KR20210001009A

KR20210001009A - 단말이 송출하는 신호정보를 수신하여 단말의 위치를 추정하는 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20210001009A
Application number: KR1020190076394A
Authority: KR
Inventors: 지명인; 조영수
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2019-06-26
Filing date: 2019-06-26
Publication date: 2021-01-06

Abstract

본 발명은 위치추정 기술 중, 사용자 단말에서 송출한 신호정보를 주변에 설치된 정보수집기가 수신하여 단말의 위치를 서버에서 추정하는 기술에 관한 것으로, AP설치정보 및 필터링 응답정보 및 단말의 신호를 수신하는 장치 간의 동기화가 필요 없는 실내에서도 정확한 위치추정이 가능한 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 단말이 송출하는 신호정보를 수신하여 단말의 위치를 추정하는 장치는, 단말이 송출하는 신호정보를 수신하는 모니터링AP, 상기 수집정보를 상기 모니터링AP로부터 수신하고, 상기 모니터링AP를 관리하는 마스터AP 및 상기 마스터AP로부터 수신한 상기 정보로 단말의 위치를 추정하는 측위서버를 포함한다.

Description

단말이 송출하는 신호정보를 수신하여 단말의 위치를 추정하는 장치 및 방법 {Apparatus for estimating a terminal position by receiving a radio wave transmitted from the terminal and method thereof}

본 발명은 위치추정 기술에 관한 것으로, 특히 사용자 단말에서 송출한 신호정보를 주변에 설치된 정보수집기가 수신하여 이를 수신한 서버에서 단말의 위치를 추정하는 기술에 관한 것이다.

무선통신 인프라를 이용한 위치추정 기술은 인프라 종류 및 서비스 범위에 따라 다양한 방식으로 존재한다. 예를 들어, GNSS(Global Navigation Satellite System)는 지구 궤도 상의 위성신호를 이용하여 사용자의 위치를 결정하는 시스템을 의미하며, 이와 유사한 미국의 GPS(Global Positioning System), 러시아의 GLONASS(Global Navigation Satellite System) 및 유럽의 Galileo 등이 현재 운용 중이거나 운용 예정이다.

GNSS는 위성부와 수신부의 직접 가시선(Direct Line Of Sight)이 확보되는 평지나 교외 지역에서 10m 이내의 높은 위치 정확도와 가용성을 제공하지만, 비 가시선(Non-Line Of Sight) 구간인 도심 밀집 지역에서는 다중 경로오차로 인해 위치 오차가 50m에 이르고 특히 실내 지역에서는 수신감도가 저하되어 신호획득을 하지 못해 위치 결정이 어려운 점이 있다.

다른 무선통신 인프라 중 셀룰러 기반 위치추정 기술은 이동통신 기지국의 위치정보와 측정신호를 이용하여 사용자의 위치를 결정하는 기술이다. 구체적으로 셀룰러 기반 위치추정 기술은 단말장치에서 수신 가능한 기지국의 개수에 따라 Cell-ID, E-OTD(Enhanced-Observed Time Difference), AFLT(Advanced-Forward Link Trilateration) 등으로 분류된다. 도심 및 교회 대부분의 지역을 서비스 범위로 갖는 이동통신 인프라의 특성상 실외뿐만 아니라 실내에서도 위치 결정이 가능하다는 장점을 가진다. 그러나, 셀룰러 기반 위치추정 기술은 기지국의 배치 밀도에 따라 위치추정 정확도가 달라지고 평균적으로 약 100~800m의 비교적 낮은 위치 정확도를 가져서 수m 정도의 위치 정확도를 요구하는 실내외 항법 서비스 등에 적용하기 어렵다.

Assisted-GNSS는 사용자 단말장치에 내장된 GNSS 수신기의 최소 수신신호 감도를 향상시키고 초기위치 결정시간(Time to First Fix)을 단축시키기 위해 위치추정 서버로부터 보조정보를 획득하는 기술을 의미한다. Assisted-GNSS는 미약 신호 환경인 도심 밀집지역에서 GNSS를 이용한 빠른 위치 결정을 가능하게 하지만, 실내지역에서 신호가 매우 미약하여 큰 효과를 얻을 수 없다.

실내에서는 주로 Wi-Fi를 이용한 위치추정 기술이 제시되어 왔다. 서비스 지역에 존재하는 각 Wi-Fi AP에 대해 참조지점(Reference Point) 별 수신신호세기 값(Received Signal Strength Indicator, 이하 'RSSI')을 수집하고 데이터베이스를 구축한 다음, 단말이 해당 서비스 지역에서 신호세기를 수신했을 때 이와 가장 유사한 패턴을 데이터베이스에서 찾아 해당 참조지점을 현재 위치로 간주한다.

실내 위치인식 기술에서는 RSSI 값을 취득하는 주체와 위치를 계산하는 주체에 따라 단말기반 위치인식 기술, 서버기반 위치인식 기술, 네트워크 기반 위치인식 기술 등으로 구분할 수 있다.

먼저, 단말기반 위치인식 기술은 단말이 주변에 설치된 Wi-Fi AP를 검색하고 각 AP와의 RSSI 값을 획득하여 단말이 자신의 위치를 계산한다. 서버기반 위치인식 기술은 단말이 주변에 설치된 Wi-Fi AP를 검색하고 RSSI 값을 획득하되, 이를 서버에 전송하여 서버가 단말의 위치를 계산한다. 따라서, 사용자 단말에서 위치인식 용 어플리케이션을 설치하지 않은 경우 또는 설치했음에도 실행하지 않았을 때에 사용자의 위치를 추정하지 못하는 문제가 제기되어 왔고, 특정 OS를 사용하는 스마트폰의 경우 Wi-Fi AP 검색에 필요한 SDK(Software Development Kit)가 제공이 되지 않아 Wi-Fi 기반 위치인식 자체를 사용하지 못하는 경우가 있다는 문제가 있다.

본 발명은, 전술한 종래기술의 단점을 극복하고자, 단말이 송출한 신호정보를 주변에 설치한 정보수집기가 수집하고, 이를 서버에서 전송 받아 단말의 위치를 추정하는 것으로, 실내에서도 정확한 위치추정이 가능한 개량된 단말의 위치를 추정하는 장치 및 방법을 제공하고자 한다.

다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 단말이 송출한 신호정보를 수집하는 정보수집기를 제공하고, 정보수집기를 관리하며 수집결과를 서버에 전송하는 관리기를 제공하며, 수집된 정보를 전송 받아 단말의 위치를 정확하게 추정하는 서버를 제공하여 단말의 위치를 정확하게 추정하는 장치 및 방법을 제공한다.

구체적으로, 본 발명의 제1특징에 따르면, 단말이 송출하는 신호정보를 수집하는 모니터링AP, 상기 수집정보를 상기 모니터링AP로부터 수신하고, 상기 모니터링AP를 관리하는 마스터AP 및 상기 마스터AP로부터 수신한 상기 정보로 단말의 위치를 추정하는 측위서버를 포함하는, 단말의 위치를 추정하는 장치가 제공된다.

본 발명의 제2특징에 따르면, 본 발명의 제1특징에 기재된 단말, 모니터링AP, 마스터AP, 및 측위서버를 포함하는 단말 위치 추정장치에서 수행되는 단말의 위치 추정 방법으로, 상기 단말이 송출한 신호정보를 상기 모니터링AP에서 수집하는 단계, 상기 마스터AP가 상기 모니터링AP로부터 상기 수집 정보를 수신하는 단계, 상기 마스터AP가 상기 정보를 상기 측위서버로 전송하는 단계 및 상기 측위서버가 상기 정보로 상기 단말의 위치를 추정하는 단계를 제공한다.

본 발명에서 제안한 단말이 송출하는 신호정보를 수신하여 단말의 위치를 추정하는 장치 및 방법을 사용할 경우, 다음과 같은 이점이 있다.

단말의 위치 추정의 정확도가 향상되기 때문에, 사용자의 이동패턴 분석, 제공 서비스의 선호도 및 재방문율 등의 분석을 비롯하여 Wi-Fi, BLE, LTE 등 각종 무선통신을 사용하는 사물(IoT 장치)에 대한 정확한 위치를 추정할 수 있어 기업에서 이를 활용한 마케팅 및 고객 관리 등 사업적으로 활용도가 높다.

단말이 Wi-Fi, BLE, LTE 등의 무선통신을 사용할 때 송출하는 신호정보를 수집하여 단말의 위치를 추정하기 때문에, 별도로 단말에 어플리케이션을 설치하거나 실행하지 않아도 된다는 장점이 있다.

단말이 송출하는 신호정보를 수집하는 정보수집기는 전원의 연결만으로 동시에 여러 단말에서 송출하는 다양한 채널의 신호정보를 수집하고, 마찬가지로 무선으로 연결된 정보수집기를 관리하는 관리기도 전원의 연결만으로 정보수집기가 수집한 정보를 전송 받아 기 설치된 인터넷 공유기 등을 통하여 측위를 위한 서버로 전송할 수 있기 때문에, 설치와 운용이 매우 간편하다.

도 1은 본 발명에 따른 단말의 위치추정 장치의 개괄적 구성을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모니터링AP의 기능을 도시화한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모니터링AP의 실제 구현 제품의 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터AP의 기능을 도시화한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터AP의 실제 구현 제품의 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 측위서버와 측위DB의 구성도이다.
도 7은 본 발명에 따른 단말이 송출하는 신호정보를 수신하여 단말의 위치를 추정하는 방법의 순서도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트폰이 송출하는 Wi-Fi 패킷정보를 수신하여 스마트폰의 위치를 추정하는 방법의 순서도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 이들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 기술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의된다.

한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.

한편, 어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정 블록 내에 명기된 기능 또는 동작이 순서도에 명기된 순서와 다르게 실행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하는 두 블록이 실제로는 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 관련된 기능 또는 동작에 따라서는 상기 블록들이 거꾸로 수행될 수도 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가급적 동일한 부호를 부여하고 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1 은 본 발명에 따른 단말의 위치추정 장치의 개괄적 구성을 나타낸다.

본 실시예에 따른, 단말이 송출하는 신호정보를 수신하여 이를 단말의 위치추정에 활용하는 장치(이하, '본 장치')는, 위치를 추정하고자 하는 단말(110)이 무선통신을 할 때 송출하는 Wi-Fi 패킷과 같은 신호정보(120)를 수집하고, 이를 마스터AP(140)로 송신하는 복수개의 모니터링AP들(130_1, 130_2,…, 130_n; 이하, '모니터링AP(130)'라 함)과, 상기 모니터링AP(130)를 관리하고, 모니터링AP(130)가 수집한 정보를 측위서버(160)로 전송하는 마스터AP(140) 및 상기 마스터AP(130)로부터 수신한 정보를 바탕으로 상기 단말(110)의 위치를 추정하는 측위서버(160)를 포함한다.

상기 단말(110)은 일반적으로 스마트폰으로 구현될 수 있으며, 노트북, 태블릿 PC, 일반 PC 등과 같이 휴대성과 이동성이 보장되는 무선 통신 장치로 구현될 수도 있다.

또한, 상기 신호정보(120)는 이하에서 Wi-Fi를 기준으로 기술하지만, 이에 국한되지 않고 RFID(Radio Frequency Identification), 블루투스(Bluetooth), ZigBee, Impulse Radio, 60GHz WPAN, Binary-CDMA, 무선 USB 기술 및 무선 HDMI 기술, 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 네트워크, WIMAX(World Interoperability for Microwave Access) 네트워크, LTE(Long Term Evolution) 네트워크, 인터넷(Internet), LAN(Local Area Network), Wireless LAN(Wireless Local Area Network), WAN(Wide Area Network), PAN(Personal Area Network)와 같은 무선통신에 보편적으로 적용할 수 있다.

이하에서, 본 장치에 대하여 보다 자세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 모니터링AP(130)의 구성도이다.

상기 모니터링AP(130)는 Wi-Fi가 사용하는 다중 채널(국내 기준 2.4GHz 대역 13개, 5GHz 대역 24개)에 대해 실시간으로 상기 단말(110)이 전송하는 데이터 패킷과 같은 모든 패킷 정보 및 상기 단말(110)의 고유정보, 패킷 수집 시간 등을 수집해서 일정 시간 간격으로 상기 마스터AP(140)에 전송하는 정보수집기이다. 따라서, 상기 모니터링AP(130)는 Wi-Fi 채널을 모니터링하는 Wi-Fi 모듈(10)과 상기 마스터AP(140)와의 통신용 Wi-Fi 모듈(20)이 각각 있어야 하므로, 최소 두 개 이상의 Wi-Fi 모듈을 포함한다. 물론, 하나의 Wi-Fi 모듈에서 Wi-Fi 채널을 모니터링하는 기능과 상기 마스터AP(140)와의 통신을 모두 할 수 있음은 자명하다.

상기 모니터링AP(130)에서는 Wi-Fi 채널 모니터링(10)을 수행하며, 상기 모니터링 방법은 다양하다.

우선, Wi-Fi가 사용하는 37개의 다중 채널(국내 기준 2.4GHz 대역 13개, 5GHz 대역 24개)을 Wi-Fi 모듈 수로 나누어 순차적으로 모니터링을 하는 방법이다. 예를 들어, Wi-Fi 채널을 모니터링(10) 하는 Wi-Fi 모듈의 수가 세 개이면, 두 개의 모듈은 각 13개의 채널을, 나머지 한 개는 14개의 채널을 할당하여 37개 채널을 전부 순차적으로 모니터링한다.

또 다른 방법은, 실제 통신이 이루어지는 채널을 감지하여 해당 채널만을 선택적으로 모니터링하는 방법이다. 예를 들어, Wi-Fi AP가 동작 중인 경우 실제 통신이 이루어지고 있는 것이므로, 이를 감지하여 해당 채널만을 모니터링한다.

상술한 방법 이외에도 관리자가 임의로 미리 채널을 지정하여 모니터링하는 방법 등 다양한 방법으로 Wi-Fi 채널을 모니터링하여 상기 단말(110)이 송출하는 신호정보(120)를 수집할 수 있다.

상기 마스터AP와의 통신(20)은, 상기 Wi-Fi 채널 모니터링(10)을 통하여 수집한 정보(22)와 기타정보(24)를 상기 마스터AP(140)에 1회 이상으로 하여 주기적으로 전송하는 것을 의미한다.

상기 수집 정보(22)는, 상기 단말(110)의 MAC 주소와 같은 상기 단말(110)을 구분할 수 있는 정보와 상기 단말(110)이 송신한 패킷에 대해 모니터링AP가 수집한 RSSI 값 등을 의미한다.

상기 기타정보(24)는, 상기 모니터링AP(130)의 고유정보(즉, 모니터링AP를 구성하고 있는 각 Wi-Fi 모듈에 대한 고유정보), 패킷을 수집한 해당 Wi-Fi의 채널 정보 및 해당 패킷을 수집한 시간 등이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 모니터링AP(130)의 실제 구현 제품의 예시도이다.

(a)는 상기 모니터링AP(130)의 실제 구현 제품 예시도의 정면도로, 상기 마스터AP(140)와의 통신을 위해 한 개의 Wi-Fi 모듈(130_1)이 사용되고, Wi-Fi 채널 모니터링을 위해 세 개의 Wi-Fi 모듈(130_2, 130_3, 130_4)이 사용된다.

(b)는 상기 모니터링AP(130)의 실제 구현 제품 예시도의 좌측면도, (c)는 우측면도로, 네 개의 Wi-Fi 모듈 외에 유지보수 등을 위해 RJ45 포트(132), USB디버그 포트(134) 및 외부 전원(136)이 추가로 포함된다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 마스터AP(140)의 기능(30)을 도시화한 것이다.

필수적인 것은 아니지만 별도의 Wi-Fi 모듈을 구성하여, 상기 마스터AP(140)에서도 Wi-Fi 채널을 직접 모니터링할 수 있다(32). 즉, 상기 마스터AP(140)는 최소 한 개 이상의 Wi-Fi 모듈을 포함하여, 상기 모니터링AP(130)와의 통신(34)에 사용되고, 필요시 상기 마스터AP(140)에 Wi-Fi 모듈을 추가하여 Wi-Fi 채널을 모니터링하는 데에 활용할 수도 있다.

상기 마스터AP(140)와 상기 모니터링AP(130)는 근처에 위치하며 자동으로 연결된다. 상기 마스터AP(140)는 연결된 상기 모니터링AP(140)의 상태를 관리한다. 그러나, 상기 마스터AP(140)는 상기 모니터링AP(130)가 연결을 요청했을 때 필요에 따라 연결을 제한할 수도 있다.

상기 마스터AP(140)와 상기 모니터링AP(130)가 연결되면, 상기 마스터AP(140)는 상기 모니터링AP(130)가 Wi-Fi 채널 모니터링을 통하여 수집한 정보(22)와 기타정보(24)를 1회 이상으로 하여 주기적으로 수신한다. 상기 마스터AP(140)는 상기 모니터링AP(130)로부터 수신한 정보(22, 24) 및 상기 마스터AP(140)가 자체적으로 수집한 정보(32)를 일정시간 동안 저장한다.

상기 마스터AP(140)는 기 설치된 인터넷 공유기(150) 등에 연결하여 외부 네트워크와 연결이 가능한 장치이므로, 이를 통하여 상기 모니터링AP(130)로부터 수신한 정보(22, 24)와 자체적으로 Wi-Fi 채널을 직접 모니터링하였다면 그 수집한 정보(31)를 상기 측위서버(160)에 주기적으로 또는 요청이 있을 때마다 전송하는 역할을 한다(36). 물론, 상기 마스터AP(140)는 상기 모니터링AP(130)로부터 수신한 정보(22, 24)를 저장하지 않고 실시간으로 상기 측위서버(160)로 보낼 수 있다.

이외에도 상기 마스터AP(140)는 마스터AP(130) 간 채널이 겹치지 않도록 채널의 자동 설정(37), 모니터링AP 간의 시간 동기화 기능(38) 등을 수행한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 마스터AP(140)의 실제 구현 제품의 예시도이다.

(a)는 상기 마스터AP(140)의 실제 구현 제품 예시도의 정면도로, 상기 모니터링AP(130)와의 통신을 위해 하나의 Wi-Fi 모듈(140)이 사용된다.

(b)는 상기 모니터링AP(130)의 실제 구현 제품 예시도의 좌측면도, (c)는 우측면도로, 도 4의 상기 모니터링AP(130)의 실제 구현 제품과 마찬가지로, 네 개의 Wi-Fi 모듈 외에 유지보수 등을 위해 RJ45 포트(142), USB디버그 포트(144) 및 외부 전원(146)이 추가로 포함된다.

도 6은 상기 측위서버(160)와 측위DB(170)의 구성도이다.

상기 측위서버(160)는 상기 마스터AP(140)가 상기 모니터링AP(130)의 22와 24로부터 수신한 정보 및 상기 마스터AP(140)가 자체적으로 32에서 수집한 정보를 전송 받는다(162). 이렇게 수신한 정보들을 상기 단말(110) 별로 RSSI 값을 분류하고, 통계처리 한다(164). 즉, 상기 단말(110) 별로 모니터링 하여 수집한 RSSI 값은 방대하기 때문에, 이를 Wi-Fi 채널 별로 혹은 수집한 시간 별로 분류하여 이에 대한 평균과 표준편차 등의 통계적 처리를 하는 것이다. 이렇게 상기 단말(110) 별로 처리된 RSSI 값을 이용하여 상기 단말(110)의 위치 추정 값을 계산한다(166).

한편, 측위DB(170)는 상기 모니터링AP(130)가 Wi-Fi 채널을 모니터링할 수 있는 지역(이하, '서비스지역'이라 함)에 위치한 복수개의 참조지점(Reference Point)에서 상기 단말(110)이 송출한 신호정보(120)에 대해서 상기 모니터링AP(130)가 수집한 각각의 RSSI 값을 미리 측정하여 데이터로 저장한 것이다(172).

예를 들어, 4개의 모니터링AP(모니터링AP 1 내지 모니터링AP 4)에서 4개의 참조지점(참조지점 1 내지 참조지점 4)에 대해서 각각의 RSSI 값을 수집한다면, 상기 측위DB(170)에는 표 1과 같은 데이터(예시 값)를 저장하는 것이다.

이하에서는, 모니터링AP 1에서 수집한 상기 단말(110)의 RSSI 값이 4, 모니터링AP 2에서 수집한 상기 단말(110)의 RSSI 값이 5, 모니터링AP 3에서 수집한 상기 단말(110)의 RSSI 값이 2, 모니터링AP 4에서 수집한 상기 단말(110)의 RSSI 값이 2인 경우, (4,5,2,2)와 같이 표현하기로 한다.

상기 단말 위치추정 계산(166)은, 위치를 추정하고자 하는 상기 단말(110)의 RSSI 값을 상기 측위DB(170)에 저장되어 있는 기존 데이터와의 유사도를 평가하여, 신호 패턴이 가장 유사한 참조지점을 찾아 그 참조지점을 상기 단말(110)의 위치로 추정하는 것이다.

구체적으로, 상기 모니터링AP(130)가 상기 단말(110)로부터 수집한 각 RSSI 값과 각 참조지점에 대해서 미리 측정하여 상기 측위DB(170)에 저장한 각 RSSI 값의 차이를 제곱하여 합한 후 제곱근을 구한 값인, 각 참조지점의 RSSI Distance 값을 이용하여 상기 단말(110)의 위치를 추정한다. 즉, RSSI Distance 값이 가장 작은 참조지점이 상기 단말(110)과의 유사도가 가장 높다고 평가되므로, 상기 단말(110)의 위치를 RSSI Distance 값이 가장 작은 참조지점으로 추정하는 것이다.

예를 들어, 표 1과 같은 상황에서 4개의 모니터링AP가 서비스지역에 있는 스마트폰(110)에 대해 수집한 각 RSSI 값이 (4,5,2,2)인 경우의 상기 스마트폰(110) 위치를 추정해 본다.

우선, 모니터링AP 1 내지 모니터링AP 4에서 상기 스마트폰(110)으로부터 수집한 각 RSSI 값과 참조지점 1 내지 참조지점 4에 대해서 미리 측정하여 상기 측위DB(170)에 저장한 각 RSSI 값의 차이를 제곱하여 합한 후 제곱근을 구한 값인 참조지점 1 내지 참조지점 4에서의 RSSI Distance 값을 구한다.

상기 스마트폰(110)과 참조지점 1에서의 RSSI Distance 값은 수학식 1과 같이 구하면 대략 10.4의 값이 나온다.

상기 스마트폰(110)과 참조지점 2에서의 RSSI Distance 값은 수학식 2와 같이 구하면 대략 8.1의 값이 나온다.

상기 스마트폰(110)과 참조지점 3에서의 RSSI Distance 값은 수학식 3과 같이 구하면 대략 6.8의 값이 나온다.

상기 스마트폰(110)과 참조지점 4에서의 RSSI Distance 값은 수학식 4와 같이 구하면 대략 9.2의 값이 나온다.

참조지점 3에서의 RSSI Distance 값이 6.7로 가장 작으므로, 상기 스마트폰(110)의 위치는 참조지점 3에 있을 것으로 추정한다.

또 다른 상기 단말 위치추정 계산(166) 방법은, 서버기반필터를 적용하여 단말이 위치하고 있을 확률이 가장 높은 곳을 계산하여 상기 단말(110)의 위치를 추정하는 것이다. 즉, 모든 가능한 후보지점에 대해서 상술한 방법처럼 RSSI Distance 값을 구한 후, 이에 대한 가중치를 구하여 상기 단말(110)의 위치를 추정하는 방식이다. 상술한 계산 방법 이외에도 다양한 방법으로 상기 단말(110)의 위치를 추정할 수 있다.

도 7은 본 발명에 따른 단말이 송출하는 신호정보를 수신하여 단말의 위치를 추정하는 방법의 순서도이다.

모니터링AP(130)는 상기 단말(110)이 송출하는 신호정보(120)를 포함한 정보를 수집한다(210). 상기 정보는 상술한 상기 수집 정보(22) 및 기타정보(24)와 동일한 것으로, 상기 단말(110)의 MAC 주소와 같은 고유정보나 상기 단말(110)을 구분할 수 있는 정보, 상기 모니터링AP(130)가 수집한 RSSI 값, 상기 모니터링AP(130)의 고유정보 및 해당 신호정보를 수집한 시간 등을 의미한다.

상기 모니터링AP(130)는 상기 정보(22, 24)를 상기 마스터AP(140)로 전송한다(220). 상기 마스터AP(140)는 수신한 상기 정보(22, 24)를 저장한다(230).

상기 마스터AP(140)는 상기 모니터링AP(130)의 22와 24로부터 수신하여 저장한 정보와 상기 마스터AP(140)가 자체적으로 32에서 수집한 정보를 상기 측위서버(160)로 전송한다(240). 이때, 상기 정보(22, 24)를 저장하지 않고 실시간으로 상기 마스터AP(140)로 전송할 수도 있다.

상기 측위서버(160)는 수신한 상기 정보들을 이용하여 상기 단말(110)의 위치를 추정한다(250). 이때 단말 위치를 추정하는 방법은, 위치를 추정하고자 하는 상기 단말(110)의 RSSI 값을 측위DB(170)에 저장되어 있는 기존 데이터와의 유사도를 평가하여, 신호 패턴이 가장 유사한 참조지점을 찾아 그 참조지점을 상기 단말(110)의 위치로 추정하는 것이다. 또 다른 방법은, 서버기반필터를 적용하여 상기 단말(110)이 위치해 있을 확률이 가장 높은 곳을 계산하여 상기 단말(110)의 위치를 추정한다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트폰이 송출하는 Wi-Fi 패킷정보를 수신하여 스마트폰의 위치를 추정하는 방법의 순서도이다.

모니터링AP(130)는 위치를 추정하고자 하는 스마트폰(110)이 송출하는 Wi-Fi 패킷 정보 등을 수집한다(310). 상기 정보는 상술한 상기 수집 정보(22) 및 기타정보(24)와 동일한 것으로, 상기 스마트폰(110)의 MAC 주소, 상기 스마트폰(110)이 송출한 패킷에 대한 RSSI 값 및 상기 스마트폰(110)이 송출한 패킷을 수집한 해당 Wi-Fi의 채널 정보 및 해당 패킷을 수집한 시간이다.

상기 모니터링AP(130)는 상기 정보(22, 24)를 상기 마스터AP(140)로 전송한다(320). 상기 마스터AP(140)는 수신한 상기 정보(22, 24)를 저장한다(330).

상기 마스터AP(140)는 상기 모니터링AP(130)로부터 수신하여 저장한 상기 정보들을 상기 측위서버(160)로 전송한다(340). 이때, 상기 정보(22, 24)를 저장하지 않고 실시간으로 상기 마스터AP(140)로 전송할 수도 있다.

상기 측위서버(160)는 수신한 상기 정보들을 이용하여 상기 스마트폰(110)의 위치를 추정한다(350). 이때 스마트폰의 위치를 추정하는 방법은, 상기 스마트폰(110)의 RSSI 값을 측위DB(170)에 저장되어 있는 기존 데이터와의 유사도를 평가하여, 신호 패턴이 가장 유사한 참조지점을 찾아 그 참조지점을 상기 스마트폰 (110)의 위치로 추정하는 것이다.

본 발명의 장치 및 방법은 특정 실시예와 관련하여 설명되었지만, 그것들의 구성 요소 또는 동작의 일부 또는 전부는 범용 하드웨어 아키텍쳐를 갖는 컴퓨터 시스템을 사용하여 구현될 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

단말이 송출하는 신호정보를 수신하여 단말의 위치를 추정하는 장치에서,
단말이 송출하는 신호정보를 수집하는 모니터링AP,
상기 수집된 신호정보를 상기 모니터링AP로부터 수신하고, 상기 모니터링AP를 관리하는 마스터AP 및
상기 마스터AP로부터 수신한 상기 신호정보로 단말의 위치를 추정하는 측위서버를 포함하는, 단말의 위치를 추정하는 장치.
제1항에서, 상기 수집정보는,
상기 단말을 구분할 수 있는 고유정보 및 상기 단말이 송신한 신호정보에 대한 RSSI(Received Signal Strength Indicator) 값 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는, 단말의 위치를 추정하는 장치.
제2항에서, 상기 수집정보는,
상기 모니터링AP의 고유정보, 상기 단말이 송신한 신호정보를 수신한 무선통신 채널 정보 및 상기 신호정보를 수집한 시간 중 적어도 하나를 추가로 포함하는, 단말의 위치를 추정하는 장치.
제1항에서, 상기 모니터링AP는,
두 개 이상의 무선통신 모듈을 포함하되, 그 중 한 개 이상의 무선통신 모듈은 상기 마스터AP와의 통신에 사용되고, 그 외의 무선통신 모듈은 상기 단말이 송출하는 신호정보를 수집하는 데 사용되는 것을 특징으로 하는, 단말의 위치를 추정하는 장치.
제1항에서, 상기 모니터링AP는,
상기 단말이 송출하는 신호정보를 수집하기 위해, 상기 단말이 송출하는 신호의 사용 가능한 모든 채널을 순차적으로 모니터링 하는 것을 특징으로 하는, 단말의 위치를 추정하는 장치.
제1항에서, 상기 모니터링AP는,
상기 단말이 송출하는 신호정보를 수집하기 위해, 상기 단말이 신호를 송출할 때 실제 통신이 이루어진 채널을 감지하여, 해당 채널만을 선택적으로 모니터링 하는 것을 특징으로 하는, 단말의 위치를 추정하는 장치.
제1항에서, 상기 모니터링AP는,
상기 단말이 송출하는 신호정보를 수집하기 위해, 상기 단말이 송출하는 신호의 사용 가능한 채널 중 일부 채널을 미리 지정하여, 해당 채널만을 선택적으로 모니터링 하는 것을 특징으로 하는, 단말의 위치를 추정하는 장치.
제1항에서, 상기 모니터링AP는,
상기 마스터AP와의 통신을 위한 한 개의 Wi-Fi 모듈, Wi-Fi 채널 모니터링을 위한 세 개의 Wi-Fi 모듈, 유지보수를 위한 RJ45 포트 및 USB디버그 포트를 포함하는, 단말의 위치를 추정하는 장치.
제1항에서, 상기 마스터AP는,
상기 모니터링AP와의 통신에 사용되는 한 개 이상의 무선통신 모듈을 포함하는, 단말의 위치를 추정하는 장치.
제9항에서, 상기 마스터AP는,
상기 단말이 송출하는 신호정보를 수집하는 무선통신 모듈을 추가로 포함하는, 단말의 위치를 추정하는 장치.
제1항에서, 상기 마스터AP는,
상기 모니터링AP로부터 수신한 정보를 상기 측위서버로 전송하는 것을 특징으로 하는, 단말의 위치를 추정하는 장치.
제1항에서, 상기 마스터AP는,
상기 마스터AP 간 채널이 겹치지 않도록 채널의 자동 설정 및 상기 모니터링AP 간의 시간 동기화 기능을 추가로 수행하는 것을 특징으로 하는, 단말의 위치를 추정하는 장치.
제1항에서, 상기 마스터AP는,
상기 모니터링AP와의 통신을 위한 한 개의 Wi-Fi 모듈, 유지보수를 위한 RJ45 포트 및 USB디버그 포트를 포함하는, 단말의 위치를 추정하는 장치.
제1항에서, 상기 측위서버는,
상기 마스터AP로부터 수신한 정보를 상기 단말 별로 RSSI 값을 분류하고 통계처리 하는 것을 특징으로 하는, 단말의 위치를 추정하는 장치.
제1항에서,
사전에 단말 별로 측정한 RSSI 값을 저장한 측위DB를 추가로 포함하는, 단말의 위치를 추정하는 장치.
제15항에서, 상기 측위서버는,
상기 단말의 위치를 추정하기 위해, 상기 단말의 RSSI 값을 상기 측위DB에 저장된 RSSI 값과의 유사도를 평가하여, 신호 패턴이 가장 유사한 참조지점(Reference Point)을 찾아 그 참조지점을 상기 단말의 위치로 추정하는 것을 특징으로 하는, 단말의 위치를 추정하는 장치.
제15항에서, 상기 측위서버는,
상기 단말의 위치를 추정하기 위해, 서버기반필터를 적용하여 상기 단말이 위치해 있을 확률이 가장 높은 곳을 계산하여 상기 단말의 위치를 추정하는 것을 특징으로 하는, 단말의 위치를 추정하는 장치.
제1항에 기재된 단말, 모니터링AP, 마스터AP, 및 측위서버를 포함하는 단말 위치 추정장치에서 수행되는 단말의 위치 추정 방법으로,
상기 단말이 송출한 신호정보를 상기 모니터링AP에서 수집하는 단계;
상기 마스터AP가 상기 모니터링AP로부터 상기 수집 정보를 수신하는 단계;
상기 마스터AP가 상기 정보를 상기 측위서버로 전송하는 단계; 및
상기 측위서버가 상기 정보로 상기 단말의 위치를 추정하는 단계를 포함하되,
상기 모니터링AP가 상기 단말로부터 수집하는 정보는,
상기 단말을 구분할 수 있는 고유정보 및 상기 단말이 송신한 신호정보에 대한 RSSI(Received Signal Strength Indicator) 값을 포함하는, 단말의 위치를 추정하는 방법.
제18항에서,
상기 단말은 스마트폰이고, 상기 모니터링AP는 세 개의 Wi-Fi 모듈을 포함하고, 상기 마스터AP는 한 개의 Wi-Fi 모듈을 포함하며, 상기 마스터AP는 네트워크를 통하여 상기 정보를 상기 측위서버로 전송하는 것을 특징으로 하는, 단말의 위치를 추정하는 방법.