KR20200142278A - 위치 측정 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액세스 포인트의 무선신호를 분석하여 위치를 측정하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른, 위치 측위 서버에서 사용자 단말의 위치를 측위하는 방법은, 액세스 포인트별 무선신호 세기를 포함하는 수집 데이터를 사용자 단말로부터 수신하는 단계; 상기 사용자 단말의 수집 데이터에 포함된 액세스 포인트별 무선신호 세기와 전파 지문 지도의 각 영역에 포함된 전파 패턴 간의 일치율을 영역별로 비교하여, 각 영역에 대한 점수를 산출하는 단계; 가장 높은 점수를 가지는 영역을 상기 사용자 단말의 위치로서 추정하는 단계; 및 상기 추정한 사용자 단말의 위치가 도보 영역인지 여부를 판별하여, 판별 결과 비도보 영역인 경우, 상기 사용자 단말의 위치를 도보 영역으로 선택적으로 보정하는 단계를 포함한다.

Description

위치 측정 방법 및 장치{LOCATION MEASURING METHOD AND APPARATUS}
본 발명은 위치 측정 기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 액세스 포인트의 무선신호를 분석하여 위치를 측정하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
이동통신기술의 발전과 더불어 통신망에서 이동 단말의 위치를 측정하는 위치 측정 기술이 활발하게 연구되고 있다. 대표적으로 인공위성을 이용한 GPS(Global Positioning System) 위치 측정 기술, 기지국을 이용한 위치 측정 기술을 들 수 있다.
기지국을 이용한 위치 측정 기술은 이동 단말에 GPS 수신기를 장착하지 않아도 되는 이점이 있지만, GPS 위치 측정 기술에 비하면 위치 측정의 오차가 수십~수백 미터에 달해 정밀 위치 측위에서는 적용하기가 어려운 문제점이 있다.
GPS 위치 측정 기술은 위성신호를 분석하여 위치를 측정하는 기술인데, 실내에 GPS 수신기가 진입하면 GPS 신호를 수신하지 못해 실내에 적용하기가 어려운 문제점이 있었다.
이를 극복하기 위해 상대적으로 전력 소모가 낮으며, 단말에서 주기적으로 신호 확인이 가능한 WiFi 기반 측위에 대한 연구가 지속적으로 수행되고 있다. 아래의 특허문헌은 무선랜 기반 실내 위치 추정 방법에 대해서 개시한다.
종래의 WiFi Positioning System(WPS)은 액세스 포인트(Access Point)별 위치정보를 사전에 저장하여 액세스 포인트 정보를 현행화하고, 주변에서 수집한 액세스 포인트의 위치를 분석하여 사용자의 위치를 측정한다.
그런데 현행화된 액세스 포인트의 위치정보가 정확하지 않은 경우, 사용자의 위치의 신뢰성이 저하될 수 있다. 또한, 현행화된 액세스 포인트의 위치정보가 정확하더라도, 단말에서 수집한 액세스 포인트의 무선신호에 잡음이 유입되는 경우, 측위 결과가 부정확할 수 있다.
한국공개특허 10-2014-0146879 (2014.12.29)
본 발명은 무선신호를 토대로 측정한 측위 결과의 신뢰성을 향상시키는 위치 측정 방법 및 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1측면에 따른, 위치 측위 서버에서 사용자 단말의 위치를 측위하는 방법은, 액세스 포인트별 무선신호 세기를 포함하는 수집 데이터를 사용자 단말로부터 수신하는 단계; 상기 사용자 단말의 수집 데이터에 포함된 액세스 포인트별 무선신호 세기와 전파 지문 지도의 각 영역에 포함된 전파 패턴 간의 일치율을 영역별로 비교하여, 각 영역에 대한 점수를 산출하는 단계; 가장 높은 점수를 가지는 영역을 상기 사용자 단말의 위치로서 추정하는 단계; 및 상기 추정한 사용자 단말의 위치가 도보 영역인지 여부를 판별하여, 판별 결과 비도보 영역인 경우, 상기 사용자 단말의 위치를 도보 영역으로 선택적으로 보정하는 단계를 포함한다.
상기 보정하는 단계는, 상기 사용자 단말의 위치로서 추정한 영역의 점수를 확인하고, 이 점수가 사전에 설정된 임계점수 이하이면, 상기 사용자 단말의 위치를 도보 영역으로 보정할 수 있다.
상기 보정하는 단계는, 상기 추정한 사용자의 단말이 비도보 영역이면, 상기 추정한 비도보 영역과 가장 가까운 곳에 위치한 도보 영역을 상기 사용자의 단말의 위치로서 보정할 수 있다.
상기 보정하는 단계는, 상기 추정한 사용자의 단말이 비도보 영역이면, 가장 높은 점수를 가지는 도보 영역으로 상기 사용자 단말의 위치를 보정할 수 있다.
상기 방법은, 상기 수집 데이터에 포함된 액세스 포인트별 무선신호 세기 중에서 최대 무선신호 세기를 확인하고, 이 최대 무선신호 세기와 매핑되는 액세스 포인트의 식별정보를 상기 수집 데이터에서 확인하는 단계; 상기 확인한 액세스 포인트의 식별정보와 대응되는 무선신호 세기의 최대값을 데이터베이스에서 확인하는 단계; 및 상기 최대 무선신호 세기와 상기 무선신호 세기의 최대값의 차이를 산출하고, 상기 차이가 사전에 설정된 임계값을 초과하는 경우, 상기 수집 데이터에 포함된 무선신호 세기를 보정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 무선신호 세기를 보정하는 단계는, 상기 수집 데이터에 포함된 각각의 무선신호 세기를 상기 차이만큼 감산시킬 수 있다.
상기 방법은, 상기 수집 데이터에 포함된 액세스 포인트 중에서, 사전에 설정된 우선순위 이내에 속하는 액세스 포인트가 존재하는지 여부를 확인하여 존재하면, 상기 우선순위 이내에 속하는 액세스 포인트의 전파 패턴을 가지는 영역을 검색 영역으로서 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 산출하는 단계는, 상기 사용자 단말의 수집 데이터에 포함된 액세스 포인트별 무선신호 세기와 상기 검색 대상 영역으로서 설정된 각 영역에 포함된 전파 패턴 간의 일치율을 영역별로 비교한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2측면에 따른, 사용자 단말의 위치를 측정하는 위치 측정 장치는, 위치 영역이 도보 영역 또는 비도보 영역 중 어느 하나로 설정된 전파 지문 지도를 저장하는 데이터베이스; 액세스 포인트별 무선신호 세기를 포함하는 수집 데이터를 사용자 단말로부터 수신하는 통신부; 상기 사용자 단말의 수집 데이터에 포함된 액세스 포인트별 무선신호 세기와 상기 전파 지문 지도의 각 영역에 포함된 전파 패턴 간의 일치율을 영역별로 비교하여, 각 영역에 대한 점수를 산출하여 가장 높은 점수를 가지는 영역을 상기 사용자 단말의 위치로서 추정하는 위치 측정부; 및 상기 전파 지문 지도에 설정된 도보 영역 또는 비도보 영역을 참조하여, 상기 추정한 사용자 단말의 위치가 도보 영역인지 여부를 판별하고, 판별 결과 비도보 영역인 경우 상기 사용자 단말의 위치를 도보 영역으로 선택적으로 보정하는 위치 보정부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 액세스 포인트의 무선신호 세기 편차를 분석하여, 단말 특성에 따라 변동될 수 있는 원시 데이터(즉, 무선신호 세기)를 보정함으로써, 위치 측정의 정확성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
게다가, 본 발명의 실시예에 따르면, 위치 측정 결과가 도보 영역이 아닌 경우, 산출된 점수를 토대로 도보 영역으로 위치 측정 결과를 선택적으로 보정하여, 측위 결과에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 액세스 포인트의 위치 정보의 정확성을 토대로 현행화한 제1데이터베이스 및 도보 경로를 고려하여 현행화된 제2데이터베이스를 이용하여 단말의 위치를 측위함으로써, 측위 시간을 단축시킬 수 있는 장점이 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 위치 측정 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 위치 측정 서버를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 전파 지문 지도를 시각화한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 위치 측정 서버에서 이동단말로부터 수신한 수집 데이터를 보정하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 위치 측정 서버에서 수집 데이터를 분석하여 이동단말의 위치를 측정하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 위치 측정 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 시스템은 복수의 액세스 포인트(100-N), 사용자 단말(300) 및 위치 측정 서버(200)를 포함한다.
액세스 포인트(Access Point)(100-N)는 사용자 단말(300)이 무선으로 접속할 수 있는 노드로서, 사용자 단말(300)과 무선신호를 송수신한다. 상기 액세스 포인트(100-N)는 네트워크(400)와 연결되어, 사용자 단말(300)로부터 수신된 데이터를 네트워크(400)로 전송할 수 있다. 상기 액세스 포인트(100-N)는 자신의 식별정보가 포함된 무선신호를 전송하여, 사용자 단말(300)의 무선 접속을 유도한다. 이러한 액세스 포인트(100-N)는 특정 지역에 복수 개로 설치될 수 있다. 상기 액세스 포인트(100-N)는 중계기, 소형 기지국, 피코 기지국, 펨토 기지국 등의 명칭으로 불릴 수도 있다.
사용자 단말(300)은 액세스 포인트(100-N)와 통신 가능하거나 네트워크(400)와 통신 가능한 이동통신 장치이다. 상기 사용자 단말(300)은 액세스 포인트(100-N)를 통해서 네트워크(400)로 접속하기 위하여, 현 위치에서 감지되는 액세스 포인트에 대한 정보를 수집하고, 이 액세스 포인트 중에서 사용자가 선택한 액세스 포인트로 접속한다. 특히, 사용자 단말(300)은 현 위치에서 수집되는 액세스 포인트별 무선신호 세기가 포함된 수집 데이터를 위치 측정 서버(200)로 전송하여, 사용자 단말(300)의 위치가 위치 측정 서버(200)를 통해 측정되게 한다. 상기 사용자 단말(300)은 위치 측정 결과를 위치 측정 서버(200)로부터 수신할 수 있다.
위치 측정 서버(200)는 사용자 단말(300)의 위치를 측정하는 장치로서, 사용자 단말(300)로부터 수집 데이터를 수신하고, 이 수집 데이터에 포함된 액세스 포인트별 수신신호세기를 분석하여 사용자 단말(300)의 위치를 측정한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 위치 측정 서버를 나타내는 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 서버(200)는 복수의 데이터베이스(210, 220), 통신부(230), 데이터 보정부(240), 위치 측정부(250) 및 위치 보정부(260)를 포함하고, 이러한 구성요소는 하드웨어나 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 조합을 통해서 구현될 수 있다. 또한, 위치 측정 서버(200)는 하나 이상의 프로세서와 메모리를 포함할 수 있고, 상기 데이터 보정부(240), 위치 측정부(250) 및 위치 보정부(260)의 기능은 상기 프로세서에 의해서 실행되는 프로그램 형태로 상기 메모리에 포함될 수 있다.
제1데이터베이스(210)는 현행화된 액세스 포인트(100-N)의 정보가 저장된다. 구체적으로, 제1데이터베이스(210)는 액세스 포인트(100-N)의 식별정보, 액세스 포인트(100-N)의 위치 정보 및 액세스 포인트(100-N)의 우선순위 정보가 액세스 포인트별로 구분된 정보를 저장한다. 즉, 제1데이터베이스(210)에는 액세스 포인트별 위치 정보 및 우선순위 정보가 구분되어 저장된다. 여기서, 우선순위 정보는 액세스 포인트(100-N)의 위치를 신뢰할 수 있는 정도를 나타내는 것으로서, 액세스 포인트(100-N)의 위치가 정확할수록 높은 우선위가 부여된다. 액세스 포인트(100-N)의 위치가 정확하게 인지할 경우 이 액세스 포인트(100-N)에는 가장 높은 우선순위 '0'이 부여될 수 있으며, 액세스 포인트(100-N)의 위치가 정확하게 않고 보간법에 의해서 예측될 경우, 해당 액세스 포인트(100-N)에는 중간 우선순위 '1'이 부여되거나 최하위 우선순위 '2'가 부여될 수 있다.
본 발명의 실시예에서는, 액세스 포인트(100-N)의 위치를 정확하게 인지하여 제1데이터베이스(210)에 기록되는 경우, 액세스 포인트(100-N)의 우선순위가 가장 높은 '0'로 설정되는 것으로 예시한다. 한편, 액세스 포인트(100-N)의 위치가 정확하게 확인할 수 없으나, 액세스 포인트의 무선신호 수집과 분석을 통해서, 액세스 포인트(100-N)의 위치가 추정될 수 있다. 이러한 액세스 포인트(100-N)의 위치 추정은, 공지기술에 해당하므로 자세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예에서는, 액세스 포인트(100-N)의 위치가 추정되었고, 더불어 액세스 포인트(100-N)로부터 수신한 무신신호 세기가 사전에 설정된 임계세기를 초과하는 경우, 상기 액세스 포인트(100-N)의 우선순위가 중간순위인 '1'로 설정되는 것으로 예시한다. 또한, 본 발명의 실시예에서는, 액세스 포인트(100-N)의 위치가 추정되었고, 더불어 액세스 포인트(100-N)로부터 수신한 무신신호 세기가 사전에 설정된 임계세기 이하인 경우, 상기 액세스 포인트(100-N)의 우선순위를 가장 낮은 '2'로 설정하는 것으로 예시한다.
제2데이터베이스(220)는 각 영역별 전파 패턴이 포함되는 전파 지문 지도를 저장한다. 즉, 제2데이터베이스(220)는 복수의 액세스 포인트의 식별정보, 해당 액세스 포인트의 무선신호세기 및 도보 영역 정보가 격자 영역별로 구분되어 기록된 전파 지문 지도를 저장한다. 또한, 제2데이터베이스(220)는 각 격자 영역별 위치 좌표 범위를 저장하고, 각 액세스 포인트의 무선신호 세기의 최대값을 저장한다. 상기 액세스 포인트의 무선신호 세기의 최대값은, 전파 지문 지도에 기록된 상기 액세스 포인트의 무선신호 세기들 중에서 가장 큰 값을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 전파 지문 지도를 시각화한 도면으로서, 도 3과 도시된 것과 같이 제2데이터베이스(220)는 각 격자 영역별로 액세스 포인트의 식별정보와 무선신호 세기가 기록된 전파 지문 지도를 저장한다. 특히, 전파 지문 지도의 각 영역은 도보 영역과 비도보 영역으로 구분되어 있는데, 도보 영역은 사용자가 실제 이동할 수 있는 영역을 나타내고, 비도보 영역은 사용자가 위치하기 어려운 영역, 예컨대 기둥 등과 같이 구조물이 설치된 영역, 책상, 물품, 선반 등과 같이 장애물이 설치된 영역을 나타낸다. 도 3에서는, 1영역, 5영역, 9영역, 13영역, 14영역, 15영역, 및 16영역이 도보 영역인 것으로 예시되고, 나머지 영역들은 비도보 영역인 것으로 예시된다.
상기 도보 영역은 관리자가 무선신호를 측정하기 위하여 실질적으로 위치하여, 무선신호 세기를 측정한 영역이다. 즉, 전파 지문 지도의 도보 영역에는, 실제 해당 위치에서 측정한 액세스 포인트별 무선신호세기를 기록된다. 한편, 비도보 영역에 기록되는 무선신호 세기는 주변의 도보 영역에서 측정한 무선신호 세기와 액세스 포인트의 위치를 토대로, 보간되어 추정된 무선신호 세기이다. 상기 무선신호 세기와 액세스 포인트의 위치를 토대로 특정 영역에서의 무선신호 세기를 추정하는 기술은 공지기술에 해당하므로 자세한 설명은 생략한다.
설명한 바와 같이, 전파 지문 지도의 도보 영역에 기재된 무선신호 세기는 해당 영역의 위치에서 실제로 측정된 무선신호 세기이고, 전파 지문 지도의 비도보 영역에 기재된 무선신호 세기는 실제 측정되지 않고 주변의 무선신호 세기와 액세스 포인트의 위치를 토대로 추정된 무선신호 세기이다.
다시 도 2를 참조하면, 통신부(230)는 네트워크(400)를 통하여 사용자 단말(300), 액세스 포인트(100-N) 각각과 통신하는 기능을 수행한다. 특히, 통신부(230)는 사용자 단말(300)로부터 수집 데이터를 수신할 수 있다. 또한, 통신부(230)는 측위 결과인 위치정보를 사용자 단말(300)로 전송할 수도 있다.
데이터 보정부(240)는 사용자 단말(300)로부터 수신한 수집 데이터를 선택적으로 보정하는 기능을 수행한다. 구체적으로, 데이터 보정부(240)는 수집 데이터에 포함된 무선신호 세기 중에서 가장 강한 무선신호 세기(즉, 최대 무선신호 세기)를 확인하고, 더불어 상기 최대 무선신호 세기를 송출한 액세스 포인트의 무선신호 세기 최대값을 제2데이터베이스(220)에서 확인한다. 아울러, 데이터 보정부(240)는 상기 최대 무선신호 세기와 제2데이터베이스(220)에서 확인한 무선신호 세기의 최대값 간의 차이를 산출하고, 산출한 차이가 사전에 설정된 임계값을 초과하는 경우, 상기 수집 데이터에 포함된 각각의 무선신호 세기를 보정한다. 이때, 데이터 보정부(240)는 상기 수집 데이터 포함된 각각의 무선신호 세기를 상기 산출한 차이만큼 감산한다.
위치 측정부(250)는 수집 데이터 포함된 액세스 포인트별 무선신호 세기를 분석하여, 사용자 단말(300)의 위치를 측정한다. 상기 위치 측정부(250)는 제1데이터베이스(210)에 포함된 액세스 포인트별별 우선순위를 참조하여, 수집 데이터에 포함된 액세스 포인트 식별정보 중에서, 사전에 설정된 우선순위 이내(예컨대, 1순위 이내)에 속하는 액세스 포인트 식별정보가 존재하는지 여부를 판별하여 존재하면 전체 영역을 검색 영역으로 설정하지 않고, 상기 우선순위 이내에 속하는 액세스 포인트의 식별정보를 가지는 영역들을 위치 측정 영역으로 한정하여, 검색 범위를 축소한다.
위치 측정부(250)는 수집 데이터에 포함된 액세스 포인트별 무선신호 세기와 전파 지문 지도의 각 영역에 포함된 전파 패턴과의 일치율을 영역별로 비교하여, 각 영역에 대한 점수를 산출하고, 이 중에서 가장 높은 점수를 가지는 영역을 사용자 단말(300)이 위치한 영역으로 결정한다. 이때, 위치 측정부(250)는 수집 데이터에 포함된 수신신호 세기와 전파 지문 지도에 기록된 수신신호 세기 간의 차이를 동일한 액세스 포인트를 기준으로 산출하여, 이 산출한 차이에 근거로 액세스 포인트별 무선신호 세기 일치율에 대한 가점을 부여하고, 이 가점을 총합하여 해당 영역에 대한 점수를 산출할 수 있다.
또한, 위치 측정부(250)는 수집 데이터에 포함된 가장 강한 무선신호 세기를 확인하고, 가장 강한 무선신호 세기와 수집 데이터에 포함된 타 무선신호 세기의 차이를 확인하여, 이 차이가 클수록 가점이 작아지는 가중치를 상기 가점에 적용할 수 있다. 부연하면, 자유 공간(free space)에서 전송거리에 따른 신호 손실 정보 모델 Path_Loss = 10*n*log (d/d0)을 활용할 수 있으며, n=2로 정의할 수 있다. 이 경우, 사용자 단말(300)에서 수집한 액세스 포인트의 무선신호 세기 중에서 가장 강한 무선신호 세기를 기준으로 할 때, 가장 강한 무선수신 세기가 3dB 차이가 발생하는 액세스 포인트와의 거리는 가장 강한 무선신호 세기를 송출한 액세스 포인트와의 거리와
Figure pat00001
배 차이가 발생한 것으로 추정할 수 있다. 즉, 액세스 포인트의 전파가 도달할 수 영역의 범위를 고려할 경우, 해당 영역의 범위는 전송 거리에 따라 지수 형태로 증가한다. 이러한 액세스 포인트의 전파 특성을 고려하여, 위치 측정부(250)는 수집 데이터에서 가장 강한 무선신호 세기와 수집 데이터에 포함된 타 무선신호 세기의 차이를 확인하고, 상기 타 무선신호 세기와 전파 지문 지도에 기록된 수신신호 세기 간의 일치율을 비교하여 가점을 산출할 때에, 상기 차이에 따른 가중치를 상기 가점에 부여한다.
위치 보정부(260)는 위치 측정부(250)에서 측정한 사용자 단말(300)의 위치를 선택적으로 보정한다. 구체적으로, 위치 보정부(260)는 위치 측정부(250)에서 측정한 사용자 단말(300)의 위치가 비도보 영역인 경우, 사용자 단말(300)의 위치로서 측정된 영역의 점수를 확인한 후, 이 영역의 점수가 사전에 설정된 임계점수를 초과하는지 여부를 판별한다. 위치 보정부(260)는 상기 점수가 임계점수 이하이면, 외부 잡읍 등과 같은 외부 환경으로 인하여 위치 측정이 잘못된 것으로 판별하여, 상기 비도보 영역으로서 측정한 사용자 단말(300)의 위치를 도보 영역으로 보정한다. 이때, 위치 보정부(260)는 사용자 단말(300)의 위치에서 가장 가까운 도보 영역으로 사용자 단말(300)의 위치를 보정할 수 있다. 또는, 위치 보정부(260)는 위치 측정부(250)에서 산출한 영역별 점수 중에서, 가장 높은 점수를 가지는 도보 영역을 확인하고, 이 도보 영역을 사용자 단말(300)의 위치로서 보정할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 위치 측정 서버에서 이동단말로부터 수신한 수집 데이터를 보정하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 사용자 단말(300)은 현재 위치에서 복수의 액세스 포인트(100-N)의 무선신호 세기를 측정하고, 상기 액세스 포인트별 무선신호 세기가 포함된 수집 데이터를 생성하여, 위치 측정 서버(200)로 전송한다. 수집 데이터에는 액세스 포인트의 식별정보와 무선신호 세기가 매핑되어 기록된다.
그러면, 통신부(230)는 상기 수집 데이터를 수신하고(S401), 데이터 보정부(240)는 수집 데이터의 보정이 필요한지 여부에 대한 검증을 시작한다.
우선, 데이터 보정부(240)는 상기 수집 데이터에 포함된 무선신호 세기 중에서 최대 무선신호 세기를 확인하고, 이 최대 무선신호 세기와 매핑되는 액세스 포인트의 식별정보를 상기 수집 데이터에서 확인한다(S403).
다음으로, 데이터 보정부(240)는 상기 확인한 액세스 포인트의 식별정보(즉, 최대 무신신호 세기를 송출한 액세스 포인트의 식별정보)와 대응되는 무선신호 세기의 최대값을 제2데이터베이스(220)에서 확인한다(S405). 즉, 데이터 보정부(240)는 액세스 포인트의 식별정보를 토대로, 사용자 단말(300)에서 주변에서 가장 강하게 측정된 액세스 포인트의 무선신호 세기 및 제2데이터베이스(220)에 저장된 상기 액세스 포인트의 무선신호 최대값을 확인한다.
이어서, 데이터 보정부(240)는 최대 무선신호 세기가 상기 무선신호 세기의 최대값을 초과하는지 여부를 판별하여(S407), 초과하지 않으면 수집 데이터에 대한 보정을 수행하지 않는다.
반면에, 데이터 보정부(240)는 상기 판별 결과 최대 무선신호 세기가 상기 무선신호 세기의 최대값을 초과한 것으로 확인되면, 상기 최대 무선신호 세기와 상기 무선신호 세기 최대값 간의 차이를 산출한다(S409). 다음으로, 데이터 보정부(240)는 상기 수집 데이터에 포함된 각각의 무선신호 세기를 상기 차이만큼 감산시켜, 상기 수집 데이터를 보정한다(S411).
부연하면, 사용자 단말(300)의 내재되는 안테나 특성 또는 외부 요인에 의해서, 정상범위를 초과하는 무선신호 세기가 사용자 단말(300)에서 측정될 수 있다. 이러한 상황을 대비하여, 데이터 보정부(240)는 상술한 도 4에 따른 과정을 통해서, 사용자 단말(300)에서 측정한 액세스 포인트(100-N)의 무선신호 세기 최대치와 제1데이터베이스(210)에 저장된 상기 액세스 포인트의 무선신호 최대값을 비교하여, 비정상적인 무선신호 세기가 사용자 단말(300)에 측정되어 있는지 여부를 판별하고, 판별 결과에 따라 선택적으로 수집 데이터에 포함된 무선신호 세기를 보정한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 위치 측정 서버에서 수집 데이터를 분석하여 이동단말의 위치를 측정하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 위치 측정부(250)는 하나 이상의 액세스 포인트의 식별정보를 상기 수집 데이터에서 추출한다(S501). 상기 수집 데이터는 보정되지 않은 상태일 수 있고, 또는 데이터 보정부(240)에 의해서 보정된 상태일 수 있다.
다음으로, 위치 측정부(250)는 제1데이터베이스(210)에 포함된 액세스 포인트별 우선순위를 참조하여, 상기 추출한 액세스 포인트의 식별정보 중에서 사전에 설정된 우선순위 이내(예컨대, 1순위 이내)에 속하는 액세스 포인트 식별정보가 존재하는지 여부를 판별한다(S503).
위치 측정부(250)는 상기 판별 결과, 수집 데이터에서 추출한 액세스 포인트의 식별정보 중에서 사전에 설정된 우선순위 이내에 속하는 액세스 포인트의 식별정보가 존재하면, 전파 지문 지도의 전체 영역을 검색 영역으로 설정하지 않고, 상기 우선순위 이내의 액세스 포인트의 식별정보를 포함하는 영역들을 위치 측정 영역으로 한정하여, 검색 영역을 축소한다(S505). 반면에, 위치 측정부(250)는 상기 판별 결과, 수집 데이터에서 추출한 액세스 포인트의 식별정보 중에서 사전에 설정된 우선순위 이내에 속하는 액세스 포인트의 식별정보가 존재하지 않으면, 전파 지문 지도의 전체 영역을 검색 대상으로 설정한다.
다음으로, 위치 측정부(250)는 수집 데이터에 포함된 액세스 포인트별 무선신호 세기와 검색 대상으로 설정한 전파 지문 지도의 검색 영역 간의 일치율을 비교하여, 각각의 영역별로 점수를 산출한다(S507). 이때, 위치 측정부(250)는 수집 데이터에 포함된 수신신호 세기와 전파 지문 지도에 기록된 수신신호 세기 간의 차이를 동일한 액세스 포인트를 기준으로 산출하여, 이 산출한 차이에 근거로 액세스 포인트별 무선신호 세기 일치율에 대한 가점을 산출하고, 이 가점을 총합하여 해당 영역에 대한 점수를 산출할 수 있다. 상기 가점은, 무선신호 세기 간의 차이가 작을수록 높아지고, 무신신호 세기의 차이가 클수록 낮아진다.
상기 위치 측정부(250)는 수집 데이터에서 가장 강한 무선신호 세기를 확인하고, 가장 강한 무선신호 세기와 수집 데이터에 포함된 타 무선신호 세기의 차이를 계산한 후, 상기 타 무선신호 세기와 전파 지문 지도에 기록된 수신신호 세기 간의 일치율을 비교하여 산출한 가점에, 상기 차이에 따른 가중치를 적용한다.
예를 들어, 가장 강한 무선신호 세기와 3dB이하로 차이가 나면, 가중치는 1로 적용하고, 가장 강한 무선신호 세기와 3dB를 초과하고 6dB 이하로 차이가 나면 가중치를 1/2로 적용하고, 가장 강한 무선신호 세기와 6dB를 초과하고 9dB 이하로 차이가 나면 가중치를 1/4로 적용하고, 가장 강한 무선신호 세기와 9dB를 초과하여 차이가 나면 가중치를 1/8로 적용하는 것으로 가정하자. 또한, 수집 데이터에, #1의 식별정보를 가지는 액세스 포인트의 무선신호 세기가 -50dB, #2의 식별정보를 가지는 액세스 포인트의 무선신호 세기가 -60dB, #3의 식별정보를 가지는 액세스 포인트의 무선신호 세기가 -55dB, #4의 식별정보를 가지는 액세스 포인트의 무선신호 세기가 -56dB인 경우를 가정하자. 이 경우, 위치 측정부(250)는 상기 수집 데이터에서 가장 큰 무선 신호를 가지는 무선신호 세기가 -50dB임을 확인하고, 더불어 최대 무선신호 세기와 각 무선신호 세기의 차이가, 0, 10, 5, 6임을 각각 확인할 수 있다. 그리고 위치 측정부(250)는 도 3에 따른 전파 지문 지도의 1 영역과 상기 수집 데이터에 포함된 각 액세스 포인트의 무선신호 세기의 일치율에 따른 가점을 산출할 때에, 수집 데이터에 포함된 #1 액세스 포인트의 -50dB와 전파 지문 지도의 1영역에 기록된 #1의 액세스 포인트의 -42dB 간의 세기 일치율에 따른 가점을 산출하고 산출한 가점에, 가장 강한 무선신호 세기와 #1의 액세스 포인트의 무선신호 세이 간의 차이(즉, 0)에 따른 가중치(즉, 1)를 적용할 수 있다.
또한, 위치 측정부(250)는 수집 데이터에 포함된 #2 액세스 포인트의 -60dB와 전파 지문 지도의 1 영역에 기록된 #2 액세스 포인트의 -80dB 간의 세기 일치율에 따른 가점을 산출하고, 산출한 가점에 수집한 최대 무선신호 세기와 #2의 액세스 포인트의 무선신호 세이 간의 차이(즉, 10)에 따른 가중치(즉, 1/8)를 적용할 수 있다. 게다가, 위치 측정부(250)는 수집 데이터에 포함된 #3 액세스 포인트의 -55dB와 전파 지문 지도의 1 영역에 기록된 #3 액세스 포인트의 -5dB 간의 세기 일치율에 따른 가점을 산출하고 이 가점에, 가장 강한 무선신호 세기와 #3 액세스 포인트의 무선신호 세이 간의 차이(즉, 5)에 따른 가중치(즉, 1/2)를 적용할 수 있다. 또한, 위치 측정부(250)는 수집 데이터에 포함된 #4 액세스 포인트의 -56dB와 전파 지문 지도의 1 영역에 기록된 #4 액세스 포인트의 -35dB 간의 세기 일치율에 따른 가점을 산출한 후 상기 가점에, 가장 강한 최대 무선신호 세기와 #4 액세스 포인트의 무선신호 세이 간의 차이(즉, 6)에 따른 가중치(즉, 1/2)를 적용할 수 있다.
예를 들어 설명한 바와 같이, 위치 측정부(250)는 수집 데이터에 포함된 수신신호 세기와 전파 지문 지도에 기록된 수신신호 세기 간의 차이를 동일한 액세스 포인트를 기준으로 산출하고, 이 산출한 차이에 근거로 액세스 포인트별 무선신호 세기 일치율에 대한 가점을 산출하되, 가점에 가중치를 적용한 후, 가중치가 적용된 가점을 총합하여 해당 영역에 대한 점수를 산출한다.
다음으로, 위치 측정부(250)는 점수로서 산출한 영역 중에서, 가장 높은 점수를 가지는 영역을 사용자 단말(300)이 위치한 영역으로 추정한다(S509). 이때, 위치 측정부(250)는 가장 높은 점수를 가지는 영역의 중심좌표를 사용자 단말(300)의 위치로서 추정할 수 있다.
다음으로, 위치 보정부(260)는 상기 사용자 단말(300)의 위치로서 추정한 영역이 도보 또는 비도보 영역인지 여부를 제2데이터베이스(220)의 전파 지문 지도에서 확인하여(S511), 도보 영역인 경우 상기 추정한 위치를 최종 위치로서 결정한다(S513).
반면에, 위치 보정부(260)는 상기 사용자 단말(300)의 위치로서 추정한 영역이 비도보 영역이면, 사용자 단말(300)의 위치로서 추정한 영역의 점수(즉, 최대 점수)가 사전에 설정된 임계점수를 초과하는지 여부를 판별한다(S515).
판별 결과 추정한 영역의 점수한 임계점수를 초과하면, 위치 보정부(260)는 위치 측정부(250)에서 추정한 위치를 별도로 보정하지 않고, 위치 측정부(250)에서 추정한 위치(즉, 비도보 영역 위치)를 최종 위치로서 결정한다(S513). 즉, 위치 보정부(260)는 사용자 단말(300)의 위치가 비록 비도보 영역으로 추정되었으나, 상기 추정된 비도보 영역의 점수가 임계점수를 초과할 정도로 충분히 높으면, 상기 사용자 단말(300)의 위치가 도보가 아닌 영역(즉, 비도보 영역)에 위치한 것으로 결정한다.
반면에, 위치 보정부(260)는 추정한 영역의 점수가 임계점수 이하이면, 외부 잡읍 등과 같은 외부 환경으로 인하여 위치 측정이 잘못된 것으로 판별하여, 상기 비도보 영역으로서 측정한 사용자 단말(300)의 위치를 도보 영역으로 보정한다(S517). 이때, 위치 보정부(260)는 사용자 단말(300)의 위치에서 가장 가까운 도보 영역으로 사용자 단말(300)의 위치를 보정할 수 있다. 또는, 위치 보정부(260)는 위치 측정부(250)에서 산출한 영역별 점수 중에서, 가장 높은 점수를 가지는 도보 영역을 확인하고, 이 도보 영역을 사용자 단말(300)의 위치로서 보정할 수 있다.
한편, 상술한 실시예에서, 데이터베이스가 제1데이터베이스(210)와 제2데이터베이스(220)로 이원화된 것으로 설명되었으나, 제1데이터베이스(210)와 제2데이터베이스(220)는 하나의 데이터베이스로 통합되어 구현될 수도 있다.
상술한 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 액세스 포인트(100-N)의 무선신호 세기 편차를 분석하여, 단말 특성에 따라 변동될 수 있는 원시 데이터(즉, 무선신호 세기)를 보정함으로써, 위치 측정의 정확성을 향상시킬 수 있다 게다가, 본 발명의 실시예에 따르면, 위치 측정 결과가 도보 영역이 아닌 경우, 산출된 점수를 토대로 도보 영역으로 위치 측정 결과를 선택적으로 보정하여, 측위 결과에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 명세서는 많은 특징을 포함하는 반면, 그러한 특징은 본 발명의 범위 또는 특허청구범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 개별적인 실시예에서 설명된 특징들은 단일 실시예에서 결합되어 구현될 수 있다. 반대로, 본 명세서에서 단일 실시예에서 설명된 다양한 특징들은 개별적으로 다양한 실시예에서 구현되거나, 적절히 결합되어 구현될 수 있다.
도면에서 동작들이 특정한 순서로 설명되었으나, 그러한 동작들이 도시된 바와 같은 특정한 순서로 수행되는 것으로, 또는 일련의 연속된 순서, 또는 원하는 결과를 얻기 위해 모든 설명된 동작이 수행되는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정 환경에서 멀티태스킹 및 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 아울러, 상술한 실시예에서 다양한 시스템 구성요소의 구분은 모든 실시예에서 그러한 구분을 요구하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 상술한 프로그램 구성요소 및 시스템은 일반적으로 단일 소프트웨어 제품 또는 멀티플 소프트웨어 제품에 패키지로 구현될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(시디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다. 이러한 과정은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있으므로 더 이상 상세히 설명하지 않기로 한다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
100 : 액세스 포인트 200 : 위치 측정 서버
300 : 이동단말 400 ; 네트워크
210 : 제1데이터베이스 220 : 제2데이터베이스
230 : 통신부 240 : 데이터 보정부
250 : 위치 측정부 260 : 위치 보정부

Claims (14)

  1. 위치 측위 서버에서 사용자 단말의 위치를 측위하는 방법으로서,
    액세스 포인트별 무선신호 세기를 포함하는 수집 데이터를 사용자 단말로부터 수신하는 단계;
    상기 사용자 단말의 수집 데이터에 포함된 액세스 포인트별 무선신호 세기와 전파 지문 지도의 각 영역에 포함된 전파 패턴 간의 일치율을 영역별로 비교하여, 각 영역에 대한 점수를 산출하는 단계;
    가장 높은 점수를 가지는 영역을 상기 사용자 단말의 위치로서 추정하는 단계; 및
    상기 추정한 사용자 단말의 위치가 도보 영역인지 여부를 판별하여, 판별 결과 비도보 영역인 경우, 상기 사용자 단말의 위치를 도보 영역으로 선택적으로 보정하는 단계;를 포함하는 위치 측정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보정하는 단계는,
    상기 사용자 단말의 위치로서 추정한 영역의 점수를 확인하고, 이 점수가 사전에 설정된 임계점수 이하이면, 상기 사용자 단말의 위치를 도보 영역으로 보정하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 보정하는 단계는,
    상기 추정한 사용자의 단말이 비도보 영역이면, 상기 추정한 비도보 영역과 가장 가까운 곳에 위치한 도보 영역을 상기 사용자의 단말의 위치로서 보정하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 보정하는 단계는,
    상기 추정한 사용자의 단말이 비도보 영역이면, 가장 높은 점수를 가지는 도보 영역으로 상기 사용자 단말의 위치를 보정하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 수집 데이터에 포함된 액세스 포인트별 무선신호 세기 중에서 최대 무선신호 세기를 확인하고, 이 최대 무선신호 세기와 매핑되는 액세스 포인트의 식별정보를 상기 수집 데이터에서 확인하는 단계;
    상기 확인한 액세스 포인트의 식별정보와 대응되는 무선신호 세기의 최대값을 데이터베이스에서 확인하는 단계; 및
    상기 최대 무선신호 세기와 상기 무선신호 세기의 최대값의 차이를 산출하고, 상기 차이가 사전에 설정된 임계값을 초과하는 경우, 상기 수집 데이터에 포함된 무선신호 세기를 보정하는 단계;를 더 포함하는 위치 측정 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 무선신호 세기를 보정하는 단계는,
    상기 수집 데이터에 포함된 각각의 무선신호 세기를 상기 차이만큼 감산시키는 것을 특징으로 하는 위치 측정 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 수집 데이터에 포함된 액세스 포인트 중에서, 사전에 설정된 우선순위 이내에 속하는 액세스 포인트가 존재하는지 여부를 확인하여 존재하면, 상기 우선순위 이내에 속하는 액세스 포인트의 전파 패턴을 가지는 영역을 검색 영역으로서 설정하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 산출하는 단계는,
    상기 사용자 단말의 수집 데이터에 포함된 액세스 포인트별 무선신호 세기와 상기 검색 대상 영역으로서 설정된 각 영역에 포함된 전파 패턴 간의 일치율을 영역별로 비교하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 점수를 산출하는 단계는,
    상기 수집 데이터에 포함된 액세스 포인트별 무선신호 세기 중에서 가장 강한 무선신호 세기를 확인하는 단계;
    상기 수집 데이터에 포함된 각 무선신호 세기와 상기 가장 강한 무선신호 세기 간의 차이를 계산하는 단계; 및
    각 영역에 대한 점수를 산출할 때에, 상기 계산한 차이에 따른 가중치를 적용하여 각 영역에 대한 점수를 산출하는 단계;를 포함하는 위치 측정 방법.
  9. 사용자 단말의 위치를 측정하는 위치 측정 장치에 있어서,
    위치 영역이 도보 영역 또는 비도보 영역 중 어느 하나로 설정된 전파 지문 지도를 저장하는 데이터베이스;
    액세스 포인트별 무선신호 세기를 포함하는 수집 데이터를 사용자 단말로부터 수신하는 통신부;
    상기 사용자 단말의 수집 데이터에 포함된 액세스 포인트별 무선신호 세기와 상기 전파 지문 지도의 각 영역에 포함된 전파 패턴 간의 일치율을 영역별로 비교하여, 각 영역에 대한 점수를 산출하여 가장 높은 점수를 가지는 영역을 상기 사용자 단말의 위치로서 추정하는 위치 측정부; 및
    상기 전파 지문 지도에 설정된 도보 영역 또는 비도보 영역을 참조하여, 상기 추정한 사용자 단말의 위치가 도보 영역인지 여부를 판별하고, 판별 결과 비도보 영역인 경우 상기 사용자 단말의 위치를 도보 영역으로 선택적으로 보정하는 위치 보정부;를 포함하는 위치 측정 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 위치 보정부는,
    상기 사용자 단말의 위치로서 추정한 영역의 점수를 확인하고, 이 점수가 사전에 설정된 임계점수 이하이면, 상기 사용자 단말의 위치를 도보 영역으로 보정하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 위치 보정부는,
    상기 추정한 사용자의 단말이 비도보 영역이면, 상기 추정한 비도보 영역과 가장 가까운 곳에 위치한 도보 영역을 상기 사용자의 단말의 위치로서 보정하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 위치 보정부는,
    상기 추정한 사용자의 단말이 비도보 영역이면, 가장 높은 점수를 가지는 도보 영역으로 상기 사용자 단말의 위치를 보정하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 장치.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 수집 데이터에 포함된 액세스 포인트별 무선신호 세기 중에서 최대 무선신호 세기를 확인하고, 이 최대 무선신호 세기와 매핑되는 액세스 포인트의 식별정보를 상기 수집 데이터에서 추출한 후, 상기 추출한 액세스 포인트의 식별정보와 대응되는 무선신호 세기의 최대값을 상기 데이터베이스에서 확인하고, 상기 최대 무선신호 세기와 상기 무선신호 세기의 최대값의 차이가 사전에 설정된 임계값을 초과하는 경우, 상기 수집 데이터에 포함된 무선신호 세기를 보정하는 데이터 보정부;를 더 포함하는 위치 측정 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 데이터 보정부는,
    상기 무선신호 세기를 보정하는 단계는,
    상기 수집 데이터에 포함된 각각의 무선신호 세기를 상기 차이만큼 감산시키는 것을 특징으로 하는 위치 측정 장치.
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KR20140146879A (ko) 2013-06-18 2014-12-29 한국항공대학교산학협력단 무선랜 기반 실내 위치 추정 방법, 서버 및 단말

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