KR20220029281A - 비콘 기반의 측위 시스템 설계 방법 - Google Patents

비콘 기반의 측위 시스템 설계 방법 Download PDF

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Abstract

비콘 기반의 측위 시스템에 관한 기술이 개시된다. 대상 공간에서 비콘 설치가 가능한 비콘 위치가 정의되고, 모든 비콘 위치와 스캐너의 모든 관측 위치 간의 알에프 신호의 경로 감쇄 모델이 결정된다. 비콘 위치들에 대해 가능한 모든 비콘 설치안 중 경로 감쇄 모델을 사용하여 산출한 신호 수신 세기가 유의미한 값을 가지는 서로 다른 비콘 신호가 최소 기준 개수 이상 수신되는 설치안 중 설치된 비콘의 총 개수가 최소인 설치안이 최적 설치안으로 결정된다. 최적 설치안을 결정하는 최적화 문제는 이진 선형 프로그래밍(binary linear programming) 문제로 표현될 수 있다.

Description

비콘 기반의 측위 시스템 설계 방법{beacon based positioning system design method}
정보 통신 분야의 컴퓨팅 기술, 특히 비콘 기반의 측위 시스템에 관한 기술이 개시된다.
사물 인터넷 기술이 다양한 분야에 적용되고 있다. 근접 기반 서비스(proximity based service : PBS)는 블루투스 비콘(Bluetooth Beacon), WiFi 비콘 등 위치가 알려진 방송 디바이스(broadcasting device)에서 방사된 전파 신호를 감지하는 사용자 디바이스(user device)에 대해 그 방송 디바이스의 설치 위치에 기반한 서비스를 제공한다. 더 나아가 세 개 이상의 이 비콘들로부터 방사된 신호들의 신호 세기 값들에 삼각측량법을 적용하여 사용자 디바이스의 위치를 보다 정밀하게 파악하는 위치기반 서비스 (location based service, LBS)도 개발되고 있다. 이러한 위치 기반 서비스의 제공을 위해서는 많은 수의 비콘들이 설치되어야 한다. 설치되는 비콘의 수가 증가하면 비용이 증가하고 공간의 미관을 해칠 수 있다. 또 비콘들이 한정된 대역의 주파수를 공용(share)하므로 비콘 신호간 간섭(interference)이 증가한다.
제안된 발명은 비콘 기반 측위 시스템에서 비콘들의 설치 위치를 설계하는 효율적인 툴을 제공하는 것을 목적으로 한다.
나아가 제안된 발명은 최소한의 비용으로 필요한 측위 정밀도를 보장하는 비콘 기반 측위 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
나아가 제안된 발명은 비콘 설치의 제약을 반영하여 필요한 측위 정밀도를 보장하는 비콘 기반 측위 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
제안된 발명의 일 양상에 따르면, 대상 공간에서 비콘 설치가 가능한 비콘 위치가 정의되고, 모든 비콘 위치와 스캐너의 모든 관측 위치 간의 알에프 신호의 경로 감쇄 모델이 결정된다. 비콘 위치들에 대해 가능한 모든 비콘 설치안 중 경로 감쇄 모델을 사용하여 산출한 신호 수신 세기가 유의미한 값을 가지는 서로 다른 비콘 신호가 최소 기준 개수 이상 수신되는 설치안 중 설치된 비콘의 총 개수가 최소인 설치안이 최적 설치안으로 결정된다.
추가적인 양상에 따르면, 비콘 위치는 대상 공간을 N개로 구획하는 비콘 그리드에 의해 정의되고, 관측 위치는 대상 공간을 M개로 구획하는 스캔 그리드에 의해 정의될 수 있다.
추가적인 양상에 따라 간섭, 잡음 등의 영향이 배제되고 페이딩 만을 감안한 단순한 경로 감쇄 모델이 제안된다. 비콘 그리드들 중 하나와 스캔 그리드들 중 선택된 조합에 대해 측정된 신호 수신 세기들의 값이 수집되고, 이로부터 알에프 신호의 경로 감쇄 모델의 파라메터들이 결정될 수 있다.
추가적인 양상에 따르면, 경로 감쇄 모델링은 대상 공간의 맵에 기반한 모델링 가이드 장치에 의해 도움을 받을 수 있다.
추가적인 양상에 따라, 측정 지점에서 측위 가능성을 표현하는 제한 조건 (constraint)하에서, 대상 공간에 설치되는 비콘의 총 개수를 표현하는 목적 함수(objective function)를 최소화시키는 비콘 설치안이 최적 설치안으로 결정될 수 있다.
추가적인 양상에 따라, 제한 조건은 각각의 비콘 설치안에 대해 비콘 그리드 i로부터 송신된 신호를 스캔 그리드 j에서 수신한 신호의 신호 수신 세기 값이 유의미한지를 표현하는 제한 행렬(constraint matrix)로 정의될 수 있다.
추가적인 양상에 따라, 최적 설치안을 결정하는 최적화 문제는 이진 선형 프로그래밍(binary linear programming)에 의해 풀 수 있다.
제안된 발명에 따라, 비콘 기반 측위 시스템에서 비콘들의 최적의 설치 위치를 효율적으로 설계하는 툴이 제공된다. 이 툴을 사용함으로써 최소한의 비용으로 필요한 측위 정밀도를 보장하는 비콘 기반 측위 시스템이 제공될 수 있다. 나아가 설치 공간에 있을 수 있는 비콘 설치의 제약을 반영하여 필요한 측위 정밀도를 보장하는 비콘 기반 측위 시스템을 설계할 수 있다.
도 1은 대상 공간과 비콘 위치 및 관측 위치를 도식적으로 설명하는 예시적인 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 모델링 가이드 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 측위 시스템 설계 방법의 구성을 도시한 흐름도이다.
도 4는 또 다른 실시예에 따른 측위 시스템 설계 방법의 구성을 도시한 흐름도이다.
전술한, 그리고 추가적인 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 설명하는 실시예들을 통해 구체화된다. 각 실시예들의 구성 요소들은 다른 언급이나 상호간에 모순이 없는 한 실시예 내에서 다양한 조합이 가능한 것으로 이해된다.
제안된 발명의 일 양상에 따라, 대상 공간에서 비콘 위치와, 관측 위치가 정의된다. 도 1은 대상 공간과 비콘 위치 및 관측 위치를 도식적으로 설명하는 예시적인 도면이다. 대상 공간은 측위 시스템이 적용되는 공간으로 물리적인 공간이라기 보다는 측정이 필요한 공간으로 정의된다. 대상 공간은 다각형을 포함하는 다양한 형태의 공간이 될 수 있으나 연속된 공간일 필요는 없다. 본 명세서에서, 비콘은 알려진 위치에서 알려진 신호 세기로 알에프 신호를 방사하는 장치로, 예를 들면 WiFi 액세스 포인트, 블루투쓰 비콘(Bluetooth Beacon), 나아가 무선 통신의 기지국이 될 수 있다. 비콘이 설치될 수 있는 범위인 설치 공간은 대상 공간과 반드시 일치할 필요는 없다. 예를 들어 대상 공간에서 미관상 비콘 설치가 배제되는 영역이 있을 수 있다.
일 양상에 따르면, 비콘 위치는 대상 공간을 N개로 구획하는 비콘 그리드에 의해 정의될 수 있다. 비콘이 설치될 수 있는 위치인 비콘 위치(beacon position)를 정의하기 위해 대상 공간을 비콘 그리드(beacon grid)로 구획 할 수 있다. 비콘은 대상 공간에서 임의의 지점에 설치될 수 있지만 비콘이 설치될 수 있는 지점을 적절히 한정하여 비콘 그리드를 정의함으로써 최적화 문제를 단순화시킬 수 있다. 일 실시예에서, 비콘은 이 비콘 그리드의 중앙(center)에 설치될 수 있는 것으로 가정된다.
본 명세서에서, 스캐너는 비콘 신호들을 수신하고 제안 발명의 양상에 따라 측위를 처리할 수 있는 단말로, 예를 들면 비콘 신호 수신장치를 내장한 휴대폰일 수 있다. 측위를 필요로 하는 범위인 관측 공간은 대상 공간과 반드시 일치할 필요는 없다. 예를 들어 대상 공간에서 사람이 출입 또는 통행하기 어려운 위치는 배제될 수 있다.
일 양상에 따르면, 관측 위치(observation position)는 대상 공간을 M개로 구획하는 스캔 그리드에 의해 정의될 수 있다. 스캐너는 대상 공간의 임의의 지점에서 측위를 할 수 있지만 측위를 할 수 있는 지점을 적절히 한정하여 관측 그리드를 정의함으로써 최적화 문제를 단순화시킬 수 있다. 일 실시예에서, 스캐너는 이 관측 그리드의 중앙(center)에서 측위하는 것으로 가정된다. 관측 그리드를 적절히 정의함으로써 제안된 발명에 따라 도출한 결과가 관측 공간 내의 관측 그리드의 중앙 뿐 아니라 모든 위치에서 기준 이상의 정밀도를 제공할 수 있다.
도 1에서 대상 공간(11)은 빗금친 영역으로 표시된다. 굵은 실선은 비콘 그리드(13)를, 가는 실선은 관측 그리드(15)를 도시한다. 도시된 예에서 비콘 그리드(13)는 대상 공간(11)에서 비균일한 간격으로 도시되고, 점무늬로 채워진 관측 그리드(15)는 균일한 간격으로 도시되었다. 대상 공간(11)과, 관측 그리드로 정의되는 관측 공간과, 비콘 그리드(13)로 정의되는 설치 공간은 약간씩 배치 및 크기가 상이한 것으로 도시되었다. 비콘 그리드는 비콘의 설치 상의 제약이나 요구되는 위치 정밀도를 고려하여 위치별로 그리드의 간격을 다르게 결정할 수 있다. 관측 그리드 역시 비콘 그리드의 간격이나 무선 환경의 균일성, 계산량을 고려하여 위치별로 그리드의 간격을 다르게 설정할 수 있다.
추가적인 양상에 따르면, 경로 감쇄 모델링은 대상 공간의 맵에 기반한 모델링 가이드 장치에 의해 도움을 받을 수 있다. 도 2는 일 실시예에 따른 모델링 가이드 장치의 구성을 도시한 블록도이다. 예를 들면 모델링 가이드 장치는 테블릿과 그 테블릿 기반의 응용 프로그램으로 구현될 수 있다. 테블릿 장치(200)는 모델링 가이드 애플리케이션을 실행한다. 도 1에 도시된 바와 같은 대상 공간의 각각의 비콘 그리드 중 샘플링된 비콘 그리드들에 비콘이 설치된다. 이들 비콘은 비콘 구동부(210)와 유선 혹은 무선으로 통신할 수 있다. 또 대상 공간의 각각의 관측 그리드 중 샘플링된 관측 그리드들에 스캐너가 설치된다. 이들 스캐너는 스캐너 통신부(230)와 무선으로 통신할 수 있다. 테블릿 장치(200)의 모델링 가이드 애플리케이션은 비콘 구동부(210)를 통해 특정한 비콘을 선택하여 무선 통신의 파라메터를 설정하거나 구동의 개시 혹은 종료를 지시할 수 있다. 또 테블릿 장치(200)의 모델링 가이드 애플리케이션은 스캐너 통신부(230)를 통해 특정한 스캐너가 특정한 비콘으로부터 수신한 신호의 수신 신호 세기 값을 수신할 수 있다. 스캐너, 예를 들면 비콘 신호를 수신하는 블루투쓰 모듈이 내장된 스마트폰에는 비콘으로 부터 수신한 수신 신호 세기 값과, 그 비콘의 식별자를 포함하는 수신 정보를 전송하는 앱이 설치되어 실행될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 테블릿 장치(200)에 실행되는 모델링 가이드 애플리케이션은 대상 공간에 설치된 비콘들과 스캐너들을 전제로 자동으로 경로 감쇄 모델링을 수행한다. 테블릿 장치(200)는 비콘들 중 하나를 선택하여 구동하고, 스캐너들로부터 순차적으로 수신 신호 세기 값을 수신하여 저장한다. 이후에 다음 비콘을 선택하여 구동하고, 스캐너들로부터 순차적으로 수신 신호 세기 값을 수신하여 저장한다. 이러한 과정을 반복하여 대상 공간의 모든 비콘 그리드의 설치안들에 대해 필요한 관측 위치에서의 수신 신호 세기 측정이 완료되면 모델링 가이드 애플리케이션은 측정된 값들을 기초로 모든 {비콘 위치, 관측 위치}의 쌍들에 적용될 수 있는 경로 감쇄 모델링을 결정한다. 이러한 계산은 테블릿(200) 에서 수행될 수도 있고, 측정된 값들을 서비스 서버로 전송하여 산출할 수도 있다.
또 다른 실시예에 있어서, 테블릿 장치(200)는 대상 공간을 비콘 그리드와 관측 그리드로 구획한 맵(map) 상에 측정이 필요한 관측 그리드를 표시한다. 사용자는 표시된 관측 그리드로 이동하여 수신 신호 세기를 측정하여 그 값을 입력한다. 예를 들어 모델링 가이드 애플리케이션은 사용자가 설정한 측위 정밀도를 기반으로 대상 공간의 측위에 필요한 관측 지점을 선택할 수 있다. 이러한 관측 지점의 선택은 대상 공간의 물리적인 형태 뿐 아니라, 측정이 완료된 관측 지점의 수신 신호 세기 값들의 분포를 고려하여 결정될 수 있다. 예를 들어 특정한 비콘 설치안에 대해 경로 감쇄 모델링이 기준 오차 이내로 결정될 수 있는 영역에 대해서는 추가적인 측정은 불필요할 수 있다.
이러한 과정을 반복하여 대상 공간의 모든 비콘 그리드의 설치안들에 대해 필요한 관측 위치에서의 수신 신호 세기 측정이 완료되면 모델링 가이드 애플리케이션은 측정된 값들을 기초로 모든 {비콘 위치, 관측 위치}의 쌍들에 적용될 수 있는 경로 감쇄 모델링을 결정한다. 이러한 계산은 테블릿(200) 에서 수행될 수도 있고, 측정된 값들을 서비스 서버로 전송하여 산출할 수도 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 측위 시스템 설계 방법의 구성을 도시한 흐름도이다. 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른 측위 시스템 설계 방법은 경로 감쇄 모델링 준비 단계(310)와, 최적 설치안 결정 단계(330)를 포함한다. 일 양상에 따라, 경로 감쇄 모델링 준비 단계(310)에서는 대상 공간에서 비콘 설치가 가능한 비콘 위치가 정의된다. 이에 대해서는 전술한 바와 같다. 이후에 모든 비콘 위치와 모든 관측 위치 간에 알에프 신호의 경로 감쇄 모델이 결정된다. 경로 감쇄 모델링은 미리 결정되어 제안된 발명이 구현된 시스템 상에 입력될 수도 있고, 그 시스템의 일부로 경로 감쇄 모델링을 도와주는 툴이 포함될 수도 있고, 또 다른 예로, 시스템의 일부로 경로 감쇄 모델링을 자동으로 처리하는 툴이 포함될 수도 있다.
위치 기반 서비스(LBS : Location Based Service)에서 위치 산출은 기준 전력 수준(reference power level) 혹은 알려진 전력 수준(known power level)을 가진 알에프 소스(RF source)로부터 측정 지점까지의 알에프 신호의 감쇄 정도(attenuation level)에 기초하여 이루어진다. 페이딩(fading)이나 동일 주파수 대역을 사용하는 다른 장치들로 인한 간섭, 잡음 등으로 인해 경로 감쇄(path loss)는 모델링이 쉽지 않다.
추가적인 양상에 따라 간섭, 잡음 등의 영향이 배제되고 페이딩 만을 감안한 단순한 경로 감쇄 모델이 제안된다. 제어할 수 없는 다른 잡음 등은 통계적인 기법을 채용하여 거리 정보 산출에 미치는 영향을 최소화한다. 비콘 그리드들 중 하나와 스캔 그리드들 중 선택된 조합에 대해 측정된 신호 수신 세기들의 값이 수집되고, 이로부터 알에프 신호의 경로 감쇄 모델의 파라메터들이 결정될 수 있다.
알에프 신호의 경로 감쇄 모델(path loss model)은 다음과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00001
여기서
RSSI : 수신 신호 세기(Received Signal Strength Indicator)
ß : 경로 감쇄 지수(path loss exponent)
d : 스캐너와 비콘 간의 거리
d0 : 기준 거리
C : 거리 d0에서의 RSSI 평균값
v : 다른 장치로 인한 간섭 혹은 잡음(interference from other devices or noise)
이다.
일 실시예에서, 경로 감쇄 모델링은 [수학식1] 로 표현된 경로 감쇄 모델의 파라메터 (C, ß)를 구하는 것으로 준비된다. 이러한 파라메터 (C, ß)는 측정 위치의 함수로 표현될 수 있다. 나아가 파라메터 (C, ß)는 모든 비콘 위치가 가질 수 있는 설치안마다 다른 값을 가질 수 있다. 또한 파라메터 C는 기준 거리 d0에 따라 다른 값을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 대상 공간에서 측정 실험을 통해 이러한 파라메터들이 결정될 수 있다. 예를 들어 도 1의 대상 공간에서 각 비콘 위치에 비콘들을 설치한다. 모든 비콘 위치에 비콘들을 설치하는 것이 바람직하지만 현실적으로 환경을 대변할 수 있는 가능한 많은 지점에 비콘들을 설치한다. 비콘들은 예를 들면 천정 혹은 벽면의 일정한 높이에 설치될 수 있다. 이후에 각각의 관측 위치에서 스캐너로 수신 신호 세기를 측정한다. 스캐너의 측정 높이는 스캐너의 휴대 사용 행태를 고려하여 바닥에서 1-1.5m 범위에서 일정한 값으로 정해질 수 있다. 신호 세기의 측정은 (비콘, 스캐너) 쌍(pair)에 대해 측정된다. 이러한 측정 값에 기반하여 경로 감쇄 모델의 파라메터가 결정될 수 있다. 측정된 샘플 비콘 위치에서 구한 경로 감쇄 모델의 파라메터를 이용하여 그 주변 위치에서의 수신 신호 세기 값을 추정하고 이를 통해 해상도가 높은 경로 감쇄 모델을 완성할 수 있다.
최적 설치안 결정 단계(330)에서 비콘 위치들에 대해 가능한 모든 설치안들 중 모든 관측 위치에서 경로 감쇄 모델을 사용하여 산출한 신호 수신 세기가 유의미한 값을 가지는 서로 다른 비콘 신호가 최소 기준 개수 이상 수신되는 설치안들 중 설치된 비콘의 총 개수가 최소인 설치안이 최적 설치안으로 결정된다. 여기서 수신 신호 세기 값이 측위에 충분한 기준치 이상인 경우 유의미하다(significant)고 정의된다.
일 실시예에서, 스캐너는 각각의 비콘으로부터 수신되는 신호의 수신 신호 세기에 기반하여 각각의 비콘으로부터 거리를 계산한다. 거리가 주어질 때 수신 신호 세기 값은 일반적으로 결정론적(deterministic)으로 결정되지 않고 평균과 표준편차를 가진 확률적인 분포를 가진다. 수신 신호 세기 값이 기준치 이하이면 확률적(stochastic) 성분이 주된 성분이 되어 거리를 추정하는 것이 불가능해진다. 수신 신호 세기 값이 거리 측정이 가능할 정도의 유의미한 값인지를 결정하는 이 기준치는 대상 공간의 환경이나 비콘이나 스캐너의 사양에 따라 달라질 수 있다. 일반적으로 수신 신호 세기 값이 크면 상대적으로 신호 세기 값의 표준 편차는 적어지고 위치 추정 정밀도가 높아질 수 있으므로 위치 정밀도가 높게 요구되는 영역에 이 기준치를 높게 설정할 수 있다. 이 경우 수신 신호 세기 값의 기준치는 위치의 함수, 예를 들면 관측 위치의 함수일 수 있다. 기준치가 높아지면 필요한 비콘 숫자가 늘어난다.
유의미한 수신 신호 세기 값이 최소 기준 개수 이상, 이 실시예에서는 3개 이상의 거리 값이 확보되면 삼각법(trilateration)을 적용하여 위치를 산출할 수 있다. 수신된 신호는 페이딩이나 잡음, 간섭에 의해 왜곡된 신호이므로 전처리를 거쳐 수신 신호 세기 값이 산출된다. 이러한 전처리 기법은 다양한 기술이 알려져 있으므로 상세한 설명은 생략한다. 유의미한 수신 신호 세기 값을 가지는 비콘 개수가 너무 많아지면 비콘 간에 간섭이 증가하면서 위치 산출에 부정적인 영향을 미친다. 추가적인 양상에 따라, 유의미한 수신 신호 세기 값을 가지는 비콘 개수는 최소 기준 개수 이상이면서 최대 기준 개수 이하인 것이 바람직하다. “An iBeacon based Proximity and Indoor Localization System,” Faheem Zafari, Ioannis Papapanagiotou, Michael Devetsikiotis, and Thomas Hacker 에 따르면, 이러한 최대 기준 개수는 7이다.
도 3을 참조하면, 일 실시예에서 먼저 모든 비콘 그리드에 대해 가능한 비콘 설치안 중 하나가 선택된다(단계 331). 예를 들어 비콘 그리드 전체에 대해 비콘이 1개, 2개, 3개, … 인 개수에 대해 각각의 비콘 그리드에 배치할 수 있는 조합의 수는 비콘 그리드의 개수를 M이라 하면 MC1, MC2, MC3,… 로 구할 수 있다.
비콘 설치안들 중 하나가 선택되면 이후에 설치안에 속한 비콘 위치들에 대해 모든 관측 위치에서 수신 신호 세기 값이 산출된다(단계 333). 먼저 가능한 관측 위치 중 하나가 선택된다. 이후에 해당 설치안에 속한 비콘 위치들에 대해 선택된 관측 위치의 수신 신호 세기 값이 산출된다. 수신 신호 세기 값은 [수학식1] 로 표현되고 측정 실험을 통해 결정된 경로 감쇄 모델을 사용하여 산출한다. 산출한 수신 신호 세기 값이 유의미한, 즉 기준치 이상인 것의 개수가 최소 기준 개수, 이 실시예에서는 3 이상인 경우 그 비콘 설치안은 최적 설치안의 후보가 될 수 있다(단계 334). 계산 도중 수신 신호 세기 값이 기준치 이상인 것의 개수가 최소 기준 개수 이하인 것이 발견되면 바로 그 다음 설치안으로 분기할 수 있다. 추가적인 양상에 따라, 비콘 설치안 중 특정한 관측 위치에서 산출한 수신 신호 세기 값이 유의미한, 즉 기준치 이상인 비콘의 개수가 최대 기준 개수, 이 실시예에서는 7 이상인 경우 그 비콘 설치안은 최적 설치안의 후보에서 제외할 수 있다. 최적 설치안의 후보가 될 수 있는 비콘 설치안의 정보, 예를 들면 그 비콘 설치안에서 설치된 총 비콘 수와 위치가 메모리에 저장된다(단계 335). 이후에, 모든 비콘 설치안에 대해 단계 333 내지 335가 완료되었는지 체크하여(337), 완료되지 않았으면 다음 비콘 설치안을 선택하는 단계(331)로 되돌아간다. 모든 비콘 설치안에 대해 완료되면 저장된 최적 설치안의 후보들 중 설치된 비콘 총 개수가 최소인 설치안을 최적 설치안으로 결정한다(단계 337). 이후에 결정된 최적 설치안이 출력된다(단계 350). 일 실시예에서, 산출된 최적 설치안은 대상 공간을 비콘 그리드와 관측 그리드로 구획한 맵(map) 상에 비콘이 설치되는 비콘 그리드들을 적색으로 표시하여 출력될 수 있다. 도 3에 도시된 실시예는 모든 비콘 설치안에 대해 모든 관측 위치에서 유의미한 측정치의 개수가 기준 개수 범위 안에 있는지 여부를 체크하고 그 결과를 토대로 최적 설치안을 도출하기 때문에 상대적으로 계산에 많은 시간이 소요될 수 있다.
추가적인 양상에 따르면, 측정 지점에서 측위 가능성을 표현하는 제한 조건 (constraint)하에서, 대상 공간에 설치되는 비콘의 총 개수를 표현하는 목적 함수(objective function)를 최소화시키는 비콘 설치안을 최적 설치안으로 결정할 수 있다.
도 4는 또 다른 실시예에 따른 측위 시스템 설계 방법의 구성을 도시한 흐름도이다. 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른 측위 시스템 설계 방법은 경로 감쇄 모델링 준비 단계(410)와, 최적 설치안 결정 단계(430)를 포함한다. 경로 감쇄 모델링 준비 단계(410)는 도 3의 실시예의 대응되는 구성과 유사하므로 설명을 생략한다.
최적 설치안 결정 단계(430)에서 비콘 위치들에 대해 가능한 모든 설치안들 중 모든 관측 위치에서 경로 감쇄 모델을 사용하여 산출한 수신 신호 세기가 유의미한 값을 가지는 서로 다른 비콘 신호가 최소 기준 개수 이상 수신되는 설치안들 중 설치된 비콘의 총 개수가 최소인 설치안이 최적 설치안으로 결정된다.
일 양상에 따라, 대상 공간에 설치되는 비콘의 총 개수가 목적 함수(objective function)로 정의된다. 일 실시예에서, 목적 함수는 대상 공간에서 정의된 비콘 위치 i 에 대해 비콘이 설치되면 1, 설치되지 않으면 0의 값을 가지는 이진 함수 항 Bi 를 모든 비콘 위치에 대해 가산한 함수로 비콘 설치안을 표현할 수 있다. 비콘 위치는 비콘 그리드의 중앙으로 설정될 수 있다.
Figure pat00002
여기서 Bi 항은 이진 함수(binary function)임을 알 수 있다.
이 목적 함수를 행렬식으로 표현하면 비콘 설치 개수가 최소로 되는 목적함수를 푸는 문제는 다음과 같은 행렬식으로 표현될 수 있다.
Figure pat00003
여기서, c는 모든 항이 1의 값을 가지는 N차원 행벡터(row vector)이고, x는 비콘 설치안을 표현하는 N차원 벡터(N-dimensional vector)로 i번째 비콘 그리드에 비콘이 설치(install)되면 i번째 항이 1, 설치되지 않으면 0의 값을 가지도록 정의된다.
Figure pat00004
.
결국 최적 설계는 모든 설치안 조합에 대해 계산한 cx 값이 최소로 되는 x를 찾는 문제로 정의된다.
추가적인 양상에 따라, 제한 조건은 비콘 그리드 i로부터 송신된 신호를 스캔 그리드 j에서 수신한 신호의 수신 신호 세기 값이 유의미한지를 표현하는 제한 행렬(constraint matrix)을 사용하여 정의될 수 있다. 비콘 그리드의 수를 N 이라 하고 측정 그리드의 수를 M 이라 하면 제한 행렬은 MxN 행렬로 정의될 수 있다. 일 실시예에서 제한 행렬은 비콘 위치 i로부터 송신된 신호를 관측 위치 j에서 수신한 신호의 수신 신호 세기 값이 유의미하면 (j,i) 항(element)이 1, 그렇지 않으면 0의 값을 가지도록 정의된다. 이러한 제한 행렬은 모든 비콘 설치안에 대해 공통적인 단일의 행렬로 정의될 수 있다. 또 다른 예로, 제한 행렬은 비콘 간의 간섭을 고려하여 비콘 설치안 별로 혹은 몇 개의 그룹별로 달리 정의될 수도 있다. 비콘 주위의 일정 범위에서만 수신 신호 세기 값이 기준치 이상으로 수신되는 것이 일반적이므로, 비콘 그리드와 관측 그리드가 비슷하게 설정되고 인덱싱이 동일한 순서로 된다면 이 제한 행렬은 대각항(diagonal terms) 주변만 '1'의 값들을 가지고 그 외는 '0'으로 채워진 행렬이 될 것이다.
제한 행렬을 A 라고 할 때 모든 관측 위치에서, 경로 감쇄 모델을 사용하여 산출한 수신 신호 세기가 유의미한 비콘의 개수가 최소 기준 개수 이상인 값을 가진다는 제한 조건은 다음과 같은 행렬식으로 표현될 수 있다.
Figure pat00005
여기서,
B lower는 다음과 같은 값을 가지는 M 차원 벡터이다.
Figure pat00006
Figure pat00007
여기서 N은 자연수 집합이고, B lo 은 유의미한 비콘 수의 하한값인 상수이다.
이 부등식에 의해 특정한 설치안에서 모든 관측 위치에서 수신한 신호의 수신 신호 세기 값이 유의미한 비콘의 개수가 최소 기준 개수 이상이라는 제한 조건이 적용될 수 있다.
또 다른 예로, 제한 행렬을 A 라고 할 때 모든 관측 위치에서, 경로 감쇄 모델을 사용하여 산출한 수신 신호 세기가 유의미한 비콘의 개수가 최소 기준 개수 이상, 최대 기준 개수 이하를 가진다는 제한 조건은 다음과 같은 행렬식으로 표현될 수 있다.
Figure pat00008
Figure pat00009
여기서, A, x, B lower는 위에서 설명한 바와 동일하며,
Figure pat00010
또 B upper는 다음과 같은 값을 가지는 M 차원 벡터이다.
Figure pat00011
,
Figure pat00012
여기서 N은 자연수 집합이고, Bup은 유의미한 비콘 수의 상한값인 상수이다.
이에 의해 특정한 설치안에서 모든 관측 위치에서, 수신한 신호의 수신 신호 세기 값이 유의미한 비콘의 개수가 최소 기준 개수 (B lo ) 이상이고 또 최대 기준 개수 (B up ) 이하라는 제한 조건이 적용될 수 있다.
추가적인 양상에 따라, 최적 설치안을 결정하는 최적화 문제는 이진 선형 프로그래밍(binary linear programming)에 의해 풀 수 있다.
제안된 발명의 일 실시예에 있어서, 대상 공간이 주어졌을 때 최적 설치안을 구하는 문제는 다음과 같이 수학적으로 표현될 수 있다.
Figure pat00013
단, 제한 조건(under constraint)
Figure pat00014
Figure pat00015
여기서, C는 N차원 벡터로C=[11…1].
목적함수 cx를 최소화하는 문제는 선형 프로그래밍(linear programming)의 형태를 가진다. 나아가 여기서 최적화 변수 x는 0 아니면 1의 값을 가지므로 혼합 정수 선형 프로그래밍(mixed integer linear programming), 그 중에서도 이진 선형 프로그래밍(binary linear programming) 문제이다. 이진 선형 프로그래밍 문제는 NP 완전(NP complete) 문제 중에 하나로 선형 프로그래밍 문제에 비해서 복잡도(complexity) 가 훨씬 높지만 cutting plane method나 branch and cut method와 같은 방법을 사용하여 효과적으로 풀 수 있다(단계 433). 이러한 이진 선형 프로그래밍 문제는 그리드 수가 늘어나면 계산 시간이 크게 증가한다.
일 실시예에서, 산출된 최적 설치안은 대상 공간을 비콘 그리드와 관측 그리드로 구획한 맵(map) 상에 비콘이 설치되는 비콘 그리드들을 적색으로 표시하여 출력될 수 있다(단계 450).
추가적인 양상에 따라, 제한 조건을 정의하는 제한 행렬은 비콘 위치 i로부터 송신된 신호를 관측 위치 j에서 수신한 신호의 수신 신호 세기 값의 범위에 따라 대응하는 항이 각각 0에서 1 범위인 정해진 개수의 값들 중 하나의 값을 가지도록 확장될 수 있다. 예를 들어 수신 신호 세기 값이 제1 기준치 이하이면 0, 제1 기준치 이상, 제2 기준치 이하이면 0.5, 제2 기준치 이상이면 1을 할당할 수 있다. 제1 기준치 이상, 제2 기준치 이하의 범위는 측위는 가능하지만 수신 신호 세기가 부족해서 위치 정밀도가 낮은 값의 범위이다. 이 경우 2개의 수신 신호 세기 값이 충분한 신호 수신 세기를 가진 값 1개 정도의 측위 정밀도를 제공할 수 있다고 판단되는 값으로 제2 기준치가 정해질 수 있다. 이 범위의 상대적으로 약한 비콘 신호 2개가 양질의 비콘 신호 한 개에 대응하는 측위 정밀도를 제공하게 된다. 이때, 비콘 그리드의 수를 N 이라 하고 측정 그리드의 수를 M 이라 하면 제한 행렬은 MxN 행렬로 정의될 수 있다.
특정한 비콘 위치에 비콘을 반드시 설치해야 하는 경우가 있을 수 있다. 이 경우 목적 함수는 대상 공간에서 설치하기로 미리 결정된 위치를 제외한 대상 공간에 설치되는 비콘의 총 개수를 표현한 수식에서 미리 결정된 개수를 차감한 형태를 가질 수 있다. 즉 전술한 일반적인 경우에서 설치하기로 미리 결정된 위치를 제외한 대상 공간을 새로운 대상 공간으로 정의한다. 이 새로운 대상 공간에서 전술한 바와 같은 목적 함수를 정의한다. 이 목적 함수는 그 새로운 대상 공간의 각각의 비콘 설치안에 대해 설치된 비콘의 총 개수와 설치된 위치를 표현한다. 새로운 목적 함수는 이 목적 함수에서 설치하기로 미리 결정된 개수를 차감한 수식이 새로운 목적 함수가 된다.
한편, 대상 공간에서 설치하기로 미리 결정된 위치를 제외한 대상 공간에서, 비콘 위치 i로부터 송신된 신호를 관측 위치 j에서 수신한 신호의 수신 신호 세기 값이 유의미한 범위의 값인지를 표현하는 제한 행렬(constraint matrix)을 A 라고 하고, 또 설치하기로 미리 결정된 위치의 비콘에 대해 각 관측위치에서 수신한 신호의 수신 신호 세기 값이 유의미한 범위의 값인지를 표현하는 열 벡터인 제한 벡터를 선결 벡터 bprior라고 하면, 이때 새로운 제한 조건은 다음과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00016
추가적인 양상에 따르면, 제한 조건 [수학식4]나 [수학식5]는 대상 공간의 각 방향별로 정의될 수 있다. 구체적으로, 제한 조건은 비콘 위치 i로부터 송신된 신호를 관측 위치 j에서 수신한 신호의 수신 신호 세기 값의 해당 방향 성분이 유의미한 범위의 값인지를 표현하는 값을 (i,j) 항으로 하는 제한 행렬(constraint matrix)을 사용하여 표현될 수 있다. 이에 의해 각 방향별로 비콘 분포를 균일하게 할 수 있다.
비콘 위치 i에서
관측 위치 j 와
비콘 위치 i와 관측 위치 j 를 연결하는 선이 X축과 이루는 각을 θij라 하면, 대상 공간에 대한 [수학식4]의 제한 조건은 2차원 방향별 최적화 문제에서 X, Y 방향 제한 조건들로 각각 다음과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00017
Figure pat00018
여기서, A의 (j,i) entry가 1인 경우에 (0인 경우는 x,y 방향으로의 projection도 0이기 때문에 논외로 한다), 상응하는
Figure pat00019
,
Figure pat00020
행렬의 (j,i) 항은 다음과 같이 정의된다.
Figure pat00021
Figure pat00022
이다.
또,
Figure pat00023
,
Figure pat00024
행렬은 각 항이 다음과 같이 정의되는 열벡터이다.
Figure pat00025
Figure pat00026
여기서, Blo은 유의미한 비콘 수의 하한값인 상수이다.
이상에서 본 발명을 첨부된 도면을 참조하는 실시예들을 통해 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며, 이들로부터 당업자라면 자명하게 도출할 수 있는 다양한 변형예들을 포괄하도록 해석되어야 한다. 특허청구범위는 이러한 변형예들을 포괄하도록 의도되었다.

Claims (17)

  1. 대상 공간에서 정의된 비콘 위치(beacon position)와 관측 위치(observation position)의 모든 조합에 대해 알에프 신호의 경로 감쇄 모델을 준비하는 경로 감쇄 모델링 준비 단계;
    비콘 위치들에 대해 가능한 모든 설치안들 중 모든 관측 위치에서 경로 감쇄 모델을 사용하여 산출한 수신 신호 세기가 유의미한 값을 가지는 서로 다른 비콘 신호가 최소 기준 개수 이상 수신되는 설치안들 중 설치된 비콘의 총 개수가 최소인 설치안을 최적 설치안으로 결정하는 최적 설치안 결정 단계;
    를 포함하는 대상 공간의 측위 시스템 설계 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 경로 감쇄 모델링 단계는 :
    대상 공간을 비콘 그리드와 관측 그리드로 구획한 맵(map) 상에 측정이 필요한 관측 그리드를 표시하고 그 수신 신호 세기 값을 입력 받는 모델링 가이드 장치에 의해 경로 감쇄 모델을 결정하는 대상 공간의 측위 시스템 설계 방법.
  3. 청구항 1에 있어서, 수신 신호 세기는 관측 위치의 함수로 표현되는 기준치 이상일 경우에 유의미한 값으로 결정하는 대상 공간의 측위 시스템 설계 방법.
  4. 청구항 1에 있어서, 최적 설치안 결정 단계는 :
    측정 지점에서 측위 가능성을 표현하는 제한 조건 (constraint)하에서, 대상 공간에 설치되는 비콘의 총 개수를 표현하는 목적 함수(objective function)를 최소화시키는 비콘 설치안을 최적 설치안으로 결정하는 대상 공간의 측위 시스템 설계 방법.
  5. 청구항 4에 있어서, 목적 함수는 각각의 비콘 설치안에 대해 대상 공간에서 정의된 비콘 위치 i에 비콘이 설치되면 1, 설치되지 않으면 0의 값을 가지는 이진 함수 항을 모든 비콘 위치에 대해 가산한 함수로 표현될 수 있는 대상 공간의 측위 시스템 설계 방법.
  6. 청구항 4에 있어서, 제한 조건은 비콘 위치 i로부터 송신된 신호를 관측 위치 j에서 수신한 신호의 수신 신호 세기 값이 유의미한 범위의 값인지를 표현하는 값을 (j,i) 항으로 하는 제한 행렬(constraint matrix)을 사용하여 표현될 수 있는 대상 공간의 측위 시스템 설계 방법.
  7. 청구항 6에 있어서, 제한 조건은 제한 행렬(constraint matrix)과 설치안 벡터의 곱이 하한 기준 벡터 이상 상한 기준 벡터 이하라는 조건식으로 표현될 수 있는 대상 공간의 측위 시스템 설계 방법.
  8. 청구항 6에 있어서, 제한 행렬은 비콘 위치 i로부터 송신된 신호를 관측 위치 j에서 수신한 신호의 수신 신호 세기 값의 범위에 따라 대응하는 항이 각각 0에서 1 범위인 정해진 개수의 값들 중 하나의 값을 가지는 행렬인 대상 공간의 측위 시스템 설계 방법.
  9. 청구항 8에 있어서, 제한 행렬은 비콘 위치 i로부터 송신된 신호를 관측 위치 j에서 수신한 신호의 수신 신호 세기 값이 유의미하면 (j,i) 항(element)이 1, 그렇지 않으면 0의 값을 가지는 행렬인 대상 공간의 측위 시스템 설계 방법.
  10. 청구항 8에 있어서, 제한 행렬은 비콘 위치 i로부터 송신된 신호를 관측 위치 j에서 수신한 신호의 수신 신호 세기 값이 제1 기준치 이하이면 (j,i) 항(element)이 0, 제1 기준치 이상, 제2 기준치 이하이면 0.5, 제2 기준치 이상이면 1의 값을 가지는 행렬인 대상 공간의 측위 시스템 설계 방법.
  11. 청구항 9에 있어서, 최적 설치안 결정 단계는 이진 선형 프로그래밍(binary linear programming) 기법에 의해 목적 함수를 최소화하는 비콘 설치안을 산출하는 대상 공간의 측위 시스템 설계 방법.
  12. 청구항 1에 있어서, 최적 설치안 결정 단계는 :
    측정 지점에서 측위 가능성을 표현하는 제한 조건 (constraint)하에서, 대상 공간에서 설치하기로 미리 결정된 위치를 제외한 대상 공간에 설치되는 비콘의 총 개수를 표현한 수식에서 미리 결정된 개수를 차감한 형태의 목적 함수(objective function)를 최소화시키는 비콘 설치안을 최적 설치안으로 결정하는 대상 공간의 측위 시스템 설계 방법.
  13. 청구항 12에 있어서, 제한 조건은 :
    대상 공간에서 설치하기로 미리 결정된 위치를 제외한 대상 공간에서 비콘 위치 i로부터 송신된 신호를 관측 위치 j에서 수신한 신호의 수신 신호 세기 값이 유의미한 범위의 값인지를 표현하는 제한 행렬(constraint matrix)을 포함하는 조건 행렬식으로 표현될 수 있는 조건인 대상 공간의 측위 시스템 설계 방법.
  14. 청구항 4에 있어서, 제한 조건은 대상 공간의 각 방향별로 정의되는 대상 공간의 측위 시스템 설계 방법.
  15. 청구항 14에 있어서, 제한 조건은 비콘 위치 i로부터 송신된 신호를 관측 위치 j에서 수신한 신호의 수신 신호 세기 값의 해당 방향 성분이 유의미한 범위의 값인지를 표현하는 값을 (j,i) 항으로 하는 제한 행렬(constraint matrix)을 사용하여 표현될 수 있는 대상 공간의 측위 시스템 설계 방법.
  16. 청구항 1에 따른 설계 방법이 구현된 컴퓨터 프로그램 저장장치.
  17. 청구항 11에 따른 설계 방법이 구현된 컴퓨터 프로그램 저장장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5987328A (en) * 1997-04-24 1999-11-16 Ephremides; Anthony Method and device for placement of transmitters in wireless networks
CN1925667B (zh) * 2005-08-29 2011-04-20 国际商业机器公司 在室内环境中确定基站设置方式的无线电规划方法和设备
US7983684B2 (en) * 2007-01-31 2011-07-19 Symbol Technologies, Inc. Methods and apparatus for determining RF transmitter placement via local coverage optimization
US20080180227A1 (en) * 2007-01-31 2008-07-31 Symbol Technologies, Inc. Methods and apparatus for determining optimal rf transmitter placement via a coverage metric
EP2617224A4 (en) * 2010-09-17 2017-04-12 Consistel Pte Ltd Automatic network design
GB2550208A (en) * 2016-05-13 2017-11-15 Here Global Bv Determining one or more potential installation positions and/or areas for installing one or more radio positioning support devices
US9609525B1 (en) * 2016-05-31 2017-03-28 International Business Machines Coporation Beacon placement suggestion based on target region
US10771983B2 (en) * 2018-04-01 2020-09-08 Fuji Xerox Co., Ltd. System and method for optimizing placement and number of radio-frequency beacons to achieve better indoor localization
CN110839245B (zh) * 2019-10-31 2022-12-27 杭州电子科技大学 一种应用于室内定位的无线传感器网络节点部署方法
US11877159B2 (en) * 2020-06-16 2024-01-16 Microsoft Technology Licensing, Llc Computing system that is configured to assign wireless beacons to positions within a building

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