KR20220047491A - 융합형 WIFI-rtt/rssi 신호를 이용한 실내 위치 확인 시스템 - Google Patents

융합형 WIFI-rtt/rssi 신호를 이용한 실내 위치 확인 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20220047491A
KR20220047491A KR1020200130660A KR20200130660A KR20220047491A KR 20220047491 A KR20220047491 A KR 20220047491A KR 1020200130660 A KR1020200130660 A KR 1020200130660A KR 20200130660 A KR20200130660 A KR 20200130660A KR 20220047491 A KR20220047491 A KR 20220047491A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
location
user terminal
information
indoor
wifi
Prior art date
Application number
KR1020200130660A
Other languages
English (en)
Inventor
김경식
황철현
Original Assignee
주식회사 와따
김경식
김민규
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 와따, 김경식, 김민규 filed Critical 주식회사 와따
Priority to KR1020200130660A priority Critical patent/KR20220047491A/ko
Publication of KR20220047491A publication Critical patent/KR20220047491A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/0257—Hybrid positioning
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S11/00—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation
    • G01S11/02—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using radio waves
    • G01S11/06—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using radio waves using intensity measurements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/0209—Systems with very large relative bandwidth, i.e. larger than 10 %, e.g. baseband, pulse, carrier-free, ultrawideband
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/0252—Radio frequency fingerprinting
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W64/00—Locating users or terminals or network equipment for network management purposes, e.g. mobility management

Abstract

융합형 WIFI-rtt/rssi 신호를 이용한 실내 위치 확인 시스템으로서, 시스템서버(11), 사용자 단말기(12)는 네트워크를 통하여 연결되고 사용자단말기(12)는 센서부(31)와 GPS(33)를 포함하여 실내위치정보수집모듈(23)은 센서부(31)로부터 센싱되는 센싱값을 시스템 서버(11)로 보내 사용자단말기의 위치별로 수집되는 센싱값을 위치별 수집정보DB(22)에 저장하며 실내위치정보수집모듈(32)은 하나이상의 WiFi-AP가 사용자 단말기에 PING신호를 보내 AP에 도달하였다가 돌아오는 시간으로부터 사용자단말기와 WiFi-AP사이의 거리를 측정하는 WiFi-rtt방식으로 사용자와의 거리를 파악한다.

Description

융합형 WIFI-rtt/rssi 신호를 이용한 실내 위치 확인 시스템{INDOOR LOCATION IDENDIFYING SYSTEM}
본 발명은 융합형 WIFI-rtt/rssi 신호를 이용한 실내 위치 확인 시스템 에 관한 것이다.
본 발명은 융합형 WIFI-rtt/rssi 신호를 이용한 실내 위치 확인 시스템에 관한 것으로서 현재 일반인에게 지도 서비스는 포털 서비스 회사를 중심으로 제공이 되고 있으며 여기에 GPS를 결합하여 네비게이션 서비스가 제공이 되고 있다. 그런데 실내공간이나 지하공간 같은 경우에는 위성을 이용한 GPS 신호를 수신할 수 없기 때문에 위치정보를 이용한 경로안내 등의 서비스가 제공되지 않으며 GPS신호를 이용하기 이전에 지도가 제공되지 않기 때문에 경로안내 서비스를 제공하기가 어렵다.
특히 실내의 경우 건물의 주차장이나 지하상가 같은 공간은 지도 제작을 위해서는 정확한 도면 데이터가 확보되어야 하며 지도가 제작된다고 하여도 위치정보를 수집하여 적용하기가 어렵다. 특히 지하의 경우 GPS가 아니라고 하더라도 단일 위치 인프라를 활용하여 정확한 실내 측위를 하는 것은 매우 어렵다.
또한, 실내나 지하의 경우 지도가 있어도 지도를 이용하는 서비스가 많지 않기 때문에 건물주의 입장에서도 굳이 주차장의 지도를 만들 필요가 없으며 실내/지하의 지도를 만드는 비용은 건물주가 부담해야 하는 경우가 많기 때문에 건물주 또한 실내/지하의 지도를 만들고 그것을 이용하기 위한 부가 장치를 설치하고 유지관리까지 할 필요성을 못 느낀다.
한편, 지도가 제공이 되고 지도를 이용한 서비스가 제공이 된다고 하여도 복잡한 실내 및 지하 환경의 특성상 단일 위치 인프라를 활용하는 것만으로는 정확한 실내측위가 불가능하며 이 경우 유사한 신호패턴과 에너지를 보이는 장소가 있어 위치 인식이 불안정하며 일원화되지 않은 복잡한 설계과정으로 인해 위치정보 서비스, 실내 네비게이션 등 서비스 구축까지 많은 시간과 비용이 발생한다.
대한민국 특허 공개 제10-2009-0105745호 '실내지도정보를 제공하는 네비게이션 장치를 구비하는 지도정보 시스템 및 그 구동방법'은 위성신호에 의하여 제1위치정보를 산출하고 위시신호에 포함된 의사 위성정보를 처리하여 제2위치정보를 산출하고 실내에서 위치정보를 산출하기 위한 신호발생기와 실내지도정보를 제공하는 서버 등이 공개된바 있다. 그러나 상기 발명은 실내에서도 의사 위성정보를 이용하기 때문에 GPS를 필요로 하고 있어 실내에서의 사용에 여전히 어려움이 있다. 이러한 시스템은 위치정보의 확인을 감염자의 스마트폰의 GPS만을 이용하기 때문에 감염자가 스마트폰을 두고 나가는 경우 같은 건물 내의 이동, 지하공간 등에서 이에 대한 대책을 가지고 있지 못하고 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, WIFI 신호, 특히 WIFI-RTT 를 이용하여 보다 정확한 실내위치확인을 하는 것을 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 WIFI-rtt신호를 이용한 실내 위치 확인 시스템을 제공하는데 시스템서버(11), 사용자 단말기(12)는 네트워크를 통하여 연결되고 사용자단말기(12)는 센서부(31)와 GPS(33)를 포함하여 실내위치정보수집모듈(23)은 센서부(31)로부터 센싱되는 센싱값을 시스템 서버(11)로 보내 사용자단말기의 위치별로 수집되는 센싱값을 위치별 수집정보DB(22)에 저장하며 실내위치정보수집모듈(32)은 하나이상의 WiFi-AP가 사용자 단말기에 PING신호를 보내 AP에 도달하였다가 돌아오는 시간으로부터 사용자단말기와 WiFi-AP사이의 거리를 측정하는 WiFi-rtt방식으로 사용자와의 거리를 파악한다.
PING 신호를 보내 사용자단말기에 보낼 때 실내의 다수 위치에서 AP로부터 사용자단말기에 도달하는 시간을 구하되 사용자 단말기 위치별, 송신 AP별 사용자단말기에 도달하는 지연시간을 별도로 구하여 지연시간DB에 저장할 수 있다.
시스템서버(11)의 실내형상추정모듈(43)은 위치별로 수집되는 센싱값으로부터 실내의 형상을 추정하여 실내정보DB(24)에 저장하는데 지연시간DB에 저장된 위치별, AP별 지연시간을 이용해 실내에 설치된 벽, 시설물의 위치를 추정하여 실내정보DB(24)에 저장할 수 있다.
실내위치정보수집모듈(32)에 의해 수집되는 정보는 WIFI신호의 MAC 어드레스와 SSID와 강도, 블루투스 장치의 정보와 강도,지자기센서에 센싱되는 정보, 기압계에 의해 수집되는 정보, UWB에 의해 수집되는 정보 , 가속도센서에 의해 센싱되는 정보, 자이로센서에 의해 센싱되는 정보중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
실내의 형상이 알려지지 않은 경우 AP위치추정모듈(41)은 다수의 사용자 단말기로부터 PING을 보내도 다시 수신되는 시간으로부터 실내에서의 AP의 위치를 파악할 수 있다.
사용자의 실내에서의 이동경로는 AP로부터 추정되는 사용자 단말기의 위치값과 가속도센서로부터 추정되는 위치값중 하나 이상을 사용할 수 있다.
상기한 바와 같은 발명에 의하여 GPS를 이용하지 않고도 실내에서의 위치를 용이하게 파악하는 효과를 갖는다.
본 발명은 RTT를 지원하는 AP에서 건물 구조상 AP와 단말기간에 도달거리가 지연되는 현상을 제거하면 안정적으로 서비스 구현이 가능하고 멀티패스를 제거하고 측위 정확도를 향상시키는 효과를 가지며 특히 RTT를 지원하는 AP만 있으면 별도의 위치 정보 수집도 필요 없고, 여러 추가 장비 설치 없이 위치 확인이 가능하기에 코로나19 자가격리솔루션, 지하철역사, 리조트/카지노는 물론 스마트 팩토리, 물류, 스마트 빌딩에 관제 및 모니터링 솔루션으로 적용이 용이한 효과를 갖는다.
또한, 신규 서비스 영역개척 측면에서 모바일 결제 응용서비스에 비콘 및 스마트폰 센서 기반 보행추측항법 기술을 활용한 시력 취약계층의 길안내 보조서비스 제공, 전시/공연환경에서 실내측위 기술을 적용하여 전시장 관리자 및 관람객에게 효율적인 전시/안내 서비스 제공, 스마트 시티 및 스마트공장 등에서 안전사고 예방과 작업 효율성 증대를 위한 위치 기반 재난안전관리서비스 제공, 공항/터미널/지하철역 등 인구밀집지역내 실내위치 데이터 분석 및 시각화를 통한 유도인구 및 패턴인식 서비스제공 등을 기대할 수 있다. 본 발명과
관련하여 현재 코로나19 확진자에 대한 자가격리 관리솔루션을 개발 중에 있어 본 기술이 상용화 될 경우 보다 정확한 확진자 동선파악 및 경로추적,상태파악을 통해 정부당국의 방역대책을 효과적으로 지원하는 솔루션이 될 것임. 더불어 긴급구조용 측위시스템 표준은 112/119 측위시스템 개선을 위해 참조모델로 활용함으로써 향후 상호운용성 보장을 통한 재난 및 범죄 등에 대한 긴급구조 골든 타임 준수율을 향상시켜 사회적 비용감소가 기대할 수 있다.
도1내지 도4는 본 발명에 따른 일실시예를 도시하는 도면
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어 야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
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. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 본 발명에서는 GPS(33)를 이용하는 외에 사용자 단말기(12)를 이용하여 사용자 본인의 위치파악을 좀 더 용이하게 하기 위하여 위치정보수집모듈(32)이 사용자가 있는 실내 위치정보에 해당하는 정보를 수집한다. 즉, 센서부(31)에 내장되는 센서로부터 센싱되는 값을 저장하는데 실내공간에서의 지자기 센서, 고도센서, 온도/습도 센서 등의 내장 센서의 센싱값과 해당 지역에서 접속가능한 와이파이 정보 및 세기, 접속 가능한 블루투스 장치 및 세기, 접속가능한 UWB 통신망과 세기 등의 정보를 취합하여 해당 위치에 대한 센싱값 들을 시스템서버(11)에 연결된 사용자 위치정보DB(24)에 저장한다.
특히 최초의 실행시에 그간 수집된 GPS(33) 정보와 함께 실내위치정보를 수집하여 GPS정보와 함께 시스템 서버(11)로 보내 사용자 위치별 수집정보DB(22)와GPS정보DB(23)에 저장한다. 위치별이라고 하는 것은 사용자단말기가 위치하는 실내의 각 위치에서 수집되는 센서의 정보를 저장하는 것으로서 AP의 위치가 알려져 있다면 쉽게 사용자 단말기의 위치를 파악할 수 있으며 가속도 센서, 자이로센서등을 이용하여 구해낼 수도 있다. AP의 위치가 구해지면 위치확정이 용이해져 위치별로 수집되는 센싱값의 정확도가 올라간다.
실내위치정보는 한 번의 측정으로 끝나는 것이 아니라 일정시간동안 여러 번 반복을 하여 정보를 수집하여 저장하게 된다. 즉, 같은 실내의 장소라고 하더라도 지자기센서나 고도센서의 센싱값은 조금씩 달라질 수 있으며 접속가능한 와이파이 정보 및 세기 값은 조금 더 많이 차이가 날 수 있다. 따라서, 같은 위치라도 센싱값은 여러번 측정되어 평균과 표준편차로 표현될 수 있다.
그외에도 가속도 센서나 자이로센서 등의 값을 이용하여 위치를 확정하는 경우 가속도센서와 자이로센서를 이용하면 특정장소에서의 이동방향과 총 이동거리를 다른 센서의 도움 없이 계산해낼 수 있다. 최초의 위치가 확정되면 AP등을 이용한 방법과 겸용하여 사용자 위치를 보다 정확하게 확정할 수 있다. GPS정보DB(23)에는 측정가능한 GPS의 정보가 저장이 되며 주로 실내와 실외를 구분하거나 실내로 들어가는 출입구를 확정하고 실내에서의 위치측정을 위한 최초의 위치를 구하기 위하여 사용된다. 실내정보 DB(24)에는 각종 센서, GPS등의 센싱값과 사용자의 이동경로를 파악하여 실내에서 사용자가 움직일 수 있는 공간을 파악하여 대략적인 지형을 파악하여 저장한다. 실내의 형상, 이동경로를 저장함으로써 각종 센서의 센싱값이 벽으로 측정되는 곳에서 발생되는 경우 해당 값은 에러에 의한 것으로 판단할 수 있다. 실내형상추정모듈(43)은 AP의 위치 사용자의 이동경로등을 고려하여 대략적인 실내의 형상을 실내정보DB(24)에 저장하며 이루 측정되는 센싱값들은 실내정보DB(24)를 참조하여 해당위치가 사용자 단말기가 이동가능한 장소인지를 파악한다.
본 발명에서는 특히 WIFI 신호중에서 맥어드레스, SSID, RTT 값을 이용할 수 있다. 기존에 WIFI　신호의 세기를 이용하는 경우 RSSI (Received Signal Strength Indicator)정보를 이용하는 경우가 많았는데 측위 오차를 극복하기 위하여 본 발명에서는 RTT ( Round Trip Time)을 사용한다. 또한, 정확한 측정을 위하여 AP의 위치가 알려져 있지 않은 경우 반복측정으로 AP의 위치를 확정하고 AP의 위치가 확정이 되는 경우 AP를 중심으로 사용자단말기(12)의 위치를 추정한다.
RSSI를 이용하는 방법은 특정위치에서 와이파이, 블루투스 등의 신호의 세기를 측정해서 가장 유사한 신호세기 특성을 갖는 참조 위치를 단말기의 위치로 판단하였다면 RTT를 이용하는 것은 특정위치에서 WIFI AP에 거리 측정을 위한 FTM(fine timing measurement)신호를 보내고 사용자단말기가 AP가 보내는 FTM 신호에 대하여 응답신호를 보내면 AP가 FTM신호를 보내고 받은 시간으로부터 사용자단말기와 AP사이의 거리를 측정하는 것이다. 이때 사용자 단말기가 신호를 받은 뒤 응답신호를 다시 AP에 보내게 되는데 단말기에서 처리하는 시간은 제외하고 AP로부터 사용자단말기까지 온 시간과 사용자단말기에서 AP까지 가는데 걸리는 시간을 이용하여 거리를 계산한다. 거리를 계산할 때 무선신호는 빛의 속도로 이동하기 때문에 신호를 주고 받으면서 걸리는 시간을 계산할 수 있다면 이러한 신호는 동일 경로를 이동하였다는 것을 가정하여 거리 또한 계산할 수 있다. 도2는 이러한 내용을 도시한다. 도2에서 실제 신호가 움직이는 시간 (t4-t1)-(t3-t2) 와 빛의 속도를 이용하면 사용자 단말기와 AP간을 왕복한 거리를 계산할 수 있다.
이러한 방법으로 특정 AP에서 사용자 단말기까지의 거리를 측정할 수 있으며 여러개의 AP를 사용하는 경우 보다 정확한 위치를 계산할 수 있게 된다. 즉, 특정 AP에서 사용자 단말기까지의 거리를 구하면 특정 AP를 중심으로 일정한 거리를 이루는 원주 위에 사용자 단말기가 위치할 수 있다. 그런데 또 다른 AP로부터 같은 방법으로 사용자단말기까지의 거리를 구한다면 두개의 AP를 중심으로 하고 각각 사용자단말기까지의 거리를 반지름으로 하는 두개의 원을 그릴 수 있으며 이 때 두개의 원이 만나는 곳이 사용자 단말기의 위치가 된다.
이러한 방법을 사용하기 위해서는 AP의 위치가 특정이 되어야 하지만 실내라고 하더라도 한 개의 위치에서 AP신호를 측정하고 일정거리를 움직인 후에 다시 같은 AP신호를 측정하면 AP는 각각의 지점에서 측정된 거리를 반지름으로 한 원을 그렸을 때 두개의 원이 만나는 지점에 위치하게 된다. 다시 일정한 거리를 움직인 후에 AP신호를 측정하는 방식으로 여러 번 측정하게 되면 AP의 위치를 모른다고 하더라도 AP의 위치를 금방구할 수 있게 된다. 도3은 이러한 내용을 도시한다. 도3에서는 3개의 AP를 이용하였으며 두개의 AP로도 가능하며 3개 이상의 AP를 이용하는 경우 정확도가 올라간다. AP위치측정모듈(41)은 AP의 위치가 확정되지 않은 경우 AP의 위치를 확정하기 위하여 AP의 위치를 확정하기 위한 이러한 절차를 수행한다.
또한, GPS 신호를 사용할 수 있는 장소가 있거나 GPS신호가 막 끊긴 입구 같은 장소는 GPS를 이용한 위치를 구할 수 있기 때문에 해당위치에서 AP의 위치를 구함으로써 AP위치로부터 사용자 단말기의 위치를 구하는 것이 용이해진다. 이러한 방법으로 구해진 사용자 단말기의 위치는 사용자 위치정보DB(24)에 저장된다.
또한, 사용자의 위치를 파악하기 위해서 두개 이상의 AP에서 동시에 무선신호를 송신하고 단말기에 도달하는 전파시간의 지연시간의 차이를 구함으로써 사용자 단말과 각AP에서의 거리의 차이를 구할 수 있다. 사용자 단말을 이용한 위치탐지는 시도할 수 있는 숫자가 정해져 있는 것이기 아니기 때문에 사용자가 움직일 때 이러한 시도를 반복적으로 함으로써 실내에서의 위치파악이 용이해진다.
또한 사용자 또한 한명이 아니라 복수의 사용자에 의하여 반복적으로 이루어지기 때문에 AP의 위치는 반복계산에 의하여 파악이 될 수 있다. AP의 위치가 확정이 되면 사용자단말의 위치는 두개이상의 AP가 있는 경우 손쉽게 얻어질 수 있게 된다.
또한, 실내에서 사용자의 위치를 정확하게 구하기 위해서 RTT를 이용하는 것 이외에도 RSSI 값이나 블루투스신호, 기압등을 이용하여 보다 정확한 위치값을 구하도록 할 수 있다. 장소에 따라서 각각의 WIFI, BLE의 세기는 조금씩이라도 달라질 수 밖에 없으며 여러 번 반복해서 측정하는 경우 각각의 센싱값에 대한 분포값이 나오게 된다. 최초에 수집한 실내위치정보가 기준이 되기는 하지만 최초에 수집한 위치정보로부터 주기적으로 실내위치정보를 체크하여 저장하여 위치를 변경하였다는 것을 즉시 판단하기 위해서는 평소의 위치 데이터값이 축적이 되어야 한다. 시스템 서버(11)의 실내위치정보동일판단모듈(34)은 수집되는 실내위치정보가 동일위치 내에 있는 허용범위 내에 있는지를 판단하게 된다.
그러나 RTT를 이용하는 경우에는 측정되는 거리 값이 허용범위를 넘어가거나 아예 측정이 안되는 경우에는 AP에서 FTM신호를 보내는데 사용자단말기에서 응답을 할 수 없기 때문에 거리는 무한대로 나올 수 있으며 이 경우 사용자는 해당 위치를 떠난것으로 판단할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 실내에서 주변 WIFI-AP들의 정보를 SSID이외에 맥어드레스와 같은 정보를 RSSI, RTT와 함께 이용할 수 있다. 즉 최초에 주변 WIFI-AP들의 정보를 스캔후에 저장하는데 실내에서 스캔되는 맥어드레스, SSID를 스캔해서 스캔된 값과 저장된 값의 매칭여부를 판단하게 된다.
이러한 값을 이용하는 경우에는 센서에서 센싱되는 이러한 분포값이 갑자기 크게 변하는 경우 사용자가 해당 위치를 벗어나고 있는 것으로 판단할 수 있게 된다. 예를 들어 지자기 센서, 고도센서, 온도/습도 센서의 센싱값이 모두 평소에 관찰되던 값의 범위를 한꺼번에 벗어나는 경우 실내공간을 이탈하고 있음을 예측할 수 있다. 특히, 지자기 센서나 고도센서의 값은 위치에 좀더 민감하며 자이로센서, 가속도 센서의 값이 지속적으로 변하는 경우 사용자가 이동하고 있다는 것을 알게 해준다. 가속센서는 스마트폰의 움직임을 감지하는데 3차원 좌표상에서 움직이는 속도를 측정할 때 사용을 하며 스마트폰이 움직이고 있으면 속도를 측정하는 것이 가능하게 된다. 자이로센서는 3차원좌표 상에서 움직이는 방향을 측정할 때 사용하며 특히 위아래 방향이 아니라 X-Y평면상에서 계속적으로 움직이는 경우 자이로 센서를 통해 파악이 가능하다, 사용자가 스마트폰을 위아래 좌우로 던지거나 하면서 놀 수도 있지만 이러한 경우는 흔치 않으며 건물내에서 지하나 건물내의 다른 공간에 가는것 등은 고도 센서에 센싱되는 값으로 파악할 수 있다. RTT 방식을 이용하는 경우 이러한 센싱값은 보조적으로 사용될 수 있다.
또한, 일단 실내정보DB(24)에 실내에 관한 형상이 대략적으로 만들어 진다면 AP에 의해서 계산되는 rtt값으로부터 사용자의 위치는 쉽게 파악이 가능하며 이것은 사용자위치추정모듈(42)에 의해 추정될 수 있으며 다수의 사용자의 실내에서의 위치정보는 단말기 위치정보DB(25)에 저장될 수 있다. 사용자 단말기의 위치가 실내에서 파악된다면 다양한 서비스와 마케팅을 이용하여 이용될 수 있게 된다.
그외에도 와이파이 뿐 아니라 블루투스나 UWB(초광대역통신)을 포함한 기능들이 스마트폰에 내장가능하며 측정가능한 모든 장치에 해당된다. 블루투스 장비 또한 연결이 되지 않는다고 하여도 연결가능한 블루투스 장비를 찾을 수 있으며 해당블루스 장비의 신호강도는 즉시 측정이 가능하며 이것은 UWB를 포함하여 근거리 통신을 위한 모든 장비에 해당될 수 있으며 GPS를 끄거나 무엇인가로 덮어 작동을 어렵게 만든 경우라고 하더라도 실내를 벗어나는 것을 쉽게 파악할 수 있다.
다음은 실내 위치측정시 저장되는 정보의 일부를 도시한다.
1. 실내위치 측정시 저장되는 정보
가. 가장 가까운 해면기압 : 1011 → 해면기압으로 계산한 높이 : 44m
나. Wifi 스캔 정보 리스트
- Mac address : b04e2602518b
- SSID : New_odshow_2,4G
- RSSI : -45
Wifi는 다수개를 스캔해서 저장할 수 있다.
다. 기지국 스캔 정보 리스트
- CID : 14030125
- PCI : 251
- RSRP : -76
라. 스캔한 Bluetooth 정보
- address : 88 : 4A : 70 : 27 : 21 : 7B
- RSSI : -48
- Name : SPEN 01
Wifi rtt 값은 장소마다 다르기 때문에 미리 저장되지는 않는다.
2. 현재 위치에서의 스캔한 정보
가. 해면기압: 1012 → 높이 : 42m
나. Wifi 스캔 정보 리스트
- Mac address : b04e2602518b
- SSID : New_odshow_2,4G
- RSSI : -45
다. 기지국 스캔 정보 리스트
- CID : 14030125
- PCI : 251
- RSRP : -73
라. 스캔한 Bluetooth 정보
- address : 88 : 4A : 70 : 27 : 21 : 7B
- RSSI : -48
- Name : SPEN 01
마. RTT
wifi ??RTT를 이용하는 경우 AP
3. 1번 정보와 2번 정보를 비교해서 실내에서의 위치를 판단한다.
가. 고도 비교( ~ 4m 오차 범위 허용 )
나. Wifi 비교( Mac Address 매칭 여부(매칭 개수 1개 이상) 판단, RSSI 비교( ~ 10dBm 오차범위 허용 )
다. 기지국 비교 ( CID, PCI 매칭 여부(매칭 개수 1개 이상) 판단, RSRP 비교( ~ 8dBm 오차범위 허용)
라. Bluetooth 비교( Address, Name 매칭 여부(매칭 개수 1개 이상) 판단, RSSI 비교( ~ 10 dBm 오차범위 허용)
마. 복수의 AP가 있는 경우 WiFi rtt값으로는 보다 정확한 위치파악이 가능하다
도4는 Wifi-rtt에서 멀티패스를 이용한 측정예를 도시한다. 도4에 도시된것과 같이 실내에 벽이나 장애물이 있는 경우에는 단말기가 AP에서 보내는 PING 신호를 받을 때 장애물을 돌아서 도달하기 때문에 그만큼 멀리 있는 것으로 파악될 수 있다. 또한, 실내에 장애물이 한개가 아닌 경우가 더 많고 여러 개의 장애물이 있는 경우에는 그만큼 지연시간이 더 길어질 수 있기 때문에 종래와 같은 rtt방식으로는 실내에서의 위치 파악이 어려울 수 있다. 이를 위해서 본 발명에서는 wifi rtt AP와 안드로이드 단말에서 rtt 오차가 어떤 형태의 오차인지 특성을 분석한뒤 rtt 측정값을 보정을 한다.
예를 들어 실내를 격자형태로 나눈뒤 각각의 위치에서 rtt 방식의 측정을 할 때 장애물이 있는 격자와 장애물이 없는 격자에서 측정을 하면 장애물이 없는 격자와 장애물이 있는 격자 사이에서는 rtt 측정값이 급격히 변할 수 있다. 장애물이 연속된것이라면 격자를 따라서 rtt측정값이 조금씩 증가하다가 장애물이 없어지면 rtt값이 다시 급격하게 변화하게 된다. 이러한 측정을 AP별로 위치별로 한다면 대략적인 실내의 지형을 알 수 있게 되며 실내형상추정모듈(43)은 위치별로 수집되는 rtt값만으로 실내의 형상을 추정하여 실내정보DB(24)에 저장할 수 있게 된다.
AP의 위치는 미리 알려져 있을 수 있으며 알려져 있지 않는다고 하더라도 사용자의 단말기에 내장된 GPS신호가 끊긴 지점부터 측정을 시작하면 최초의 시작위치를 특정할 수 있으며 사용자가 실내를 움직일 때 경로를 가속도센서등을 이용하여 어떤 격자에 위치하는지 추정하여 경로를 따라서 측정하고 다른 사용자도 같은 방식으로 측정함으로써 실내형상을 추정할 수 있다.
보다 정확한 추정을 위하여 본원 발명은 실내정보DB(24)를 만들기 위하여 빅데이터를 이용할 수 있는데 별도로 만들어진 학습데이터셋을 이용하고 많은 사용자가 수집한 정보를 학습한다. 이 때 의미있는 데이터를 구분하고 특징을 추출하여 규격화된 학습용 빅데이터를 구축하여 학습을 시키며 사용자단말기들이 수집하는 데이터를 함께 학습을 시키며 이러한 데이터셋을 이용하여 공간을 인식할 수 있도록 한다. 실내형상추정모듈(43)은 기계학습모델을 이용하여 미리 만들어진 데이터와 수집된 데이터를 이용하여 실내의 형상과 AP의 위치에 따른 지연값으로부터 위치별 AP별 보정치를 계산한다. 또한 위치별로 Rssi나 기타 센싱된 데이터를 저장함으로써 실내공간의 형상을 추정할 수 있다. Rssi와 같은 신호로부터 정확한 거리를 계산할 수는 없지만 각 위치별로 측정되는 신호값의 변화로부터 대략적인 장애물의 거리를 계산할 수 있으며 기계학습을 이용하는 경우 RSSI와 같은 신호를 각각의 위치별로 저장해 놓는 경우 현재의 위치가 어디인지 확인하기가 용이하여 기계학습시 rtt값과 장애물의 영향에 따른 보정치를 학습시키기가 더 용이하게 된다.
최초로 마주하는 실내 공간에서는 격자로 나누어진 위치에서 AP별로 측정되는 rtt 값으로부터 어떤 위치에 장애물이 있는지 추정할 수 있으며 GPS나 가속도 센서등을 이용하여 실내 위치의 형상을 추정할 수 있으며 보다 적극적으로는 Lidar와 같은 센서를 이용하여 3차원에서의 실내의 형상을 추정할 수 있다.
11: 시스템 단말기 12: 사용자 단말기
21: 사용자DB 22: 위치별 수집정보DB
23: GPS정보DB 24: 실내정보DB
25: 위치정보DB
3!: 센서부 32:실내위치정보수집모듈
33:GPS

Claims (6)

  1. 융합형 WIFI-rtt/rssi 신호를 이용한 실내 위치 확인 시스템, 시스템서버(11), 사용자 단말기(12)는 네트워크를 통하여 연결되고 사용자단말기(12)는 센서부(31)와 GPS(33)를 포함하여 실내위치정보수집모듈(23)은 센서부(31)로부터 센싱되는 센싱값을 시스템 서버(11)로 보내 사용자단말기의 위치별로 수집되는 센싱값을 위치별 수집정보DB(22)에 저장하며 실내위치정보수집모듈(32)은 하나이상의 WiFi-AP가 사용자 단말기에 PING신호를 보내 AP에 도달하였다가 돌아오는 시간으로부터 사용자단말기와 WiFi-AP사이의 거리를 측정하는 WiFi-rtt방식으로 사용자와의 거리를 파악하는, 융합형 WIFI-rtt/rssi 신호를 이용한 실내 위치 확인 시스템
  2. 제1항에 있어서, PING 신호를 보내 사용자단말기에 보낼 때 실내의 다수 위치에서 AP로부터 사용자단말기에 도달하는 시간을 구하되 사용자 단말기 위치별, 송신 AP별 사용자단말기에 도달하는 지연시간을 별도로 구하여 지연시간DB에 저장하는, 융합형 WIFI-rtt/rssi 신호를 이용한 실내 위치 확인 시스템
  3. 제2항에 있어서, 시스템서버(11)의 실내형상추정모듈(43)은 위치별로 수집되는 센싱값으로부터 실내의 형상을 추정하여 실내정보DB(24)에 저장하는데 지연시간DB에 저장된 위치별, AP별 지연시간을 이용해 실내에 설치된 벽, 시설물의 위치를 추정하여 실내정보DB(24)에 저장하는, 융합형 WIFI-rtt/rssi 신호를 이용한 실내 위치 확인 시스템
  4. 제3항에 있어서, 실내위치정보수집모듈(32)에 의해 수집되는 정보는 WIFI신호의 MAC 어드레스와 SSID와 강도, 블루투스 장치의 정보와 강도,지자기센서에 센싱되는 정보, 기압계에 의해 수집되는 정보, UWB에 의해 수집되는 정보 , 가속도센서에 의해 센싱되는 정보, 자이로센서에 의해 센싱되는 정보중 하나 이상을 더 포함하는, 융합형 WIFI-rtt/rssi 신호를 이용한 실내 위치 확인 시스템
  5. 제4항에 있어서, 실내의 형상이 알려지지 않은 경우 AP위치추정모듈(41)은 다수의 사용자 단말기로부터 PING을 보내도 다시 수신되는 시간으로부터 실내에서의 AP의 위치를 파악하는, 융합형 WIFI-rtt/rssi 신호를 이용한 실내 위치 확인 시스템
  6. 제5항에 있어서, 사용자의 실내에서의 이동경로는 AP로부터 추정되는 사용자 단말기의 위치값과 가속도센서로부터 추정되는 위치값중 하나 이상을 사용하는,융합형 WIFI-rtt/rssi 신호를 이용한 실내 위치 확인 시스템
KR1020200130660A 2020-10-09 2020-10-09 융합형 WIFI-rtt/rssi 신호를 이용한 실내 위치 확인 시스템 KR20220047491A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200130660A KR20220047491A (ko) 2020-10-09 2020-10-09 융합형 WIFI-rtt/rssi 신호를 이용한 실내 위치 확인 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200130660A KR20220047491A (ko) 2020-10-09 2020-10-09 융합형 WIFI-rtt/rssi 신호를 이용한 실내 위치 확인 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220047491A true KR20220047491A (ko) 2022-04-18

Family

ID=81390858

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200130660A KR20220047491A (ko) 2020-10-09 2020-10-09 융합형 WIFI-rtt/rssi 신호를 이용한 실내 위치 확인 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20220047491A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116095828A (zh) * 2023-02-17 2023-05-09 山东七次方智能科技有限公司 一种基于功率检测的室内无线定位系统及方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116095828A (zh) * 2023-02-17 2023-05-09 山东七次方智能科技有限公司 一种基于功率检测的室内无线定位系统及方法
CN116095828B (zh) * 2023-02-17 2023-07-04 山东七次方智能科技有限公司 一种基于功率检测的室内无线定位系统及方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109195099B (zh) 一种基于iBeacon和PDR融合的室内定位方法
US9234958B2 (en) Method, apparatus, and computer program product for distributed indoor three-dimensional radiomap
KR102317377B1 (ko) 로케이션 서비스를 개선하기 위해 3차원 로케이션 정보를 사용하기 위한 시스템 및 방법
US11237272B2 (en) Method and computer processing apparatus for generating data relating to a vertical structure of a built environment and detecting a floor change
EP2616774B1 (en) Indoor positioning using pressure sensors
KR20180087814A (ko) 위치 측정 방법 및 시스템
US9949079B2 (en) Method of and system for estimating position
US20170171718A1 (en) Location estimation method for indoor device
KR20130066610A (ko) 장치 위치 결정
JP2009504529A (ja) 無線ノードネットワークを使用したエレベータかごの呼び方法及びそのためのシステム
EP2556706A1 (en) Radio model updating
CN113923596B (zh) 室内定位方法、装置、设备及介质
CN104181500A (zh) 一种基于惯性信息和机会无线信号特征的实时定位方法
KR20110121179A (ko) 단말기에서 상대적인 위치를 추정하는 장치 및 방법
CN112533163A (zh) 基于NB-IoT改进的融合超宽带和蓝牙的室内定位方法
KR101709411B1 (ko) 가중치 삼변측량법에 기반한 위치 측정 방법과 이를 이용한 실내 측위 방법
KR20130089136A (ko) 실내 수집 위치와 이종 인프라 측정정보를 수집하는 장치 및 방법
US20070257839A1 (en) System and method to perform network node localization training using a mobile node
KR102261085B1 (ko) 위치 추정 방법 및 이를 지원하는 장치
KR20170032147A (ko) 단말 및 이의 위치 측정 방법
EP3543727B1 (en) Method and system for server based mobile device monitoring in crowd- sourced pedestrian localization
KR101621839B1 (ko) 이동 패턴 데이터베이스를 이용한 측위 방법 및 시스템
KR20220047491A (ko) 융합형 WIFI-rtt/rssi 신호를 이용한 실내 위치 확인 시스템
KR20220077542A (ko) 무선통신 신호에 기반한 실내 위치 확인 시스템
Bahillo et al. WAY: seamless positioning using a smart device