KR20220107886A - Apparatus for PDR Based on Deep Learning using multiple sensors embedded in smartphones and GPS location signals and method thereof - Google Patents

Apparatus for PDR Based on Deep Learning using multiple sensors embedded in smartphones and GPS location signals and method thereof Download PDF

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KR20220107886A KR1020210045650A KR20210045650A KR20220107886A KR 20220107886 A KR20220107886 A KR 20220107886A KR 1020210045650 A KR1020210045650 A KR 1020210045650A KR 20210045650 A KR20210045650 A KR 20210045650A KR 20220107886 A KR20220107886 A KR 20220107886A
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Abstract

The present invention relates to a deep learning-based pedestrian dead reckoning (PDR) positioning device using a smartphone multi-sensor, a global positioning system (GPS) location signal, and a method thereof. According to the present invention, the deep learning-based PDR positioning device comprises: a location-setting unit receiving a GPS signal lastly received outside a building from a user-owned smartphone and setting a location coordinate value extracted from the GPS signal as a starting point; a data-acquiring unit receiving a sensor value measured whenever the user walks indoors after a point in time at which the GPS signal is acquired and generating input data by preprocessing the sensor value; a learning unit for forecasting a GPS longitude change by entering the input data to a first learning model that has been previously learned and forecasting a GPS latitude change by entering the input data to a second learning model; and a location positioning unit positioning a moving path of the user by applying the forecast GPS longitude change and GPS latitude change to the starting point. According to the present invention, by accumulating data according to a smartphone location (during a call, texting, in a pocket, etc.) that the user mainly uses while walking, indoor location positioning can be performed without considering a separate calculation method according to the various smartphone locations. An effective estimation can be performed when external communications are difficult, such as in a disaster environment, because additional communication equipment, such as a Wi-Fi access point (AP) used in the existing indoor positioning, is not required. The purpose of the present invention is to provide the deep learning-based PDR positioning device and the method thereof, which are for positioning a user location indoors by using the data combining the sensor value acquired when walking with the smartphone and the GPS signal.

Description

스마트폰의 다중 센서 및 GPS 위치신호를 이용한 딥러닝 기반의 PDR 측위 장치 및 그 방법{Apparatus for PDR Based on Deep Learning using multiple sensors embedded in smartphones and GPS location signals and method thereof}A deep learning-based PDR positioning device and method using multiple sensors and GPS location signals of a smartphone {Apparatus for PDR Based on Deep Learning using multiple sensors embedded in smartphones and GPS location signals and method thereof}

본 발명은 스마트폰의 다중 센서 및 GPS 위치신호를 이용한 딥러닝 기반의 PDR 측위 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 설명하면 스마트폰을 가지고 걸을 때 획득할 수 있는 센서값과 GPS신호를 결합한 데이터를 이용하여 실내에서의 사용자 위치를 측위하는 딥러닝 기반의 PDR 측위 장치 및 그 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a deep learning-based PDR positioning device and method using multiple sensors and GPS location signals of a smartphone, and more specifically, a combination of a sensor value that can be obtained when walking with a smartphone and a GPS signal It relates to a deep learning-based PDR positioning device and method for positioning a user indoors using data.

보행자 위치 측위(Pedestrian Dead Reckoning, 이하 "PDR"라 함) 기술은 각종 센서를 이용하여 사람이 이동하는 속도, 가속도, 방향 및 거리 등의 이동 정보를 파악하고, 출발지점으로부터의 상대위치를 산출하는 기술을 의미한다. Pedestrian Dead Reckoning (hereinafter referred to as “PDR”) technology uses various sensors to identify movement information such as speed, acceleration, direction, and distance that a person moves, and calculates the relative position from the starting point. means technology.

종래의 보행자 위치 측위(PDR)는 아래의 수학식1에 따라 갱신된다. The conventional pedestrian positioning (PDR) is updated according to Equation 1 below.

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서

Figure pat00002
는 스마트폰 사용자의 초기 위치를 나타내고,
Figure pat00003
은 m번째 걸음마다 추정된 사용자의 보폭을 나타내고,
Figure pat00004
은 m번째 걸음마다 추정된 기기의 방향각을 나타낸다.here
Figure pat00002
represents the initial location of the smartphone user,
Figure pat00003
represents the estimated user's stride for every m-th step,
Figure pat00004
denotes the direction angle of the device estimated for every m-th step.

그리고, 보폭(

Figure pat00005
)은 하기 수학식2를 이용하여 추정된다. And, the stride length (
Figure pat00005
) is estimated using Equation 2 below.

Figure pat00006
Figure pat00006

여기서,

Figure pat00007
는 보정 상수를 나타내고,
Figure pat00008
은 가속도계의 최대값이고,
Figure pat00009
은 가속도계의 최소값을 나타낸다. here,
Figure pat00007
represents the correction constant,
Figure pat00008
is the maximum value of the accelerometer,
Figure pat00009
is the minimum value of the accelerometer.

또한, 방향각(

Figure pat00010
)은 하기 수학식 3을 이용하여 추정되며, 잡음에 영향을 받는다. Also, the direction angle (
Figure pat00010
) is estimated using Equation 3 below and is affected by noise.

Figure pat00011
Figure pat00011

종래의 보행자 위치 측위(PDR)는 사용자 걸음 길이 추정 문제, 보행 경로에 따라 발생하는 센서의 드리프트와 축적 오차에 대한 문제를 가지고 있었다.Conventional pedestrian positioning (PDR) has a problem of estimating a user's step length, and a problem of sensor drift and accumulation error occurring according to a walking path.

따라서, 상기의 문제점을 해결하기 위하여 스마트폰의 센서를 활용한 위치 측위(PDR)와 건물 내부에 있는 접근점(Access Point, AP)을 결합하여 사용자의 현재 위치를 추정하는 기법이 많이 연구되고 있다. Therefore, in order to solve the above problems, a lot of research has been done on a technique for estimating a user's current location by combining a location positioning (PDR) using a sensor of a smart phone and an access point (AP) inside a building. .

그러나, 접근점(AP)을 결합한 위치 추정 방법은 사용자의 보폭과 트리프트 및 축적 오차에 따라 일일이 위치를 재조정해야 하는 번거로움이 있었다. 또한, 접근점(AP)을 활용하지 못할 경우에는 정확한 위치를 측위할 수 없고, 사용자마다 걸을 때마다 나타나는 고유의 생체 역학적인 정보를 보폭에 반영할 수 없어 실내에서 정확한 위치를 추정하는데 여려움이 있었다. However, the location estimation method combining the access point (AP) had the inconvenience of having to readjust the location one by one according to the user's stride length, drift, and accumulation error. In addition, if the access point (AP) cannot be used, the exact location cannot be determined, and the unique biomechanical information that appears every time each user walks cannot be reflected in the stride length, so it was difficult to estimate the exact location indoors. .

본 발명의 배경이 되는 기술은 한국등록특허 제 10-1452373호(2014.10.13. 공고)에 개시되어 있다.The technology that is the background of the present invention is disclosed in Korean Patent No. 10-1452373 (Announcement on October 13, 2014).

이와 같이 본 발명에 따르면, 스마트폰을 가지고 걸을 때 획득할 수 있는 센서값과 GPS신호를 결합한 데이터를 이용하여 실내에서의 사용자 위치를 측위하기 위한 딥러닝 기반의 PDR 측위 장치 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.As described above, according to the present invention, a deep learning-based PDR positioning device and method for positioning a user's location indoors using data combining a GPS signal and a sensor value that can be obtained when walking with a smartphone, and a method therefor it is for

이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 실시예에 따르면 스마트폰의 다중 센서 및 GPS 위치신호를 이용한 딥러닝 기반의PDR 측위 장치에 있어서, 사용자가 소지하고 있는 스마트폰으로부터 건물 외부에서 마지막으로 받은 GPS 신호를 수신하고, 상기 GPS 신호에서 추출한 위치 좌표값을 시작점으로 설정하는 위치 설정부, 상기 GPS 신호를 획득한 시점 이후에 사용자가 실내를 걸을 때마다 측정된 센서값을 수신하고, 상기 센서값을 전처리하여 입력데이터를 생성하는 데이터 획득부, 기 학습된 제1 학습 모델에 상기 입력데이터를 입력하여 GPS 경도 변화량을 예측하고, 제2 학습 모델에 상기 입력데이터를 입력하여 GPS 위도 변화량을 예측하는 학습부, 그리고 상기 예측된 GPS 경도 변화량과 GPS 위도 변화량을 상기 시작점에 적용하여 사용자의 이동 경로를 측위하는 위치 측위부를 포함한다. According to an embodiment of the present invention for achieving this technical task, in the deep learning-based PDR positioning device using multiple sensors and GPS location signals of a smartphone, the GPS signal last received from the outside of the building from the smartphone possessed by the user a position setting unit for receiving and setting the position coordinate value extracted from the GPS signal as a starting point, receiving the measured sensor value every time the user walks indoors after the time of acquiring the GPS signal, and pre-processing the sensor value a data acquisition unit generating input data by inputting the input data into a pre-learned first learning model to predict a change in GPS longitude, and a learning unit for predicting a change in GPS latitude by inputting the input data into a second learning model and a positioning unit configured to position the moving path of the user by applying the predicted change in GPS longitude and change in GPS latitude to the starting point.

스마트폰에 설치된 가속도, 자이로스코프 및 지자기 중에서 적어도 하나의 센서를 이용하여 획득한 센서값과 GPS 신호의 위치 좌표값을 수집하여 저장하는 데이터베이스를 더 포함하고, Further comprising a database for collecting and storing sensor values and GPS signal position coordinate values obtained using at least one sensor among acceleration, gyroscope, and geomagnetism installed in the smartphone,

상기 학습부는, 상기 데이터베이스에 저장된 센서값을 전처리하여 이전 걸음과 현재 걸음의 GPS 위도 및 경도의 변화량에 따른 스마트폰의 위치 및 방향성을 나타내는 입력 데이터를 획득하고, 획득한 입력데이터를 제1 학습 모델 및 제2 학습모델에 입력하여, 상기 제1 학습 모델을 통해 GPS 경도 변화량을 출력하도록 하고, 상기 제2 학습모델을 통해 GPS 위도 변화량을 출력하도록 학습시킬 수 있다. The learning unit pre-processes the sensor values stored in the database to obtain input data indicating the location and direction of the smartphone according to the change in GPS latitude and longitude of the previous step and the current step, and use the obtained input data as a first learning model and input to a second learning model to output a change in GPS longitude through the first learning model, and to learn to output a change in GPS latitude through the second learning model.

상기 입력 데이터는, 가속도의 변화량, 가속도 크기 총합의 평균량, 지자기 값 및 자이로스코프의 변화량 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. The input data may include at least one of a change amount of acceleration, an average amount of the sum of acceleration magnitudes, a geomagnetic value, and a change amount of a gyroscope.

상기 예측된 GPS 경도 변화량과 GPS 위도 변화량을 적용하여 추정된 사용자의 현재 GPS 좌표값은, 하기의 수학식을 이용하여 초(Seconds)의 단위로 표시될 수 있다. The user's current GPS coordinate value estimated by applying the predicted change in GPS longitude and change in GPS latitude may be expressed in units of seconds using the following equation.

Figure pat00012
Figure pat00012

여기서, Degree는 도, Minutes는 분, 및 C는 GPS 좌표값을 나타내고, cut()은 소수점 이하 버림을 나타낸다. Here, Degree indicates degrees, Minutes indicates minutes, and C indicates GPS coordinate values, and cut() indicates rounding off decimal places.

상기 제1 학습 모델 및 제2 학습 모델은, 다층 퍼셉트론(Multi-Layer Perceptron, MLP) 알고리즘 형태로 구현되고, 텐서플로(Tensor Flow)를 이용하여 사용자가 문자를 보내면서 보행하는 경우(texting mode), 통화를 하면서 보행하는 경우(talking mode), 신체 일부를 흔들면서 보행하는 경우(swing mode) 및 주머니에 스마트폰을 넣은 상태로 보행하는 경우(pocket mode) 중에서 어느 하나의 모드에 대응하여 n번째 걸음마다 측정된 센서값을 특성된 값으로 정규화하여 n번째 걸음에서의 GPS 경도 변화량 및 GPS 위도 변화량을 각각 예측할 수 있다. The first learning model and the second learning model are implemented in the form of a Multi-Layer Perceptron (MLP) algorithm, and when a user walks while sending a text using Tensor Flow (texting mode) , the nth mode corresponding to any one of a case of walking while talking (talking mode), a case of walking while shaking a part of the body (swing mode), and a case of walking with a smartphone in a pocket (pocket mode) By normalizing the sensor value measured for each step to a characteristic value, the GPS longitude change amount and the GPS latitude change amount at the nth step can be predicted, respectively.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면 PDR 측위 장치를 이용한 딥러닝 기반의 PDR 측위 방법에 있어서, 사용자가 소지하고 있는 스마트폰으로부터 건물 외부에서 마지막으로 받은 GPS 신호를 수신하고, 상기 GPS 신호에서 추출한 위치 좌표값을 시작점으로 설정하는 단계, 상기 GPS 신호를 획득한 시점 이후에 사용자가 실내를 걸을 때마다 측정된 센서값을 수신하고, 상기 센서값을 전처리하여 입력데이터를 생성하는 단계, 기 학습된 제1 학습 모델에 상기 입력데이터를 입력하여 GPS 경도 변화량을 예측하고, 제2 학습 모델에 상기 입력데이터를 입력하여 GPS 위도 변화량을 예측하는 단계, 그리고 상기 예측된 GPS 경도 변화량과 GPS 위도 변화량을 상기 시작점에 적용하여 사용자의 이동 경로를 측위하는 단계를 포함한다. In addition, according to an embodiment of the present invention, in the deep learning-based PDR positioning method using the PDR positioning device, the GPS signal received last from the outside of the building is received from the smartphone possessed by the user, and the location extracted from the GPS signal Setting a coordinate value as a starting point, receiving a sensor value measured every time a user walks indoors after the point at which the GPS signal is acquired, and pre-processing the sensor value to generate input data; 1 inputting the input data into a learning model to predict a change in GPS longitude, inputting the input data to a second learning model to predict a change in GPS latitude, and setting the predicted change in GPS longitude and change in GPS latitude as the starting point and positioning the user's moving path by applying to the .

이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 기존의 보행자 위치 측위(PDR)에서 가지고 있는 문제점인 센서의 드리프트 문제를 GPS 신호로 보정 받아 센서 드리프트의 축적 오차 영향에 강인하며 더욱 정확한 실내 위치 측위가 가능하다. 또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 보폭을 추정하기 위해 별도의 추가 장비가 필요치 않으므로 경제성 있는 보행자 위치 측위(PDR) 시스템을 구현할 수 있다.As described above, according to the embodiment of the present invention, the drift problem of the sensor, which is a problem in the existing pedestrian positioning (PDR), is corrected with the GPS signal, so that it is strong against the effect of the accumulation error of the sensor drift and more accurate indoor positioning is possible. . In addition, according to the embodiment of the present invention, since additional equipment is not required to estimate the stride length, an economical pedestrian positioning (PDR) system can be implemented.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 사용자가 걸을 때 주로 사용하는 스마트폰 위치(통화 중, 문자 중, 주머니 속 등)에 따라 데이터를 축적함으로써, 다양한 스마트폰 위치에 따라 별도의 계산법을 고려하지 않아도 실내 위치 측위가 가능하고, 기존의 실내 위치 측위에서 사용하는 Wi-Fi 접근점(AP)등의 추가적인 통신 장비가 필요 없어서 재난 환경과 같은 외부 통신이 어려운 상황에서 효과적인 추정이 가능하다.In addition, according to the embodiment of the present invention, by accumulating data according to the location of the smartphone mainly used by the user when walking (during a call, texting, in the pocket, etc.), a separate calculation method according to various smartphone locations is not considered. Indoor positioning is possible without the need for additional communication equipment such as Wi-Fi access point (AP) used in existing indoor positioning, so it is possible to effectively estimate in situations where external communication is difficult, such as in a disaster environment.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 딥러닝 기반의 PDR 측위 장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 딥러닝 기반의 PDR 측위 장치를 이용한 실내에서의 사용자의 위치를 측위하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 보행시 사용자의 보편적인 스마트폰 위치를 나타내는 예시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제1 학습 모델 및 제2 학습모델을 개략적으로 나타낸 도면이다.
1 is a configuration diagram for explaining a deep learning-based PDR positioning apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart for explaining a method for positioning a user's location indoors using a deep learning-based PDR positioning device according to an embodiment of the present invention.
3 is an exemplary diagram illustrating a general location of a smartphone of a user while walking.
4 is a diagram schematically illustrating a first learning model and a second learning model according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this process, the thickness of the lines or the size of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation.

또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In addition, the terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to intentions or customs of users and operators. Therefore, definitions of these terms should be made based on the content throughout this specification.

이하에서는 도 1을 이용하여 본 발명의 실시예에 따른 딥러닝 기반의 PDR 측위 장치에 대하여 더욱 상세하게 설명한다. Hereinafter, a deep learning-based PDR positioning apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIG. 1 .

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 딥러닝 기반의 PDR 측위 장치를 설명하기 위한 구성도이다. 1 is a configuration diagram for explaining a deep learning-based PDR positioning apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 딥러닝 기반의 PDR 측위 장치(100)는 위치 설정부(110), 데이터 획득부(120), 학습부(130) 및 위치 측위부(140) 및 데이터베이스(150)를 포함한다. As shown in FIG. 1, the deep learning-based PDR positioning device 100 according to an embodiment of the present invention includes a position setting unit 110, a data acquisition unit 120, a learning unit 130, and a position positioning unit ( 140 ) and a database 150 .

먼저, 위치 설정부(110)는 사용자의 위치 측위 시작점을 설정한다. 부연하자면, 위치 설정부(110)는 사용자의 스마트 폰으로부터 GPS신호에서 추출된 위치 좌표값을 수신한다. 이때, GPS 신호는 사용자가 건물 외부에 위치하고 있을 때 마지막으로 수신된 신호를 나타낸다. 그리고, 위치 설정부(110)는 수신된 위치 좌표값을 시작점으로 설정한다. First, the location setting unit 110 sets a starting point for positioning the user. In other words, the location setting unit 110 receives the location coordinate value extracted from the GPS signal from the user's smart phone. In this case, the GPS signal indicates the last signal received when the user is located outside the building. Then, the position setting unit 110 sets the received position coordinate value as a starting point.

데이터 획득부(120)는 GPS 신호를 수신한 시점 이후에 스마트폰에 내장된 복수의 센서를 통해 측정된 센서값을 수신하고, 수신된 센서값을 전처리하여 입력데이터를 생성한다. The data acquisition unit 120 receives sensor values measured through a plurality of sensors built into the smart phone after the GPS signal is received, and pre-processes the received sensor values to generate input data.

여기서, 복수의 센서는 가속도 센서, 자이로스코프 센서 및 지자기 센서 중에서 적어도 하나의 센서를 포함하며, 입력데이터는 이전 걸음과 현재 걸음의 GPS 위도 및 경도의 변화량에 따른 스마트폰의 위치 및 방향성을 나타낸다. Here, the plurality of sensors includes at least one sensor among an acceleration sensor, a gyroscope sensor, and a geomagnetic sensor, and the input data indicates the location and direction of the smartphone according to the change in GPS latitude and longitude of the previous step and the current step.

학습부(130)는 두 개의 학습모델을 구축하고, 구축된 두 개의 학습모델에 복수의 센서를 통해 획득한 센서값과 GPS 신호의 위치 좌표값을 입력하여 각각 GPS 경도 변화량과 GPS 위도 변화량을 출력하도록 학습시킨다. The learning unit 130 builds two learning models, inputs the sensor values obtained through a plurality of sensors and the position coordinate values of the GPS signals to the built two learning models, and outputs the GPS longitude change and the GPS latitude change, respectively. learn to do

부연하자면, 학습부(130)는 다층 퍼셉트론(Multi-Layer Perceptron, MLP) 알고리즘 형태로 구현된 제1 모델에 입력데이터를 입력하여 GPS 경도 변화량을 출력하도록 학습시킨다. In other words, the learning unit 130 learns to output the GPS longitude variation by inputting input data to the first model implemented in the form of a multi-layer perceptron (MLP) algorithm.

또한, 학습부(130)는 다층 퍼셉트론(Multi-Layer Perceptron, MLP) 알고리즘 형태로 구현된 제2 모델에 입력데이터를 입력하여 GPS 위도 변화량을 출력하도록 학습시킨다. In addition, the learning unit 130 learns to output the GPS latitude change by inputting input data to the second model implemented in the form of a multi-layer perceptron (MLP) algorithm.

위치 측위부(140)는 제1 모델 및 제2 모델로부터 각각 획득한 GPS 경도 변화량과 GPS 위도 변화량을 시작점에 적용하여 사용자의 이동 경로를 측위한다. The location positioning unit 140 applies the GPS longitude change and the GPS latitude change obtained from the first model and the second model, respectively, to the starting point to position the moving path of the user.

마지막으로 데이터베이스(150)는 스마트폰을 이용하여 측정된 센서값과 GPS 신호의 위치 좌표값을 수집한다. 자세히는, 데이터베이스(150)는 사용자가 평상시에 걸을 때마다 스마트폰에 내장된 복수의 센서를 통해 측정된 센서값과 사용자의 위치가 변경됨에 따라 획득한 GPS 위치 좌표값을 수집한다. Finally, the database 150 collects a sensor value measured using a smart phone and a location coordinate value of a GPS signal. In detail, the database 150 collects sensor values measured through a plurality of sensors built into the smart phone whenever the user normally walks, and GPS location coordinate values acquired as the user's location changes.

이하에서는 도 2 내지 도 4를 이용하여 본 발명의 실시예에 따른 딥러닝 기반의 PDR 측위 장치(100)를 이용하여 실내에서의 사용자의 위치를 측위하는 방법에 대해 더욱 상세하게 설명한다. Hereinafter, a method of positioning a user's position indoors using the deep learning-based PDR positioning apparatus 100 according to an embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 2 to 4 .

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 딥러닝 기반의 PDR 측위 장치를 이용한 실내에서의 사용자의 위치를 측위하는 방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 3은 보행시 사용자의 보편적인 스마트폰 위치를 나타내는 예시도이다. 2 is a flowchart for explaining a method for positioning a user's position indoors using a deep learning-based PDR positioning device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a general smartphone location of the user while walking It is also an example.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 딥러닝 기반의 PDR 측위 장치(100)는 사용자 걸음에 따라 측정된 센서값과 GPS 위치 좌표값을 수집한다(S210). As shown in FIG. 2 , the deep learning-based PDR positioning device 100 according to an embodiment of the present invention collects sensor values and GPS location coordinates measured according to a user's steps ( S210 ).

딥러닝 기반의 PDR 측위 장치(100)는 사용자가 소지하고 있는 스마트폰으로부터 사용자가 걸을 때마다 측정된 센서값과 GPS 위치 좌표값을 획득한다. The deep learning-based PDR positioning device 100 acquires a sensor value and a GPS location coordinate value measured every time a user walks from a smartphone possessed by the user.

부연하자면, 스마트폰에는 가속도센서, 자이로스코프센서 및 지자기 센서 중에서 적어도 하나의 센서를 포함하므로, 복수의 센서를 이용하여 사용자가 걸을 때 스마트폰의 위치에 따른 모션 정보, 방향성 및 이동 속도 등에 대한 정보를 획득할 수 있다. In other words, since the smartphone includes at least one sensor among an acceleration sensor, a gyroscope sensor, and a geomagnetic sensor, when a user walks using a plurality of sensors, information on motion information, direction, and movement speed according to the location of the smartphone can be obtained.

도 3에 도시된 바와 같이, 스마트폰의 위치는 문자를 보내면서 보행하는 경우(texting mode), 통화를 하면서 보행하는 경우(talking mode), 신체 일부를 흔들면서 보행하는 경우(swing mode) 및 주머니에 스마트폰을 넣은 상태로 보행하는 경우(pocket mode) 중에서 어느 하나의 모드에 따라 상이하며, 스마트폰의 위치에 따른 센서값은 각각 상이하게 측정된다. As shown in Figure 3, the location of the smartphone is when walking while sending a text (texting mode), when walking while making a call (talking mode), when walking while shaking a part of the body (swing mode) and pocket It is different depending on any one mode among the cases of walking with a smartphone in the pocket mode, and the sensor value according to the location of the smartphone is measured differently.

따라서, 딥러닝 기반의 PDR 측위 장치(100)는 사용자가 A 지점에서 B 지점으로 한 걸음 이동 시에 A 지점과 B 지점에서 각각 획득한 센서값 및GPS 위치좌표값을 수신하고, 수신된 센서값 및 GPS 위치 좌표값을 데이터베이스(150)에 저장한다. Therefore, the deep learning-based PDR positioning device 100 receives the sensor values and GPS position coordinate values obtained from point A and point B respectively when the user moves one step from point A to point B, and the received sensor value and the GPS location coordinate values are stored in the database 150 .

그 다음, 학습부(130)는 데이터베이스(150)에 저장된 센서값과 GPS 위치 좌표값을 이용하여 제1 학습 모델과 제2 학습모델을 학습시킨다(S220). Next, the learning unit 130 learns the first learning model and the second learning model by using the sensor values and GPS location coordinate values stored in the database 150 ( S220 ).

부연하자면, 학습부(130)는 다층 퍼셉트론(Multi-Layer Perceptron, MLP) 알고리즘 형태로 구현된 제1 학습 모델과 제2 학습모델을 구축한다. In other words, the learning unit 130 builds a first learning model and a second learning model implemented in the form of a multi-layer perceptron (MLP) algorithm.

다층 퍼셉트론(Multi-Layer Perceptron, MLP)은 입력층과 출력층 사이에 하나 이상의 중간층을 포함하는 신경망의 구조를 가지는 것으로, 입력층에서 전달되는 값은 은닉층을 통하여 출력층으로 전달된다. 이때, 다층 퍼셉트론(MLP)는 출력층을 통해 출력된 결과값과 실제값을 비교하여 결과값과 실제값 사이의 오류를 최소화하는 가중치값을 결정하여 적용한다. 그리고, 다층 퍼셉트론(MLP)는 출력층의 결과값과 실제값 사이의 오차가 허용 이내 범위에 해당하면 학습은 종료한다. A multi-layer perceptron (MLP) has a structure of a neural network including one or more intermediate layers between an input layer and an output layer, and a value transmitted from the input layer is transmitted to the output layer through the hidden layer. At this time, the multilayer perceptron (MLP) compares the result value output through the output layer with the actual value, and determines and applies a weight value that minimizes the error between the result value and the actual value. And, in the multi-layer perceptron (MLP), if the error between the result value of the output layer and the actual value falls within the allowable range, learning is terminated.

따라서, 학습부(130)는 데이터베이스(150)에 저장된 센서값을 전처리하여 획득한 입력데이터를 제1 학습모델에 입력하고, 제 1학습 모델을 통해 GPS 경도 변화량을 획득한다. 그리고, 학습부(130)는 제 1학습 모델을 통해 획득한 GPS 경도 변화량과 데이터베이스에 저장된 GPS 위치 좌표값을 비교한 다음, GPS 경도 변화량과 데이터베이스에 저장된 GPS 위치 좌표값의 오차가 허용 이내 범위에 해당할 때까지 반복적하여 지도 학습시킨다. Accordingly, the learning unit 130 inputs the input data obtained by pre-processing the sensor values stored in the database 150 to the first learning model, and obtains the GPS longitude change amount through the first learning model. Then, the learning unit 130 compares the GPS longitude change amount obtained through the first learning model with the GPS location coordinate value stored in the database, and then the error between the GPS longitude change amount and the GPS location coordinate value stored in the database is within the allowable range. Repeatedly supervised learning until appropriate.

또한, 학습부(130)는 데이터베이스(150)에 저장된 센서값을 전처리하여 획득한 입력데이터를 제2 학습모델에 입력하고, 제 2학습 모델을 통해 GPS 위도 변화량을 획득한다. 그리고, 학습부(130)는 제 2학습 모델을 통해 획득한 GPS 위도 변화량과 데이터베이스에 저장된 GPS 위치 좌표값을 비교한 다음, GPS 위도 변화량과 데이터베이스에 저장된 GPS 위치 좌표값의 오차가 허용 이내 범위에 해당할 때까지 반복적하여 지도 학습시킨다. In addition, the learning unit 130 inputs the input data obtained by pre-processing the sensor values stored in the database 150 to the second learning model, and obtains the GPS latitude change through the second learning model. Then, the learning unit 130 compares the GPS latitude change obtained through the second learning model with the GPS location coordinate value stored in the database, and then the error between the GPS latitude change amount and the GPS location coordinate value stored in the database is within the allowable range. Repeatedly supervised learning until appropriate.

여기서, 제1 학습 모델과 제2 학습 모델에 입력되는 입력 데이터는 가속도의 변화량, 가속도 크기 총합의 평균량, 지자기 값 및 자이로스코프의 변화량 중에서 적어도 하나를 포함한다. Here, the input data input to the first learning model and the second learning model includes at least one of a change amount of acceleration, an average amount of the sum of acceleration magnitudes, a geomagnetic value, and a change amount of a gyroscope.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제1 학습 모델 및 제2 학습모델을 개략적으로 나타낸 도면이다. 4 is a diagram schematically illustrating a first learning model and a second learning model according to an embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 제1 학습 모델과 제2 학습모델은 텐서플로(Tensor Flow)를 이용하여 구현된다. 이를 다시 설명하면, 데이터베이스(150)에 저장된 센서값은 각각 상이한 측정 단위로 표현된다. 그러므로 도 4에 도시된 바와 같이, 학습부(130)는 검은색으로 표시된 Mul 및 Add 레이어와 같이 배치 정규화 레이어층(batch normalization layer)을 제공하고, 제공된 배치 정규화 레이어층을 이용하여 n번째 걸음마다 측정된 센서값을 특성된 값으로 정규화한다. As shown in FIG. 4 , the first learning model and the second learning model according to an embodiment of the present invention are implemented using Tensor Flow. In other words, the sensor values stored in the database 150 are expressed in different measurement units. Therefore, as shown in FIG. 4 , the learning unit 130 provides a batch normalization layer such as the Mul and Add layers shown in black, and uses the provided batch normalization layer layer for every nth step. The measured sensor values are normalized to the characteristic values.

S220단계가 완료된 상태에서 실내에 진입한 사용자의 위치를 추정할 경우, 위치 설정부(110)는 사용자의 스마트폰으로부터 수신된 GPS 신호를 이용하여 시작점을 설정한다(S230).When estimating the location of the user who entered the room in the state that step S220 is completed, the location setting unit 110 sets a starting point using the GPS signal received from the user's smartphone (S230).

사용자가 실내에 진입하게 되면, 사용자가 소지하고 있는 스마트폰은 더 이상 GPS를 통해 사용자의 위치 좌표값을 획득할 수 없다. 따라서, 위치 설정부(110)는 스마트폰으로부터 건물 외부에서 마지막으로 수신한 GPS 신호를 수신하고, 수신된 GPS 신호로부터 획득한 위치 좌표값을 시작점으로 설정한다. When the user enters the room, the smartphone in the user's possession can no longer obtain the user's location coordinates through the GPS. Accordingly, the location setting unit 110 receives the last GPS signal received from the outside of the building from the smartphone, and sets the location coordinate value obtained from the received GPS signal as a starting point.

그 다음, 데이터 획득부(120)는 스마트폰에 내장된 복수의 센서를 통해 측정된 센서값을 전처리하여 입력 데이터를 획득한다(S240). Next, the data acquisition unit 120 obtains input data by pre-processing sensor values measured through a plurality of sensors built into the smartphone ( S240 ).

부연하자면, 데이터 획득부(120)는 마지막 GPS 신호를 수신한 시점 이후에 발생되는 센서값을 수신한다. 그리고, 데이터 획득부(120)는 수신된 센서값을 전처리하여 측위에 사용가능한 데이터로 재구성된 입력데이터를 획득한다. In other words, the data acquisition unit 120 receives the sensor value generated after the last GPS signal is received. Then, the data acquisition unit 120 pre-processes the received sensor value to acquire input data reconstructed as data usable for positioning.

여기서 입력데이터는 가속도의 변화량, 가속도 크기 총합의 평균량, 지자기 값 및 자이로스코프의 변화량 중에서 적어도 하나를 포함한다. Here, the input data includes at least one of a change amount of acceleration, an average amount of the sum of acceleration magnitudes, a geomagnetic value, and a change amount of the gyroscope.

이를 더욱 상세하게 설명하면, 사용자가 A 지점에서 B지점으로 한걸음 이동하면, 스마트폰에 내장된 복수의 센서는 가속도, 자이로스코프 및 지자기 중에서 적어도 하나의 센서값을 획득하고, 획득한 센서값을 딥러닝 기반의 PDR 측위 장치(100)에 전달한다. To explain this in more detail, when the user moves one step from point A to point B, a plurality of sensors embedded in the smartphone acquires at least one sensor value among acceleration, gyroscope, and geomagnetism, and dips the acquired sensor value. It is transmitted to the learning-based PDR positioning device (100).

그러면, 데이터 획득부(120)는 사용자의 보폭에 따른 가속도 변화량 및 가속도 크기의 평균량을 획득하고, 사용자의 이동 방향을 나타내는 지자기 값 및 자이로스코프의 변화량을 획득한다. Then, the data obtaining unit 120 obtains an average amount of acceleration change and acceleration according to the user's stride length, and obtains a geomagnetic value indicating the moving direction of the user and a change amount of the gyroscope.

그 다음, 위치 측위부(140)는 획득한 가속도 변화량, 가속도 크기의 평균량, 지자기 값 및 자이로스코프의 변화량을 포함하는 입력데이터를 학습이 완료된 제1 학습 모델과 제2 학습 모델에 각각 입력하여 제1 학습 모델 및 제2 학습 모델로부터 GPS 경도 변화량 및 GPS 위도 변화량을 획득한다(S250).Next, the positioning unit 140 inputs input data including the acquired acceleration change amount, the average amount of acceleration magnitude, the geomagnetic value, and the gyroscope change amount into the first learning model and the second learning model, respectively. A GPS longitude change amount and a GPS latitude change amount are obtained from the first learning model and the second learning model (S250).

한편, 일반적으로 GPS 신호에 따른 위도 좌표값 및 경도 좌표값은 소수점을 이용하여 나타낸다. 소수점자리까지 표시되는 위도 좌표값 및 경도 좌표값을 이용하여 사용자가 한 걸음 이동함에 따라 측정된 위도 변화량 및 경도 변화량은 그 차이가 너무 미비하여 사용자의 위치를 측위하는데 어려운 문제점이 있었다. Meanwhile, in general, latitude coordinate values and longitude coordinate values according to GPS signals are expressed using decimal points. The difference between the latitude and longitude changes measured as the user moves one step using the latitude and longitude coordinate values displayed to the decimal place is too small, so it is difficult to locate the user's location.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 하기의 수학식 4를 이용하여 GPS 경도 변화량과 GPS 위도 변화량을 초(Seconds)의 단위로 표시한다. Accordingly, in the embodiment of the present invention, the GPS longitude change amount and the GPS latitude change amount are expressed in units of seconds using Equation 4 below.

Figure pat00013
Figure pat00013

여기서, Degree는 도, Minutes는 분, 및 C는 GPS 좌표값을 나타내고, cut()은 소수점 이하 버림을 나타낸다. Here, Degree indicates degrees, Minutes indicates minutes, and C indicates GPS coordinate values, and cut() indicates rounding off decimal places.

그 다음, 위치 측위부(140)는 제1 학습 모델로부터 예측된 GPS 경도 변화량과 제2 학습 모델로부터 예측된 GPS 위도 변화량을 시작점에 적용하여 사용자의 이동 경로를 측위한다(S260).Next, the positioning unit 140 applies the GPS longitude change amount predicted from the first learning model and the GPS latitude change amount predicted from the second learning model to the starting point to determine the user's moving path ( S260 ).

예를 들어, 사용자의 시작점에 해당하는 GPS 위치 좌표값이 37° 29' 45.6"N, 126° 57' 20.6"E이고, 제1 학습 모델로부터 예측된 GPS 경도 변화량은 +1초(+1")이고, 제2 학습 모델로부터 예측된 GPS 위도 변화량은 +1초(+1")이라고 가정한다. For example, the GPS location coordinate value corresponding to the user's starting point is 37° 29' 45.6"N, 126° 57' 20.6"E, and the GPS longitude change predicted from the first learning model is +1 second (+1" ), and it is assumed that the GPS latitude change amount predicted from the second learning model is +1 second (+1").

그러면, 위치 측위부(140)는 제1 학습 모델 및 제2 학습 모델로부터 예측된 변화량만큼 보정하여 현재 사용자의 위치 좌표를 획득할 수 있다. 즉, 위치 측위부(140)는 획득한 위치 좌표 및 센서값 이용하여 사용자의 이동 거리 및 방향각을 예측할 수 있으므로 실내에서의 사용자 이동 경로를 측위할 수 있다. Then, the location positioning unit 140 may obtain the current user's location coordinates by correcting the amount of change predicted from the first learning model and the second learning model. That is, the location positioning unit 140 can predict the user's movement distance and direction angle using the obtained location coordinates and sensor values, so that the user's movement path can be determined indoors.

이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 딥러닝 기반의 PDR 측위 장치는 기존의 보행자 위치 측위(PDR)에서 가지고 있는 문제점인 센서의 드리프트 문제를 GPS 신호로 보정 받아 센서 드리프트의 축적 오차 영향에 강인하며 더욱 정확한 실내 위치 측위가 가능하다. 또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 보폭을 추정하기 위해 별도의 추가 장비가 필요치 않으므로 경제성 있는 보행자 위치 측위(PDR) 시스템을 구현할 수 있다.As described above, the deep learning-based PDR positioning device according to an embodiment of the present invention corrects the drift problem of the sensor, which is a problem in the existing pedestrian positioning (PDR), with a GPS signal, so it is strong against the effect of the accumulation error of the sensor drift and more Accurate indoor positioning is possible. In addition, according to the embodiment of the present invention, since additional equipment is not required to estimate the stride length, an economical pedestrian positioning (PDR) system can be implemented.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 딥러닝 기반의 PDR 측위 장치는 사용자가 걸을 때 주로 사용하는 스마트폰 위치(통화 중, 문자 중, 주머니 속 등)에 따라 데이터를 축적함으로써, 다양한 스마트폰 위치에 따라 별도의 계산법을 고려하지 않아도 실내 위치 측위가 가능하고, 기존의 실내 위치 측위에서 사용하는 Wi-Fi 접근점(AP)등의 추가적인 통신 장비가 필요 없어서 재난 환경과 같은 외부 통신이 어려운 상황에서 효과적인 추정이 가능하다.In addition, the deep learning-based PDR positioning device according to an embodiment of the present invention accumulates data according to the smartphone location (during a call, texting, in a pocket, etc.) mainly used when the user walks, so that it is located in various smartphone locations. Therefore, indoor positioning is possible without considering a separate calculation method, and there is no need for additional communication equipment such as Wi-Fi access point (AP) used in existing indoor positioning, so it is effective in situations where external communication is difficult, such as in a disaster environment. It is possible to estimate

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. will be. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the following claims.

100: PDR 측위 장치
110 : 위치 설정부
120 : 데이터 획득부
130 : 학습부
140 : 위치 측위부
150 : 데이터베이스
100: PDR positioning device
110: position setting unit
120: data acquisition unit
130: study department
140: positioning unit
150 : database

Claims (10)

스마트폰의 다중 센서 및 GPS 위치신호를 이용한 딥러닝 기반의 PDR 측위 장치에 있어서,
사용자가 소지하고 있는 스마트폰으로부터 건물 외부에서 마지막으로 받은 GPS 신호를 수신하고, 상기 GPS 신호에서 추출한 위치 좌표값을 시작점으로 설정하는 위치 설정부,
상기 GPS 신호를 획득한 시점 이후에 사용자가 실내를 걸을 때마다 측정된 센서값을 수신하고, 상기 센서값을 전처리하여 입력데이터를 생성하는 데이터 획득부,
기 학습된 제1 학습 모델에 상기 입력데이터를 입력하여 GPS 경도 변화량을 예측하고, 제2 학습 모델에 상기 입력데이터를 입력하여 GPS 위도 변화량을 예측하는 학습부, 그리고
상기 예측된 GPS 경도 변화량과 GPS 위도 변화량을 상기 시작점에 적용하여 사용자의 이동 경로를 측위하는 위치 측위부를 포함하는 딥러닝 기반의 PDR 측위 장치.
In a deep learning-based PDR positioning device using multiple sensors and GPS location signals of a smartphone,
A location setting unit that receives the last GPS signal received from the outside of the building from the user's smartphone, and sets the location coordinate value extracted from the GPS signal as a starting point;
A data acquisition unit that receives a sensor value measured every time a user walks indoors after acquiring the GPS signal, and pre-processes the sensor value to generate input data;
A learning unit for predicting a change in GPS longitude by inputting the input data into a pre-learned first learning model, and predicting a change in GPS latitude by inputting the input data into a second learning model, and
A deep learning-based PDR positioning device including a positioning unit for positioning a user's moving path by applying the predicted change in GPS longitude and change in GPS latitude to the starting point.
제1항에 있어서,
스마트폰에 설치된 가속도, 자이로스코프 및 지자기 중에서 적어도 하나의 센서를 이용하여 획득한 센서값과 GPS 신호의 위치 좌표값을 수집하여 저장하는 데이터베이스를 더 포함하고,
상기 학습부는,
상기 데이터베이스에 저장된 센서값을 전처리하여 이전 걸음과 현재 걸음의 GPS 위도 및 경도의 변화량에 따른 스마트폰의 위치 및 방향성을 나타내는 입력 데이터를 획득하고, 획득한 입력데이터를 제1 학습 모델 및 제2 학습모델에 입력하여, 상기 제1 학습 모델을 통해 GPS 경도 변화량을 출력하도록 하고, 상기 제2 학습모델을 통해 GPS 위도 변화량을 출력하도록 학습시키는 딥러닝 기반의 PDR 측위 장치.
According to claim 1,
Further comprising a database for collecting and storing sensor values and GPS signal position coordinate values obtained using at least one sensor among acceleration, gyroscope, and geomagnetism installed in the smartphone,
The learning unit,
The sensor values stored in the database are pre-processed to obtain input data representing the location and direction of the smartphone according to the change in GPS latitude and longitude of the previous and current steps, and the obtained input data is used for the first learning model and the second learning A deep learning-based PDR positioning device that inputs to a model, outputs a change in GPS longitude through the first learning model, and learns to output a change in GPS latitude through the second learning model.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 입력 데이터는,
가속도의 변화량, 가속도 크기 총합의 평균량, 지자기 값 및 자이로스코프의 변화량 중에서 적어도 하나를 포함하는 딥러닝 기반의 PDR 측위 장치.
3. The method of claim 1 or 2,
The input data is
A deep learning-based PDR positioning device including at least one of an amount of change in acceleration, an average amount of the sum of the magnitudes of acceleration, a geomagnetic value, and a change in a gyroscope.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 예측된 GPS 경도 변화량과 GPS 위도 변화량을 적용하여 추정된 사용자의 현재 GPS 좌표값은,
하기의 수학식을 이용하여 초(Seconds)의 단위로 표시되는 딥러닝 기반의 PDR 측위 장치:
Figure pat00014

여기서, Degree는 도, Minutes는 분, 및 C는 GPS 좌표값을 나타내고, cut()은 소수점 이하 버림을 나타낸다.
3. The method of claim 1 or 2,
The current GPS coordinate value of the user estimated by applying the predicted change in GPS longitude and change in GPS latitude is,
A deep learning-based PDR positioning device expressed in units of seconds using the following equation:
Figure pat00014

Here, Degree indicates degrees, Minutes indicates minutes, and C indicates GPS coordinate values, and cut() indicates rounding off decimal places.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 학습 모델 및 제2 학습 모델은,
다층 퍼셉트론(Multi-Layer Perceptron, MLP) 알고리즘 형태로 구현되고, 텐서플로(Tensor Flow)를 이용하여 사용자가 문자를 보내면서 보행하는 경우(texting mode), 통화를 하면서 보행하는 경우(talking mode), 신체 일부를 흔들면서 보행하는 경우(swing mode) 및 주머니에 스마트폰을 넣은 상태로 보행하는 경우(pocket mode) 중에서 어느 하나의 모드에 대응하여 n번째 걸음마다 측정된 센서값을 특성된 값으로 정규화하여 n번째 걸음에서의 GPS 경도 변화량 및 GPS 위도 변화량을 각각 예측하는 딥러닝 기반의 PDR 측위 장치.
3. The method of claim 1 or 2,
The first learning model and the second learning model,
Implemented in the form of a Multi-Layer Perceptron (MLP) algorithm, and using Tensor Flow, when a user walks while sending a text message (texting mode), when walking while talking on a call (talking mode), Normalizes the sensor value measured at every nth step to a characteristic value in response to any one mode of walking while shaking a part of the body (swing mode) and walking with a smartphone in a pocket (pocket mode) A deep learning-based PDR positioning device that predicts the change in GPS longitude and change in GPS latitude at the nth step, respectively.
PDR 측위 장치를 이용한 딥러닝 기반의 PDR 측위 방법에 있어서,
사용자가 소지하고 있는 스마트폰으로부터 건물 외부에서 마지막으로 받은 GPS 신호를 수신하고, 상기 GPS 신호에서 추출한 위치 좌표값을 시작점으로 설정하는 단계,
상기 GPS 신호를 획득한 시점 이후에 사용자가 실내를 걸을 때마다 측정된 센서값을 수신하고, 상기 센서값을 전처리하여 입력데이터를 생성하는 단계,
기 학습된 제1 학습 모델에 상기 입력데이터를 입력하여 GPS 경도 변화량을 예측하고, 제2 학습 모델에 상기 입력데이터를 입력하여 GPS 위도 변화량을 예측하는 단계, 그리고
상기 예측된 GPS 경도 변화량과 GPS 위도 변화량을 상기 시작점에 적용하여 사용자의 이동 경로를 측위하는 단계를 포함하는 딥러닝 기반의 PDR 측위 방법.
In a deep learning-based PDR positioning method using a PDR positioning device,
Receiving the last GPS signal received from outside the building from the user's smartphone, and setting the location coordinate value extracted from the GPS signal as a starting point;
Receiving a sensor value measured every time the user walks indoors after the GPS signal is acquired, and pre-processing the sensor value to generate input data;
Predicting a change in GPS longitude by inputting the input data into a pre-trained first learning model, and predicting a change in GPS latitude by inputting the input data into a second learning model, and
Deep learning-based PDR positioning method comprising the step of applying the predicted change in GPS longitude and change in GPS latitude to the starting point to determine the user's moving path.
제6항에 있어서,
스마트폰에 포함된 가속, 자이로스코프 및 지자기 중에서 적어도 하나의 센서를 이용하여 획득한 센서값과 GPS 신호의 위치 좌표값을 수집하는 단계, 그리고
상기 센서값을 전처리하여 이전 걸음과 현재 걸음의 GPS 위도 및 경도의 변화량에 따른 스마트폰의 위치 및 방향성을 나타내는 입력 데이터를 획득하고, 획득한 입력데이터를 제1 학습 모델 및 제2 학습모델에 입력하여, 상기 제1 학습 모델을 통해 GPS 경도 변화량을 출력하도록 하고, 상기 제2 학습모델을 통해 GPS 위도 변화량을 출력하도록 학습시키는 단계를 더 포함하는 딥러닝 기반의 PDR 측위 방법.
7. The method of claim 6,
Collecting the sensor value and the position coordinate value of the GPS signal obtained by using at least one sensor among acceleration, gyroscope, and geomagnetism included in the smartphone, and
The sensor value is preprocessed to obtain input data indicating the location and direction of the smartphone according to the change in GPS latitude and longitude of the previous step and the current step, and input the obtained input data to the first learning model and the second learning model to output the GPS longitude change amount through the first learning model, and learning to output the GPS latitude change amount through the second learning model.
제6항 또는 제7항에 있어서,
상기 입력 데이터는,
가속도의 변화량, 가속도 크기 총합의 평균량, 지자기 값 및 자이로스코프의 변화량 중에서 적어도 하나를 포함하는 딥러닝 기반의 PDR 측위 방법.
8. The method of claim 6 or 7,
The input data is
A deep learning-based PDR positioning method comprising at least one of an amount of change in acceleration, an average amount of the sum total of magnitudes of acceleration, a geomagnetic value, and a change in a gyroscope.
제6항 또는 제7항에 있어서,
상기 예측된 GPS 경도 변화량과 GPS 위도 변화량을 적용하여 추정된 사용자의 현재 GPS 좌표값은,
하기의 수학식을 이용하여 초(Seconds)의 단위로 표시되는 딥러닝 기반의 PDR 측위 방법:
Figure pat00015

여기서, Degree는 도, Minutes는 분, 및 C는 GPS 좌표값을 나타내고, cut()은 소수점 이하 버림을 나타낸다.
8. The method of claim 6 or 7,
The current GPS coordinate value of the user estimated by applying the predicted change in GPS longitude and change in GPS latitude is,
Deep learning-based PDR positioning method expressed in units of seconds using the following equation:
Figure pat00015

Here, Degree indicates degrees, Minutes indicates minutes, and C indicates GPS coordinate values, and cut() indicates rounding off decimal places.
제6항 또는 제7항에 있어서,
상기 제1 학습 모델 및 제2 학습 모델은,
다층 퍼셉트론(Multi-Layer Perceptron, MLP) 알고리즘 형태로 구현되고, 텐서플로(Tensor Flow)를 이용하여 문자보내기 모드(texting), 말하기 모드(talk), 스윙 모드(swing mode) 및 포켓 모드(poket mode) 중에서 어느 하나의 모드에 대응하여 n번째 걸음마다 측정된 센서값을 특성된 값으로 정규화하여 n번째 걸음에서의 GPS 경도 변화량 및 위도 변화량을 예측하는 딥러닝 기반의 PDR 측위 방법.
8. The method of claim 6 or 7,
The first learning model and the second learning model,
It is implemented in the form of a Multi-Layer Perceptron (MLP) algorithm, and uses Tensor Flow to send texting mode, talk mode, swing mode, and pocket mode. ), a deep learning-based PDR positioning method that predicts the change in GPS longitude and latitude at the nth step by normalizing the sensor value measured every nth step to a characteristic value in response to any one mode.
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