KR20190044821A - LoRa망 내 태그의 효율적인 위치를 측정하는 시스템 및 방법 - Google Patents

LoRa망 내 태그의 효율적인 위치를 측정하는 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 명세서는 로라 네트워크 상에서 전력 소모를 최소한으로 하면서도 태그 장치의 정확한 위치를 측정할 수 있는 측위 시스템을 개시한다. 본 명세서에 따른 측위 시스템의 위치 측정 방법은 태그 장치가 복수의 무선 액세스 포인트가 송출한 비콘 신호 중 신호의 세기가 가장 센 무선 액세스 포인트(이하 '메인 무선 액세스 포인트')로부터 타임 슬롯 정보 및 상기 주변 무선 액세스 포인트(이하 '서브 무선 액세스 포인트') 정보를 수신하여 할당된 타임 슬롯에 해당할 때마다 상기 메인 무선 액세스 포인트 및 서브 무선 액세스 포인트 사이의 RTT를 측정하고, 상기 RTT 정보를 상기 측위 서버에게 전송한다.

Description

LoRa망 내 태그의 효율적인 위치를 측정하는 시스템 및 방법{SYSTEM MEASURING TAG'S POSITION IN LoRa NETWORK WITH EFFICIENT AND METHOD THEREOF}
본 발명은 자신의 위치를 측정하는 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 LoRa망 내 태그가 전력 소모를 줄이고 효율적으로 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 전력 소모를 줄이면서 정확한 위치측정이 가능한 효율적인 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 시스템의 측위 방법은 로라 게이트 웨이를 통해 로라 네트워크에 연결된 측위 서버에 데이터를 송수신하는 복수의 무선 액세스 포인트 및 태그 장치를 포함하는 측위 시스템에서 태그 장치의 위치를 측정하는 방법으로서, (a) 상기 복수의 무선 액세스 포인트가 상기 측위 서버에게 주변 무선 액세스 포인트 정보를 요청하여 상기 측위 서버로부터 주변 무선 액세스 포인트 정보를 수신하는 단계; (b) 상기 태그 장치가 복수의 무선 액세스 포인트가 송출한 비콘 신호 중 신호의 세기가 가장 센 무선 액세스 포인트(이하 '메인 무선 액세스 포인트')에게 타임 슬롯 할당 요청 신호를 송신하는 단계; (c) 상기 메인 무선 액세스 포인트가 상기 태그 장치에게 할당된 타임 슬롯 정보 및 상기 주변 무선 액세스 포인트(이하 '서브 무선 액세스 포인트') 정보를 전송하는 단계; (d) 상기 태그 장치가 할당된 타임 슬롯에 해당할 때마다 상기 메인 무선 액세스 포인트 및 서브 무선 액세스 포인트 사이의 RTT를 측정하는 단계; 및 (e) 상기 태그 장치가 상기 RTT 정보를 상기 측위 서버에게 전송하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 (c) 단계는, 상기 메인 무선 액세스 포인트가 할당한 이력이 없는 타임 슬롯 또는 할당한 이력이 있으나 해당 타임 슬롯에 태그 장치로부터 RTT 측정 관련 신호를 수신하지 않은 타임 슬롯에 대한 정보를 전송할 수 있다.
본 명세서에 따른 측위 시스템의 측위 방법은, (f) 상기 태그 장치가 상기 메인 무선 액세스 포인트로부터 비콘 신호가 수신되지 않을 때, 복수의 무선 액세스 포인트가 송출한 비콘 신호 중 신호의 세기가 가장 센 무선 액세스 포인트를 메인 무선 액세스 포인트로 재 선택하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 측위 서버는, 상기 무선 액세스 포인트의 위치 정보를 미리 저장할 수 있다.
본 명세서에 따른 측위 시스템의 측위 방법은, (f) 상기 측위 서버가 상기 RTT값을 이용하여 삼각 측량법에 따라 상기 태그 장치의 위치를 계산하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 명세서에 따른 측위 시스템은, 로라 게이트 웨이를 통해 로라 네트워크에 연결된 측위 서버; 상기 측위 서버에게 주변 무선 액세스 포인트 정보를 요청하여 상기 측위 서버로부터 주변 무선 액세스 포인트 정보를 수신하고, 태그 장치로부터 타임 슬롯 할당 요청 신호를 수신했을 때 상기 태그 장치에게 할당된 타임 슬롯 정보 및 상기 주변 무선 액세스 포인트 정보를 전송하는 무선 액세스 포인트; 및 복수의 무선 액세스 포인트가 송출한 비콘 신호 중 신호의 세기가 가장 센 무선 액세스 포인트(이하 '메인 무선 액세스 포인트')에게 타임 슬롯 할당 요청 신호를 송신하고, 상기 메인 무선 액세스 포인트로부터 할당된 타임 슬롯 정보 및 주변 무선 액세스 포인트 정보(이하 '서브 무선 액세스 포인트')를 수신하고, 할당된 타임 슬롯에 해당할 때마다 상기 메인 무선 액세스 포인트 및 서브 무선 액세스 포인트 사이의 RTT를 측정하며, 상기 RTT 정보를 상기 측위 서버에게 전송하는 태그 장치;를 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 상기 메인 무선 액세스 포인트는, 할당한 이력이 없는 타임 슬롯 또는 할당한 이력이 있으나 해당 타임 슬롯에 태그 장치로부터 RTT 측정 관련 신호를 수신하지 않은 타임 슬롯에 대한 정보를 전송할 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 상기 태그 장치는, 상기 메인 무선 액세스 포인트로부터 비콘 신호가 수신되지 않을 때, 복수의 무선 액세스 포인트가 송출한 비콘 신호 중 신호의 세기가 가장 센 무선 액세스 포인트를 메인 무선 액세스 포인트로 재 선택할 수 있다.
상기 측위 서버는, 상기 무선 액세스 포인트의 위치 정보를 미리 저장할 수 있다.
상기 측위 서버는, 상기 RTT값을 이용하여 삼각 측량법에 따라 상기 태그 장치의 위치를 계산할 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 명세서에 따른 무선 액세스 포인트의 측위보조방법은, 로라 게이트 웨이를 통해 로라 네트워크에 연결된 측위 서버에 데이터를 송수신하는 무선 액세스 포인트가 태그 장치의 위치를 측정을 보조하는 방법으로서, (a) 상기 무선 액세스 포인트가 상기 측위 서버에게 주변 무선 액세스 포인트 정보를 요청하여 상기 측위 서버로부터 주변 무선 액세스 포인트 정보를 수신하는 단계; (b) 상기 무선 액세스 포인트가 태그 장치로부터 타임 슬롯 할당 요청 신호를 수신하는 단계; 및 (c) 상기 무선 액세스 포인트가 상기 태그 장치에게 할당된 타임 슬롯 정보 및 상기 주변 무선 액세스 포인트 정보를 전송하는 단계;를 포함할 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 명세서에 따른 무선 액세스 포인트는 로라 게이트웨이를 통해 로라 네트워크에 연결된 측위 서버 및 태그 장치와 데이터를 송수신하는 AP 통신부; 및 상기 측위 서버에게 주변 무선 액세스 포인트 정보를 요청하여 상기 측위 서버로부터 주변 무선 액세스 포인트 정보를 수신하고, 상기 태그 장치로부터 타임 슬롯 할당 요청 신호를 수신했을 때 상기 태그 장치에게 할당된 타임 슬롯 정보 및 상기 주변 무선 액세스 포인트 정보를 전송하도록 상기 AP 통신부를 제어하는 AP 제어부;를 포함할 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 명세서에 따른 태그 장치의 측위 방법은 로라 게이트 웨이를 통해 로라 네트워크에 연결된 측위 서버에 데이터를 송수신하는 태그 장치가 무선 액세스 포인트를 이용하여 위치를 측정하는 방법으로서, (a) 상기 태그 장치가 복수의 무선 액세스 포인트가 송출한 비콘 신호 중 신호의 세기가 가장 센 무선 액세스 포인트(이하 '메인 무선 액세스 포인트')에게 타임 슬롯 할당 요청 신호를 송신하는 단계; (b) 상기 태그 장치가 상기 메인 무선 액세스 포인트로부터 할당된 타임 슬롯 정보 및 주변 무선 액세스 포인트 정보(이하 '서브 무선 액세스 포인트')를 수신하는 단계; 및 (c) 상기 태그 장치가 할당된 타임 슬롯에 해당할 때마다 상기 메인 무선 액세스 포인트 및 서브 무선 액세스 포인트 사이의 RTT를 측정하는 단계; 및 (d) 상기 태그 장치가 상기 RTT 정보를 상기 측위 서버에게 전송하는 단계;를 포함할 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 명세서에 따른 태그 장치는, 로라 게이트웨이를 통해 로라 네트워크에 연결된 측위 서버 및 무선 액세스 포인트와 데이터를 송수신하는 태그 통신부; 및 복수의 무선 액세스 포인트가 송출한 비콘 신호 중 신호의 세기가 가장 센 무선 액세스 포인트(이하 '메인 무선 액세스 포인트')에게 타임 슬롯 할당 요청 신호를 송신하고, 상기 메인 무선 액세스 포인트로부터 할당된 타임 슬롯 정보 및 주변 무선 액세스 포인트 정보(이하 '서브 무선 액세스 포인트')를 수신하고, 할당된 타임 슬롯에 해당할 때마다 상기 메인 무선 액세스 포인트 및 서브 무선 액세스 포인트 사이의 RTT를 측정하며, 상기 RTT 정보를 상기 측위 서버에게 전송하도록 상기 태그 통신부를 제어하는 태그 제어부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 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, 일정 범위 내 다수의 태그가 존재하여도, 상호간의 충돌없이 효율적인 위치측정이 가능하다.
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 무선 액세스 포인트의 구성을 개략적으로 도시한 블럭도이다.
도 3은 본 명세서에 따른 태그 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블럭도이다.
도 4는 본 명세서에 따른 측위 방법을 도시한 흐름도이다.
본 명세서에 개시된 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 명세서가 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 명세서의 개시가 완전하도록 하고, 본 명세서가 속하는 기술 분야의 통상의 기술자(이하 '당업자')에게 본 명세서의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 명세서의 권리 범위는 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 명세서의 권리 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 명세서가 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하에서는 도면을 중심으로 본 명세서에 따른 측위 시스템 및 방법을 설명하고자 한다.
도 1은 본 명세서에 따른 측위 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 예시도이다.
도 1을 참조하면, 본 명세서에 따른 측위 시스템(100)은 로라 게이트웨이(110), 무선 액세스 포인트(Access Point, 120), 태그 장치(130) 및 측위 서버(140)를 포함할 수 있다. 상기 측위 시스템(100)은 서비스 플랫폼(150)을 더 포함할 수 있다.
상기 로라 게이트웨이(110)는 본 명세서에 따른 측위 시스템(100)에 통신 백본을 제공하는 역할을 한다. 상기 로라 게이트웨이(110)는 상기 무선 액세스 포인트(120), 태그 장치(130) 및 측위 서버(140)와 각각 데이터 통신이 가능하다. 반면, 상기 상기 무선 액세스 포인트(120), 태그 장치(130)는 상기 측위 서버(140)와 데이터 통신을 위해 상기 로라 게이트웨이(110)를 통한다. 즉, 상기 로라 게이트웨이는 사물 인터넷 망을 제공한다. 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.
상기 태그 장치(130)는 상기 무선 액세스 포인트(120)로부터 AP 거리 측정 신호에 대한 응답신호가 수신되는 시간을 측정(이른바 'RTT방식', Round Trip Time, 왕복시간)할 수 있다. 상기 RTT 정보는 이후에 상기 측위 서버(140)에서 상기 태그 장치(130)의 위치를 산출하기 위한 정보로 사용된다. 상기 RTT 측정 기술은 당업자에게 공지의 기술이므로 상세한 설명은 생략하도록 하겠다.
상기 무선 액세스 포인트(120)는 상기 태그 장치(130)의 위치 측정에 있어서 보조적인 역할을 한다. 복수의 무선 액세스 포인트(120)가 본 명세서에 따른 측위 시스템(100)에 포함될 수 있다. RTT 값을 이용하여 위치를 측정하기 위해서는 최소 3개의 RTT값이 필요하며, 3개의 RTT값을 얻기 위해서는 상기 태그 장치(130)가 최소 3개의 무선 액세스 포인트(120)와 통신을 해야 한다. 따라서, 본 명세서에 따른 측위 시스템(100)은 최소 3개 이상의 무선 액세스 포인트를 포함할 수 있다.
본 명세서에 따른 측위 시스템 및 방법을 사용할 경우 소모 전류가 줄어드는 예는 다음과 같다. 상기 태그 장치(130)가 1시간에 여러가지 기능을 처리 하는데 기본적으로 6mA를 소모하고 상기 무선 액세스 포인트(120)와의 RTT 측정에 6.3mA(RTT 1회 측정 시 0.5초, 0.035mA의 전류 소모하고, 3개의 무선 액세스 포인트에는 1.5초, 0.105mA의 전류 소모하고, 1분마다 시도하면 1시간에 60회 따라서 0.105*60 = 6.3)를 소모한다고 가정하겠다. 태그 장치가 240mAH 배터리를 사용 한다면 약 19 시간(240/12.3)만 동작할 수 있으나 RTT를 구하는데 0.01초만 소요된다면 1시간에 기본 6mA 외 RTT 측정에 0.126mA(0.0007mA*3회*60) 만 소모되어 기존 대비 2배더 운영할 수 있게 된다.
도 2는 본 명세서에 따른 무선 액세스 포인트의 구성을 개략적으로 도시한 블럭도이다.
도 2를 참조하면, 본 명세서에 따른 무선 액세스 포인트(120)는 이하에서 상술할 제어 알고리즘을 실행하기 위한, AP 통신부(121) 및 AP 제어부(122)를 포함할 수 있다.
상기 AP 통신부(121)는 상기 로라 게이트웨이(110)를 통해 로라 네트워크에 연결된 상기 측위 서버(140) 및 상기 태그 장치(130)와 데이터를 송수신할 수 있다.
상기 AP 제어부(122)는 상기 측위 서버(140)에게 주변 무선 액세스 포인트 정보를 요청하여 상기 측위 서버(140)로부터 주변 무선 액세스 포인트 정보를 수신하고, 상기 태그 장치(130)로부터 타임 슬롯 할당 요청 신호를 수신했을 때 상기 태그 장치(130)에게 할당된 타임 슬롯 정보 및 상기 주변 무선 액세스 포인트 정보를 전송하도록 상기 AP 통신부(121)를 제어할 수 있다.
도 3은 본 명세서에 따른 태그 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블럭도이다.
도 3을 참조하면, 본 명세서에 따른 태그 장치(130)는 이하에서 상술할 제어 알고리즘을 실행하기 위한, 태그 통신부(131) 및 태그 제어부(132)를 포함할 수 있다.
상기 태그 통신부(131)는 상기 로라 게이트웨이(110)를 통해 로라 네트워크에 연결된 상기 측위 서버(140) 및 상기 무선 액세스 포인트(120)와 데이터를 송수신할 수 있다.
상기 태그 제어부(132)는 복수의 무선 액세스 포인트가 송출한 비콘 신호 중 신호의 세기가 가장 센 무선 액세스 포인트(이하 '메인 무선 액세스 포인트')에게 타임 슬롯 할당 요청 신호를 송신하고, 상기 메인 무선 액세스 포인트로부터 할당된 타임 슬롯 정보 및 주변 무선 액세스 포인트 정보(이하 '서브 무선 액세스 포인트')를 수신하고, 할당된 타임 슬롯에 해당할 때마다 상기 메인 무선 액세스 포인트 및 서브 무선 액세스 포인트 사이의 RTT를 측정하며, 상기 RTT 정보를 상기 측위 서버(140)에게 전송하도록 상기 태그 통신부를 제어할 수 있다.
상기 AP 제어부 및 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 AP 통신부(121) 및 상기 태그 통신부(131)는 상기 로라 게이트웨이(110)와 통신하기 위한 로라 통신 모듈 및 상기 무선 액세스 포인트(120)와 상기 태그 장치(130) 사이의 통신을 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.
이하에서는 본 명세서에 따른 측위 방법에 대해서 설명하도록 하겠다.
본 명세서에 따른 측위 방법은 상술한 측위 시스템(100)을 이용하여 태그 장치(130)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 4는 본 명세서에 따른 측위 방법을 도시한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 먼저 복수의 무선 액세스 포인트(120)가 상기 측위 서버(140)에게 주변 무선 액세스 포인트 정보를 요청할 수 있다. 이때, 각 무선 액세스 포인트(120)는 자신의 식별 정보(ID)를 포함하여 정보를 요청할 수 있다.
상기 측위 서버(140)는 복수의 무선 액세스 포인트들의 위치 정보를 미리 저장할 수 있다. 따라서 상기 측위 서버는 특정 무선 액세스 포인트로부터 주변 무선 액세스 포인트들의 정보 요청을 수신할 때, 해당 무선 액세스 포인트의 주변 무선 액세스 포인트들에 대한 식별 정보를 추출할 수 있다. 이때 추출된 주변 무선 액세스 포인트들의 개수는 다양할 수 있으며, 바람직하게, 측위를 위해 최소 2개 이상이 될 수 있다. 그리고 상기 측위 서버(140)는 각각의 무선 액세스 포인트(120)들에게 주변 무선 액세스 포인트들에 대한 정보 요청에 대한 응답을 전송한다.
상기 각 무선 액세스 포인트(120)는 상기 주변 무선 액세스 포인트에 대한 정보를 저장한다. 그리고 각 무선 액세스 포인트(120)는 주기적으로 비콘 신호를 송신할 수 있다. 상기 비콘 신호는 각 무선 액세스 포인트(120)가 수신자를 특정하지 않는 송출 방식으로 통신 범위 내 태그 장치(130) 모두에게 자신의 식별 정보를 제공하기 위한 신호이다. 이 경우, 상기 복수의 무선 액세스 포인트들이 송신하는 비콘 신호의 세기는 모두 동일하게 설정될 수 있다.
상기 태그 장치(130)는 복수의 무선 액세스 포인트가 송출한 비콘 신호 중 신호의 세기가 가장 센 무선 액세스 포인트를 선택할 수 있다. 비콘 신호의 세기가 가장 세다는 것은 태그와 무선 액세스 장치의 물리적 거리가 가장 가깝다는 것을 의미한다. 따라서, 태그 장치의 위치를 측정함에 있어서 비콘 신호의 세기가 가장 센 무선 액세스 포인트가 가장 바람직하다. 본 명세서에서는 상기 선택된 무선 액세스 포인트를 '메인 무선 액세스 포인트'라고 명명하겠다.
한편, 상기 태그 장치(130)는 복수의 무선 액세스 포인트가 송출한 비콘 신호 중 신호의 세기가 가장 센 무선 액세스 포인트의 세기로부터 미리 설정된 오차 범위 내에 다른 무선 액세스 포인트가 존재할 때, 식별 정보가 낮은 무선 액세스 포인트를 메인 무선 액세스 포인트로 선택할 수 있다.
상기 태그 장치(130)는 상기 메인 무선 액세스 포인트에게 타임 슬롯 할당 요청 신호를 송신할 수 있다. 상기 메인 무선 액세스 포인트는 상기 태그 장치에게 할당된 타임 슬롯 정보 및 상기 주변 무선 액세스 포인트 정보를 상기 태그 장치(130)에게 전송할 수 있다.
본 명세서에서는 상기 메인 무선 액세스 포인트의 주변 무선 액세스 포인트를 '서브 무선 액세스 포인트'라고 명명하겠다. 상기 메인 무선 액세스 포인트와 서브 무선 액세스 포인트는 상기 태그 장치(130)의 최초 위치에 따라 상호 지위가 결정되는 상대적인 개념이다. 따라서, '메인' 및 '서브'는 무선 액세스 포인트를 구별하기 위한 명칭일 뿐, 메인 무선 액세스 포인트가 상기 서브 무선 액세스 포인트에 있어서 상위 제어 권한을 가지는 것은 아니다.
상기 태그 장치(130)는 할당된 타임 슬롯에 해당할 때마다 상기 메인 무선 액세스 포인트 및 서브 무선 액세스 포인트 사이의 RTT를 측정할 수 있다.
상기 타임 슬롯은 복수의 무선 액세스 포인트와 RTT 측정을 위해 태그 장치에게 할당되는 시간 영역이다. 일 예로 상기 태그 장치는 1분마다 RTT 측정을 할 수 있으며, 하나의 타임 슬롯은 10ms일 수 있다. 이 경우, 1분 동안 6000개(1분=60초 x 100 x 1타임슬롯(10ms))의 타임 슬롯 할당이 가능하다. 다시 말해서, 무선 액세스 포인트는 자신의 통신 범위 내에서 6000개의 태그 장치와 RTT 측정이 가능하다. 즉, 상기 태그 장치(130)는 할당된 타임 슬롯에 해당할 때까지 슬립(sleep) 상태로 존재하다가, 해당 타임 슬롯에만 웨이크(wake)하여 RTT 측정을 수행한다. 이를 통해 태그 장치(130)는 자신에게 할당된 타임 슬롯에 안정적으로 RTT 측정이 가능하므로, 종래 기술과 달리 다른 태그 장치와 통신 충돌로 인한 불필요한 전력 소모를 방지할 수 있다.
한편, 태그 장치에게 할당된 타임 슬롯은 다른 태그 장치에게 할당된 타임 슬롯과 중복되지 않아야 한다. 이를 위해 상기 무선 액세스 포인트(120)는 할당한 이력이 없는 타임 슬롯 또는 할당한 이력이 있으나 해당 타임 슬롯에 태그 장치로부터 RTT 측정 관련 신호를 수신하지 않은 타임 슬롯을 태그 장치에게 할당할 수 있다. 할당한 이력이 없는 타임 슬롯을 태그 장치에게 할당할 경우, 타임 슬롯 중복 할당 문제는 당연히 발생하지 않는다. 반면, 수 많은 태그 장치에게 타임 슬롯을 할당하다 보면 할당 이력이 없는 타임 슬롯은 존재하지 않게 된다. 이 경우, 과거에 할당한 이력이 있다 하여도 사용하지 않는 타임 슬롯을 새로운 태그 장치에게 재 할당할 필요가 있다. 따라서, 무선 액세스 포인트는 해당 타임 슬롯에 태그 장치로부터 RTT 측정 관련 신호를 수신하지 않을 경우, 해당 태그 장치가 무선 액세스 포인트의 통신 범위를 벗어난 것으로 판단하고, 해당 타임 슬롯을 다른 태그 장치에게 재 할당할 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 무선 액세스 포인트(120)는 미리 설정된 횟수동안 해당 타임 슬롯에 태그 장치로부터 RTT 측정 관련 신호를 수신하지 않은 타임 슬롯을 재 할당 타임 슬롯을 설정할 수 있다. 태그 장치가 무선 액세스 포인트의 통신 범위를 벗어나지 않더라도 일시적인 통신 장애로 인해 RTT 신호가 송수신되지 못 할 수도 있다. 따라서, 상기 무선 액세스 포인트(120)는 2 내지 3회 등과 같이, 미리 설정된 횟수동안 해당 타임 슬롯에 태그 장치로부터 RTT 측정 관련 신호를 수신하지 않았을 때, 해당 태그 장치가 무선 액세스 포인트의 통신 범위를 벗어난 것으로 판단하고, 해당 타임 슬롯을 다른 태그 장치에게 재 할당하여 타임 슬롯의 신뢰성을 높일 수 있다.
다음으로, 상기 태그 장치(130)는 상기 RTT 정보를 상기 측위 서버(140)에게 전송할 수 있다. 상기 측위 서버(140)는 상기 태그 장치(130)로부터 수신한 적어도 3개 이상의 RTT 값에 기반하여 상기 태그 장치(130)의 위치를 산출할 수 있다. 상기 측위 서버(140)는 삼각 측량법에 따라 상기 태그 장치(130)의 위치를 계산할 수 있다. 상기 삼각 측량법은 당업자에게 공지의 기술이므로 자세한 설명은 생략하도록 하겠다.
상기 태그 장치(130)는 RTT 값을 가지고 자신의 위치를 직접 산출할 수도 있다. 그러나 태그 장치(130)가 주로 이동 단말기 또는 웨어러블 단말기라는 점을 고려할 때, 불필요한 전력 소모를 방지하기 위해 위치 산출을 위한 연산을 하지 않고, 이를 측위 서버(140)에게 전송할 수 있다.
상기 산출된 태그 장치의 위치는 측위 서버(140)에 저장되며, 미리 설정된 주기(예: 1분)마다 갱신될 수 있다. 상기 측위 서버(140)는 서비스 플랫폼(150)에게 태그 장치(130)의 위치 정보를 제공할 수 있으며, 상기 서비스 플랫폼(150)은 상기 태그 장치의 위치 정보를 바탕으로 광고 등 다양한 정보를 제공할 수 있다.
한편, 상기 태그 장치(130)는 상기 측위 서버(140)에게 RTT값을 전송하고 슬립 상태로 전환한다. 그리고 상기 태그 장치(130)는 할당된 타임 슬롯에 해당할 때마다 무선 액세스 포인트 사이의 RTT를 측정 및 RTT 값을 전송할 수 있다. 즉, 도 4의 8번 내지 10번을 반복한다. 태그 장치의 사용자가 이동할 경우, 상기 태그 장치(130)는 상기 메인 무선 액세스 포인트로부터 비콘 신호를 수신하지 못할 수 있다. 이 경우, 상기 태그 장치(130)는 상기 메인 무선 액세스 포인트로부터 비콘 신호가 수신되지 않을 때, 복수의 무선 액세스 포인트가 송출한 비콘 신호 중 신호의 세기가 가장 센 무선 액세스 포인트를 메인 무선 액세스 포인트로 재 선택할 수 있다. 상기 태그 장치(130)는 메인 무선 액세스 포인트를 선정한 후 상기 메인 무선 액세스 포인트의 통신 영역 내에서 이동할 경우, 불필요하게 도 4의 5번 내지 7번을 수행하지 않는다.
본 명세서의 실시예와 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계들은 하드웨어로 직접 구현되거나, 하드웨어에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈로 구현되거나, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM), 플래시 메모리(Flash Memory), 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM, 또는 본 명세서가 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 임의의 형태의 컴퓨터 판독가능 기록매체에 상주할 수도 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 명세서의 실시예를 설명하였지만, 본 명세서가 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 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, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100 : 측위 시스템
110 : 로라 게이트웨이
120 : 무선 액세스 포인트
130 : 태그 장치
140 : 측위 서버
150 : 서비스 플랫폼

Claims (10)

  1. 로라 게이트 웨이를 통해 로라 네트워크에 연결된 측위 서버에 데이터를 송수신하는 복수의 무선 액세스 포인트 및 태그 장치를 포함하는 측위 시스템에서 태그 장치의 위치를 측정하는 방법으로서,
    (a) 상기 복수의 무선 액세스 포인트가 상기 측위 서버에게 주변 무선 액세스 포인트 정보를 요청하여 상기 측위 서버로부터 주변 무선 액세스 포인트 정보를 수신하는 단계;
    (b) 상기 태그 장치가 복수의 무선 액세스 포인트가 송출한 비콘 신호 중 신호의 세기가 가장 센 무선 액세스 포인트(이하 '메인 무선 액세스 포인트')에게 타임 슬롯 할당 요청 신호를 송신하는 단계;
    (c) 상기 메인 무선 액세스 포인트가 상기 태그 장치에게 할당된 타임 슬롯 정보 및 상기 주변 무선 액세스 포인트(이하 '서브 무선 액세스 포인트') 정보를 전송하는 단계;
    (d) 상기 태그 장치가 할당된 타임 슬롯에 해당할 때마다 상기 메인 무선 액세스 포인트 및 서브 무선 액세스 포인트 사이의 RTT를 측정하는 단계; 및
    (e) 상기 태그 장치가 상기 RTT 정보를 상기 측위 서버에게 전송하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 측위 시스템의 측위 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 (c) 단계는, 상기 메인 무선 액세스 포인트가 할당한 이력이 없는 타임 슬롯 또는 할당한 이력이 있으나 해당 타임 슬롯에 태그 장치로부터 RTT 측정 관련 신호를 수신하지 않은 타임 슬롯에 대한 정보를 전송하는 것을 특징으로 하는 측위 시스템의 측위 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    (f) 상기 태그 장치가 상기 메인 무선 액세스 포인트로부터 비콘 신호가 수신되지 않을 때, 복수의 무선 액세스 포인트가 송출한 비콘 신호 중 신호의 세기가 가장 센 무선 액세스 포인트를 메인 무선 액세스 포인트로 재 선택하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 측위 시스템의 측위 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 측위 서버는, 상기 무선 액세스 포인트의 위치 정보를 미리 저장하고 있는 것을 특징으로 하는 측위 시스템의 측위 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    (f) 상기 측위 서버가 상기 RTT값을 이용하여 삼각 측량법에 따라 상기 태그 장치의 위치를 계산하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 측위 시스템의 측위 방법.
  6. 로라 게이트 웨이를 통해 로라 네트워크에 연결된 측위 서버;
    상기 측위 서버에게 주변 무선 액세스 포인트 정보를 요청하여 상기 측위 서버로부터 주변 무선 액세스 포인트 정보를 수신하고, 태그 장치로부터 타임 슬롯 할당 요청 신호를 수신했을 때 상기 태그 장치에게 할당된 타임 슬롯 정보 및 상기 주변 무선 액세스 포인트 정보를 전송하는 무선 액세스 포인트; 및
    복수의 무선 액세스 포인트가 송출한 비콘 신호 중 신호의 세기가 가장 센 무선 액세스 포인트(이하 '메인 무선 액세스 포인트')에게 타임 슬롯 할당 요청 신호를 송신하고, 상기 메인 무선 액세스 포인트로부터 할당된 타임 슬롯 정보 및 주변 무선 액세스 포인트 정보(이하 '서브 무선 액세스 포인트')를 수신하고, 할당된 타임 슬롯에 해당할 때마다 상기 메인 무선 액세스 포인트 및 서브 무선 액세스 포인트 사이의 RTT를 측정하며, 상기 RTT 정보를 상기 측위 서버에게 전송하는 태그 장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 측위 시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 메인 무선 액세스 포인트는, 할당한 이력이 없는 타임 슬롯 또는 할당한 이력이 있으나 해당 타임 슬롯에 태그 장치로부터 RTT 측정 관련 신호를 수신하지 않은 타임 슬롯에 대한 정보를 전송하는 것을 특징으로 하는 측위 시스템.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 태그 장치는, 상기 메인 무선 액세스 포인트로부터 비콘 신호가 수신되지 않을 때, 복수의 무선 액세스 포인트가 송출한 비콘 신호 중 신호의 세기가 가장 센 무선 액세스 포인트를 메인 무선 액세스 포인트로 재 선택하는 것을 특징으로 하는 측위 시스템.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 측위 서버는, 상기 무선 액세스 포인트의 위치 정보를 미리 저장하고 있는 것을 특징으로 하는 측위 시스템.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 측위 서버는, 상기 RTT값을 이용하여 삼각 측량법에 따라 상기 태그 장치의 위치를 계산하는 것을 특징으로 하는 측위 시스템.
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