KR20190077717A - 무선 통신 시스템에서 단말 위치를 추정하는 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 단말 위치를 추정하는 방법 및 이를 위한 장치 Download PDF

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KR20190077717A
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Abstract

본 발명에서는 무선 통신 시스템에서 단말 위치를 추정하는 방법 및 이를 위한 장치가 개시된다.
무선 통신 시스템에서 단말의 위치를 추정하는 방법에 있어서, 서버(server) 장치에 의해 수행되는 방법은, 제1 단말로부터, 상기 제1 단말과 다수의 접속 지점(access point)들 간에 측정된 제1 무선 신호 세기 정보(Radio Signal Strength information)를 수신하는 과정과, 상기 수신된 제1 무선 신호 세기 정보를 이용하여, 특정 실내 공간에 대한 무선 신호 세기의 패턴을 나타내는 참조 정보(reference information)를 생성하는 과정과, 제2 단말로부터, 상기 제2 단말과 적어도 하나의 접속 지점 간에 측정된 제2 무선 신호 세기 정보를 수신하는 과정과, 상기 적어도 하나의 접속 지점은 상기 다수의 접속 지점들에 포함되며, 상기 수신된 제2 무선 신호 세기 정보와 상기 참조 정보를 이용하여, 상기 특정 공간 내에서의 상기 제2 단말의 위치를 추정하는 과정을 포함할 수 있다.

Description

무선 통신 시스템에서 단말 위치를 추정하는 방법 및 이를 위한 장치{METHOD AND APPARATUS FOR ESTIMATING POSITION OF TERMINAL IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게 무선 신호 세기를 이용하여 단말의 위치를 추정하기 위한 방법 및 이를 지원하는 장치에 관한 것이다.
실내 공간의 중요성이 부각되면서, 실내 위치 정보에 대한 연구들이 지속적으로 진행되기 시작했다. 그 중에서도, 별도의 하드웨어 장비 없이, 실내에 위치한 접속 지점(Access Point, AP)과 사용자(user)가 가지고 있는 단말(terminal, user equipment)(예: 스마트폰(smartphone) 등)을 이용한 실내 측위 기술이 활발하게 연구되고 있다.
구체적으로, AP에서 전송된 무선 신호(radio signal)를 스마트폰(smartphone)과 같은 단말이 수신할 때, 수신된 무선 신호의 세기(radio signal strength)를 이용한 실내 측위 기술들이 다양하게 개발되어 왔다. 일례로, 무선 신호의 세기는 수신 신호 강도(Received Signal Strength Indication, RSSI)를 의미할 수 있다.
상술한 바와 같이, AP와 단말 간의 무선 신호의 세기를 이용한 기술은 추가적인 인프라(infra)의 설치를 요하지 않는 측면에서 장점이 있다. 그러나, 이와 같은 기술은, 무선 신호의 특성 상, 실내의 장애물과 같은 주변 환경에 영향을 받을 수 있다.
본 명세서는, 무선 신호의 세기를 이용하여 단말에 대한 측위를 수행하는 방법을 제안한다.
구체적으로, 본 명세서는, 단말에 의해 수집된 무선 신호 세기 정보에 기반하여 생성된 무선 신호 세기 패턴(pattern) 정보를 이용하여 단말에게 실내 측위 서비스를 제공하는 방법을 제안한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 위치(location)를 추정하는 방법에 있어서, 서버(server) 장치에 의해 수행되는 방법은, 제1 단말로부터, 상기 제1 단말과 다수의 접속 지점(access point)들 간에 측정된 제1 무선 신호 세기 정보(Radio Signal Strength information)를 수신하는 과정과, 상기 수신된 제1 무선 신호 세기 정보를 이용하여, 특정 실내 공간에 대한 무선 신호 세기의 패턴(pattern)을 나타내는 참조 정보(reference information)를 생성하는 과정과, 제2 단말로부터, 상기 제2 단말과 적어도 하나의 접속 지점 간에 측정된 제2 무선 신호 세기 정보를 수신하는 과정과, 상기 적어도 하나의 접속 지점은 상기 다수의 접속 지점들에 포함되며, 상기 수신된 제2 무선 신호 세기 정보와 상기 참조 정보를 이용하여, 상기 특정 공간 내에서의 상기 제2 단말의 위치를 추정하는 과정을 포함하고, 상기 특정 실내 공간은, 미리 설정된 조건에 따라 다수의 공간들로 구분되며, 상기 특정 실내 공간에 대한 무선 신호 세기의 패턴은, 상기 다수의 공간들 각각에 해당하는 무선 신호 세기의 증감 패턴 정보에 기반하여 설정된다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 방법은, 상기 수신된 제2 무선 신호 세기 정보를 이용하여, 상기 참조 정보를 갱신(update)하는 과정을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 방법에 있어서, 상기 제1 무선 신호 세기 정보는, 상기 특정 공간에서 이동하는 상기 제1 단말의 동선(moving line)을 나타내는 정보와 상기 동선의 각 시점 별 위치에서의 무선 신호 세기 정보의 쌍으로 설정될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 방법에 있어서, 상기 다수의 공간들은, 상기 다수의 접속 지점들의 위치 또는 상기 특정 공간에서의 상기 제1 단말의 동선 중 적어도 하나에 기반하여 설정될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 방법에 있어서, 상기 다수의 접속 지점들의 위치는, 상기 제1 단말에 의해 측정되는 무선 신호 세기의 꼭지점(peak point)을 이용하여 설정될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 방법에 있어서, 상기 무선 신호 세기의 증감 패턴 정보는, 접속 지점의 식별 정보(identification information), 무선 신호 세기의 증가 또는 감소를 나타내는 지시 정보(indication information), 또는 무선 신호 세기의 변화 범위를 나타내는 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 방법에 있어서, 상기 특정 공간 내에서의 상기 제2 단말의 위치를 추정하는 과정은, 은닉 마르코프 모델(hidden markov model)을 이용하여 상기 제2 단말의 위치를 추정하는 과정을 포함하며, 상기 은닉 마르코프 모델의 입력(input)은, 상기 다수의 공간들에 대한 정보로 설정될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 방법에 있어서, 상기 제2 단말의 위치는, 상기 제2 단말의 가속도 값 또는 상기 제2 단말에 대한 자기장 값 중 적어도 하나를 더 이용하여 추정될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 위치(location)를 추정하는 서버에 있어서, 제1 단말로부터, 상기 제1 단말과 다수의 접속 지점(access point)들 간에 측정된 제1 무선 신호 세기 정보(Radio Signal Strength information)를 수신하고, 제2 단말로부터, 상기 제2 단말과 적어도 하나의 접속 지점 간에 측정된 제2 무선 신호 세기 정보를 수신하도록 설정된 송수신부 및, 상기 수신된 제1 무선 신호 세기 정보를 이용하여, 특정 실내 공간에 대한 무선 신호 세기의 패턴(pattern)을 나타내는 참조 정보(reference information)를 생성하고, 상기 수신된 제2 무선 신호 세기 정보와 상기 참조 정보를 이용하여, 상기 특정 공간 내에서의 상기 제2 단말의 위치를 추정하도록 설정된 위치 추정부를 포함하며, 상기 적어도 하나의 접속 지점은 상기 다수의 접속 지점들에 포함되고, 상기 특정 실내 공간은, 미리 설정된 조건에 따라 다수의 공간들로 구분되며, 상기 특정 실내 공간에 대한 무선 신호 세기의 패턴은, 상기 다수의 공간들 각각에 해당하는 무선 신호 세기의 증감 패턴 정보에 기반하여 설정된다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 서버에 있어서, 상기 위치 추정부는, 상기 수신된 제2 무선 신호 세기 정보 중에서 위치 정보와 관련성이 높은 신호 세기 정보를 이용하여, 상기 참조 정보를 갱신(update)하도록 설정될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 서버에 있어서, 상기 제1 무선 신호 세기 정보는, 상기 특정 공간에서 이동하는 상기 제1 단말의 동선(moving line)을 나타내는 정보와 상기 동선의 각 시점 별 위치에서의 무선 신호 세기 정보의 쌍으로 설정될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 서버에 있어서, 상기 다수의 공간들은, 상기 다수의 접속 지점들의 위치 또는 상기 특정 공간에서의 상기 제1 단말의 동선 중 적어도 하나에 기반하여 설정될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 서버에 있어서, 상기 다수의 접속 지점들의 위치는, 상기 제1 단말에 의해 측정되는 무선 신호 세기의 꼭지점(peak point)을 이용하여 설정될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 서버에 있어서, 상기 무선 신호 세기의 증감 패턴 정보는, 접속 지점의 식별 정보(identification information), 무선 신호 세기의 증가 또는 감소를 나타내는 지시 정보(indication information), 또는 무선 신호 세기의 변화 범위를 나타내는 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 서버에 있어서, 상기 위치 추정부는, 은닉 마르코프 모델(hidden markov model)을 이용하여 상기 제2 단말의 위치를 추정하도록 설정되고, 상기 은닉 마르코프 모델의 입력(input)은, 상기 다수의 공간들에 대한 정보로 설정될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 서버에 있어서, 상기 제2 단말의 위치는, 상기 제2 단말의 가속도 값 또는 상기 제2 단말에 대한 자기장 값 중 적어도 하나를 더 이용하여 추정될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신을 이용하여 단말의 위치(location)를 추정하는 시스템에 있어서, 상기 시스템은, 다수의 접속 지점(access point)들로부터 수신되는 무선 신호들을 이용하여 제1 무선 신호 세기 정보(radio signal strength information)를 생성하고, 상기 생성된 제1 무선 신호 세기 정보를 서버(server)로 전송하도록 설정된 제1 단말, 적어도 하나의 접속 지점으로부터 수신되는 무선 신호들을 이용하여 제2 무선 신호 세기 정보를 생성하고, 상기 생성된 제2 무선 신호 세기 정보를 상기 서버로 전송하도록 설정된 제2 단말, 상기 적어도 하나의 접속 지점은 상기 다수의 접속 지점들에 포함되며, 및 상기 제1 단말로부터 수신된 상기 제1 무선 신호 세기 정보를 이용하여, 특정 실내 공간에 대한 무선 신호 세기의 패턴(pattern)을 나타내는 참조 정보(reference information)를 생성하고, 상기 제2 단말로부터 수신된 상기 제2 무선 신호 세기 정보와 상기 참조 정보를 이용하여, 상기 특정 공간 내에서의 상기 제2 단말의 위치를 추정하도록 설정된 상기 서버를 포함하며, 상기 특정 실내 공간은, 미리 설정된 조건에 따라 다수의 공간들로 구분되며, 상기 특정 실내 공간에 대한 무선 신호 세기의 패턴은, 상기 다수의 공간들 각각에 해당하는 무선 신호 세기의 증감 패턴 정보에 기반하여 설정된다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 시스템에 있어서, 상기 서버는, 상기 수신된 제2 무선 신호 세기 정보 중에서 위치 정보와 관련성이 높은 신호 세기 정보를 이용하여, 상기 참조 정보를 갱신(update)하도록 설정될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 시스템에 있어서, 상기 제1 무선 신호 세기 정보는, 상기 특정 공간에서 이동하는 상기 제1 단말의 동선(moving line)을 나타내는 정보와 상기 동선의 각 시점 별 위치에서의 무선 신호 세기 정보의 쌍으로 설정될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 시스템에 있어서, 상기 다수의 공간들은, 상기 다수의 접속 지점들의 위치 또는 상기 특정 공간에서의 상기 제1 단말의 동선 중 적어도 하나에 기반하여 설정될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 단순한 무선 수신 신호 세기의 증감이 아닌, 무선 수신 신호의 세기의 증감 패턴(pattern)을 이용하므로, 일부 무선 수신 신호에 대한 측정이 실패하거나, 부정확하게 수행되더라도 보다 정확한 단말 측위 서비스를 제공할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시 예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 특징을 설명한다.
도 1은 무선 신호를 이용하여 단말의 실내 측위를 수행하는 기법의 예들을 나타낸다.
도 2는 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있는 거리에 따른 무선 신호 세기를 나타낸다.
도 3은 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있는 단말의 이동에 따른 무선 신호 세기의 추세의 일 예를 나타낸다.
도 4는 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있는 단말의 이동에 따른 무선 신호 세기의 추세의 다른 예를 나타낸다.
도 5는 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있는 단말의 위치를 추정하는 방법에 대한 시스템 구조(system structure)를 나타낸다.
도 6은 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있는 참조 정보(reference information)를 생성하는 방법의 예를 나타낸다.
도 7은 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있는 단말의 위치를 추정하기 위한 은닉 마르코프 모델의 예를 나타낸다.
도 8은 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있는 단말의 실내 측위를 위한 참조 정보를 갱신하는 방법의 예를 나타낸다.
도 9는 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있는 단말의 실내 측위 서비스를 제공하기 위한 동작 순서도를 나타낸다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.
몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다.
실내에 설치된 접속 지점(Access Point, AP)(예: 블루투스 AP, WiFi AP 등)와 단말(예: 스마트폰(smartphone)) 간의 무선 수신 신호 세기(Received Signal Strength, RSS)를 이용한 실내 측위(indoor positioning) 기술은 다양하게 개발되어 왔다. 신호 세기를 이용한 실내 측위 기술은 AP와 단말을 제외한 다른 장치가 필요 없다는 장점이 있다.
다만, 다양한 요소에 영향을 받는 무선 신호의 특성으로 인하여, 신호 세기를 이용한 실내 측위 기술은 정확도가 낮아질 수 있다. 이에 따라, 실내 측위의 정확도를 높이기 위한 부가적인 작업이 요구될 수 있다.
본 명세서에서는 무선 신호 세기의 특성에 의해 발생될 수 있는 실내 측위 기술의 여러 단점을 보완하는 방법을 제안한다. 구체적으로, 본 발명은 AP와 단말 간의 무선 수신 신호 강도(Received Signal Strength Indication, RSSI)의 특정 패턴을 이용하여 단말에 대한 실내 측위를 수행하는 방법을 제안한다.
우선, 기존에 개발되어 온 실내 측위 기술들에 대해 살펴본다.
도 1은 무선 신호를 이용하여 단말의 실내 측위를 수행하는 기법의 예들을 나타낸다. 도 1은 단지 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니다.
도 1의 (a)는 실내에 배치된 AP(즉, Anchor)의 위치와 각 AP로부터 단말(즉, Target)까지의 거리를 이용하는 삼변 측량 기법(trilateration scheme)을 나타낸다.
삼변 측량 방법은 AP와 단말 간의 거리와 무선 신호 세기와의 관계를 이용하여 단말에 대한 실내 측위를 수행하는 방법이다. 다만, 삼변 측량 방법은, 실내의 AP의 위치를 모두 파악하기 위한 비용이 발생될 수 있으며, 실내 공간의 구조, 실내의 사람(또는 물건)에 의한 산란(또는 반사), 및/또는 온도 등에 영향을 받을 수 있는 문제가 있다.
도 1의 (b)는 미리 각 위치 별 무선 신호 값을 기록하고, 기록된 정보를 이용하여 실내 위치 측위를 수행하는 패턴 인식 기법(fingerprint scheme)을 나타낸다.
패턴 인식 기법은, 여러 위치에서 수신되는 무선 신호의 세기를 측정하여 각 참조 위치(reference position)에 해당하는 신호 세기를 기록하여 라디오 지도(radio map)를 구성하는 방법이다. 라디오 지도는 도 1의 (b)에 나타난 것과 같이 위치에 따른 무선 신호의 세기(예: dBm 단위의 신호 세기))를 표시한 정보를 의미할 수 있다.
이 후, 단말이 수신하는 신호의 세기와 특징이 비슷한 신호 세기 및 이에 해당하는 참조 위치를 라디오 지도에서 찾는 방식을 통해 사용자의 위치가 추정될 수 있다. 이 때, 참조 위치 간 간격이 좁을수록, 더 많은 양의 신호 세기 정보를 수집할수록, 및/또는 AP의 수가 많은 수록 실내 측위의 정확도가 향상될 수 있다. 다만, 이 경우, 라디오 지도를 구성하기 위한 비용 및 시간이 증가할 수 있는 문제가 있다.
상술한 바와 같이, 기존의 무선 신호 세기(RSS)를 이용한 실내 측위 기술은 정확도가 떨어지거나, 시스템 구성에 많은 비용이 들거나, 또는 실제 환경에 적용하기 어렵다는 문제가 발생될 수 있다. 이에 따라, 본 명세서는 적은 초기 비용으로 높은 정확도를 갖는 실내 측위 기술을 제안한다. 일례로, 본 명세서에서 제안하는 방법은, 벽과 복도가 많은 닫힌 공간에서 적용되는 것(예: 실내 네비게이션(indoor navigation))이 바람직할 수 있다.
본 명세서에서 제안하는 방법은 시스템 구성을 위한 비용을 최소화하는 것을 목적으로 한다. 또한, 해당 방법은, 여러 요소들로부터 영향을 받는 무선 신호의 불안정성을 제거하기 위해 무선 신호의 증감 추세(increase/decrease trend)(즉, 무선 신호의 증감 패턴(increase/decrease pattern))을 이용하는 알고리즘을 제안한다.
이 때, 본 명세서에서 제안하는 방법은, 실내 측위 기술이 적용될 장소의 평면도에 대한 정보를 단말 및/또는 서버가 가지고 있는 것을 가정한다. 또한, 실내 공간에 적정 수 이상의 AP들이 설치되어 있으며, AP들이 고르게 분포되어 있는 경우가 가정된다. 또한, 실내 측위의 대상이 되는 사용자는 무선 통신(예: Wi-Fi 통신, 근거리 통신 등)이 활성화된 단말을 가지고 있어야 한다.
도 2는 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있는 거리에 따른 무선 신호 세기를 나타낸다. 도 2는 단지 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니다.
무선 신호 신호의 세기는 송신단(예: AP)과 수신단(예: 단말) 간의 거리뿐만 아니라, 다른 요소에 의한 영향을 받을 수 있다. 예를 들어, 실내의 벽, 사람, 구조물 등에 의해 흡수되거나 산란(또는 반사)되면서 신호의 세기가 달라질 수 있다. 또한, 온도 및/또는 습도에 따라서도 신호의 세기가 달라질 수 있다.
다만, 신호 세기는 거리에 의해 가장 큰 영향을 받는다. 이에 따라, 단말과 AP 간의 거리가 줄어들면 신호 세기가 점점 증가하는 추세가 나타나고, 단말과 AP 간의 거리가 커지면 신호 세기가 점점 감소하는 추세가 나타난다.
도 2에 나타난 것과 같이, 잡음(noise)이 포함되어 있지만, AP와 단말 간의 거리가 0 미터(m)부터 14 미터까지 멀어지는 동안, 신호 세기가 줄어드는 것을 확인할 수 있다.
상술한 원리를 이용하여, 단말(즉, 사용자)이 이동할 때, 무선 신호의 세기의 변화를 파악하여 단말이 AP의 어느 쪽에 있는지 파악할 수 있다.
도 3은 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있는 단말의 이동에 따른 무선 신호 세기의 추세의 일 예를 나타낸다. 도 3은 단지 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니다.
도 3을 참고하면, 단말(즉, 사용자)이 오른쪽에서 왼쪽으로 이동함에 따라 무선 신호 세기가 증가하면, 해당 단말은 AP의 오른쪽에 위치하는 것으로 결정(또는 판단)될 수 있다. 또한, 단말이 오른쪽에서 왼쪽으로 이동함에 따라 무선 신호 세기가 감소하면, 해당 단말은 AP의 왼쪽에 위치하는 것으로 결정될 수 있다.
또한, 실내 공간에 AP가 여러 개 존재하는 경우에도 이와 같은 원리가 적용될 수 있다.
도 4는 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있는 단말의 이동에 따른 무선 신호 세기의 추세의 다른 예를 나타낸다. 도 4는 단지 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니다.
도 4를 참고하면, 각 AP에서 수신한 무선 신호 세기의 추세를 분석함으로써 이동하는 단말(즉, 사용자)의 위치를 추정할 수 있다. 도 4에 나타난 것과 같이, 단말이 이동함에 따른 각 AP에 대한 무선 신호의 증감 추세를 이용하여, 단말의 위치가 추정될 수 있다.
다만, 상술한 원리들을 이용하는 경우 오차 및/또는 영향을 주는 요소가 많은 무선 신호 세기의 특성을 고려하여, 은닉 마르코프 모델(Hidden Markov Model)을 적용하여 확률적으로 단말의 위치를 추정하는 방법이 고려될 수 있다. 추가적으로, 정확도를 높이기 위하여, 단말의 위치를 추정하기 위하여, 해당 단말에 장착된 가속도 센서 및/또는 자기장 센서 등이 이용될 수도 있다. 이에 대한 내용은, 이하 단말의 위치 추정을 수행하는 방법에 대한 부분에서 보다 구체적으로 설명된다.
이하, 본 명세서에서 제안하는 방법의 전반적인 동작 순서(즉, 시나리오)에 대해 살펴본다.
도 5는 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있는 단말의 위치를 추정하는 방법에 대한 시스템 구조(system structure)를 나타낸다. 도 5는 단지 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니다.
도 5를 참고하면, 해당 시스템 구조는 제1 단말(예: 관리자(manager)의 스마트폰), 제2 단말(예: 사용자(user)의 스마트폰), 및 서버(server)(예: 메인 시스템(main system))으로 구성될 수 있다. 이 때, 해당 방법이 특정 실내 공간에서 제2 단말의 위치를 추정하기 위해 이용되는 경우가 가정된다.
또한, 제1 단말은, AP 등으로부터 전송되는 무선 신호를 이용하여 무선 신호 세기를 수집하는 신호 세기 수집부 및 자신의 위치를 저장하는 위치 기록부를 포함할 수 있다. 여기에서 신호 세기 수집부 및 위치 기록부는, 실내 측위 관련 제어부로 지칭될 수 있다. 추가적으로, 도 5에는 나타나 있지 않지만, 제1 단말은 서버 및 다른 장치들과의 통신을 수행하기 위한 송수신부를 포함한다. 이 경우, 송수신부는 신호 세기 수집부 및 위치 기록부(즉, 실내 측위 관련 제어부)와 기능적으로 결합될 수 있다.
또한, 제2 단말은 AP 등으로부터 전송되는 무선 신호를 이용하여 무선 신호 세기를 수집하는 신호 세기 수집부를 포함할 수 있다. 추가적으로, 제2 단말은 서버 및 다른 장치들과의 통신을 수행하기 위한 송수신부를 포함한다. 이 경우, 송수신부는 신호 세기 수집부와 기능적으로 결합될 수 있다.
또한, 서버는, 실내 측위 서비스와 관련된 참조 정보를 생성하는 참조 정보 생성부, 제2 단말로부터 수신된 정보와 참조 정보를 비교하여 단말의 위치를 추정하는 단말 위치 추정부를 포함할 수 있다. 여기에서, 참조 정보 생성부 및 단말 위치 추정부는, 위치 추정부 또는 실내 측위 관련 제어부로 지칭될 수 있다. 추가적으로, 서버는 다른 장치들(예: 제1 단말, 제2 단말 등)과의 통신을 수행하기 위한 송수신부를 포함한다. 이 경우, 송수신부는 참조 정보 생성부 및/또는 단말 위치 추정부와 기능적으로 결합될 수 있다.
S505 단계에서, 제1 단말(1st UE)은 위치 정보 및 무선 신호 세기에 대한 정보를 수집할 수 있다. 여기에서, 위치 정보와 무선 신호 세기는 쌍(pair)으로 설정될 수 있다.
또한, 위치 정보는, 제1 단말의 이동 경로(즉, 동선)에 따른 위치가 기록된 정보를 의미할 수 있다. 또한, 무선 신호 세기에 대한 정보는 제1 단말이 실내 공간을 이동하며 하나 이상의 AP들과 무선 신호를 교환함에 따라 측정될 수 있다.
일례로, 제1 단말은 실내 측위를 수행하고자 하는 공간을 1 미터 단위로 이동하며 무선 신호 정보를 수집할 수 있다. 또는, 비용 측면보다 실내 측위의 정확도를 높여야 할 필요가 있는 경우, 제1 단말은 1 미터 보다 더 좁은 간격으로 무선 신호 세기 정보를 수집하거나, 반복하여 무선 신호 세기 정보를 수집하도록 설정될 수도 있다.
S510 단계에서, 서버는 제1 단말에 의해 전달된 위치 정보 및 무선 신호 세기에 대한 정보(예: 일정 위치 간격을 기준으로 측정된 무선 신호 세기 정보)를 이용하여 실내 측위에 이용될 참조 정보(reference information)(또는 참조 데이터)를 생성할 수 있다. 이 때, 서버는, 실내 측위가 수행될 공간에 대한 정보를 미리 갖고 있을 수도 있다.
예를 들어, 서버는, 실내 공간을 적절한 구역들(즉, 미리 설정된 조건에 따라 구분된 다수의 공간들)로 나누고, 각 구역에서 측정될 것으로 예측되는 무선 신호 세기와 증감 추세를 결정(또는 산출)한다.
S515 단계에서, 제2 단말은 특정 실내 공간을 이동하며, 특정 실내 공간에 배치된 AP들과의 무선 신호 교환을 통해, 무선 신호 세기 정보를 수집할 수 있다.
이 경우, 제2 단말은 무선 신호 세기 값, 무선 신호 세기에 대한 증감 추세, 무선 신호의 신뢰율 등을 측정할 수 있다. 여기에서, 무선 신호의 신뢰율은 측정된 무선 신호의 값이 현재 위치에서 측정될 것으로 예상되는 신호 값의 오차 범위에 포함될 확률을 의미할 수 있다. 이 때, 무선 신호 세기의 증감 추세를 쉽게 파악하기 위하여 평활화(smoothing) 등의 처리과정이 수행될 수도 있다.
상기 제2 단말은 상기 수집된 무선 신호 세기 정보를 서버로 전달할 수 있다.
이 후, S520 단계에서, 서버는 S510 단계에서 생성된 참조 정보 및 S 515 단계에서 수신된 제2 단말로부터 측정된 무선 신호 세기 정보를 이용하여(또는 비교하여) 제2 단말의 위치를 추정할 수 있다.
예를 들어, 서버는, 제2 단말의 위치를 추정하기 위하여 은닉 마르코프 모델(Hidden Markov Model)을 이용할 수 있다. 즉, 서버는 은닉 마르코프 모델을 이용하여 제2 단말이 위치할 가능성이 가장 높은 구역(또는 공간)을 판단할 수 있다. 이 때, 필요에 따라, 서버는 추측 항법 기법(dead reckoning scheme) 등을 추가적으로 연동(또는 이용)할 수 있다.
이 후, S525 단계에서, 서버는 추정된 제2 단말의 위치를 나타내는 정보를, 제2 단말에게 제공할 수 있다. 또한, S530 단계에서, 서버는, 추정된 제2 단말의 위치에 대한 정확도에 따라, 제2 단말로부터 수신된 무선 신호 세기 정보를 S510 단계에서 생성된 참조 정보의 갱신(update)에 이용할 수 있다. 설명의 편의를 위하여 S525 단계 및 S530 단계는 별개인 것으로 설정되었지만, 이에 한정되는 것은 아니며, S525 단계 및 S530 단계는 동시에(simultaneously), 또는 역순(inverse order)으로 수행될 수도 있음은 물론이다.
이하, 상술한 내용들 중에서 1) S505 단계 및 S510 단계에 해당하는 단말의 위치를 추정하기 위한 참조 정보(reference information)를 생성하는 과정, 2) S520 단계에 해당하는 은닉 마르코프 모델을 이용하여 단말의 위치를 추정하는 과정, 및 3) S530 단계에 해당하는 참조 정보를 갱신하는 과정에 대한 내용에 대해 구체적으로 살펴본다.
참조 정보 생성(Reference information generation)
단말에 대한 실내 측위 서비스를 제공하기 위해서는, 관리자(manager)(즉, 서비스 제공자)는 특정 실내 공간에 대한 참조 정보를 미리 생성할 필요가 있다.
관리자는 단말(예: 도 5의 제1 단말)을 이용하여 특정 실내 공간을 이동하며 위치 정보 및 해당 위치에서의 무선 신호 세기 정보를 수집할 수 있다. 예를 들어, 제1 단말은 1 미터 단위로 특정 실내 공간을 이동하며 위치 정보와 해당 위치에 대한 무선 신호 세기 정보를 나타내는 위치-무선 신호 세기 쌍(pair) 정보를 수집할 수 있다.
이 후, 관리자는 메인 시스템(예: 도 5의 서버)을 이용하여, 위치 정보 및 무선 신호 세기 정보가 분석된 참조 정보를 생성할 수 있다.
예를 들어, 단말이 AP의 무선 신호 영역을 통과하면서 나타나는 무선 신호의 꼭지점(tipping point)(즉, 수신 신호 세기의 꼭지점(RSS peak))를 이용하여 AP(들)의 위치가 식별(또는 파악)될 수 있다. 메인 시스템은, 특정 실내 공간에 대한 정보 및 식별된 AP(들)의 위치를 이용하여 상기 특정 실내 공간을 일정한 구역들(즉, 다수의 공간들)로 구분할 수 있다. 이 후, 메인 시스템은, 각 구역에서 측정될 것으로 예측되는 무선 신호 세기 값 및/또는 무선 신호 세기에 대한 증감 추세(예: 세기 증가 또는 세기 감소) 등을 산출할 수 있다.
이 때, 무선 신호 세기 값 및/또는 무선 신호 세기에 대한 증감 추세 이외에 다른 정보를 이용하고자 하는 경우, 메인 시스템은 상기 다른 정보들도 위치 정보와 함께 기록하여 이용할 수 있다. 일례로, 단말은 실내 위치 정보, AP 별 무선 신호 정보, 및 부가적인 정보를 수집할 수 있다. 이 경우, 해당 정보를 전달받은 서버는, 실내 구역 정보, 무선 신호 세기에 대한 증감 추세를 나타내는 정보, 무선 신호 세기에 대한 정보, 및 부가적인 정보를 참조 정보로 생성할 수 있다.
도 6은 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있는 참조 정보(reference information)를 생성하는 방법의 예를 나타낸다. 도 6은 단지 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니다.
도 6을 참고하면, 관리자는 특정 실내 공간에서의 실내 측위 서비스를 제공하는 경우가 가정된다. 일례로, 관리자는 도 5에서 설명된 제1 단말 및 서버를 이용하여 제2 단말에게 실내 측위 서비스를 제공할 수 있다.
도 6의 (a)는 관리자가 실내 측위 서비스를 제공할 특정 실내 공간의 예를 나타낸다. 도 6의 (a)를 참고하면, 상기 특정 실내 공간은 사용자(즉, 단말)이 이동할 수 있는 경로(즉, 동선)가 미리 설정되어 있으며, 해당 경로에서의 이동 방향(direction)까지 설정될 수도 있다. 또한, 상기 특정 실내 공간에 다수의 AP들(즉, AP A, AP B, AP C, 및 AP D)이 배치되어 있는 경우가 가정된다.
도 6의 (b)는 관리자가 단말(예: 도 5의 제1 단말) 및 메인 시스템(예: 도 5의 서버)을 이용하여 생성된 참조 정보(즉, 참조 데이터)를 나타낸다. 특정 실내 공간은, 미리 설정된 조건에 따라 16 개의 구역들(즉, 16 개의 공간들)로 구분될 수 있다.
이 경우, 각 구역에 대해 무선 신호 세기의 증감 패턴 등에 대한 정보가 설정될 수 있다. 예를 들어, 각 구역에 해당하는 정보는, 각 AP 별 무선 신호 세기의 증감 추세(예: increase 또는 decrease), 무선 신호 세기의 범위(예: dBm range [-60 -75]), 및/또는 이동 방향(예: 북쪽) 등이 포함될 수 있다.
이와 같이, 각 구역들에 대해 설정되는 정보는 무선 신호 세기의 추세를 나타내는 패턴 정보로 지칭될 수 있으며, 상기 참조 정보는 이와 같은 다수의 패턴 정보의 합집합으로 구성될 수 있다. 다시 말해, 상기 참조 정보는, 무선 신호 세기에 대한 다수의 예측 증감 패턴들로 구성될 수 있다.
은닉 마르코프 모델(Hidden Markov Model)을 이용한 단말의 위치 추정
단말의 위치를 추정할 때, 무선 신호의 잡음(noise)을 필터링(filtering)하기 위하여, 은닉 마르코프 모델이 이용될 수 있다. 여기에서, 은닉 마르코프 모델은 숨겨져 있는 상태와 관측 가능한 상태에 따른 출력으로 구성된다.
이 경우, 상태(Staten)는 상술한 참조 정보에 포함된 실내 구역 정보(즉, 특정 실내 공간을 분할한 구역들 중 하나를 나타내는 정보)에 해당할 수 있다. 여기에서, 상태는 상기 은닉 마르코프 모델에 대한 입력에 해당할 수 있다. 또한, 상기 은닉 마르코프 모델에 대한 출력(Outputm)은 상술한 참조 정보에 포함된 무선 신호 세기 값 및/또는 무선 신호 세기에 대한 증감 추세 등에 해당할 수 있다.
일례로, 상태(Staten)는 (f(x, y)로 나타낸 영역, 층수)의 형태로 표현될 수 있다. 또한, 출력(Outputm)은 (무선 신호 세기 추세, 무선 신호 세기 값의 범위, 무선 신호 세기의 신뢰도)의 형태로 표현될 수 있다. 앞서 언급한 바와 같이, 무선 신호에 대한 정보 이외에 다른 정보를 이용하기 원하는 경우, 출력 정보에 부가적인 정보를 추가시키는 방법이 고려될 수 있다.
또한, 은닉 마르코프 모델은 천이 확률 및 출력 확률을 산출할 필요가 있다. 여기에서, 천이 확률은 어떤 상태에서 다른 상태로 전이할 확률을 의미한다. 이 때, 상태는 구역 정보를 나타내기 때문에, 구역 정보를 포함하는 실내 정보를 이용하여 천이 확률이 산출될 수 있다. 반면, 출력 확률은 어떤 상태에 있을 때 특정 출력이 관측될 확률을 의미한다. 이 때, 출력은 무선 신호 정보(예: 무선 신호 세기와 관련된 정보)를 나타내기 때문에, 각 구역 별로 나타날 것으로 예상되는 무선 신호 세기의 증감 추세 등을 이용하여 산출될 수 있다.
또한, 은닉 마르코프 모델에 단말(즉, 사용자)이 시간 별로 수집한 무선 신호에 대한 정보가 입력되면, 해당 단말이 위치할 확률이 가장 높은 위치가 출력될 수 있다.
도 7은 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있는 단말의 위치를 추정하기 위한 은닉 마르코프 모델의 예를 나타낸다. 도 7은 단지 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니다.
도 7을 참고하면, 특정 실내 공간에는 3 개의 AP들(AP 1, AP 2, 및 AP 3)이 존재하며, 4 개의 구역들로 구분되는 경우가 가정된다.
이 경우, 은닉 마르코프 모델의 입력 즉, 상태는 구역에 대한 정보(area information)으로 설정될 수 있다. 또한, 은닉 마르코프 모델의 출력 즉, 관측(observation)은 무선 신호 세기와 관련된 정보(예: 이동 방향, AP에 대한 정보, 무선 신호 세기의 증감 추세, 무선 신호 세기의 범위 등)으로 설정될 수 있다.
이 때, 은닉 마르코프 모델을 이용하면, 각 상태 및 관측에 대한 확률 값이 산출될 수 있다. 여기에서, 확률 값은 상태 천이 확률(state transition probability) 값 및 출력 확률(output probability) 값으로 분류될 수 있다.
이 경우, 은닉 마르코프 모델에 단말(여기에서, 단말은 실내 측위 서비스를 받기 원하는 단말)에 의해 시간 별로 수집된 무선 신호 정보가 입력되면, 해당 단말이 존재할 확률이 가장 높은 것으로 판단되는 위치에 대한 정보가 출력될 수 있다.
참조 정보의 갱신(reference information update)
실내 측위 서비스를 제공받기 원하는 단말(예: 도 5의 제2 단말)에 의해 수집된 정보(즉, 무선 신호 세기 정보)와 참조 정보를 은닉 마르코프 모델을 이용하여 비교함에 따라 해당 단말의 위치가 추정되는 경우, 은닉 마르코프 모델의 결과로 추정된 위치 정보 및 확률 값이 함께 출력될 수 있다.
이 때, 상기 확률 값이 높다는 것은, 단말의 위치가 보다 정확하게 추정되었으며, 단말에 의해 수집된 정보가 추정된 위치와 강한 관계가 있다는 것을 의미할 수 있다. 즉, 상기 확률 값이 높다는 것은, 단말의 위치 추정이 정확하게 수행되었으며, 해당 단말에 의해 수집된 정보의 정확도가 높다는 것을 의미할 수 있다.
은닉 마르코프 모델에 의해 출력된 확률 값이 높은 경우, 관리자의 메인 시스템(예: 도 5의 서버)은 실내 측위 서비스를 제공받기 원하는 단말(예: 도 5의 제2 단말)에 의해 수집된 정보를 이용하여 참조 정보를 갱신할 수 있다.
도 8은 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있는 단말의 실내 측위를 위한 참조 정보를 갱신하는 방법의 예를 나타낸다. 도 8은 단지 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
도 8을 참고하면, 사용자(user)(예: 도 5의 제2 단말)에 의해 수집된 무선 신호 세기와 관련된 정보의 정확도가 은닉 마르코프 모델을 통해 높게 평가된 경우가 가정된다.
예를 들어, 기존에 생성된 참조 정보에서, 구역 9(area no.9)에 대한 정보는 (AP 1: Increase, [-60 -75]), (AP 2: Decrease, [-30 -40]), (AP 3: Increase, [-40 -55]), 및 (AP 4: Decrease, [-70 -85])로 구성될 수 있다. 이와 달리, 사용자(즉, 실내 측위 서비스를 제공 받기 원하는 단말)에 의해 수집된 정보가 (AP 1: Increase, [-55 -65]), (AP 2: Decrease, [-35 -40]), (AP 3: Increase, [-45 -60]), 및 (AP 4: Decrease, [-70 -85])으로 구성될 수 있다.
이 때, 상술한 은닉 마르코프 모델에 의해 상기 사용자에 의해 수집된 정보의 정확도가 높게 판단되는 경우, 상기 기존의 참조 정보는 상기 사용자에 의해 수집된 정보에 의해 갱신될 수 있다. 상기 예시의 경우, AP 1에 대한 무선 신호 세기의 범위가 [-60 -75]에서 [-55 -65]로 갱신되고, AP 2에 대한 무선 신호 세기의 범위가 [-30 -40]에서 [-35 -40]으로 갱신되고, AP 3에 대한 무선 신호 세기의 범위가 [-40 -55]에서 [-45 -60]으로 갱신될 수 있다.
도 9는 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있는 단말의 실내 측위 서비스를 제공하기 위한 동작 순서도를 나타낸다. 도 9는 단지 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니다.
도 9를 참고하면, 제1 단말 및 서버는 실내 측위 서비스 제공자 측의 장치이고, 제2 단말은 해당 서비스를 제공 받기 원하는 사용자 측의 장치인 경우가 가정된다. 이 경우, 제1 단말, 서버, 및 제2 단말 각각은 상술한 도 5에서의 제1 단말, 서버, 및 제2 단말에 대응될 수 있다.
S905 단계에서, 서버는 제1 단말로부터, 제1 단말과 다수의 AP들 간에 측정된 제1 무선 신호 세기 정보를 수신할 수 있다. 예를 들어, 제1 단말은 서버로 특정 실내 공간에 대한 위치-무선 신호 세기의 쌍으로 구성된 정보를 보고할 수 있다.
이후, S910 단계에서, 서버는, 수신된 제1 무선 신호 세기 정보를 이용하여, 특정 실내 공간에 대한 무선 신호 세기의 패턴을 나타내는 참조 정보(또는 참조 데이터)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 서버는 도 6에서 상술한 바와 같은 참조 정보를 생성할 수 있다. 이 때, 특정 실내 공간은, 미리 설정된 조건에 따라 다수의 공간들로 구분될 수 있다. 또한, 특정 실내 공간에 대한 무선 신호 세기의 패턴은, 다수의 공간들 각각에 해당하는 무선 신호 세기의 증감 패턴 정보(예: 도 6에 나타난 구역 9에 대한 정보)에 기반하여 설정될 수 있다.
S915 단계에서, 서버는, 제2 단말로부터, 제2 단말과 적어도 하나의 AP 간에 측정된 제2 무선 신호 세기 정보를 수신할 수 있다. 이 때, 적어도 하나의 AP는 S905 단계에서 언급된 다수의 AP들에 포함된다.
S920 단계에서, 서버는, 수신된 제2 무선 신호 세기 정보와 참조 정보를 이용하여, 특정 공간 내에서의 제2 단말의 위치를 추정할 수 있다.
또한, 서버는, 수신된 제2 무선 신호 세기 정보를 이용하여, 참조 정보를 갱신할 수 있다. 예를 들어, 상술한 바와 같이, 제2 무선 신호 세기 정보에 대한 정확도가 일정 수준으로 확보되는 경우, 서버(예: 메인 시스템)는 제2 무선 신호 세기 정보를 이용하여 참조 정보를 갱신할 수 있다. 구체적으로, 서버는 제2 단말로부터 수신된 제2 무선 신호 세기 정보 중에서 위치 정보와 관련성이 높은 신호 세기 정보를 이용하여 참조 정보를 갱신할 수 있다. 여기에서, 위치 정보와 관련성이 높은 것은, 제2 단말에 의해 수집된 정보가 서버에 의해 추정된 위치와 강한 관계가 있다는 것을 의미할 수 있다.
또한, 앞서 언급한 바와 같이, 제1 무선 신호 세기 정보는, 특정 공간에서 이동하는 제1 단말의 동선을 나타내는 정보와 동선의 각 시점 별 위치에서의 무선 신호 세기 정보의 쌍으로 설정될 수 있다.
또한, 상기 다수의 공간들은 다수의 AP들의 위치 또는 특정 공간에서의 제1 단말의 동선 중 적어도 하나의 기반하여 설정될 수 있다. 이 때, 다수의 AP들의 위치는, 제1 단말에 의해 측정되는 무선 신호 세기의 꼭지점(peak point)을 이용하여 설정될 수 있다.
또한, 무선 신호 세기의 증감 패턴 정보는, 상술한 바(예: 도 6)와 같이, AP의 식별 정보(identification information), 무선 신호 세기의 증가 또는 감소를 나타내는 지시 정보(indication information), 또는 무선 신호 세기의 변화 범위를 나타내는 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 제2 단말의 위치는 은닉 마르코프 모델을 이용하여 추정될 수 있으며, 이 때, 은닉 마르코프의 입력은 다수의 공간들에 대한 정보로 설정될 수 있다. 이 경우, 제2 단말의 위치는 제2 단말의 가속도 값(예: 가속도 센서) 또는 제2 단말에 대한 자기장 값 중 적어도 하나를 더 이용하여 추정될 수도 있다.
또한, 앞서 설명된 내용은 단말의 실내 측위를 위한 것을 중점으로 하여 설명되었지만, 실외에서도 무선 신호를 송출하는 장치가 적절하게 배치된 경우에는 상술한 방법들이 동일하게 적용될 수도 있다. 예를 들어, 실외에 비콘(beacon)을 송출하는 장치가 적절하게 배치되어 있는 경우, 서버는 상술한 바와 같은 방법들을 이용하여 단말에게 측위 서비스를 제공할 수 있다.
이상에서 설명된 실시 예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시 예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시 예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시 예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시 예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시 예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시 예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.
본 발명에 따른 실시 예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시 예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시 예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리는 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
본 발명은 본 발명의 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 통상의 기술자에게 자명하다. 따라서, 상술한 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
본 발명의 무선 통신 시스템에서 단말의 위치를 추정하는 방안은 근거리 통신을 이용하는 경우를 중점적으로 설명되었지만, 근거리 통신 이외에도 다양한 무선 통신 시스템에 적용될 수 있다.

Claims (20)

  1. 무선 통신 시스템에서 단말의 위치(location)를 추정하는 방법에 있어서, 서버(server) 장치에 의해 수행되는 방법은,
    제1 단말로부터, 상기 제1 단말과 다수의 접속 지점(access point)들 간에 측정된 제1 무선 신호 세기 정보(Radio Signal Strength information)를 수신하는 과정과,
    상기 수신된 제1 무선 신호 세기 정보를 이용하여, 특정 실내 공간에 대한 무선 신호 세기의 패턴(pattern)을 나타내는 참조 정보(reference information)를 생성하는 과정과,
    제2 단말로부터, 상기 제2 단말과 적어도 하나의 접속 지점 간에 측정된 제2 무선 신호 세기 정보를 수신하는 과정과, 상기 적어도 하나의 접속 지점은 상기 다수의 접속 지점들에 포함되며,
    상기 수신된 제2 무선 신호 세기 정보와 상기 참조 정보를 이용하여, 상기 특정 공간 내에서의 상기 제2 단말의 위치를 추정하는 과정을 포함하고,
    상기 특정 실내 공간은, 미리 설정된 조건에 따라 다수의 공간들로 구분되며,
    상기 특정 실내 공간에 대한 무선 신호 세기의 패턴은, 상기 다수의 공간들 각각에 해당하는 무선 신호 세기의 증감 패턴 정보에 기반하여 설정되는 것을 특징으로 하는 위치 추정 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 수신된 제2 무선 신호 세기 정보 중에서 위치 정보와 관련성이 높은 신호 세기 정보를 이용하여, 상기 참조 정보를 갱신(update)하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 추정 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 무선 신호 세기 정보는, 상기 특정 공간에서 이동하는 상기 제1 단말의 동선(moving line)을 나타내는 정보와 상기 동선의 각 시점 별 위치에서의 무선 신호 세기 정보의 쌍으로 설정되는 것을 특징으로 하는 위치 추정 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 다수의 공간들은, 상기 다수의 접속 지점들의 위치 또는 상기 특정 공간에서의 상기 제1 단말의 동선 중 적어도 하나에 기반하여 설정되는 것을 특징으로 하는 위치 추정 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 다수의 접속 지점들의 위치는, 상기 제1 단말에 의해 측정되는 무선 신호 세기의 꼭지점(peak point)을 이용하여 설정되는 것을 특징으로 하는 위치 추정 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 무선 신호 세기의 증감 패턴 정보는, 접속 지점의 식별 정보(identification information), 무선 신호 세기의 증가 또는 감소를 나타내는 지시 정보(indication information), 또는 무선 신호 세기의 변화 범위를 나타내는 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 추정 방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 특정 공간 내에서의 상기 제2 단말의 위치를 추정하는 과정은,
    은닉 마르코프 모델(hidden markov model)을 이용하여 상기 제2 단말의 위치를 추정하는 과정을 포함하며,
    상기 은닉 마르코프 모델의 입력(input)은, 상기 다수의 공간들에 대한 정보로 설정되는 것을 특징으로 하는 위치 추정 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제2 단말의 위치는, 상기 제2 단말의 가속도 값 또는 상기 제2 단말에 대한 자기장 값 중 적어도 하나를 더 이용하여 추정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 무선 통신 시스템에서 단말의 위치(location)를 추정하는 서버에 있어서,
    제1 단말로부터, 상기 제1 단말과 다수의 접속 지점(access point)들 간에 측정된 제1 무선 신호 세기 정보(Radio Signal Strength information)를 수신하고, 제2 단말로부터, 상기 제2 단말과 적어도 하나의 접속 지점 간에 측정된 제2 무선 신호 세기 정보를 수신하도록 설정된 송수신부 및,
    상기 수신된 제1 무선 신호 세기 정보를 이용하여, 특정 실내 공간에 대한 무선 신호 세기의 패턴(pattern)을 나타내는 참조 정보(reference information)를 생성하고, 상기 수신된 제2 무선 신호 세기 정보와 상기 참조 정보를 이용하여, 상기 특정 공간 내에서의 상기 제2 단말의 위치를 추정하도록 설정된 위치 추정부를 포함하며,
    상기 적어도 하나의 접속 지점은 상기 다수의 접속 지점들에 포함되고,
    상기 특정 실내 공간은, 미리 설정된 조건에 따라 다수의 공간들로 구분되며,
    상기 특정 실내 공간에 대한 무선 신호 세기의 패턴은, 상기 다수의 공간들 각각에 해당하는 무선 신호 세기의 증감 패턴 정보에 기반하여 설정되는 것을 특징으로 하는 서버.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 위치 추정부는, 상기 수신된 제2 무선 신호 세기 정보 중에서 위치 정보와 관련성이 높은 신호 세기 정보를 이용하여, 상기 참조 정보를 갱신(update)하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 서버.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 제1 무선 신호 세기 정보는, 상기 특정 공간에서 이동하는 상기 제1 단말의 동선(moving line)을 나타내는 정보와 상기 동선의 각 시점 별 위치에서의 무선 신호 세기 정보의 쌍으로 설정되는 것을 특징으로 하는 서버.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 다수의 공간들은, 상기 다수의 접속 지점들의 위치 또는 상기 특정 공간에서의 상기 제1 단말의 동선 중 적어도 하나에 기반하여 설정되는 것을 특징으로 하는 서버.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 다수의 접속 지점들의 위치는, 상기 제1 단말에 의해 측정되는 무선 신호 세기의 꼭지점(peak point)을 이용하여 설정되는 것을 특징으로 하는 서버.
  14. 제 9항에 있어서,
    상기 무선 신호 세기의 증감 패턴 정보는, 접속 지점의 식별 정보(identification information), 무선 신호 세기의 증가 또는 감소를 나타내는 지시 정보(indication information), 또는 무선 신호 세기의 변화 범위를 나타내는 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 서버.
  15. 제 9항에 있어서,
    상기 위치 추정부는, 은닉 마르코프 모델(hidden markov model)을 이용하여 상기 제2 단말의 위치를 추정하도록 설정되고,
    상기 은닉 마르코프 모델의 입력(input)은, 상기 다수의 공간들에 대한 정보로 설정되는 것을 특징으로 하는 서버.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 제2 단말의 위치는, 상기 제2 단말의 가속도 값 또는 상기 제2 단말에 대한 자기장 값 중 적어도 하나를 더 이용하여 추정되는 것을 특징으로 하는 서버.
  17. 무선 통신을 이용하여 단말의 위치(location)를 추정하는 시스템에 있어서,
    다수의 접속 지점(access point)들로부터 수신되는 무선 신호들을 이용하여 제1 무선 신호 세기 정보(radio signal strength information)를 생성하고, 상기 생성된 제1 무선 신호 세기 정보를 서버(server)로 전송하도록 설정된 제1 단말,
    적어도 하나의 접속 지점으로부터 수신되는 무선 신호들을 이용하여 제2 무선 신호 세기 정보를 생성하고, 상기 생성된 제2 무선 신호 세기 정보를 상기 서버로 전송하도록 설정된 제2 단말, 상기 적어도 하나의 접속 지점은 상기 다수의 접속 지점들에 포함되며, 및
    상기 제1 단말로부터 수신된 상기 제1 무선 신호 세기 정보를 이용하여, 특정 실내 공간에 대한 무선 신호 세기의 패턴(pattern)을 나타내는 참조 정보(reference information)를 생성하고, 상기 제2 단말로부터 수신된 상기 제2 무선 신호 세기 정보와 상기 참조 정보를 이용하여, 상기 특정 공간 내에서의 상기 제2 단말의 위치를 추정하도록 설정된 상기 서버를 포함하며,
    상기 특정 실내 공간은, 미리 설정된 조건에 따라 다수의 공간들로 구분되며,
    상기 특정 실내 공간에 대한 무선 신호 세기의 패턴은, 상기 다수의 공간들 각각에 해당하는 무선 신호 세기의 증감 패턴 정보에 기반하여 설정되는 것을 특징으로 하는 위치 추정 시스템.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 서버는, 상기 수신된 제2 무선 신호 세기 정보 중에서 위치 정보와 관련성이 높은 신호 세기 정보를 이용하여, 상기 참조 정보를 갱신(update)하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 위치 추정 시스템.
  19. 제 17항에 있어서,
    상기 제1 무선 신호 세기 정보는, 상기 특정 공간에서 이동하는 상기 제1 단말의 동선(moving line)을 나타내는 정보와 상기 동선의 각 시점 별 위치에서의 무선 신호 세기 정보의 쌍으로 설정되는 것을 특징으로 하는 위치 추정 방법.
  20. 제 17항에 있어서,
    상기 다수의 공간들은, 상기 다수의 접속 지점들의 위치 또는 상기 특정 공간에서의 상기 제1 단말의 동선 중 적어도 하나에 기반하여 설정되는 것을 특징으로 하는 위치 추정 시스템.
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