WO2016017843A1 - 위치 추적 방법 및 장치 - Google Patents

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WO2016017843A1
WO2016017843A1 PCT/KR2014/007085 KR2014007085W WO2016017843A1 WO 2016017843 A1 WO2016017843 A1 WO 2016017843A1 KR 2014007085 W KR2014007085 W KR 2014007085W WO 2016017843 A1 WO2016017843 A1 WO 2016017843A1
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WO
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cluster
network repeater
clustering
clusters
location
Prior art date
Application number
PCT/KR2014/007085
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English (en)
French (fr)
Inventor
이상선
정종인
Original Assignee
주식회사 씨지에스티
한양대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S1/00—Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith
    • G01S1/02—Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith using radio waves
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W64/00—Locating users or terminals or network equipment for network management purposes, e.g. mobility management

Definitions

  • the present invention relates to a location tracking method and apparatus, and more particularly, to a method and apparatus for tracking location using a clustering technique.
  • a wireless voice call service that provides a voice call wirelessly to a mobile terminal user provides a service capable of making a call regardless of time and place, and supplements a voice call service by providing a text message service.
  • LBS Location Based Services
  • the location-based service refers to a communication service that identifies a location of a mobile terminal and provides additional information related to the identified location.
  • Location-based services include rescue requests, response to crime reports, geographic information systems (GIS) for providing information on neighboring areas, differentiation of mobile communication charges based on location, traffic information, vehicle navigation and logistics control, and location-based CRM It is used in various fields and situations such as customer relationship management.
  • GIS geographic information systems
  • Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2010-0021747 receives a positioning request sent from a terminal, checks a service base station and a neighbor base station for the terminal, checks one or more subway stations serviced by the service base station, and confirms one or more subways. Compute the distance value to the history and the adjacent base station respectively, extract the subway history of the smallest distance value among the calculated distance values from one or more selected subway stations, and determine the location value of the extracted subway history as the positioning result value.
  • a positioning server characterized by the above-mentioned.
  • An object of the present invention is to provide a location tracking method and apparatus that can track the exact location while reducing the amount of computation by using a clustering (clustering) technique.
  • a radio wave map and clustering table including the strength information of the radio signal for each location-the clustering table according to the signal strength for each network repeater
  • a database in which a radio wave map and a clustering table including strength information of a wireless signal for each location is stored, wherein the clustering table includes a plurality of clusters divided according to signal strength for each network repeater.
  • Cluster information for clusters wherein the plurality of clusters are mapped to coverage areas corresponding to respective clusters;
  • a receiver configured to receive a wireless signal including identification information of a network repeater and a strength of a signal corresponding to the network repeater;
  • a candidate region selecting unit which selects a candidate region matching the received wireless signal using the clustering table;
  • a location determiner configured to determine a final location using the propagation map in the candidate area;
  • a control unit controlling the database, the receiving unit, the candidate region selecting unit, and the positioning unit.
  • the step of receiving data including the strength information of the radio signal from the mobile terminal Generating a clustering table using the received data, wherein the clustering table includes cluster information of a plurality of clusters classified according to signal strength for each network repeater, and the plurality of clusters cover coverage corresponding to each cluster Region is mapped; Generating a propagation map using the received data; And transmitting the clustering table and the propagation map to the mobile terminal.
  • the location tracking method and apparatus perform a location tracking operation only for a candidate region selected by using a clustering technique, thereby reducing the amount of time tracking computation.
  • FIG. 1 is a block diagram of a location tracking apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating a location tracking method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a view for explaining a cluster (cluster) associated with an embodiment of the present invention.
  • radio map radio map
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a clustering technique related to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram of a location tracking apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the location tracking apparatus 100 may include a database 110, a receiver 120, a candidate region selector 130, a position determiner 140, and a controller 150.
  • the location tracking device 100 may be implemented in various forms.
  • the location tracking device 100 may be implemented in the form of a server or a mobile terminal.
  • the mobile terminal described herein includes a mobile phone, a smart phone, a notebook computer, a digital broadcasting terminal, a personal digital assistant (PDA), a portable multimedia player (PMP), navigation, a tablet PC, and the like.
  • PDA personal digital assistant
  • PMP portable multimedia player
  • the database 110 may store a radio map and a clustering table.
  • the propagation map may be referred to as a strength map of a wireless signal including strength information of a wireless signal for each location. That is, the signal fingerprint information generated at the subscriber terminal and the place identification information allocated to each place may be referred to as information mapped.
  • the signal fingerprint information may include the received signal strength indicator (RSSI: Received Signal Strength Indicator) measured by the subscriber station of the at least one network from the instrument and the information of the network repeater that transmits the radio signal.
  • RSSI Received Signal Strength Indicator
  • the clustering table includes information on a plurality of clusters mapped to at least one network repeater.
  • the network repeater include an access point (AP), a base station (BS), a signal source, and the like.
  • the plurality of clusters may be classified according to the strength of the radio signal. In the plurality of clusters, a coverage area corresponding to each cluster is mapped.
  • the receiver 120 may receive a wireless signal including identification information of the network repeater and a strength of a signal corresponding to the network repeater.
  • the strength of the signal corresponding to the network repeater may include a received signal strength indicator (RSSI) of the radio signal.
  • RSSI received signal strength indicator
  • the candidate region selecting unit 130 may select a candidate region matching the received radio signal based on the clustering table.
  • the candidate area may include a candidate area in which the location tracking device may be located.
  • the location determiner 140 may determine a final location where the location tracking apparatus 100 is located using the propagation map in the selected candidate area.
  • the controller 150 may overall control the database 110, the receiver 120, the candidate region selector 130, and the position determiner 140.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating a location tracking method according to an embodiment of the present invention.
  • the location of the mobile terminal may be divided into a location measurement step by using a preparation step of generating a clustering table and a propagation map and a clustering table and a propagation map generated in the preparation step.
  • the mobile terminal in the location measurement step, can track its location without performing communication with the server.
  • the embodiment will be described with respect to a method for tracking its own location when the location tracking device 100 is a mobile terminal.
  • the mobile terminal may receive strength information of the radio signal from at least one network repeater (S210).
  • S210 One example of the strength information of the wireless signal is a received signal strength indicator (RSSI) of the wireless signal measured from at least one network repeater.
  • RSSI received signal strength indicator
  • the mobile terminal may generate raw data for generating a clustering table and a propagation map stored in the database 110 based on the received strength information of the wireless signal (S220).
  • the raw data may refer to data before being processed into a clustering table and a propagation map.
  • the mobile terminal may generate a clustering table and a propagation map using the raw data directly.
  • the mobile terminal may transmit the raw data to the server to generate the clustering table and the propagation map.
  • the server or the mobile terminal may perform clustering using the raw data (S230).
  • the clustering may include generating a plurality of clusters classified according to signal strength for a specific network repeater.
  • the clustering process may be performed as follows.
  • the clustering range may be determined by checking the distribution of the average R V of RSSI values for each MAC point M I at every irradiation point P A. Wherein in each MAC (I M) of the average RSSI Value (R V) it can mean the average (R V) of the RSSI Value for a particular network repeater.
  • the clustering range means the minimum and maximum values of the cluster, the cluster interval (C I ), and the number of clusters (C N ).
  • the number of clusters C N may be determined based on the cluster Interval (C I ).
  • R VD distributed of R V in P A
  • M I MAC
  • P T means all candidate points (P T : Total Point), Is the average value of the signal strengths.
  • the variance of the signal means the variance value of the signal strengths (R V ) of each MAC. here Is the average value of the signal strengths.
  • R VD is a range with minimum and maximum values determined.
  • C I can be determined by calculating the value of the signal attenuation per channel.
  • C I is determined as a representative value, and a representative network repeater capable of determining a position is selected to obtain a signal attenuation value per distance from each received SP.
  • the method of Least Squares can be used to see the attenuation trend of the signal.
  • the slope of the trend line obtained through the least squares method is C I.
  • C N is determined based on C I. For example, if the distribution R VD of RSSI is from -30 to -100 dBm, the C N of the initial median values of RSSI (R Mi ) of the cluster is 7 (-35, -45). , -55, -65, -75, -85, -95 dBm). C N may be obtained using Equation 2.
  • Initial median values of RSSI (R Mi ) of RSSI may be set based on the clustering range.
  • EM expectationmaximization
  • final median values of RSSI (R Mf ) of the RSSI may be generated, and a cluster may be generated based on the generated R Mf .
  • R Mi can be obtained through Equation 3.
  • the RMf of each cluster obtained through the EM algorithm may be expressed as in Equation 4.
  • R Mf may be performed on all candidate points to complete a clustering table.
  • the server or the mobile terminal may generate a clustering table (S240).
  • FIG 3 is a view for explaining a cluster (cluster) associated with an embodiment of the present invention.
  • clusters there may be multiple clusters for a particular network repeater.
  • the plurality of clusters may be divided based on signal strength.
  • the coverage area corresponding to each cluster is different.
  • the server or mobile terminal may generate a propagation map after sorting the data using the raw data (S250 and S260).
  • 4 is a view for explaining a radio map (radio map) associated with one embodiment of the present invention. 4 shows a propagation map for a specific network repeater.
  • the intensity information of the signal for each irradiation position for a specific network repeater is mapped on the propagation map. Accordingly, the position matching the radio signal including the network repeater identification information and the signal strength for the network repeater can be tracked using the propagation map.
  • the clustering table and the propagation map may be stored in the database 110 of the mobile terminal.
  • the clustering table and the propagation map may measure their position using the received radio signal of the mobile terminal.
  • the mobile terminal may receive the radio signal including the identification information of the network repeater and the strength of the signal corresponding to the network repeater, and collect the strength information of the radio signal (S310).
  • the mobile terminal selects a candidate region matching the received radio signal using the clustering table.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a clustering technique related to an embodiment of the present invention.
  • the mobile terminal may extract a cluster area for each network repeater corresponding to the received wireless signal. In this case, only a predetermined number of network repeaters may be extracted based on the strength of the radio signal. For example, the mobile terminal may extract only the top three network repeaters.
  • the mobile terminal can extract the cluster area for the extracted network repeater.
  • the mobile terminal may extract an overlapping region from the extracted cluster region and select a candidate region from the extracted overlapping region.
  • the candidate region may be selected in consideration of the number of overlaps. For example, a region in which all of the extracted cluster regions overlap each other may be selected as the candidate region, and a region having the greatest number of overlapping regions may be selected as the candidate region.
  • a region selected as a candidate region is referred to as “final clustered area”.
  • the mobile terminal can determine the final position of the mobile terminal using the propagation map only in the candidate region (S330). That is, the mobile terminal may perform an operation for final positioning only on the candidate area without performing an operation for final positioning on an area that is not selected as a candidate area. By doing so, the amount of computation for location tracking can be reduced.
  • the above-described location tracking method can be performed by various computer means.
  • the computer-readable recording medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination.
  • the program instructions recorded on the recording medium may be those specially designed and configured for the present invention, or may be known and available to those skilled in computer software.
  • Computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic disks such as floppy disks. Magnetic-Optical Media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like.
  • the recording medium may be a transmission medium such as an optical or metal wire, a waveguide, or the like including a carrier wave for transmitting a signal specifying a program command, a data structure, or the like.
  • program instructions include not only machine code generated by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like.
  • the hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.
  • the above-described location tracking method and apparatus may not be limitedly applied to the configuration and method of the above-described embodiments, but the embodiments may be selectively combined with each or all of the embodiments so that various modifications may be made. It may be configured.

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Abstract

본 발명은 클러스터링(clustering) 기법을 이용하여 위치를 추적하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일실시예에 의한 위치 추적 방법은 위치별로 무선 신호의 세기 정보가 포함된 전파지도 및 클러스터링 테이블이 저장된 데이터베이스를 유지하는 단계-상기 클러스터링 테이블은 네트워크 중계기별로 신호의 세기에 따라 구분되는 복수의 클러스터에 대한 클러스터 정보를 포함하고, 상기 복수의 클러스터는 각 클러스터에 대응되는 커버리지 영역이 매핑되어 있음-; 네트워크 중계기의 식별 정보 및 상기 네트워크 중계기에 대응되는 신호의 세기를 포함하는 무선 신호를 수신하는 단계; 상기 클러스터링 테이블을 이용하여 상기 수신된 무선 신호에 매칭되는 후보 영역을 선정하는 단계; 및 상기 후보 영역에서 상기 전파지도를 이용하여 최종 위치를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

위치 추적 방법 및 장치
본 발명은 위치 추적 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 클러스터링(clustering) 기법을 이용하여 위치를 추적하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
전자, 통신 기술의 비약적인 발전에 힘입어 이동 단말기를 활용한 다양한 무선 통신 서비스(Wireless Communication Network)가 개발되고 있다. 종래에는 이동단말기 사용자들에게 무선으로 음성 통화를 제공하는 무선 음성 통화 서비스로 시간과 장소에 구애받지 않고 통화를 할 수 있는 서비스를 제공하며, 문자 메시지 서비스를 제공하여 음성 통화 서비스를 보완해주고 있다.
또한, 최근에는 무선 인터넷의 발달로 인하여 이동통신 서비스 가입자에게 선 통신망을 이용하여 인터넷 통신 서비스를 제공하는 무선 인터넷 서비스가 시작되어, 무선 인터넷에 대한 기술 개발을 진행하는 기업들이 많아지고 있다.
한편, 이동 단말기를 이용한 다양한 무선 인터넷 서비스 중 특히, 위치 기반서비스(LBS: Location Based Services)는 넓은 활용성 및 편리함으로 인하여 크게 각광받고 있다. 위치 기반 서비스는 이동 단말기의 위치를 파악하고, 파악된 위치와 관련된 부가 정보를 제공하는 통신 서비스를 말한다. 위치 기반 서비스는 구조요청, 범죄 신고에의 대응, 인접 지역 정보 제공의 지리 정보 시스템(GIS:Geographical Information System), 위치에 따른 이동통신 요금의 차등화, 교통 정보, 차량 항법 및 물류 관제 및 위치 기반 CRM(Customer Relationship Management)등 다양한 분야 및 상황에 사용된다.
대한민국 공개특허 제10-2010-0021747호는 단말기에서 송신된 측위 요청을 수신하여, 단말기에 대한 서비스 기지국 및 인접 기지국을 확인하고 서비스 기지국이 서비스하는 하나 이상의 지하철 역사를 확인하며, 확인된 하나 이상의 지하철 역사와 인접 기지국까지의 거리값을 각각 계산하고, 계산된 거리값 중에서 가장 작은 거리값의 지하철 역사를 선택된 하나 이상의 지하철 역사 중에서 추출하여, 추출된 지하철 역사에 대한 위치값을 측위 결과값으로 결정하는 것을 특징으로 하는 측위 서버에 대해 개시하고 있다.
하지만, 대한민국 공개특허 제10-2010-0021747호는 처리 용량이 제한적인 장치에서 정확한 위치 추적을 위한 기술에 대해서는 개시하고 있지 않다. 따라서 처리 용량이 제한적인 환경에서 연산량을 줄이면서 이동 단말의 위치를 추적하는 기술에 대한 연구가 필요한 실정이다.
본 발명의 목적은 클러스터링(clustering) 기법을 이용하여 연산량을 줄이면서도 정확한 위치를 추적할 수 있는 위치 추적 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일실시예에 의하면, 위치별로 무선 신호의 세기 정보가 포함된 전파지도 및 클러스터링 테이블이 저장된 데이터베이스를 유지하는 단계-상기 클러스터링 테이블은 네트워크 중계기별로 신호의 세기에 따라 구분되는 복수의 클러스터에 대한 클러스터 정보를 포함하고, 상기 복수의 클러스터는 각 클러스터에 대응되는 커버리지 영역이 매핑되어 있음-; 네트워크 중계기의 식별 정보 및 상기 네트워크 중계기에 대응되는 신호의 세기를 포함하는 무선 신호를 수신하는 단계; 상기 클러스터링 테이블을 이용하여 상기 수신된 무선 신호에 매칭되는 후보 영역을 선정하는 단계; 및 상기 후보 영역에서 상기 전파지도를 이용하여 최종 위치를 결정하는 단계를 포함하는 위치 추적 방법이 제공된다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일실시예에 의하면, 위치별로 무선 신호의 세기 정보가 포함된 전파지도 및 클러스터링 테이블이 저장된 데이터베이스-상기 클러스터링 테이블은 네트워크 중계기별로 신호의 세기에 따라 구분되는 복수의 클러스터에 대한 클러스터 정보를 포함하고, 상기 복수의 클러스터는 각 클러스터에 대응되는 커버리지 영역이 매핑되어 있음-; 네트워크 중계기의 식별 정보 및 상기 네트워크 중계기에 대응되는 신호의 세기를 포함하는 무선 신호를 수신하는 수신부; 상기 클러스터링 테이블을 이용하여 상기 수신된 무선 신호에 매칭되는 후보 영역을 선정하는 후보 영역 선정부; 상기 후보 영역에서 상기 전파지도를 이용하여 최종 위치를 결정하는 위치 결정부; 및 상기 데이터베이스, 상기 수신부, 상기 후보 영역 선정부, 및 상기 위치 결정부를 제어하는 제어부를 포함하는 위치 추적 방법이 제공된다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일실시예에 의하면, 이동 단말로부터 무선 신호의 세기 정보가 포함된 데이터를 수신하는 단계; 상기 수신된 데이터를 이용하여 클러스터링 테이블을 생성하는 단계-상기 클러스터링 테이블은 네트워크 중계기별로 신호의 세기에 따라 구분되는 복수의 클러스터에 대한 클러스터 정보를 포함하고, 상기 복수의 클러스터는 각 클러스터에 대응되는 커버리지 영역이 매핑되어 있음-; 상기 수신된 데이터를 이용하여 전파지도를 생성하는 단계; 및 상기 클러스터링 테이블 및 상기 전파지도를 상기 이동 단말에 전송하는 단계를 포함하는 위치 추적 방법이 제공된다.
본 발명의 일실시예에 의한 위치 추적 방법 및 장치는 클러스터링 기법을 이용하여 선정된 후보 영역에 대해서만 위치 추적 연산을 수행하므로, 위치 추적 시연산량을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예와 관련된 위치 추적 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예와 관련된 위치 추적 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예와 관련된 클러스터(cluster)를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예와 관련된 전파지도(radio map)를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예와 관련된 클러스터링 기법을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 일실시예와 관련된 위치 추적 방법 및 장치에 대해 도면을 참조하여 설명하도록 하겠다.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예와 관련된 위치 추적 장치의 블록도이다.
도시된 바와 같이, 위치 추적 장치(100)는 데이터베이스(110), 수신부(120),후보 영역 선정부(130), 위치 결정부(140) 및 제어부(150)를 포함할 수 있다. 상기 위치 추적 장치(100)는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 위치 추적장치(100)는 서버 또는 이동 단말 형태로 구현될 수 있다. 본 명세서에서 기술되는 이동 단말은 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(notebook computer),디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션, 태블릿 PC 등이 있다.
데이터베이스(110)는 전파지도(radio map) 및 클러스터링 테이블(clustering table)이 저장될 수 있다. 상기 전파지도는 위치별 무선 신호의 세기 정보를 포함하고 있는 무선 신호의 세기 지도라 할 수 있다. 즉, 가입자 단말에서 생성된 신호 지문 정보와, 각각의 장소에 할당된 장소 식별 정보가 매핑되어 있는 정보라고 할 수 있다. 여기서, 신호지문 정보는 가입자 단말이 적어도 하나 이상의 네트워크 중 계기로부터 측정되는 무선 신호의 수신강도(RSSI: Received Signal Strength Indicator) 및 해당 무선 신호를 송출한 네트워크 중계기의 정보를 포함할 수 있다.
또한, 상기 클러스터링 테이블은 적어도 하나의 네트워크 중계기에 매핑되어 있는 복수의 클러스터에 대한 정보를 포함하고 있다. 상기 네트워크 중계기의 일례로 AP(Access Point), BS(Base Station), Signal Source 등이 있다. 상기 복수의 클러스터는 무선 신호의 세기에 따라 구분될 수 있다. 상기 복수의 클러스터는 각 클러스터에 대응되는 커버리지 영역이 매핑되어 있다.
수신부(120)는 네트워크 중계기의 식별 정보 및 네트워크 중계기에 대응하는 신호의 세기를 포함하는 무선 신호를 수신할 수 있다. 상기 네트워크 중계기에 대 응하는 신호의 세기는 무선 신호의 수신강도(RSSI: Received Signal Strength Indicator)를 포함할 수 있다.
후보 영역 선정부(130)는 상기 클러스터링 테이블에 근거하여 수신된 무선신호에 매칭되는 후보 영역을 선정할 수 있다. 상기 후보 영역은 상기 위치 추적장치가 위치할 수 있는 후보 영역을 포함할 수 있다.
위치 결정부(140)는 상기 선정된 후보 영역에서 상기 전파지도를 이용하여 상기 위치 추적 장치(100)가 위치하고 있는 최종 위치를 결정할 수 있다.
제어부(150)는 상기 데이터베이스(110), 상기 수신부(120), 상기 후보 영역 선정부(130), 및 위치 결정부(140)를 전반적으로 제어할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예와 관련된 위치 추적 방법을 나타내는 흐름도이다.
본 발명의 일실시예에 의한 위치 추적 방법은 클러스터링 테이블 및 전파지도를 생성하는 준비단계 및 상기 준비단계에서 생성된 클러스터링 테이블 및 전파지도를 이용하여 이동 단말의 위치를 위치 측정 단계로 구분될 수 있다. 이 경우, 위치 측정 단계에서는 이동 단말은 서버와 통신을 수행하지 않고도 자신의 위치를 추적할 수 있다.
이하, 실시예에서는 상기 위치 추적 장치(100)가 이동 단말인 경우 자신의 위치를 추적하는 방법에 대해 설명하도록 하겠다.
먼저, 클러스터링 테이블 및 전파지도를 생성하는 준비단계에 대해 설명하도록 한다.
이동 단말은 적어도 하나의 네트워크 중계기로부터 무선 신호의 세기 정보를 수신할 수 있다(S210). 상기 무선 신호의 세기 정보의 일례로 적어도 하나 이상의 네트워크 중계기로부터 측정되는 무선 신호의 수신강도(RSSI: Received Signal Strength Indicator)가 있다.
상기 이동 단말은 수신한 무선 신호의 세기 정보에 근거하여 데이터베이스(110)에 저장된 클러스터링 테이블 및 전파지도 생성을 위한 원시 데이터를 생성할 수 있다(S220). 상기 원시 데이터는 클러스터링 테이블 및 전파지도로 가공되기 전의 데이터를 의미할 수 있다.
원시 데이터가 생성되면, 상기 이동 단말 직접 원시 데이터를 이용하여 클러스터링 테이블 및 전파지도 생성할 수도 있고, 상기 이동 단말이 서버로 원시 데이터를 전송하여 서버가 클러스터링 테이블 및 전파지도 생성할 수 있다.
먼저, 상기 서버 또는 이동 단말은 상기 원시 데이터를 이용하여 클러스터링을 수행할 수 있다(S230). 상기 클러스터링은 특정 네트워크 중계기에 대해 신호의 세기에 따라 구분된 복수의 클러스터를 생성하는 과정을 포함할 수 있다.
예를 들어, 클러스터링 과정은 다음과 같이 수행될 수 있다.
모든 조사 지점(PA)에 각 MAC 별(MI)로 RSSI Value의 평균(RV)의 분포(distribution)를 확인하여 클러스터링 범위(Clustering range)를 결정할 수 있다. 여기서 MAC 별(MI)로 RSSI Value의 평균(RV)은 특정 네트워크 중계기에 대한 RSSI Value의 평균(RV)을 의미할 수 있다.
Clustering range는 cluster의 minimum value와 maximum value 그리고 cluster Interval (CI)과 클러스터 개수(CN)를 의미한다. cluster Interval (CI)을 기준으로 클러스터 개수(CN)를 결정될 수 있다.
모든 조사 지점(PA)에서 수신되는 특정 MAC(MI)의 RVD(PA에서 RV의 분포)는 하기 수학식 1로 표현될 수 있다.
수학식 1
Figure PCTKR2014007085-appb-M000001
여기서 PT는 모든 후보지점(PT: Total Point)을 의미하고,
Figure PCTKR2014007085-appb-I000001
는 신호강도들의 평균값을 의미한다.
즉, 모든 후보지점(PT: Total Point)에는 다수의 MAC이 존재한다는 것이며, m개의 MAC에 대하여 각각의 신호 분산을 구하여야 한다. 수학의 분산 공식을 기초하여 구해지며, 신호의 분산(RVD)은 각 MAC의 신호 강도(RV)들의 분산 값을 의미한다. 여기서
Figure PCTKR2014007085-appb-I000002
는 신호강도들의 평균값을 의미한다.
RVD 는 Minimum value와 maximum value를 가지는 range가 결정된 것이고, 거
리당 신호 감쇠의 값을 계산하여 CI를 결정할 수 있다. CI는 대표값으로 결정되며, 위치를 판별할 수 있는 대표 네트워크 중계기를 선택하여 수신되는 각 SP와의 거리당 신호 감쇠 값을 구한다. 신호의 감쇠 추세를 보기 위해 최소자승법 (Method of Least Squares)이 이용될 수 있다. 최소자승법을 통해 구해진 추세선의 기울기(slope)가 CI가 된다.
CI를 기준으로 CN을 결정하는데, 예를 들어 RSSI의 분포 RVD가 -30에서 -100dBm까지라면 cluster의 initial median values of RSSI (RMi)의 CN은 7개(-35, -45, -55, -65, -75, -85, -95 dBm)가 될 수 있다. CN은 수학식 2를 이용하여 구해질 수있다.
수학식 2
Figure PCTKR2014007085-appb-M000002
하지만, 이 추세는 환경에 따라 다를 것이다. 그래서 우리는 이러한 준비 단계에서 신호를 분석함으로써 각 환경 별로 cluster의 크기를 다르게 설정할 수 있다.
상기 clustering range를 기반으로 RSSI의 초기 중심값(initial median values of RSSI, RMi)이 설정될 수 있다. 설정된 RMi을 기준으로 EM(expectationmaximization) 알고리즘을 수행함으로써 RSSI의 최종 중심 값(final median values of RSSI, RMf)을 생성하고, 생성된 RMf을 기준으로 Cluster를 생성할 수 있다. RMi는 수학식 3을 통해 구해질 수 있다.
수학식 3
Figure PCTKR2014007085-appb-M000003
EM 알고리즘을 통해 구해지는 각 Cluster들의 RMf는 수학식 4와 같이 표현될수 있다.
수학식 4
Figure PCTKR2014007085-appb-M000004
모든 후보지점에 대해서 RMf를 수행하여 클러스터링 테이블(clustering table)을 완성할 수 있다.
상기와 같은 클러스터링 과정을 모든 조사 지점에 대해 수행함으로써, 서버 또는 이동 단말은 클러스터링 테이블을 생성할 수 있다(S240).
도 3은 본 발명의 일실시예와 관련된 클러스터(cluster)를 설명하기 위한 도면이다.
도시된 바와 같이, 특정 네트워크 중계기에 대해 복수의 클러스터가 존재할 수 있다. 상기 복수의 클러스터는 신호의 세기에 근거하여 구분될 수 있다. 그리고 클러스터마다 대응되는 커버리지 영역이 다르다. 따라서 특정 위치에 매칭되는 특정 네트워크 중계기에 대한 클러스터가 다르게 존재한다.
다음으로, 상기 서버 또는 이동 단말은 상기 원시 데이터를 이용하여 데이터 를 정렬한 후에 전파지도를 생성할 수 있다(S250, S260).
도 4는 본 발명의 일실시예와 관련된 전파지도(radio map)를 설명하기 위한 도면이다. 도 4는 특정 네트워크 중계기에 대한 전파지도를 나타낸다.
도시된 바와 같이, 상기 전파지도에는 특정 네트워크 중계기에 대한 각 조사위치별 신호의 세기 정보가 매핑되어 있다. 따라서 상기 전파지도를 이용하여 네트워크 중계기 식별 정보 및 상기 네트워크 중계기에 대한 신호의 세기를 포함하는 무선 신호에 매칭되는 위치를 추적할 수 있다.
상기와 같이, 준비 단계에서 클러스터링 테이블 및 상기 전파지도가 생성된 경우, 상기 클러스터링 테이블 및 상기 전파지도는 이동 단말의 데이터베이스(110)에 저장될 수 있다.
클러스터링 테이블 및 상기 전파지도는 이동 단말의 데이터베이스(110)에 저장된 경우, 이동 단말의 수신한 무선 신호를 이용하여 자신의 위치를 측정할 수 있다.
먼저, 이동 단말은 네트워크 중계기의 식별 정보 및 상기 네트워크 중계기에대응되는 신호의 세기를 포함하는 무선 신호를 수신하여, 무선 신호의 세기 정보를수집할 수 있다(S310).
그리고, 이동 단말은 상기 클러스터링 테이블을 이용하여 수신한 무선 신호에 매칭되는 후보 영역을 선정할 수 있다(S320).
도 5는 본 발명의 일실시예와 관련된 클러스터링 기법을 설명하기 위한 도면이다.
상기 이동 단말은 수신된 무선 신호에 대응되는 네트워크 중계기 별 클러스터 영역을 추출할 수 있다. 이 경우, 무선 신호의 세기에 근거하여 소정 개수의 네트워크 중계기만이 추출될 수도 있다. 예를 들어, 상기 이동 단말은 상위 3개의 네트워크 중계기만을 추출할 수도 있다.
네트워크 중계기가 추출된 경우, 상기 이동 단말은 상기 추출된 네트워크 중계기에 대한 클러스터 영역을 추출할 수 있다.
상기 이동 단말은 상기 추출된 클러스터 영역이 중첩되는 경우, 추출된 클러스터 영역에서 중첩 영역을 추출하고, 추출된 중첩 영역에서 후보 영역을 선정할 수 있다. 이 경우, 상기 후보 영역은 중첩 회수를 고려하여 선정될 수 있다. 예를 들어, 추출된 클러스터 영역이 모두 중첩된 영역이 상기 후보 영역으로 선정될 수도 있고, 중첩 회수가 가장 많은 영역이 후보 영역으로 선정될 수도 있다. 도 7에서는 후보 영역으로 선정된 영역을 " Final Clustered area"로 표기하였다.
후보 영역이 선정된 경우, 상기 이동 단말은 상기 후보 영역 내에서만 상기전파지도를 이용하여 상기 이동 단말의 최종 위치를 결정할 수 있다(S330). 즉, 이동 단말은 후보 영역으로 선정되지 않은 영역에 대해서는 최종 위치 결정을 위한 연산을 수행하지 않고, 후보 영역에 대해서만 최종 위치 결정을 위한 연산을 수행할 수 있다. 이렇게 함으로써, 위치 추적을 위한 연산량을 줄일 수 있다.
상술한 위치 추적 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로
그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 이때, 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 한편, 기록매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(Magnetic Media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(Optical Media), 플롭티컬 디스크(Floptical Disk)와 같은 자기-광 매체(Magneto-Optical Media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다.
한편, 이러한 기록매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수도 있다.
또한, 프로그램 명령에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
상기와 같이 설명된 위치 추적 방법 및 장치는 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

Claims (15)

  1. 위치별로 무선 신호의 세기 정보가 포함된 전파지도 및 클러스터링 테이블이 저장된 데이터베이스를 유지하는 단계-상기 클러스터링 테이블은 네트워크 중계기별로 신호의 세기에 따라 구분되는 복수의 클러스터에 대한 클러스터 정보를 포함하고, 상기 복수의 클러스터는 각 클러스터에 대응되는 커버리지 영역이 매핑되어 있음-;
    네트워크 중계기의 식별 정보 및 상기 네트워크 중계기에 대응되는 신호의세기를 포함하는 무선 신호를 수신하는 단계;
    상기 클러스터링 테이블을 이용하여 상기 수신된 무선 신호에 매칭되는 후보영역을 선정하는 단계; 및
    상기 후보 영역에서 상기 전파지도를 이용하여 최종 위치를 결정하는 단계를포함하는 것을 특징으로 하는 위치 추적 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 후보 영역 선정 단계는,
    상기 수신된 무선 신호에 대응되는 네트워크 중계기 별 클러스터 영역을 추출하는 단계;
    상기 추출된 클러스터 영역에서 중첩 영역을 추출하는 단계; 및
    상기 중첩 영역에서 상기 후보 영역을 선정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 추적 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 중첩 영역에서 상기 후보 영역을 선정하는 단계는,
    중첩 회수를 고려하여 수행되는 것을 특징으로 하는 위치 추적 방법.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 네트워크 중계기 별 클러스터 영역의 추출 단계는,
    상기 무선 신호의 세기에 근거하여 소정 개수의 네트워크 중계기를 추출하는단계; 및
    상기 추출된 네트워크 중계기에 대한 클러스터 영역을 추출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 추적 방법.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 클러스터링 테이블은,
    제 1 네트워크 중계기에 대응되는 클러스터의 개수와 제 2 네트워크 중계기에 대응되는 클러스터의 개수가 서로 다른 클러스터 개수 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 추적 방법.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 위치 추적 방법은,
    위치가 추척되는 객체 단말에서 수행되는 것을 특징으로 하는 위치 추적 방법.
  7. 위치별로 무선 신호의 세기 정보가 포함된 전파지도 및 클러스터링 테이블이저장된 데이터베이스-상기 클러스터링 테이블은 네트워크 중계기별로 신호의 세기에 따라 구분되는 복수의 클러스터에 대한 클러스터 정보를 포함하고, 상기 복수의클러스터는 각 클러스터에 대응되는 커버리지 영역이 매핑되어 있음-;
    네트워크 중계기의 식별 정보 및 상기 네트워크 중계기에 대응되는 신호의 세기를 포함하는 무선 신호를 수신하는 수신부;
    상기 클러스터링 테이블을 이용하여 상기 수신된 무선 신호에 매칭되는 후보영역을 선정하는 후보 영역 선정부;
    상기 후보 영역에서 상기 전파지도를 이용하여 최종 위치를 결정하는 위치결정부; 및
    상기 데이터베이스, 상기 수신부, 상기 후보 영역 선정부, 및 상기 위치 결정부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 추적 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 후보 영역 선정부는,
    상기 수신된 무선 신호에 대응되는 네트워크 중계기 별 클러스터 영역을 추출하고, 상기 추출된 클러스터 영역에서 중첩 영역을 추출하고, 상기 중첩 영역에서 상기 후보 영역을 선정하는 것을 특징으로 하는 위치 추적 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 후보 영역 선정부는,
    중첩 회수를 고려하여 후보 영역을 선정하는 것을 특징으로 하는 위치 추적장치.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 후보 영역 선정부는,
    상기 무선 신호의 세기에 근거하여 소정 개수의 네트워크 중계기를 추출하고, 상기 추출된 네트워크 중계기에 대한 클러스터 영역을 추출하는 것을 특징으로하는 위치 추적 장치.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 클러스터링 테이블은,
    제 1 네트워크 중계기에 대응되는 클러스터의 개수와 제 2 네트워크 중계기에 대응되는 클러스터의 개수가 서로 다른 클러스터 개수 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 추적 장치.
  12. 제 8 항에 있어서, 상기 위치 추적 장치는,
    위치가 추척되는 객체 단말을 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 추적 장치.
  13. 이동 단말로부터 무선 신호의 세기 정보가 포함된 데이터를 수신하는 단계;
    상기 수신된 데이터를 이용하여 클러스터링 테이블을 생성하는 단계-상기 클러스터링 테이블은 네트워크 중계기별로 신호의 세기에 따라 구분되는 복수의 클러스터에 대한 클러스터 정보를 포함하고, 상기 복수의 클러스터는 각 클러스터에 대응되는 커버리지 영역이 매핑되어 있음-;
    상기 수신된 데이터를 이용하여 전파지도를 생성하는 단계; 및
    상기 클러스터링 테이블 및 상기 전파지도를 상기 이동 단말에 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 추적 방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 클러스터링 테이블은,
    제 1 네트워크 중계기에 대응되는 클러스터의 개수와 제 2 네트워크 중계기에 대응되는 클러스터의 개수가 서로 다른 클러스터 개수 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 추적 방법.
  15. 제 13 항에 있어서, 상기 클러스터링 테이블을 생성 단계는,
    MAC 별(MI)로 RSSI Value의 평균(RV)의 분포(distribution)를 확인하여 클러스터링 범위(Clustering range)를 결정하는 단계; 및
    상기 클러스터링 범위(Clustering range)를 이용하여 클러스터를 생성하는 계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 추적 방법.
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