KR20200117546A - 실내 위치 측정 방법 - Google Patents

Abstract

이동체의 실내 위치를 측정하는 방법으로서, 가시광 통신 조명으로부터 수신된 가시광 신호에 기반하여 상기 이동체의 위치 범위를 추정하는 단계, 관성 센서를 통해 획득된 상기 이동체의 이동 거리에 기반하여 상기 이동체의 위치를 추정하는 단계, 그리고 상기 위치 범위 내에 상기 위치가 존재하는지 여부에 기반하여 상기 이동체의 실내 위치를 결정하는 단계를 포함하는 실내 위치 측정 방법이 제공된다.

Description

실내 위치 측정 방법{METHOD FOR MEASURING INDOOR LOCATION}

본 기재는 이동체의 실내 위치를 측정하는 방법에 관한 것이다.

실내 위치 정보를 획득하는 기술에는 실내에서 수신되지 않는 GPS 신호 대신 Wi-Fi, LTE, 블루투스 비콘 등의 RF 신호를 사용하여 실내 위치 정보를 획득하는 기술이 있다. 이 기술은 실내 환경에서 RF 신호의 불확실한 통신 범위와 혼선 때문에, 측정 대상 신호가 아닌 다른 신호가 측정되는 문제점이 있다. 또한, 이 기술은 장애물에 의해 발생하는 신호 열화 및 반사 때문에, 신호 도달 시간 측정시 오차가 발생하는 문제점이 있고, 별도의 장치와 전원선 등을 설치하거나 배터리를 교환해줘야 되는 문제점이 있다.

한 실시예는 이동체의 실내 위치를 측정하는 방법을 제공한다.

한 실시예에 따르면, 이동체의 실내 위치를 측정하는 방법이 제공된다. 상기 실내 위치 측정 방법은 가시광 통신 조명으로부터 수신된 가시광 신호에 기반하여 상기 이동체의 위치 범위를 추정하는 단계, 관성 센서를 통해 획득된 상기 이동체의 이동 거리에 기반하여 상기 이동체의 위치를 추정하는 단계, 그리고 상기 위치 범위 내에 상기 위치가 존재하는지 여부에 기반하여 상기 이동체의 실내 위치를 결정하는 단계를 포함한다.

수신 각도를 달리하여 여러 조명의 가시광 신호를 수신함으로써, 각 조명의 조광 범위의 교차를 통해 위치 범위를 감소시킬 수 있다.

또한, 다중 가시광 통신을 통해 획득된 위치 범위를 통해 초기 위치의 모호성을 해결할 수 있고, 누적 오차를 보정할 수 있다.

또한, RF 관련 별도의 인프라를 설치할 필요가 없고, 가시광 무선통신을 통해 신호 혼선을 방지할 수 있다.

도 1은 한 실시예에 따른 실내 위치 측정 시스템의 블록도이다.
도 2 및 도 3은 한 실시예에 따른 실내 위치 측정 방법의 흐름도이다.
도 4는 한 실시예에 따른 실내 위치 측정 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 한 실시예에 따른 위치 측정 장치의 구조를 나타내는 도면이다.
도 6은 한 실시예에 따른 위치 범위를 획득하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 한 실시예에 따른 실내 위치 측정 시스템을 나타내는 블록도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 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.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

가시광 통신 기술은 인간이 눈으로 인지할 수 있는 가시광 파장 대역(380n~780nm)의 빛을 이용하여 정보를 전달하는 무선 통신 기술이다. 가시광 통신 기술은 RF(Radio Frequency) 무선 통신과 달리 주파수 이용 규제 또는 허가를 받지 않는다는 점에서 편리성을 갖추고 있다.

도 1은 한 실시예에 따른 실내 위치 측정 시스템의 블록도이다. 도 2 및 도 3은 한 실시예에 따른 실내 위치 측정 방법의 흐름도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 한 실시예에 따른 실내 위치 측정 시스템은 조명부(100) 및 위치 측정 장치(200)를 포함한다.

조명부(100)는 복수의 가시광 통신 조명을 포함할 수 있다. 가시광 통신 조명은 인간이 눈으로 인지할 수 있는 가시광 파장 대역(380n~780nm)의 빛을 이용하여 정보를 전달할 수 있다.

조명부(100)는 조명 식별 정보와 위치 정보를 빛의 깜박임(01010...)으로 변조하고, 변조된 가시광 신호를 이동체인 위치 측정 장치(200)에게 전송한다. 각 조명의 위치 정보는 미리 입력된 정보일 수 있다.

조명부(100)의 각 가시광 통신 조명의 조광 범위는 통신 범위가 된다.

위치 측정 장치(200)는 조명부(100)의 가시광 통신 조명으로부터 수신된 가시광 신호에 기반하여 이동체인 위치 측정 장치(200)의 위치 범위를 추정하고(S100), 관성 센서(220)를 통해 획득된 이동체인 위치 측정 장치(200)의 이동 거리에 기반하여 이동체인 위치 측정 장치(200)의 위치를 추정하며(S200), 위치 범위 내에 위치가 존재하는지 여부에 기반하여 이동체인 위치 측정 장치(200)의 실내 위치를 결정한다(S300).

위치 측정 장치(200)는 광수신부(210), 관성 센서(220), 위치 범위 추정부(230), 위치 추정부(240), 실내 위치 결정부(250)를 포함할 수 있다.

광수신부(210)는 조명부(100)에 의한 변조된 가시광 신호를 수신한다.

관성 센서(220)는 위치 측정 장치(200)가 이동할 때의 3축의 가속도, 각속도, 지자기 정보를 측정한다.

위치 범위 추정부(230)는 수신된 가시광 신호를 복조하여 가시광 통신 조명의 조명 식별 정보와 위치 정보를 획득한다(S120). 가시광 통신 조명의 위치 정보와 가시광 통신 조명의 각도 정보에 기반하여 위치 측정 장치(200)의 위치 범위를 추정한다.

위치 추정부(240)는 관성 센서를 통해 측정된 3축의 회전 각속도 값을 적분하여 자세를 추정하고, 측정된 3축의 가속도 값에 자세에 의한 가속도 성분을 보상함과 동시에 각 자세에서의 가속도 성분의 이중 적분을 통해 위치 측정 장치(200)의 이동 거리를 추정한다.

실내 위치 결정부(250)는 수신된 가시광 신호에 기반하여 획득된 위치 측정 장치(200)의 위치 범위 내에 관성 센서를 통해 획득된 위치 측정 장치(200)의 위치가 존재하면, 관성 센서를 통해 획득된 위치 측정 장치(200)의 위치를 위치 측정 장치(200)의 실내 위치로 결정한다. 실내 위치 결정부(250)는 수신된 가시광 신호에 기반하여 획득된 위치 측정 장치(200)의 위치 범위 내에 관성 센서를 통해 획득된 위치 측정 장치(200)의 위치가 존재하지 않으면, 가시광 신호에 기반하여 획득된 위치 측정 장치(200)의 위치 범위의 중간 값을 위치 측정 장치(200)의 실내 위치로 결정한다.

도 3을 참조하면, 최초 실내 위치 측정 시스템이 동작할 때를 N=1이라 가정한다. 최초 동작시에는 위치 측정 장치(200)의 초기 위치가 존재하지 않으므로, 가시광 통신을 통해 위치 측정 장치(200)의 위치 범위를 추정하고, 위치 범위의 중간 값으로 초기 위치 정보를 설정한다. 초기 위치 정보 설정 후, 가시광 통신을 통한 항법(S110, S120, S130)과 관성 센서(220)를 통한 항법(S210, S220, S230, S240)을 동시에 진행한다(N=2). 관성 센서(220)를 통한 항법으로 위치 측정 장치(200)의 자세와 이동 거리를 추정한다(S230). 이동 거리를 초기 위치 정보에 더하여 관성 기반 위치를 추정한다(S240). 관성 기반 위치를 획득한 후 가시광 통신을 통해 획득한 가시광 기반 위치 범위와 관성 기반 위치를 비교한다(S310). 가시광 기반 위치 범위 내에 관성 기반 위치가 존재하면, 관성 기반 위치를 실내 위치 정보로 결정한다(S320). 가시광 기반 위치 범위 내에 관성 기반 위치가 존재하지 않으면, 가시광 기반 위치 범위의 중간 값을 실내 위치 정보로 결정한다(S330). 이를 통해, 관성 센서의 누적 오차로 인한 발산을 보정할 수 있다.

도 4는 한 실시예에 따른 실내 위치 측정 시스템을 설명하기 위한 도면이다. 도 5는 한 실시예에 따른 위치 측정 장치의 구조를 나타내는 도면이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 위치 측정 장치(200)는 한 실시예로서, 복수의 면을 가지는 다면체 구조를 가질 수 있다. 광수신부(210)는 복수의 수광부(211) 및 복수의 광수신기(212)를 포함할 수 있다. 위치 측정 장치(200)의 각 면의 수광부(211)의 면적이 제한되어 있고, 각 면의 수광부(211) 내에 각 광수신기(212)가 배치될 수 있다. 수광부(211)의 면적이 제한되어 있기 때문에, 일정 수신 각 이내의 직진성이 보장되는 가시광 신호만 수신될 수 있다. 다면체 구조를 통해 천장의 복수의 조명에서 송신되는 가시광 신호를 수신할 수 있다.

도 6은 한 실시예에 따른 위치 범위를 획득하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 6을 참조하면, 위치 측정 장치(200)는 조명부(100)로부터 가시광 신호를 수신하면, 가시광 신호를 복조하여 조명의 위치 정보를 획득할 수 있다. 위치 측정 장치(200)는 다면체 구조에서 각 면에 배치된 복수의 광수신기(212) 중 가시광 신호가 수신된 광수신기(212)의 배치 각도에 기반하여, 가시광 신호를 송신한 가시광 통신 조명의 각도 정보를 추정할 수 있다.

위치 측정 장치(200)는 가시광 통신 조명의 위치 정보와 가시광 통신 조명의 각도 정보에 기반하여 위치 측정 장치(200)의 위치 범위를 추정할 수 있다. 복수의 가시광 통신 조명으로부터 신호를 수신하면, 위치 범위의 교차를 통해 정확한 위치 범위를 추정할 수 있다. 도 6을 참조하면, 조명(1, 2)로부터 수신한 가시광 신호에 기반하여 추정한 위치 범위보다 조명(1, 2, 3)으로부터 수신한 가시광 신호에 기반하여 추정한 위치 범위가 더 좁은 것을 확인할 수 있다.

도 7은 한 실시예에 따른 실내 위치 측정 시스템을 나타내는 블록도이다.

도 7을 참조하면, 한 실시예에 따른 실내 위치 측정 시스템은, 컴퓨터 시스템, 예를 들어 컴퓨터 판독 가능 매체로 구현될 수 있다. 컴퓨터 시스템(700)은, 버스(720)를 통해 통신하는 프로세서(710), 메모리(730), 사용자 인터페이스 입력 장치(760), 사용자 인터페이스 출력 장치(770), 및 저장 장치(780) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 컴퓨터 시스템(700)은 또한 네트워크에 결합된 네트워크 인터페이스(790)를 포함할 수 있다. 프로세서(710)는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU)이거나, 또는 메모리(730) 또는 저장 장치(780)에 저장된 명령을 실행하는 반도체 장치일 수 있다. 메모리(730) 및 저장 장치(780)는 다양한 형태의 휘발성 또는 비휘발성 저장 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리는 ROM(read only memory)(731) 및 RAM(random access memory)(732)를 포함할 수 있다. 본 기재의 실시예는 컴퓨터에 구현된 방법으로서 구현되거나, 컴퓨터 실행 가능 명령이 저장된 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체로서 구현될 수 있다. 한 실시예에서, 프로세서에 의해 실행될 때, 컴퓨터 판독 가능 명령은 본 기재의 적어도 하나의 양상에 따른 방법을 수행할 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (1)

1. 이동체의 실내 위치를 측정하는 방법으로서,
   가시광 통신 조명으로부터 수신된 가시광 신호에 기반하여 상기 이동체의 위치 범위를 추정하는 단계,
   관성 센서를 통해 획득된 상기 이동체의 이동 거리에 기반하여 상기 이동체의 위치를 추정하는 단계, 그리고
   상기 위치 범위 내에 상기 위치가 존재하는지 여부에 기반하여 상기 이동체의 실내 위치를 결정하는 단계
   를 포함하는 실내 위치 측정 방법.

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