the Wi-Fi AP RSSI, And confirming the position of the positioning target terminal through a fingerprinting technique using the BLE Beacon RSSI value.

본 발명에 따르면, Wi-Fi AP와 BLE Beacon을 복합하여 활용한 기술로서 각 기술의 단점들을 보완하여 넓은 범위에서 정밀한 측위 성능을 제공할 수 있다.According to the present invention, a Wi-Fi AP and a BLE Beacon are combined to utilize the disadvantages of each technology, thereby providing a precise positioning performance over a wide range.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선 측위 시스템의 무선 측위 방법을 나타낸 순서도이다. 1 is a flowchart showing a radio positioning method of a radio positioning system according to an embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.

실내 Wi-Fi AP 기반 무선측위 기술로는 Wi-Fi AP가 하나일 경우에는 AP 근처의 위치를 확인하는 Cell-ID 기술과, AP가 3개 이상일 경우에 사용 가능한 ToA (Tima of Arrival) 또는 TDoA (Time Difference of Arrival) 등의 삼변 측량 기반의 측위 알고리즘을 사용하여 위치를 측정하거나, Wi-Fi AP를 기반으로 RSSI 정보를 사전에 기록하여 해당 DB를 통해 무선 전파 지도를 구축 후 단말기의 위치를 산출하는 Fingerprinting 기법 등이 있다. Indoor Wi-Fi AP-based wireless positioning technologies include Cell-ID technology that identifies the location near the AP when there is a single Wi-Fi AP and Time-of-Arrival (TOA) or TDoA Based positioning algorithm such as Time Difference of Arrival, or pre-record RSSI information based on Wi-Fi AP, construct a radio wave map through the corresponding DB, And a fingerprinting technique that calculates the number of pixels.

또한, Beacon의 경우 저렴한 단가로 인해 실내 위치측위 기술에 각광을 받고 있으며 Wi-Fi와 동일한 ISM 대역에서 BLE 주파수를 사용하는데, 이로 인해 Wi-Fi기반의 무선측위 기술과 동일한 기법을 사용할 수 있으며 보다 정밀한 측위성능을 보인다.In addition, Beacon has been spotlighted for indoor positioning technology due to its low price, and uses BLE frequency in the same ISM band as Wi-Fi, which can use the same technique as Wi-Fi based wireless positioning technology. It shows precise positioning performance.

본 발명의 실시예에 따른 무선 측위 시스템은 무선 센서 네트워크 (Wireless Sensor Network:WSN)에서 ISM 비면허 대역에서 사용되는 Wi-Fi 주파수와 Bluetooth BLE 주파수 대역의 무선측위 기술을 복합적으로 사용하여 측위 성능 및 복잡도를 낮추기 위한 것이다. 무선 센서 네트워크에서 무선 측위 기술은 사용자의 위치를 기반한 서비스(Location-Based Services)를 제공하기 위해 사용자의 위치를 측정하는 기술로서 실외에서는 GNSS (Global Navigation Satellite System) 기반의 GPS를 이용할 수 있으나 실내에서는 GNSS 기반의 위성 서비스를 이용하기가 쉽지가 않다. 이를 위해 실내에서 사용되는 Wi-Fi나 Bluetooth 등의 ISM대역의 주파수 등을 이용하여 건물 내부에 위치하는 무선 단말기들의 위치를 파악하거나 실내 무선 지도 등의 서비스를 제공한다.The wireless positioning system according to the embodiment of the present invention uses the Wi-Fi frequency used in the ISM-licensed band and the wireless positioning technology of the Bluetooth BLE frequency band in the wireless sensor network (WSN) . In the wireless sensor network, the wireless positioning technology is a technology for measuring the position of a user to provide a location-based service (user-location), and it is possible to use GPS based on a Global Navigation Satellite System (GNSS) GNSS-based satellite services are not easy to use. To do this, we use the frequency of ISM band such as Wi-Fi or Bluetooth that is used indoors to determine the location of wireless terminals located inside the building or to provide services such as indoor wireless map.

최근 들어 ICT 기술이 급격한 발달로 인해 ISM 주파수 대역을 사용하는 무선기기들이 증가하게 되고 이로 인해 주파수간의 간섭이 생겨 WSN의 전체 무선측위 성능이 저하되는 문제점이 발생된다. 따라서 본 발명에 따른 무선 측위 시스템은 은 Wi-Fi AP를 통해 구역을 나누어 대략적인 위치를 탐색한 후, iBeacon을 이용한 정밀한 무선 측위 시스템을 제안한다. 이러한 기법을 통해 Wi-Fi AP와 iBeacon간의 주파수 간섭을 완화하여 높은 정밀도의 무선측위 성능을 제공할 수 있다. In recent years, the rapid development of ICT technology has led to an increase in the number of wireless devices using the ISM frequency band, resulting in inter-frequency interference, resulting in a decrease in the overall wireless positioning performance of the WSN. Therefore, the wireless positioning system according to the present invention proposes a precise wireless positioning system using iBeacon after roughly searching the location by dividing the area through the Wi-Fi AP. This technique can mitigate frequency interference between Wi-Fi AP and iBeacon, providing high-precision wireless positioning performance.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선 측위 시스템의 무선 측위 방법을 나타낸 순서도이다. 1 is a flowchart showing a radio positioning method of a radio positioning system according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 무선 측위 시스템은 복수의 Wi-Fi AP, BLE Beacon 단말기에 대해서 설치된 위치 정보를 저장하고 있다. The wireless positioning system according to the embodiment of the present invention stores location information for a plurality of Wi-Fi APs and BLE beacon terminals.

무선 측위 시스템은 복수의 있는 Wi-Fi AP, BLE Beacon 단말기를 이용하여 각각의 Wi-Fi AP에 대해서 구역을 설정하고 BLE Beacon을 이용하여 핑거프린팅 맵을 생성한다. The wireless positioning system sets a zone for each Wi-Fi AP using a plurality of Wi-Fi APs and a BLE Beacon terminal, and generates a fingerprint map using the BLE Beacon.

여기서, 무선 측위 시스템은 복수의 Wi-Fi간의 주파수 간섭을 회피할 수 있도록 각 Wi-Fi AP의 구역을 설정한다. Here, the wireless positioning system sets a zone of each Wi-Fi AP so as to avoid frequency interference between a plurality of Wi-Fi.

그리고 무선 측위 시스템은 측위 대상 단말기로부터 Wi-Fi AP의 정보를 스캔하여 측위 대상 단말기가 위치하는 현재 구역을 확인한다. The wireless positioning system scans the information of the Wi-Fi AP from the target terminal and confirms the current zone where the target terminal is located.

이때, 무선 측위 시스템은 측위 대상 단말기로부터 스캔된 Wi-Fi AP의 개수가 3개 이상을 경우 Wi-Fi AP RSSI를 이용한 TDoA 무선측위 기법을 이용하여 측위 대상 단말기의 위치를 확인한다. At this time, if the number of Wi-Fi APs scanned from the positioning target terminal is three or more, the wireless positioning system identifies the position of the positioning target terminal using the TDoA wireless positioning technique using the Wi-Fi AP RSSI.

여기서, TDoA 무선측위 기법은 3개 이상의 AP로부터 수신되는 신호를 이용하여 삼각 측정법을 이용하여 위치를 측위하는 기법을 나타낸다. Here, the TDoA radio positioning method indicates a method of positioning a position using a triangulation method using signals received from three or more APs.

한편, 무선 측위 시스템은 측위 대상 단말기로부터 스캔된 Wi-Fi AP의 개수가 3개 미만일 경우 TDoA 기법을 사용할 수 없게 측위 대상 단말기로부터 Wi-Fi AP의 정보를 스캔하여 현재 구역을 확인하는 단계 된다. 이때 스캔된 Wi-Fi AP 범위 안에 있는 BLE Beacon RSSI 값을 이용한 핑거프린팅 기법을 통해 측위 대상 단말기의 위치를 확인한다. On the other hand, if the number of Wi-Fi APs scanned from the positioning target terminal is less than 3, the wireless positioning system scans the information of the Wi-Fi AP from the positioning target terminal so that the TDoA technique can not be used. At this time, the position of the target terminal is confirmed through the fingerprinting technique using the BLE Beacon RSSI value within the range of the scanned Wi-Fi AP.

이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, Wi-Fi AP와 BLE Beacon을 복합하여 활용한 기술로서 각 기술의 단점들을 보완하여 넓은 범위에서 정밀한 측위 성능을 제공할 수 있다.As described above, according to the embodiment of the present invention, the Wi-Fi AP and the BLE Beacon are combined and utilized, and the disadvantages of each technology are complemented to provide a precise positioning performance over a wide range.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

Claims (1)

복수의 Wi-Fi AP, BLE Beacon 단말기를 이용하는 무선 측위 시스템의 무선 측위 방법에 있어서
각각의 Wi-Fi AP에 대해서 구역을 설정하고 BLE Beacon을 이용하여 핑거프린팅 DB를 생성하는 단계,
측위 대상 단말기로부터 Wi-Fi AP의 정보를 스캔하여 현재 구역을 확인하는 단계, 그리고
상기 측위 대상 단말기로부터 스캔된 Wi-Fi AP의 개수가 3개 이상인 경우 Wi-Fi AP RSSI를 이용한 TDoA 무선측위 기법을 이용하여 상기 측위 대상 단말기의 위치를 확인하고 상기 측위 대상 단말기로부터 스캔된 Wi-Fi AP 개수가 3개 미만일 경우, 스캔된 Wi-Fi AP 범위 안에 있는 BLE Beacon RSSI 값을 이용한 Fingerprinting 기법을 통해 상기 측위 대상 단말기의 위치를 확인하는 단계를 포함하는 무선 측위 방법.In a wireless positioning method of a wireless positioning system using a plurality of Wi-Fi APs and BLE beacon terminals
Establishing a zone for each Wi-Fi AP and creating a fingerprint DB using BLE Beacon,
Scanning the information of the Wi-Fi AP from the positioning target terminal and confirming the current zone, and
When the number of the Wi-Fi AP scanned from the positioning target terminal is three or more, the position of the positioning target terminal is confirmed using the TDoA wireless positioning technique using the Wi-Fi AP RSSI, Fi AP number is less than 3, checking the location of the positioning target terminal through a fingerprinting technique using a BLE Beacon RSSI value within the scanned Wi-Fi AP range.
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