WO2014142478A1 - 음파를 이용한 위치 정보 제공 시스템 - Google Patents

음파를 이용한 위치 정보 제공 시스템 Download PDF

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WO2014142478A1
WO2014142478A1 PCT/KR2014/001905 KR2014001905W WO2014142478A1 WO 2014142478 A1 WO2014142478 A1 WO 2014142478A1 KR 2014001905 W KR2014001905 W KR 2014001905W WO 2014142478 A1 WO2014142478 A1 WO 2014142478A1
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WO
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terminal
node
location
portable
sound waves
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PCT/KR2014/001905
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English (en)
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Inventor
임동권
Original Assignee
Lim Dong-Kwon
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Publication date
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    • G01S5/18—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using ultrasonic, sonic, or infrasonic waves
    • G01S5/20—Position of source determined by a plurality of spaced direction-finders
    • G—PHYSICS
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    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/89—Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging

Definitions

  • the present invention relates to a system for providing location information using sound waves, and more particularly, it is possible to notify a user's current location in real time using sound waves having a relatively slow propagation speed in various indoors such as department stores, shopping malls, museums, and art galleries.
  • the present invention relates to a location information providing system using sound waves.
  • a positioning technology for providing a location based service can be largely classified into a network-based method using RF radio environment information, which is base station cell information of a mobile communication network, and a GPS positioning method using a GPS receiver.
  • various publications including Korean Patent Publication No. 2005-95401, propose an apparatus capable of determining a three-dimensional space location using a sound wave propagation time.
  • GPS signals are not captured in various indoors such as department stores, shopping malls, museums, and art galleries, so that the development and provision of services such as providing information on facilities or objects using location information, convenience of movement, pathfinding, and facilities search, etc. Was not easy.
  • the present invention has been proposed to solve the problems described above, by using a sound wave that can inform the user's current location in real time by using a relatively slow propagation speed of various indoors, such as department stores, shopping malls, museums, galleries, etc. To provide a location information providing system.
  • the present invention provides a user's current location through a portable location terminal, and at the same time provides a map that represents the structure of the room, as well as additional information on facilities or contents corresponding to each location of the map.
  • An object of the present invention is to provide a location information providing system using sound waves that can provide an application service.
  • the system for providing location information using sound waves is fixedly installed at a specific location in the room, and emits sound waves in an inaudible frequency band including its own number, absolute position information, and signal generation time, respectively.
  • a plurality of node signal generators And receiving sound waves emitted from the plurality of node signal generators, calculating a distance from the node signal generator using a difference between the signal generation time and the reception time, and combining the calculated distance and absolute position information.
  • a portable location terminal for calculating its current location and displaying the calculated current location on a display.
  • the node signal generator receives a sound wave including the unique number and the signal generation time of the portable location terminal from the portable location terminal, and transmits the sound wave emitted from the portable location terminal to the management server,
  • the management server calculates a current position of the portable location terminal using a unique number of the portable location terminal, a signal generation time, and a time when a sound wave is received by the node signal generator.
  • the portable location terminal includes a terminal microphone for receiving sound waves emitted from the node signal generator; A distance calculator for calculating a distance to the node signal generator using a difference between a signal generation time and a reception time of the sound wave received through the terminal microphone is combined with the calculated distance and absolute position information to determine its current position.
  • a terminal position calculating unit comprising a position calculating unit for calculating; A terminal timer configured to provide a current time of receiving the sound wave to a distance calculator of the terminal position calculator; A terminal memory for recording a map representing the structure of the room; And a display unit for mapping and displaying current location information of the portable location terminal provided by the terminal location calculator on a map provided from the terminal memory.
  • the mobile terminal may further include a management server configured to receive and record current location information of the portable location terminal from the node signal generator or the portable location terminal.
  • the management server preferably provides a map indicating the structure of the room to the portable location terminal.
  • the management server provides the portable location terminal with a description of the facilities of each zone represented on the map or a description of each content represented on the map together with the map. Preferably, the description and the current location are displayed.
  • the location information providing system using sound waves of the present invention informs the user's current location in real time using sound waves having a relatively slow propagation speed in various indoors such as department stores, shopping malls, museums, and art galleries.
  • FIG. 1 illustrates a map provided in a system for providing location information using sound waves according to the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing a position calculation method of the position information providing system using sound waves according to the present invention.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a portable location terminal of the system for providing location information using sound waves according to the present invention.
  • FIG. 6 is a configuration diagram illustrating a management server of a system for providing location information using sound waves according to the present invention.
  • the term 'indoor' described below refers to various places including department stores, shopping malls, museums, art galleries, and movie theaters.
  • the portable location terminal 20 includes a location terminal specially manufactured for the application of the present invention and provided in a rental form, and a portable communication terminal such as a smart phone or a tablet PC owned by the user.
  • the present invention is applied by installing a separate application, and since the microphone and the speaker mounted thereon may be utilized as it is, the sound wave signal may be recognized in a general portable communication terminal.
  • the node signal generator 10 emits sound waves in an inaudible frequency band
  • the portable location terminal 20 uses the time t taken to receive the emitted sound waves and the speed v of the sound waves.
  • the current position of the portable position terminal 20 is calculated and provided based on the absolute position information of each node signal generator 10 and the distance s between the portable position terminal 20.
  • the current location of the portable location terminal 20 is calculated through known triangulation methods, etc., and the calculated current location is displayed on a map m representing an indoor structure such as a museum.
  • the present invention is fixedly installed in various areas of the room so as to provide location information, and receives the node signal generator 10 and the sound waves emitted from the node signal generator 10 to emit sound waves. It includes a portable location terminal 20 for calculating and displaying the current location. In addition, the management server 30 can be added as needed.
  • the node signal generator 10 basically includes a node speaker 14 to emit sound waves to the portable location terminal 20.
  • the node microphone 15 may be added to receive sound waves from the portable location terminal 20.
  • the portable location terminal 20 is provided in a rental form to a user in a museum and the like, and basically includes a terminal microphone 21 to receive sound waves emitted from the node signal generator 10.
  • the front of the portable location terminal 20 is provided with a display unit 25 so that the map m corresponding to the indoor structure is displayed.
  • the map m the current position 20 'of the portable location terminal 20 is displayed (' star 'shape).
  • the terminal speaker 27 is added to the rear to emit sound waves toward the node signal generator 10 as an example.
  • the management server (see 30 in FIG. 6) tracks and records the movement path of the portable location terminal 20, and further provides various services information including the map m to the portable location terminal 20. Although not shown in FIG. 3, the management server 30 is installed in various places including the management room.
  • the node signal generator 10 is fixedly installed at a specific location in the room, and emits sound waves of an inaudible frequency band including its own ID (ID_node), absolute position information, and signal generation time, respectively.
  • ID_node its own ID
  • absolute position information absolute position information
  • signal generation time signal generation time
  • the node signal generator 10 includes a plurality of node signal generators 10, the node signal generator 10 includes its own number ID_node so as to distinguish them from each other.
  • Absolute location information includes latitude, longitude and altitude of the location where it is installed.
  • the signal generation time means the time at which sound waves are generated.
  • the reason for using latitude, longitude, and altitude for absolute position information above is a conventional satellite positioning device (GPS) in a local positioning device using sound waves of the present invention when the terminal or other portable equipment to which the present invention is applied is taken out. It is to be able to pass the information in a seamless (seamless).
  • GPS satellite positioning device
  • the satellite positioning device when it enters from the outside from the outside, the satellite positioning device is also used to continuously transfer to the local positioning device using the sound wave of the present invention. That is, when using the program to use the satellite positioning device when the outside is to be able to receive the coordinates through the present invention indoors.
  • the node signal generator 10 includes a node memory 11, a node timer 12, a node sound wave generator 13, a node speaker 14, a node microphone 15, and a node wired / wireless communication unit. 16 and the node control unit 17 are included.
  • the node memory 11 stores the above-described unique number, absolute position information, signal generation time, and the like. Of course, various application programs for processing the node signal generator 10 and the like are also stored.
  • the node timer 12 is a type of clock that provides the node controller 17 with the current time so that the time at which sound waves are emitted can be known. As such, the time provided by the node timer 12 corresponds to a signal generation time stored in the node memory 11.
  • the node sound wave generator 13 generates sound waves of an inaudible frequency band each including the unique number and absolute position information provided from the node memory 11 and the signal generation time information provided from the node timer 12.
  • the reason for using sound waves in the inaudible frequency band is to prevent visitors from listening in the room, and various information such as unique numbers are included in the sound waves through various signal processing and signal modulation.
  • the node speaker 14 emits sound waves generated by the node sound wave generator 13. Since sound waves may be transmitted using an antenna or an ultrasonic oscillator in addition to the speaker, it is obvious that such an antenna or an ultrasonic oscillator is substantially the same as the node speaker 14.
  • the node microphone 15 and the node wired / wireless communication unit 16 are added as necessary.
  • the node microphone 15 receives sound waves emitted from the portable location terminal 20, and the node wired / wireless communication unit 16 receives the received sound waves.
  • the portable location terminal 20 emits a sound wave including its unique number ID_terminal and a signal generation time t_t to the node signal generator 10, and the node signal generator 10 receives the sound wave therefrom.
  • the time t_n is added to the management server 30.
  • the management server 30 may calculate the current location of the portable location terminal 20 and manage the calculated results collectively. .
  • the node controller 17 is the overall process of the node signal generator 10, including the node memory 11, the node timer 12, the node sound wave generator 13, the node wired and wireless communication unit 16 and the like described above. In charge of.
  • the portable location terminal 20 receives sound waves emitted from the plurality of node signal generators 10, and calculates a distance from the node signal generator 10 using the difference between the signal generation time and the reception time. Further, the calculated current position is calculated by combining the calculated distance and absolute position information, and the calculated current position is displayed on the display unit 25.
  • the portable location terminal 20 includes a terminal microphone 21, a filter unit 21a, a terminal position calculator 22, a terminal timer 23, a terminal memory 24, and a display unit 25. ), A terminal sound wave generator 26, a terminal speaker 27, a terminal wireless communication unit 28, and a terminal controller 29.
  • the terminal microphone 21 receives sound waves emitted from the node signal generator 10.
  • a sound wave receiving antenna may be used, and the terminal microphone 21 and the sound wave receiving antenna may be viewed as substantially the same configuration.
  • the filter unit 21a filters the sound waves received through the terminal microphone 21 to remove noise.
  • a low noise amplifier (LNA) or the like may be connected to the filter unit 21a.
  • LNA low noise amplifier
  • the terminal position calculating section 22 calculates the current position of the portable position terminal 20.
  • the terminal position calculator 22 includes, for example, a distance calculator 22a for calculating a distance and a position calculator 22b for calculating a current position based on the calculated distance.
  • the distance calculator 22a is a difference between the signal generation time t1 (ie, the sound wave emission time of the node signal generator) and the reception time t2 (ie, the time received from the portable location terminal) included in the received sound wave.
  • the position calculator 22b calculates the current position of the portable location terminal 20 by combining the calculated distance and absolute position information.
  • the position calculator 22b usually calculates the distances to the three nearest node signal generators 10, respectively, and calculates the current position using a known triangulation formula or the like in consideration of absolute position information.
  • the terminal position calculating unit 22 composed of the distance calculating unit 22a and the position calculating unit 22b can determine where the portable position terminal 20 is currently located in an indoor space such as a museum. Further, the calculated current position is displayed on the display unit 25 to be described later, and informs the holder (eg, a visitor, etc.) of the holder.
  • the terminal timer 23 provides the distance between the node signal generator 10 and the portable location terminal 20 as described above by providing the current time at which the sound wave is received to the distance calculator 22a of the terminal position calculator 22. To calculate.
  • the terminal memory 24 basically records the map m representing the structure of the room and the calculated current position information.
  • the map m is usually composed of an image file and is displayed on the display unit 25 through predetermined signal processing.
  • the current location (see 20 'of FIG. 3) of the portable location terminal 20 is also mapped to the map m.
  • the terminal memory 24 also stores various pieces of information corresponding to the map m.
  • the various information includes information on various contents such as entrances, parking locations, and convenience facilities, as well as descriptions of objects or exhibits. Accordingly, the map m and the information are displayed on the display unit 25 to provide more various services.
  • the display unit 25 an LCD panel or the like may be used, and a touch screen may be mounted to improve convenience.
  • the display unit 25 displays a map m representing various indoor structures and various kinds of information.
  • a touch screen is included, the display unit 25 touches a specific area displayed to acquire necessary information.
  • the terminal sound wave generator 26 and the terminal speaker 27 are used to finally record the current position of the portable location terminal 20 in the management server 30 as described above.
  • the terminal sound wave generator 26 generates sound waves in the inaudible frequency band including the unique number ID_terminal and the signal generation time t_t of the portable location terminal 20 itself.
  • the terminal speaker 27 emits sound waves generated by the terminal sound wave generator 26.
  • the sound waves emitted from the portable location terminal 20 are received through the node microphone 15, and the node signal generator 10 adds the time t_n at which the sound waves are received, and then, through the node wired / wireless communication unit 16, the management server ( 30).
  • the management server 30 calculates the current position of the portable location terminal 20 using this.
  • a method of directly transmitting data signal-processed information to the management server 30 instead of sound waves in the portable location terminal 20 may also be used.
  • the terminal wireless communication unit 28 is used.
  • the method of obtaining information on the current location of the portable location terminal 20 in the management server 30 may be directly transmitted from the portable location terminal 20 or received through the node signal generator 10. Anything is therefore applicable.
  • the received information may be directly provided with the current position calculated by the terminal position calculation unit 22 of the portable location terminal 20, and the unique number, sound wave emission signal, sound wave arrival signal, etc. of the portable location terminal 20 may be provided.
  • basic information for calculating the location of the portable location terminal 20 may be provided.
  • the terminal wireless communication unit 28 which has not been described above, is used for communication for various purposes, such as receiving the map m from the management server 30 or transmitting current location data to the management server 30, and the terminal controller 29. Is responsible for the overall process of the portable location terminal 20.
  • the present invention preferably further comprises a management server 30 for recording the current location information of the portable location terminal 20.
  • the management server 30 includes a location information database 31, a map database 32, a guide information database 33, a server wired / wireless communication unit 34, a server location operation unit 35, and a central processing unit.
  • Device 36 includes a location information database 31, a map database 32, a guide information database 33, a server wired / wireless communication unit 34, a server location operation unit 35, and a central processing unit.
  • Device 36 includes a location information database 31, a map database 32, a guide information database 33, a server wired / wireless communication unit 34, a server location operation unit 35, and a central processing unit.
  • the location information database 31 records the unique number and current location of the portable location terminal 20 possessed by each user (for example, a museum visitor). This allows you to see the path of multiple users.
  • the present invention may be used for various purposes, such as finding a lost child using the current location of the portable location terminal 20.
  • the map database 32 stores a map m corresponding to the structure of the room managed by the management server 30.
  • the map m stored in the map database 32 is transmitted to the remote portable location terminal 20 through the server wired / wireless communication unit 34.
  • the map database 32 also stores the installation location and the unique number of the node signal generator 10 installed indoors.
  • information (or description) of various facilities or contents corresponding to each location of the map m is also stored and provided to the portable location terminal 20 together with the map m.
  • the server position calculator 35 receives the unique number and sound wave generation time of the portable position terminal 20 from the node signal generator 10, the reception time and the unique number from the node signal generator 10, and the like. ) Calculates the current position of the portable location terminal 20.
  • the central processing unit 36 controls the respective components of the management server 30 described above.

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Abstract

본 발명은 음파를 이용한 위치 정보 제공 시스템에 관한 것으로,특히 쇼핑몰, 박물관, 미술관 등 GPS의 신호가 도달하지 않는 실내에서 상대적으로 전파 속도가 느린 음파를 이용하여 전용 단말기 또는 마이크와 스피커가 포함된 일반적인 휴대장비를 소지한 사용자의 현재 위치를 실시간으로 알려줄 수 있는 음파를 이용한 위치 정보 제공 시스템에 관한 것이다.

Description

음파를 이용한 위치 정보 제공 시스템
본 발명은 음파를 이용한 위치 정보 제공 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 백화점, 쇼핑몰, 박물관, 미술관 등과 같은 각종 실내에서 상대적으로 전파 속도가 느린 음파를 이용하여 사용자의 현재 위치를 실시간으로 알려줄 수 있는 음파를 이용한 위치 정보 제공 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 위치기반 서비스(LBS: Location Based Service) 제공을 위한 측위 기술은 크게 이동통신망의 기지국 셀 정보인 RF 전파환경 정보를 이용하는 네트워크 기반 방식과 GPS 수신기를 이용한 GPS 측위 방식으로 분류할 수 있다.
그러나, 이러한 방식들은 모두 전파 수신 환경이 좋은 실외에서 사용되기에는 적합하지만 실내와 같은 음영지역에는 적합하지 않다는 문제점이 있고, 고가의 송수신 장비 및 중계 장치가 필요하며, 고 에너지의 전파에 노출시 인체에 해롭다는 문제점이 있었다.
이에, 한국공개특허 제2005-95401호 등을 비롯한 다양한 문헌에서는 음파의 전달시간을 이용하여 삼차원 공간 위치를 파악할 수 있는 장치를 제안하고 있다. 즉, 음파의 발생 시간과 음파가 도달하는데 걸린 시간을 이용하여 거리(S=V×T)를 구하고, 삼각측량 방식 등을 이용하여 위치를 파악한다.
그러나, 음파를 이용한 위치 측위 기술들은 단순히 삼차원 공간 위치 그 자체를 파악하는데 그치는 것이라는 점에서 그 응용성이 떨어진다는 문제점이 있었다.
예컨대, 백화점, 쇼핑몰, 박물과 및 미술관과 같은 다양한 실내에서는 GPS 신호가 포착되지 않아 위치 정보를 활용한 시설 또는 사물의 정보 제공, 이동 편리성, 길 찾기 및 시설물 찾기 등과 같은 서비스를 개발 및 제공하기가 용이하지 않았다.
특히, 근접한 전파발생기에서 발생된 전파의 세기 등을 사용한 경우와 같이 전파에 의존한 측위 시스템은 오차가 크고 변수가 많아 실용적인 기능을 발휘하지 못하고 있다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 백화점, 쇼핑몰, 박물관, 미술관 등과 같은 각종 실내 상대적으로 전파 속도가 느린 음파를 이용하여 사용자의 현재 위치를 실시간으로 알려줄 수 있는 음파를 이용한 위치 정보 제공 시스템을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 사용자의 현재 위치를 휴대용 위치 단말기를 통해 제공하면서 그와 동시에 실내의 구조를 표현한 맵(map)은 물론, 맵의 각 위치에 대응하는 시설물이나 컨텐츠에 대한 부가 정보도 제공함으로써 다양한 응용 서비스를 제공할 수 있는 음파를 이용한 위치 정보 제공 시스템을 제공하고자 한다.
이를 위해, 본 발명에 따른 음파를 이용한 위치 정보 제공 시스템은 실내의 특정 위치에 각각 고정 설치되며, 자신의 고유 번호와, 절대 위치 정보 및 신호 발생 시각을 포함한 비가청 주파수 대역의 음파를 각각 방출하는 복수개의 노드 신호 발생기; 및 복수개의 상기 노드 신호 발생기에서 방출된 음파를 각각 수신하고, 상기 신호 발생 시각과 수신 시각의 차이를 이용하여 상기 노드 신호 발생기와의 거리를 산출하고, 상기 산출된 거리 및 절대 위치 정보를 조합하여 자신의 현재 위치를 산출하며, 상기 산출된 현재 위치를 디스플레이에 표시하는 휴대용 위치 단말기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 노드 신호 발생기는 상기 노드 신호 발생기의 고유 번호 및 절대 위치 정보를 기록하는 노드 메모리와; 상기 신호 발생 시각을 제공하는 노드 타이머와; 상기 노드 메모리에서 제공된 고유 번호 및 절대 위치 정보와, 상기 노드 타이머에서 제공된 신호 발생 시각 정보를 포함한 상기 비가청 주파수 대역의 음파를 생성하는 노드 음파 생성부; 및 상기 노드 음파 생성부에서 생성된 음파를 방출하는 노드 스피커;를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 노드 신호 발생기는 상기 휴대용 위치 단말기로부터 상기 휴대용 위치 단말기의 고유 번호와 신호 발생 시각을 포함한 음파를 수신하고, 상기 휴대용 위치 단말기에서 방출된 음파를 수신한 시각과 함께 관리 서버로 전송하고, 상기 관리 서버는 상기 휴대용 위치 단말기의 고유 번호와, 신호 발생 시각 및 상기 노드 신호 발생기에서 음파를 수신한 시각을 이용하여 상기 휴대용 위치 단말기의 현재 위치를 산출하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 휴대용 위치 단말기는 상기 노드 신호 발생기에서 방출된 음파를 수신하는 단말 마이크와; 상기 단말 마이크를 통해 수신된 음파의 신호 발생 시각과 수신 시각의 차이를 이용하여 상기 노드 신호 발생기와의 거리를 산출하는 거리 산출부 및 상기 산출된 거리 및 절대 위치 정보를 조합하여 자신의 현재 위치를 산출하는 위치 산출부로 이루어진 단말 위치 연산부와; 상기 단말 위치 연산부의 거리 산출부에 상기 음파를 수신한 현재 시각을 제공하는 단말 타이머와; 상기 실내의 구조를 나타내는 맵(map)을 기록하는 단말 메모리; 및 상기 단말 메모리에서 제공된 맵에 상기 단말 위치 연산부에서 제공된 상기 휴대용 위치 단말기의 현재 위치 정보를 맵핑하여 디스플레이하는 디스플레이부;를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 노드 신호 발생기 또는 휴대용 위치 단말기로부터 상기 휴대용 위치 단말기의 현재 위치 정보를 제공받아 기록하는 관리 서버를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 관리 서버는 상기 휴대용 위치 단말기에 상기 실내의 구조를 나타내는 맵(map)을 제공하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 관리 서버는 상기 맵에 표현된 각 구역의 시설에 대한 설명 또는 상기 맵에 표현된 각 콘텐츠에 대한 설명을 상기 맵과 함께 상기 휴대용 위치 단말기에 제공하고, 상기 휴대용 위치 단말기는 상기 맵과, 상기 설명 및 상기 현재 위치를 디스플레이하는 것이 바람직하다.
이상과 같은 본 발명의 음파를 이용한 위치 정보 제공 시스템은 백화점, 쇼핑몰, 박물관 및 미술관과 등과 같은 각종 실내에서 상대적으로 전파 속도가 느린 음파를 이용하여 사용자의 현재 위치를 실시간으로 알려준다.
또한, 사용자의 현재 위치를 휴대용 위치 단말기를 통해 제공시 실내의 구조를 표현한 맵과 시설물이나 컨텐츠에 대한 부가 정보를 함께 제공함으로써 다양한 응용 서비스를 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 음파를 이용한 위치 정보 제공 시스템에서 제공되는 맵을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 음파를 이용한 위치 정보 제공 시스템의 위치 산출 방법을 나타낸 도이다.
도 3은 본 발명에 따른 음파를 이용한 위치 정보 제공 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 음파를 이용한 위치 정보 제공 시스템의 노드 신호 발생기를 나타낸 구성도이다.
도 5는 본 발명에 따른 음파를 이용한 위치 정보 제공 시스템의 휴대용 위치 단말기를 나타낸 구성도이다.
도 6은 본 발명에 따른 음파를 이용한 위치 정보 제공 시스템의 관리 서버를 나타낸 구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 음파를 이용한 위치 정보 제공 시스템에 대해 상세히 설명한다.
다만, 이하에서 설명하는 '실내'라 함은 백화점, 쇼핑몰, 박물관, 미술관 및 영화관을 포함한 다양한 장소를 의미하는 것으로 한다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명은 박물관이나 미술관과 같은 실내(I)의 여러 장소에 노드 신호 발생기(10)를 각각 고정 설치한다. 또한, 도 2에 도시된 바와 같이 사용자(예: 박물관 관람객 등)가 소지한 휴대용 위치 단말기(20)는 자신의 현재 위치를 산출하여 그 사용자에게 알린다.
단, 휴대용 위치 단말기(20)는 본 발명의 적용을 위해 특별히 제작되어 대여 형식 등으로 제공되는 위치 단말기 및 이용자 자신이 소지한 스마트 폰이나 태블릿 PC 같은 휴대용 통신단말기 등을 포함한다.
스마트 폰이나 태블릿 PC 등인 경우에는 별도의 어플리케이션을 설치함으로써 본 발명이 적용되며, 자체에 탑재되어 있는 마이크와 스피커를 그대로 활용하면 되므로 음파 신호를 일반적인 휴대용 통신단말기에서도 인식할 수 있는 장점이 있다.
이를 위해 노드 신호 발생기(10)에서 비가청 주파수 대역의 음파를 방출하고, 휴대용 위치 단말기(20)는 상기 방출된 음파를 수신하는데 걸린 시간(t) 및 음파의 속도(v)를 이용하여 노드 신호 발생기(10)와 휴대용 위치 단말기(20) 사이의 거리(s=v×t)를 산출한다.
또한, 각 노드 신호 발생기(10)의 절대 위치 정보 및 휴대용 위치 단말기(20) 사이의 거리(s)를 근거로 휴대용 위치 단말기(20)의 현재 위치를 산출하여 제공한다. 휴대용 위치 단말기(20)의 현재 위치는 공지된 삼각측량법 등을 통해 산출되며, 산출된 현재 위치는 박물관 등 실내 구조를 나타낸 맵(m)에 표시된다.
예컨대, 도 2에서 사용자가 이동하여 특정 위치에 있는 경우에는 여러 개의 노드 신호 발생기(10a 내지 10i) 중 휴대용 위치 단말기(20)에 인접한 5개의 노드 신호 발생기(10b, 10c, 10d, 10e, 10h)에서 각각 거리(S1 내지 S5)를 산출하고 이를 통해 휴대용 위치 단말기(20)의 현재 위치를 산출하여 표시한다.
한편, 도 3과 같이 본 발명은 위치 정보를 제공할 수 있도록 실내의 여러 구역에 각각 고정 설치되며 음파를 방출하는 노드 신호 발생기(10) 및 상기 노드 신호 발생기(10)에서 방출된 음파를 수신하여 현재 위치를 산출하고 표시하여 주는 휴대용 위치 단말기(20)를 포함한다. 또한, 필요에 따라서는 관리 서버(30)를 추가할 수도 있다.
노드 신호 발생기(10)는 기본적으로 노드 스피커(14)를 포함하고 있어서 음파를 휴대용 위치 단말기(20)로 방출한다. 또한, 후술하겠지만 노드 마이크(15)를 추가하여 휴대용 위치 단말기(20)로부터 음파를 수신하기도 한다.
휴대용 위치 단말기(20)는 일 예로 박물과 등에서 이용객에게 대여 형식으로 제공되며, 기본적으로는 단말 마이크(21)를 포함하고 있어서 노드 신호 발생기(10)에서 방출된 음파를 수신한다.
특히 휴대용 위치 단말기(20)의 전면에는 디스플레이부(25)가 구비되어 있어서 실내 구조에 대응하는 맵(m)이 디스플레이된다. 맵(m)에는 휴대용 위치 단말기(20)의 현재 위치(20')가 표시('별' 모양)된다. 또한, 후술하겠지만 일 예로 후면에 단말 스피커(27)를 추가하여 노드 신호 발생기(10)를 향해 음파를 방출한다.
관리 서버(도 6의 30 참조)는 휴대용 위치 단말기(20)의 이동 경로를 추적 및 기록하고, 나아가 휴대용 위치 단말기(20)에 맵(m)을 비롯한 각종 서비스 정보를 제공한다. 도 3에서는 도시를 생략했지만 이러한 관리 서버(30)는 관리실을 비롯한 각종 장소에 설치된다.
좀더 구체적으로, 노드 신호 발생기(10)는 실내의 특정 위치에 각각 고정 설치되며, 자신의 고유 번호(ID_node)와, 절대 위치 정보 및 신호 발생 시각을 포함한 비가청 주파수 대역의 음파를 각각 방출한다.
노드 신호 발생기(10)는 복수개가 구비되어 있으므로 이들을 서로 구별할 수 있도록 자신의 고유 번호(ID_node)를 포함한다. 절대 위치 정보는 자신이 설치된 위치의 위도, 경도 및 고도 등을 포함한다. 신호 발생 시각은 음파를 발생하는 시각을 의미한다.
위에서 절대 위치 정보에 위도, 경도 및 고도 등을 사용하는 이유는 본 발명이 적용되는 단말기나 타 휴대장비 등을 외부로 가지고 나갔을 때 본 발명의 음파를 이용한 국부측위장치에서 통상의 위성측위장치(GPS)로 연속적(seamless)으로 정보를 넘겨줄 수 있도록 하기 위함이다.
또한, 그와 반대로 외부에서 내부로 들어왔을 때 역시 위성측위장치에서 본 발명의 음파를 이용한 국부측위장치로 연속적으로 넘어가기 위한 것이다. 즉, 프로그램을 사용할 때 외부에 있을 때는 위성측위장치를 사용하고 실내에서는 본 발명을 통해 좌표를 받을 수 있도록 하기 위함이다.
이러한 노드 신호 발생기(10)는 도 4에 도시된 바와 같이 노드 메모리(11), 노드 타이머(12), 노드 음파 생성부(13), 노드 스피커(14), 노드 마이크(15), 노드 유무선 통신부(16) 및 노드 제어부(17)를 포함한다.
노드 메모리(11)에는 상술한 고유 번호, 절대 위치 정보 및 신호 발생 시각 등이 저장된다. 물론, 그 이외에 당해 노드 신호 발생기(10)의 프로세싱을 위한 각종 응용프로그램 등도 저장된다.
노드 타이머(12)는 일종의 시계로서 현재 시각을 노드 제어부(17)에 제공함으로써 음파가 방출되는 시각을 알 수 있게 한다. 이와 같이 노드 타이머(12)에서 제공된 시각은 노드 메모리(11)에 저장된 신호 발생 시각에 해당한다.
노드 음파 생성부(13)는 노드 메모리(11)에서 제공된 고유 번호 및 절대 위치 정보와, 노드 타이머(12)에서 제공된 신호 발생 시각 정보가 각각 포함된 비가청 주파수 대역의 음파를 생성한다.
비가청 주파수 대역의 음파를 사용하는 이유는 실내의 관람객들이 듣지 못하게 하기 위함이며, 각종 신호처리 및 신호변조를 통해 음파에 고유 번호 등과 같은 각종 정보가 포함된다.
노드 스피커(14)는 노드 음파 생성부(13)에서 생성된 음파를 방출한다. 음파는 스피커 이외에 안테나 또는 초음파 발진기를 사용하여 송출할 수도 있으므로 이러한 안테나나 초음파 발진기도 실질적으로는 노드 스피커(14)와 동일한 것임은 자명하다.
노드 마이크(15) 및 노드 유무선 통신부(16)는 필요에 따라 추가되는 것으로, 노드 마이크(15)는 휴대용 위치 단말기(20)에서 방출된 음파를 수신하며, 노드 유무선 통신부(16)는 수신된 음파를 관리 서버(30)로 전송한다.
즉, 휴대용 위치 단말기(20)는 자신의 고유 번호(ID_terminal)와 신호 발생 시각(t_t)을 포함한 음파를 노드 신호 발생기(10)로 방출하고, 노드 신호 발생기(10)는 거기에 음파를 수신한 시각(t_n)을 더해 관리 서버(30)로 전송한다.
이를 통해 휴대용 위치 단말기(20)에서 사용자의 현재 위치를 산출하여 제공하는 것과는 별도로 관리 서버(30)에서도 휴대용 위치 단말기(20)의 현재 위치를 산출하고 그 산출된 결과를 일괄하여 관리할 수 있게 된다.
한편, 노드 제어부(17)는 이상에서 설명한 노드 메모리(11), 노드 타이머(12), 노드 음파 생성부(13) 및 노드 유무선 통신부(16) 등을 비롯하여 당해 노드 신호 발생기(10)의 전반적인 프로세스를 담당한다.
휴대용 위치 단말기(20)는 복수개의 노드 신호 발생기(10)에서 방출된 음파를 각각 수신하고, 신호 발생 시각과 수신 시각의 차이를 이용하여 노드 신호 발생기(10)와의 거리를 산출한다. 나아가, 산출된 거리 및 절대 위치 정보를 조합하여 자신의 현재 위치를 산출하며, 산출된 현재 위치를 디스플레이부(25)에 표시한다.
이러한 휴대용 위치 단말기(20)는 도 5에 도시된 바와 같이 단말 마이크(21), 필터부(21a), 단말 위치 연산부(22), 단말 타이머(23), 단말 메모리(24), 디스플레이부(25), 단말 음파 생성부(26), 단말 스피커(27), 단말 무선 통신부(28) 및 단말 제어부(29)를 포함한다.
단말 마이크(21)는 노드 신호 발생기(10)에서 방출된 음파를 수신한다. 다만, 단말 마이크(21) 대신 음파 수신 안테나가 사용될 수 있으며 단말 마이크(21)와 음파 수신 안테나는 실질적으로 동일한 구성으로 볼 수 있다.
필터부(21a)는 단말 마이크(21)를 통해 수신된 음파를 필터링하여 노이즈를 제거한다. 이러한 필터부(21a)에는 저잡음 증폭기(LNA: Low Noise Amplifier) 등이 연결 설치될 수도 있다.
단말 위치 연산부(22)는 당해 휴대용 위치 단말기(20)의 현재 위치를 연산한다. 이러한 단말 위치 연산부(22)는 일 예로 거리를 산출하는 거리 산출부(22a) 및 상기 산출된 거리를 근거로 현재 위치를 산출하는 위치 산출부(22b)로 이루어진다.
거리 산출부(22a)는 수신된 음파에 포함되어 있는 신호 발생 시각(t1)(즉, 노드 신호 발생기의 음파 방출 시각)과 수신 시각(t2)(즉, 휴대용 위치 단말기에서 수신한 시각)의 차이(t=t2-t1)을 이용하여 노드 신호 발생기(10)와 휴대용 위치 단말기(20) 사이의 거리(s=v×t)를 연산한다.
위치 산출부(22b)는 상기 산출된 거리 및 절대 위치 정보를 조합하여 휴대용 위치 단말기(20)의 현재 위치를 산출한다. 위치 산출부(22b)는 보통 가장 가까운 3개의 노드 신호 발생기(10)와의 거리를 각각 산출하고, 그와 함께 절대 위치 정보를 고려하여 공지된 삼각측량 공식 등으로 현재 위치를 산출한다.
이와 같이 거리 산출부(22a)와 위치 산출부(22b)로 이루어진 단말 위치 연산부(22)에 의해 휴대용 위치 단말기(20)가 박물관 등의 실내 공간 중 현재 어느 위치에 있는지 알 수 있다. 나아가 산출된 현재 위치는 후술할 디스플레이부(25)에 표시되어 그 소지자(예: 관람객 등)에게 알려 준다.
단말 타이머(23)는 음파를 수신한 현재 시각을 단말 위치 연산부(22)의 거리 산출부(22a)에 제공함으로써 상술한 바와 같이 노드 신호 발생기(10)와 휴대용 위치 단말기(20) 사이의 거리를 산출할 수 있게 한다.
단말 메모리(24)는 기본적으로 실내의 구조를 나타내는 맵(m)과 산출된 현재 위치 정보를 기록한다. 맵(m)은 보통 이미지 파일로 이루어져 있어서 소정의 신호처리를 통해 디스플레이부(25)에 표출된다. 이때, 맵(m)에 휴대용 위치 단말기(20)의 현재 위치(도 3의 20' 참조)도 함께 표시되도록 맵핑(mapping)된다.
또한, 단말 메모리(24)에는 맵(m)에 대응하는 각종 정보도 함께 저장된다. 각종 정보로는 출입구, 주차위치, 편의시설과 같은 각종 시설에 대한 정보는 물론 사물 또는 전시물에 대한 설명 등을 비롯한 각종 컨텐츠에 대한 정보도 포함한다. 따라서, 디스플레이부(25)에 맵(m) 및 정보가 표시되어 더욱 다양한 서비스를 제공한다.
디스플레이부(25)는 LCD 패널 등이 사용될 수 있으며 편리성 향상을 위해 터치 스크린이 탑재된 것이 적용될 수 있다. 이러한 디스플레이부(25)에는 실내 구조를 나타내는 맵(m)과 각종 정보가 디스플레이되며, 터치 스크린을 포함한 경우 디스플레이된 특정 구역을 터치하여 필요한 정보를 획득한다.
한편, 단말 음파 생성부(26) 및 단말 스피커(27)는 상술한 바와 같이 휴대용 위치 단말기(20)의 현재 위치가 최종적으로 관리 서버(30)에 기록되게 하는데 사용된다.
즉, 단말 음파 생성부(26)는 휴대용 위치 단말기(20) 자체의 고유 번호(ID_terminal) 및 신호 발생 시각(t_t)이 포함된 비가청 주파수 대역의 음파를 생성한다. 단말 스피커(27)는 단말 음파 생성부(26)에서 생성한 음파를 방출한다.
휴대용 위치 단말기(20)에서 방출된 음파는 노드 마이크(15)를 통해 수신되고, 노드 신호 발생기(10)는 음파를 수신한 시각(t_n)을 더한 후 노드 유무선 통신부(16)를 통해 관리 서버(30)로 전송한다. 관리 서버(30)는 이를 이용하여 휴대용 위치 단말기(20)의 현재 위치를 산출한다.
다만, 휴대용 위치 단말기(20)에서 음파 대신 데이터 신호처리된 정보를 직접 관리 서버(30)로 전송하는 방법도 사용될 수 있다. 이때, 단말 무선 통신부(28)가 사용된다.
이와 같이, 관리 서버(30)에서 휴대용 위치 단말기(20)의 현재 위치에 대한 정보를 획득하는 방법은 휴대용 위치 단말기(20)로부터 직접 전송받는 방식 및 노드 신호 발생기(10)를 통해 전송받는 방식이 있으므로 어느 것이나 적용 가능하다.
또한, 전송받는 정보도 휴대용 위치 단말기(20)의 단말 위치 연산부(22)에 산출한 현재 위치를 직접 제공받을 수도 있고, 휴대용 위치 단말기(20)의 고유번호, 음파 방출신호, 음파 도달 신호 등을 비롯하여 휴대용 위치 단말기(20)의 위치를 산출할 수 있는 기본 정보를 제공받을 수도 있다.
위에서 설명을 생략한 단말 무선 통신부(28)는 관리 서버(30)로부터 맵(m)을 전송받거나, 관리 서버(30)로 현재 위치 데이터를 전송하는 등 다양한 목적의 통신에 사용되고, 단말 제어부(29)는 당해 휴대용 위치 단말기(20)의 전반적인 프로세스를 담당한다.
한편, 본 발명은 휴대용 위치 단말기(20)의 현재 위치 정보를 기록하는 관리 서버(30)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
이러한 관리 서버(30)는 도 6에 도시된 바와 같이 위치 정보 데이터베이스(31), 맵 데이터베이스(32), 안내정보 데이터베이스(33), 서버 유무선 통신부(34), 서버 위치 연산부(35) 및 중앙처리장치(36)를 포함한다.
위치 정보 데이터베이스(31)는 각 사용자(예: 박물관 관람객)가 소지한 휴대용 위치 단말기(20)에 대한 고유 번호 및 현재 위치를 시시각각 기록한다. 이를 통해 여러 사용자의 이동 경로를 파악할 수 있다.
따라서, 이용자들이 선호하는 다양한 서비스를 제공한다. 예컨대, 휴대용 위치 단말기(20)의 현재 위치를 이용하여 미아 찾기를 하는 등 다양한 용도로 사용할 수 있게 한다.
맵 데이터베이스(32)는 당해 관리 서버(30)가 관리하는 실내의 구조에 해당하는 맵(m)을 저장한다. 맵 데이터베이스(32)에 저장된 맵(m)은 서버 유무선 통신부(34)를 통해 원격의 휴대용 위치 단말기(20)로 전송된다. 이러한 맵 데이터베이스(32)에는 실내에 설치된 노드 신호 발생기(10)의 설치 위치 및 고유 번호 역시 저장된다.
안내정보 데이터베이스(33)에는 맵(m)의 각 위치에 대응하는 각종 시설이나 컨텐츠에 대한 정보(혹은, 설명) 역시 저장하였다가 맵(m)과 함께 휴대용 위치 단말기(20)로 제공한다.
서버 위치 연산부(35)는 노드 신호 발생기(10)에서 휴대용 위치 단말기(20)의 고유번호 및 음파 발생 시각과, 노드 신호 발생기(10)에서의 수신 시각 및 고유 번호 등을 입력받아 관리 서버(30)에서 휴대용 위치 단말기(20)의 현재 위치를 산출한다.
중앙처리장치(36)는 위에서 설명한 관리 서버(30)의 각 구성들을 전반적으로 제어한다.
이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다.
따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

Claims (6)

  1. 실내의 특정 위치에 각각 고정 설치되며, 자신의 고유 번호(ID_node)와, 절대 위치 정보 및 신호 발생 시각을 포함한 비가청 주파수 대역의 음파를 각각 방출하는 복수개의 노드 신호 발생기(10); 및
    복수개의 상기 노드 신호 발생기(10)에서 방출된 음파를 각각 수신하고, 상기 신호 발생 시각과 수신 시각의 차이를 이용하여 상기 노드 신호 발생기(10)와의 거리를 산출하고, 상기 산출된 거리 및 절대 위치 정보를 조합하여 자신의 현재 위치를 산출하며, 상기 산출된 현재 위치를 디스플레이에 표시하는 휴대용 위치 단말기(20);를 포함하되,
    상기 노드 신호 발생기(10)는,
    상기 노드 신호 발생기(10)의 고유 번호 및 절대 위치 정보를 기록하는 노드 메모리(11)와; 상기 신호 발생 시각을 제공하는 노드 타이머(12)와; 상기 노드 메모리(11)에서 제공된 고유 번호 및 절대 위치 정보와, 상기 노드 타이머(12)에서 제공된 신호 발생 시각 정보를 포함한 상기 비가청 주파수 대역의 음파를 생성하는 노드 음파 생성부(13); 및 상기 노드 음파 생성부(13)에서 생성된 음파를 방출하는 노드 스피커(14);를 포함하는 것을 특징으로 하는 음파를 이용한 위치 정보 제공 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 노드 신호 발생기(10)는,
    상기 휴대용 위치 단말기(20)로부터 상기 휴대용 위치 단말기(20)의 고유 번호(ID_terminal)와 신호 발생 시각(t_t)을 포함한 음파를 수신하고, 상기 휴대용 위치 단말기(20)에서 방출된 음파를 수신한 시각(t_n)과 함께 관리 서버(30)로 전송하고,
    상기 관리 서버(30)는,
    상기 휴대용 위치 단말기(20)의 고유 번호(ID_terminal)와, 신호 발생 시각(t_t) 및 상기 노드 신호 발생기(10)에서 음파를 수신한 시각(t_n)을 이용하여 상기 휴대용 위치 단말기(20)의 현재 위치를 산출하는 것을 특징으로 하는 음파를 이용한 위치 정보 제공 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 휴대용 위치 단말기(20)는,
    상기 노드 신호 발생기(10)에서 방출된 음파를 수신하는 단말 마이크(21)와;
    상기 단말 마이크(21)를 통해 수신된 음파의 신호 발생 시각과 수신 시각의 차이를 이용하여 상기 노드 신호 발생기(10)와의 거리를 산출하는 거리 산출부(22a) 및 상기 산출된 거리 및 절대 위치 정보를 조합하여 자신의 현재 위치를 산출하는 위치 산출부(22b)로 이루어진 단말 위치 연산부(22)와;
    상기 단말 위치 연산부(22)의 거리 산출부(22a)에 상기 음파를 수신한 현재 시각을 제공하는 단말 타이머(23)와;
    상기 실내의 구조를 나타내는 맵(m)(map)을 기록하는 단말 메모리(24); 및
    상기 단말 메모리(24)에서 제공된 맵(m)에 상기 단말 위치 연산부(22)에서 제공된 상기 휴대용 위치 단말기(20)의 현재 위치 정보를 맵핑하여 디스플레이하는 디스플레이부(25);를 포함하는 것을 특징으로 하는 음파를 이용한 위치 정보 제공 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 노드 신호 발생기(10) 또는 휴대용 위치 단말기(20)로부터 상기 휴대용 위치 단말기(20)의 현재 위치 정보를 제공받아 기록하는 관리 서버(30)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 음파를 이용한 위치 정보 제공 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 관리 서버(30)는 상기 휴대용 위치 단말기(20)에 상기 실내의 구조를 나타내는 맵(m)(map)을 제공하는 것을 특징으로 하는 음파를 이용한 위치 정보 제공 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 관리 서버(30)는 상기 맵(m)에 표현된 각 구역의 시설에 대한 설명 또는 상기 맵(m)에 표현된 각 콘텐츠에 대한 설명을 상기 맵(m)과 함께 상기 휴대용 위치 단말기(20)에 제공하고,
    상기 휴대용 위치 단말기(20)는 상기 맵(m)과, 상기 설명 및 상기 현재 위치를 디스플레이하는 것을 특징으로 하는 음파를 이용한 위치 정보 제공 시스템.
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