KR101104591B1

KR101104591B1 - 휴대폰의 내장된 센서를 이용한 위치 추적 장치 및 그 추적 방법

Info

Publication number: KR101104591B1
Application number: KR1020090129244A
Authority: KR
Inventors: 차호정; 전요한
Original assignee: 연세대학교 산학협력단
Priority date: 2009-12-22
Filing date: 2009-12-22
Publication date: 2012-01-12
Also published as: KR20110072357A

Abstract

본 발명은 위치 추적 장치 및 그 추적 방법에 관한 것으로, 특히 스마트폰 등과 같은 휴대폰에 내장된 가속도 센서 및 지자계 센서를 이용하여, 걸음 존재 여부를 확인한 후, 걸음이 있는 경우에 걸음 수를 이용하여 걸음 거리를 계산하고, 가속도 센서 및 지자계 센서를 이용하여 걸음 방향을 결정하여 현재 위치를 추적함으로써, 외부 환경의 영향을 적게 받고, 실내 및 실외 환경에서도 위치 추적을 할 수 있으며 배터리 소모를 최소화할 수 있는 휴대폰의 내장된 센서를 이용한 위치 추적 장치 및 그 추적 방법에 관한 것이다.

본 발명인 휴대폰의 내장된 센서를 이용한 위치 추적 장치를 이루는 구성수단은, GPS 신호를 수신하여 위치 정보 및 이동방향 정보를 주기적으로 검출하는 GPS 신호 수신모듈, 가속도 센서와 지자계 센서로 구성되는 센서모듈, 상기 GPS 신호가 유효하지 않은 것으로 판단되거나 또는 사용자에 의하여 센서이용 위치 추적 모드가 선택된 경우에, 상기 GPS 신호 중, 마지막으로 검출된 위치 정보 및 이동방향 정보와 상기 센서들의 센싱 신호를 이용하여 현재 위치 및 방향을 계산하는 제어 모듈을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

GPS, 센서, 위치 추적

Description

휴대폰의 내장된 센서를 이용한 위치 추적 장치 및 그 추적 방법{apparatus for tracking position using sensors mounted in the mobile phone and method for tracking thereof}

최근 몇 해 동안 휴대폰 사용자들의 위치를 기반으로 하는 다양한 위치 기반 서비스가 제공되고 있다. 이러한 위치 기반 서비스는 사용자가 원하는 지점까지 도달할 수 있도록 길을 안내해주는 보행자 네비게이션에서부터 위치 정보가 결합된 사진 공유, 소셜 네트워크 상에서의 친구 위치 찾기, 가까운 지역에 사는 사람들을 연결시켜 주는 블라인드 데이팅에 이르기까지 편리성과 유희성 측면에서 중요한 서비스가 되고 있다.

위치 기반 서비스의 가장 중요한 요소인 사용자의 위치를 알아내기 위하여 가장 널리 사용되는 방법은 GPS 신호 수신부를 핸드폰에 내장하여, 수신되는 GPS 신호를 이용하여 자신의 위치를 파악하는 것이다.

그러나, GPS 신호 수신이 안되거나 불량한 음영 지역으로 들어가는 경우 GPS 신호를 수신할 수 없게 되어 현재 위치 파악이 안되고 위치 추적이 불가능하게 되는 문제점이 발생하며, 현대 사회에서 사람들이 생활하는 주요 공간은 대부분 GPS 신호가 제대로 수신되지 않는 실내환경에 위치해 있다.

따라서, GPS 신호 수신이 유효하지 않는 경우에도 현재 위치 추적이 가능한 장치가 개발될 필요가 있고, 상기 GPS를 이용한 위치 추적은 밧데로 소모가 크기 때문에, 밧데리 소모가 작은 위치 추적 장치가 개발될 필요가 있다.

GPS(Global Positioning System)를 이용한 위치 추적 방법은 위성의 신호를 받아서 사용하는 방법으로 정확도가 10m 이내를 가진다. 그러나, GPS를 이용한 위치 추적 방법은 외부 신호를 받아야 하기 때문에 날씨가 좋지 않거나 고층건물이 많은 도심환경, 실내 환경에서는 사용할 수 없으며, 밧데리 소모가 크다는 문제점이 있다.

3G 혹은 Wi-Fi 핑거프린팅 방식의 위치 추적 방법은 3G 혹은 Wi-Fi 엑세스 포인트(AP)의 신호세기를 사전에 저장해 두어 차후에 신호세기를 지문대조 방식과 같이 매칭하는 방법으로 위치 추적을 하는 방법이다. 이와 같은 방법은 셀 타워의 위치를 알아야 높은 정확도가 나오며, 사전에 신호세기를 위치마다 저장해두는 오프라인 트레이닝 단계가 필요하며, 밧데리 소모가 크다는 문제점이 있다.

이와 같은 위치 추적 방법은 전반적으로 밧데리 소모가 크고, 사용을 위한 문제점을 안고 있다. 따라서, 간단한 연산만으로 위치 추적을 가능하게 하는 위치 추적 방법이 요구되는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 스마트폰 등과 같은 휴대폰에 내장된 가속도 센서 및 지자계 센서를 이용하여, 걸음 존재 여부를 확인한 후, 걸음이 있는 경우에 걸음 수를 이용하여 걸음 거리를 계산하고, 가속도 센서 및 지자계 센서를 이용하여 걸음 방향을 결정하여 현재 위치를 추적함으로써, 외부 환경의 영향을 적게 받고, 실내 및 실외 환경에서도 위치 추적을 할 수 있으며 배터리 소모를 최소화할 수 있는 휴대폰의 내장된 센서를 이용한 위치 추적 장치 및 그 추적 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 사용자의 이동에 따른 가속도 변화 정보 및 자기장 변화 정보를 센싱하는 센서모듈; 및 상기 센서모듈에 의해 센싱된 가속도 변화 정보 및 자기장 변화 정보와 제1 시점의 GPS 신호를 통해 검출된 위치 정보를 이용하여 사용자의 현재 위치를 계산하는 제어모듈을 포함하는 휴대폰의 내장 센서를 이용한 위치 추적 장치가 제공된다.
상기 제1 시점은 상기 GPS 신호가 유효하지 않은 것으로 판단되는 시점 및 사용자에 의하여 센서 이용 위치 추적 모드가 선택된 시점 중 적어도 하나일 수 있다.
상기 제어모듈은, 상기 가속도 변화 정보를 이용하여 사용자의 걸음의 존재 여부를 판단하고, 걸음 수를 카운팅하는 걸음 존재 판단부; 및 상기 걸음 존재 판단부에 의하여 걸음이 존재하는 것으로 판단된 경우, 상기 가속도 변화 정보와 상기 자기장 변화 정보를 이용하여 사용자의 걸음 방향을 결정하는 걸음 방향 결정부를 포함할 수 있다.
상기 제어모듈은, 상기 걸음 존재 판단부에서 카운팅한 걸음 수와 보폭을 이용하여 걸음 거리를 계산하는 걸음 거리 계산부; 및 상기 제1 시점의 GPS 신호를 통해 검출된 위치 정보와 상기 결정된 걸음 거리 및 걸음 방향을 이용하여 상기 현재 위치를 계산하는 현재 위치 계산부를 더 포함할 수 있다.
상기 걸음 존재 판단부는 상기 가속도 변화 정보의 패턴들을 분석하여 유사 패턴들이 주기적으로 반복되는 경우에 걸음이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
상기 걸음 존재 판단부는 상기 주기적으로 반복되는 패턴들이 시작되는 시점부터, 각 패턴들의 피크점을 카운팅하여 상기 걸음 수를 카운팅할 수 있다.
상기 걸음 방향 결정부는 상기 가속도 변화 정보를 이용하여 걸음 방향 축을 결정하고, 상기 자기장 변화 정보를 이용하여 상기 걸음 방향 축에 대한 최종 걸음 방향 값을 결정할 수 있다.
상기 걸음 거리 계산부는 상기 걸음 수에 보폭을 곱해서 상기 걸음 거리를 계산하되, 상기 보폭은 사전에 설정된 일반인 평균 보폭이거나, 사용자가 입력한 자신의 보폭이거나, 사용자에 의하여 입력된 자신의 신장에 대한 평균 보폭일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 사용자의 이동에 따른 가속도 변화 정보 및 자기장 변화 정보를 센싱하는 단계; 및 상기 센서모듈에 의해 센싱된 가속도 변화 정보 및 자기장 변화 정보와 제1 시점의 GPS 신호를 통해 검출된 위치 정보를 이용하여 사용자의 현재 위치를 계산하는 단계를 포함하는 휴대폰의 내장 센서를 이용한 위치 추적 방법이 제공된다.
본 발명에 따른 방법은 상기 GPS 수신 신호가 유효하지 않거나, 사용자에 의하여 센서이용 위치 추 적 모드가 선택된 상태인지 판단하는 모드 판단 단계; 및 상기 판단 결과, 상기 GPS 수신 신호가 유효하지 않거나, 사용자에 의하여 센서이용 위치 추적 모드가 선택된 상태로 판단된 경우, 상기 판단된 시점(제1 시점)에 GPS 신호를 통해 검출된 위치 정보를 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 위치 계산 단계는, 상기 가속도 변화 정보를 이용하여 사용자의 걸음의 존재 여부를 판단하고, 걸음 수를 카운팅하는 걸음 존재 판단 단계; 및 상기 걸음 존재 판단부에 의하여 걸음이 존재하는 것으로 판단된 경우, 상기 가속도 변화 정보와 상기 자기장 변화 정보를 이용하여 사용자의 걸음 방향을 결정하는 걸음 방향 결정 단계를 포함할 수 있다.
상기 걸음 존재 판단 단계는 상기 가속도 변화 정보의 패턴들을 분석하여 유사 패턴들이 주기적으로 반복되는 경우에 걸음이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
상기 걸음 존재 판단 단계는 상기 주기적으로 반복되는 패턴들이 시작되는 시점부터, 각 패턴들의 피크점을 카운팅하여 상기 걸음 수를 카운팅할 수 있다.
상기 걸음 방향 판단 단계는, 3축의 가속도 변화의 값, 분산, 휴대폰의 사용 상태 여부, 가속도 변화 왜곡도 및 미리 저장된 걸음 방향 중 적어도 하나를 이용하여 최종 걸음 방향값을 결정할 수 있다.
상기 가속도 신호 왜곡도가 음의 왜곡도(negative skew)인 경우에 전진 방향을 상기 걸음 방향으로 결정하고, 양의 왜곡도(positive skew)인 경우에 후진 방향이 상기 걸음 방향으로 결정할 수 있다.
상기 걸음 거리 계산 단계는 상기 걸음 수에 보폭을 곱해서 상기 걸음 거리를 계산하되, 상기 보폭은 사전에 설정된 일반인 평균 보폭이거나, 사용자가 입력한 자신의 보폭이거나, 사용자에 의하여 입력된 자신의 신장에 대한 평균 보폭일 수 있다.

삭제

상기와 같은 과제 및 해결 수단을 가지는 본 발명인 휴대폰의 내장된 센서를 이용한 위치 추적 장치 및 그 추적 방법에 의하면, 스마트폰 등과 같은 휴대폰에 내장된 가속도 센서 및 지자계 센서를 이용하여, 걸음 존재 여부를 확인한 후, 걸음이 있는 경우에 걸음 수를 이용하여 걸음 거리를 계산하고, 가속도 센서 및 지자계 센서를 이용하여 걸음 방향을 결정하여 현재 위치를 추적하기 때문에, 외부 환경의 영향을 적게 받고, 실내 및 실외 환경에서도 위치 추적을 할 수 있으며 배터리 소모를 최소화할 수 있는 장점이 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 상기와 같은 과제, 해결 수단 및 효과를 가지는 본 발명인 휴대폰의 내장된 센서를 이용한 위치 추적 장치 및 그 추적 방법에 관한 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 휴대폰의 내장된 센서를 이용한 위치 추적 장치에 관한 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 휴대폰의 내장된 센서를 이용한 위치 추적 장치(100)는 GPS 신호 수신 모듈(10), 센서 모듈(20) 및 제어 모듈(30)을 포함하여 이루어진다.

상기 GPS 신호 수신 모듈(10)은 위성으로부터 GPS 신호를 수신하여 위치 정보 및 이동방향 정보를 주기적으로 검출한다. 이와 같은 GPS 신호 수신 모듈(10)은 휴대폰에 내장되어 있다. 즉, 본 발명에 따른 위치 추적 장치는 휴대폰 내에 구비되는 장치이다. 여기서, 상기 휴대폰이란 일반적으로 휴대가능하면서 전화 통화를 할 수 있는 단말기이다. 따라서, 스마트 폰, 셀룰라 폰 등을 포함한 넓은 개념의 단말기이다.

따라서, 본 발명인 위치 추적 장치가 탑재된 상기 휴대폰은 위치 추적을 하기 위해서, 상기 GPS 신호 수신 모듈(10)을 이용할 수 있다. 다만, 상기 GPS 신호 수신 모듈(10)을 이용한 위치 추적은 밧데리 소모가 크고, 실내 또는 장애물이 밀집된 지역에서는 수신이 불량하기 때문에, 본 발명인 휴대폰의 내장된 센서를 이용한 위치 추적 장치를 이용할 필요가 있다.

한편, 상기 휴대폰에 탑재된 GPS 신호 수신 모듈(10) 대신에 3G/Wi-Fi 핑거 프린팅 모듈이 탑재될 수도 있다. 즉, 본 발명인 휴대폰의 내장된 센서를 이용한 위치 추적 장치가 탑재된 휴대폰은 3G/Wi-Fi 핑거프린팅 모듈을 이용하여 위치 추적을 할 수도 있다. 그러나 상기 3G/Wi-Fi 핑거프린팅 모듈을 이용하여 위치 추적 방법도 밧데리 소모가 크다는 등의 단점들이 있어서, 본 발명인 휴대폰의 내장된 센서를 이용한 위치 추적 방법을 이용할 필요성이 크다.

본 발명인 휴대폰의 내장된 센서를 이용하기 때문에, 상기 센서 모듈(20)이 필요하다. 본 실시예에 따른 센서 모듈(20)은 사용자의 이동에 따른 휴대폰의 가속도 변화 정보 및 자기장 변화 정보를 센싱한다.
본 실시예에 따른 센서 모듈(20)은 가속도 센서와 지자계 센서를 포함하여 구성될 수 있다. 하기에서는 가속도 센서를 이용하여 가속도 변화 정보를 센싱하며, 지자계 센서를 이용하여 자기장 변화 정보를 센싱하는 것으로 설명할 것이나, 상기한 센서외에 가속도 변화 및 자기장 변화를 위해 각속도 센서, 자이로 센서 등이 이용될 수도 있을 것이다.
이와 같은 센서 모듈(20)은 휴대폰 내에 탑재되어, 각각 가속도 신호를 센싱하고 이동 방향(걸음 방향) 값을 결정한다. 이에 대해서는 후술하겠다.

상기 센서 모듈(20)에 의해 센싱된 가속도 변화 정보 및 자기장 변화 정보는 상기 제어모듈(30)에 입력된다. 그러면, 상기 제어 모듈(30)은 상기 센서들의 센싱 신호(가속도 변화 정보 및 자기장 변화 정보)와 상기 GPS 신호 수신 모듈(10)에서 감지한 신호를 이용하여 현재 위치 및 방향을 계산한다.

그런데, 상기 제어 모듈(30)은 항상 현재 위치 및 방향을 계산하는 것이 아니다. 본 실시예에 따르면, 상기 GPS 신호가 유효하지 않은 것으로 판단되거나, 사용자에 의하여 센서 이용 위치 추적 모드가 선택된 경우에만 위치 추적 동작을 수행한다.
구체적으로, 평소의 위치 추적은 상기 휴대폰에 탑재된 GPS 신호 수신 모듈을 이용하여 수행한다(3G/Wi-Fi 핑거프린팅 모듈이 탑재된 경우에는 평소에 이를 이용하여 위치 추적을 수행한다). 이와 같이 GPS 신호 수신 모듈 등을 이용하여 위치 추적을 수행하다가, 사용자에 의하여 센서 이용 위치 추적 모두가 선택되거나, 또는 GPS 신호가 유효하지 않은 것으로 판단되는 경우에, 상기 제어 모듈(30)은 센서의 센싱 신호 값들을 이용하여 현재의 위치 및 방향을 계산하는 동작을 수행한다.
즉, 본 실시예에 따른 제어 모듈(30)은 센서모듈에 의해 센싱된 가속도 변화 정보 및 자기장 변화 정보와 제1 시점(GPS 신호가 유효하지 않은 시점 또는 사용자에 의한 센서 이용 추적 모드 선택 시점)의 GPS 신호를 통해 검출된 위치 정보를 이용하여 사용자의 현재 위치를 계산한다.

삭제

평소에 위치 추적을 수행하는 상기 GPS 신호 수신 모듈(10)은 GPS 신호를 수신하여 위치 정보 및 이동방향 정보를 주기적으로 검출하여 메모리에 저장한다. 더 구체적으로, 상기 GPS 신호 수신 모듈(10)은 반드시 마지막으로 검출된 위치 정보 및 이동 방향 정보를 메모리에 저장한다. 여기서 마지막으로 검출된 정보는 주기적으로 검출된 정보 중에, 가장 최신 정보를 의미한다.

이와 같은 상황에서, 상기 제어 모듈(30)은 상기 GPS 신호가 유효한가 또는 사용자에 의하여 센서이용 위치 추적 모드가 선택되는가를 판단한다. 그 결과, GPS 신호가 유효하지 않은 것으로 판단되거나 또는 사용자에 의하여 센서 이용 위치 추적 모드가 선택된 경우에는 상기 GPS 신호 중, 마지막으로(가장 최근에) 검출된 위치 정보 및 이동방향 정보와 상기 센서들의 센싱 신호를 이용하여 현재 위치 및 방향을 계산한다.

여기서 상기 센서이용 위치 추적 모드란 GPS 신호 수신 모듈을 이용하여 위치 추적을 수행하는 모드가 아닌, 센서를 이용하여 위치 추적을 수행하는 모드(본 발명이 적용되는 모드)를 의미한다. 따라서, 휴대폰에는 센서이용 위치 추적 모드 또는 GPS 이용 위치 추적 모드를 선택할 수 있는 기능 버튼이 구비되어 있을 것이다.

따라서, 사용자에 의하여 GPS(또는 3G/Wi-Fi 핑거프린팅)를 이용한 위치추적 모든 대신에 센서 이용 위치 추적 모드가 선택되어지면, 상기 제어 모듈(30)은 상기 센서들을 구동하여 센싱 신호를 입력받고, 상기 메모리에 저장된 위치 정보 및 이동방향 정보(GPS 신호 수신 모듈이 검출하여 메모리에 저장한 정보)를 가지고 와서, 현재 위치 및 방향을 계산하는 동작을 수행한다.

이와 같은 상기 제어 모듈(30)에 대한 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 도 2는 상기 제어 모듈(30)의 세부적인 구성도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제어 모듈(30)은 메모리부(11), 걸음 존재 판단부(12), 걸음 방향 결정부(13), 걸음 거리 계산부(14), 현재 위치 계산부(15) 및 제어부(16)를 포함하여 이루어진다.

상기 메모리부(11)는 상기 GPS 신호 중, 마지막으로 검출된 위치 정보 및 이동방향 정보를 저장한다. 이와 같은 메모리부(11)는 상기 GPS 신호에서 검출된 위치 정보 및 이동방향 정보들을 모두 또는 일정한 개수만큼 저장할 수도 있지만, 반드시 가장 최근에 검출된 위치 정보 및 이동방향 정보는 저장하고 있어야 한다. 이와 같은 최신의 위치 정보 및 이동방향 정보는 GPS 신호 수신모듈을 통한 위치 추적 대신에 갑자기 센서를 이용한 위치 추적 모드로 전환된 경우에, 현재 위치 및 방향을 계산하기 위하여 필요한 정보이다.
상기에서는 제1 시점의 GPS 신호를 통해 검출된 위치 정보 외에 이동방향 정보까지 이용되는 것으로 설명하였으나, 제1 시점의 GPS 신호를 통해 검출된 위치 정보만을 이용하는 경우에도 사용자의 위치 추적이 가능해질 수 있다.

상기 걸음 존재 판단부(12)는 센서가 내장된 휴대폰을 소지하는 사용자가 걸음을 걷고 있는가를 판단하는 기능을 수행하고, 걸음이 있는 것으로 판단된 경우에는 걸음 수를 카운팅하는 동작을 수행한다. 즉, 상기 걸음 존재 판단부(12)는 상기 가속도 센서의 센싱 신호(가속도 변화 정보)를 이용하여 사용자의 걸음의 존재 여부를 판단하고, 걸음 수를 카운팅한다.

상기 걸음 존재 판단부(12)가 걸음이 시작되었는지를 판단하는 방법은 가속도 센서의 센싱 신호를 분석함으로써 가능하다. 즉, 상기 걸음 존재 판단부(12)는 상기 가속도 센서의 센싱 신호의 패턴들을 분석하여 유사 패턴들이 주기적으로 반복되는 경우에 걸음이 존재하는 것으로 판단한다.

또한, 상기 걸음 존재 판단부(12)는 상기 걸음이 존재하는 것으로 판단한 경우에, 상기 주기적으로 반복되는 패턴들이 시작되는 시점부터, 각 패턴들의 피크점을 카운팅하여 걸음 수를 카운팅한다.

더 구체적으로 설명하면, 사용자가 움직이는 시점을 판단하기 위한 방법으로, 먼저 멈춰있는 상태와 움직이는 상태는 가속도의 분산을 이용하여 판단한다. 사람이 움직이는 동안에는 단말장치가 흔들려 가속도가 발생하므로 쉽게 판단할 수 있다.

현재 움직임이 걷고 있는 것인지는 스텝 카운팅 방법을 이용한다. 사람의 걸음은 주기적이고 반복적이라는 점에 착안하여 가속도 신호 중 표준편차를 넘어서는 피크가 연속적으로 나타날 경우 이 시점들을 걸음이 일어날 수 있는 시점이라고 지정한다.

하지만 이러한 가속도 신호는 스마트폰을 사용하거나 불규칙적인 움직임에도 발생할 수 있다. 사람의 걸음은 규칙적인 움직임이므로 유사한 신호가 반복적으로 이루어질 경우 사람의 걸음이 일어났다고 판단한다. 신호의 유사도를 판단하는데 있어서 Dynamic Time Warping 기법을 사용하며, 스마트폰의 연산량을 줄이기 위하 여 매 번 신호비교를 수행하는 것이 아니라 피크가 나타난 시점에서만 비교하게 된다.

도 3은 걸음이 존재할 때, 가속도 센서를 통한 센싱 신호를 보여주는 파형도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 걸음이 존재하면, 유사한 패턴들이 주기적으로 발생한다. 이와 같이 유사 패턴들이 주기적으로 발생하면 걸음이 존재하고 있다고 판단하고, 걸음이 시작되는 시점부터 각 패턴들의 피크점을 카운팅함으로써 걸음 수의 카운팅을 수행한다.

한편, 이와 같은 걸음 존재 여부 판단 방법과 달리, 도 3에 도시된 걸음이 있을 때의 파형을 미리 저장해 두었다가, 이를 가속도 센서의 센싱 신호와 비교한 결과, 사전에 저장된 파형과 센싱 신호가 동일 유사한 파형을 유지하면, 걸음이 존재하는 것으로 판단할 수도 있다.

상기와 같이 걸음 존재 판단부(12)에 의하여 걸음이 존재하고 있는 것으로 판단한 경우에는, 걸음 거리 계산 및 걸음 방향 결정을 수행한다. 이와 같은 걸음 거리 계산과 걸음 방향 결정은 동시에 수행할 수도 있고, 순차적으로 수행할 수도 있다.

상기 걸음 방향 결정은 상기 걸음 방향 결정부(13)에서 수행한다. 이 걸음 방향 결정부(13)는 상기 걸음 존재 판단부(12)에 의하여 걸음이 존재하는 것으로 판단한 경우에, 상기 가속도 센서와 지자계 센서(가속도 변화 정보 및 자기장 변화 정보)를 이용하여 상기 걸음 방향을 결정한다.

구체적으로, 상기 걸음 방향 결정부(13)는 상기 가속도 센서의 센싱 신호를 이용하여 걸음 방향 축을 결정하고, 이와 같이 걸음 방향 축이 결정되면, 지자계 센서를 이용하여 상기 걸음 방향 축에 대한 최종 걸음 방향 값을 결정한다. 즉, 상기 가속도 센서의 센싱 신호를 이용하여 구하는 방향은 기준방향이 없는 절대 방향이기 때문에, 상기 지자계 센서를 이용하여 기준 방향에 대한 상대적인 걸음 방향 값(예를 들어, 북위 30°)을 결정한다.

상기 걸음 방향 결정부(13)가 걸음 방향을 결정하는 방법에 대하여 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

걸음이 인식된 시점을 찾은 후에는 어디로 이동했는지를 판단해야 한다. 이는 가속도 센서와 지자계 센서를 사용하여 진행방향(걸음 방향)을 결정한다. 스마트폰 등의 휴대폰에 내장된 센서는 낮은 성능을 가지고 있어, 도 4에서 좌측 그림(전 방향을 축을 가지는 센서를 예시)과 같이, 각 축의 입력 값을 가속도 벡터로 사용하는 방법은 사용할 수 없다.

따라서 본 발명에서는 이동방향(걸음 방향)을 휴대폰의 내장된 가속도 센서의 3축 방향으로만 한정한다(도 4에서 가운데 그림, 액정을 뚫고 지나가는 축은 나타내지 않았음). 이러한 방법은 가속도 벡터를 사용하지 않기 때문에 전 방향에 대한 이동은 구할 수 없기 때문에, 휴대폰의 각 축과 사람의 이동방향이 틀어져 있다면 최대 45도의 오차를 가지게 된다(도 4에서 우측 그림에서 예시함).

즉, 본 발명을 통한 위치 추적은 분명 위치 오차가 발생한다. 그러나 이러한 문제는 모든 위치 추적 장치가 가지고 있는 문제점이다. 또한, 이렇게 발생한 오차는 쉽게 보정될 수 있다. 예를 들어, 휴대폰 내에 GPS 신호 수신 모듈이 구비되어 있기 때문에, 필요에 따라 이를 이용하여 위치 보정을 수행한다.

가속도 센서의 3축 중 어떤 것이 이동방향의 축인지 판단하는 방법은 다음과 같다. 제일 먼저, 중력방향에 대한 축을 판단하는데 사람이 걷거나 뛰는 동안에는 중력가속도 이상의 가속도를 낼 수 없으므로 가장 큰 가속도 값을 가지는 축을 중력축으로 판단하여 이 축을 제외한다. 그 다음으로는 사람의 이동할 때의 가속도는 다른 방향 축보다 이동하는 방향으로의 축에 더 큰 영향을 미친다. 따라서 중력 방향 축을 제외한 나머지 두 축 중, 큰 분산을 가지는 것을 이동방향 축으로 판단한다.

다음으로, 한 축이 결정되었지만, 이동 방향(진행 방향, 전진 방향이냐 후진 방향이냐 하는 문제로서의 걸음 방향)은 알 수 없기 때문에, 진행방향을 판단해야 한다. 기존 방법에서 사용되던 가속도를 적분하여 속도를 얻는 방법은 본 발명의 센서의 성능이 낮고, 자이로 센서의 부재로 사용이 어렵다.

따라서 본 발명에서는 진행방향이 앞쪽이냐 뒤쪽이냐를 결정하기 위하여, 사용자에 의하여 휴대폰이 사용 상태에 있는지를 우선적으로 판단한다. 만약 휴대폰이 사용 상태에 있는 것으로 판단한 경우에는 사전에 설정된 방향을 걸음 방향으로 결정한다.

여기서, 사전에 설정된 방향이란, 휴대폰의 사용 태양에 따라 미리 저장해 둔 방향을 의미한다. 예를 들어, 사용자가 휴대폰을 이용하여 통화를 하고 있는 것으로 판단된 경우에는(이와 같은 판단은 제어 모듈이 호 연결 상태를 파악하여 쉽게 알 수 있음), 휴대폰의 액정이 귀에 접촉된 상태가 일반적이기 때문에, 액정을 뚫고 들어가는 축을 기준으로 전방 방향으로 90도 회전한 방향(사용자의 전방 방향)을 이동 방향(걸음 방향)으로 설정하고, 걸어 가면서 동영상을 이용하고 있는 것으로 판단된 경우에는, 액정을 뚫고 들어가는 방향 또는 액정의 상측 방향을 이동 방향(걸음 방향)으로 설정해 놓고, 이 설정된 방향으로 이용하여 최종 걸음 방향을 결정한다.

상기와 같이 휴대폰이 사용 상태에 있는지 판단한 결과, 휴대폰이 사용되지 않는 상태로 판단된 경우에는 가속도 신호 왜곡도 또는 상기 메모리부(11)에 저장되어 있는 이동방향 정보를 이용하여 걸음 방향을 결정한다.

상기 가속도 신호 왜곡도는 음(-)의 왜곡도(negative skew) 또는 양(+)의 왜곡도(positive skew)를 가질 수 있는데, 음의 왜곡도인 경우에 전진 방향을 상기 걸음 방향으로 결정하고, 양의 왜곡도인 경우에 후진 방향을 상기 걸음 방향으로 결정한다.

상기 메모리부(11)에 저장되어 있는 이동방향 정보는 센서를 이용하여 위치 추적을 하기 직전에 사용자의 방향 정보이다. 따라서, 사용자가 갑자기 급선회를 하지 않는 이상, 상기 이동방향 정보는 걸음 방향과 동일 유사하다. 따라서, 경우에 따라서 상기 이동방향 정보를 이용하여 걸음 방향을 결정한다.

이상과 같은 방법으로 결정된 걸음 방향은 특정 기준 방향에 대한 걸음 방향이 아니기 때문에, 휴대폰의 센서인 지자계 센서를 이용하여 최종적인 걸음 방향 값을 결정한다.

이상에서 설명한 절차에 의하여 상기 걸음 방향 결정부(13)는 걸음 방향을 결정한다. 이와 같은 걸음 방향 결정부(13)의 의한 걸음 방향 결정과 동시에 또는 먼저 또는 나중에 걸음 거리를 계산한다.

상기 걸음 거리 계산은 상기 걸음 거리 계산부(14)가 수행한다. 즉, 상기 걸음 거리 계산부(14)는 상기 걸음 존재 판단부(12)에서 카운팅한 걸음 수와 보폭을 이용하여 걸음 거리를 계산한다. 구체적으로, 상기 카운팅된 걸음 수에 상기 보폭을 곱하면 걸음 거리를 계산할 수 있다.

상기 보폭은 사전에 설정된 일반인 평균 보폭이거나, 사용자가 입력한 자신의 보폭이거나, 사용자에 의하여 입력된 자신의 신장에 대한 평균 보폭 중에 하나가 될 수 있다.

상기 보폭이 사전에 설정된 일반인 평균 보폭인 경우에는, 사전에 평균 보폭 값을 상기 메모리부에 저장해 두었다가, 걸음 거리 계산시 상기 걸음 거리 계산부가 이용하고, 상기 보폭이 사용자가 입력한 자신의 보폭인 경우에는, 휴대폰의 기능 버튼을 이용하여 사용자가 직접 자신의 보폭을 입력하면, 상기 걸음 거리 계산부(14)가 이 입력 값을 이용하며, 상기 보폭이 사용자에 의하여 입력된 자신의 신장에 대한 평균 보폭인 경우에는, 휴대폰의 기능 버튼(예를 들어 숫자 버튼)을 이용하여 사용자가 자신의 신장을 직접 입력하면, 상기 걸음 거리 계산부(14)가 상기 메모리부(11)에 저장된 신장-평균 보폭 매칭 테이블(미도시)을 이용하여 얻어진 보폭을 이용하면 된다.

상기 신장-평균 매칭 테이블은 첨부된 도 5에 도시된 신장 대 보폭의 값을 이용하여 구성될 수 있다. 즉, 직선 그래프에 위치하는 신장과 보폭 값을 매칭하여 저장할 수도 있고, 단순히 방정식을 저장해 놓고, 신장이 입력되면, 방정식을 통하여 보폭 값을 계산하여, 상기 걸음 거리 계산부(14)가 보폭 값을 이용할 수도 있다.

도 5는 실제 37명의 실험 참가자를 대상으로 측정한 신장과 분산 그래프이다. 이와 같은 방법으로 구해진, 추세선 수식을 사용하여 신장을 이용해 보폭을 근사적으로 구할 수 있다.

이상과 같은 방법에 의하여 걸음 거리가 계산되면, 현재 위치 계산부(15)는 상기 메모리부(11)에 저장된 위치 정보를 기준으로 하여 상기 결정된 걸음 방향 및 걸음 거리를 이용하여 현재 위치 및 현재 방향을 계산한다.

구체적으로, 상기 메모리부(11)에 저장된 위치 정보는 센서를 이용하여 위치 추적을 하기 직전의 위치 값(위도값 및 경도값)이고, 이 위치 값을 기준으로 하여, 상기 걸음 거리 및 걸음 방향을 이용하면, 현재의 위치값(위도값 및 경도값) 및 방향 값을 결정할 수 있다. 이와 같이 계산된 현재 위치 및 방향 값은 상기 제어부(16)의 제어에 따라 메모리부(11)에 저장된다.

상기 제어부(16)는 상기 위치 계산부(15)에 의하여 계산된 현재 위치 및 방향을 상기 메모리부(11)에 저장되어 있는 마지막으로 검출된 위치 정보 및 이동방향 정보로 대체하여 상기 메모리부(11)에 저장한다. 결국, 상기 메모리부(11)에는 현재 위치 및 방향 값이 저장되는 것이고, 이 현재 위치 및 방향 값은 주기적으로 계산되는 위치 값 및 방향 값을 결정할 때, 새로운 기준 위치 및 방향 값으로 사용된다.

상기 제어부(16)는 상기 제어모듈(30)을 구성하는 모든 구성요소들(메모리부(11), 걸음 존재 판단부(12), 걸음 방향 결정부(13), 걸음 거리 계산부(14), 현재 위치 계산부(15))의 동작을 전체적으로 제어한다.

구체적으로, 상기 제어부(16)는 상기 걸음 존재 판단부(12), 걸음 방향 결정부(13), 걸음 거리 계산부(14) 및 현재 위치 계산부(15)가 주기적으로 동작될 수 있도록 제어한다. 결국, 현재 위치 및 방향은 주기적으로 계산된다.

이상에서 설명한 구성요소 및 동작을 가지는 본 발명인 휴대폰의 내장된 센서를 이용하여 위치 추적을 할 수 있다.

다음은, 상술한 휴대폰의 내장된 센서를 이용한 위치 추적 장치를 이용한 위치 추적 방법에 대하여 설명한다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 휴대폰의 내장된 센서를 이용한 위치 추적 방법의 절차도이다. 이를 참조하여 위치 추적 방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명에 적용되는 센서를 이용한 위치 추적은 사전에 GPS(또는 3G/Wi-Fi 핑거프린팅)를 이용한 위치 추적이 전제된다. 따라서, GPS 신호 수신 모듈을 통하여 위치 추적을 진행하면서, 최신 위치 정보 및 이동 방향 정보를 메모리에 저장하는 정보 저장 단계를 수행한다(S10). 즉 GPS 수신 신호를 통하여 가장 마지막으로 검출된 위치 정보 및 이동 방향 정보를 지속적으로 메모리에 저장된다. 결국은, 이전 검출 정보는 삭제되고, 최신 검출 정보만이 메모리에 저장된다.

앞서 설명한 바와 같이, 상기 제어 모듈(30)은 항상 현재 위치 및 방향을 계산하는 것이 아니다. 즉, 상기 GPS 신호가 유효하지 않은 것으로 판단되거나, 사용자에 의하여 센서 이용 위치 추적 모드가 선택된 경우에만 위치 추적 동작을 수행한다.

구체적으로, 평소의 위치 추적은 상기 휴대폰에 탑재된 GPS 신호 수신 모듈을 이용하여 수행한다(3G/Wi-Fi 핑거프린팅 모듈이 탑재된 경우에는 평소에 이를 이용하여 위치 추적을 수행한다). 이와 같이 GPS 신호 수신 모듈 등을 이용하여 위치 추적을 수행하다가, 사용자에 의하여 센서 이용 위치 추적 모두가 선택되거나, 또는 GPS 신호가 유효하지 않은 것으로 판단되는 경우에, 상기 제어 모듈(30)은 센서의 센싱 신호 값들을 이용하여 현재의 위치 및 방향을 계산하는 동작을 수행한다.

이와 같은 상황에서, 상기 GPS 신호가 유효한가 또는 사용자에 의하여 센서이용 위치 추적 모드가 선택된 상태인지를 판단하는 모드 판단 단계를 수행한다(S20). 그 결과, GPS 신호가 유효하지 않은 것으로 판단되거나 또는 사용자에 의하여 센서 이용 위치 추적 모드가 선택된 경우에는 상기 메모리에 저장된 최신 위 치 정보 및 이동 방향 정보와 센서들의 센싱 신호를 이용하여 현재 위치 및 방향을 계산하는 위치 계산 단계를 수행한다(S30). 즉, 상기 GPS 신호 중, 마지막으로(가장 최근에) 검출된 위치 정보 및 이동방향 정보와 상기 센서들의 센싱 신호를 이용하여 현재 위치 및 방향을 계산한다.

따라서, 사용자에 의하여 GPS(또는 3G/Wi-Fi 핑거프린팅)를 이용한 위치추적 모든 대신에 센서 이용 위치 추적 모드가 선택되어지면, 상기 센서들을 구동하여 센싱 신호를 입력받고, 상기 메모리에 저장된 위치 정보 및 이동방향 정보(GPS 신호 수신 모듈이 검출하여 메모리에 저장한 정보)를 가지고 와서, 현재 위치 및 방향을 계산하는 동작을 수행한다.

만약 상기 모드 판단 단계(S20)에서 판단한 결과, 상기 GPS 수신 신호가 유효하고, 사용자에 의하여 센서이용 위치 추적 모드가 선택된 상태가 아닌 경우에는, 계속적으로 GPS를 통한 위치 추적을 수행한다. 즉, GPS 수신 신호가 유효하고 사용자에 의하여 센서이용 위치 추적 모드가 선택된 상태가 아니면, GPS 이용 위치 추적 모드로 동작하고, 상기 정보 저장 단계(S10)로 귀환하여 다시 최신 위치 정보 및 방향 정보를 메모리에 저장하는 절차를 진행한다.

상기 위치 계산 단계(S30)에 의하여 현재 위치 및 방향을 계산한 후에는, 상기 계산된 현재 위치 및 방향을 상기 최신 위치 정보 및 이동 방향 정보로 대체하여 상기 메모리에 저장한 후, 상기 모드 판단 단계(S20)로 귀환하는 정보 갱신 단계를 수행한다(S40).

즉, 상기 정보 갱신 단계(S40)에서는 상기 메모리부에 저장되어 있는 최신 위치 정보 및 방향 정보를 삭제하고, 상기 계산된 현재 위치 및 방향 값을 상기 메모리에 저장하고, 상기 모드 판단 단계(S20)로 귀환하여 다시 GPS 수신 신호가 유효하지 않거나, 사용자에 의하여 센서이용 위치 추적 모드가 선택된 상태인지 판단하는 절차부터 반복 수행한다.

결과적으로, GPS 수신 신호가 지속적으로 유효하지 않거나, 사용자가 GPS 이용 위치 추적 모드로 변경하지 않는 이상, 상기 절차들(S20 ~ S40)은 주기적으로 반복 수행하여, 지속적으로 위치 추적을 수행하게 된다.

이와 같은 휴대폰의 내장된 센서를 이용한 위치 추적 방법에 있어서, 상기 위치 계산 단계(S30)에 대하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 7은 상기 위치 계산 단계(S30)의 세부적인 절차도이다.

먼저, 제어부의 제어에 따라 가속도 센서를 구동시키고, 상기 가속도 센서를 이용하여 가속도를 센싱하도록 한다(S31). 그런 다음, 상기 가속도 센서의 센싱 신호를 이용하여 사용자의 걸음의 존재 여부를 판단하는 걸음 존재 판단 과정을 수행한다(S33).

상기 걸음 존재 판단 과정(S33)에서 걸음이 시작되었는지를 판단하는 방법은 가속도 센서의 센싱 신호를 분석함으로써 가능하다. 즉, 상기 가속도 센서의 센싱 신호의 패턴들을 분석하여 유사 패턴들이 주기적으로 반복되는 경우에 걸음이 존재하는 것으로 판단한다.

상기 걸음이 존재하는 것으로 판단한 경우에, 상기 주기적으로 반복되는 패턴들이 시작되는 시점부터, 각 패턴들의 피크점을 카운팅하여 걸음 수를 카운팅한다(S35).

하지만 이러한 가속도 신호는 스마트폰을 사용하거나 불규칙적인 움직임에도 발생할 수 있다. 사람의 걸음은 규칙적인 움직임이므로 유사한 신호가 반복적으로 이루어질 경우 사람의 걸음이 일어났다고 판단한다. 신호의 유사도를 판단하는데 있어서 Dynamic Time Warping 기법을 사용하며, 스마트폰의 연산량을 줄이기 위하여 매 번 신호비교를 수행하는 것이 아니라 피크가 나타난 시점에서만 비교하게 된다.

상기와 같이 걸음이 존재하고 있는 것으로 판단한 경우에는, 가속도 센서와 지자계 센서를 이용하여 걸음 방향을 결정하고, 상기 걸음 존재 판단 과정(S33)에서 카운팅한 걸음 수와 보폭을 이용하여 걸음 거리를 계산하는 걸음 방향 및 거리 결정 과정을 수행한다(S35) 이와 같은 걸음 거리 계산과 걸음 방향 결정은 동시에 수행할 수도 있고, 순차적으로 수행할 수도 있다.

상기 걸음 방향 결정 과정(S35)은 상기 걸음 존재 판단 과정(S33)에 의하여 걸음이 존재하는 것으로 판단한 경우에, 상기 가속도 센서와 지자계 센서를 이용하여 상기 걸음 방향을 결정한다.

구체적으로, 상기 걸음 방향 결정 과정(S35)은 상기 가속도 센서의 센싱 신호를 이용하여 걸음 방향 축을 결정하고, 이와 같이 걸음 방향 축이 결정되면, 지자계 센서를 이용하여 상기 걸음 방향 축에 대한 최종 걸음 방향 값을 결정한다. 즉, 상기 가속도 센서의 센싱 신호를 이용하여 구하는 방향은 기준방향이 없는 절대 방향이기 때문에, 상기 지자계 센서를 이용하여 기준 방향에 대한 상대적인 걸음 방향 값(예를 들어, 북위 30°)을 결정한다.

상기 걸음 방향 결정 과정(S35)에서 상기 걸음 방향을 결정하는 방법에 대하여 첨부된 도 8을 참조하여 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

가속도 센서의 3축 중 어떤 것이 이동방향의 축인지 판단하는 방법은 다음과 같다. 제일 먼저, 상기 가속도 센서의 3축 중, 가장 큰 가속도 값을 가지는 축을 제외시킨다(S35a). 즉, 먼저 중력방향에 대한 축을 판단하는데 사람이 걷거나 뛰는 동안에는 중력가속도 이상의 가속도를 낼 수 없으므로 가장 큰 가속도 값을 가지는 축을 중력축으로 판단하여 이 축을 제외한다.

그 다음으로는 나머지 두 축 중, 더 큰 분산을 가지는 축을 걸음 방향 축으로 선정한다(S35b). 사람의 이동할 때의 가속도는 다른 방향 축보다 이동하는 방향으로의 축에 더 큰 영향을 미친다. 따라서 중력 방향 축을 제외한 나머지 두 축 중, 큰 분산을 가지는 것을 이동방향 축으로 판단한다.

따라서 본 발명에서는 진행방향이 앞쪽이냐 뒤쪽이냐를 결정하기 위하여, 사용자에 의하여 휴대폰이 사용 상태에 있는지를 우선적으로 판단한다(S35c). 만약 휴대폰이 사용 상태에 있는 것으로 판단한 경우에는 사전에 설정된 방향을 걸음 방향으로 결정한다(S35d).

상기와 같이 휴대폰이 사용 상태에 있는지 판단한 결과, 휴대폰이 사용되지 않는 상태로 판단된 경우에는 가속도 신호 왜곡도 또는 상기 메모리부(11)에 저장되어 있는 이동방향 정보를 이용하여 걸음 방향을 결정한다(S35e).

이상과 같은 방법으로 결정된 걸음 방향은 특정 기준 방향에 대한 걸음 방향이 아니기 때문에, 휴대폰의 센서인 지자계 센서를 이용하여 최종적인 걸음 방향 값을 결정한다(S35f).

이상에서 설명한 절차에 의하여 상기 걸음 방향 결정 과정(S35)에서는 걸음 방향을 결정한다. 이와 같은 걸음 방향 결정 과정(S35)에서의 걸음 방향 결정과 동시에 또는 먼저 또는 나중에 걸음 거리를 계산하는 과정을 수행한다.

상기 걸음 거리 계산 과정은 상기 카운팅한 걸음 수와 보폭을 이용하여 걸음 거리를 계산한다. 구체적으로, 상기 카운팅된 걸음 수에 상기 보폭을 곱하면 걸음 거리를 계산할 수 있다.

상기 보폭이 사전에 설정된 일반인 평균 보폭인 경우에는, 사전에 평균 보폭 값을 상기 메모리부에 저장해 두었다가, 걸음 거리 계산시 상기 걸음 거리 계산부가 이용하고, 상기 보폭이 사용자가 입력한 자신의 보폭인 경우에는, 휴대폰의 기능 버튼을 이용하여 사용자가 직접 자신의 보폭을 입력하면, 상기 걸음 거리 계산부가 이 입력 값을 이용하며, 상기 보폭이 사용자에 의하여 입력된 자신의 신장에 대한 평균 보폭인 경우에는, 휴대폰의 기능 버튼(예를 들어 숫자 버튼)을 이용하여 사용자가 자신의 신장을 직접 입력하면, 상기 걸음 거리 계산부가 상기 메모리부에 저장된 신장-평균 보폭 매칭 테이블(미도시)을 이용하여 얻어진 보폭을 이용하면 된다.

상기 신장-평균 매칭 테이블은 첨부된 도 5에 도시된 신장 대 보폭의 값을 이용하여 구성될 수 있다. 즉, 직선 그래프에 위치하는 신장과 보폭 값을 매칭하여 저장할 수도 있고, 단순히 방정식을 저장해 놓고, 신장이 입력되면, 방정식을 통하 여 보폭 값을 계산하여, 상기 걸음 거리 계산부가 보폭 값을 이용할 수도 있다.

이상과 같은 방법에 의하여 걸음 거리가 계산되면, 상기 메모리에 저장된 위치 정보를 기준으로 하여 상기 결정된 걸음 방향 및 걸음 거리를 이용하여 현재 위치 및 방향을 계산하는 현재 위치 및 방향 계산 과정을 수행한다(S37).

구체적으로, 상기 메모리부에 저장된 위치 정보는 센서를 이용하여 위치 추적을 하기 직전의 위치 값(위도값 및 경도값)이고, 이 위치 값을 기준으로 하여, 상기 걸음 거리 및 걸음 방향을 이용하면, 현재의 위치값(위도값 및 경도값) 및 방향 값을 결정할 수 있다. 이와 같이 계산된 현재 위치 및 방향 값은 상기 제어부의 제어에 따라 메모리부에 저장된다.

상기 제어부는 상기 현재 위치 및 방향 계산 과정(S37)에서 계산된 현재 위치 및 방향을 상기 메모리부에 저장되어 있는 마지막으로 검출된 위치 정보 및 이동방향 정보로 대체하여 상기 메모리부에 저장한다. 결국, 상기 메모리부에는 현재 위치 및 방향 값이 저장되는 것이고, 이 현재 위치 및 방향 값은 주기적으로 계산되는 위치 값 및 방향 값을 결정할 때, 새로운 기준 위치 및 방향 값으로 사용된다.

이상에서 설명한 절차를 통하여 본 발명인 휴대폰의 내장된 센서를 이용하여 위치 추적을 수행할 수 있고, 값 싼 센서를 이용하여 위치 추적을 수행할 수 있기 때문에, 휴대폰에 추가 비용을 적게 들여, 보강된 위치 추적을 수행할 수 있다. 또한, GPS 등의 사용이 불가능한 경우에도 계속적으로 위치 추적을 수행할 수 있는 큰 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 휴대폰의 내장된 센서를 이용한 위치 추적 장치의 구성도이다.

도 2는 본 발명에 적용되는 제어 모듈의 세부적인 구성도이다.

도 3은 본 발명에 적용되는 걸음이 존재할 때의 가속도 센싱 신호의 파형도이다.

도 4는 본 발명에 적용되는 가속도 센서를 이용한 걸음 방향 축을 결정하는 방법을 설명하기 위한 이해도이다.

도 5는 본 발명에 적용되는 신장 대 평균보폭과의 관계 그래프이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 휴대폰의 내장된 센서를 이용한 위치 추적 방법의 절차도이다.

도 7은 본 발명에 적용되는 위치 계산 단계를 설명하기 위한 세부적인 절차도이다.

도 8은 본 발명에 적용되는 걸음 방향 결정 과정을 설명하기 위한 세부적인 절차도이다.

Claims

사용자의 이동에 따른 가속도 변화 정보 및 자기장 변화 정보를 센싱하는 센서모듈; 및

상기 센서모듈에 의해 센싱된 가속도 변화 정보 및 자기장 변화 정보와 제1 시점의 GPS 신호를 통해 검출된 위치 정보를 이용하여 사용자의 현재 위치를 계산하는 제어모듈을 포함하되,

상기 제어모듈은,

상기 가속도 변화 정보를 이용하여 사용자의 걸음의 존재 여부를 판단하고, 상기 가속도 변화 정보의 패턴들을 분석하여 유사 패턴들이 주기적으로 반복되는 경우에 걸음이 존재하는 것으로 판단하는 걸음 존재 판단부를 포함하는 휴대폰의 내장된 센서를 이용한 위치 추적 장치.
제1항에 있어서,

상기 제1 시점은 상기 GPS 신호가 유효하지 않은 것으로 판단되는 시점 및 사용자에 의하여 센서 이용 위치 추적 모드가 선택된 시점 중 적어도 하나인 휴대폰의 내장 센서를 이용한 위치 추적 장치.
제1항에 있어서,

상기 제어모듈은,

상기 걸음 존재 판단부에 의하여 걸음이 존재하는 것으로 판단된 경우, 상기 가속도 변화 정보와 상기 자기장 변화 정보를 이용하여 사용자의 걸음 방향을 결정하는 걸음 방향 결정부를 더 포함하는 휴대폰의 내장 센서를 이용한 위치 추적 장치.
제3항에 있어서,

상기 제어모듈은,

상기 걸음 존재 판단부에서 카운팅한 걸음 수와 보폭을 이용하여 걸음 거리를 계산하는 걸음 거리 계산부; 및

상기 제1 시점의 GPS 신호를 통해 검출된 위치 정보와 상기 걸음 거리 계산부에 의해 결정된 걸음 거리 및 상기 걸음 방향 결정부에 의해 계산된 걸음 방향을 이용하여 상기 현재 위치를 계산하는 현재 위치 계산부를 포함하는 휴대폰의 내장 센서를 이용한 위치 추적 장치.
삭제
제1항에 있어서,

상기 걸음 존재 판단부는 상기 주기적으로 반복되는 패턴들이 시작되는 시점부터, 각 패턴들의 피크점을 카운팅하여 상기 걸음 수를 카운팅하는 휴대폰의 내장된 센서를 이용한 위치 추적 장치.
제3항에 있어서,

상기 걸음 방향 결정부는 상기 가속도 변화 정보를 이용하여 걸음 방향 축을 결정하고, 상기 자기장 변화 정보를 이용하여 상기 걸음 방향 축에 대한 최종 걸음 방향 값을 결정하는 휴대폰의 내장된 센서를 이용한 위치 추적 장치.
제4항에 있어서,

상기 걸음 거리 계산부는 상기 걸음 수에 보폭을 곱해서 상기 걸음 거리를 계산하되, 상기 보폭은 사전에 설정된 일반인 평균 보폭이거나, 사용자가 입력한 자신의 보폭이거나, 사용자에 의하여 입력된 자신의 신장에 대한 평균 보폭인 휴대폰의 내장된 센서를 이용한 위치 추적 장치.
사용자의 이동에 따른 가속도 변화 정보 및 자기장 변화 정보를 센싱하는 단계; 및

상기 센싱된 가속도 변화 정보 및 자기장 변화 정보와 제1 시점의 GPS 신호를 통해 검출된 위치 정보를 이용하여 사용자의 현재 위치를 계산하는 단계를 포함하되,

상기 위치 계산 단계는,

상기 가속도 변화 정보의 패턴들을 분석하여 유사 패턴들이 주기적으로 반복되는 경우에 걸음이 존재하는 것으로 판단하고, 걸음 수를 카운팅하는 걸음 존재 판단 단계를 포함하는 휴대폰의 내장 센서를 이용한 위치 추적 방법.
제9항에 있어서,

상기 GPS 수신 신호가 유효하지 않거나, 사용자에 의하여 센서이용 위치 추 적 모드가 선택된 상태인지 판단하는 모드 판단 단계; 및

상기 판단 결과, 상기 GPS 수신 신호가 유효하지 않거나, 사용자에 의하여 센서이용 위치 추적 모드가 선택된 상태로 판단된 경우, 상기 판단된 시점(제1 시점)에 GPS 신호를 통해 검출된 위치 정보를 저장하는 단계를 더 포함하는 휴대폰의 내장 센서를 이용한 위치 추적 방법.
제9항에 있어서,

상기 위치 계산 단계는,

상기 걸음 존재 판단부에 의하여 걸음이 존재하는 것으로 판단된 경우, 상기 가속도 변화 정보와 상기 자기장 변화 정보를 이용하여 사용자의 걸음 방향을 결정하는 걸음 방향 결정 단계를 더 포함하는 휴대폰의 내장 센서를 이용한 위치 추적 방법.
삭제
제9항에 있어서,

상기 걸음 존재 판단 단계는 상기 주기적으로 반복되는 패턴들이 시작되는 시점부터, 각 패턴들의 피크점을 카운팅하여 상기 걸음 수를 카운팅하는 휴대폰의 내장된 센서를 이용한 위치 추적 방법.
제11항에 있어서,

상기 걸음 방향 결정 단계는,

3축의 가속도 변화의 값, 분산, 휴대폰의 사용 상태 여부, 가속도 변화 왜곡도 및 미리 저장된 걸음 방향 중 적어도 하나를 이용하여 최종 걸음 방향값을 결정하는 휴대폰의 내장된 센서를 이용한 위치 추적 방법.
제14항에 있어서,

상기 가속도 변화 왜곡도가 음의 왜곡도(negative skew)인 경우에 전진 방향을 상기 걸음 방향으로 결정하고, 양의 왜곡도(positive skew)인 경우에 후진 방향이 상기 걸음 방향으로 결정하는 휴대폰의 내장된 센서를 이용한 위치 추적 방법.
제9항에 있어서,

상기 위치 계산 단계는,

상기 걸음 존재 판단 단계에서 카운팅한 걸음 수와 보폭을 이용하여 걸음 거리를 계산하는 걸음 거리 계산 단계를 더 포함하되,

상기 걸음 거리 계산 단계는 상기 걸음 수에 보폭을 곱해서 상기 걸음 거리를 계산하되, 상기 보폭은 사전에 설정된 일반인 평균 보폭이거나, 사용자가 입력한 자신의 보폭이거나, 사용자에 의하여 입력된 자신의 신장에 대한 평균 보폭인 휴대폰의 내장된 센서를 이용한 위치 추적 방법.