KR20180064682A - LoRa망을 이용하여 저 전력으로 위치를 측정하는 시스템 및 방법 - Google Patents

LoRa망을 이용하여 저 전력으로 위치를 측정하는 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 명세서는 사물 인터넷 망(LoRa 망) 내에서 전력 소모량이 적은 위치 측정 시스템 및 방법을 개시한다. 본 명세서에 따른 측위 시스템 및 방법에 따르면, RSSI 정보를 통해 개략적인 위치정보를 파악한 후, RTT를 통해 정확한 위치를 확인할 수 있다.

Description

LoRa망을 이용하여 저 전력으로 위치를 측정하는 시스템 및 방법{SYSTEM MEASURING POSITION WITH SMALL POWER USING LoRa NETWORK AND METHOD THEREOF}
본 발명은 자신의 위치를 측정하는 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 LoRa망을 이용하여 저 전력으로 자신의 위치를 측정하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
반도체 기술 및 무선 통신 기술의 발전에 의해 모바일 디바이스가 눈부시게 발전하였다. 모바일 디바이스는 말 그대로 이동이 가능하기 때문에, 디바이스 자체의 위치를 파악하는 것이 중요하다.
GPS와 같이, 디바이스의 위치를 파악하는 다양한 방법이 있다. 이와 관련된 종래 기술로서, 대한민국 등록특허공보 제10-819392호에는 'UWB 측위 방법'이 개시되어 있다. UWB를 이용한 위치 측정 방법은 50cm 이내의 오차를 높은 정확도를 장점으로 갖지만, 반면 높은 전력 소모를 단점으로 갖는다.
디바이스의 종류, 사용 목적에 따라 위치의 정확도보다 낮은 전력 소모를 더 요구할 수 있다. 특히, 사물 인터넷 망에서 낮은 전력 소모를 갖는 위치 측정 시스템 및 방법이 필요하다.
대한민국 등록특허공보 제10-819392호
본 명세서에 따른 측위 시스템 및 방법은 사물 인터넷 망을 이용하여 전력 소모량이 적은 측위 시스템 및 방법을 제공하는 것을 해결과제를 가진다.
본 명세서에 기재된 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 명세서에 따른 측위 시스템은, 태그 장치, 적어도 세 개 이상의 로라 게이트웨이, 로라 네트워크 서버 및 측위 서버를 포함하는 측위 시스템으로서, 자신의 위치를 측정할 때 상기 로라 게이트웨이들에게 미리 설정된 세기로 AP 목록 요청 신호를 전송하고, 상기 AP 목록 응답 신호를 수신할 때 상기 AP 목록 응답 신호 내 AP 목록에 기재된 3개 이상의 AP와의 거리를 측정하기 위한 신호(이하 'AP 거리 측정 신호')를 송수신하고, 상기 AP 거리 측정 신호에 따른 AP 거리 보고 메시지를 상기 로라 게이트웨이에게 전송하는 태그 장치; 상기 태그 장치로부터 상기 AP 목록 요청 신호를 수신할 때 수신된 신호의 세기를 측정하고, 상기 측정된 신호의 세기값(이하 'RSSI')을 상기 로라 네트워크 서버에게 전송하며, 상기 로라 네트워크 서버로부터 상기 AP 목록 응답 신호를 받을 때 상기 태그 장치에게 전송하며, 상기 태그 장치로부터 수신한 상기 AP 거리 보고 메시지를 상기 로라 네트워크 서버에게 전송하는 로라 게이트웨이; 적어도 세 개 이상의 로라 게이트웨이로부터 상기 RSSI를 수집하고, 상기 수집된 RSSI 및 AP 목록 요청 신호를 상기 측위 서버에게 전송하고, 상기 측위 서버로부터 수신된 AP 목록 응답을 상기 세 개 이상의 로라 게이트웨이들 중 어느 한 로라 게이트웨이에게 전송하며, 상기 로라 게이트웨이로부터 수신한 AP 거리 보고 메시지를 상기 측위 서버에게 전송하는 로라 네트워크 서버; 상기 로라 네트워크 서버로부터 RSSI 및 AP 목록 요청 신호를 수신할 때 상기 RSSI에 기반하여 상기 태그 장치의 위치를 계산하고, 상기 계산된 태그 장치의 위치 주변의 AP를 검색하여 적어도 3개 이상의 AP를 기재한 목록이 포함된 AP 목록응답 신호를 상기 로라 네트워크 서버에게 전송하며, 상기 로라 네트워크 서버로부터 AP 거리 보고 메시지를 수신할 때 상기 AP 거리 보고 메시지에 기반하여 상기 태그 장치의 위치를 계산하며, 계산된 태그 장치의 위치를 저장하는 측위 서버;를 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 태그 장치는 상기 세 개 이상의 로라 게이트웨이들 중 어느 한 로라 게이트웨이로부터 AP 목록 응답 신호를 받을 때까지 상기 AP 목록 요청 신호를 반복적으로 재 전송하며, 상기 로라 네트워크 서버는 상기 각 로라 게이트웨이마다 2회 이상의 RSSI를 수집할 때 상기 수집된 RSSI 및 AP 목록 요청 신호를 상기 측위 서버에게 전송할 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 태그 장치는 상기 AP 거리 측정 신호를 송신하고 상기 AP로부터 상기 AP 거리 측정 신호에 대한 응답신호가 수신되는 시간을 측정하여 상기 AP 거리 보고 메시지를 상기 로라 게이트웨이에게 전송할 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 측위 서버는 상기 RSSI 및 상기 AP 거리 보고 메시지에 기반하여 상기 태그 장치의 위치를 계산할 때, 삼각 측량법에 따라 상기 태그 장치의 위치를 계산할 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 측위 서버는 상기 로라 게이트웨이의 위치 및 상기 AP의 위치에 정보를 미리 저장할 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 명세서에 따른 측위 방법은 태그 장치, 적어도 세 개 이상의 로라 게이트웨이, 로라 네트워크 서버 및 측위 서버를 포함하는 측위 시스템을 이용하여 태그 장치의 위치를 측정하는 방법으로서, (a) 상기 태그 장치가 자신의 위치를 측정할 때 상기 로라 게이트웨이들에게 미리 설정된 세기로 AP 목록 요청 신호를 전송하는 단계; (b) 상기 로라 게이트웨이가 상기 태그 장치로부터 상기 AP 목록 요청 신호를 수신할 때 수신된 신호의 세기를 측정하고, 상기 측정된 신호의 세기값(이하 'RSSI')을 상기 로라 네트워크 서버에게 전송하는 단계; (c) 상기 로라 네트워크 서버가 적어도 세 개 이상의 로라 게이트웨이로부터 상기 RSSI를 수집하고, 상기 수집된 RSSI 및 AP 목록 요청 신호를 상기 측위 서버에게 전송하는 단계; (d) 상기 측위 서버가 상기 로라 네트워크 서버로부터 RSSI 및 AP 목록 요청 신호를 수신할 때 상기 RSSI에 기반하여 상기 태그 장치의 위치를 계산하고, 상기 계산된 태그 장치의 위치 주변의 AP를 검색하여 적어도 3개 이상의 AP를 기재한 목록이 포함된 AP 목록응답 신호를 상기 로라 네트워크 서버에게 전송하는 단계; (e) 상기 로라 네트워크 서버가 상기 측위 서버로부터 수신된 AP 목록 응답을 상기 세 개 이상의 로라 게이트웨이들 중 어느 한 로라 게이트웨이에게 전송하는 단계; (f) 상기 로라 게이트웨이가 상기 로라 네트워크 서버로부터 상기 AP 목록 응답 신호를 받을 때 상기 태그 장치에게 전송하는 단계; (g) 상기 태그 장치가 상기 AP 목록 응답 신호를 수신할 때 상기 AP 목록 응답 신호 내 AP 목록에 기재된 3개 이상의 AP와의 거리를 측정하기 위한 신호(이하 'AP 거리 측정 신호')를 송수신하고, 상기 AP 거리 측정 신호에 따른 AP 거리 보고 메시지를 상기 로라 게이트웨이에게 전송하는 단계; (h) 상기 로라 게이트웨이가 상기 태그 장치로부터 수신한 상기 AP 거리 보고 메시지를 상기 로라 네트워크 서버에게 전송하는 단계; (i) 상기 로라 네트워크 서버가 상기 로라 게이트웨이로부터 수신한 AP 거리 보고 메시지를 상기 측위 서버에게 전송하는 단계; 및 (j) 상기 측위 서버가 상기 로라 네트워크 서버로부터 AP 거리 보고 메시지를 수신할 때 상기 AP 거리 보고 메시지에 기반하여 상기 태그 장치의 위치를 계산하며, 계산된 태그 장치의 위치를 저장하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 (a) 단계는 상기 태그 장치가 상기 세 개 이상의 로라 게이트웨이들 중 어느 한 로라 게이트웨이로부터 AP 목록 응답 신호를 받을 때까지 상기 AP 목록 요청 신호를 반복적으로 재 전송하는 단계이며, 상기 (c) 단계는 상기 로라 네트워크 서버가 상기 각 로라 게이트웨이마다 2회 이상의 RSSI를 수집할 때 상기 수집된 RSSI 및 AP 목록 요청 신호를 상기 측위 서버에게 전송하는 단계일 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 (g) 단계는 상기 태그 장치가 상기 AP 거리 측정 신호를 송신하고 상기 AP로부터 상기 AP 거리 측정 신호에 대한 응답신호가 수신되는 시간을 측정하여 상기 AP 거리 보고 메시지를 상기 로라 게이트웨이에게 전송하는 단계일 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 (d) 및 (j) 단계는 상기 측위 서버가 상기 태그 장치의 위치를 계산할 때, 삼각 측량법에 따라 상기 태그 장치의 위치를 계산하는 단계일 수 있다.
본 명세서에 따른 측위 방법은, 상기 (a) 단계 이전에 측위 서버가 상기 로라 게이트웨이의 위치 및 상기 AP의 위치에 정보를 저장하고 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 측면에 따르면, 전력 소모량이 적은 측위 방법을 통해 배터리의 유지 시간을 증가시킬 수 있다. 따라서 휴대용 단말기의 사용 시간이 증대되며, 가동 신뢰성이 높아질 수 있다.
본 명세서의 다른 측면에 따르면, 태그 장치 소지자의 이동 경로를 파악할 수 있어, 다수 사용자의 이동 경로 성향 등을 분석하는 자료로 사용될 수 있다.
본 명세서에 기재된 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 명세서에 따른 측위 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 예시도이다.
도 2는 본 명세서에 따른 측위 방법을 도시한 흐름도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.
본 명세서에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지는 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
본 명세서에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하에서는 도면을 중심으로 본 명세서에 따른 측위 시스템 및 방법을 설명하고자 한다.
본 명세서에 따른 측위 시스템 및 방법은 사물 인터넷 망을 이용하여 휴대장치의 위치를 측정할 수 있는 시스템이다. 상기 사물 인터넷 망의 다른 명칭은 IoT 통신 백본(Internet of Things communication backbone)으로서, 장치와 장치 사이에 데이터의 송수신을 위한 통신 망을 의미한다. 상기 사물 인터넷 망은 기존 무선 데이터 통신망에 비해 소량의 데이터로 장거리 통신이 가능하다는 장점이 있다. 상기 사물 인터넷 망으로서 LoRa AllianceTM에 따른 LoRaWANTM(이하 '로라'), LTE-M(Machine Type Communication) 등이 있다. 본 명세서에서는 로라 네트워크를 이용한 측위 시스템 및 방법에 대해서 설명하도록 하겠다.
도 1은 본 명세서에 따른 측위 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 예시도이다.
도 1을 참조하면, 본 명세서에 따른 측위 시스템(100)은 태그 장치(110), 로라 게이트웨이(120), 로라 네트워크 서버(130) 및 측위 서버(140)를 포함할 수 있다. 상기 측위 시스템(100)은 AP(Access Point, 150)를 더 포함할 수 있다.
본 명세서에 따른 측위 시스템(100)은 삼각 측량법을 이용하여 위치를 측정할 수 있다. 따라서, 본 명세서에 따른 측위 시스템(100)은 상기 로라 게이트웨이(120) 및 상기 AP(150)를 각각 적어도 3개 이상을 포함할 수 있다.
상기 태그 장치(110)는 자신의 위치를 측정할 때 상기 로라 게이트웨이(120)들에게 미리 설정된 세기(출력)로 AP 목록 요청 신호를 전송하고, 상기 AP 목록 응답 신호를 수신할 때 상기 AP 목록 응답 신호 내 AP 목록에 기재된 3개 이상의 AP(150)와의 거리를 측정하기 위한 신호(이하 'AP 거리 측정 신호')를 송수신하고, 상기 AP 거리 측정 신호에 따른 AP 거리 보고 메시지를 상기 로라 게이트웨이(120)에게 전송할 수 있다.
상기 태그 장치(110)는 내부에 저장된 AP 목록이 없거나 반응하는 AP가 없을 때, 상기 AP 목록 요청 신호를 전송할 수 있다.
또한, 상기 태그 장치(110)는 상기 AP 거리 측정 신호를 송신하고 상기 AP(150)로부터 상기 AP 거리 측정 신호에 대한 응답신호가 수신되는 시간을 측정(이른바 'RTT방식', Round Trip Time, 왕복시간)하여 상기 AP 거리 보고 메시지를 상기 로라 게이트웨이(120)에게 전송할 수 있다. 태그 장치(110)와 AP(150) 사이의 거리가 멀수록 상기 RTT가 증가하는 것은 자명하다.
상기 태그 장치(110)는 상술할 제어 알고리즘을 실행하기 위한, 태그 제어부 및 태그 통신부를 포함할 수 있다. 상기 태그 제어부는 산출 및 다양한 제어 로직을 실행하기 위해 본 발명이 속한 기술분야에 알려진 프로세서, ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로, 레지스터, 통신 모뎀, 데이터 처리 장치 등을 포함할 수 있다. 또한, 상술한 제어 로직이 소프트웨어로 구현될 때, 상기 태그 제어부는 프로그램 모듈의 집합으로 구현될 수 있다. 이 때, 프로그램 모듈은 메모리부에 저장되고, 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 상기 태그 통신부는 상기 로라 게이트웨이(120)와 통신하기 위한 로라 통신 모듈 및 상기 AP(150)와 통신하기 위한 CSS(Chirp Spread Spectrum) 통신 모듈을 포함할 수 있다. 상기 로라 통신 모듈 및 CSS 통신 모듈은 각각의 통신 프로토콜에 의해 신호를 송수신할 수 있다.
상기 로라 게이트웨이(120)는 상기 태그 장치(110)로부터 상기 AP 목록 요청 신호를 수신할 때 수신된 신호의 세기를 측정하고, 상기 측정된 신호의 세기값(이하 'RSSI')을 상기 로라 네트워크 서버에게 전송하며, 상기 로라 네트워크 서버(130)로부터 상기 AP 목록 응답 신호를 받을 때 상기 태그 장치(110)에게 전송하며, 상기 태그 장치로부터 수신한 상기 AP 거리 보고 메시지를 상기 로라 네트워크 서버(130)에게 전송할 수 있다.
상기 태그 장치(110)는 미리 설정된 세기로 상기 로라 게이트웨이(120)에게 상기 AP 목록 요청 신호를 전송할 수 있다. 상기 로라 게이트웨이(120) 또는 상기 로라 네트워크 서버(130)는 상기 태그 장치(110)가 출력한 신호의 세기에 대한 정보가 미리 저장되어 있다. 따라서, 상기 로라 게이트웨이(120)는 수신된 신호의 세기값(Received Signal Strength Indicator, RSSI)측정할 수 있다. 상기 RRSI값은 상기 태그 장치(110)와 상기 로라 게이트웨이(120)의 거리가 멀어질수록 작아진다. 따라서, 상기 RRSI값은 상기 태그 장치(110)와 상기 로라 게이트웨이(120) 사이의 거리를 산출하는데 사용될 수 있다.
상기 로라 게이트웨이(120)는 상기 태그 장치(110)와 로라 통신 프로토콜에 의해 무선 데이터 통신을 할 수 있다. 상기 로라 게이트웨이(120)는 상기 로라 네트워크 서버(130)와 유선으로 데이터 통신을 할 수 있다. 그러나 상기 데이터 통신 방식이 본 명세서에 따른 측위 시스템 및 방법의 형태 및 범위를 제한하는 것은 아니다.
상기 로라 게이트웨이(120)는 상술할 제어 알고리즘을 실행하기 위한, 로라 게이트웨이 제어부 및 로라 게이트웨이 통신부를 포함할 수 있다. 상기 로라 게이트웨이 제어부는 산출 및 다양한 제어 로직을 실행하기 위해 본 발명이 속한 기술분야에 알려진 프로세서, ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로, 레지스터, 통신 모뎀, 데이터 처리 장치 등을 포함할 수 있다. 또한, 상술한 제어 로직이 소프트웨어로 구현될 때, 상기 로라 게이트웨이 제어부는 프로그램 모듈의 집합으로 구현될 수 있다. 이 때, 프로그램 모듈은 메모리부에 저장되고, 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 상기 로라 게이트웨이 통신부는 상기 태그 장치(110)와 통신하기 위한 로라 통신 모듈 및 상기 로라 네트워크 서버(130)와 통신하기 위한 네트워크 통신 모듈을 포함할 수 있다. 상기 로라 통신 모듈 및 네트워크 통신 모듈은 각각의 통신 프로토콜에 의해 신호를 송수신할 수 있다.
상기 로라 네트워크 서버(130)는 적어도 세 개 이상의 로라 게이트웨이(120)로부터 각각의 RSSI를 수집하고, 상기 수집된 RSSI 및 AP 목록 요청 신호를 상기 측위 서버(140)에게 전송하고, 상기 측위 서버(140)로부터 수신된 AP 목록 응답을 상기 세 개 이상의 로라 게이트웨이들 중 어느 한 로라 게이트웨이(120)에게 전송하며, 상기 로라 게이트웨이(120)로부터 수신한 AP 거리 보고 메시지를 상기 측위 서버(140)에게 전송할 수 있다.
상기 로라 네트워크 서버(130)는 상기 로라 게이트웨이(120)와 상기 측위 서버(140) 사이에서 데이터를 전달하는 역할을 할 수 있다. 상기 로라 네트워크 서버(130)는 상기 로라 게이트웨이(120) 및 상기 측위 서버(140)와 유선 인터넷 망을 통해서 연결될 수 있다.
상기 로라 네트워크 서버(130)는 상술할 제어 알고리즘을 실행하기 위한, 로라 네트워크 서버 제어부 및 로라 네트워크 서버 통신부를 포함할 수 있다. 상기 로라 네트워크 서버 제어부는 산출 및 다양한 제어 로직을 실행하기 위해 본 발명이 속한 기술분야에 알려진 프로세서, ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로, 레지스터, 통신 모뎀, 데이터 처리 장치 등을 포함할 수 있다. 또한, 상술한 제어 로직이 소프트웨어로 구현될 때, 상기 로라 네트워크 서버 제어부는 프로그램 모듈의 집합으로 구현될 수 있다. 이 때, 프로그램 모듈은 메모리부에 저장되고, 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 상기 로라 네트워크 서버 통신부는 상기 로라 게이트웨이(120) 및 상기 측위 서버(140)와 미리 설정된 통신 프로토콜(예: TCI/IP)에 의해 신호를 송수신할 수 있다.
한편, 상기 로라 게이트웨이(120) 및 상기 로라 네트워크 서버(130)는 로라 네트워크(통신망)에 포함될 수 있다. 즉, 상기 로라 게이트웨이(120) 및 상기 로라 네트워크 서버(130)는 로라 네트워크(통신망)을 제공하는 통신망 플랫폼 제공 사업자에 의해 설치되는 장치가 될 수 있다. 이 경우, 상기 로라 게이트웨이(120)는 각 지역마다 설치되는 통신 기지국처럼 다수의 지역에 분포될 수 있다. 상기 로라 네트워크 서버(130)는 상기 로라 게이트웨이(120)들과 연결되어 운영되는 중앙서버 역할을 할 수 있다. 본 명세서에서는 이해의 편의를 위해 상기 로라 게이트웨이(120) 및 상기 로라 네트워크 서버(130)로 구성을 분리하여 설명하였으나, 상기 역할을 수행하는 구성이라면 물리적 분리 여부 및 분리된 거리에 관계없이 본 명세서에 따른 로라 네트워크(통신망)에 해당한다고 이해해야 한다.
상기 측위 서버(140)는 상기 로라 네트워크 서버(130)로부터 RSSI 및 AP 목록 요청 신호를 수신할 때 상기 RSSI에 기반하여 상기 태그 장치의 위치를 계산하고, 상기 계산된 태그 장치의 위치 주변의 AP를 검색하여 적어도 3개 이상의 AP를 기재한 목록이 포함된 AP 목록응답 신호를 상기 로라 네트워크 서버(130)에게 전송하며, 상기 로라 네트워크 서버(130)로부터 AP 거리 보고 메시지를 수신할 때 상기 AP 거리 보고 메시지에 기반하여 상기 태그 장치(110)의 위치를 계산하며, 계산된 태그 장치의 위치를 저장할 수 있다. 이후 상기 측위 서버(140)는 제3의 서비스 서버로부터 상기 태그 장치(110)의 현재 위치 요청에 대해서 상기 저장된 위치를 제공할 수 있으며, 저장된 위치 이력을 통해 상기 태그 장치(110)의 이동 경로 및 각 위치마다 머무른 시간 등을 파악할 수 있다.
상기 측위 서버(140)는 상기 RSSI 및 상기 AP 거리 보고 메시지에 기반하여 상기 태그 장치(110)의 위치를 계산할 때, 삼각 측량법에 따라 상기 태그 장치(110)의 위치를 계산할 수 있다. 상기 삼각 측량법은 본 명세서가 속하는 기술분야에 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 알 수 있는 방법으로서 자세한 설명은 생략하도록 하겠다.
또한, 상기 측위 서버(140)는 상기 로라 게이트웨이(120)의 위치 및 상기 AP(150)의 위치에 정보를 미리 저장할 수 있다. 따라서, 상기 측위 서버(140)는 상기 로라 게이트웨이(120)의 위치를 미리 알고 있기 때문에 상기 RSSI를 이용하여 상기 태그 장치(110)의 위치를 계산할 수 있다. 그리고 상기 측위 서버(140)는 계산된 상기 태그 장치(110)의 위치를 통해서 미리 알고 있는 주변 상기 AP(150)의 위치를 목록으로 만들 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 태그 장치(110)는 상기 세 개 이상의 로라 게이트웨이(120)들 중 어느 한 로라 게이트웨이(120)로부터 AP 목록 응답 신호를 받을 때까지 상기 AP 목록 요청 신호를 반복적으로 재 전송할 수 있다. 이 경우, 상기 로라 네트워크 서버(130)는 상기 각 로라 게이트웨이(120)마다 2회 이상의 RSSI를 수집할 때 상기 수집된 RSSI 및 AP 목록 요청 신호를 상기 측위 서버(140)에게 전송할 수 있다. 이 경우, RSSI가 2회 이상 수집되어, 상기 측위 서버(140)가 보다 정확하게 상기 태그 장치(110)의 위치를 계산할 수 있다.
이하에서는 본 명세서에 따른 측위 방법에 대해서 설명하도록 하겠다.
본 명세서에 따른 측위 방법은 상술한 측위 시스템(100)을 이용하여 태그 장치(110)의 위치를 측정하는 방법이다. 따라서 본 명세서에 따른 측위 방법을 설명함에 있어서 상기 측위 시스템(100)의 각 구성요소에 대한 반복적인 설명은 생략하도록 하겠다.
도 2는 본 명세서에 따른 측위 방법을 도시한 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 먼저 상기 태그 장치(110)가 자신의 위치를 측정할 때 상기 로라 게이트웨이(120)들에게 미리 설정된 세기로 AP 목록 요청 신호를 전송할 수 있다.
다음으로, 상기 로라 게이트웨이(120)가 상기 태그 장치(110)로부터 상기 AP 목록 요청 신호를 수신할 때 수신된 신호의 세기를 측정하고, 상기 측정된 신호의 세기값을 상기 로라 네트워크 서버(130)에게 전송할 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 태그 장치가 상기 세 개 이상의 로라 게이트웨이들 중 어느 한 로라 게이트웨이로부터 AP 목록 응답 신호를 받을 때까지 상기 AP 목록 요청 신호를 반복적으로 재 전송할 수 있다. 따라서 도 2에 도시된 태그 장치의 1, 3, 8번 동작이 이루어질 수 있다. 이에 따라 로라 게이트웨이(120) 역시 RSSI를 상기 로라 네트워크 서버(130)에게 2회 이상 전송할 수 있다.
다음으로 상기 로라 네트워크 서버가 적어도 세 개 이상의 로라 게이트웨이(120)로부터 상기 RSSI를 수집하고, 상기 수집된 RSSI 및 AP 목록 요청 신호를 상기 측위 서버(140)에게 전송할 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 로라 네트워크 서버(130)가 상기 각 로라 게이트웨이(120)마다 2회 이상의 RSSI를 수집할 때 상기 수집된 RSSI 및 AP 목록 요청 신호를 상기 측위 서버(140)에게 전송할 수 있다.
다음으로 상기 측위 서버(140)가 상기 로라 네트워크 서버(130)로부터 RSSI 및 AP 목록 요청 신호를 수신할 때 상기 RSSI에 기반하여 상기 태그 장치의 위치를 계산하고, 상기 계산된 태그 장치의 위치 주변의 AP를 검색하여 적어도 3개 이상의 AP를 기재한 목록이 포함된 AP 목록응답 신호를 상기 로라 네트워크 서버(130)에게 전송할 수 있다. 이 경우, 상기 측위 서버(140)는 상기 RSSI 기반하여 상기 태그 장치(110)의 위치를 계산할 때, 삼각 측량법에 따라 상기 태그 장치(110)의 위치를 계산할 수 있다.
다음으로 상기 로라 네트워크 서버(130)가 상기 측위 서버(140)로부터 수신된 AP 목록 응답을 상기 세 개 이상의 로라 게이트웨이들 중 어느 한 로라 게이트웨이(120)에게 전송할 수 있다.
다음으로 상기 로라 게이트웨이(120)가 상기 로라 네트워크 서버(130)로부터 상기 AP 목록 응답 신호를 받을 때 상기 태그 장치(110)에게 전송할 수 있다.
다음으로 상기 태그 장치(110)가 상기 AP 목록 응답 신호를 수신할 때 상기 AP 목록 응답 신호 내 AP 목록에 기재된 3개 이상의 AP와의 거리를 측정하기 위한 신호(이하 'AP 거리 측정 신호')를 송수신하고, 상기 AP 거리 측정 신호에 따른 AP 거리 보고 메시지를 상기 로라 게이트웨이(120)에게 전송할 수 있다.
이 경우, 상기 태그 장치(110)가 상기 AP 거리 측정 신호를 송신하고 상기 AP로부터 상기 AP 거리 측정 신호에 대한 응답신호가 수신되는 시간을 측정하여 상기 AP 거리 보고 메시지를 상기 로라 게이트웨이(120)에게 전송할 수 있다.
다음으로 상기 로라 게이트웨이(120)가 상기 태그 장치(110)로부터 수신한 상기 AP 거리 보고 메시지를 상기 로라 네트워크 서버(130)에게 전송할 수 있다.
다음으로 상기 로라 네트워크 서버(130)가 상기 로라 게이트웨이(120)로부터 수신한 AP 거리 보고 메시지를 상기 측위 서버(140)에게 전송할 수 있다.
다음으로 상기 측위 서버(140)가 상기 로라 네트워크 서버(130)로부터 AP 거리 보고 메시지를 수신할 때 상기 AP 거리 보고 메시지에 기반하여 상기 태그 장치(110)의 위치를 계산하며, 계산된 태그 장치의 위치를 저장할 수 있다. 이 경우, 상기 측위 서버(140)가 상기 AP 거리 보고 메시지에 기반하여 상기 태그 장치(110)의 위치를 계산할 때, 삼각 측량법에 따라 상기 태그 장치(110)의 위치를 계산할 수 있다.
본 명세서에 따른 측위 시스템 및 방법에 따르면, RSSI 정보를 통해 개략적인 위치정보를 파악한 후, RTT를 통해 정확한 위치를 확인할 수 있다. 상기 LoRa AllianceTM에 따른 LoRaWANTM(이하 '로라')는 통신 가능 거리가 약 2km~3km로서 RSSI를 통해 태그 장치의 개략적인 위치를 파악하는 역할을 할 수 있다. 그리고 태그 장치와 AP는 RTT를 이용하여 보다 정확한 위치를 파악할 수 있다. 이는 AP에 비해 상대적으로 넓은 통신 가능 범위를 가지는 로라망의 특성을 이용하는 것이다.
본 명세서에서 설명되는 실시예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 측위 시스템
110 : 태그 장치
120 : 로라 게이트웨이
130 : 로라 네트워크 서버
140 : 측위 서버
150 : AP

Claims (10)

  1. 태그 장치, 적어도 세 개 이상의 로라 게이트웨이, 로라 네트워크 서버 및 측위 서버를 포함하는 측위 시스템으로서,
    자신의 위치를 측정할 때 상기 로라 게이트웨이들에게 미리 설정된 세기로 AP 목록 요청 신호를 전송하고, 상기 AP 목록 응답 신호를 수신할 때 상기 AP 목록 응답 신호 내 AP 목록에 기재된 3개 이상의 AP와의 거리를 측정하기 위한 신호(이하 'AP 거리 측정 신호')를 송수신하고, 상기 AP 거리 측정 신호에 따른 AP 거리 보고 메시지를 상기 로라 게이트웨이에게 전송하는 태그 장치;
    상기 태그 장치로부터 상기 AP 목록 요청 신호를 수신할 때 수신된 신호의 세기를 측정하고, 상기 측정된 신호의 세기값(이하 'RSSI')을 상기 로라 네트워크 서버에게 전송하며, 상기 로라 네트워크 서버로부터 상기 AP 목록 응답 신호를 받을 때 상기 태그 장치에게 전송하며, 상기 태그 장치로부터 수신한 상기 AP 거리 보고 메시지를 상기 로라 네트워크 서버에게 전송하는 로라 게이트웨이;
    적어도 세 개 이상의 로라 게이트웨이로부터 상기 RSSI를 수집하고, 상기 수집된 RSSI 및 AP 목록 요청 신호를 상기 측위 서버에게 전송하고, 상기 측위 서버로부터 수신된 AP 목록 응답을 상기 세 개 이상의 로라 게이트웨이들 중 어느 한 로라 게이트웨이에게 전송하며, 상기 로라 게이트웨이로부터 수신한 AP 거리 보고 메시지를 상기 측위 서버에게 전송하는 로라 네트워크 서버; 및
    상기 로라 네트워크 서버로부터 RSSI 및 AP 목록 요청 신호를 수신할 때 상기 RSSI에 기반하여 상기 태그 장치의 위치를 계산하고, 상기 계산된 태그 장치의 위치 주변의 AP를 검색하여 적어도 3개 이상의 AP를 기재한 목록이 포함된 AP 목록응답 신호를 상기 로라 네트워크 서버에게 전송하며, 상기 로라 네트워크 서버로부터 AP 거리 보고 메시지를 수신할 때 상기 AP 거리 보고 메시지에 기반하여 상기 태그 장치의 위치를 계산하며, 계산된 태그 장치의 위치를 저장하는 측위 서버;를 포함하는 것을 특징으로 하는 측위 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 태그 장치는, 상기 세 개 이상의 로라 게이트웨이들 중 어느 한 로라 게이트웨이로부터 AP 목록 응답 신호를 받을 때까지 상기 AP 목록 요청 신호를 반복적으로 재 전송하며,
    상기 로라 네트워크 서버는, 상기 각 로라 게이트웨이마다 2회 이상의 RSSI를 수집할 때 상기 수집된 RSSI 및 AP 목록 요청 신호를 상기 측위 서버에게 전송하는 것을 특징으로 하는 측위 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 태그 장치는, 상기 AP 거리 측정 신호를 송신하고 상기 AP로부터 상기 AP 거리 측정 신호에 대한 응답신호가 수신되는 시간을 측정하여 상기 AP 거리 보고 메시지를 상기 로라 게이트웨이에게 전송하는 것을 특징으로 하는 측위 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 측위 서버는, 상기 RSSI 및 상기 AP 거리 보고 메시지에 기반하여 상기 태그 장치의 위치를 계산할 때, 삼각 측량법에 따라 상기 태그 장치의 위치를 계산하는 것을 특징으로 하는 측위 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 측위 서버는, 상기 로라 게이트웨이의 위치 및 상기 AP의 위치에 정보를 미리 저장하고 있는 것을 특징으로 하는 측위 시스템.
  6. 태그 장치, 적어도 세 개 이상의 로라 게이트웨이, 로라 네트워크 서버 및 측위 서버를 포함하는 측위 시스템을 이용하여 태그 장치의 위치를 측정하는 방법으로서,
    (a) 상기 태그 장치가 자신의 위치를 측정할 때 상기 로라 게이트웨이들에게 미리 설정된 세기로 AP 목록 요청 신호를 전송하는 단계;
    (b) 상기 로라 게이트웨이가 상기 태그 장치로부터 상기 AP 목록 요청 신호를 수신할 때 수신된 신호의 세기를 측정하고, 상기 측정된 신호의 세기값(이하 'RSSI')을 상기 로라 네트워크 서버에게 전송하는 단계;
    (c) 상기 로라 네트워크 서버가 적어도 세 개 이상의 로라 게이트웨이로부터 상기 RSSI를 수집하고, 상기 수집된 RSSI 및 AP 목록 요청 신호를 상기 측위 서버에게 전송하는 단계;
    (d) 상기 측위 서버가 상기 로라 네트워크 서버로부터 RSSI 및 AP 목록 요청 신호를 수신할 때 상기 RSSI에 기반하여 상기 태그 장치의 위치를 계산하고, 상기 계산된 태그 장치의 위치 주변의 AP를 검색하여 적어도 3개 이상의 AP를 기재한 목록이 포함된 AP 목록응답 신호를 상기 로라 네트워크 서버에게 전송하는 단계;
    (e) 상기 로라 네트워크 서버가 상기 측위 서버로부터 수신된 AP 목록 응답을 상기 세 개 이상의 로라 게이트웨이들 중 어느 한 로라 게이트웨이에게 전송하는 단계;
    (f) 상기 로라 게이트웨이가 상기 로라 네트워크 서버로부터 상기 AP 목록 응답 신호를 받을 때 상기 태그 장치에게 전송하는 단계;
    (g) 상기 태그 장치가 상기 AP 목록 응답 신호를 수신할 때 상기 AP 목록 응답 신호 내 AP 목록에 기재된 3개 이상의 AP와의 거리를 측정하기 위한 신호(이하 'AP 거리 측정 신호')를 송수신하고, 상기 AP 거리 측정 신호에 따른 AP 거리 보고 메시지를 상기 로라 게이트웨이에게 전송하는 단계;
    (h) 상기 로라 게이트웨이가 상기 태그 장치로부터 수신한 상기 AP 거리 보고 메시지를 상기 로라 네트워크 서버에게 전송하는 단계;
    (i) 상기 로라 네트워크 서버가 상기 로라 게이트웨이로부터 수신한 AP 거리 보고 메시지를 상기 측위 서버에게 전송하는 단계; 및
    (j) 상기 측위 서버가 상기 로라 네트워크 서버로부터 AP 거리 보고 메시지를 수신할 때 상기 AP 거리 보고 메시지에 기반하여 상기 태그 장치의 위치를 계산하며, 계산된 태그 장치의 위치를 저장하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 측위 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 (a) 단계는, 상기 태그 장치가 상기 세 개 이상의 로라 게이트웨이들 중 어느 한 로라 게이트웨이로부터 AP 목록 응답 신호를 받을 때까지 상기 AP 목록 요청 신호를 반복적으로 재 전송하는 단계이며,
    상기 (c) 단계는, 상기 로라 네트워크 서버가 상기 각 로라 게이트웨이마다 2회 이상의 RSSI를 수집할 때 상기 수집된 RSSI 및 AP 목록 요청 신호를 상기 측위 서버에게 전송하는 단계인 것을 특징으로 하는 측위 방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 (g) 단계는, 상기 태그 장치가 상기 AP 거리 측정 신호를 송신하고 상기 AP로부터 상기 AP 거리 측정 신호에 대한 응답신호가 수신되는 시간을 측정하여 상기 AP 거리 보고 메시지를 상기 로라 게이트웨이에게 전송하는 단계인 것을 특징으로 하는 측위 방법.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 (d) 및 (j) 단계는, 상기 측위 서버가 상기 태그 장치의 위치를 계산할 때, 삼각 측량법에 따라 상기 태그 장치의 위치를 계산하는 단계인 것을 특징으로 하는 측위 방법.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 (a) 단계 이전에, 측위 서버가 상기 로라 게이트웨이의 위치 및 상기 AP의 위치에 정보를 저장하고 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 측위 방법.
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