WO2021235621A1 - Gps 위치정보 매핑을 이용한 실내 측위 시스템 및 방법 - Google Patents

Gps 위치정보 매핑을 이용한 실내 측위 시스템 및 방법 Download PDF

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WO2021235621A1
WO2021235621A1 PCT/KR2020/015042 KR2020015042W WO2021235621A1 WO 2021235621 A1 WO2021235621 A1 WO 2021235621A1 KR 2020015042 W KR2020015042 W KR 2020015042W WO 2021235621 A1 WO2021235621 A1 WO 2021235621A1
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gps location
gps
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beacon
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PCT/KR2020/015042
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김지성
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주식회사 지오플랜
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    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
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    • G01S5/0252—Radio frequency fingerprinting
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • 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
    • G01S1/04—Details
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    • G—PHYSICS
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    • G01S11/00—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation
    • G01S11/02—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using radio waves
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    • 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 an indoor positioning system and method using GPS location information mapping, and more particularly, to a GPS location information mapping capable of positioning a precise location of a terminal indoors by mapping GPS standard coordinate data to a locator beacon. It relates to an indoor positioning system and method using
  • Location identification systems include GPS (Global Positioning System, satellite navigation system), INS (Inertial Navigation System, Inertial Navigation System), LORAN (Long Range Aid to Navigation), RFID/USN (Radio Frequency Identification/Ubiquitous Sensor Network), etc. do.
  • GPS Global Positioning System, satellite navigation system
  • INS Inertial Navigation System, Inertial Navigation System
  • LORAN Long Range Aid to Navigation
  • RFID/USN Radio Frequency Identification/Ubiquitous Sensor Network
  • the current location is mainly calculated through a GPS receiver possessed by the counterpart device.
  • a GPS receiver possessed by the counterpart device.
  • APs access points
  • the conventional location identification system using GPS or wireless communication infrastructure is not suitable within a limited space. Therefore, there is a need for an efficient and economical method for checking a location within a certain space.
  • Patent Document 1 KR10-0838473B1
  • the present invention was devised to solve such a problem, and provides an indoor positioning system and method using GPS location information mapping that maps GPS standard coordinate data to a locator beacon to accurately position a terminal indoors.
  • GPS location information mapping that maps GPS standard coordinate data to a locator beacon to accurately position a terminal indoors.
  • the indoor positioning system using GPS location information mapping is installed at a fixed location indoors and includes launch angle information and GPS location information mapped according to the GPS coordinate system.
  • a plurality of locator beacons each transmitting a beacon signal; and a terminal that receives the beacon signal transmitted from the locator beacon and calculates a precise location by calculating an intersection based on the launch angle information and the GPS location information included in the received beacon signal.
  • the locator beacon may include: a launch angle information providing unit that provides launch angle information when transmitting a beacon signal; a GPS location information management unit for managing GPS location information by mapping the fixed location of the locator beacon installed indoors according to a GPS coordinate system; and a beacon signal transmitter configured to transmit the launch angle information provided by the launch angle information providing unit and the GPS location information of the locator beacon managed by the GPS location information management unit.
  • the GPS location information may include height value information of the locator beacon.
  • the GPS location information management unit may map and manage the height value information of the locator beacon as location information of the locator beacon from the ground.
  • the terminal may calculate a precise location by calculating an intersection based on at least two pieces of launch angle information and GPS location information.
  • the terminal may select and calculate a nearby locator beacon by using a received signal strength (RSSI) when receiving at least two pieces of launch angle information.
  • RSSI received signal strength
  • the locator is installed in a fixed location indoors and manages the mapped GPS location information according to the GPS coordinate system.
  • beacon ; and a terminal that calculates a precise location based on distance and angle of arrival information measured by time-of-flight distance measurement (TOF) with the locator beacon and the GPS location information.
  • TOF time-of-flight distance measurement
  • a plurality of locator beacons installed at a fixed location indoors are each mapped according to the GPS coordinate system.
  • the GPS location information may include height value information of the locator beacon.
  • the terminal may calculate a precise position by calculating an intersection based on at least two pieces of launch angle information and GPS position information.
  • the terminal may select and calculate a nearby locator beacon by using a received signal strength (RSSI) when receiving at least two pieces of launch angle information.
  • RSSI received signal strength
  • a plurality of locator beacons installed at a fixed location indoors are each mapped according to the GPS coordinate system.
  • receiving information Measuring the distance by time-of-flight distance measurement (TOF) with the locator beacon in the terminal; and calculating, by the terminal, a precise location based on distance and arrival angle information measured by time-of-flight distance measurement (TOF) with the locator beacon and the GPS location information.
  • TOF time-of-flight distance measurement
  • mapping the GPS standard coordinate data to the locator beacon and providing the mapped GPS standard coordinate data together with the launch angle information to the terminal it is possible to position the precise location of the terminal indoors.
  • FIG. 1 is a view showing an example of a Bluetooth asset tracking system based on a general RSSI and trilateration method.
  • FIG. 2 is a view showing an example of a Bluetooth IPS system based on a general RSSI and trilateration method.
  • FIG 3 is a view showing an example of a general Bluetooth-based angle of departure method (Angle of Departure).
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of location information mapping in a location information management system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view showing an example of transmitting a beacon signal in the location information management system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of calculating an intersection point using launch angle information in a location information management system according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 7 shows the algorithm for Fig. 6
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of location information mapping based on Ultra Wide-Band (UWB) in the location information management system according to an embodiment of the present invention.
  • UWB Ultra Wide-Band
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of measuring a distance between an Ultra Wide-Band (UWB) reference terminal and a locator beacon in a location information management system according to an embodiment of the present invention.
  • UWB Ultra Wide-Band
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of intersection calculation using distance information in a location information management system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a view showing the configuration of a locator beacon according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a process of an indoor positioning method using GPS location information mapping according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating another example of an indoor positioning method using GPS location information mapping according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a Bluetooth asset tracking system based on a general RSSI and trilateration method
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a Bluetooth IPS system based on a general RSSI and trilateration method.
  • a Bluetooth location-based system A location-based system can measure the physical distance between devices using Bluetooth, and can be implemented in a more sophisticated infrastructure environment than a proximity solution.
  • Real-time locating systems (RTLS) and indoor positioning systems (IPS) are representative Bluetooth location-based systems.
  • 1 shows an example of a Bluetooth asset tracking system that tracks assets through a tag, a plurality of locators, and a tracking engine based on a received signal strength indicator (RSSI) and a trilateration method, which are indicators indicating reception strength
  • RSSI received signal strength indicator
  • trilateration method which are indicators indicating reception strength
  • 2 shows an example of a Bluetooth indoor location tracking system for tracking an indoor location using a tag and a plurality of locator beacons based on RSSI and trilateration.
  • the Bluetooth RTLS solution is based on a Bluetooth receiver environment called a locator.
  • the locator installed at a fixed location within the facility may be connected to a central server called a location engine.
  • Battery-powered, low-energy Bluetooth transmitters can operate as a system for attaching and tracking tags to assets (or people).
  • Tags are programmed to send a signal periodically, which can be determined by the expected travel distance of the tagged asset and whether real-time localization is required.
  • Each locator can continuously report the information of all tags it receives and the received signal strength (RSSI) to the location tracking engine.
  • the location tracking engine can measure the location of the tag based on the trilateration process by using the received information and the location information of each locator.
  • locators can calculate the distance to an asset tag based on the tag's received signal strength.
  • the Bluetooth IPS solution can install Bluetooth transmitters called locator beacons at a fixed location in the facility instead of the Bluetooth receiver. Visitors can install a smartphone app that can listen to the Bluetooth frequency transmitted by the locator beacon. Through this app, trilateration is performed and the current position can be measured according to the information of the beacon that transmits the frequency, the received signal strength (RSSI) of each beacon, and the position of the beacon.
  • RSSI received signal strength
  • FIG. 3 is a view showing an example of a general Bluetooth-based angle of departure method (Angle of Departure).
  • Angle of Departure Using the direction search launch angle (AoD) method using the launch angle method, the direction such as the locator beacon of the indoor positioning system (IPS) solution is measured.
  • a desired device may transmit a unique signal through multiple antennas disposed in the array, and a receiving device such as a mobile phone in the same indoor positioning system (IPS) solution environment may use a single antenna.
  • Direction finding using this launch angle method is designed to be used in indoor positioning system (IPS) solutions such as wayfinding.
  • IPS indoor positioning system
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of location information mapping in a location information management system according to an embodiment of the present invention.
  • a plurality of locator beacons 10 may be mapped to GPS or building reference point reference location information.
  • GPS location information as a reference location of the corresponding locator beacon can be managed.
  • the location of the locator beacon 10 from the ground may be managed by mapping.
  • the terminal 30 may receive the GPS location information mapped from the plurality of locator beacons 10 to calculate a precise location according to the GPS standard coordinate system.
  • the location information management system to which the mapping technology of the present invention is applied may be applied to Bluetooth Low Energy (BLE) and Ultra Wide-Band (UWB) communication in the same manner.
  • BLE Bluetooth Low Energy
  • UWB Ultra Wide-Band
  • the present invention maps the GPS coordinates to the fixed locator beacon 10 so that the locator beacon 10 installed in a specific indoor location such as a building may have GPS reference information rather than the indoor location's own coordinates.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of transmitting a beacon signal in a location information management system according to an embodiment of the present invention.
  • the locator beacon 10 transmits the beacon signal including the launch angle information to the terminal 30, the beacon signal including the GPS location information and height information (z value) managed by the locator beacon 10 can be transmitted as a beacon signal.
  • the terminal may use a smart phone or a tag device.
  • the terminal 30 may receive the launch angle information and calculate the location.
  • the GPS reference information and height information (z value) possessed by the locator beacon 10 at the launch angle can be transmitted together with the launch angle information.
  • the terminal 30 may receive the GPS reference information and height information (z value) along with the launch angle information from the locator beacon 10 to accurately calculate the location.
  • the height information (z value) may be height value (z value) information of the locator beacon 10 that is fixedly installed indoors in a building.
  • the terminal 30 may receive a beacon signal including launch angle information and GPS location information to perform precise location calculation indoors.
  • the locator beacon 10 located indoors does not receive a GPS signal and thus location information is not accurate, in the present invention, precise positioning can be performed and precise GPS coordinates can be mapped.
  • GPS coordinates corresponding to the location of the locator beacon 10 according to the GPS coordinate system may be mapped to the locator beacon 10 .
  • the terminal 30 receives the launch angle information transmitted from the locator beacon 10 and standard data in the form of GPS managed by the locator beacon 10 , and calculates a precise position through coordinate reference point calculation.
  • the terminal 30 calculates GPS information even in airplane mode without Internet. be able to
  • the terminal since the fixed position values of a plurality of locator beacons 10 arranged at fixed positions in the room, such as a building, are stored in advance as GPS satellite standard data mapped according to the GPS coordinate system, respectively, the terminal (smartphone or tag device), it is possible to calculate the precise position by calculating the algorithm formula of the intersection method.
  • Bluetooth cannot measure distance
  • RSSI Ultra Wide-Band
  • UWB Ultra Wide-Band
  • the present invention can be applied to both Bluetooth and Ultra Wide-Band (UWB) in the same manner.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of intersection calculation using launch angle information in a location information management system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an algorithm for FIG. 6 .
  • the terminal 30 may calculate the intersection point using information on two or more launch angles received from the locator beacon 10 .
  • the GPS or building reference point reference coordinate position of the intersection can be calculated.
  • the terminal 30 can calculate the location information based on the GPS or the building reference point in its own terminal without communication with a server or a separate terminal.
  • an algorithm for this will be described with reference to FIG. 7 .
  • the equation of a straight line and the intersection of two straight lines, the coordinates of the x and y axes, and the y and z axes for calculating the position information based on the GPS or the building reference point in the terminal can be expressed by the following formula.
  • two or more locator beacons can be used like Anchor 1 and Anchor 2 of FIG. 7 , and Anchor 1 and Anchor 2 each transmit data mapped in the GPS standard format together with launch angle information to the tag.
  • the triangulation method it is possible to know the precise GPS position by calculating the intersection point by the above-described algorithm.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of location information mapping based on Ultra Wide-Band (UWB) in the location information management system according to an embodiment of the present invention.
  • UWB Ultra Wide-Band
  • the locator beacon 10 may be mapped with GPS or building reference point reference location information.
  • GPS location information as a reference location of the corresponding locator beacon 10 can be managed.
  • the terminal 30 may receive the GPS location information mapped from the plurality of locator beacons 10 to calculate a precise location according to the GPS standard coordinate system.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of measuring a distance between an Ultra Wide-Band (UWB) reference terminal and a locator beacon in a location information management system according to an embodiment of the present invention.
  • UWB Ultra Wide-Band
  • the distance between the terminal 30 and the plurality of locator beacons 10 may be measured through a terminal beacon followed by a locator response.
  • the mobile terminal 30 may periodically perform ultra-wideband communication (UWB) broadcasting.
  • UWB ultra-wideband communication
  • the received nearby locator beacon 10 may transmit an ultra-wideband communication (UWB) response signal to the corresponding terminal 30 .
  • UWB ultra-wideband communication
  • the beacon signal including the GPS location information and height information (z-axis) managed in the ultra-wideband communication (UWB) response signal.
  • the terminal 30 may receive the GPS location information and height information mapped from the plurality of locator beacons 10 to calculate a precise location according to the GPS standard coordinate system.
  • the locator beacon in measuring the distance between the Ultra Wide-Band (UWB) reference terminal and the locator beacon, the locator beacon is installed at a fixed location indoors and can manage the GPS location information mapped according to the GPS coordinate system. have.
  • the terminal may calculate a precise location based on distance and angle of arrival information measured by time-of-flight distance measurement (TOF) with the locator beacon and GPS location information managed by the locator beacon.
  • the GPS location information may include height value information of the locator beacon, and mapping and managing the height value information of the locator beacon as location information of the locator beacon from the ground.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of intersection calculation using distance information in a location information management system according to an embodiment of the present invention.
  • the terminal 30 may calculate the intersection point using the received three or more distance information.
  • the GPS or the building reference point reference coordinate position of the intersection may be calculated.
  • the terminal 30 may calculate by selecting a nearby locator beacon using RSSI (received signal strength) when receiving three or more launch angles.
  • RSSI received signal strength
  • the terminal 30 can calculate GPS or building reference point reference position information in its own terminal without communication with a server or a separate terminal.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of a locator beacon according to an embodiment of the present invention.
  • the locator beacon 10 of the present invention may include an angle information providing unit 11 , a GPS location information managing unit 12 , and a beacon signal transmitting unit 13 .
  • the angle information providing unit 11 may provide launch angle information when transmitting a beacon signal.
  • the GPS location information management unit 12 may manage GPS location information in which the fixed location of the locator beacon installed indoors is mapped according to the GPS coordinate system.
  • the GPS location information may include height value information of the locator beacon.
  • the GPS location information management unit 12 may map and manage the height value information of the locator beacon as location information of the locator beacon from the ground.
  • the beacon signal transmitter 13 may transmit the launch angle information provided by the launch angle information provider 11 and the GPS location information of the locator beacon managed by the GPS location information manager 12 .
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a process of an indoor positioning method using GPS location information mapping according to an embodiment of the present invention.
  • a plurality of locator beacons installed at fixed locations indoors may receive GPS location information mapped according to the GPS coordinate system ( S10 ).
  • the GPS location information may include height value information of the locator beacon.
  • each of the plurality of locator beacons may transmit a beacon signal including launch angle information and GPS location information mapped according to the GPS coordinate system (S11).
  • the terminal may receive a beacon signal transmitted from a plurality of locator beacons and calculate a precise location by calculating an intersection based on the launch angle information and the GPS location information included in the received beacon signal (S12).
  • the terminal may calculate a precise position by calculating an intersection based on at least two pieces of launch angle information and GPS position information.
  • the terminal may select and calculate a nearby locator beacon using the received signal strength (RSSI) when receiving at least two pieces of launch angle information.
  • RSSI received signal strength
  • FIG. 13 is a diagram illustrating another example of an indoor positioning method using GPS location information mapping according to an embodiment of the present invention.
  • the locator beacon installed at a fixed location indoors may receive GPS location information mapped according to the GPS coordinate system (S20).
  • the GPS location information may include height value information of the locator beacon.
  • the terminal may measure the distance by time of flight (TOF) with the locator beacon ( S21 ).
  • TOF time of flight
  • the terminal may calculate a precise location based on the distance measured by time of flight (TOF) with the locator beacon, the angle of arrival information, and the GPS location information ( S22 ).
  • TOF time of flight
  • the height of the object in the case of the angle-of-arrival reference positioning method, can be constant even with a single locator to position the object.
  • the distance is measured based on Time of Flight (TOF) using Ultra Wide-Band (UWB), a specific location can be positioned only by angle and distance.
  • TOF Time of Flight
  • UWB Ultra Wide-Band

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Abstract

본 발명은 GPS 위치정보 매핑을 이용한 실내 측위 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 로케이터 비콘에 GPS 표준 좌표 데이터를 매핑하여 실내에서 단말의 정밀한 위치를 측위할 수 있는 할 수 있는 GPS 위치정보 매핑을 이용한 실내 측위 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 로케이터 비콘에 GPS 표준 좌표 데이터를 매핑하여 단말에 발사각 정보와 함께 매핑된 GPS 표준 좌표 데이터를 제공함으로써 실내에서 단말의 정밀한 위치를 측위할 수 있는 효과가 있다.

Description

GPS 위치정보 매핑을 이용한 실내 측위 시스템 및 방법
본 발명은 GPS 위치정보 매핑을 이용한 실내 측위 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 로케이터 비콘에 GPS 표준 좌표 데이터를 매핑하여 실내에서 단말의 정밀한 위치를 측위할 수 있는 할 수 있는 GPS 위치정보 매핑을 이용한 실내 측위 시스템 및 방법에 관한 것이다.
위치 식별 시스템은 GPS(Global Positioning System, 위성 항법 시스템), INS(Inertial Navigation System, 관성 항법 시스템), LORAN(Long Range Aid to Navigation), RFID/USN(Radio Frequency Identification/Ubiquitous Sensor Network) 등을 포함한다. 이때, 상대의 위치 정보가 필요한 경우 상대가 계산한 자신의 위치 정보를 무선으로 제공하거나, 레이더(Radar)와 같이 송출한 신호에 의해 반사되어 오는 신호를 수신하여 상대의 위치 정보를 계산한다.
종래에는 상대 장치의 위치를 식별하고자 하는 경우, 주로 상대 장치가 보유한 GPS 수신기 등을 통해 현재 위치를 계산하였다. 그러나 건물 내부 등과 같이 GPS 신호가 불안정하거나 방해 장치 등에 의해 잘못된 신호 왜곡이 발생될 가능성이 높은 환경에서는 상대 장치의 정확한 위치 식별이 어렵다는 문제점이 있다. 또한, 상대 장치의 위치 정보가 다른 이에게 노출될 수 있다는 보안 상의 문제점이 있다.
한편, GPS를 대체하여 무선 통신 인프라를 이용하여 장치의 위치를 추정할 수도 있다. 그러나 이를 위해서는 장치의 위치를 정확하게 식별할 수 있는 AP(Access Point)가 다수 설치되어야 하며, 특히 한정적인 공간 내에서 정밀한 위치 검출이 요구될 시에는 비경제적이다.
즉, 종래의 GPS나 무선 통신 인프라를 이용한 위치 식별 시스템은 한정적 공간 내에서는 적합하지 않다. 따라서, 일정 공간 내에서 위치를 확인할 수 있는 효율적이고 경제적인 방법이 요구된다.
[선행기술문]
[특허문헌]
(특허문헌 1) KR10-0838473B1
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 로케이터 비콘에 GPS 표준 좌표 데이터를 매핑하여 실내에서 단말의 정밀한 위치를 측위할 수 있도록 한 GPS 위치정보 매핑을 이용한 실내 측위 시스템 및 방법을 제공함을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 GPS 위치정보 매핑을 이용한 실내 측위 시스템의 일측면에 따르면, 실내의 고정된 위치에 설치되어 발사각 정보와 GPS 좌표 체계에 따라 매핑된 GPS 위치정보를 포함하는 비콘 신호를 각각 송출하는 다수개의 로케이터 비콘; 및 상기 로케이터 비콘으로부터 송출되는 비콘 신호를 수신하여 수신된 비콘 신호에 포함된 발사각 정보와 GPS 위치정보에 기초하여 교차점을 계산하여 정밀한 위치를 계산하는 단말을 포함할 수 있다.
또한, 상기 로케이터 비콘은 비콘 신호 송출시 발사각 정보를 제공하는 발사각 정보 제공부; 실내에 설치된 상기 로케이터 비콘의 고정된 위치를 GPS 좌표 체계에 따라 매핑한 GPS 위치정보를 관리하는 GPS 위치정보 관리부; 및 상기 발사각 정보 제공부에서 제공된 발사각 정보와 상기 GPS 위치정보 관리부에서 관리하는 상기 로케이터 비콘의 GPS 위치정보를 송출하는 비콘 신호 송출부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 GPS 위치정보에는 상기 로케이터 비콘의 높이값 정보가 포함될수 있다.
또한, 상기 GPS 위치정보 관리부는 상기 로케이터 비콘의 높이값 정보를 지상으로부터의 로케이터 비콘의 위치 정보로서 매핑 관리할 수 있다.
또한, 상기 단말은 적어도 2개 이상의 발사각 정보와 GPS 위치정보에 기초하여 교차점을 계산하여 정밀한 위치를 계산할 수 있다.
또한, 상기 단말은 상기 교차점 계산시 적어도 2개 이상의 발사각 정보 수신시에 수신신호세기(RSSI)를 이용하여 가까운 로케이터 비콘을 선택하여 계산할 수 있다.
한편, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 GPS 위치정보 매핑을 이용한 실내 측위 시스템의 다른 측면에 따르면, 실내의 고정된 위치에 설치되어 GPS 좌표 체계에 따라 매핑된 GPS 위치정보를 관리하는 로케이터 비콘; 및 상기 로케이터 비콘과의 비행시간 거리측정(TOF)에 의해 측정된 거리와 도달각 정보 및 상기 GPS 위치정보에 기초하여 정밀한 위치를 계산하는 단말을 포함할 수 있다.
한편, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 GPS 위치정보 매핑을 이용한 실내 측위 방법의 일측면에 따르면, 실내의 고정된 위치에 설치된 다수개의 로케이터 비콘이 각각 GPS 좌표 체계에 따라 매핑된 GPS 위치정보를 입력받는 단계; 상기 다수개의 로케이터 비콘에서 발사각 정보와 상기 GPS 좌표 체계에 따라 매핑된 GPS 위치정보를 포함하는 비콘 신호를 각각 송출하는 단계; 및 단말이 상기 다수개의 로케이터 비콘으로부터 송출되는 비콘 신호를 수신하여 수신된 비콘 신호에 포함된 발사각 정보와 GPS 위치정보에 기초하여 교차점을 계산하여 정밀한 위치를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 GPS 위치정보에는 상기 로케이터 비콘의 높이값 정보가 포함될수 있다.
또한, 상기 위치를 계산하는 단계에서, 상기 단말은 적어도 2개 이상의 발사각 정보와 GPS 위치정보에 기초하여 교차점을 계산하여 정밀한 위치를 계산할 수 있다.
또한, 상기 단말은 상기 교차점 계산시 적어도 2개 이상의 발사각 정보 수신시에 수신신호세기(RSSI)를 이용하여 가까운 로케이터 비콘을 선택하여 계산할 수 있다.
한편, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 GPS 위치정보 매핑을 이용한 실내 측위 방법의 다른 측면에 따르면, 실내의 고정된 위치에 설치된 다수개의 로케이터 비콘이 각각 GPS 좌표 체계에 따라 매핑된 GPS 위치정보를 입력받는 단계; 단말에서 상기 로케이터 비콘과의 비행시간 거리측정(TOF)에 의해 거리를 측정하는 단계; 및 상기 단말이 상기 로케이터 비콘과의 비행시간 거리측정(TOF)에 의해 측정된 거리와 도달각 정보 및 상기 GPS 위치정보에 기초하여 정밀한 위치를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 로케이터 비콘에 GPS 표준 좌표 데이터를 매핑하여 단말에 발사각 정보와 함께 매핑된 GPS 표준 좌표 데이터를 제공함으로써 실내에서 단말의 정밀한 위치를 측위할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 RSSI와 삼변측량(trilateration) 방식을 기반으로 한 블루투스 자산 추적 시스템의 일예를 나타내는 도면.
도 2는 일반적인 RSSI와 삼변측량(trilateration) 방식을 기반으로 한 블루투스 IPS 시스템의 일예를 나타내는 도면.
도 3은 일반적인 블루투스 기반 발사각 방법(Angle of Departure)의 일예를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 위치정보 관리 시스템에서 위치정보 매핑의 일예를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 위치정보 관리 시스템에서 비콘 신호 송출의 일예를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 위치정보 관리 시스템에서 발사각 정보를 이용한 교차점 계산의 일예를 나타내는 도면.
도 7은 도 6에 대한 알고리즘을 나타내는 도면.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 위치정보 관리 시스템에서 초광대역 통신(Ultra Wide-Band: UWB) 기준 위치정보 매핑의 일예를 나타내는 도면.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 위치정보 관리 시스템에서 초광대역 통신(Ultra Wide-Band: UWB) 기준 단말기와 로케이터 비콘과의 거리 측정의 일예를 나타내는 도면.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 위치정보 관리 시스템에서 거리 정보를 이용한 교차점 계산의 일예를 나타내는 도면.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 로케이터 비콘의 구성을 나타내는 도면.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 GPS 위치정보 매핑을 이용한 실내 측위 방법의 과정을 나타내는 도면.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 GPS 위치정보 매핑을 이용한 실내 측위 방법의 다른 예를 나타내는 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 로케이터 비콘
11 : 각도 정보 제공부
12 : GPS 위치정보 관리부
13 : 비콘 신호 송출부
30 : 단말
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 일반적인 RSSI와 삼변측량(trilateration) 방식을 기반으로 한 블루투스 자산 추적 시스템의 일예를 나타내는 도면이고, 도 2는 일반적인 RSSI와 삼변측량(trilateration) 방식을 기반으로 한 블루투스 IPS 시스템의 일예를 나타내는 도면으로서, 블루투스 위치 기반 시스템 위치 기반 시스템은 블루투스를 사용해 디바이스 간의 물리적인 거리를 측정할 수 있으며, 근접 솔루션보다 정교한 인프라 환경에서 구현될 수 있다. 실시간 위치 추적 시스템(Real-time locating systems; RTLS)과 실내 위치 추적 시스템(Indoor positioning systems; IPS)이 대표적인 블루투스 위치 기반 시스템이다.
도 1에서는 수신강도를 나타내는 지표인 RSSI(Received signal strength indicator)와 삼변측량(trilateration) 방식을 기반으로 태그와 다수의 로케이터와 추적 엔진을 통해서 자산 추적을 하는 블루투스 자산 추적 시스템의 일예를 나타내고 있으며, 도 2에서는 RSSI와 삼변측량(trilateration) 방식을 기반으로 태그와 다수의 로케이터 비콘을 이용하여 실내 위치를 추적하는 블루투스 실내 위치 추적 시스템의 일예를 나타내고 있다.
블루투스 RTLS 솔루션은 로케이터(locator)라고 불리는 블루투스 수신기 환경을 기반으로 한다. 시설 내 정해진 위치에 설치된 로케이터는 위치추적엔진(location engine)이라는 중앙 서버로 연결될 수 있다.
배터리로 작동하는 저전력 블루투스 전송기를 주로 태그(tag)라고 칭하는데, 이 태그들을 자산(또는 사람)에게 부착하고 추적하는 시스템으로 운영될 수 있다. 태그는 주기적으로 신호를 전송하도록 프로그래밍 되어 있으며, 주기는 태그가 부착된 자산의 예상 이동 거리와 실시간 위치 측정 필요 여부에 따라 결정될 수 있다.
각각의 로케이터는 수신받는 모든 태그의 정보와 수신신호강도(RSSI)를 위치 추적 엔진에 지속적으로 보고할 수 있다. 위치 추적 엔진은 전달받은 정보와 각 로케이터의 위치 정보를 활용해 삼변측량(trilateration) 프로세스를 기반으로 태그의 위치를 측정할 수 있다. 블루투스의 경우, 로케이터들이 태그의 수신신호 강도를 바탕으로 자산 태그와의 거리를 계산할 수 있다.
한편, 블루투스 IPS 솔루션은 블루투스 수신기 대신 로케이터 비콘(locator beacons)이라는 블루투스 전송기를 시설 내 정해진 위치에 설치할 수 있다. 방문자들은 로케이터 비콘이 전송하는 블루투스 주파수를 수신할 수 있는 스마트폰 앱을 설치할 수 있다. 이 앱을 통해 주파수를 보내는 비콘의 정보와 각 비콘의 수신신호강도(RSSI) 및 비콘의 위치에 따라 삼변측량이 실행되고 현재 위치가 측정될 수 있다.
도 3은 일반적인 블루투스 기반 발사각 방법(Angle of Departure)의 일예를 나타내는 도면으로서, 발사각 방법을 활용한 방향 탐색 발사각(AoD) 방법을 이용하면 실내 위치 추적 시스템(IPS) 솔루션의 로케이터 비콘 등 방향을 측정하고자 하는 디바이스가 어레이 내에 배치된 다중 안테나를 통해 고유 신호를 전송할 수 있고, 같은 실내 위치 추적 시스템(IPS) 솔루션 환경에 있는 모바일 폰 등의 수신 디바이스는 단일 안테나를 이용할 수 있다.
전송 디바이스로부터 송출된 여러 신호들이 안테나를 통과하며, 이를 통해 수신 디바이스는 IQ 샘플을 확보하고 IQ 샘플 데이터를 바탕으로 해당 신호의 방향을 계산할 수 있다. 이러한 발사각 방법을 활용한 방향 탐색은 길 찾기 등 실내 위치 추적 시스템(IPS) 솔루션에 사용하도록 고안되었다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 위치정보 관리 시스템에서 위치정보 매핑의 일예를 나타내는 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에서는 다수개의 로케이터 비콘(10)에 GPS나 건물 기준점 기준 위치정보 매핑할 수 있다.
실내나 특정 위치에 있는 로케이터 비콘(10)에 GPS나 건물 기준점에서 취득한 좌표를 매핑하여 해당 로케이터 비콘의 기준 위치로서의 GPS 위치정보를 관리할 수 있다. 이때, 해수면 높이도 매핑하여 지상으로부터의 로케이터 비콘(10)의 위치를 매핑 관리할 수 있다.
단말(30)은 다수의 로케이터 비콘(10)으로부터 매핑된 GPS 위치정보를 수신하여 GPS 표준 좌표 체계에 따른 정밀한 위치를 계산할 수 있다.
이러한 본 발명의 매핑 기술이 적용된 위치정보 관리 시스템은 저전력 블루투스 기술(Bluetooth Low Energy: BLE)과 초광대역 통신(Ultra Wide-Band: UWB)에 동일 방식으로 적용될 수 있다.
즉, 본 발명은 고정형 로케이터 비콘(10)에 GPS 좌표를 매핑함으로써 건물 등 실내 특정 위치에 설치된 로케이터 비콘(10)은 실내 위치 자체 좌표가 아닌 GPS 기준정보를 갖게 될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 위치정보 관리 시스템에서 비콘 신호 송출의 일예를 나타내는 도면이다.
도시된 바와 같이, 비콘 신호에 로케이터 비콘(10)의 GPS나 건물 기준점 기준 위치정보, 높이정보를 전송할 수 있다. 로케이터 비콘(10)이 발사각 정보를 포함한 비콘 신호를 단말(30)로 전송 시에 로케이터 비콘(10)에서 관리되고 있는 GPS 위치정보와 높이정보(z값)를 포함하여 비콘 신호로 송출할 수 있다. 여기서, 단말은 스마트 폰이나 태그 장치를 사용할 수 있다.
즉, 실내에 다수 설치되는 고정형 로케이터 비콘(10)에서 비콘 신호 송출시 단말(30)에서는 발사각 정보를 수신하여 위치를 계산할 수 있다. 특히, 본 발명에서는 발사각에 로케이터 비콘(10)이 가지고 있는 GPS 기준정보와 높이정보(z값)를 발사각 정보와 함께 송출할 수 있다.
이에 따라, 단말(30)에서는 로케이터 비콘(10)으로부터 발사각 정보와 함께 GPS 기준정보와 높이정보(z값)를 수신하여 정밀하게 위치 계산을 할 수 있다. 여기서, 높이정보(z값)는 건물 내 실내에 고정 설치되는 로케이터 비콘(10)의 높이값(z값) 정보일 수 있다.
즉, 로케이터 비콘(10)이 건물 내에 설치된 경우에는 높이값(z값)이 정확하지 않아 GPS 정보가 정확하지 않으므로, 본 발명에서는 로케이터 비콘(10)에 층고값을 포함하는 GPS 위치정보를 GPS 좌표 체계에 따라 x,y,z값을 매핑함으로써, 단말(30)에서는 발사각 정보와 GPS 위치정보가 포함된 비콘 신호를 수신하여 실내에서 정밀한 위치 계산을 할 수 있다.
실내에 위치하는 로케이터 비콘(10)은 GPS 신호를 수신하지 못해 위치 정보가 정확하지가 않으므로 본 발명에서는 정밀 측위를 해서 정밀한 GPS 좌표를 매핑할 수 있다.
즉, 로케이터 비콘(10)은 GPS 신호를 수신하지 못하므로 GPS 좌표체계에 따른 로케이터 비콘(10)의 위치에 해당하는 GPS 좌표를 로케이터 비콘(10)에 매핑해 놓을 수 있다.
이와 같이, GPS 좌표 체계에 따라 로케이터 비콘(10)의 위치에 해당하는 x,y,z값 입력을 통해 GPS 형태의 표준데이터를 매핑할 수 있다.
이에 따라, 단말(30)은 로케이터 비콘(10)에서 송출되는 발사각 정보와 로케이터 비콘(10)에서 관리되는 GPS 형태의 표준데이터를 수신하여 좌표 기준점 계산을 통해 정밀한 위치 계산을 할 수 있게 된다.
즉, 로케이터 비콘(10)에 GPS 위성표준 데이터를 매핑함으로써 발사각 정보와 함께 매핑된 정보가 포함된 비콘 신호를 단말(30)로 송출하면 단말(30)에서는 인터넷이 안되는 비행기 모드에서도 GPS 정보를 계산할 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명은 건물 등 실내의 고정된 위치에 배치된 다수개의 로케이터 비콘(10)의 고정된 위치값이 각각 GPS 좌표 체계에 따라 매핑된 GPS 위성표준 데이터로 미리 저장되어 있으므로 단말(스마트폰 또는 태그 장치)에서는 교차점 방식의 알고리즘 수식을 계산하여 정밀한 위치 계산을 할 수 있다.
블루투스는 거리 측정이 불가능하므로 정밀하지는 않지만 수신강도세기(RSSI)로 간접적인 거리 측정을 할 수 있으며, 초광대역 통신(Ultra Wide-Band: UWB)은 거리측정이 가능하다. 따라서, 본 발명은 블루투스와 초광대역 통신(Ultra Wide-Band: UWB)에 모두 동일한 방식으로 적용될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 위치정보 관리 시스템에서 발사각 정보를 이용한 교차점 계산의 일예를 나타내는 도면이고, 도 7은 도 6에 대한 알고리즘을 나타내는 도면이다.
도시된 바와 같이, 단말(30)은 로케이터 비콘(10)으로부터 수신된 2개 이상의 발사각 정보를 이용하여 교차점을 계산할 수 있다.
단말(30)에서 수신된 발사각 정보를 이용하여 교차점의 GPS나 건물 기준점 기준 좌표 위치를 계산할 수 있으며, 2개 이상의 발사각 정보 수신 시에는 RSSI(수신신호세기)를 이용하여 가까운 로케이터 비콘을 선택하여 계산할 수 있다.
이에 의해, 단말(30)은 서버나 별도 단말과 통신없이 자체 단말에서 GPS나 건물 기준점 기준 위치정보를 계산할 수 있다. 하기에서는 첨부된 도 7을 참조하여 이에 대한 알고리즘에 대해 설명하기로 한다.
즉, 도 7에서와 같이 단말에서 GPS나 건물 기준점 기준 위치정보 계산을 위한 직선의 방정식과 두 직선의 교점, x, y축의 좌표 및 y, z축의 좌표 계산은 하기의 수식으로 나타낼 수 있다.
- 직선의 방정식
Figure PCTKR2020015042-appb-I000001
- 두 직선의 교점
Figure PCTKR2020015042-appb-I000002
- x, y축의 좌표 계산
Figure PCTKR2020015042-appb-I000003
- y, z축의 좌표 계산
Figure PCTKR2020015042-appb-I000004
이와 같이, 본 발명에서는 도 7의 앵커1, 앵커2와 같이 2개 이상의 로케이터 비콘을 이용할 수 있으며, 앵커1, 앵커2에서는 각각 GPS 표준 형태로 매핑된 데이터를 발사각 정보와 함께 태그로 송출함으로써 태그에서는 삼각측량 방식으로 전술한 알고리즘에 의해 교차점을 계산하여 정밀한 GPS 위치를 알 수 있게 된다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 위치정보 관리 시스템에서 초광대역 통신(Ultra Wide-Band: UWB) 기준 위치정보 매핑의 일예를 나타내는 도면이다.
도시된 바와 같이, 로케이터 비콘(10)에 GPS나 건물 기준점 기준 위치정보 매핑을 할 수 있다. 실내나 특정 위치에 있는 로케이터 비콘(10)에 GPS나 건물 기준점에서 취득한 좌표를 매핑하여 해당 로케이터 비콘(10)의 기준 위치로서의 GPS 위치정보를 관리할 수 있다. 이때 해수면 높이도 매핑하여 지상으로부터의 로케이터 비콘의 위치를 매핑 관리할 수 있다.
단말(30)은 다수의 로케이터 비콘(10)으로부터 매핑된 GPS 위치정보를 수신하여 GPS 표준 좌표 체계에 따른 정밀한 위치를 계산할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 위치정보 관리 시스템에서 초광대역 통신(Ultra Wide-Band: UWB) 기준 단말기와 로케이터 비콘과의 거리 측정의 일예를 나타내는 도면이다.
도시된 바와 같이, 초광대역 통신(UWB) 기준 삼각측량 방식에 따라 단말기 비콘에 이은 로케이터 응답을 통한 단말(30)과 다수의 로케이터 비콘(10)과의 거리를 측정할 수 있다.
먼저, 모바일 단말(30)가 주기적으로 초광대역 통신(UWB) 브로드캐스팅(broadcasting)을 수행할 수 있다.
이에 따라, 수신받은 근처의 로케이터 비콘(10)이 해당 단말(30)에 초광대역 통신(UWB) 응답신호를 송신할 수 있다. 이때 초광대역 통신(UWB) 응답신호에 관리되고 있는 GPS 위치정보와 높이정보(z축)를 포함하여 비콘 신호로 송출할 수 있다.
단말(30)은 다수의 로케이터 비콘(10)으로부터 매핑된 GPS 위치정보와 높이정보를 수신하여 GPS 표준 좌표 체계에 따른 정밀한 위치를 계산할 수 있다.
즉, 초광대역 통신(Ultra Wide-Band: UWB) 기준 단말기와 로케이터 비콘과의 거리 측정에 있어, 로케이터 비콘은 실내의 고정된 위치에 설치되어 GPS 좌표 체계에 따라 매핑된 GPS 위치정보를 관리할 수 있다.
단말은 로케이터 비콘과의 비행시간 거리측정(TOF)에 의해 측정된 거리와 도달각 정보 및 로케이터 비콘에서 관리되고 있는 GPS 위치정보에 기초하여 정밀한 위치를 계산할 수 있다. 여기서, GPS 위치정보에는 로케이터 비콘의 높이값 정보가 포함될 수 있으며, 상기 로케이터 비콘의 높이값 정보를 지상으로부터의 로케이터 비콘의 위치 정보로서 매핑 관리할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 위치정보 관리 시스템에서 거리 정보를 이용한 교차점 계산의 일예를 나타내는 도면이다.
도시된 바와 같이, 단말(30)은 수신된 3개 이상의 거리 정보를 이용하여 교차점을 계산할 수 있다.
먼저, 단말(30)에서 수신된 정보(UWB 측정거리)를 이용하여 교차점의 GPS나 건물 기준점 기준 좌표 위치를 계산할 수 있다.
단말(30)은 3개 이상의 발사각의 수신 시에 RSSI(수신신호세기)를 이용하여 가까운 로케이터 비콘을 선택하여 계산할 수 있다.
이에 의해, 단말(30)은 서버나 별도 단말과의 통신없이 자체 단말에서 GPS나 건물 기준점 기준 위치 정보를 계산할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 로케이터 비콘의 구성을 나타내는 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 로케이터 비콘(10)은 각도 정보 제공부(11)와, GPS 위치정보 관리부(12)와, 비콘 신호 송출부(13)를 포함할 수 있다.
각도 정보 제공부(11)는 비콘 신호 송출시 발사각 정보를 제공할 수 있다.
GPS 위치정보 관리부(12)는 실내에 설치된 상기 로케이터 비콘의 고정된 위치를 GPS 좌표 체계에 따라 매핑한 GPS 위치정보를 관리할 수 있다. 여기서, GPS 위치정보에는 로케이터 비콘의 높이값 정보가 포함될 수 있다.
GPS 위치정보 관리부(12)는 로케이터 비콘의 높이값 정보를 지상으로부터의 로케이터 비콘의 위치 정보로서 매핑 관리할 수 있다.
비콘 신호 송출부(13)는 발사각 정보 제공부(11)에서 제공된 발사각 정보와 GPS 위치정보 관리부(12)에서 관리하는 로케이터 비콘의 GPS 위치정보를 송출할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 GPS 위치정보 매핑을 이용한 실내 측위 방법의 과정을 나타내는 도면이다.
도시된 바와 같이, 실내의 고정된 위치에 설치된 다수개의 로케이터 비콘이 각각 GPS 좌표 체계에 따라 매핑된 GPS 위치정보를 입력(S10)받을 수 있다. 이때, GPS 위치정보에는 로케이터 비콘의 높이값 정보가 포함될 수 있다.
이어서, 다수개의 로케이터 비콘에서 발사각 정보와 GPS 좌표 체계에 따라 매핑된 GPS 위치정보를 포함하는 비콘 신호를 각각 송출(S11)할 수 있다.
이어서, 단말이 다수개의 로케이터 비콘으로부터 송출되는 비콘 신호를 수신하여 수신된 비콘 신호에 포함된 발사각 정보와 GPS 위치정보에 기초하여 교차점을 계산하여 정밀한 위치를 계산(S12)할 수 있다. 이때, 단말은 적어도 2개 이상의 발사각 정보와 GPS 위치정보에 기초하여 교차점을 계산하여 정밀한 위치를 계산할 수 있다. 또한, 단말은 교차점 계산시 적어도 2개 이상의 발사각 정보 수신시에 수신신호세기(RSSI)를 이용하여 가까운 로케이터 비콘을 선택하여 계산할 수 있다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 GPS 위치정보 매핑을 이용한 실내 측위 방법의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도시된 바와 같이, 실내의 고정된 위치에 설치된 로케이터 비콘이 GPS 좌표 체계에 따라 매핑된 GPS 위치정보를 입력(S20)받을 수 있다. 이때, GPS 위치정보에는 로케이터 비콘의 높이값 정보가 포함될 수 있다.
이어서, 단말에서 로케이터 비콘과의 비행시간 거리측정(Time of Flight: TOF)에 의해 거리를 측정(S21)할 수 있다.
이어서, 단말이 로케이터 비콘과의 비행시간 거리측정(Time of Flight: TOF)에 의해 측정된 거리와 도달각 정보 및 GPS 위치정보에 기초하여 정밀한 위치를 계산(S22)할 수 있다.
즉, 본 발명에서 도달각 기준 위치측위 방식의 경우 단일 로케이터로도 대상의 높이를 상수화하여 위치를 측위할 수 있다. 초광대역 통신(Ultra Wide-Band: UWB)으로 비행시간 거리측정(Time of Flight: TOF)을 기준으로 거리가 측정되면 각도와 거리만으로 특정 위치를 측위할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (16)

  1. GPS 위치정보 매핑을 이용한 실내 측위 시스템으로서,
    실내의 고정된 위치에 설치되어 발사각 정보와 GPS 좌표 체계에 따라 매핑된 GPS 위치정보를 포함하는 비콘 신호를 각각 송출하는 다수개의 로케이터 비콘; 및
    상기 로케이터 비콘으로부터 송출되는 비콘 신호를 수신하여 수신된 비콘 신호에 포함된 발사각 정보와 GPS 위치정보에 기초하여 교차점을 계산하여 정밀한 위치를 계산하는 단말을 포함하는 GPS 위치정보 매핑을 이용한 실내 측위 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 로케이터 비콘은,
    비콘 신호 송출시 발사각 정보를 제공하는 발사각 정보 제공부;
    실내에 설치된 상기 로케이터 비콘의 고정된 위치를 GPS 좌표 체계에 따라 매핑한 GPS 위치정보를 관리하는 GPS 위치정보 관리부; 및
    상기 발사각 정보 제공부에서 제공된 발사각 정보와 상기 GPS 위치정보 관리부에서 관리하는 상기 로케이터 비콘의 GPS 위치정보를 송출하는 비콘 신호 송출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 GPS 위치정보 매핑을 이용한 실내 측위 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 GPS 위치정보에는 상기 로케이터 비콘의 높이값 정보가 포함되는 것을 특징으로 하는 GPS 위치정보 매핑을 이용한 실내 측위 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 GPS 위치정보 관리부는,
    상기 로케이터 비콘의 높이값 정보를 지상으로부터의 로케이터 비콘의 위치 정보로서 매핑 관리하는 것을 특징으로 하는 GPS 위치정보 매핑을 이용한 실내 측위 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 단말은,
    적어도 2개 이상의 발사각 정보와 GPS 위치정보에 기초하여 교차점을 계산하여 정밀한 위치를 계산하는 것을 특징으로 하는 GPS 위치정보 매핑을 이용한 실내 측위 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 단말은,
    상기 교차점 계산시 적어도 2개 이상의 발사각 정보 수신시에 수신신호세기(RSSI)를 이용하여 가까운 로케이터 비콘을 선택하여 계산하는 것을 특징으로 하는 GPS 위치정보 매핑을 이용한 실내 측위 시스템.
  7. GPS 위치정보 매핑을 이용한 실내 측위 시스템으로서,
    실내의 고정된 위치에 설치되어 GPS 좌표 체계에 따라 매핑된 GPS 위치정보를 관리하는 로케이터 비콘; 및
    상기 로케이터 비콘과의 비행시간 거리측정(TOF)에 의해 측정된 거리와 도달각 정보 및 상기 GPS 위치정보에 기초하여 정밀한 위치를 계산하는 단말을 포함하는 GPS 위치정보 매핑을 이용한 실내 측위 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 로케이터 비콘은,
    비콘 신호 송출시 도달각 정보를 제공하는 각도 정보 제공부;
    실내에 설치된 상기 로케이터 비콘의 고정된 위치를 GPS 좌표 체계에 따라 매핑한 GPS 위치정보를 관리하는 GPS 위치정보 관리부; 및
    상기 각도 정보 제공부에서 제공된 도달각 정보와 상기 GPS 위치정보 관리부에서 관리하는 상기 로케이터 비콘의 GPS 위치정보를 송출하는 비콘 신호 송출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 GPS 위치정보 매핑을 이용한 실내 측위 시스템.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 GPS 위치정보에는 상기 로케이터 비콘의 높이값 정보가 포함되는 것을 특징으로 하는 GPS 위치정보 매핑을 이용한 실내 측위 시스템.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 GPS 위치정보 관리부는,
    상기 로케이터 비콘의 높이값 정보를 지상으로부터의 로케이터 비콘의 위치 정보로서 매핑 관리하는 것을 특징으로 하는 GPS 위치정보 매핑을 이용한 실내 측위 시스템.
  11. GPS 위치정보 매핑을 이용한 실내 측위 방법으로서,
    실내의 고정된 위치에 설치된 다수개의 로케이터 비콘이 각각 GPS 좌표 체계에 따라 매핑된 GPS 위치정보를 입력받는 단계;
    상기 다수개의 로케이터 비콘에서 발사각 정보와 상기 GPS 좌표 체계에 따라 매핑된 GPS 위치정보를 포함하는 비콘 신호를 각각 송출하는 단계; 및
    단말이 상기 다수개의 로케이터 비콘으로부터 송출되는 비콘 신호를 수신하여 수신된 비콘 신호에 포함된 발사각 정보와 GPS 위치정보에 기초하여 교차점을 계산하여 정밀한 위치를 계산하는 단계를 포함하는 GPS 위치정보 매핑을 이용한 실내 측위 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 GPS 위치정보에는 상기 로케이터 비콘의 높이값 정보가 포함되는 것을 특징으로 하는 GPS 위치정보 매핑을 이용한 실내 측위 방법.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 위치를 계산하는 단계에서,
    상기 단말은 적어도 2개 이상의 발사각 정보와 GPS 위치정보에 기초하여 교차점을 계산하여 정밀한 위치를 계산하는 것을 특징으로 하는 GPS 위치정보 매핑을 이용한 실내 측위 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 단말은 상기 교차점 계산시 적어도 2개 이상의 발사각 정보 수신시에 수신신호세기(RSSI)를 이용하여 가까운 로케이터 비콘을 선택하여 계산하는 것을 특징으로 하는 GPS 위치정보 매핑을 이용한 실내 측위 방법.
  15. GPS 위치정보 매핑을 이용한 실내 측위 방법으로서,
    실내의 고정된 위치에 설치된 다수개의 로케이터 비콘이 각각 GPS 좌표 체계에 따라 매핑된 GPS 위치정보를 입력받는 단계;
    단말에서 상기 로케이터 비콘과의 비행시간 거리측정(TOF)에 의해 거리를 측정하는 단계; 및
    상기 단말이 상기 로케이터 비콘과의 비행시간 거리측정(TOF)에 의해 측정된 거리와 도달각 정보 및 상기 GPS 위치정보에 기초하여 정밀한 위치를 계산하는 단계를 포함하는 GPS 위치정보 매핑을 이용한 실내 측위 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 GPS 위치정보에는 상기 로케이터 비콘의 높이값 정보가 포함되는 것을 특징으로 하는 GPS 위치정보 매핑을 이용한 실내 측위 방법.
PCT/KR2020/015042 2020-05-20 2020-10-30 Gps 위치정보 매핑을 이용한 실내 측위 시스템 및 방법 WO2021235621A1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

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