KR20180111083A - 중력센서와 flaoa를 이용한 위치 추정 장치 및 방법 - Google Patents

중력센서와 flaoa를 이용한 위치 추정 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20180111083A
KR20180111083A KR1020170041500A KR20170041500A KR20180111083A KR 20180111083 A KR20180111083 A KR 20180111083A KR 1020170041500 A KR1020170041500 A KR 1020170041500A KR 20170041500 A KR20170041500 A KR 20170041500A KR 20180111083 A KR20180111083 A KR 20180111083A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
mobile terminal
estimating
signal received
gravity sensor
flaoa
Prior art date
Application number
KR1020170041500A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102020806B1 (ko
Inventor
성태경
임정민
Original Assignee
(주)와이파이브
충남대학교산학협력단
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 (주)와이파이브, 충남대학교산학협력단 filed Critical (주)와이파이브
Priority to KR1020170041500A priority Critical patent/KR102020806B1/ko
Publication of KR20180111083A publication Critical patent/KR20180111083A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102020806B1 publication Critical patent/KR102020806B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/0009—Transmission of position information to remote stations
    • G01S5/0045—Transmission from base station to mobile station
    • G01S5/0063—Transmission from base station to mobile station of measured values, i.e. measurement on base station and position calculation on mobile
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/02—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using radio waves
    • G01S3/14—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
    • G01S3/46—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using antennas spaced apart and measuring phase or time difference between signals therefrom, i.e. path-difference systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/0205—Details
    • G01S5/0236—Assistance data, e.g. base station almanac
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W64/00—Locating users or terminals or network equipment for network management purposes, e.g. mobility management
    • H04W64/006—Locating users or terminals or network equipment for network management purposes, e.g. mobility management with additional information processing, e.g. for direction or speed determination

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

본 발명에 의한 위치 추정 장치는, 다수의 AP와 이동 단말을 포함하는 FLAOA를 이용한 위치 추정 장치로서, 이동 단말의 위치와 방향을 추정할 때, 중력센서 측정치를 이용하여 이동 단말의 방향에 관한 2개의 변수를 추정한 후, AP로부터 수신되는 신호의 수신 방향 측정치를 이용하여 이동 단말의 방향에 관한 1개의 변수와 이동 단말의 위치에 관한 3개의 변수를 추정하는 것을 특징으로 한다.

Description

중력센서와 FLAOA를 이용한 위치 추정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ESTIMATING POSITION USING GRAVITY SENSOR AND FLAOA}
본 발명은 FLAOA를 이용한 위치 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 이동 단말의 위치와 방향에 관한 6개의 변수를 추정하는, FLAOA를 이용한 위치 장치 및 방법에 관한 것이다.
실외에서의 위치 추정을 위해서는 현재 GPS장치가 많이 이용되고 있으나, 실내에서는 GPS장치를 사용하기에 적당하지 않으므로, 실내에서 사용할 수 있는 다양한 위치 추정 장치 및 방법이 제안되고 있다.
특허문헌 1에 기재된 위치 추장장치 및 방법은 그 예이다.
특허문헌 1에는, 순방향 링크(forward link) AOA(angle of arrival)을 이용한 위치 추정 장치 및 방법이 기재되어 있다.
만일 FLAOA(순방향 링크 AOA)를 이용하여 이동 단말의 위치 뿐 아니라 방향까지 구할 수 있다면, 로봇의 제어 등에 매우 유용하게 사용할 수 있다.
2차원 평면에서는, FLAOA(순방향 링크 AOA)를 이용하여, 다음과 같은 과정을 이용하여 이동단말의 위치와 방향을 알 수 있다.
도 1은 3개의 AP와 이동 단말의 위치관계를 표시한 도면이다.
도 1과 같이, AP1, AP2, AP3, 이동 단말의 위치를 각각 (x1 , y1), (x2 , y2), (x3 , y3), (xu , yu )라 하고, 이동 단말로부터 AP1, AP2, AP3를 향하는 방향의 각도를 각각 ψ1, ψ2, ψ3 라 하고, 이동 단말이 향하는 방향의 각도를 ψ u 라 하고, 이동 단말이 AP1, AP2, AP3로부터 오는 신호를 수신한 방향의 각도를 측정한 값을 φ1, φ2, φ3 이라 하면,
측정값 φ1, φ2, φ3 으로부터 다음의 과정을 거쳐서 xu , yu , ψu 를 구할 수 있다.
그 과정을 자세히 설명하면,
Figure pat00001
이므로, 위의 식에 다음 식을 대입하면
Figure pat00002
다음의 식이 되고
Figure pat00003
위의 식을 다시 정리하면 다음의 수식 (1) 과 같다. (단, ψu = αu )
Figure pat00004
-------(1)
여기에 r = tan αu 을 대입하면, 다음과 같은 수식 (2) 가 된다.
Figure pat00005
----(2)
위의 식에서 p = xu + yu r 및 q = xu r - yu 로 치환하면, 다음의 수식 (3) 이 된다.
Figure pat00006
----(3)
위의 식에 관한 n개의 측정치를 행렬로 정리하면 다음의 수식 (4) 와 같다.
Figure pat00007
----(4)
위의 식으로부터 r, p, q 의 값을 구할 수 있고, r, p, q 의 값을 알면 다음의 수식 (5) 에 의해 xu , yu , ψu (단, ψu = αu )를 구할 수 있다.
Figure pat00008
,
Figure pat00009
,
Figure pat00010
----(5)
위와 같이, 2차원에서는, FLAOA 측정값 φ1, φ2, φ3 으로부터 이동 단말의 좌표 xu , yu 와 이동 단말의 방향 ψu 를 구할 수 있으나, 3차원에서는 다르다.
3차원에서는 이동 단말의 위치와 방향에 관한 변수가 6개(이동 단말의 위치에 관한 변수 3개, 이동 단말의 방향에 관한 변수 3개)가 존재한다. 그리고 하나의 이동 단말에서 하나의 AP로 향하는 방향을 측정하면, 도 2와 같이 2개의 측정값 θ1, θ2 이 측정된다. 도 2는 3개의 안테나를 갖는 이동 단말과 AP의 위치관계를 표시한 도면이다.
(이때, 안테나 1에서 안테나 2와 안테나 3으로 향하는 각도가 수직을 이루면, 방위각 α, 앙각 β는 수식 cosθ1 = cosβ cosα , cosθ2 = cosβ sinα 의 수식에 의해 구해질 수 있다.)
따라서 이론적으로는 3개 이상의 AP를 향하는 방향에 대한 측정값을 구하면 6개 이상의 수식이 나오므로, 6개의 변수값을 구하는 것이 가능하다.
그러나 실제로 3개 이상의 AP를 향하는 방향에 대한 측정값으로부터 6개의 변수값을 구하려 하면, 수식이 너무 복잡하여, 6개의 변수값을 구할 수가 없다. 즉, 종래의 기술로는 FLAOA측정값을 이용하여 이동 단말의 위치와 방향에 관한 6개의 변수값을 구할 수 없다.
따라서, 3차원에서 다수의 AP를 향하는 방향에 대한 측정값으로부터 이동 단말의 위치 및 방향에 관한 6개의 변수값을 구하는 수단이 필요하다.
특허문헌 1: 한국 공개특허공보 KR 10-2008-0078576 A (공개일자: 2008. 08. 27.)
본 발명의 목적은, 다수의 AP로부터의 FLAOA 측정값을 이용해 이동 단말의 위치와 방향을 구함에 있어서, 저가의 센서를 이용하여 용이하게 이동 단말의 위치와 방향을 구할 수 있도록 하는 것이다.
본 발명에 의한 위치 추정 장치는, 다수의 AP와 이동 단말을 포함하는 중력센서와 FLAOA를 이용한 위치 추정 장치로서, 상기 이동 단말은 3개 이상의 안테나를 포함하여 상기 AP로부터 수신되는 신호의 수신 방향을 측정할 수 있고, 상기 이동 단말은 중력센서를 이용하여 기울어진 방향을 측정할 수 있으며, 상기 이동 단말의 위치와 방향을 추정할 때, 상기 중력센서 측정치를 이용하여 이동 단말의 방향에 관한 2개의 변수를 추정한 후, AP로부터 수신되는 신호의 수신 방향 측정치를 이용하여 이동 단말의 방향에 관한 1개의 변수와 이동 단말의 위치에 관한 3개의 변수를 추정하는 것을 특징으로 한다.
상기 위치 추정 장치에서, AP로부터 수신되는 신호의 수신 방향 측정치를 이용하여 이동 단말의 방향에 관한 1개의 변수와 이동 단말의 위치에 관한 3개의 변수를 추정할 때, 방향에 관한 1개의 변수와 위치에 관한 2개의 변수를 추정한 후, 위치에 관한 나머지 1개의 변수를 추정할 수 있다.
상기 위치 추정 장치에서, 상기 이동 단말은 하나 이상의 AP까지의 거리를 측정할 수 있고, AP로부터 수신되는 신호의 수신 방향 측정치를 이용하여 이동 단말의 방향에 관한 1개의 변수와 이동 단말의 위치에 관한 3개의 변수를 추정할 때, AP로부터 수신되는 신호의 수신 방향 측정치를 이용하여 이동 단말의 방향에 관한 1개의 변수를 추정한 후, AP로부터 수신되는 신호의 수신 방향 측정치와 하나 이상의 AP까지의 거리 측정치를 이용하여 이동 단말의 위치에 관한 3개의 변수를 추정할 수 있다.
본 발명에 의한 위치 추정 방법은, 다수의 AP와 이동 단말을 포함하는 위치 추정 장치를 이용하는 위치 추정 방법으로서, 상기 이동 단말은 3개 이상의 안테나를 포함하여 상기 AP로부터 수신되는 신호의 수신 방향을 측정할 수 있고, 상기 이동 단말은 중력센서를 이용하여 기울어진 방향을 측정할 수 있고, 상기 이동 단말은 중력센서를 이용하여 기울어진 방향을 측정하여 이동 단말의 방향에 관한 2개의 변수를 추정하는 제1 단계; 상기 AP로부터 수신되는 신호의 수신 방향 측정치를 이용하여 이동 단말의 방향에 관한 1개의 변수와 이동 단말의 위치에 관한 3개의 변수를 추정하는 제2 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 위치 추정 방법에서, 상기 제2 단계는, AP로부터 수신되는 신호의 수신 방향 측정치를 이용하여 방향에 관한 1개의 변수와 위치에 관한 2개의 변수를 추정하는 제2-1 단계; 위치에 관한 나머지 1개의 변수를 추정하는 제2-2 단계;를 포함할 수 있다.
상기 위치 추정 방법에서, 상기 이동 단말은 하나 이상의 AP까지의 거리를 측정할 수 있고, 상기 제2 단계는, AP로부터 수신되는 신호의 수신 방향 측정치를 이용하여 이동 단말의 방향에 관한 1개의 변수를 추정하는 제2-1 단계; AP로부터 수신되는 신호의 수신 방향 측정치와 하나 이상의 AP까지의 거리 측정치를 이용하여 이동 단말의 위치에 관한 3개의 변수를 추정하는 제2-2 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명은, 다수의 AP로부의 FLAOA 측정값을 이용해 이동 단말의 위치와 방향을 구함에 있어서, 저가의 센서를 이용하여 용이하게 이동 단말의 위치와 방향을 구할 수 있도록 한다.
도 1은 3개의 AP와 이동 단말의 위치관계를 표시한 도면
도 2는 3개의 안테나를 갖는 이동 단말과 AP의 위치관계를 표시한 도면
도 3은 본 발명에 의한 위치 추정 장치의 개념도의 예
도 4는 롤각, 피치각, 요각의 방향을 표시한 도면
도 5는 네비게이션 프레임과 바디 프레임의 관계를 표시한 도면
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
아래에서는 본 발명을 첨부된 도면을 통해 더욱 상세히 설명한다.
본 발명은 측정값(이동 단말에서 AP 를 향하는 방향, 중력이 작용하는 방향 등)으로부터 이동 단말의 위치와 자세를 추정하기 위한 것이다.
도 3은 본 발명에 의한 위치 추정 장치의 개념도의 예이다.
도 3의 위치 추정 장치는 다수의 AP(100)와 이동 단말(200)을 포함한다.
이동 단말(200)은 제어부(210), 안테나(220), TOA 측정부(230), AOA 측정부(240)를 포함한다.
제어부(210)는 이동 단말(210)의 모든 동작을 제어하는 장치이다.
안테나(220)는 다수의 AP(100)로부터 오는 신호를 수신하기 위한 것이다.
TOA 측정부(230)는 안테나(220)로 수신된 신호를 이용하여 TOA값을 측정하는 장치이다.
AOA 측정부(240)는 안테나(220)로 수신된 신호를 이용하여 AOA값을 측정하는 장치이다.
중력센서(250)는 중력의 방향을 측정하는 센서로서, 이동 단말(200)에 설치된 중력센서의 측정값을 이용하여 이동 단말의 기울기를 측정할 수 있다.
이동 단말에서 AP 까지의 거리를 측정하기 위해 TOA 를 이용하는 방법, 이동 단말에서 AP 를 향하는 방향을 측정하기 위해 AOA 를 이용하는 방법 등은 이미 공지되어 있으므로, 자세한 설명은 생략한다.
도 4는 롤각, 피치각, 요각의 방향을 표시한 도면이고, 도 5는 네비게이션 프레임과 바디 프레임의 관계를 표시한 도면이다.
이동 단말이 있을 때, 이동 단말이 향하는 방향은 도 4과 같이 표시하는 것이 일반적이다. 즉 롤(roll)각, 피치(pitch)각, 요(yaw)각을 이용하여 이동 단말이 향하는 방향을 표시할 수 있다. 도 4에서는 이동 단말의 모양을 비행기로 표시하였으나, 롤(roll)각, 피치(pitch)각, 요(yaw)각을 표시할 때 물체의 모양을 비행기로 표시하는 것이 일반적이기 때문에 비행기로 표시한 것이고, 이동 단말의 모양이 비행기 모양으로 한정되는 것은 아니다.
이동 단말의 위치와 방향을 표시할 때, 그 값은 네비게이션 프레임(navigation frame, ned frame)으로 표시할 수도 있고, 바디 프레임(body frame)으로도 표시할 수 있다.
바디 프레임(body frame)은 움직이는 물체(본 발명에서는 이동 단말이 움직이는 물체)를 기준으로 한 프레임이고, 네비게이션 프레임(navigation frame, ned frame)은 움직이는 물체에 따라 이동하지 않고 고정된 프레임이다.
네비게이션 프레임(navigation frame, ned frame)에 의한 좌표값과 바디 프레임(body frame)에 의한 좌표값은, 도 5에서 표시된 바와 같이, 다음의 관계식을 가진다.
Figure pat00011
위의 관계식에서 ned 는 네비게이션 프레임을 의미하고, body 는 바디 플레임을 의미하고, Ai 는 i번째 AP를 의미하고 u 는 이동 단말을 의미한다. 즉 바디 프레임에서 본 i번째 AP의 위치벡터(행렬)에 프레임 방향 변환 행렬 T 를 곱하면 네비이게션 플레임에서 본 i번째 AP의 위치벡터(행렬)가 계산되어진다.
이때 A i 의 좌표값을 (xi, yi, zi)라 하고, 이동 단말의 좌표값을 (xu, yu, zu)라 하고, 이동 단말에서 Ai 까지의 거리를 ρi, 바디 프레임에서 Ai 를 향하는 방향의 방위각과 앙각을 각각 αi, βi 라고 하면, 다음의 수식 (6)이 성립한다.
Figure pat00012
----(6)
Figure pat00013
만일 이동 단말의 방향을 롤각 φ, 피치각 θ, 요각 ψ로 표시할 수 있다면, 위의 식에서 행렬 T는 다음의 수식 (7) 과 같이 구해진다.
Figure pat00014
----(7)
이동 단말에서 Ai 를 향하는 방향을 바디 프레임에서 측정한 각도는 다음의 행렬(벡터)로 표시될 수 있다.
Figure pat00015
이동 단말에서 AP 를 향하는 방향을 측정한 값을 이용하여 이동 단말의 위치와 자세를 추정할 때, 중력이 작용하는 방향을 측정한 값을 이용하여 이동 단말의 방향에 대한 2개의 변수값(롤각 φ, 피치각 θ)을 알 수 있으므로, 비교적 간단한 계산으로 나머지 4개의 변수값(요각 ψ와 이동 단말의 위치에 관한 3개의 변수 xu, yu, zu)을 간단하게 알 수 있다.
따라서 본 발명에 의한 위치 추정 방법은, 다음의 2 단계를 포함한다.
(1) 제1 단계: 중력센서를 이용하여 기울어진 방향을 측정하여 이동 단말의 방향에 관한 2개의 변수를 추정하는 단계
(2) 제2 단계: AP로부터 수신되는 신호의 수신 방향 측정치를 이용하여 이동 단말의 방향에 관한 1개의 변수와 이동 단말의 위치에 관한 3개의 변수를 추정하는 단계
제 2단계에서 AP로부터 수신되는 신호의 수신 방향 측정치를 이용한다는 의미는 AP로부터 수신되는 신호의 수신 방향 측정치만을 이용한다는 것은 아니고 AP로부터 수신되는 신호의 수신 방향 측정치도 이용한다는 의미이다.
다음의 실시예 1과 실시예 2는 그러한 예이다.
(실시예 1)
실시예 1에서는 앞의 수식 (1) 내지 (5)를 이용하여, 요각 ψ와 xu, yu 를 먼저 구한 후, zu 를 구한다.
그 과정을 자세히 설명하면 다음과 같다.
이동 단말에서 Ai 를 향하는 방향을 FLAOA를 이용하여 측정한 것을 정리하면 다음의 수식 (8)과 같이 정리할 수 있다.
Figure pat00016
----(8)
여기에서 롤각 φu, 피치각 θu 는 중력센서를 이용하여 측정할 수 있다. 이때, l1 = cosφu , l2 = cosφu , k1 = cosθu , k2 = sinθu 로 치환하고, AOA 각도 측정값은 다음의 수식과 같이 치환하면
Figure pat00017
위의 수식 (8) 은 아래의 수식 (9) 와 같이 된다.
Figure pat00018
-----(9)
수식 (9)의 1행과 2행을 전개하면, 다음의 수식 (10) 및 수식 (11) 과 같이 된다.
Figure pat00019
---(10)
Figure pat00020
---(11)
수식 (10)과 수식 (11)을 다음의 수식 (12)와 수식 (13)을 이용하여 치환하면,
Figure pat00021
---(12)
Figure pat00022
---(13)
다음의 수식(14)와 수식 (15)와 같이 된다.
Figure pat00023
---(14)
Figure pat00024
---(15)
수식 (14)와 수식(15)로부터 다음의 수식 (16)을 유도해낼 수 있다.
Figure pat00025
---(16)
수식 (16)을 탄젠트 합차 공식을 이용하여 정리하면 다음의 수식 (17)과 같이 된다.
Figure pat00026
---(17)
따라서 ξi = ψi - ψu 는 다음의 수식 (18)에 의해 구할 수 있다.
Figure pat00027
---(18)
수식 (18)에 의해 ξ1 , ξ2 , ξ3 을 알 수 있다면,
앞의 수식 (1) 내지 (5)를 이용하여 요각 ψ, xu, yu 를 알 수 있다.
그 후 다음이 수식 (19)에 의해 zu 를 알 수 있다.
Figure pat00028
---(19)
이때 c3 = k2vi1 - k1l2vi2 - k1l1vi3 라고 하면, zu 는 다음의 수식 (20)과 같이 구해진다.
Figure pat00029
---(20)
수식 (20)에서 부호는 다른 방법에 의해 구해야 한다. 예를 들면, zu 가 가능한 범위를 미리 확인하고, 그 범위 내에 있도록 부호를 정한다.
실시예 1에 의한 위치 추정 방법은, 이동 단말의 방향에 관한 1개의 변수와 이동 단말의 위치에 관한 3개의 변수를 추정하는 제2 단계가 다음의 2 단계를 포함한다.
(1) 제2-1 단계: AP로부터 수신되는 신호의 수신 방향 측정치를 이용하여 방향에 관한 1개의 변수와 위치에 관한 2개의 변수를 추정하는 단계
(2) 제2-2 단계: 위치에 관한 나머지 1개의 변수를 추정하는 단계;
(실시예 2)
실시예 2에서는, 요각 ψ를 먼저 구한 후, 이동 단말에서 Ai 까지의 거리를 ρi 를 이용하여 xu, yu , zu 를 구한다.
그 과정을 자세히 설명하면 다음과 같다.
바디 프레임에서 A i 를 향하는 방향의 측정치가 위의 수식 (6)와 같이 표시된다고 할 때,
A i 를 향하는 방향의 측정치에서 A j 를 향하는 방향의 측정치를 빼면 다음의 수식 (21)와 수식(22)가 구해진다.
Figure pat00030
---(21)
Figure pat00031
---(22)
중력센서를 이용하여 롤각 φu, 피치각 θu 를 알 수 있으므로, 다음 수식 (23)의 값을 알 수 있다.
Figure pat00032
---(23)
이때, 다음의 수식 (24)와 수식(25)와 같이 가정하면,
Figure pat00033
---(24)
Figure pat00034
---(25)
다음의 수식 (26)에 의해, cosψu , sinψu 를 구할 수 있고, 다음의 수식 (27)도 구할 수 있다.
Figure pat00035
---(26)
Figure pat00036
---(27)
그 후, 다음의 수식 (28)에 의해, xu, yu , zu 를 구한다.
Figure pat00037
---(28)
이동 단말에서 Ai 까지의 거리를 ρi 는 TOA값 측정하여 구할 수도 있고, 다른 센서를 이용하여 구할 수도 있다.
실시예 2에 의한 위치 추정 방법은, 이동 단말의 방향에 관한 1개의 변수와 이동 단말의 위치에 관한 3개의 변수를 추정하는 제2 단계가 다음의 2 단계를 포함한다.
(1) 제2-1 단계: AP로부터 수신되는 신호의 수신 방향 측정치를 이용하여 이동 단말의 방향에 관한 1개의 변수를 추정하는 단계
(2) 제2-2 단계: AP로부터 수신되는 신호의 수신 방향 측정치와 하나 이상의 AP까지의 거리 측정치를 이용하여 이동 단말의 위치에 관한 3개의 변수를 추정하는 단계;
본 발명에 의한 위치 추정 장치 및 방법은, 이동 단말의 위치와 방향을 추정할 때, 중력센서 측정치를 이용하여 이동 단말의 방향에 관한 2개의 변수를 추정한 후, AP로부터 수신되는 신호의 수신 방향 측정치를 이용하여 이동 단말의 방향에 관한 1개의 변수와 이동 단말의 위치에 관한 3개의 변수를 추정하는 것에 특징이 있다.
실시예 1과 실시예 2는, AP로부터 수신되는 신호의 수신 방향 측정치를 이용하여 이동 단말의 방향에 관한 1개의 변수와 이동 단말의 위치에 관한 3개의 변수를 추정하는 예에 불과하며, 그 외 다양한 방법으로, 이동 단말의 방향에 관한 1개의 변수와 이동 단말의 위치에 관한 3개의 변수를 추정할 수 있다.

Claims (6)

  1. 다수의 AP와 이동 단말을 포함하는 중력센서와 FLAOA를 이용한 위치 추정 장치로서,
    상기 이동 단말은 3개 이상의 안테나를 포함하여 상기 AP로부터 수신되는 신호의 수신 방향을 측정할 수 있고,
    상기 이동 단말은 중력센서를 이용하여 기울어진 방향을 측정할 수 있으며,
    상기 이동 단말의 위치와 방향을 추정할 때, 상기 중력센서 측정치를 이용하여 이동 단말의 방향에 관한 2개의 변수를 추정한 후, AP로부터 수신되는 신호의 수신 방향 측정치를 이용하여 이동 단말의 방향에 관한 1개의 변수와 이동 단말의 위치에 관한 3개의 변수를 추정하는 것을 특징으로 하는 중력센서와 FLAOA를 이용한 위치 추정 장치.
  2. 청구항 1에서,
    AP로부터 수신되는 신호의 수신 방향 측정치를 이용하여 이동 단말의 방향에 관한 1개의 변수와 이동 단말의 위치에 관한 3개의 변수를 추정할 때, 방향에 관한 1개의 변수와 위치에 관한 2개의 변수를 추정한 후, 위치에 관한 나머지 1개의 변수를 추정하는 것을 특징으로 하는 중력센서와 FLAOA를 이용한 위치 추정 장치.
  3. 청구항 1에서,
    상기 이동 단말은 하나 이상의 AP까지의 거리를 측정할 수 있고,
    AP로부터 수신되는 신호의 수신 방향 측정치를 이용하여 이동 단말의 방향에 관한 1개의 변수와 이동 단말의 위치에 관한 3개의 변수를 추정할 때, AP로부터 수신되는 신호의 수신 방향 측정치를 이용하여 이동 단말의 방향에 관한 1개의 변수를 추정한 후, AP로부터 수신되는 신호의 수신 방향 측정치와 하나 이상의 AP까지의 거리 측정치를 이용하여 이동 단말의 위치에 관한 3개의 변수를 추정하는 것을 특징으로 하는 중력센서와 FLAOA를 이용한 위치 추정 장치.
  4. 다수의 AP와 이동 단말을 포함하는 위치 추정 장치를 이용하는 위치 추정 방법으로서,
    상기 이동 단말은 3개 이상의 안테나를 포함하여 상기 AP로부터 수신되는 신호의 수신 방향을 측정할 수 있고,
    상기 이동 단말은 중력센서를 이용하여 기울어진 방향을 측정할 수 있고,
    상기 이동 단말은 중력센서를 이용하여 기울어진 방향을 측정하여 이동 단말의 방향에 관한 2개의 변수를 추정하는 제1 단계;
    상기 AP로부터 수신되는 신호의 수신 방향 측정치를 이용하여 이동 단말의 방향에 관한 1개의 변수와 이동 단말의 위치에 관한 3개의 변수를 추정하는 제2 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 중력센서와 FLAOA를 이용한 위치 추정 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제2 단계는,
    AP로부터 수신되는 신호의 수신 방향 측정치를 이용하여 방향에 관한 1개의 변수와 위치에 관한 2개의 변수를 추정하는 제2-1 단계;
    위치에 관한 나머지 1개의 변수를 추정하는 제2-2 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 중력센서와 FLAOA를 이용한 위치 추정 방법.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 이동 단말은 하나 이상의 AP까지의 거리를 측정할 수 있고,
    상기 제2 단계는,
    AP로부터 수신되는 신호의 수신 방향 측정치를 이용하여 이동 단말의 방향에 관한 1개의 변수를 추정하는 제2-1 단계;
    AP로부터 수신되는 신호의 수신 방향 측정치와 하나 이상의 AP까지의 거리 측정치를 이용하여 이동 단말의 위치에 관한 3개의 변수를 추정하는 제2-2 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 중력센서와 FLAOA를 이용한 위치 추정 방법.
KR1020170041500A 2017-03-31 2017-03-31 중력센서와 flaoa를 이용한 위치 추정 장치 및 방법 KR102020806B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170041500A KR102020806B1 (ko) 2017-03-31 2017-03-31 중력센서와 flaoa를 이용한 위치 추정 장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170041500A KR102020806B1 (ko) 2017-03-31 2017-03-31 중력센서와 flaoa를 이용한 위치 추정 장치 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180111083A true KR20180111083A (ko) 2018-10-11
KR102020806B1 KR102020806B1 (ko) 2019-09-11

Family

ID=63865366

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170041500A KR102020806B1 (ko) 2017-03-31 2017-03-31 중력센서와 flaoa를 이용한 위치 추정 장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102020806B1 (ko)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000062548A (ko) * 1999-02-17 2000-10-25 루센트 테크놀러지스 인크 이동 트랜스시버 위치를 결정하기 위해 다수의 치수를결합하는 방법
JP2007033395A (ja) * 2005-07-29 2007-02-08 Clarion Co Ltd 位置補正方法及びナビゲーション装置
KR20080078576A (ko) 2007-02-23 2008-08-27 한국전자통신연구원 순방향 링크 ａｏａ를 이용한 위치 추정 장치 및 방법
JP2010025738A (ja) * 2008-07-18 2010-02-04 Yamatake Corp 位置検出システム及び位置検出方法
KR100953435B1 (ko) * 2008-02-14 2010-04-20 영남대학교 산학협력단 두 개의 기지국 신호를 사용하여 ＡｏＡ방식과ＴｏＡ방식을 결합한 위치 측위 방법
KR20160059376A (ko) * 2014-11-18 2016-05-26 엘지전자 주식회사 전자 기기 및 그 제어방법
KR101674993B1 (ko) * 2014-12-29 2016-11-10 (주)프라디지컴 단말의 실내 위치를 측정하는 방법 및 사용자 단말

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000062548A (ko) * 1999-02-17 2000-10-25 루센트 테크놀러지스 인크 이동 트랜스시버 위치를 결정하기 위해 다수의 치수를결합하는 방법
JP2007033395A (ja) * 2005-07-29 2007-02-08 Clarion Co Ltd 位置補正方法及びナビゲーション装置
KR20080078576A (ko) 2007-02-23 2008-08-27 한국전자통신연구원 순방향 링크 ａｏａ를 이용한 위치 추정 장치 및 방법
KR100953435B1 (ko) * 2008-02-14 2010-04-20 영남대학교 산학협력단 두 개의 기지국 신호를 사용하여 ＡｏＡ방식과ＴｏＡ방식을 결합한 위치 측위 방법
JP2010025738A (ja) * 2008-07-18 2010-02-04 Yamatake Corp 位置検出システム及び位置検出方法
KR20160059376A (ko) * 2014-11-18 2016-05-26 엘지전자 주식회사 전자 기기 및 그 제어방법
KR101674993B1 (ko) * 2014-12-29 2016-11-10 (주)프라디지컴 단말의 실내 위치를 측정하는 방법 및 사용자 단말

Also Published As

Publication number Publication date
KR102020806B1 (ko) 2019-09-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102350199B1 (ko) 단말에서 위치 추정 방법 및 장치
CN105589064B (zh) Wlan位置指纹数据库快速建立和动态更新系统及方法
CN109548141B (zh) 基于卡尔曼滤波算法的室内环境基站坐标位置标定方法
CN106651990B (zh) 一种室内地图构建方法及基于室内地图的室内定位方法
US10627475B2 (en) Pose estimation using radio frequency identification (RFID) tags
CN102231912A (zh) 一种基于rssi测距的室内无线传感器网络定位方法
KR100977246B1 (ko) 순방향 링크 ａｏａ를 이용한 위치 추정 장치 및 방법
KR20110121179A (ko) 단말기에서 상대적인 위치를 추정하는 장치 및 방법
JP5004889B2 (ja) 位置検出システム及び位置検出方法
CN110806561B (zh) 一种多基站的自标定方法
US9223006B2 (en) Method and device for localizing objects
CN110763238A (zh) 基于uwb、光流和惯性导航的高精度室内三维定位方法
KR101764222B1 (ko) 고정밀 측위 시스템 및 방법
Grishin et al. Methods for correcting positions of tethered UAVs in adverse weather conditions
US9939516B2 (en) Determining location and orientation of directional transceivers
Tanaka Ultra-high-accuracy visual marker for indoor precise positioning
KR102006003B1 (ko) Flaoa를 이용한 위치 추정 장치 및 방법
KR20180111083A (ko) 중력센서와 flaoa를 이용한 위치 추정 장치 및 방법
KR102020801B1 (ko) 기압계와 flaoa를 이용한 위치 추정 방법
CN109883419B (zh) 机器人导航方法及系统
CN110738706B (zh) 一种基于航迹推测的快速机器人视觉定位方法
Zhang et al. Integrated iBeacon/PDR Indoor Positioning System Using Extended Kalman Filter
KR20180083174A (ko) 전자전 지원 시스템(Warfare Support System)의 신호도래방위각 측정 장치 및 그 방법
JP7061933B2 (ja) 相互位置取得システム
KR102604367B1 (ko) 확장현실을 포함한 가상현실 공간 서비스를 위한 고정밀 위치 움직임 획득장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant