KR20230019608A - Uwb 통신을 수행하는 전자 장치 및 그 운용 방법 - Google Patents

Uwb 통신을 수행하는 전자 장치 및 그 운용 방법 Download PDF

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KR20230019608A
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박대희
이기봉
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이가은
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삼성전자주식회사
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Abstract

전자 장치는 적어도 하나의 어레이 안테나를 포함하는 무선 통신 회로, 프로세서, 및 인스트럭션들을 저장하는 메모리를 포함할 수 있다. 인스트럭션들은 프로세서에 의해 실행 시, 전자 장치가, 적어도 하나의 어레이 안테나를 통해 복수의 앵커 디바이스들로부터 제1 신호를 수신하고, 제1 신호에 포함된 정보에 기초하여 전자 장치의 제1 위치를 식별하고, 제1 신호에 포함된 정보 및 제1 위치에 기반하여 제1 방향을 식별하고, 제1 신호의 위상에 기반하여 제2 방향을 식별하고, 제1 방향과 제2 방향의 비교 결과에 응답하여, 전자 장치의 제2 위치를 식별하도록 구성될 수 있다.
이 외에도 명세서를 통해 파악되는 다양한 실시 예가 가능하다.

Description

UWB 통신을 수행하는 전자 장치 및 그 운용 방법 {AN ELECTRONIC DEVICE PERFORMING UWB COMMUNICATION AND OPERATING METHOD THEREOF}
본 문서에서 개시되는 실시 예들은 UWB 통신을 수행하는 전자 장치 및 그 운용 방법과 관련된다.
전자 장치는 UWB(ultra wide band) 신호를 이용하여 외부 장치와 무선 통신을 수행할 수 있다. UWB 통신은 초 광대역의 주파수 대역을 통해 데이터가 전송되는 무선 통신을 의미할 수 있다.
전자 장치는 UWB 신호에 기반하여 위치를 측정할 수 있다. UWB 신호에 기반한 측위(또는 위치 추정)는 다양한 방식으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 전자 장치는 ToF(time of flight) 방식에 기반한 측위를 수행할 수 있다. ToF 방식은 전자 장치가 외부 장치로 송신한 UWB 신호의 왕복 시간을 이용하여 전자 장치의 위치를 식별하는 방법을 의미할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치는 TWR(two way ranging) 방식에 기반한 측위를 수행할 수 있다. TWR 방식은 전자 장치가 UWB 통신에 기반하여 외부 장치와 교환하는 메시지를 이용하여 전자 장치의 위치를 식별하는 방법을 의미할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치는 TDoA(time difference of arrival) 방식에 기반한 측위를 수행할 수 있다. TDoA 방식은 동기화된 복수의 앵커 디바이스들로부터 수신된 UWB 신호에 기반하여 전자 장치의 위치를 식별하는 방법을 의미할 수 있다.
UWB 신호를 이용한 측위는 매우 짧은 펄스를 이용하므로 기존의 GPS(global positioning system) 신호 기반 측위보다 정밀할 수 있다. 따라서, UWB 신호를 이용한 측위는 실내 공간에서 전자 장치의 측위에 사용될 수 있다.
복수의 앵커 디바이스들이 위치하는 실내 공간에서 전자 장치는 TDoA 방식에 기반한 측위를 수행할 수 있다. 전자 장치와 복수의 앵커 디바이스들 각각이 LoS(line of sight) 상에 위치하는 경우, TDoA 방식에 기반한 측위는 정확할 수 있다. 그러나, 복수의 앵커 디바이스들 중 일부가 전자 장치와 nLoS(non-line of sight) 상에 위치하는 경우, nLoS 상의 앵커 디바이스로부터 방사된 UWB 신호가 실내 공간에 반사되어 도달하므로 TDoA 방식에 기반한 측위는 부정확할 수 있다. 이하에서, nLoS 환경에서 정확한 측위를 수행하는 방법이 논의될 수 있다.
본 문서에 개시되는 일 실시 예에 따른 전자 장치는 적어도 하나의 어레이 안테나를 포함하는 무선 통신 회로, 프로세서, 및 인스트럭션들을 저장하는 메모리를 포함할 수 있다. 상기 인스트럭션들은 상기 프로세서에 의해 실행 시, 상기 전자 장치가, 상기 적어도 하나의 어레이 안테나를 통해 복수의 앵커 디바이스들로부터 제1 신호를 수신하고, 상기 제1 신호에 포함된 정보에 기초하여 상기 전자 장치의 제1 위치를 식별하고, 상기 제1 신호에 포함된 정보 및 상기 제1 위치에 기반하여 제1 방향을 식별하고, 상기 제1 신호의 위상에 기반하여 제2 방향을 식별하고, 상기 제1 방향과 상기 제2 방향의 비교 결과에 응답하여, 상기 전자 장치의 제2 위치를 식별하도록 구성될 수 있다.
본 문서에 개시되는 일 실시 예에 따른 전자 장치의 운용 방법은 복수의 앵커 디바이스들로부터 제1 신호를 수신하는 동작, 상기 제1 신호에 포함된 정보에 기초하여 상기 전자 장치의 제1 위치를 식별하는 동작, 상기 제1 신호에 포함된 정보 및 상기 제1 위치에 기반하여 제1 방향을 식별하는 동작, 상기 제1 신호의 위상에 기반하여 제2 방향을 식별하는 동작, 및 상기 제1 방향과 상기 제2 방향의 비교 결과에 응답하여, 상기 전자 장치의 제2 위치를 식별하는 동작을 포함할 수 있다.
전자 장치는 적어도 하나의 어레이 안테나 또는 적어도 하나의 센서 중 적어도 하나를 이용하여 UWB 신호에 기반한 측위의 정확도를 개선할 수 있다.
전자 장치는 인접한 장치와의 TWR 통신을 이용하여 UWB 신호에 기반한 측위의 정확도를 개선할 수 있다.
이 외에, 본 문서를 통해 직접적 또는 간접적으로 파악되는 다양한 효과들이 제공될 수 있다.
본 개시의 다양한 실시 예들에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은, 다양한 실시 예들에 따른, 네트워크 환경 내의 전자 장치의 블럭도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른, 전자 장치의 구성을 도시한다.
도 3은 본 개시의 일 실시 예에 따른, 전자 장치 및 안테나의 방사 패턴을 도시한다.
도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른, 전자 장치의 위치 측위 방법을 도시한다.
도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따른, 실내 공간에서 전자 장치의 위치 추정 방법을 도시한다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른, 전자 장치의 동작을 설명한 흐름도이다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른, 추정된 위치의 검증 방법을 설명한 흐름도이다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른, 추정된 위치의 검증 방법을 도시한 것이다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른, 적어도 하나의 인접 장치를 이용한 위치 추정 방법을 설명한 흐름도이다.
도 10은 본 개시의 일 실시 예에 따른, 적어도 하나의 인접 장치를 이용한 위치 추정을 도시한다.
도면의 설명과 관련하여, 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
도 1은, 다양한 실시 예들에 따른, 네트워크 환경(100) 내의 전자 장치(101)의 블록도이다. 도 1을 참조하면, 네트워크 환경(100)에서 전자 장치(101)는 제 1 네트워크(198)(예: 근거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(102)와 통신하거나, 또는 제 2 네트워크(199)(예: 원거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(104) 또는 서버(108)와 통신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)는 서버(108)를 통하여 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)는 프로세서(120), 메모리(130), 입력 모듈(150), 음향 출력 모듈(155), 디스플레이 모듈(160), 오디오 모듈(170), 센서 모듈(176), 인터페이스(177), 연결 단자(178), 햅틱 모듈(179), 카메라 모듈(180), 전력 관리 모듈(188), 배터리(189), 통신 모듈(190), 가입자 식별 모듈(196), 또는 안테나 모듈(197)을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(101)에는, 이 구성요소들 중 적어도 하나(예: 연결 단자(178))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성요소가 추가될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 이 구성요소들 중 일부들(예: 센서 모듈(176), 카메라 모듈(180), 또는 안테나 모듈(197))은 하나의 구성요소(예: 디스플레이 모듈(160))로 통합될 수 있다.
프로세서(120)는, 예를 들면, 소프트웨어(예: 프로그램(140))를 실행하여 프로세서(120)에 연결된 전자 장치(101)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)를 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(120)는 다른 구성요소(예: 센서 모듈(176) 또는 통신 모듈(190))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리(132)에 저장하고, 휘발성 메모리(132)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(134)에 저장할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(120)는 메인 프로세서(121)(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서) 또는 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(123)(예: 그래픽 처리 장치, 신경망 처리 장치(NPU: neural processing unit), 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)가 메인 프로세서(121) 및 보조 프로세서(123)를 포함하는 경우, 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)보다 저전력을 사용하거나, 지정된 기능에 특화되도록 설정될 수 있다. 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
보조 프로세서(123)는, 예를 들면, 메인 프로세서(121)가 인액티브(예: 슬립) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)를 대신하여, 또는 메인 프로세서(121)가 액티브(예: 어플리케이션 실행) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)와 함께, 전자 장치(101)의 구성요소들 중 적어도 하나의 구성요소(예: 디스플레이 모듈(160), 센서 모듈(176), 또는 통신 모듈(190))와 관련된 기능 또는 상태들의 적어도 일부를 제어할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 이미지 시그널 프로세서 또는 커뮤니케이션 프로세서)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성요소(예: 카메라 모듈(180) 또는 통신 모듈(190))의 일부로서 구현될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 신경망 처리 장치)는 인공지능 모델의 처리에 특화된 하드웨어 구조를 포함할 수 있다. 인공지능 모델은 기계 학습을 통해 생성될 수 있다. 이러한 학습은, 예를 들어, 인공지능이 수행되는 전자 장치(101) 자체에서 수행될 수 있고, 별도의 서버(예: 서버(108))를 통해 수행될 수도 있다. 학습 알고리즘은, 예를 들어, 지도형 학습(supervised learning), 비지도형 학습(unsupervised learning), 준지도형 학습(semi-supervised learning) 또는 강화 학습(reinforcement learning)을 포함할 수 있으나, 전술한 예에 한정되지 않는다. 인공지능 모델은, 복수의 인공 신경망 레이어들을 포함할 수 있다. 인공 신경망은 심층 신경망(DNN: deep neural network), CNN(convolutional neural network), RNN(recurrent neural network), RBM(restricted boltzmann machine), DBN(deep belief network), BRDNN(bidirectional recurrent deep neural network), 심층 Q-네트워크(deep Q-networks) 또는 상기 중 둘 이상의 조합 중 하나일 수 있으나, 전술한 예에 한정되지 않는다. 인공지능 모델은 하드웨어 구조 이외에, 추가적으로 또는 대체적으로, 소프트웨어 구조를 포함할 수 있다.
메모리(130)는, 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(120) 또는 센서 모듈(176))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어(예: 프로그램(140)) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(130)는, 휘발성 메모리(132) 또는 비휘발성 메모리(134)를 포함할 수 있다.
프로그램(140)은 메모리(130)에 소프트웨어로서 저장될 수 있으며, 예를 들면, 운영 체제(142), 미들 웨어(144) 또는 어플리케이션(146)을 포함할 수 있다.
입력 모듈(150)은, 전자 장치(101)의 구성요소(예: 프로세서(120))에 사용될 명령 또는 데이터를 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로부터 수신할 수 있다. 입력 모듈(150)은, 예를 들면, 마이크, 마우스, 키보드, 키(예: 버튼), 또는 디지털 펜(예: 스타일러스 펜)을 포함할 수 있다.
음향 출력 모듈(155)은 음향 신호를 전자 장치(101)의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 모듈(155)은, 예를 들면, 스피커 또는 리시버를 포함할 수 있다. 스피커는 멀티미디어 재생 또는 녹음 재생과 같이 일반적인 용도로 사용될 수 있다. 리시버는 착신 전화를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 리시버는 스피커와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
디스플레이 모듈(160)은 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 디스플레이 모듈(160)은, 예를 들면, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 디스플레이 모듈(160)은 터치를 감지하도록 설정된 터치 센서, 또는 상기 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 압력 센서를 포함할 수 있다.
오디오 모듈(170)은 소리를 전기 신호로 변환시키거나, 반대로 전기 신호를 소리로 변환시킬 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 오디오 모듈(170)은, 입력 모듈(150)을 통해 소리를 획득하거나, 음향 출력 모듈(155), 또는 전자 장치(101)와 직접 또는 무선으로 연결된 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))(예: 스피커 또는 헤드폰)를 통해 소리를 출력할 수 있다.
센서 모듈(176)은 전자 장치(101)의 작동 상태(예: 전력 또는 온도), 또는 외부의 환경 상태(예: 사용자 상태)를 감지하고, 감지된 상태에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 센서 모듈(176)은, 예를 들면, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 근접 센서, 컬러 센서, IR(infrared) 센서, 생체 센서, 온도 센서, 습도 센서, 또는 조도 센서를 포함할 수 있다.
인터페이스(177)는 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 직접 또는 무선으로 연결되기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 지정된 프로토콜들을 지원할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 인터페이스(177)는, 예를 들면, HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal serial bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다.
연결 단자(178)는, 그를 통해서 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 물리적으로 연결될 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 연결 단자(178)는, 예를 들면, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 또는 오디오 커넥터(예: 헤드폰 커넥터)를 포함할 수 있다.
햅틱 모듈(179)은 전기적 신호를 사용자가 촉각 또는 운동 감각을 통해서 인지할 수 있는 기계적인 자극(예: 진동 또는 움직임) 또는 전기적인 자극으로 변환할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 햅틱 모듈(179)은, 예를 들면, 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.
카메라 모듈(180)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 카메라 모듈(180)은 하나 이상의 렌즈들, 이미지 센서들, 이미지 시그널 프로세서들, 또는 플래시들을 포함할 수 있다.
전력 관리 모듈(188)은 전자 장치(101)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전력 관리 모듈(188)은, 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit)의 적어도 일부로서 구현될 수 있다.
배터리(189)는 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소에 전력을 공급할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 배터리(189)는, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 또는 연료 전지를 포함할 수 있다.
통신 모듈(190)은 전자 장치(101)와 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102), 전자 장치(104), 또는 서버(108)) 간의 직접(예: 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(190)은 프로세서(120)(예: 어플리케이션 프로세서)와 독립적으로 운영되고, 직접(예: 유선) 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 통신 모듈(190)은 무선 통신 모듈(192)(예: 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 또는 유선 통신 모듈(194)(예: LAN(local area network) 통신 모듈, 또는 전력선 통신 모듈)을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 제 1 네트워크(198)(예: 블루투스, WiFi(wireless fidelity) direct 또는 IrDA(infrared data association)와 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제 2 네트워크(199)(예: 레거시 셀룰러 네트워크, 5G 네트워크, 차세대 통신 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN)와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 외부의 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 이런 여러 종류의 통신 모듈들은 하나의 구성요소(예: 단일 칩)로 통합되거나, 또는 서로 별도의 복수의 구성요소들(예: 복수 칩들)로 구현될 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 가입자 식별 모듈(196)에 저장된 가입자 정보(예: 국제 모바일 가입자 식별자(IMSI))를 이용하여 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크 내에서 전자 장치(101)를 확인 또는 인증할 수 있다.
무선 통신 모듈(192)은 4G 네트워크 이후의 5G 네트워크 및 차세대 통신 기술, 예를 들어, NR 접속 기술(new radio access technology)을 지원할 수 있다. NR 접속 기술은 고용량 데이터의 고속 전송(eMBB(enhanced mobile broadband)), 단말 전력 최소화와 다수 단말의 접속(mMTC(massive machine type communications)), 또는 고신뢰도와 저지연(URLLC(ultra-reliable and low-latency communications))을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은, 예를 들어, 높은 데이터 전송률 달성을 위해, 고주파 대역(예: mmWave 대역)을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 고주파 대역에서의 성능 확보를 위한 다양한 기술들, 예를 들어, 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO(multiple-input and multiple-output)), 전차원 다중입출력(FD-MIMO: full dimensional MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 또는 대규모 안테나(large scale antenna)와 같은 기술들을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 전자 장치(101), 외부 전자 장치(예: 전자 장치(104)) 또는 네트워크 시스템(예: 제 2 네트워크(199))에 규정되는 다양한 요구사항을 지원할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 무선 통신 모듈(192)은 eMBB 실현을 위한 Peak data rate(예: 20Gbps 이상), mMTC 실현을 위한 손실 Coverage(예: 164dB 이하), 또는 URLLC 실현을 위한 U-plane latency(예: 다운링크(DL) 및 업링크(UL) 각각 0.5ms 이하, 또는 라운드 트립 1ms 이하)를 지원할 수 있다.
안테나 모듈(197)은 신호 또는 전력을 외부(예: 외부의 전자 장치)로 송신하거나 외부로부터 수신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 서브스트레이트(예: PCB) 위에 형성된 도전체 또는 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함하는 안테나를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 복수의 안테나들(예: 어레이 안테나)을 포함할 수 있다. 이런 경우, 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크에서 사용되는 통신 방식에 적합한 적어도 하나의 안테나가, 예를 들면, 통신 모듈(190)에 의하여 상기 복수의 안테나들로부터 선택될 수 있다. 신호 또는 전력은 상기 선택된 적어도 하나의 안테나를 통하여 통신 모듈(190)과 외부의 전자 장치 간에 송신되거나 수신될 수 있다. 어떤 실시 예에 따르면, 방사체 이외에 다른 부품(예: RFIC(radio frequency integrated circuit))이 추가로 안테나 모듈(197)의 일부로 형성될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 mmWave 안테나 모듈을 형성할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, mmWave 안테나 모듈은 인쇄 회로 기판, 상기 인쇄 회로 기판의 제 1 면(예: 아래 면)에 또는 그에 인접하여 배치되고 지정된 고주파 대역(예: mmWave 대역)을 지원할 수 있는 RFIC, 및 상기 인쇄 회로 기판의 제 2 면(예: 윗 면 또는 측 면)에 또는 그에 인접하여 배치되고 상기 지정된 고주파 대역의 신호를 송신 또는 수신할 수 있는 복수의 안테나들(예: 어레이 안테나)을 포함할 수 있다.
상기 구성요소들 중 적어도 일부는 주변 기기들 간 통신 방식(예: 버스, GPIO(general purpose input and output), SPI(serial peripheral interface), 또는 MIPI(mobile industry processor interface))을 통해 서로 연결되고 신호(예: 명령 또는 데이터)를 상호간에 교환할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 명령 또는 데이터는 제 2 네트워크(199)에 연결된 서버(108)를 통해서 전자 장치(101)와 외부의 전자 장치(104)간에 송신 또는 수신될 수 있다. 외부의 전자 장치(102, 또는 104) 각각은 전자 장치(101)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 외부의 전자 장치들(102, 104, 또는 108) 중 하나 이상의 외부의 전자 장치들에서 실행될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(101)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로, 또는 사용자 또는 다른 장치로부터의 요청에 반응하여 수행해야 할 경우에, 전자 장치(101)는 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 하나 이상의 외부의 전자 장치들에게 그 기능 또는 그 서비스의 적어도 일부를 수행하라고 요청할 수 있다. 상기 요청을 수신한 하나 이상의 외부의 전자 장치들은 요청된 기능 또는 서비스의 적어도 일부, 또는 상기 요청과 관련된 추가 기능 또는 서비스를 실행하고, 그 실행의 결과를 전자 장치(101)로 전달할 수 있다. 전자 장치(101)는 상기 결과를, 그대로 또는 추가적으로 처리하여, 상기 요청에 대한 응답의 적어도 일부로서 제공할 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 모바일 에지 컴퓨팅(MEC: mobile edge computing), 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다. 전자 장치(101)는, 예를 들어, 분산 컴퓨팅 또는 모바일 에지 컴퓨팅을 이용하여 초저지연 서비스를 제공할 수 있다. 다른 실시 예에 있어서, 외부의 전자 장치(104)는 IoT(internet of things) 기기를 포함할 수 있다. 서버(108)는 기계 학습 및/또는 신경망을 이용한 지능형 서버일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 외부의 전자 장치(104) 또는 서버(108)는 제 2 네트워크(199) 내에 포함될 수 있다. 전자 장치(101)는 5G 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스(예: 스마트 홈, 스마트 시티, 스마트 카, 또는 헬스 케어)에 적용될 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치는 다양한 형태의 장치가 될 수 있다. 전자 장치는, 예를 들면, 휴대용 통신 장치(예: 스마트폰), 컴퓨터 장치, 휴대용 멀티미디어 장치, 휴대용 의료 기기, 카메라, 웨어러블 장치, 또는 가전 장치를 포함할 수 있다. 본 문서의 실시 예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다.
본 문서의 다양한 실시 예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시 예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", "A 또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C", "A, B 및 C 중 적어도 하나", 및 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1", "제 2", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에, "기능적으로" 또는 "통신적으로"라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, "커플드" 또는 "커넥티드"라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 제 3 구성요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.
본 문서의 다양한 실시예들에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로와 같은 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 일 실시 예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.
본 문서의 다양한 실시 예들은 기기(machine)(예: 전자 장치(101)) 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 내장 메모리(136) 또는 외장 메모리(138))에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램(140))로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기(예: 전자 장치(101))의 프로세서(예: 프로세서(120))는, 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 명령어들 중 적어도 하나의 명령을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이것은 기기가 상기 호출된 적어도 하나의 명령어에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 한다. 상기 하나 이상의 명령어들은 컴파일러에 의해 생성된 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장 매체는, 비일시적(non-transitory) 저장 매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, ‘비일시적’은 저장 매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장 매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다.
일 실시 예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시 예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory(CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어™)를 통해 또는 두 개의 사용자 장치들(예: 스마트 폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있으며, 복수의 개체 중 일부는 다른 구성요소에 분리 배치될 수도 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.
도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른, 전자 장치의 구성을 도시한다. 도 3은 본 개시의 일 실시 예에 따른, 전자 장치 및 안테나의 방사 패턴을 도시한다. 도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른, 전자 장치의 위치 측위 방법을 도시한다. 도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따른, 실내 공간에서 전자 장치의 위치 추정 방법을 도시한다.
도 2를 참조하면, 전자 장치(200)는 프로세서(210), 무선 통신 회로(220), 적어도 하나의 센서(240), 및/또는 메모리(250)를 포함할 수 있다. 무선 통신 회로(220)는 적어도 하나의 어레이 안테나(230)를 포함할 수 있다.
도 2의 프로세서(210), 무선 통신 회로(220), 적어도 하나의 어레이 안테나(230), 적어도 하나의 센서(240) 및/또는 메모리(250)는 각각 도 1의 프로세서(120), 통신 모듈(190), 안테나 모듈(197), 센서 모듈(176), 및/또는 메모리(130)에 대응할 수 있다.
무선 통신 회로(220)는 적어도 하나의 어레이 안테나(230)를 통해 외부 전자 장치(예: 복수의 앵커(anchor) 디바이스들, 도 1의 전자 장치(104))와 신호를 송수신할 수 있다.
적어도 하나의 어레이 안테나(230)는 UWB 신호를 송수신할 수 있다. UWB 신호는 500MHz 이상의 광대역 주파수 대역의 신호일 수 있다.
도 3을 참조하면, 참조 번호(300)는 전자 장치(200)를 일 방향에서 바라본 것이다. 예를 들어, 참조 번호(300)는 전자 장치(200)의 후면을 도시한 것일 수 있다.
적어도 하나의 어레이 안테나(230)는 메탈 안테나(310) 및 패치 안테나(315)를 포함할 수 있다. 메탈 안테나(310) 및 패치 안테나(315)는 전자 장치(200)의 하우징 일 영역에 배치될 수 있다.
메탈 안테나(310)는 무지향성 안테나일 수 있다. 예를 들어, 메탈 안테나(310)는 전자 장치(200)의 모든 방향(omni-direction)으로 도달하는 신호를 수신할 수 있다.
패치 안테나(315)는 배열 구조를 가지는 지향성 안테나일 수 있다. 참조 번호(302)는 패치 안테나(315)가 형성하는 방사 패턴을 도시한 것이다. 패치 안테나(315)는 지향성에 기초하여 전자 장치(200)를 중심으로 특정 방향에 대응하는 영역(320)으로 도달하는 신호를 수신할 수 있다. 패치 안테나(315)는 영역(320) 외의 영역으로 도달하는 신호는 수신하지 못할 수 있다. 이하에서, 패치 안테나(315)가 신호를 수신할 수 있는 영역은 커버리지 영역으로 지칭될 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 적어도 하나의 센서(240)는 운동 상태를 감지하는 가속도 센서 및/또는 움직임의 방향과 각도를 검출하는 자이로 센서를 포함할 수 있다. 다른 예를 들어, 적어도 하나의 센서(240)는 6축 센서를 포함할 수 있다. 6축 센서는 가속도 센서 및 자이로 센서의 기능을 모두 구비할 수 있다.
프로세서(210)는, 전자 장치(200)의 구성들을 제어하여 전자 장치(200)의 측위를 수행할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(210)는 메탈 안테나(310)를 통해 수신된 UWB 신호에 기반하여 UWB 신호를 송신한 외부 장치와의 거리를 측정할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(210)는 패치 안테나(310)를 통해 수신된 UWB 신호에 기반하여 UWB 신호를 송신한 외부 장치와의 거리 및 외부 장치의 방향을 측정할 수 있다.
프로세서(210)는 적어도 하나의 어레이 안테나(230)를 이용하여 실내 공간에서 전자 장치(200)의 위치를 추정할 수 있다. 이하에서, 전자 장치(200)의 위치를 추정하는 방법을 설명한다.
도 4를 참조하면, 참조 번호(402)에서 프로세서(210)는 TWR(two way ranging) 방식에 기반하여 전자 장치(200)의 위치를 추정할 수 있다. 이하에서, 전자 장치(200)의 동작은 실질적으로 프로세서(210)에 의해 수행되는 것으로 이해될 수 있다.
TWR 방식은 SS-TWR(single side TWR) 방식 및/또는 DS-TWR(double side TWR) 방식을 포함할 수 있다. SS-TWR 방식에 따라 전자 장치(200)는 Ranging Poll 메시지(또는 Ranging Poll 데이터)를 외부 장치(420)에게 전송하고, 외부 장치(420)는 Ranging Response 메시지를 전자 장치(200)로 전송할 수 있다. 전자 장치(200)는 외부 장치(420)와 주고 받은 메시지에 기반하여 외부 장치(420)로부터의 거리(또는 외부 장치(420)의 위치)를 확인할 수 있다. DS-TWR 방식에 따라 외부 장치(420)가 Ranging Poll 메시지를 전송하면, 전자 장치(200)는 Ranging Response 메시지를 외부 장치(420)로 전송하고, 외부 장치(420)는 Ranging Final 메시지를 전자 장치(200)로 전송할 수 있다. 전자 장치(200)가 외부 장치(420)와 주고 받은 메시지에 기반하여 외부 전자 장치(420)로부터의 거리를 확인할 수 있다.
참조 번호 (406)에서, 전자 장치(200)는 TDoA(time difference of arrival) 방식에 기반하여 실내 공간에서의 전자 장치(200)의 위치를 추정할 수 있다. 일 실시 예에서, 실내 공간에는 복수의 앵커 디바이스들(430, 432, 434)이 위치할 수 있다. 복수의 앵커 디바이스들(430, 432, 434)은 상호 동기화될 수 있다. 예를 들어, 원할한 TDoA 방식을 구현하기 위해 실내 공간에 3개 이상의 앵커 디바이스가 배치될 수 있다. 복수의 앵커 디바이스들(430, 432, 434)은 고정된 위치에서 전자 장치(200)로 UWB 신호를 송신할 수 있다. 전자 장치(200)는 각각의 앵커 디바이스로부터 수신된 UWB 신호의 도달 시간 차이를 이용하여 전자 장치(200)의 위치를 추정할 수 있다.
도 5를 참조하면, 참조 번호(500)에서, 전자 장치(200)는 복수의 앵커 디바이스들(510, 512, 514)과 LoS(line of sight) 상에 위치할 수 있다. 전자 장치(200)는 복수의 앵커 디바이스들(510, 512, 514)로부터 수신된 UWB 신호의 도달 시간 차이에 기반하여 복수의 쌍곡선을 형성할 수 있다. 전자 장치(200)는 복수의 쌍곡선이 교차하는 지점을 전자 장치(200)의 위치(550)로 추정할 수 있다. 여기서, 추정된 위치(550)는 전자 장치(200)의 실제 위치에 대응할 수 있다.
참조 번호(502)에서, 전자 장치(200)는 복수의 앵커 디바이스들(510, 512, 514) 중 일부(510)와 nLoS(non line of sight) 상에 위치할 수 있다. 앵커 디바이스(510)가 방사하는 신호는 실내 공간에 반사되어 전자 장치(200)로 도달할 수 있다. 전자 장치(200)는 LoS 상에 위치하는 앵커 디바이스들(512, 514)로부터 수신된 신호 및 실내 공간에 반사된 신호(또는 nLoS 상에 위치하는 앵커 디바이스로부터 수신된 신호)의 도달 시간 차이에 기반하여 복수의 쌍곡선을 형성할 수 있다. 전자 장치(200)는 복수의 쌍곡선이 교차하는 지점을 전자 장치(200)의 위치(552)로 추정할 수 있다. 여기서, 추정된 위치(552)는 전자 장치(200)의 실제 위치와 상이할 수 있다.
참조 번호(504)에서, 실내에 위치한 복수의 앵커 디바이스들(510, 512, 514, 516)의 개수가 4개이고, 전자 장치(200)가 복수의 앵커 디바이스들(510, 512, 514, 516) 중 일부(510)와 nLoS 상에 위치하는 경우, 복수의 위치들(556, 558)이 추정될 수 있다. 추정된 복수의 위치들(556, 558) 중 일부 또는 전부는 전자 장치(200)의 실제 위치와 상이할 수 있다.
참조 번호(502) 및 참조 번호(504)와 같이, 전자 장치(200)가 복수의 앵커 디바이스들 중 일부(510)와 nLoS 상에 위치하는 경우, nLoS 상의 앵커 디바이스(510)로부터 도달하는 신호는 실내 공간에 반사된 신호이므로 도달 시간이 실제 거리에 따른 도달 시간보다 길게 측정될 수 있다. 이로 인해, 부정확한 위치 추정이 수행될 수 있다.
이하에서, 부정확한 위치 추정이 수행되는 경우, 추정된 위치를 보정하거나 정확한 위치를 다시 추정하는 방법에 대하여 설명한다.
일 실시 예에서, 전자 장치(200)는 적어도 하나의 어레이 안테나(230)를 포함하는 무선 통신 회로(220), 프로세서(210), 및 인스트럭션들을 저장하는 메모리(250)를 포함할 수 있다. 인스트럭션들은 프로세서(210)에 의해 실행 시, 전자 장치(200)가, 적어도 하나의 어레이 안테나(230)를 통해 복수의 앵커 디바이스들로부터 제1 신호를 수신하고, 제1 신호에 포함된 정보에 기초하여 전자 장치(200)의 제1 위치를 식별하고, 제1 신호에 포함된 정보 및 제1 위치에 기반하여 제1 방향을 식별하고, 제1 신호의 위상에 기반하여 제2 방향을 식별하고, 제1 방향과 제2 방향의 비교 결과에 응답하여, 전자 장치(200)의 제2 위치를 식별하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 위치는 복수의 위치들을 포함하고, 인스트럭션들은 프로세서(210)에 의해 실행 시, 전자 장치(200)가, 제1 방향과 제2 방향의 비교 결과에 응답하여, 복수의 위치들 중 제2 위치를 식별하도록 구성될 수 있다.
일 실시 예에서, 전자 장치(200)는 적어도 하나의 센서(240)를 포함하고, 인스트럭션들은 프로세서(210)에 의해 실행 시, 전자 장치(200)가, 제2 방향을 식별할 수 없음에 응답하여, 적어도 하나의 센서(240)를 이용하여 지정된 시간 동안 전자 장치(200)의 이동을 식별하고, 적어도 하나의 센서(240)를 통해 전자 장치(200)의 제1 모멘텀을 식별하고, 제1 위치 및 제1 신호에 기초하여 전자 장치(200)의 제2 모멘텀을 식별하고, 제1 모멘텀과 제2 모멘텀의 비교 결과에 응답하여, 전자 장치(200)의 제2 위치를 식별하도록 구성될 수 있다.
일 실시 예에서, 인스트럭션들은 프로세서(210)에 의해 실행 시, 전자 장치(200)가, 제2 위치를 식별할 수 없음에 응답하여 무선 통신 회로(220)를 통해 적어도 하나의 인접 장치로부터 제2 신호를 수신하고, 제2 신호에 기반하여, 적어도 하나의 인접 장치 중 제1 외부 장치를 식별하도록 구성될 수 있다. 일 실시 예에서, 인스트럭션들은 프로세서(210)에 의해 실행 시, 전자 장치(200)가, 적어도 하나의 인접 장치와 근거리 통신 네트워크를 통해 연결되도록 구성되고, 근거리 통신 네트워크는 WiFi 통신 또는 블루투스 통신 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 인스트럭션들은 프로세서(210)에 의해 실행 시, 전자 장치(200)가, 제1 외부 장치로부터 제3 신호를 수신하고, 제1 신호 및 제3 신호에 기반하여, 제1 위치를 다시 추정하도록 구성될 수 있다. 일 실시 예에서, 인스트럭션들은 프로세서(210)에 의해 실행 시, 전자 장치(200)가, TWR(two way ranging) 방식에 기반하여 전자 장치(200)와 상기 제1 외부 장치 사이의 거리를 식별하도록 구성될 수 있다.
일 실시 예에서, 인스트럭션들은 프로세서(210)에 의해 실행 시, 전자 장치(200)가, TDoA(time difference of arrival) 방식에 기반하여 상기 제1 위치를 추정하도록 구성될 수 있다.
일 실시 예에서, 적어도 하나의 어레이 안테나(230)는 지향성을 가지는 패치 안테나를 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 적어도 하나의 센서(240)는 6축 센서를 포함할 수 있다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른, 전자 장치의 동작을 설명한 흐름도이다. 도 6의 설명을 위해 도 2 내지 도 5의 구성들이 참조될 수 있다.
동작 600에서, 프로세서(210)는 전자 장치(200)의 제1 위치를 추정할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(210)는 복수의 앵커 디바이스들로부터 수신된 UWB 신호에 기반하여 전자 장치(200)의 제1 위치를 추정할 수 있다. 복수의 앵커 디바이스들은 상호 동기화되어 있으며, 위치 추정은 TDoA 방식에 기반할 수 있다. 실내 공간에 위치한 복수의 앵커 디바이스들의 개수(예: 4개 이상)에 따라 제1 위치는 복수 개일 수 있다.
동작 602에서, 프로세서(210)는 추정된 위치를 검증할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(210)는 적어도 하나의 어레이 안테나(230) 또는 적어도 하나의 센서(240) 중 적어도 하나를 이용하여 제1 위치가 실제 전자 장치(200)의 위치에 대응하는지 검증할 수 있다. 동작 602의 검증 방법은 후술한다.
동작 604에서, 프로세서(210)는 제2 위치의 식별이 가능한지 확인할 수 있다. 예를 들어, 동작 602의 검증 결과 제1 위치가 실제 전자 장치(200)의 위치에 대응하는 경우, 프로세서(210)는 제2 위치를 식별할 수 있다. 일 실시 예에서, 동작 600에서 추정된 제1 위치가 복수인 경우, 동작 602의 검증 결과 복수의 제1 위치 중 하나가 실제 전자 장치(200)의 위치에 대응하는 경우, 프로세서(210)는 제2 위치를 식별할 수 있다.
제2 위치를 식별할 수 있는 경우(604-YES), 프로세서(210)는 동작 610으로 진행하여 제2 위치를 식별하고 동작을 종료할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(210)는 실제 전자 장치(200)의 위치에 대응하는 제1 위치를 제2 위치로 식별할 수 있다.
제2 위치를 식별할 수 없는 경우(604-NO), 프로세서(210)는 동작 606으로 진행할 수 있다. 예를 들어, 동작 602의 검증 결과 제1 위치가 실제 전자 장치(200)의 위치와 상이한 경우, 프로세서(210)는 제2 위치를 식별하지 못할 수 있다.
동작 606에서, 프로세서(210)는 적어도 하나의 인접 장치로부터 UWB 신호를 수신할 수 있다. 프로세서(210)는 동작 600으로 돌아가, 복수의 앵커 디바이스들 및 적어도 하나의 인접 장치로부터 수신된 신호에 기반하여 제1 위치를 다시 추정할 수 있다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른, 추정된 위치의 검증 방법을 설명한 흐름도이다. 도 7의 동작들은 도 6의 동작 600 내지 604에 대응하는 것으로 이해될 수 있다. 도 7의 설명을 위해 도 2 내지 도 5의 구성들이 참조될 수 있다.
동작 700에서, 프로세서(210)는 복수의 앵커 디바이스들 각각으로부터 제1 신호를 수신하고 제1 위치를 식별할 수 있다. 예를 들어, 복수의 앵커 디바이스들은 상호 동기화될 수 있다. 제1 신호는 UWB 신호일 수 있다. 예를 들어, 제1 신호는 복수의 앵커 디바이스들 각각의 위치 정보를 포함할 수 있다. 프로세서(210)는 TDoA 방식에 기반하여 제1 위치를 식별할 수 있다. 제1 위치는 하나 이상일 수 있다.
동작 710에서, 프로세서(210)는 제1 신호에 포함된 정보 및 제1 위치에 기반하여 제1 방향을 식별할 수 있다. 일 실시 예에서, 프로세서(210)는 제1 신호에 포함된 정보에 기반하여 실내 공간에서 복수의 앵커 디바이스들의 위치를 식별할 수 있다. 프로세서(210)는 추정된 제1 위치에서 복수의 앵커 디바이스들 각각에 대한 제1 방향을 식별할 수 있다.
동작 712에서, 프로세서(210)는 제1 신호의 위상에 기반하여 제2 방향을 식별할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(210)는 적어도 하나의 어레이 안테나(230)(예: 패치 안테나(315))를 통해 제1 신호가 전자 장치(200)로 도달하는 방향을 식별할 수 있다. 예를 들어, 제1 신호는 패치 안테나(315)의 커버리지 영역으로 도달하는 신호일 수 있다. 프로세서(210)는 제1 신호의 도달 방향을 제2 방향으로 식별할 수 있다. 일 실시 예에서, 추정된 제1 위치가 복수인 경우, 프로세서(210)는 각각의 제1 위치에 대한 제2 방향을 식별할 수 있다.
동작 714에서, 프로세서(210)는 제2 방향의 식별이 가능한지 확인할 수 있다. 예를 들어, 제1 신호가 패치 안테나(315)의 커버리지 영역 외의 영역으로 도달한 경우, 프로세서(210)는 제2 방향을 식별하지 못할 수 있다.
제2 방향의 식별이 불가능한 경우(714-NO), 프로세서(210)는 동작 720으로 진행할 수 있다.
제2 방향의 식별이 가능한 경우(714-YES), 프로세서(210)는 동작 716으로 진행할 수 있다. 동작 716에서, 프로세서(210)는 제1 방향 및 제2 방향의 비교 결과에 응답하여, 제2 위치의 식별이 가능한지 확인할 수 있다. 예를 들어, 제1 방향 및 제2 방향이 일치(또는 대응)하는 경우, 프로세서(210)는 제1 위치를 제2 위치로 식별할 수 있다. 일 실시 예에서, 동작 600에서 복수의 제1 위치가 추정된 경우, 프로세서(210)는 복수의 제1 위치 중 제2 방향과 일치하는 위치를 제2 위치로 식별할 수 있다.
제2 위치의 식별이 가능한 경우(716-YES), 프로세서(210)는 도 6의 동작 610으로 진행할 수 있다. 동작 610에서, 프로세서(210)는 제2 위치를 식별하고 동작을 종료할 수 있다.
제2 위치의 식별이 불가능한 경우(716-NO), 프로세서(210)는 동작 720으로 진행할 수 있다.
동작 720에서, 프로세서(210)는 전자 장치(200)의 이동을 감지할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(210)는 적어도 하나의 센서(240)(예: 6축 센서)를 이용하여 전자 장치(200)의 가속도 변화 및/또는 각속도 변화를 감지할 수 있다. 일 실시 예에서, 전자 장치(200)는 지정된 시간 동안(t1~t2) 일 지점에서 다른 지점으로 이동할 수 있다.
동작 722에서, 프로세서(210)는 적어도 하나의 센서(240)를 이용하여 제1 모멘텀을 식별할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(210)는 적어도 하나의 센서(240)를 이용하여 지정된 시간 동안(t1~t2) 전자 장치(200)의 이동 거리 및 방향을 계산할 수 있다. 제1 모멘텀은 전자 장치(200)의 이동 거리 및 방향을 벡터로 나타낸 것일 수 있다.
동작 724에서, 프로세서(210)는 제1 신호에 기초하여 제2 모멘텀을 식별할 수 있다. 일 실시 예에서, 프로세서(210)는 지정된 시간 동안(t1~t2) 복수의 앵커 디바이스들로부터 제1 신호를 수신할 수 있다. 프로세서(210)가 지정된 시간의 시점(t1)에 수신된 제1 신호에 기반하여 추정한 제1 위치는 제1-1 위치로 지칭될 수 있다. 프로세서(210)가 지정된 시간의 종점(t2)에 수신된 제1 신호에 기반하여 추정한 제1 위치는 제1-2 위치로 지칭될 수 있다. 프로세서(210)는 제1-1 위치 및 제1-2 위치를 비교하여, 전자 장치(200)의 이동 거리 및 방향을 계산할 수 있다. 제2 모멘텀은 전자 장치(200)의 이동 거리 및 방향을 벡터로 나타낸 것일 수 있다. 추정된 제1 위치가 복수인 경우, 프로세서(210)는 각각의 제1 위치에 대한 제2 모멘텀을 식별할 수 있다.
동작 726에서, 프로세서(210)는 제1 모멘텀 및 제2 모멘텀의 비교 결과에 응답하여, 제2 위치의 식별이 가능한지 확인할 수 있다. 예를 들어, 제1 모멘텀 및 제2 모멘텀이 일치하는 경우, 프로세서(210)는 제1 위치를 제2 위치로 식별할 수 있다. 일 실시 예에서, 추정된 제1 위치가 복수인 경우, 프로세서(210)는 복수의 제1 위치 중 제1 모멘텀 및 제2 모멘텀이 일치하는 위치를 제2 위치로 식별할 수 있다.
제2 위치의 식별이 가능한 경우(726-YES), 프로세서(210)는 도 6의 동작 610으로 진행할 수 있다. 동작 610에서, 프로세서(210)는 제2 위치를 식별하고 동작을 종료할 수 있다.
제2 위치의 식별이 불가능한 경우(726-NO), 프로세서(210)는 도 6의 동작 606으로 진행할 수 있다.
도 7에서, 일련의 동작(740)은 조건부로(또는 순차적으로) 수행되는 것으로 도시되었으나, 일련의 동작(740)은 일련의 동작(730)과 병렬적으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(210)는 일련의 동작(730) 및 일련의 동작(740)을 동시에 수행하고, 제1 위치 중 제1 방향 및 제2 방향이 일치하고 제1 모멘텀 및 제2 모멘텀이 일치하는 위치를 제2 위치로 식별할 수 있다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른, 추정된 위치의 검증 방법을 도시한 것이다. 도 8의 설명을 위해 도 2 내지 도 5의 구성들이 참조될 수 있다.
참조 번호(800)는 실내 공간에 위치하는 복수의 앵커 디바이스들(510, 512, 514) 및 전자 장치(200)를 도시한다. 일 실시 예에서, 복수의 앵커 디바이스들(510, 512, 514) 중 일부(510)는 전자 장치(200)와 nLoS 상에 위치할 수 있다.
프로세서(210)는 복수의 앵커 디바이스들(510, 512, 514)로부터 수신된 UWB 신호에 기반하여 제1 위치(820)를 추정할 수 있다(동작 600에 대응). 일 실시 예에서, nLoS 상에 위치하는 앵커 디바이스(510)로부터 수신된 신호는 실내 공간에 반사된 신호일 수 있다. 이 경우, 추정된 제1 위치(820)는 전자 장치(200)의 실제 위치에 대응하는 제2 위치(825)와 상이할 수 있다.
복수의 앵커 디바이스들(510, 512, 514)로부터 수신된 UWB 신호는 실내 공간에서 복수의 앵커 디바이스들(510, 512, 514)의 위치 정보를 포함할 수 있다. 프로세서(210)는 제1 위치(820)를 기준으로 복수의 앵커 디바이스들(510, 512, 514) 각각에 대한 방향을 제1 방향(830, 832, 834)으로 식별할 수 있다(동작 710에 대응).
프로세서(210)는 적어도 하나의 어레이 안테나(230)(예: 패치 안테나(315))를 이용하여 전자 장치(200)로 도달하는 UWB 신호의 방향을 제2 방향(840, 842, 844)으로 식별할 수 있다(동작 712에 대응). 일 실시 예에서, nLoS 상에 위치하는 앵커 디바이스(510)로부터 도달하는 신호는 실내 공간에 반사된 신호일 수 있다. 이 경우, 프로세서(210)가 적어도 하나의 어레이 안테나(230)를 이용하여 식별한 앵커 디바이스(510)의 방향은 실제 앵커 디바이스(510)에 대한 방향과 상이할 수 있다. 일 실시 예에서, UWB 신호가 패치 안테나(315)의 커버리지 영역 외의 영역으로 도달하는 경우, 프로세서(210)는 제2 방향을 식별하지 못할 수 있다.
참조 번호(805)에서, 프로세서(210)는 제1 방향(830, 832, 834) 및 제2 방향(840, 842, 844)을 비교할 수 있다(동작 716에 대응). 제1 방향(830, 832, 834) 및 제2 방향(840, 842, 844)이 일치하지 않는 경우, 프로세서(210)는 전자 장치(200)의 실제 위치에 대응하는 제2 위치(825)를 식별하지 못할 수 있다.
참조 번호(810)는 실내 공간에서 위치하는 복수의 앵커 디바이스들(510, 512, 514) 및 지정된 시간 동안(t1~t2) 이동하는 전자 장치(200)를 도시한다. 일 실시 예에서, 복수의 앵커 디바이스들(510, 512, 514) 중 일부(510)는 전자 장치(200)와 nLoS 상에 위치할 수 있다.
일 실시 예에서, 프로세서(210)는 적어도 하나의 센서(240)(예: 6축 센서)를 이용하여 전자 장치(200)의 제1 모멘텀(860)을 식별할 수 있다. 예를 들어, 위치(850)는 지정된 시간의 시점(t1)에서 전자 장치(200)의 위치일 수 있다. 위치(852)는 지정된 시간의 시점(t1)에서 전자 장치(200)의 위치일 수 있다. 전자 장치(200)는 지정된 시간 동안 위치(850)에서 위치(852)로 이동할 수 있다. 프로세서(210)는 위치(850) 및 위치(852) 사이의 이동 거리 및 방향에 기반한 제1 모멘텀(860)을 식별할 수 있다(동작 722에 대응).
프로세서(210)는 복수의 앵커 디바이스들(510, 512, 514)로부터 지정된 시간 동안(t1~t2) 수신된 UWB 신호에 기반하여 제1-1 위치(856) 및 제1-2 위치(858)를 추정할 수 있다. 제1-1 위치(856)는 지정된 시간의 시점(t1)에서 추정된 전자 장치(200)의 위치일 수 있다. 제1-2 위치(858)는 지정된 시간의 종점(t2)에서 추정된 전자 장치(200)의 위치일 수 있다. 제1-1 위치(856) 및 제1-2 위치(858)는 각각의 시점에서 전자 장치(200)의 실제 위치와 상이할 수 있다. 프로세서(210)는 추정된 제1-1 위치(856) 및 제1-2 위치(858) 사이의 이동 거리 및 방향에 기반하여 제2 모멘텀(865)을 식별할 수 있다(동작 724에 대응).
참조 번호(805)에서, 프로세서(210)는 제1 모멘텀(860) 및 제2 모멘텀(865)을 비교할 수 있다(동작 726에 대응). 제1 모멘텀(860) 및 제2 모멘텀(865)이 일치하지 않는 경우, 프로세서(210)는 전자 장치(200)의 실제 위치에 대응하는 제2 위치(예: 위치(850) 또는 위치(852))를 식별하지 못할 수 있다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른, 적어도 하나의 인접 장치를 이용한 위치 추정 방법을 설명한 흐름도이다. 도 9의 설명을 위해 도 2 내지 도 5의 구성들이 참조될 수 있다.
동작 900에서, 프로세서(210)는 적어도 하나의 인접 장치(예: 도 1의 전자 장치(104))로부터 제2 신호를 수신할 수 있다. 예를 들어, 제2 신호는 UWB 신호일 수 있다. 제2 신호는 적어도 하나의 인접 장치의 위치 정보를 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 전자 장치(200)는 적어도 하나의 인접 장치와 근거리 통신 네트워크(예: Wi-Fi 통신, 및/또는 블루투스 통신)로 연결될 수 있다.
동작 902에서, 프로세서(210)는 제2 신호에 기반하여 적어도 하나의 인접 장치 중 제1 외부 장치를 식별할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(210)는 적어도 하나의 인접 장치 중 실내 공간에서 정확한 위치 정보를 가지는 장치를 제1 외부 장치로 식별할 수 있다. 예를 들어, 제1 외부 장치는 도 7의 동작들을 수행하여 실내 공간에서 정확한 위치를 식별한 장치일 수 있다.
동작 904에서, 프로세서(210)는 제1 외부 장치로부터 제3 신호를 식별할 수 있다. 제3 신호는 UWB 신호일 수 있다. 프로세서(210)는 TWR 방식에 기반하여 전자 장치(200)와 제1 외부 장치 사이의 거리를 식별할 수 있다.
프로세서(210)는 동작 600으로 진행할 수 있다. 프로세서(210)는 동작 600에서 복수의 앵커 디바이스들로부터 수신된 제1 신호 및 제1 외부 장치로부터 식별된 제3 신호에 기반하여 전자 장치(200)의 제1 위치를 추정할 수 있다.
도 10은 본 개시의 일 실시 예에 따른, 적어도 하나의 인접 장치를 이용한 위치 추정을 도시한다. 도 10의 설명을 위해 도 2 내지 도 5의 구성들이 참조될 수 있다. 이하에서, 전자 장치(200)의 동작은 실질적으로 프로세서(210)에 의해 수행되는 것으로 이해될 수 있다.
참조 번호(1000)에서, 전자 장치(200)는 제2 위치를 식별하지 못한 경우, 적어도 하나의 인접 장치(1010, 1015)로 제2 신호(예: UWB 신호)를 수신할 수 있다. 전자 장치(200)는 제2 신호에 기반하여 적어도 하나의 인접 장치(1010, 1015) 중 실내 공간에서 정확한 위치 정보를 가지는 제1 외부 장치(1015)를 식별할 수 있다.
참조 번호(1002)에서, 전자 장치(200)는 제1 외부 장치(1015)로부터 제3 신호를 수신할 수 있다. 제3 신호는 UWB 신호일 수 있다. 전자 장치(200)는 TWR 방식에 기반하여 전자 장치(200)와 제1 외부 장치(1015) 사이의 거리를 식별할 수 있다. 전자 장치(200)는 제1 외부 장치(1015)를 중심으로 식별된 거리를 반지름으로 하는 원을 형성할 수 있다.
일 실시 예에서, 전자 장치(200)는 복수의 앵커 디바이스들(510, 512, 514)로부터 제1 신호를 수신할 수 있다. 전자 장치(200)는 제1 신호에 기반하여 복수의 쌍곡선을 형성할 수 있다. 전자 장치(200)는 제1 외부 장치(1015)를 중심으로 형성된 원과 복수의 쌍곡선의 교차점을 제1 위치로 추정할 수 있다.
참조 번호(1004)에서, 전자 장치(200)는 적어도 하나의 어레이 안테나(230) 또는 적어도 하나의 센서(240) 중 적어도 하나를 이용하여 추정된 위치를 검증(도 6의 동작 602에 대응)하고, 제1 위치(1020, 1022, 1024) 중 전자 장치(200)의 실제 위치에 대응하는 제2 위치(1022)를 식별할 수 있다.

Claims (20)

  1. 전자 장치에 있어서,
    적어도 하나의 어레이 안테나를 포함하는 무선 통신 회로,
    프로세서, 및
    인스트럭션들을 저장하는 메모리를 포함하고,
    상기 인스트럭션들은 상기 프로세서에 의해 실행 시, 상기 전자 장치가,
    상기 적어도 하나의 어레이 안테나를 통해 복수의 앵커 디바이스들로부터 제1 신호를 수신하고,
    상기 제1 신호에 포함된 정보에 기초하여 상기 전자 장치의 제1 위치를 식별하고,
    상기 제1 신호에 포함된 정보 및 상기 제1 위치에 기반하여 제1 방향을 식별하고,
    상기 제1 신호의 위상에 기반하여 제2 방향을 식별하고,
    상기 제1 방향과 상기 제2 방향의 비교 결과에 응답하여, 상기 전자 장치의 제2 위치를 식별하도록 구성되는,
    전자 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 위치는 복수의 위치들을 포함하고,
    상기 인스트럭션들은 상기 프로세서에 의해 실행 시, 상기 전자 장치가,
    상기 제1 방향과 상기 제2 방향의 비교 결과에 응답하여, 상기 복수의 위치들 중 상기 제2 위치를 식별하도록 구성되는,
    전자 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    적어도 하나의 센서를 포함하고,
    상기 인스트럭션들은 상기 프로세서에 의해 실행 시, 상기 전자 장치가,
    상기 제2 방향을 식별할 수 없음에 응답하여, 상기 적어도 하나의 센서를 이용하여 지정된 시간 동안 전자 장치의 이동을 식별하고,
    상기 적어도 하나의 센서를 통해 상기 전자 장치의 제1 모멘텀을 식별하고,
    상기 제1 위치 및 상기 제1 신호에 기초하여 상기 전자 장치의 제2 모멘텀을 식별하고,
    상기 제1 모멘텀과 상기 제2 모멘텀의 비교 결과에 응답하여, 상기 전자 장치의 제2 위치를 식별하도록 구성되는,
    전자 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 인스트럭션들은 상기 프로세서에 의해 실행 시, 상기 전자 장치가,
    상기 제2 위치를 식별할 수 없음에 응답하여 :
    상기 무선 통신 회로를 통해 적어도 하나의 인접 장치로부터 제2 신호를 수신하고,
    상기 제2 신호에 기반하여, 상기 적어도 하나의 인접 장치 중 제1 외부 장치를 식별하도록 구성되는,
    전자 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 인스트럭션들은 상기 프로세서에 의해 실행 시, 상기 전자 장치가,
    상기 적어도 하나의 인접 장치와 근거리 통신 네트워크를 통해 연결되도록 구성되고,
    상기 근거리 통신 네트워크는 WiFi 통신 또는 블루투스 통신 중 적어도 하나를 포함하는,
    전자 장치.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 인스트럭션들은 상기 프로세서에 의해 실행 시, 상기 전자 장치가,
    상기 제1 외부 장치로부터 제3 신호를 수신하고,
    상기 제1 신호 및 제3 신호에 기반하여, 상기 제1 위치를 다시 추정하도록 구성되는,
    전자 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 인스트럭션들은 상기 프로세서에 의해 실행 시, 상기 전자 장치가,
    TWR(two way ranging) 방식에 기반하여 상기 전자 장치와 상기 제1 외부 장치 사이의 거리를 식별하도록 구성되는,
    전자 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 인스트럭션들은 상기 프로세서에 의해 실행 시, 상기 전자 장치가,
    TDoA(time difference of arrival) 방식에 기반하여 상기 제1 위치를 추정하도록 구성되는,
    전자 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 어레이 안테나는 지향성을 가지는 패치 안테나를 포함하는,
    전자 장치.
  10. 제3 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 센서는 6축 센서를 포함하는,
    전자 장치.
  11. 전자 장치의 운용 방법에 있어서,
    복수의 앵커 디바이스들로부터 제1 신호를 수신하는 동작,
    상기 제1 신호에 포함된 정보에 기초하여 상기 전자 장치의 제1 위치를 식별하는 동작,
    상기 제1 신호에 포함된 정보 및 상기 제1 위치에 기반하여 제1 방향을 식별하는 동작,
    상기 제1 신호의 위상에 기반하여 제2 방향을 식별하는 동작, 및
    상기 제1 방향과 상기 제2 방향의 비교 결과에 응답하여, 상기 전자 장치의 제2 위치를 식별하는 동작을 포함하는,
    방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 위치는 복수의 위치들을 포함하고,
    상기 제1 방향과 상기 제2 방향의 비교 결과에 응답하여, 상기 복수의 위치들 중 상기 제2 위치를 식별하는 동작을 더 포함하는,
    방법.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 제2 방향을 식별할 수 없음에 응답하여, 지정된 시간 동안 전자 장치의 이동을 식별하고,
    상기 전자 장치의 제1 모멘텀을 식별하고,
    상기 제1 위치 및 상기 제1 신호에 기초하여 상기 전자 장치의 제2 모멘텀을 식별하고,
    상기 제1 모멘텀과 상기 제2 모멘텀의 비교 결과에 응답하여, 상기 전자 장치의 제2 위치를 식별하는 동작을 더 포함하는,
    방법.
  14. 제11 항에 있어서,
    상기 제2 위치를 식별할 수 없음에 응답하여 :
    적어도 하나의 인접 장치로부터 제2 신호를 수신하는 동작,
    상기 제2 신호에 기반하여, 상기 적어도 하나의 인접 장치 중 제1 외부 장치를 식별하는 동작을 더 포함하는,
    방법.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 인접 장치는 상기 전자 장치와 근거리 통신 네트워크를 통해 연결되고,
    상기 근거리 통신 네트워크는 WiFi 통신 또는 블루투스 통신 중 적어도 하나를 포함하는,
    방법.
  16. 제14 항에 있어서,
    상기 제1 외부 장치로부터 제3 신호를 수신하는 동작,
    상기 제1 신호 및 제3 신호에 기반하여, 상기 제1 위치를 다시 추정하는 동작을 더 포함하는,
    방법.
  17. 제16 항에 있어서,
    TWR(two way ranging) 방식에 기반하여 상기 전자 장치와 상기 제1 외부 장치 사이의 거리를 식별하는 동작을 더 포함하는,
    방법.
  18. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 위치를 추정하는 동작은,
    TDoA(time difference of arrival) 방식에 기반하여 상기 제1 위치를 추정하는 동작을 포함하는,
    방법.
  19. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 방향을 식별하는 동작은,
    상기 전자 장치에 포함된 적어도 하나의 어레이 안테나를 이용하여 제1 방향을 식별하는 동작을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 어레이 안테나는 지향성을 가지는 패치 안테나를 포함하는,
    방법.
  20. 제13 항에 있어서,
    상기 제1 모멘텀을 식별하는 동작은,
    상기 전자 장치에 포함된 적어도 하나의 센서를 이용하여 상기 전자 장치의 상기 제1 모멘텀을 식별하는 동작을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 센서는 6축 센서를 포함하는,
    방법.

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