KR20230104812A

KR20230104812A - 위치 표식 기반의 마트 실내 내비게이션 방법 및 어플리케이션

Info

Publication number: KR20230104812A
Application number: KR1020230068755A
Authority: KR
Inventors: 구도영; 이상지
Original assignee: 구도영
Priority date: 2023-05-27
Filing date: 2023-05-27
Publication date: 2023-07-11

Abstract

단말이 실내 내비게이션을 수행하는 방법 및 어플리케이션이 개시된다. 실내 내비게이션을 수행하기 위한 단말의 동작 방법으로서, 단말이 위치 표식과 지도를 다운로드 받는 단계; 단말이 무선 통신으로 상기 위치 표식을 이용하여 표현되는 위치를 포함한 무선 신호를 하나 혹은 여러 대의 무선 장치로부터 수신하는 단계; 단말이 상기 수신한 무선 신호들과 상기 다운로드 받은 위치 표식과 지도를 이용하여 자신의 위치를 계산하는 단계; 및 단말이 상기 계산된 위치를 이용하여 실내 내비게이션을 수행하는 단계를 포함하는 단말의 동작 방법을 제공할 수 있다. 여기서, 위치 표식은 실내 지도의 미리 정한 위치에 미리 정한 값들을 부여한 것이고, 미리 정한 값들은 층 정보를 포함한다.

Description

위치 표식 기반의 마트 실내 내비게이션 방법 및 어플리케이션{METHOD AND APPLICATION FOR MART INDOOR NAVIGATION BASED ON LOCATION MARKER}

본 개시는 대형 마트, 백화점, 공항, 영화관, 지하철 등과 같이 위치 계산에 필요한 위성 신호가 잘 도달하지 않는 실내에서, 이동 단말이 개략적인 실내 지도를 사용하여 위치를 계산하고 내비게이션을 수행하는 방법 및 어플리케이션에 관한 것이다.

실외에서는 위치정보시스템(global positioning system, GPS) 같은 위성 신호를 수신하여 자신의 위치를 계산할 수 있다. 하지만, 실내에는 대부분 위성 신호가 들어오지 않는다. 따라서, 지금까지 널리 상용화된 실내 내비게이션 방법이 없는 상황이다. 실내 내비게이션을 위한 여러 방법들이 제시되었는데, 비콘(beacon)을 사용하는 방법이 있고, 자기장을 이용한 실내 내비게이션 방법이 있고, 건물 내 상가 주소기반의 실내 내비게이션에 대한 연구도 있었다.

첫째, 비콘을 이용한 방식은 보통 블루투스 저 에너지(bluetooth low energy, BLE)를 사용하는 것이다. BLE 장치의 통신 설정을 조정할 경우, BLE 비콘 장치는 하나의 배터리로 수 년간 비콘을 방송할 수 있다고 알려져 있다. 따라서, 실내에 여러 개의 BLE 비콘을 달고, 이 비콘 장치들의 위치를 알면, 단말은 비콘 신호를 수신하여 내 위치를 알 수 있다. 또한 스마트폰에 있는 나침반 기능으로 대략적인 방향을 알 수 있어서 실내 내비게이션을 수행한다. 그러나, 실내 내비게이션을 위해서 많은 비콘이 필요하며, 비콘의 위치가 바뀌거나 비콘 장치가 바뀌면 지도를 업데이트 해야 한다. 이러한 지도 업데이트를 최소화하기 위해서, 장소에 따라서 아예 다른 앱을 사용하기도 한다. 예를 들면, 서울의 롯데 백화점에서는 서울 롯데 백화점 앱을 사용하고, 대전의 롯데 백화점에서는 대전 롯데 백화점 앱을 사용할 수 있다. 따라서, 사용자들은 다른 장소마다 앱을 계속 깔아야 하는 불편함을 느끼게 된다.

둘째, 자기장을 이용한 실내 내비게이션은 건물 내의 자기장 크기를 측정하여 이를 미리 알고 있으면, 해당 자기장 값과 현재 스마트폰에서 측정한 자기장 값을 연속적으로 비교해서 자신의 위치를 딥러닝으로 파악한다. 한국에서는 고려대에서 이러한 연구가 수행되고 있다. 물론 내장된 나침반 기능으로 스마트폰이 동서남북의 이동 방향도 알 수 있기 때문에, 비콘 장치 없이도 실내 내비게이션이 가능하다. 스마트폰이 보통 내장한 관성 측정 장치(inertial measurement unit, IMU) 센서는 지자기 센서를 포함하고 있기 때문에 자기장의 세기를 측정할 수 있고, 또한 동서남북의 방향도 알 수 있기 때문에, 자기장을 이용한 방식은 스마트폰에서 구현이 가능하다. 그러나, 지구 자기장은 지속적으로 조금씩 변화하며, 건물 내부 구조가 바뀌면 자기장 세기가 바뀔 수 있다. 또, 교류 전원의 전기 설비는 자기장을 발생시키기 때문에 전기 설비가 켜진 상태와 꺼지 상태에서 자기장의 세기가 다를 수 있다. 무엇보다도 자기장의 세기는 2차원 데이터를 필요로 하기 때문에 실내 내비게이션에 필요한 데이터 량이 매우 많아진다는 문제가 있다.

셋째, 2022년 대전 신세계백화점에서 시연된 실내 내비게이션은 건물 내 상가 주소를 접속장치(access point, AP)나 BLE로 방송하는 방법을 사용한다. 이 방법의 실내 내비게이션은 각 상가마다 주소가 필요하고, 이 주소를 한국의 행정안전부가 상세 주소를 부여해야 한다. 그러나, 코스트코(Costco) 같은 대형 마트는 전체가 하나의 상가이기 때문에, 주소기반의 실내 내비게이션을 적용하기가 어렵다. 또한 사람들은 길을 따라 움직이기 때문에, 길의 위치가 아닌 상가의 주소를 이용하는 것은 정확하게 사람의 위치를 계산하는 것을 어렵게 할 수 있다.

현재 비콘(beacon) 장치를 활용한 실내 내비게이션은 배터리 교체나 전기 공사의 단점 이외에도 비콘 위치 변경 혹은 비콘 추가에 의하여 지도 데이터를 업데이트해야 하는 문제가 있다. 즉, 스마트폰의 실내 내비게이션 앱은 미리 비콘의 위치를 알고 있는데, 비콘의 위치가 바뀌거나 새로운 비콘 장치가 설치되면 실내 지도나 비콘 위치 파일을 업데이트 해야 하는 것이다. 이러한 관리는 매우 불편하기 때문에 아예 장소마다 다른 앱을 깔아서 각 앱의 업데이트를 최소화하는 방법도 있다. 하지만, 이 경우 사용자는 각 장소마다 다른 앱을 깔아야 하는 불편함이 있다.

자기장을 이용한 실내 내비게이션은 위치 측정에 필요한 자기장 데이터의 양이 매우 많다는 단점이 있다. 또, 여러 이유로 시간이 지나면, 건물의 자기장 분포가 변할 수 있어, 자기장 데이터의 업데이트가 주기적으로 이루어져야 한다. 이런 업데이트에는 시간과 비용이 많이 소모될 수 있다.

위 두가지 방법의 공통적인 단점은 정확한 실내 지도가 필요하다는 점이다. 정확한 실내지도의 생성과 운영은 비용 절감을 어렵게 하는 요소가 될 수 있다.

실내 상가 주소를 이용한 내비게이션은 주소를 상가마다 상세하게 부여해야 하는 단점이 있고, 건물 전체가 하나의 상가인 대형 마트에서는 활용이 어렵다는 단점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 개시의 목적은, 실제 실내의 모양과 완벽하게 일치하지 않아도 되는 간략한 실내 지도를 사용할 수 있고, 비콘 위치의 변경이나 추가 설치시에도 실내 지도를 업데이트 하지 않아도 되고, 건물내 상가마다 상세 주소 부여가 필요하지 않고, 또한 건물 전체가 하나의 상가인 대형 마트 같은 곳에서도 동작하는 실내 내비게이션을 구현하는 것이다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 개시의 일 실시예에 따른 내비게이션 어플리케이션을 설치한 단말의 동작 방법은, 위치 표식과 실내 지도를 다운로드 받는 단계; 상기 위치 표식을 이용하여 표현되는 위치를 포함한 무선 신호를 하나 혹은 여러 대의 무선 장치로부터 수신하는 단계; 상기 수신한 무선 신호들과 상기 다운로드 받은 실내 지도를 이용하여 단말의 위치를 계산하는 단계; 및 상기 계산된 위치를 이용하여 실내 내비게이션을 수행하는 단계를 포함하되, 여기서, 상기 위치 표식은 상기 실내 지도의 미리 정한 위치에 미리 정한 값들을 부여한 것이며, 상기 미리 정한 값들은 층 정보를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 위치 표식은 층 정보 이외에 길 번호 혹은 길 위치 값 혹은 상세 위치 값의 개수 중의 하나 이상을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 내비게이션이 수행되는 층이 하나인 경우, 상기 미리 정한 값들은 층 정보를 포함하지 않을 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 실내 지도는 상기 위치 표식을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 단말이 상기 위치 표식을 이용하여 표현되는 위치를 포함한 무선 신호를 하나 혹은 여러 대의 무선 장치로부터 수신할 때, 상기 무선 신호는 상기 무선 장치가 설치된 높이 정보 혹은 상기 무선 신호의 송신 파워 정보 혹은 위치 표식과 실내 지도 다운로드를 위해 부여된 식별 번호 중의 하나 이상을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 단말이 위치 표식과 실내 지도를 다운로드 받을 때, 단말은 상기 위치 표식과 매핑된 위도와 경도 정보를 추가적으로 다운로드 받을 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 위치 표식을 이용하여 표현되는 위치를 포함한 무선 신호를 송신하는 무선 장치는 WiFi AP, BLE 비콘 장치, UWB 장치 중의 하나 이상을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 무선 신호에 포함되는 상기 위치 표식을 이용하여 표현되는 위치가 상기 지도에 표현된 두 개의 위치 표식의 사이에 있을 경우, 상기 표현되는 위치는 둘 중 하나의 표식 값과 하나의 상세 위치 값으로 표현될 수 있다.

여기서, 상기 상세 위치 값의 증가 방향은, 표식 값의 숫자가 증가하는 방향과 일치할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 위치 표식과 실내 지도를 다운로드 받는 것은, 단말이 상기 내비게이션 어플리케이션을 설치할 때 상기 어플리케이션에 포함된 상기 위치 표식과 상기 실내 지도를 다운로드 받음으로써 수행되거나, 혹은 단말이 상기 내비게이션 어플리케이션을 업데이트할 때 상기 위치 표식과 상기 실내 지도를 함께 다운로드 받음으로써 수행되거나, 혹은 단말에서 상기 내비게이션 어플리케이션이 실행될 때 단말이 실시간으로 상기 내비게이션 어플리케이션 서버나 혹은 미리 지정된 실내 지도 제공 서버로부터 상기 위치 표식과 상기 실내 지도를 다운로드 받음으로써 수행될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 단말이 상기 실내 지도를 다운로드 받을 때, 상기 실내 지도가 단말에 저장되어 있다면, 상기 다운로드할 실내 지도 버전이 상기 저장된 실내 지도의 버전과 일치하지 않을 때 상기 실내 지도를 다운로드 받을 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 단말이 위치 표식과 실내 지도를 다운로드 받을 때, 물품 위치 파일 혹은 품목 위치 파일 혹은 가게 위치 파일 중의 하나 이상을 추가로 함께 다운로드 받을 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 수신한 무선 신호들과 상기 다운로드 받은 실내 지도를 이용하여 단말의 위치를 계산할 때, 교차로에 설치된 비콘 장치로부터 수신한 신호 파워가 미리 정한 제1 임계 파워 값보다 크거나, 혹은 상기 교차로에 설치된 비콘 장치로부터 수신한 신호 파워가 미리 정한 제2 임계 파워 값보다 크고 단말의 관성 측정 장치(inertial measurement unit, IMU) 센서에서 측정되는 방향 변화량이 미리 정한 임계 변화량보다 크거나, 혹은 상기 교차로에 연결된 길들 중에서 단말이 진행하고 있는 길과 다른 길에 위치한 비콘 장치의 수신 파워가 미리 정한 시간 동안 미리 정한 임계 파워 변화량 이상으로 증가하거나, 혹은 상기 교차로의 다른 길에 위치한 비콘 장치의 신호 수신율이 미리 정한 시간 동안 미리 정한 임계 수신율 변화량 이상으로 증가할 때, 단말의 위치를 상기 교차로의 위치로 결정할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 단말이 상기 계산된 위치를 이용하여 실내 내비게이션을 수행할 때, 목적지가 물품일 경우 목적지로 선택한 물품이 아닌 다른 물품에 대한 광고를 수신하거나, 혹은 목적지가 상점일 경우 목적지로 선택한 상점이 아닌 다른 상점에 대한 광고를 수신할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 계산된 위치를 이용하여 실내 내비게이션을 수행하는 단계는, 사용자로부터 물품을 입력받는 단계; 상기 물품을 파는 다수의 상점들을 단말의 화면에 표시하는 단계; 및 상기 화면에 표시된 모든 상점들 혹은 사용자에 의하여 선택된 일부 상점들을 방문하는 최단 혹은 최저 시간 경로를 사용자에게 제공하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 단말이 상기 계산된 위치를 저장한 후, 상기 저장된 위치를 내비게이션의 목적지 혹은 경유지로 설정할 수 있다.

본 발명에 따른 실시예들을 이용하면, 하기와 같은 기능을 제공할 수 있는 실내 내비게이션 방법 및 어플리케이션을 제공할 수 있다. 즉, 스마트폰 등의 단말이 실내 내비게이션을 수행할 때, 실제 실내의 모양과 완벽하게 일치하지 않아도 되는 간략한 실내 지도를 사용할 수 있다. 또, 비콘 위치의 변경이나 추가 설치시에도 단말은 실내 지도를 업데이트 하지 않아도 된다. 또, 단말이 실내 위치를 계산할 때 이미 설치된 WiFi AP 와 같은 무선 기기들의 도움을 받을 수 있다. 또, 건물내 상가마다 주소 부여가 필요하지 않다. 또, 사용자는 주차장 등에서 내차 위치를 미리 저장했다가 목적지로 설정할 수 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 기존 BLE 비콘 장치를 활용하여 동작하는 앱을 설치한 스마트폰이 위치를 결정하는 흐름도이다.
도 2은 단말이 4개의 BLE 비콘 장치로부터의 수신 파워를 이용하여 거리를 추정하는 예시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 사용되는 실내 지도와 실내 지도에 위치한 단말과 비콘 장치와 와이파이(wireless fidelity, WiFi) 접속 장치(access point, AP)와 위치 표식 및 사용자를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 내비게이션이 동작하는 흐름도이다.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른, D2D 장치와 서버를 갖춘 마트 쇼핑 시스템 구성도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른, 실내 내비게이션에 사용되는 단말의 블록도이다.

본 개시는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 개시를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 개시의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 개시의 실시예들에서, “A 및 B 중에서 적어도 하나”는 “A 또는 B 중에서 적어도 하나” 또는 “A 및 B 중 하나 이상의 조합들 중에서 적어도 하나”를 의미할 수 있다. 또한, 본 개시의 실시예들에서, “A 및 B 중에서 하나 이상”은 “A 또는 B 중에서 하나 이상” 또는 “A 및 B 중 하나 이상의 조합들 중에서 하나 이상”을 의미할 수 있다.

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 개시에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 개시를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 개시에서, "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 개시가 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 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 개시에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

명세서 전체에서 단말은 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체에 저장되는 소프트웨어인 어플리케이션/프로그램, 그리고 프로세서, 메모리, 디스플레이, 통신 모듈 등의 하드웨어를 포함한다. 프로세서는 하드웨어들과 협력하여 어플리케이션을 구동한다. 디스플레이는 어플리케이션에서 제공하는 사용자 인터페이스 화면을 표시할 수 있다. 단말 종류에 따라서, 디스플레이는 사용자 입력을 수신할 수 있고, 예를 들면 터치 입력을 수신할 수 있다. 통신 모듈은 통신망을 통해 서버와 통신할 수 있거나 혹은 단말간 직접(device to device, D2D) 통신으로 다른 단말이나 장치와 통신할 수 있다. 단말은 다양한 형태로 구현될 수 있는데, 통신이 가능한 태블릿(tablet) PC, 무선전화기(wireless phone), 모바일 폰(mobile phone), 스마트 폰(smart phone), 스마트 워치(smart watch), 스마트 글래스(smart glass), e-book 리더기, PMP(portable multimedia player), 휴대용 게임기, 네비게이션(navigation) 장치, 디지털 카메라(digital camera), DMB(digital multimedia broadcasting) 재생기, 디지털 음성 녹음기(digital audio recorder), 디지털 음성 재생기(digital audio player), 디지털 영상 녹화기(digital picture recorder), 디지털 동영상 재생기(digital picture player), 디지털 동영상 재생기(digital video player) 등 사용자가 휴대하여 이동하면서 사용할 수 있는 각종 기기를 의미할 수 있다. 여기서, 사용자는 해당 단말을 사용하는 사람을 의미한다.

어플리케이션은 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체에 저장되는 소프트웨어로서, 본 개시의 동작을 실행하는 명령어들(instructions) 및 데이터를 포함한다. 어플리케이션은 단말에 설치되고, 단말에서 실행된다. 또한 어플리케이션은 통신망을 통해 지정된 서버와 통신할 수 있다. 이하에서 어플리케이션을 간단히 앱으로 지칭할 수 있다.

서버는 하나 이상의 프로세서, 프로세서에 의하여 수행되는 컴퓨터 프로그램을 로드하는 메모리, 컴퓨터 프로그램 및 각종 데이터를 저장하는 저장 장치, 통신 인터페이스를 포함할 수 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 개시의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 개시를 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

우선, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 기존 BLE 장치 등을 이용한 실내 내비게이션 방법을 서술한다.

도 1은 기존 BLE 비콘 장치를 활용하여 동작하는 앱을 설치한 스마트폰이 위치를 결정하는 흐름도이다. 도 1을 참조하면, 스마트폰은 각 비콘 장치의 위치가 포함되어 있는 지도를 다운받는다.(S101) 스마트폰은 복수의 비콘으로부터 무선 신호를 수신하여 각 비콘의 수신 파워를 측정할 수 있다.(S102) 이렇게 측정된 각 수신 파워 값들을 각 비콘 장치로부터의 거리로 변환하여 자신의 위치를 추정할 수 있다.(S103) 여기서, 송신 파워는 미리 알려져 있다고 가정한다. 따라서, 단말은 송신 파워에서 수신 파워를 빼서 경로 손실 값을 계산하고, 이 경로 손실 값을 다시 단말과 비콘간의 거리로 환산할 수 있다.

도 2은 단말이 4개의 BLE 비콘 장치로부터의 수신 파워를 이용하여 거리를 추정하는 예시도이다. 도 2를 참조하면, 스마트폰 단말은 1번, 2번, 3번, 4번으로 표시된 4개의 BLE 비콘 장치로부터의 수신 파워를 이용하여 거리를 추정할 수 있다. 스마트폰은 4번 BLE 단말의 식별자(identification, ID)인 22316를 수신함으로써(S102) 4번 단말이 보내는 신호임을 알 수 있고, 내비게이션 앱에는 4번 단말의 위치가 저장되어 있다. 혹은 BLE 단말이 자신이 위치한 위도 경도 값을 전송할 수 있으며 내비게이션 앱은 위도와 경도가 정확히 일치하는 실내 지도에 4번 BLE 단말의 위치를 나타낼 수 있다. 한편, 도 2에서 2번 BLE 장치로부터의 신호는 사용자에 가려서 낮은 파워로 수신되어, 단말은 2번 BLE 장치와의 거리가 실제보다 더 먼 것으로 계산할 수 있다. 이와 같은 환경적 요소에 의하여, 보통 BLE 로 추정된 위치는 수 m 이상의 거리 오차가 발생하는 것으로 알려져 있다.

현재의 BLE 비콘 내비게이션의 문제점은 비콘의 위치를 바꿀 때마다 지도 혹은 비콘 위치 파일을 업데이트하여야 한다는 것이다. 일반적으로 지도 파일의 용량이 크기 때문에, 지도는 그대로 두고 비콘의 위치만을 업데이트 하는 것이 더 효율적이다. 상기 모든 경우에 있어서, 내비게이션 앱은 비콘의 위치가 포함된 지도 파일 혹은 비콘의 위치 파일을 업데이트해야 한다. 실외용으로 상용화된 많은 내비게이션이 있는데, 이들은 단지 GPS 수신에 의하여 계산되는 위도와 경도 값을 이용하기 때문에 큰 문제가 없다. 그러나, 실내 내비게이션 앱들은 위도와 경도 값을 이용하여 상호 호환되는 맵을 갖기 어려울 수 있다. 실내에서는 위도나 경도 혹은 고도 같은 정확한 위치를 측정하기가 매우 어렵고, 따라서 정확한 위치에 기반한 맵을 구현하기가 쉽지 않을 수 있다. 특히 마트나 백화점과 같은 실내 지도는 실제와 일치하지 않는 개략적인 형태만이 제공되는 경우가 많다.

따라서, 본 발명에서는 위도와 경도 및 고도 등의 위치와 정확히 매핑되지 않는 개략적인 실내 지도에서도 동작하는 내비게이션 방법을 제안하고자 한다. 개략적인 실내 지도는 정밀 실내 지도에 비해 제작이 매우 간편하고 실내 지도 데이터의 양도 매우 적게 구현될 수 있기 때문에, 실내 지도 생성 비용이 적게 들고 내비게이션 사용에 필요한 지도 데이터 량도 적을 수 있다. 또한, 비콘 장치에 변경이 있어도 지도 업데이트가 필요 없기 때문에, 하나의 실내 내비게이션 앱이 제한없이 수많은 실내 장소들에 대한 내비게이션을 지원할 수 있고, 비콘 장치의 위치 파일도 필요하지 않으며, 상가별 상세 주소 부여 등이 필요하지 않다. 또 제안하는 방법은 실내 위치를 계산할 때 이미 설치된 WiFi AP 와 같은 무선 기기들의 도움을 받을 수도 있으며, 실내외 내비게이션의 연동도 가능할 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 사용되는 실내 지도(400)와 실내 지도(400)에 위치한 단말(100)과 비콘 장치(200)와 와이파이(wireless fidelity, WiFi) 접속 장치(access point, AP)(300)와 위치 표식(410) 및 사용자(500)를 보여준다. 본 발명의 실시예에서 단말에 내비게이션 앱이 설치되어 있는 것으로 가정한다. 도 3의 실내 지도(400)는 대형 마트의 실내와 정확히 일치하는 실내 지도(400)가 아니라 대략적인 모습을 나타내고 있다. 도 3의 실내 지도(400)에서는 미리 정한 위치들에 미리 정한 위치 표식(location marker)(410)들이 있다. 표식(marker)은 물리적으로 물건이나 표지판 등에 부착된 바코드나 QR 코드를 의미하는 경우도 있지만, 이것과는 달리, 본 발명에서의 위치 표식(410)은 지도의 특정 위치에 특정 값들을 부여한 것으로 볼 수 있다. 실내 지도는 층별로 존재할 수 있다. 실내 지도의 특정 위치는 실내 지도가 픽셀로 구성된 그림 파일인 경우, 지도 그림 파일의 픽셀(pixel) 좌표 값일 수 있다. 예를 들면, 도 3은 3층의 실내 지도를 보여주고, 위치 A 는 픽셀 좌표로서 (70, 70) 일 수 있다. 실내 지도(400)를 구성할 때, 이러한 위치 표식(410)은 실내 지도(400)에 포함될 수도 있고, 혹은 실내 지도(400) 파일과는 별도의 위치 표식(410) 파일로도 제공될 수 있다. 상기 위치 표식(410)은 숫자로 표현될 수 있다. 예를 들어, 도 3에서 각 위치 A, B, C, D, E, F, G, H, I 의 위치 표식(410)은 각각 (3,1,1), (3,1,2), (3,1,3), (3,1,4), (3,2,1), (3,2,2), (3,2,3), (3,2,4), (3,3,1) 일 수 있다. 여기서, 위치 표식(410)의 첫번째 값은 3으로서 3층을 의미할 수 있다. 위치 표식(410)의 두번째 값은 길(road)을 표현하는 것일 수 있다. 즉, 1번 길, 2번 길, 3번 길을 표현하는 것일 수 있다. 1번 길은 A 에서 시작해서 B, C, D 를 거쳐서 E 까지 이어지는 길이고, 2번 길은 E에서 시작해서 F, G, H 를 거쳐서 A까지 이어지는 길이고, 3번 길은 I 에서 G, J를 거쳐서 B 까지 이어지는 길이고, 4번 길은 F에서 시작해서 G를 거쳐서 C 까지 가는 길이다. 세번째 값은 길에서의 위치를 표시하는 길 위치 값일 수 있다. 단말(100)이 A 위치에서 D 위치로 이동한다면, 위치 표식(410)의 세 번째 값은 1부터 4까지 증가하는 것이 된다. 상술한 바와 같이 길은 위치 표식(410)의 세번째 값은 증가하는 방향으로 연속되어 이어질 수 있다. 3번 길의 경우, I 에서 시작해서 값이 B 까지 증가할 수 있다. 위도나 경도 같은 좌표에 의한 위치 표현에서는 한 위치가 하나의 값을 가진다. 반면 위치 표식(410)에 의한 위치 표현에서, 위치는 여러 개의 값을 가질 수 있다. 즉, 도 3에서 위치 G나 F는 두 길이 겹치는 부분이기 때문에 두개의 위치 표식 값을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 3에서 G는 (3,2,3)과 (3,3,2) 두개의 위치 표식 값을 가질 수 있다. 도 3에 표현되어 있지는 않지만, 필요하다면 A는 (3,2,5)라는 위치 표식 값을 추가로 가질 수 있다. 상술된 위치 표식(410)은 건물마다 비슷한 방식으로 쉽게 부여될 수 있다. 즉, 한 건물에서 사용된 위치 표식(410)의 값 (3,1,1)은 다른 건물에서도 동일하게 사용될 수 있다. 또 사용자(500)가 움직이는 길을 기반으로 위치 표식을 제작할 수 있어, 사용자(500)의 동선 안내에 효율적일 수 있다. 만약, 하나의 층으로만 이루어진 건물에서 실내 내비게이션이 이루어진다면, 이때 위치 표식은 층 정보를 생략할 수 있다. 미국의 많은 마트들은 실제로 한 층으로 이루어진 경우가 많다. 즉, 내비게이션이 수행되는 층이 하나인 경우, 위치 표식 값들은 층 정보를 포함하지 않을 수 있고, 예를 들면, (1,1) 등으로 길 번호와 길 위치 값으로 나타낼 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 내비게이션이 동작하는 흐름도이다. 도 4를 참조하면, 단말(100)은 위치 표식(410) 파일과 실내 지도(400) 파일을 다운로드 받는다.(S401) 이후, 단말(100)은 하나 혹은 복수의 장치로부터 위치 표식(410)을 이용하여 표현되는 위치 정보를 포함한 무선 신호를 수신한다.(S402) 단말(100)은 수신한 무선 신호의 위치 정보와 다운로드 받은 위치 표식(410)과 실내 지도(400)를 이용하여 자신의 위치를 계산한다.(S403) 단말(100)은 계산된 위치를 이용하여 실내 내비게이션을 수행할 수 있다.(S404)

위치 표식(410)과 실내 지도(400)를 단말(100)이 다운로드 받는 것은(S401) 첫째, 단말(100)이 앱을 설치할 때 앱에 포함된 실내 지도(400)와 위치 표식(410)을 다운로드 받거나, 둘째, 앱을 업데이트할 때 실내 지도와 위치 표식을 함께 다운로드 받거나, 셋째, 사용자(500)가 단말(100)에서 앱을 실행할 때, 실시간으로 앱 서버나 혹은 해당 실내 지도 제공 서버에 접속하여 실내 지도(400)와 위치 표식(410)을 다운로드 받을 수 있다. 여기서, 위치 표식(410)은 실내 지도(400)에 포함되어 있을 수 있다. 하기에서는 편의상, 실내 지도(400)가 위치 표식(410)을 포함하고 있다고 가정한다.

보통 한 국가의 디지털 지도의 용량은 매우 크기 때문에, 단말(100)이 위치한 곳의 실내 지도(400)만을 앱 서버나 혹은 해당 실내 지도 제공 서버로부터 다운로드 받는 것이 효율적이다. 보통 이러한 다운로드는 인터넷을 통해서 가능하지만, D2D 통신을 이용하여 자신이 위치한 장소에서 바로 다운로드 받을 수 있다. 최근 단말간 통신(device to device communication, D2D communication) 기술이 발전함에 따라서, 비콘 및 정보 송수신이 가능한 D2D 장치가 늘어나고 있다. 초광대역(ultra-wideband, UWB) 통신은 그러한 D2D 통신의 하나로서 2021년부터 삼성과 애플의 스마트폰에 탑재되고 있다. 또한, 블루투스(bluetooth) 역시 오래전부터 스마트폰에 탑재되어 왔다. 이러한 D2D 통신을 이용하여 스마트폰과 같은 단말(100)들은 실내 지도(400)를 D2D 통신으로 자신이 위치한 장소에서 바로 다운로드 받을 수 있다. 예를 들어, 도 5는 D2D 장치(520)와 서버(510)를 갖춘 마트 쇼핑 시스템(500)을 보여준다. 마트 서버(510)가 D2D 장치(520)를 통해서 단말(100)과 연결됨으로써, 단말(100)은 실내 지도(400)를 마트 서버(510)로부터 D2D 통신으로 직접 다운로드 받을 수 있다. 이러한 D2D 장치(520)는 비콘 장치(200)의 역할을 함께 수행할 수 있다. 이러한 D2D 통신에 의한 실내 지도(400) 다운로드의 장점은 인터넷 연결 없이도 다운로드가 가능하다는 점이다. 물론, 단말(100)은 인터넷으로도 마트 서버(510)에 접속하여 해당 마트의 실내 지도(400)를 다운로드 받을 수도 있지만, 인터넷은 보통 유료인 반면, D2D 통신은 무료일 수 있다.

단말(100)은 자신이 위치한 건물이나 지역 등을 알아야 관련된 실내 지도(400)를 다운로드 받을 수 있는데, 단말(100)이 자신이 위치한 건물이나 지역을 알 수 있는 복수의 방법들이 있다. 첫째, 단말(100)이 LTE(long term evolution) 같은 이동통신 신호를 수신하거나 혹은 WiFi AP(300)로부터 신호를 수신하여 자신의 대략적 위치를 알 수 있다. 예를 들어, 마트에는 LTE 중계기가 설치되어 있을 수 있고, 단말(100)은 이 중계기를 통해서 LTE 기지국에 연결될 수 있는데, 단말(100)은 이 중계기가 설치된 마트를 자신이 있는 곳으로 인식할 수 있다. 혹은, WiFi AP(300) 도 자신이 설치된 위치를 알려줄 수 있다. 즉, 단말(100)은 LTE나 WiFi 같은 통신 수단을 통해서 단말(100)의 위치를 대략적으로 알 수 있다. 상술된 방식은 이미 상용화되어 있다. 둘째, 단말(100)은 비콘 장치(200)를 통해서 자신의 위치를 파악할 수 있다. 예를 들어, 비콘 장치(200)는 16비트로 표현된 건물 혹은 장소 정보를 비콘 신호에 포함시켜 전송할 수 있고, 단말(100)은 16비트의 값에 해당하는 실내 지도(400)를 다운로드 받을 수 있다. 또한, 비콘 장치(200)가 건물의 위치(예를 들면, 위도와 경도 정보) 혹은 건물 이름을 방송할 수 있다. 셋째, 단말(100)은 사용자(500)로부터 해당 정보를 수동으로 입력받을 수 있다. 예를 들어, 사용자(500)는 단말 앱에서 지역과 관련 상호로 선택을 할 수 있는데, 지역은 ‘대전 유성구 관평동’을 선택하고, 상호는 ‘롯데마트’를 선택할 수 있다.

사용자(500)의 입장에서는 실내외 내비게이션이 통합되는 것이 가장 편리할 수 있다. 실내외 내비게이션의 통합을 위해서 위치 표식(410)과 실내 지도(400)를 다운로드 받을 때, 위치 표식(410)과 매핑되는 위도 및 경도 정보를 함께 다운로드 받을 수 있다. 이때, 모든 위치 표식(410)에 매핑되는 위도 경도 정보가 필요하지는 않다. 단지 실내외로 사용자(500)가 출입하는 출입구의 위치 표식(410)에 대한 위도와 경도 정보가 필요하다. 예를 들어, 도 3의 I는 출입구에 해당하며, 위치 표식(410)과 함께 위도와 경도 정보를 가지고 있다. 도 3에서 위도와 경도는 (36.426565, 127.386682) 로 표시되었다. 여기서, 출입구의 위도와 경도는 이미 상용화된 실외 지도로부터 쉽게 획득할 수 있다. 즉, 사용자(500)가 실내에서 실외로 나갈 때, 실내에서는 위치 표식(410)에 의하여 실내 내비게이션이 수행되고, 출입구의 위치 표식(410)부터는 위도와 경도 기반의 실외 내비게이션이 수행될 수 있다.

마트 같은 건물의 실내는 주기적으로 내부 구성이 변경될 수 있다. 상술한 경우에, 건물의 실내 지도(400)는 업데이트될 필요가 있다. 상술한 업데이트에 따라 건물의 실내 지도(400) 버전이 변경될 수 있다. 따라서, 단말(100)은 자신이 예전에 다운로드 받아 저장한 건물 실내 지도(400)의 버전과 현재 건물 실내 지도(400)의 버전이 다를 때에만 건물 실내 지도(400)를 다운로드 받을 수 있다. 실내 지도(400) 버전을 관리하지 않는 건물의 경우, 예전에 다운받은 실내 지도(400)를 사용하거나 혹은 현재의 실내 지도(400)를 다시 다운로드 받아 사용할 수 있다. 상술한 방법들의 선택은 단말(100)에서 자동 혹은 수동으로 이루어질 수 있다.

단말(100)이 여러 장치로부터 위치 표식(410)을 이용하여 표현되는 위치를 포함한 무선 신호를 수신하는 것(S402)은, BLE 장치와 같은 비콘 장치(200)가 송신하는 신호를 수신하는 것일 수 있다. 또, 기존에 설치된 WiFi AP(300) 혹은 향후 설치될 수 있는 UWB 와 같은 D2D 장치들이 송신하는 신호를 수신하는 것일 수 있다. 여기서, 비콘 장치(200)가 송신하는 신호는 패킷 혹은 펄스 등의 다양한 형태를 취할 수 있다. 한국에는 대형 마트, 백화점, 지하철, 공항 등등에 수많은 WiFi AP 가 무료로 인터넷 접속을 지원한다. 물론 인터넷 접속이 유료인 WiFi AP 들은 더욱 많다. 그런데, WiFi 비콘은 무료 WiFi AP 뿐만이 아니라 유료 WiFi AP 들에서도 수신하여 복조가 가능하다. 따라서, 한국의 경우, 도심에서는 실내 혹은 실외에서 WiFi 비콘을 받을 수 있는 경우가 매우 많기 때문에, WiFi 비콘에 위치 표식(410)을 이용하여 표현되는 위치 정보가 포함되어 있다면, 아무런 추가 비콘 장치(200)의 설치 없이 실내 내비게이션을 구축하거나 혹은 매우 적은 수의 비콘 장치(200)를 설치하여 실내 내비게이션을 구축할 수 있다. 예를 들어, 도 3의 위치 F에 WiFi AP(300)가 이미 설치되어 있고, 이 WiFi AP(300) 장치는 위치 표식(410)을 이용하여 표현되는 위치를 포함한 무선 신호를 송신할 수 있다. 앞으로 우리가 생활하는 곳에 설치될 수 있는 D2D 장치들은 자신 고유의 역할을 수행하면서, 동시에 위치 표식(410)에 기반한 위치를 방송할 수 있기 때문에, 실내 내비게이션을 구축하기 위한 비용은 향후 더 절감될 수 있다.

무선 신호에 포함된 위치는 상기 다운로드 받은 위치 표식(410)을 사용하여 표현될 수 있다. 실내 지도(400)는 각 위치 표식(410)이 갖는 상세 위치 값의 개수 정보를 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 3과 같이, A와 B 사이를 같은 길이로 20 등분하고 여기에 1부터 20까지의 값을 부여할 수 있다. A 에서 B 로 가면서, 표식(410)의 세번째 값(즉, 길 위치 값)이 증가하므로, 마찬가지로 20 등분에 부여되는 1부터 20까지의 값도 세번째 값이 증가하는 방향과 동일한 방향으로 증가하도록 할당될 수 있다. 즉, A 에 가장 작은 값인 1이 할당되고 B 에 가장 가까운 부분에는 20이 부여될 수 있다. 따라서 A의 위치는 (3, 1, 1, 1)이 되고, 마찬가지로 B의 위치는 (3, 1, 2, 1)이 된다. 비콘 장치(200)가 도 3의 a 의 위치에 있다면, 이 비콘 장치(200)의 위치는 (3, 1, 1, 14)가 될 것이다. 따라서, a에 위치한 비콘 장치(200)는 자신의 위치 (3, 1, 1, 14)를 방송할 수 있다. 상술한 바와 같이 실내 지도(400)에 여러 개의 위치 표식(410)들이 있다면, 실내의 대부분의 위치를 위치 표식(410)과 상세 위치 값의 조합으로 표현할 수 있다. 여기서, 마트는 정확하게 a 의 위치에 비콘을 설치하지 못할 수도 있다. 이것은 S403 단계에서 계산되는 위치 값의 오차를 약간 증가시킬 수 있지만, 실내 내비게이션은 이러한 오차를 감안하여 동작할 수 있다. 예를 들어, 단말(100)이 A에서 B를 거쳐서 G 로 갈 경우, 단말(100)의 실내 내비게이션 앱은 오차를 고려하여, 단말(100)이 (3,1,1,20) 위치보다 좀 더 빨리 (3,1,1,18) 혹은 (3,1,1,19) 에서 ‘잠시 후 좌회전 하세요’라는 안내를 전달할 수 있다. 따라서, 건물 관계자가 비콘 장치(200)를 설치할 때, 반드시 a의 위치에 정확히 설치하지 않아도, 큰 문제가 발생하지 않을 수 있다.

비콘 장치(200)는 실내 지도(400)에 있는 위치 표식(410)에 기반하여 자신의 위치를 방송하기 때문에, 단말(100)은 비콘이 마트에 새로이 설치되거나 위치가 이동되어도 전혀 실내 지도(400)를 업데이트할 필요가 없다. 즉, 본 발명은 비콘 장치(200)의 ID를 활용하지 않기 때문에, 비콘 장치(200)의 ID 가 바뀌어도 실내 지도(400)를 업데이트 하지 않는다. 또한, 실내 지도(400)는 비콘의 위치도 포함하지 않기 때문에, 비콘의 위치를 바꾸어도 실내 지도(400) 업데이트가 필요 없다. 상술한 바와 같이, 위치 표식(410)을 이용함으로써, 마트 실내 실내 지도(400) 제공자는 많은 비용을 들여서 실내 지도(400)를 위도 경도에 정확히 들어맞게 제작할 필요가 없으며, 또한 비콘의 설치 변경시에도 실내 지도(400)를 업데이트할 필요가 없다.

단말(100)은 수신한 무선 신호와 다운로드 받은 위치 표식(410)과 실내 지도(400)를 이용하여 자신의 위치를 계산할 수 있다.(S403) 무신 신호의 수신 파워는 신호 전파 거리의 제곱에 반비례하기 때문에, 이를 이용하면 두 비콘 장치(200)간의 실제 물리적인 거리를 몰라도 위치 표식(410)에 의해 표현되는 위치는 계산이 가능하고, 따라서 단말(100)의 위치를 실내 지도(400)에 표시할 수 있다. 즉, 두 비콘 장치(200) 간의 거리가 10m 이든 20m 이든 상관없이 상대적인 상세 위치를 계산할 수 있다. 여기서, 각 비콘 장치(200)의 송신 파워는 동일하고, 미리 정해진 송신 파워 값을 사용한다고 가정한다. 각 비콘 장치(200)의 송신 파워가 동일하지 않다면, 각 비콘 장치(200)는 자신의 송신 파워를 비콘 신호에 포함해서 전송해야 한다. 예를 들어, 도 3에서 a 와 b 에 비콘 장치(200)가 설치되어 있고 단말(100)이 두 비콘 장치(200)의 중간인 c 위치에 있다면, 두 비콘 신호들의 수신 파워는 거의 같을 것이며, 따라서 단말(100)의 위치는 (3,1,2,3) 혹은 (3,1,2,4) 혹은 (3,1,2,5) 정도로 계산될 수 있다. 만약, a에 위치한 비콘 장치(200)의 수신 파워 값과 b에 위치한 비콘 장치(200)의 수신 파워 값의 비가 1:16 이면, 일반적으로 신호가 거리의 제곱에 비례하여 감소하므로, 거리의 비는 대략 1:4 이고, 따라서 단말(100)의 위치는 (3,1,2,10)으로 계산될 수 있다. 왜냐하면, (3,2,1,10)은 b 로부터 4칸 a 로부터 16칸 떨어져 있으므로 거리의 비가 1:4 가 되기 때문이다. 상술한 바와 같이 위치 표식(410)을 이용함으로써, 단말(100)은 두 비콘 장치(200)간의 물리적인 거리를 알지 못해도 실내 지도(400) 상에서의 상세 위치를 알 수 있다. 상기의 파워 비율에 의한 계산은 2차원의 관점에서 수행되었다. 실제로는 3차원 공간에 대해서 계산이 되어야 하기 때문에, 비콘 장치(200)가 설치된 높이 정보가 필요하며, 이 높이 정보는 비콘 신호에 포함될 수 있다. 높이 정보는 상기 상세 위치 단위 혹은 m 단위로 표현될 수 있다. 2차원과 마찬가지로 3차원에서도 위치는 파워의 비율과 거리의 비율을 이용하여 계산할 수 있다.

비콘으로 UWB 가 사용될 수 있는데, UWB는 수신 파워를 이용하지 않고도 장치와 단말(100)간의 거리를 센치미터(cm) 단위로 정확하게 측정할 수 있다. 상술된 이유로 인하여, UWB 비콘의 경우, 상기 상세 위치 단위가 몇 m 에 해당하는 가에 대한 정보가 비콘 신호에 포함하여 방송되면, 단말(100)은 미터(m) 단위와 상기 상세 위치 단위를 상호 변환하여 계산할 수 있다.

사용자(500)가 이동할 때, 위치를 계산하는 다양한 방법이 있는데, 본 발명에서는 비콘 장치(200) 위치에서의 위치 잠금(location locking)에 대해서 서술한다. 하기에서는 비콘 장치(200)가 도 3에서의 A, B, C, D, E, F, G, H 와 같이 두 길이 만나는 교차로에 반드시 존재한다고 가정한다. 실내외 내비게이션에서 매우 중요한 것은 교차로에서의 길 안내일 수 있다. 이 경우, 단말(100)이 사용자(500)가 교차로에 접근하고 지나가는 것을 정확히 인식하는 것은 매우 중요할 수 있다. 본 발명에서는 단말(100)이 교차로에 있는 것을 인식하고, 단말(100)의 현재 위치를 교차로의 위치로 정하는 것을 ‘위치 잠금’이라고 표현한다. 위치 잠금을 결정하는 방법들은 다음과 같다. 첫째, 단말(100)이 교차로에 위치한 비콘 장치(200)로부터 신호를 수신해서, 상기 수신한 파워가 미리 정한 파워 값보다 크면, 단말(100)은 자신의 위치를 교차로의 위치로 정할 수 있다. 이때, 수신 파워는 지속적으로 미리 정한 파워 값보다 클 수 있으며, 이 경우 가장 큰 수신 파워 값일 때 단말(100)이 교차로에 있다고 판단할 수 있다. 둘째, 교차로 비콘 장치(200) 신호의 수신 파워가 미리 정한 값보다 크고, 단말(100)의 IMU 센서에서 측정되는 방향 변화량이 미리 정한 변화량보다 클 때, 단말(100)은 해당 시점을 교차로의 위치로 정할 수 있다. 이것은 사용자(500)가 교차로에서 우회전 혹은 좌회전을 할 경우 매우 유용한 기법이다. 예를 들어, 교차로 B 에 있는 비콘 장치(200)에서 수신되는 신호 수신 파워가 -75 dBm 이상이고 단말(100)의 IMU 센서에서 측정되는 방향 변화량이 60 도(degree) 이상일 때, 위치 잠금을 결정할 수 있다. 사거리 교차로에서의 회전은 일반적으로 90도 정도의 방향 변화량을 유발한다. 셋째, 교차로의 다른 길에 위치한 비콘 장치(200)의 수신 파워가 미리 정한 시간 동안 미리 정한 파워 변화량 이상으로 증가하거나 혹은 비콘 장치(200)의 수신율이 미리 정한 시간 동안 미리 정한 수신율 변화량 이상으로 증가할 때, 위치 잠금을 결정할 수 있다. 예를 들면, 1초 동안 15 dB 이상 파워가 증가하거나 혹은 2초 동안 수신율이 40% 이상 증가할 때, 단말(100)은 위치 잠금을 결정할 수 있다. 단말(100)이 교차로에 진입하면, 진행 방향의 왼쪽이나 혹은 오른쪽 길에 설치된 비콘 장치(200)와 단말(100)과의 가시선(line of sight, LOS)이 확보되기 때문에, 단말(100)은 해당 비콘 장치(200)로부터의 신호를 갑자기 큰 파워로 수신하거나 혹은 해당 비콘 장치(200)에 대한 신호 수신율의 급격한 상승을 측정할 수 있다.

상술한 ‘위치 잠금’기법은 사용자(500)의 위치를 정확히 추정하는 데에 매우 유용하다. 예를 들어, 도 3에서 A에 위치한 단말(100)이 B 를 지나서 J 로 갈 때, 위치 B 에 비콘 장치(200)가 설치되어 있다면, 이 비콘 장치(200)는 (3,1,2,1)의 위치 표식 값을 방송할 것이다. 단말(100)은 (3,1,2,1) 값을 방송하는 신호의 파워가, 예를 들어 -70dBm 이상인 순간 위치 잠금을 결정한다. 즉, 상기 순간에 단말(100)은 자신의 위치를 (3,1,2,1) 로 결정한다. 이후, 단말(100)은 내장된 IMU 장치의 지자기 센서와 가속도센서를 이용하여, 진행 방향과 진행 속력 등을 계산할 수 있고, 이를 활용하여 (3,1,2,1) 위치에서 움직인 거리를 추정할 수 있다. 진행 방향을 결정할 때, 단말(100)은 내장된 지자기 센서의 출력 값을 그대로 활용할 수 있다. 또한, 진행 속력은 사용자(500)의 시간당 걸음 수와 사용자(500)의 보폭으로 계산될 수 있는데, 보폭은 사용자(500)가 미리 입력한 키 정보를 보폭으로 변환하여 계산될 수 있고, 걸음 수의 계산에는 걸음 수를 측정하는 만보계 어플리케이션의 방법이 그대로 사용될 수 있다. 만보계 어플리케이션은 일반적으로 널리 사용되고 있으므로 본 발명에서는 기술하지 않는다.

위치 잠금은 교차로가 아닌 곳에 비콘 장치(200)가 설치된 경우에도 수행될 수 있다. 예를 들어, 도 3에서 단말(100)이 (3,1,1,14) 위치를 지나가는 순간에, (3,1,1,14) 위치에 설치된 비콘 장치(200) 신호가 매우 큰 파워로 단말(100)에 수신될 것이고, 예를 들면 수신 파워가 -68dBm 정도로 클 것이고 이 값은 미리 정한 잠금 파워 값인 -70dBm 보다 크기 때문에, 단말(100)은 현재 자신의 위치를 (3,1,1,14)로 결정할 수 있다. 또, 도 3에서 단말(100)이 A에서 B를 거쳐 J 로 갈 때, (3,1,1,19)부터 (3,1,2,4) 까지의 위치 범위에서 좌회전이 가능하다. 따라서, 단말(100)은 상기 위치의 범위에서 지자기 센서 값의 변화량이 미리 정한 임계 변화량, 예를 들어 60 도를 넘어갈 때, 위치 잠금을 결정할 수 있다. 또, 도 3에서 단말(100)이 A에서 B를 거쳐 J 로 갈 때, J 위치에 비콘 장치(200)가 설치되어 있다면, 단말(100)은 (3,1,1,19)에서 (3,1,2,1)로 진행할 때 J 위치에 설치된 비콘 장치(200) 신호의 파워 증가 혹은 수신율 증가를 갑자기 경험하게 될 것이다. 따라서, 이 순간 단말(100)은 (3,1,2,1)을 자신의 위치로 결정할 수 있다.

단말(100)이 계산된 위치를 이용하여 실내 내비게이션을 수행하는 것(S404)은 단지 단말(100)의 위치와 목적지의 위치를 실내 지도(400)에 나타내 주는 것으로 종료될 수도 있고, 혹은 단말(100)의 현재 위치와 목적지와의 최단 거리 혹은 최소 시간 거리를 경로 설정 알고리즘을 이용하여 설정하고, 단말(100)이 설정된 경로의 교차점 위치에 다가가면, 단말(100)에게 화면이나 소리로 교차점에서의 길 안내를 제공함으로써 수행될 수 있다. 일반적으로 스마트폰에는 IMU 센서가 내장되어 있어 나침반 기능이 제공된다. 단말(100)은 이를 이용하여 실내에서도 단말(100)의 방향을 알 수 있어 내비게이션 수행에 도움을 줄 수 있다. 상술한 과정은 이미 일반적인 실외 내비게이션 앱에서 널리 수행되고 있으므로 본 발명에서 상세히 기술하지 않는다.

마트 같은 장소에서 사용되는 실내 내비게이션의 주요 서비스 중 하나는 원하는 물품까지 나를 인도해주는 것일 수 있다. 즉 목적지는 물품이 있는 진열대일 수 있다. 단말(100)이 모든 개별 물품의 위치를 저장한 파일을 다운로드 한다면, 단말(100)은 해당 물품의 위치를 알 수 있다. 최근 스마트폰의 성능과 저장 용량이 크게 늘어나고 있기 때문에, 단말(100)이 마트의 모든 물품 위치가 표시된 물품 정보 파일을 다운로드 받는 것도 가능하다. 그러나, 개별 물품의 경우, 물품의 수가 많을수록 필요한 정보의 양도 많기 때문에, 단말(100)이 모든 개별 물품의 위치를 저장한 파일을 다운로드 하기엔 시간과 통신 비용에 대한 부담이 클 수 있다. 따라서, 단말(100)이 마트 서버(510)에 인터넷이나 D2D 통신으로 문의하는 것이 더 효율적일 수 있다. 즉, 단말(100)은 마트 서버(510)에 인터넷을 통하거나 혹은 D2D 장치(520)를 통해서 물품의 위치를 문의할 수 있다. 한편, 품목의 경우에는 미리 품목들의 위치를 저장한 파일을 마트 서버(510) 혹은 내비게이션 앱의 운영 서버로부터 부담없이 쉽게 다운로드 받을 수 있다. 예를 들어, ‘간장’품목은 도 3의 d 위치인 (3,3,3,10) 부근에 있고, 품목 정보의 양은 물품에 비해 매우 적기 때문에, 미리 단말(100)이 저장하고 있기에 큰 부담이 없다. 따라서, 단말(100)은 자신이 위치한 곳의 마트 실내 지도(400)를 다운로드 받을 때, 품목에 대한 위치 파일을 함께 다운로드 받을 수 있고, 이를 이용하면 단말(100)은 S404 단계에서 마트 서버(510)에 문의할 필요없이 저장된 파일에서 품목의 위치를 알 수 있다.

마트가 아닌 대형 아울렛이나 지하 상가 같은 곳에서 단말(100)은 물품 위치 파일 대신 상점 정보 파일을 다운로드 받을 수 있고, 단말(100)은 S404 단계에서 상점의 위치를 상기 다운로드 받아 저장한 상점 정보 파일에 포함된 위치 정보를 이용하여 알아낼 수 있다. 상점 정보 파일에는 해당 상점의 위치 이외에도 판매하는 상품 목록이나 이벤트, 할인, 품절 상품 정보 등등이 포함될 수 있고, 단말(100)은 이러한 정보를 사용자(500)에게 화면으로 보여줄 수 있다. 특히, 사용자(500)가 단말(100)에 원하는 물품을 입력했을 때, 단말(100)은 해당 물품을 파는 다수의 상점들을 화면에 표시해 줄 수 있다. 이때 사용자(500)가 방문하기 원하는 상점들을 선택한다면, 단말(100)은 해당 상점들을 모두 방문하는 최단 혹은 최소 시간 경로를 사용자(500)에게 제공할 수 있다. 또한, 사용자(500)가 방문하는 상점 순서를 지정한다면, 단말(100)은 해당 상점을 순서대로 방문하는 최단 혹은 최소 시간 경로를 제공할 수 있다. 여기서, 최단 경로는 이동 경로의 거리가 가장 짧은 경로를 의미하고, 최소 시간 경로는 이동 시간이 가장 짧은 경로를 의미한다.

단말(100)이 실내 내비게이션을 수행할 때, 목적지가 물품이나 품목일 경우 목적지로 선택한 물품이 아닌 다른 물품에 대한 광고를 수신할 수 있는데, 이것은 소비자 맞춤형 타겟 광고가 될 수 있다. 예를 들어, A 물티슈 제품을 목적지로 선택했는데, 내비게이션이 수행되면서 B 물티슈에 대한 할인 쿠폰이 포함된 광고가 단말(100)에 수신될 수 있다. 이 경우, 사용자(500)가 B 물티슈를 구매할 확률이 증가할 수 있다. 마찬가지로, 목적지가 상점일 경우 해당 상점과 같은 품목을 판매하는 다른 상점에 대한 광고를 단말(100)이 수신할 수 있다. 이 경우, 사용자(500)는 목적지인 A 상점이 아닌 광고가 수신된 B 상점에 들어갈 수 있다.

단말(100)은 S403 단계에서 계산된 현재 위치를 저장한 후에, 저장된 위치를 목적지로 설정할 수 있다. 예를 들어, 사용자(500)가 어떤 상점에서 물건을 살 때, 단말(100)은 현재 위치를 저장할 수 있다. 이후, 사용자(500)가 물건을 반품하려고 할 때, 단말(100)은 상기 저장한 위치를 목적지 혹은 경유지로 설정할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른, 실내 내비게이션에 사용되는 단말(100)의 블록도이다. 도 6에서, 단말에 100과 다른 600의 부호가 부여되었으나, 100과 600은 모두 같은 단말을 의미한다.

도 6을 참조하면, 단말(600)은 적어도 하나의 프로세서(610), 메모리(620), 네트워크와 연결되어 통신을 수행하는 송수신 장치(630) 및 D2D 통신을 수행하는 D2D 장치(640)를 포함할 수 있다. 또한, 단말(600)은 입력 인터페이스 장치(650), 출력 인터페이스 장치(660), 저장 장치(670) 등을 더 포함할 수 있다. 단말(600)에 포함된 각각의 구성 요소들은 버스(bus)(680)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다. 다만, 단말(600)에 포함된 각각의 구성요소들은 공통 버스(680)가 아니라, 프로세서(610)를 중심으로 개별 인터페이스 또는 개별 버스를 통하여 연결될 수도 있다. 예를 들어, 프로세서(610)는 메모리(620), 송수신 장치(630), D2D 장치(640), 입력 인터페이스 장치(650), 출력 인터페이스 장치(660) 및 저장 장치(670) 중에서 적어도 하나와 전용 인터페이스를 통하여 연결될 수도 있다.

프로세서(610)는 메모리(620) 및 저장 장치(670) 중에서 적어도 하나에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 프로세서(610)는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU), 또는 본 발명의 실시예들에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 메모리(620) 및 저장 장치(670) 각각은 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(620)는 읽기 전용 메모리(read only memory, ROM) 및 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다.

본 개시의 실시 예에 따른 방법의 동작은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 프로그램 또는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 정보가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산 방식으로 컴퓨터로 읽을 수 있는 프로그램 또는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.

또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 롬(rom), 램(ram), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함할 수 있다. 프로그램 명령은 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다.

본 개시의 일부 측면들은 장치의 문맥에서 설명되었으나, 그것은 상응하는 방법에 따른 설명 또한 나타낼 수 있고, 여기서 블록 또는 장치는 방법 단계 또는 방법 단계의 특징에 상응한다. 유사하게, 방법의 문맥에서 설명된 측면들은 또한 상응하는 블록 또는 아이템 또는 상응하는 장치의 특징으로 나타낼 수 있다. 방법 단계들의 몇몇 또는 전부는 예를 들어, 마이크로프로세서, 프로그램 가능한 컴퓨터 또는 전자 회로와 같은 하드웨어 장치에 의해(또는 이용하여) 수행될 수 있다. 몇몇의 실시 예에서, 가장 중요한 방법 단계들의 적어도 하나 이상은 이와 같은 장치에 의해 수행될 수 있다.

실시 예들에서, 프로그램 가능한 로직 장치(예를 들어, 필드 프로그래머블 게이트 어레이)가 여기서 설명된 방법들의 기능의 일부 또는 전부를 수행하기 위해 사용될 수 있다. 실시 예들에서, 필드 프로그래머블 게이트 어레이(field-programmable gate array)는 여기서 설명된 방법들 중 하나를 수행하기 위한 마이크로프로세서(microprocessor)와 함께 작동할 수 있다.

이상 본 개시의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 개시의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 개시를 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

내비게이션 어플리케이션을 설치한 단말의 동작 방법으로서,
위치 표식과 실내 지도를 다운로드 받는 단계;
상기 위치 표식을 이용하여 표현되는 위치를 포함한 무선 신호를 하나 혹은 여러 대의 무선 장치로부터 수신하는 단계;
상기 수신한 무선 신호들과 상기 다운로드 받은 위치 표식과 실내 지도를 이용하여 단말의 위치를 계산하는 단계; 및
상기 계산된 위치를 이용하여 실내 내비게이션을 수행하는 단계를 포함하며,
상기 위치 표식은 상기 실내 지도의 미리 정한 위치에 미리 정한 값들을 부여한 것이고, 상기 미리 정한 값들은 층 정보를 포함하는,
단말의 동작 방법
제1 항에 있어서,
상기 위치 표식은 층 정보 이외에 길 번호 혹은 길 위치 값 혹은 상세 위치 값의 개수 중의 하나 이상을 포함하는,
단말의 동작 방법
제1 항에 있어서,
내비게이션이 수행되는 층이 하나인 경우, 상기 미리 정한 값들은 층 정보를 포함하지 않는,
단말의 동작 방법
제1 항에 있어서,
상기 실내 지도는 상기 위치 표식을 포함하는,
단말의 동작 방법
제1 항에 있어서,
단말이 상기 위치 표식을 이용하여 표현되는 위치를 포함한 무선 신호를 하나 혹은 여러 대의 무선 장치로부터 수신할 때,
상기 무선 신호는 상기 무선 장치가 설치된 높이 정보 혹은 상기 무선 신호의 송신 파워 정보 혹은 위치 표식과 실내 지도 다운로드를 위해 부여된 식별 번호 중의 하나 이상을 포함하는,
단말의 동작 방법
제1 항에 있어서,
단말이 위치 표식과 실내 지도를 다운로드 받을 때,
단말은 상기 위치 표식과 매핑된 위도와 경도 정보를 추가적으로 다운로드 받는,
단말의 동작 방법
제1 항에 있어서,
상기 위치 표식을 이용하여 표현되는 위치를 포함한 무선 신호를 송신하는 무선 장치는 WiFi AP, BLE 비콘 장치, UWB 장치 중의 하나 이상을 포함하는,
단말의 동작 방법
제1 항에 있어서,
상기 무선 신호에 포함되는 상기 위치 표식을 이용하여 표현되는 위치가 상기 지도에 표현된 두 개의 위치 표식의 사이에 있을 경우, 상기 표현되는 위치는 상기 둘 중 하나의 표식 값과 하나의 상세 위치 값으로 표현되는,
단말의 동작 방법
제8 항에 있어서,
상기 상세 위치 값의 증가 방향은 표식 값의 숫자가 증가하는 방향과 일치하는,
단말의 동작 방법
제1 항에 있어서,
위치 표식과 실내 지도를 다운로드 받는 것은,
단말이 상기 내비게이션 어플리케이션을 설치할 때 상기 어플리케이션에 포함된 상기 위치 표식과 상기 실내 지도를 다운로드 받음으로써 수행되거나, 혹은 단말이 상기 내비게이션 어플리케이션을 업데이트할 때 상기 위치 표식과 상기 실내 지도를 함께 다운로드 받음으로써 수행되거나, 혹은 단말에서 상기 내비게이션 어플리케이션이 실행될 때 단말이 실시간으로 상기 내비게이션 어플리케이션 서버나 혹은 미리 지정된 실내 지도 제공 서버로부터 상기 위치 표식과 상기 실내 지도를 다운로드 받음으로써 수행되는,
단말의 동작 방법
제1 항에 있어서,
단말이 상기 실내 지도를 다운로드 받을 때,
상기 실내 지도가 단말에 저장되어 있다면, 상기 다운로드할 실내 지도 버전이 상기 저장된 실내 지도의 버전과 일치하지 않을 때 상기 실내 지도를 다운로드 받는,
단말의 동작 방법
제1 항에 있어서,
단말이 위치 표식과 실내 지도를 다운로드 받을 때,
물품 위치 파일 혹은 품목 위치 파일 혹은 가게 위치 파일 중의 하나 이상을 추가로 함께 다운로드 받는,
단말의 동작 방법
제1 항에 있어서,
상기 수신한 무선 신호들과 상기 다운로드 받은 실내 지도를 이용하여 단말의 위치를 계산할 때,
교차로에 설치된 비콘 장치로부터 수신한 신호 파워가 미리 정한 제1 임계 파워 값보다 크거나, 혹은 상기 교차로에 설치된 비콘 장치로부터 수신한 신호 파워가 미리 정한 제2 임계 파워 값보다 크고 단말의 관성 측정 장치(inertial measurement unit, IMU) 센서에서 측정되는 방향 변화량이 미리 정한 임계 변화량보다 크거나, 혹은 상기 교차로에 연결된 길들 중에서 단말이 진행하고 있는 길과 다른 길에 위치한 비콘 장치의 수신 파워가 미리 정한 시간 동안 미리 정한 임계 파워 변화량 이상으로 증가하거나, 혹은 상기 교차로의 다른 길에 위치한 비콘 장치의 신호 수신율이 미리 정한 시간 동안 미리 정한 임계 수신율 변화량 이상으로 증가할 때,
단말의 위치를 상기 교차로의 위치로 결정하는,
단말의 동작 방법
제1 항에 있어서,
단말이 상기 계산된 위치를 이용하여 실내 내비게이션을 수행할 때,
목적지가 물품일 경우 목적지로 선택한 물품이 아닌 다른 물품에 대한 광고를 수신하거나, 혹은 목적지가 상점일 경우 목적지로 선택한 상점이 아닌 다른 상점에 대한 광고를 수신하는,
단말의 동작 방법
제1 항에 있어서,
상기 계산된 위치를 이용하여 실내 내비게이션을 수행하는 단계는,
사용자로부터 물품을 입력받는 단계;
상기 물품을 파는 다수의 상점들을 단말의 화면에 표시하는 단계; 및
상기 화면에 표시된 모든 상점들 혹은 사용자에 의하여 선택된 일부 상점들을 방문하는 최단 혹은 최저 시간 경로를 사용자에게 제공하는 단계를 포함하는,
단말의 동작 방법
제1 항에 있어서,
단말이 상기 계산된 위치를 저장한 후, 상기 저장된 위치를 내비게이션의 목적지 혹은 경유지로 설정하는,
단말의 동작 방법
단말기가 이하의 기능들을 수행하도록 하는 기록 매체에 저장되는 어플리케이션으로서, 상기 기능들은,
위치 표식과 실내 지도를 다운로드 받는 기능;
상기 위치 표식을 이용하여 표현되는 위치를 포함한 무선 신호를 하나 혹은 여러 대의 무선 장치로부터 수신하는 기능;
상기 수신한 무선 신호들과 상기 다운로드 받은 위치 표식과 실내 지도를 이용하여 단말의 위치를 계산하는 기능; 및
상기 계산된 위치를 이용하여 실내 내비게이션을 수행하는 기능을 포함하며,
상기 위치 표식은 상기 실내 지도의 미리 정한 위치에 미리 정한 값들을 부여한 것이고, 상기 미리 정한 값들은 층 정보를 포함하는,
어플리케이션