KR101176141B1 - 무선 신호의 신호 세기를 이용한 위치 추적 시스템 및 위치 추적 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 추적하고자 하는 대상 물체에서 송출되는 무선 신호의 세기를 복수의 고정 노드에서 수신하고, 수신된 이동 노드에 대한 신호 세기에 기초하여 대상 물체의 위치를 파악하고 또한 카메라를 이용하여 대상 물체의 위치를 결정할 수 있도록 하는 위치 추적 시스템 및 위치 추적 장치에 관한 것이다.
대상 물체에서 송출되는 무선 신호의 신호 세기와 카메라를 이용함으로써, 한정된 공간 영역 내에서의 정확히 대상 물체의 위치를 파악할 수 있고, 대상 물체의 위치의 이동 경로를 영상을 포함하여 파악할 수 있는 장점을 제공한다.

Description

무선 신호의 신호 세기를 이용한 위치 추적 시스템 및 위치 추적 장치{POSITION TRACKING SYSTEM AND APPARATUS USING SIGNAL STRENGTH OF WIRELESS SIGNAL}

본 발명은 위치 추적 시스템 및 위치 추적 장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 추적하고자 하는 대상 물체에서 송출되는 무선 신호의 세기를 복수의 고정 노드에서 수신하고, 수신된 이동 노드에 대한 신호 세기에 기초하여 대상 물체의 위치를 파악하고 또한 카메라를 이용하여 대상 물체의 이동 경로를 확인할 수 있는 영상을 저장하며 대상 물체의 위치를 결정할 수 있도록 하는 위치 추적 시스템 및 위치 추적 장치에 관한 것이다.

위치 추적 시스템이란 위치를 알고 싶은 특정 대상 물체의 위치를 인지하고 인지된 대상 물체의 위치를 지속적으로 추적하는 시스템을 말한다. 위치 추적 시스템의 한 예로서는 통신 사업자가 설치한 기지국을 이용하여 핸드폰의 위치를 추적하는 시스템이 한 예가 될 것이다. 또는 다른 위치 추적 시스템의 예로서는 카메라로부터 입력되는 영상의 이미지에서 대상 물체를 인식 처리하여 해당 대상 물체의 위치를 추적하는 시스템이 또 다른 예가 될 것이다.

위치 추적 시스템은 다양한 분야에 활용될 수 있다. 예를 들어 유치원 등에서 유치원생들의 활동 상황을 보고 싶은 부모에게 유치원생들의 활동 정보를 알려 주기 위해서 위치 추적 시스템을 사용할 수 있고, 독거노인 등의 상태나 병원에서의 환자의 상태를 파악하기 위해서, 혹은 스포츠 분야 등에서 운동 선수의 활동량이나 위치를 점검하기 위해서, 그리고 경찰, 군인, 또는 소방관 등의 근무 위치를파악하고 변경하기 위해서 등 다양하게 활용될 수 있다. 하지만 기존의 위치 추적 시스템 기술은 이러한 다양한 분야에 적용하기 위해서는 여러 가지 문제점이 있다.

예를 들어 기지국을 이용한 핸드폰의 위치를 추적하는 시스템은 핸드폰과 기지국 간의 전송 시간을 이용해서 거리를 측정한다. 좀 더 구체적으로는 핸드폰에서 기지국으로 전송되는 패킷에 핸드폰에서 마킹된 송신 시간을 포함하여 기지국으로 보내고, 기지국은 수신된 패킷에서 마킹된 송신 시간을 기지국에서 받은 수신 시간의 차이를 계산하여 해당 전파의 전송 시간(TOF : Time of Flight)을 거리로 환산하고, 적어도 3개의 기지국에서 동일한 계산을 하여 핸드폰의 위치를 결정한다. 이러한 TOF 방식을 이용한 위치 추적 시스템은 예를 들어 핸드폰과 기지국 간에 기준 시간을 맞추기 위해 지속적으로 시간의 동기화가 이루어져야 한다는 문제점이 있다. 즉 핸드폰에서 사용되는 시간 기준과 기지국에서 사용되는 시간 기준이 일정 주기로 동기화되어야 전송 시간을 정확히 파악할 수 있고 또한 전파의 전송 시간 방식을 이용한 위치 추적 시스템은 전파의 전송 시간이 충분히 커야 정확한 위치를 파악할 수 있다. 따라서 소규모의 한정된 공간 내에서 특정 대상 물체의 위치를 추적하는 방식으로 사용하기에 전파의 전송 시간이 거의 시간 0에 가까워져 정보의 신뢰성이 떨어지는 문제점과 동기화 정보를 지속적으로 주고 받아야 하므로 비용이 증가하는 문제점이 있다.

또 다른 위치 추적 시스템의 예인 카메라로부터 수신된 영상에서 대상 물체를 추적하는 시스템은 해당 대상 물체를 카메라로부터 수신된 영상의 이미지에서 추출하기에 영상의 이미지를 컴퓨터로 이미지 처리해야 하고, 지속적으로 영상의 이미지에서 해당 대상 물체를 추적하여 컴퓨터 이미지 처리에 처리 비용이 많이 들어가는 문제점이 있고, 특히 다수의 대상 물체를 동시에 처리하기 위해서는 하나의 카메라가 다수의 대상 물체를 정확히 구분되지 않아 추적이 되지 못하는 문제점이 있다.

또한 이러한 기존의 위치 추적 시스템은 대상 물체의 위치의 파악에만 중점을 두고 있고, 대상 물체의 상태 등을 확인하기 위한 방법을 제시하고 있지 못하다.

따라서 소규모의 한정된 공간 내에서 활용할 수 있는, 다수의 대상 물체를 추적할 수 있고 대상 물체의 상태를 영상 등으로 용이하게 확인할 수 있는 경제적이면서도 효율적인 위치 추적 시스템이 필요하다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해서 안출한 것으로서, 위치를 알고자 하는 대상 물체에서 송출된 신호 세기를 측정하여 대상 물체의 위치를 파악하는 위치 추적 시스템 및 위치 추적 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한 본 발명은 복수의 대상 물체의 위치를 카메라를 이용해서 정확히 결정할 수 있도록 하며, 카메라를 이용해서 복수의 대상 물체를 추적할 수 있고, 카메라를 이용해서 복수의 대상 물체의 영상을 저장하고 추출할 수 있는 위치 추적 시스템 및 위치 추적 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한 본 발명은 추적하고자 하는 대상 물체가 위치한 공간의 영역의 특성을 고려하여 대상 물체를 추적할 수 있는 위치 추적 시스템 및 위치 추적 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 무선 신호의 신호 세기를 이용한 위치 추적 시스템은, 무선 신호를 송출하는 이동 노드와 상기 무선 신호의 신호 세기를 측정하고 측정된 신호 세기를 송출하는 복수의 고정 노드와 상기 이동 노드의 영상을 촬영할 수 있는 하나 이상의 카메라와 상기 복수의 고정 노드로부터 측정된 신호 세기를 수신하여, 상기 이동 노드의 위치를 결정하는 베이스 스테이션을 포함하고, 상기 베이스 스테이션은 결정된 상기 이동 노드의 위치에 따라 상기 하나 이상의 카메라 중 선택된 적어도 하나의 카메라로부터 영상을 수신하여 저장하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 무선 신호의 신호 세기를 이용한 위치 추적 장치는, 복수의 고정 노드에서 송출된 적어도 하나의 이동 노드 각각에 대한 측정된 복수의 신호 세기를 수신하는 신호 세기 수신부와 수신된 복수의 신호 세기로부터 상기 적어도 하나의 이동 노드 각각에 대한 위치를 결정하는 이동 노드 위치 결정부와 결정된 상기 적어도 하나의 이동 노드의 위치에 따라 적어도 하나의 카메라의 촬상 영역을 제어하고 상기 적어도 하나의 카메라로부터 영상을 수신하고 저장하는 카메라 제어부와 상기 적어도 하나의 이동 노드 각각에 대한 이동 경로를 나타내는 이동 경로 테이블을 포함하는 데이터 베이스를 포함한다.

상기와 같은 본 발명에 따른 무선 신호의 신호 세기를 이용한 위치 추적 시스템 및 위치 추적 장치는, 대상 물체에서 송출되는 무선 신호의 신호 세기를 이용하여 위치를 추적하여 한정된 공간 영역 내에서 정확한 위치를 파악할 수 있는 장점이 있다.

또한 대상 물체를 추적하기 위해 카메라를 이용해서 위치를 결정함으로써 대상 물체의 위치 추적의 정확도를 높일 수 있는 장점이 있다.

또한 대상 물체에서 발신되는 신호 세기로부터 위치를 파악할 수 있게 됨으로써 복수의 대상 물체의 위치를 용이하게 추적할 수 있는 장점이 있다.

또한 카메라를 이용하여 대상 물체를 추적함으로써 대상 물체에 대한 영상을 저장하고 추출할 수 있고, 대상 물체의 상태 등을 파악하여 사고 등을 미리 방지할 수 있는 장점이 있다.

또한 무선 신호의 신호 세기를 이용하여 복수의 대상 물체를 추적함으로써 위치 추적 시스템 및 위치 추적 장치를 구축하기 위한 비용을 절감할 수 있는 장점과 인공지능을 이용하여 위치를 추적함으로써 위치 추적의 정확도를 지속적으로 향상할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 위치 추적 시스템의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 2는 위치 추적 시스템의 일 실시예를 나타낸 그래프 형식의 도면이다.
도 3은 베이스 스테이션의 일 실시예를 하드웨어 구조로 도시한 블록도이다.
도 4는 도 3과 같은 하드웨어 구조에서 구현되는 베이스 스테이션의 논리적 블록도이다.
도 5는 데이터 베이스에 저장될 수 있는 예시적인 3가지 테이블을 도시한 도면이다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부되는 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상이 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상의 범위 내에 든다고 할 것이다.

도 1은 위치 추적 시스템의 일 실시예를 도시한 도면이다.

도 1에 따르면 위치 추적 시스템은 하나 이상의 이동 노드(100), 복수의 고정 노드(200), 하나 이상의 카메라(300), 제 1 네트워크(500) 및 베이스 스테이션(400)을 포함하며, 제 2 네트워크(600)와 서버(700)를 더 포함할 수 있다.

이동 노드(100)는 위치 추적 시스템에서 위치 추적을 할 대상 물체를 지칭한다. 대상 물체에는 무선 신호를 송출할 수 있는 무선 신호 송신기를 포함하도록 구성하거나 혹은 무선 신호 송신기가 대상 물체에 부착될 수 있다. 대상 물체는 사람일 수 있고, 혹은 전자 기계 등일 수 있다. 이동 노드(100)에서 송출하는 무선 신호는 일정한 공간 범위 내에서(예를 들어 30 m 이내에 등) 사용될 수 있는 예를 들어 2.4 GHz 대역의 무선 랜, 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee) 또는 RFID 신호 중에 하나 일 수 있고 본 발명의 사상을 적용할 수 있는 다른 무선 통신이 될 수도 있다. 무선 신호는 주기적으로 혹은 비 주기적으로 송출된다. 예를 들어 지그비 무선 통신을 사용하는 경우에는 비콘(Beacon) 신호를 사용하여 예를 들어 1초의 주기 혹은 0.5초의 주기로 송출할 수 있고, 혹은 무선 랜을 사용하는 경우에는 방송 패킷(broadcasting packet)을 사용하여 주기적으로 송출할 수 있거나 혹은 이동 노드(100) 자체에서 다른 이동 노드 또는 다른 고정 노드(200) 등과의 통신에 사용되는 무선 신호를 비주기적으로 송출할 수 있다. 이렇게 송출되는 무선 신호에는 이동 노드의 ID 정보를 포함하며, 이에 더하여 다른 데이터를 더 포함할 수 있다. 이동 노드의 ID 정보는 이동 노드에 미리 고정된 유일한 주소이거나 혹은 무선 네트워크 초기화 과정에서 할당된 ID 등 이동 노드를 다른 이동 노드와 구별할 수 있는 정보를 가리킨다. 지그비 등과 같은 저전력 무선 통신 방식을 사용함으로써 대상 물체에 부착될 때 전력 소비를 줄이고, 이동 노드의 무선 신호 송신기의 크기를 줄일 수 있고 또한 비용을 절감할 수 있으며, 네트워크 구축이 쉬워지는 장점을 가질 수 있다.

복수의 고정 노드(200) 각각은 하나 이상의 이동 노드(100)로부터 수신된 무선 신호의 신호 세기를 측정하고, 측정된 신호 세기를 수신된 이동 노드의 ID 정보와 함께 제 1 네트워크(500)를 통해 베이스 스테이션(400)에 전달한다. 이동 노드(100)에서 송출되는 무선 신호는 고정 노드(200)와 이동 노드(100)의 거리가 멀어짐에 따라 고정 노드(200)에서 수신되는 이동 노드(100)의 무선 신호의 신호 세기는 열화 되는 것이 일반적이다. 특히 2.4 GHz 대역을 사용하는 무선 통신은 송출 신호 세기를 한정하도록 규정하고 있어 거리가 멀어짐에 따라 신호의 세기는 줄어들게 되고, 고정 노드는 특정 레벨의 신호 세기까지는 수신하여 처리할 수 있다. 이러한 고정 노드(200)와 이동 노드(100)의 거리에 따른 고정 노드(200)에서의 신호 세기의 정보를 수신된 이동 노드의 ID와 함께 베이스 스테이션(400)에 전달함으로써 베이스 스테이션(400)은 하나의 이동 노드(100)에 대한 위치를 결정할 수 있게 한다. 바람직하게는 적어도 세 개의 고정 노드(200)가 이동 노드(100)에서 송출되는 신호 세기(RSS)를 측정하고 측정된 신호 세기를 전달하도록 구성할 수 있다. 고정 노드(200)는 이동 노드(100)로부터 송출되는 무선 신호를 수신할 수 있는 구성을 포함하고, 제 1 네트워크(500)를 통해 수신된 이동 노드의 ID 및 해당 이동 노드의 측정된 신호 세기를 포함한 네트워크 패킷을 전달할 수 있도록 하는 구성되며, 네트워크 패킷은 고정 노드의 ID를 더 포함할 수 있다.

베이스 스테이션(400)은 복수의 고정 노드(200)로부터 제 1 네트워크(500)를 통해 수신된 이동 노드의 ID 및 측정된 신호 세기를 수신하고, 수신된 신호 세기로부터 이동 노드(100)의 위치를 결정하고 결정된 위치를 영상으로 담을 수 있는 카메라(300)로부터 영상을 수신하여 저장하며, 수신된 영상에서 해당되는 이동 노드(100)를 식별하여, 정확한 위치를 결정하고 결정된 위치로부터 이동 노드(100)의 이동을 예상하여 카메라(300)가 이동 노드(100)를 추적할 수 있도록 카메라(300)의 촬상 영역을 변경하도록 하는 카메라(300)에 연결된 이동 수단을 제어하도록 한다. 또한 베이스 스테이션(400)은 이동 노드(100)의 현재의 위치 등의 정보를 서버(700) 등에 제 2 네트워크(600)를 통해 전달할 수 있다. 베이스 스테이션(400)의 구체적인 구성은 도 3 내지 도 5를 통해 상세히 설명하도록 한다.

제 1 네트워크(500)는 복수의 고정 노드(200)와 베이스 스테이션(400) 간에 데이터를 송수신하도록 연결한다. 제 1 네트워크(500)는 이동 노드(100)가 무선 신호를 송출하기 위해 사용되는 무선 통신과 동일할 수 있다. 예를 들어 이동 노드(100)가 지그비 무선 통신을 사용하여 무선 신호를 송출하는 경우라면, 제 1 네트워크(500)도 동일한 지그비 네트워크일 수 있고, 이렇게 동일한 무선 네트워크를 사용하여 이동 노드와 고정 노드를 전체를 아우르는 일종의 센서 네트워크를 구축할 수 있을 것이다. 혹은 제 1 네트워크(500)는 이동 노드(100)의 무선 통신과는 다르게 구성할 수도 있다. 예를 들어 제 1 네트워크(500)는 전화선을 이용한 통신, 전력선 통신, 유선 랜 등 중에 하나일 수 있다.

하나 이상의 카메라(300)는 이동 노드(100)의 위치를 추적하는데 보조적으로 사용할 수 있고, 이동 노드(100)를 포함하는 영상을 베이스 스테이션(400)에 전달하여 베이스 스테이션(400)이 이동 노드의 이동 경로를 파악할 수 있는 영상을 저장하도록 한다. 전달되는 영상은 아날로그 영상이거나 혹은 압축된 디지털 동영상일 수 있다. 카메라(300)는 베이스 스테이션(400)의 제어에 따라 카메라(300)의 촬상 영역을 변경할 수 있다. 카메라(300)는 예를 들어 카메라 렌즈에 노출되는 촬상 영역을 상,하,좌,우로 변경하도록 하는 모터를 사용하는 이동 수단과 줌인 또는 줌아웃을 기능을 포함한다. 카메라(300)의 촬상 영역은 이동 노드(100)가 포함된 한정된 공간의 전부 혹은 일부를 촬영할 수 있다. 카메라(300)의 촬상 영역은 카메라 렌즈가 노출되어 영상으로 변환되는 예를 들어 CCD 센서의 크기로 결정되며, 일반적으로 직사각형의 형태를 취한다. 따라서 카메라(300)가 촬영할 수 있는 영역은 카메라(300)에 거리가 가까울수록 좁아지고, 거리가 멀어질수록 넓어지는 단면적이 직사각형의 뿔 형태를 취하게 된다. 따라서 카메라(300)는 이동 노드(100)의 위치에 따라서는 촬상 영역이 달라 촬영을 하지 못할 수도 있지만, 베이스 스테이션(400)의 제어에 따라 카메라(300)의 이동 수단을 제어하여 촬상 영역을 변경함으로써 해당 이동 노드(100)를 영상에 담을 수 있다. 바람직하게는 하나 이상의 카메라(300)는 이동 노드(100)가 위치한 공간 영역을 모두 담을 수 있도록 배치하는 것이 바람직하나, 모든 공간 영역을 담지 못하는 경우에도 이동 수단을 사용해서 해당 이동 노드(100)를 촬영할 수 있다.

또한 도 1에 따른 위치 추적 시스템은 제 2 네트워크(600)와 서버(700)를 더 포함할 수 있다. 물론 서버(700)에서 수행되는 기능은 베이스 스테이션(400)에 포함되도록 구성할 수도 있다. 제 2 네트워크(600)는 베이스 스테이션(400)과 서버(700)를 연결하기 위해 사용되는 네트워크로서 유선 랜, 전화선 통신 또는 무선 랜, 핸드폰 망 또는 이들의 조합으로 구성될 수 있다. 제 2 네트워크(600)는 바람직하게는 인터넷 망일 수 있다. 이러한 제 2 네트워크(600)를 사용해서 베이스 스테이션(400)에 저장된 이동 노드(100)의 위치, 이동 경로를 나타내는 이동 정보, 상태 정보, 영상 정보 등을 서버(700)에 전달한다. 서버(700)는 또한 이동 노드(100)의 상태나 위치에 따른 적절한 조치를 취할 수 있게 할 수 있다. 예를 들어 서버(700)는 이동 노드(100)가 예를 들어 노약자인 경우에, 이동 노드(100)가 일정 시간 이상 계속 위치 변경 없이 고정되어 있는 경우를 확인한 경우 노약자의 상태 이상으로 판단하여 베이스 스테이션(400)은 서버(700)에 이상 상태를 알리고 서버(700)는 연결된 병원 등에 연락을 취하도록 할 수 있고, 또는 이동 노드(100)가 경찰 또는 소방관 등인 경우 해당 노드의 이동이 일정 시간 변경되지 않거나 혹은 해당 이동 노드(100)의 위치가 결정된 위치와는 다른 경우에는 이에 따른 적절한 조치를 취할 수 있다. 또는 스포츠 등에서 활용되는 경우, 해당 이동 노드(100)의 시간대별 위치 정보, 이동 거리를 파악하여 해당 스포츠인에 대한 적절한 지시 또는 조언 등을 취할 수 있다. 서버(700)의 하드웨어 또는 소프트웨어의 구조는 일반적인 서버의 구조, 예를 들어 명령어를 수행하여 서버를 제어하기 위한 프로세서, 제 2 네트워크(600)와 통신하기 위한 네트워크 인터페이스부, 프로세서에서 수행된 프로그램을 저장하는 메모리 및 베이스 스테이션(400)으로부터 수신된 정보를 저장하고 프로그램을 저장하기 위한 하드디스크를 포함한다. 이러한 구체적인 사항은 자명하여 서버의 구체적인 구성 요소의 설명은 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있으므로 생략하도록 한다.

도 2는 위치 추적 시스템의 구성을 더욱더 쉽게 파악하도록 구성한 위치 추적 시스템의 일 실시예를 나타낸 그래프 형식의 도면이다. 도 2에서는 이해의 편의를 위해 고정 노드(200)가 4개로, 이동 노드(100)를 2개로, 그리고 카메라(300)를 2개로 도시하였다. 그리고 이동 노드(100)는 지그비 무선 통신 통신을 이용해서 비콘 패킷을 주기적으로 송출하며, 고정 노드(200)는 송출된 지그비 비콘 패킷을 수신하고 수신된 무선 신호의 신호 세기를 베이스 스테이션(400)에 전달한다. 물론 이러한 구성은 하나의 이해를 돕기 위한 것으로 다른 구성으로 전환은 자명하며, 예를 들어 카메라(300)의 개수가 하나로, 고정 노드(200)의 개수를 세 개로 혹은 이동 노드(100)의 개수는 두 개 이상이 될 수 있다. 또한 지그비 무선 통신이 아닌 다른 무선 통신 예를 들어 블루투스나 무선 랜 등을 사용해서 이동 노드(100)가 무선 신호를 송출할 수도 있다. 좀 더 자세히 살펴보면,

각각의 이동 노드(100)와 고정 노드(200)는 하나의 무선 네트워크를 형성한다. 지그비를 사용하는 본 예에서는 이동 노드(100)와 고정 노드(200) 전체가 하나의 무선 센서 네트워크를 구성하고 각각의 이동 노드(100)는 ID를 할당받는다. 이동 노드(100)는 다른 노드와 신호 통신을 위해 무선 신호를 송출한다. 무선 신호는 다른 이동 노드(100) 또는 고정 노드(200)와 통신하기 위한 무선 패킷일 수 있다. 바람직하게는 무선 신호는 주기적으로 전송할 수 있는 비콘 신호 등과 같은 무선 패킷일 수 있다. 지그비 또는 블루투스 등과 같은 근거리 무선 통신은 일정한 영역 내에서(예를 들어 수십 미터 이내 등) 다른 노드와 통신이 가능하며, 이와 같은 근거리 무선 통신은 송출의 세기가 제한되어 이동 노드(100)와 고정 노드(200)의 거리에 따라서 또는 무선 통신의 이용 주파수가 높아 이동 노드(100)와 고정 노드(200)의 위치에 따라서 고정 노드(200)에서 수신되는 이동 노드(100)의 무선 신호의 신호 세기는 달라질 수 있다.

두 개의 이동 노드(100)는 네트워크 초기화 과정에서 각각의 이동 노드(100)에 할당된 ID를 포함하여 각각에 할당된 시간에 따라 무선 신호 예를 들어 비콘 신호를 0.5초(또는 1초)에 한번 씩 송출한다. 이렇게 송출된 무선 신호는 모든 고정 노드(200)에 전달된다. 고정 노드(200)는 송출된 무선 신호로부터 이동 노드의 ID를 추출하고, 무선 신호의 세기를 측정한다. 측정된 무선 신호의 세기와 함께 이동 노드의 ID를 베이스 스테이션(400)에 제 1 네트워크(500)를 통해 전달한다. 제 1 네트워크(500)는 본 예에서는 지그비 무선 통신을 나타낼 수 있다. 고정 노드(200)는 이동 노드의 ID를 추출할 수 없을 수도 있다. 예를 들어 고정 노드(200)와 이동 노드(100)의 거리가 너무 먼 경우 신호의 세기가 약해 이동 노드의 ID를 추출할 수 없는 경우이거나 고정 노드(200)와 이동 노드(100)의 거리가 가까우나 고정 노드(200)와 이동 노드(100) 간에 장애물 또는 장애 전파 등이 있는 경우에는 해당 고정 노드(200)는 이동 노드(100)로부터 무선 신호를 수신하지 못할 수도 있다.

각각의 고정 노드(200)는 이동 노드의 ID를 추출한 경우 측정된 신호 세기와 이동 노드(100)의 ID 및 고정 노드(200)의 ID를 제 1 네트워크(500)를 통해 베이스 스테이션(400)에 전달한다. 베이스 스테이션(400)은 각각의 이동 노드(100)에 대해서 복수의 고정 노드(200)로부터 측정된 신호 세기를 사용해서 해당 이동 노드(100)의 위치를 결정한다. 예를 들어 하나의 이동 노드 1에 대하여 살펴보면, 이동 노드 1은 고정 노드 1에 가장 가깝게 위치하고, 고정 노드 2에서 고정 노드 4의 순으로 멀어지는 것임을 도 2로부터 알 수 있다. 따라서 고정 노드 1에서 수신된 이동 노드 1의 신호 세기는 가장 강할 수 있다. 그리고 고정 노드 2에서 고정 노드 4로 갈수록 신호의 세기는 약하게 구성된다. 이렇게 고정 노드(200)로부터 수신된 이동 노드(100)의 신호 세기 각각을 베이스 스테이션(400)은 다시 거리로 변환하고, 변환된 거리로부터 이동 노드(100)의 2차원 또는 3차원의 위치를 결정한다. 이렇게 결정된 위치는 특정 좌표를 나타낼 수도 있고 혹은 특정 공간 영역을 나타낼 수도 있다. 이동 노드(100)의 결정된 위치로부터 베이스 스테이션(400)은 해당 결정된 위치를 촬상 영역으로 하여 촬영하고 있는 카메라(300)를 선택한다. 본 예에서는 카메라 1은 이동 노드 2를 촬영하고 있고, 카메라 2는 이동 노드 1과 2를 동시에 촬영하고 있다. 만약 아무런 카메라(300)도 해당 이동 노드(100)를 촬영하고 있지 않은 경우에는 특정 카메라(300)의 상하좌우 등의 촬상 영역의 이동 수단을 사용해서 촬영될 수 있도록 카메라를 제어 할 수 있다.

베이스 스테이션(400)은 이동 노드 1을 촬영하고 있는 카메라 2로부터 영상을 수신하고 저장한다. 그리고 수신된 영상에서 고정 노드(200)의 신호의 세기로부터 결정된 위치에 기초하여 카메라 2의 영상에서 이동 노드 1을 식별하고 식별된 이동 노드 1의 카메라 2에서의 좌표 위치를 기초로 하여 다시 이동 노드 1의 결정된 위치를 변경할 수 있다. 이렇게 결정된 위치는 베이스 스테이션(400)의 저장 공간에 저장돼 추후에 활용될 수 있다. 카메라를 이용해 이동 노드를 식별하기 위해, 베이스 스테이션(400)은 이동 노드(100)를 식별할 수 있는 하나 이상의 이미지를 저장한다. 이러한 하나 이상의 이미지는 이동 노드(100) 또는 이동 노드(100)에 부착된 무선 신호 송신기의 상,하,좌,우,위 및 아래의 입체적 이미지 일 수도 있고, 혹은 하나의 이미지 일 수도 있고 혹은 이동 노드(100) 또는 이동 노드(100)에 부착된 무선 신호 송신기에 대한 3D 그래픽 모델일 수도 있다. 혹은 영상에서 용이하게 추출할 수 있는 마크(예로서는 검은색과 흰색이 교차하는 무늬 등)를 이동 노드(100) 또는 이동 노드(100)에 부착된 무선 신호 송신기에 포함하고 이러한 마크를 이미지로 저장할 수도 있다. 먼저 베이스 스테이션(400)은 복수의 신호 세기로 결정된 이동 노드(100)의 위치로부터 이동 노드를 식별하기 위한 카메라(300)의 검색 영역을 결정한다. 검색 영역은 복수의 신호 세기로 결정된 이동 노드(100)의 위치보다 더 큰 영역으로 구성하여 복수의 신호 세기로 결정된 위치의 오차를 고려하는 것이 바람직하다. 만약 복수의 신호 세기로 결정된 이동 노드(100)의 위치가 카메라(300)의 촬상 영역 공간 중에서 카메라(300)로부터 먼 공간에 위치한다면 카메라(300)로부터 수신된 영상 중 작은 이미지 영역만을 검색하도록 구성할 수 있고, 해당 검색 이미지 영역에서 이동 노드(100)를 식별하도록 구성할 수 있다. 반대로 가까운 공간에 위치한다면, 더 큰 이미지 영역을 검색할 수 있다. 그리고 검색을 위한 이미지 영역에서 이동 노드(100)를 식별한다. 식별은 이동 노드(100)의 이미지를 복수의 신호 세기로 결정된 위치로부터 원근을 고려하여 식별한다. 예를 들어 카메라(300)에 가까운 영역에서의 검색은 베이스 스테이션(400)에 저장된 기준 이미지를 더 크게 하여 비교하도록 하고, 먼 영역에서의 검색은 기준 이미지를 축소하여 비교하도록 구성할 수 있다. 또한 마크가 포함된 경우에는 마크를 아날로그 영상이나 혹은 디지털 압축 영상으로부터 용이하게 식별할 수 있다. 이렇게 카메라(300)로부터 식별된 이동 노드(100)의 위치를 이동 노드(100)의 원근을 고려하여 특정 위치를 결정할 수 있고 영상으로부터 결정된 위치를 반영하여 해당 이동 노드(100)의 결정된 위치를 변경할 수 있다. 변경 또는 결정된 위치는 베이스 스테이션(400)에 주기적으로 저장될 수 있고 해당 이동 노드(100)의 이동 경로로서 활용될 수 있다. 그리고 베이스 스테이션(400)은 각각의 이동 노드(100)의 저장된 결정된 위치의 변경 추이인 이동 경로에 따라 각 이동 노드(100)의 위치를 예측하고 예측에 따라 각각의 카메라(300)의 촬상 영역의 위치를 변경할 수 있다. 예를 들어 이동 노드 1의 이동 경로가 이동 노드 2로부터 멀어지는 방향인 경우에는 카메라 2의 촬상 영역의 위치의 변경에 따라서는 이동 노드 2가 카메라(300) 2의 영상으로부터 배제될 것이다.

상기와 같은 예는 물론 이동 노드 1과 이동 노드 2 또는 다른 이동 노드(100)에 대해서 동시에 실시할 수 있음은 자명할 것이다.

도 3은 베이스 스테이션의 일 실시예를 하드웨어 구조로 도시한 블록도이다.

도 3에 따른 베이스 스테이션(400)은 시스템버스/제어버스에 연결된 메모리(401), 하드디스크(403), 제 1 네트워크 인터페이스부(405), I/O 인터페이스부(407), 카메라 인터페이스부(409) 및 프로세서(413)를 포함하고, 제 2 네트워크 인터페이스부(411)를 더 포함할 수 있다.

메모리(401)는 휘발성 메모리 또는 비휘발성 메모리 또는 이들의 조합으로 구성되어, 프로세서(413)에서 사용될 초기화 프로그램을 저장하고 및/또는 프로세서(413)에서 구동될 프로그램과 데이터를 임시로 저장한다.

하드디스크(403)는 베이스 스테이션(400)의 프로세서에서 사용될 프로그램과, 사용자로부터 수신된 설정 데이터, 이동 노드의 이동 경로 정보, 카메라(300)로부터 수신된 영상 정보, 이동 노드를 추적할 공간 영역의 정보, 신호 세기와 거리의 관계를 나타내는 정보 등을 포함하여 저장한다.

제 1 네트워크 인터페이스부(405)는 제 1 네트워크(500)를 통해 고정 노드(200)로부터 수신된 이동 노드의 ID와 신호 세기를 수신하고 수신된 ID와 신호 세기를 메모리(401) 또는 프로세서(413)에 전달한다. 제 1 네트워크(500)는 무선 통신 또는 유선 통신 일 수 있으며, 무선 통신인 경우에는 이동 노드(100)가 사용하는 무선 통신과 동일할 수 있고 이때에는 제 1 네트워크(500)는 해당 무선 통신으로부터 패킷을 수신하고 수신된 패킷을 베이스 스테이션(400)에 연결된 제어버스 (예로서 UART/ I2C/ USB 등)를 사용해서 메모리(401) 또는 프로세서(413)에 전달한다.

I/O 인터페이스부(407)는 베이스 스테이션(400)을 관리 또는 사용하기 위한 사용자 입력을 수신하기 위한 입력 수단과, 사용자에게 카메라(300)로부터 수신된 영상을 디스플레이하거나 사용자 메뉴 등을 제공하기 위한 모니터 등과 같은 출력 수단을 포함한다. 이러한 입력 수단과 출력 수단을 사용해서 사용자는 베이스 스테이션(400)에 저장된 영상이나, 각각의 이동 노드(100)의 이동 경로 등을 메뉴를 통해 확인할 수 있고, 위치 추적 시스템에서 설정해야 할 초기의 설정 값 등을 설정할 수 있다.

카메라 인터페이스부(409)는 하나 이상의 카메라(300)로부터 수신된 영상을 수신하여 메모리(401) 또는 하드디스크(403)에 저장하고, 카메라(300)의 촬상 영역을 설정 또는 변경하기 위하여 카메라(300)의 이동 수단을 제어하기 위한 신호를 출력한다. 카메라(300)로부터 수신된 영상은 아날로그 영상이거나 혹은 디지털 압축 영상일 수 있다.

프로세서(413)는 하나 이상의 CPU 코어를 탑재하여, 메모리(401) 또는 하드디스크(403)에 저장된 프로그램을 이용하여 하드웨어 각 블록을 제어하는 역할을 담당한다.

제 2 네트워크 인터페이스부(411)는 인터넷 망 등과 같은 제 2 네트워크(600)를 통해 데이터를 송 수신하는 역할을 담당하고, 수신된 데이터는 프로세서(413)의 제어에 따라 메모리(401) 등에 저장할 수 있고 혹은 프로세서(413)의 제어에 따라 메모리(401) 또는 하드디스크(403) 등에 저장된 이동 노드(100)의 이동 경로나 이동 노드의 이동 경로에 따른 영상 정보, 또는 이동 노드(100)의 상태 정보를 서버(700)에 전달할 수 있다.

도 4는 도 3과 같은 하드웨어 구조에서 구현되는 베이스 스테이션(400)의 논리적 블록도이다. 베이스 스테이션(400)의 논리적 블록도에 기재된 도면 부호는 이해를 용이하게 하기 위해 도 3에서 사용된 도면 부호와는 달리 기재하였다.

도 4에 따르면, 베이스 스테이션(400)은 신호 세기 수신부(450), 이동 노드 위치 결정부(460), 카메라 제어부(470) 및 데이터 베이스(480)를 포함하고, 이동 노드 위치 결정부(460)는 거리 변환 모듈(461), 필터링 모듈(463), 위치 결정 모듈(465)을 포함한다. 도 4에 따른 각각의 블록은 도 3에 도시된 하드웨어 블록의 조합으로 구성될 수 있다. 예를 신호 세기 수신부(450)는 제 1 네트워크 인터페이스부(405), 메모리(401) 및 프로세서(413)의 조합으로 구성될 수 있고, 이동 노드 위치 결정부(460)는 메모리(401), 하드디스크(403) 및 프로세서(413)의 조합으로, 카메라 제어부(470)는 카메라 인터페이스부(409), 메모리(401) 및 프로세서(413)의 조합으로 그리고 데이터 베이스(480)는 하드디스크(403), 메모리(401) 및 프로세서(413)의 조합으로 구성될 수 있다.

도 4에 따르면, 신호 세기 수신부(450)는 복수의 고정 노드(200)로부터 제 1 네트워크 인터페이스부(405)를 통해 수신된 이동 노드(100)의 신호 세기를 수신한다. 신호 세기 수신부(450)는 수신된 무선 패킷의 이동 노드의 ID로부터 이동 노드(100) 별로 복수의 고정 노드(200)로부터 수신된 패킷을 분리한다. 이렇게 분리된 무선 패킷은 하나의 이동 노드(100)에 대해 고정 노드(200)의 ID 와 고정 노드(200)로부터 수신된 이동 노드(100)에 대한 신호 세기를 분리할 수 있어 하나의 이동 노드(100)에 대한 다수의 고정 노드(200)에서 수신된 신호 세기를 추출할 수 있다. 하나의 이동 노드(100)에 대한 고정 노드(200)의 ID 정보들과 신호 세기의 정보들은 이동 노드 위치 결정부(460)에 전달하며, 다른 이동 노드(100)에 대해서 동일한 과정으로 이동 노드 위치 결정부(460)에 고정 노드(200)의 ID 와 함께 고정 노드(200)에서 측정된 신호 세기를 전달할 수 있다.

이동 노드 위치 결정부(460)는 신호 세기 수신부(450)에서 수신된 각 이동 노드(100)에 대한 복수의 고정 노드(200)로부터의 신호 세기를 수신하고 수신된 신호 세기에 따른 이동 노드(100)의 위치를 결정한다. 결정된 위치는 카메라 제어부(470)에서 수신된 영상을 이용하여 변경될 수 있으며, 이동 노드 위치 결정부(460)는 데이터 베이스(480)에 저장된 신호 세기 - 위치 테이블을 이용하여 이동 노드(100)의 위치를 결정할 수도 있다. 한편 이동 노드 위치 결정부(460)는 거리 변환 모듈(461), 필터링 모듈(463), 위치 결정 모듈(465)을 포함할 수 있다.

거리 변환 모듈(461)은 복수의 고정 노드(200)로부터 수신된 이동 노드(100)의 신호 세기를 거리로 변환한다. 변환된 거리는 신호 세기가 강할수록 고정 노드(200)의 가까운 거리로부터 수신된 것을, 그리고 수신된 신호 세기가 약할수록 고정 노드(200)로부터 먼 거리로부터 수신된 것을 알 수 있다는 가정하에 이루어진다. 이러한 신호 세기와 거리와의 관계는 사용하는 무선 통신의 방식에 따라서 일반적으로 획득될 수 있다. 즉 신호 세기와 거리와의 관계는 일반적으로 1/log 등과 같은 함수 그래프의 식 또는 신호 세기별 거리의 맵핑 관계를 나타내는 테이블 등을 메모리(401) 또는 하드디스크(403)에 저장하고 이를 사용해서 구현할 수 있다.

필터링 모듈(463)은 거리 변환 모듈(461)에서 변환된 복수의 고정 노드(200)로부터의 변환된 거리 중에서 에러나 위치를 판단하는 데 불필요하다고 판단되는 거리를 제거하며, 또는 변환된 거리에 신호 세기의 변화에 따른 노이즈를 필터링하는 역할을 담당한다. 예를 들어 수신된 신호 세기가 특정 기준 레벨 이하인 경우(해당 고정 노드(200)에서의 이동 노드(100)의 거리가 너무 먼 경우), 혹은 특정 기준 레벨 이상의 신호 세기가 수신된 경우(해당 고정 노드(200)에서 이동 노드(100)의 거리가 너무 가까운 경우) 혹은 동일한 고정 노드(200)에서 이전에 수신된 신호 세기 또는 동일한 고정 노드(200)에서 변환된 거리와 비교하여 일정 기준 이상의 차이가 있는 경우 등에는 에러 등으로 판단하여 해당 고정 노드(200)에서 변환된 거리를 제거할 수 있다. 또한 변환된 거리에 대한 유동적인 변화(fluctuation)를 완화하기 위한 변환된 거리를 보정할 수 있다. 예를 들어 칼만 필터(Kalman filter)등을 사용해서, 변환된 거리에 유입되어 있는 일정 부분의 노이즈를 제거되도록 할 수 있다.

위치 결정 모듈(465)은 필터링 모듈(463)에서 필터링된 복수의 변환된 거리로부터 공간의 특정 위치 또는 영역으로 이동 노드(100)의 위치를 결정한다. 예를 들어 3개 또는 그 이상의 변환된 거리와 고정 노드(200)의 위치를 이용하여 이동 노드(100)의 위치(예를 들어 3개 이상의 변환된 거리가 교차하는 특정 지점) 또는 영역을 결정할 수 있다. 혹은 3개 미만의 변환된 거리의 경우에도 이동 노드(100)가 위치할 것으로 예상되는 공간 영역을 결정할 수 있다. 결정된 이동 노드(100)의 위치는 3차원 공간의 좌표로 혹은 3차원 공간의 영역으로 결정될 수 있다. 또한 위치 결정 모듈(465)은 결정된 이동 노드(100)의 위치를 촬영하고 있는 카메라(300)를 식별한다. 각각의 카메라(300)는 3차원 공간상의 촬상 영역이 있고, 이러한 정보는 위치 결정 모듈(465)에서 관리할 수 있다. 카메라(300)의 촬상 영역은 이동 노드(100)가 이동 가능하고 고정 노드(200)가 이동 노드(100)의 무선 신호의 신호 세기를 수신할 수 있는 전체 공간 영역 중에서 일부 일 수 있다. 예를 들어 촬상 영역은 전체 공간 중에서 일부의 직사각형의 단면을 가지고, 카메라(300)에 가까울수록 직사각형의 단면이 작아지는 공간 영역을 촬상 영역으로 가질 수 있다. 각각의 촬상 영역 정보를 가진 위치 결정 모듈(465)은 결정된 이동 노드(100)의 위치를 포함하는 적어도 하나의 카메라(300)로부터 영상을 수신하여 저장하고, 수신된 영상에서 해당 이동 노드(100)를 식별하고 식별된 이동 노드(100)의 좌표를 결정하도록 하여 신호 세기만으로 결정된 이동 노드(100)의 위치를 보완할 수 있다. 물론 어떠한 카메라(300)도 이동 노드(100)를 촬영하고 있지 않은 경우이거나 혹은 카메라(300)에 의한 위치 보정이 필요 없는 실시예인 경우에는 이러한 카메라(300)를 사용한 식별 과정은 생략될 수 있다. 카메라(300)를 통해 결정된 좌표 또는 복수의 신호 세기를 이용하여 결정된 위치는 이동 노드(100)의 최종 좌표로서 결정되어 데이터 베이스(480)나 메모리(401) 등에 저장될 수 있다.

위치 결정 모듈(465)이 수신된 영상으로부터 이동 노드(100)의 좌표를 결정하는 방식은 먼저 복수의 신호 세기로부터 결정된 이동 노드(100)의 위치를 포함하는 촬상 영역을 갖는 카메라(300)를 선택하고, 해당되는 카메라(300)로부터 영상을 수신한다. 그리고 수신된 영상에서 이동 노드(100)의 먼저 결정된 위치 또는 영역을 포함하는 영역을 검색하여 해당 이동 노드(100)를 식별한다. 예를 들어 3차원 공간상의 가상의 (100,100,100)의 좌표 또는 공간 영역이 이동 노드(100)의 신호 세기 만에 의한 위치로 결정된 경우에는 카메라(300)에서 검색할 영역은 예를 들어 (50,50,50) ~ (150,150,150)을 포함하는 정육면체의 영역을 검색할 수 있고, 위치 결정 모듈(465)은 메모리(401) 또는 하드디스크(403)에 사용자 등에 의해서 미리 저장된 이동 노드(100)의 이미지를 해당 카메라(300)에서 식별하도록 구성할 수 있다. 물론 카메라(300)상으로부터 수신된 영상의 원근을 고려하여 저장된 이미지와 비교할 수 있고, 이렇게 비교함으로써 이동 노드(100)의 정확한 위치를 파악할 수 있다. 또한 미리 저장된 이미지는 위치 결정 모듈(465)이 용이하게 식별할 수 있는 특수 패턴을 가진 이미지 일 수 있다. 예를 들어 특수 패턴은 검은색과 흰색의 정사각형의 영역이 교차하는 이미지로 구성할 수 있고, 이러한 특정 패턴을 이용함으로써 위치 결정 모듈(465)은 용이하게 해당 패턴을 식별하고 크기를 파악함으로써 위치를 결정할 수 있다. 또한 위치 결정 모듈(465)은 결정된 이동 노드의 위치 변화의 과거 추이를 사용하여 위치를 예측할 수 있고, 예측된 위치에 따라 해당 이동 노드(100)를 위해 선택된 카메라(300)의 촬상 영역을 변경하도록 카메라(300)의 이동 수단을 제어할 수 있다. 만약 예측된 위치가 현재 선택된 카메라(300)가 촬영할 수 있는 영역을 벗어나는 경우 혹은 선택된 카메라(300)의 위치를 변경함으로써 동일한 카메라(300)에서 촬영되고 있는 다른 이동 노드(100)를 촬영할 수 없는 경우에는 선택된 카메라(300)가 아닌 다른 카메라(300)로 이동 노드(100)의 촬영을 변경하도록 구성할 수 있다.

카메라 제어부(470)는 하나 이상의 카메라(300)로부터 수신된 영상을 수신하고, 수신된 영상을 이동 노드 위치 결정부(460) 또는/및 데이터 베이스(480)에 저장하며, 이동 노드 위치 결정부(460)의 제어에 따라 각각의 카메라(300)의 촬상 영역을 카메라(300)의 이동 수단을 통해 변경되도록 이동 수단을 제어하도록 구성된다.

데이터 베이스(480)는 각각의 이동 노드(100)에 대한 이동 경로를 알 수 있는 이동 경로 테이블을 포함하며, 이에 더하여 카메라(300)로부터 수신된 영상을 저장할 수 있는 영상 테이블 및 이동 노드 위치 결정부(460)에서 이동 노드(100)의 위치를 결정하기 위해 참조할 수 있는 신호 세기 - 위치 테이블을 더 포함할 수 있다. 데이터 베이스(480)는 메모리(401), 하드디스크(403) 및 프로세서(413)의 조합으로 구성될 수 있고 데이터 베이스(480)의 보다 더 상세한 내용은 아래의 도 5를 중심으로 상세히 설명하도록 한다.

도 5는 데이터 베이스(480)에 저장될 수 있는 예시적인 3가지 테이블을 도시한 도면이다. 도 5에 따르면, 데이터 베이스(480)는 각각의 이동 노드(100)의 위치 추적이 진행되기 시작한 이후의 이동 경로 등의 정보를 저장하고 있는 이동 경로 테이블을 포함하고, 베이스 스테이션(400)에 연결되어 영상을 송신하는 카메라(300)로부터 수신되어 저장된 영상을 인덱싱하기 위한 영상 테이블을 더 포함할 수 있고, 이에 더하여 이동 노드(100)가 이동할 수 있는 공간 영역에서 각각의 고정 노드(200)와 이동 노드(100)가 간의 거리 및 신호 세기의 관계를 나타내는 캘리버레이션(Calibration) 테이블을 더 포함할 수 있다.

이동 경로 테이블은 각각의 이동 노드(100)에 대한 추적 시간, 이동 노드(100)를 추적한 카메라 ID, 카메라 ID에서의 시작 인덱스와 종료 인덱스를 포함할 수 있고, 이동 노드(100)의 상태 정보를 포함할 수 있고, 이에 더해서 이동 거리나 서버(700)에 보고 여부를 결정할 수 있는 정보를 포함할 수 있다. 또한 이동 경로 테이블에는 예를 들어 이동 노드(100)가 위치해야할 영역의 범위 정보(미도시)를 더 설정할 수도 있다. 도 5의 이동 경로 테이블은 이러한 정보를 포함하는 하나의 구현 형태를 도시한 테이블이다. 이러한 예시적인 이동 경로 테이블은 다양한 응용 분야에서 활용될 수 있어, 예를 들어 유치원 또는 독거노인을 위한 상태를 확인하기 위한 용도로 사용될 수도 있고 혹은 경찰 등이 지정된 위치에 있는지를 확인하기 위한 용도나 그 외 스포츠인들의 활동량 및 각 시간별 해당 스포츠인의 위치를 파악하기 위한 용도로 사용될 수도 있다. 이동 경로 테이블의 각 엔트리는 이동 노드(100) ID로부터 식별할 수 있는 이동 정보와 이동 노드(100)에 대한 영상 정보를 추출할 수 있도록 카메라 ID와 시작 인덱스 및 종료 인덱스를 포함할 수 있다. 이를 통해 해당 이동 노드(100)의 엔트리에 포함된 카메라 ID로 영상 테이블에서 접근할 수 있는 영상 파일 등을 식별할 수 있고, 시작 인덱스와 종료 인덱스를 사용해서 접근하는 영상 파일 중에서 해당 노드 ID가 기록된 영상 파일의 위치를 찾을 수 있다. 시작 및 종료 인덱스는 영상 파일의 절대 위치를 나타낼 수도 있고 혹은 파일에서부터 상대적인 위치이거나 혹은 영상 파일의 프레임 넘버일 수도 있다. 이렇게 이동 경로 테이블을 구성함으로써 해당 이동 노드(100)에 대응하는 영상을 검색하기 위해서는 단지 카메라 ID와 시작 인덱스와 종료 인덱스를 사용하여 해당 이동 노드(100)의 영상을 검색하거나 혹은 이동 노드 별로 복수의 영상 파일로부터 편집한 영상 파일을 서버(700) 등에 전달할 수 있다. 이동 경로 테이블에 표시된 이동 거리는 일정 시간 범위 동안의 이동 거리를 표시하고 있다. 이러한 이동 거리는 이동 노드(100)가 주기적으로 혹은 비주기적으로 결정된 3차원 위치로부터 계산할 수도 있고 혹은 3차원의 공간 위치를 2차원의 평면 위치로 변환하여 이동 거리를 표시할 수도 있다. 물론 이동 거리 컬럼에 시간 범위별 이동 거리가 아닌, 단지 주기적 혹은 비주기적으로 결정된 이동 노드(100)의 복수의 위치를 저장하도록 구성할 수도 있다.

영상 테이블은 하나 이상의 카메라(300)로부터 수신되어 파일로 저장된 영상을 접근하고, 저장된 영상 파일의 특정 위치를 가리키는 인덱스를 포함할 수 있다. 영상 테이블의 각 엔트리는 카메라 ID 정보를 포함하고, 특정 시간 범위 내에 저장된 영상 파일의 위치를 찾을 수 있으며, 해당 파일 내에서 인덱스를 이용해서 파일 내의 특정 위치를 손쉽게 찾을 수 있어 영상을 쉽게 편집하여 이동 노드(100)별 이동 경로를 확인할 수 있도록 저장된 영상을 편집할 수 있고, 편집된 영상을 서버(700) 등에 전달하도록 할 수 있다. 이렇게 편집된 영상을 구성함으로써 서버(700)나 베이스 스테이션(400)에서 추적하고자 하는 이동 노드(100)의 이동 경로를 용이하게 확인할 수 있고, 만약 이동 노드(100)의 상태가 예상된 상태와 다른 경우에도 해당 이동 노드의 영상을 담고 있는 카메라로부터의 영상을 전송하여 그에 따른 필요한 후속 조치를 즉각적으로 취할 수 있다.

데이터 베이스(480)에 더 포함될 수 있는 신호 세기 - 위치 테이블은 수신된 복수의 고정 노드(200)의 신호 세기로부터 위치를 결정하기 위해 이동 노드 위치 결정부(460)에서 사용될 수 있다. 신호 세기 - 위치 테이블은 이동 노드(100)가 이동할 공간 내의 복수의 공간 위치를 고정된 복수의 고정 노드(200)의 신호 세기의 관계로 표현한 테이블이다. 이동 노드(100)가 이동할 공간 내에는 이동 노드(100)가 무선 신호를 송출하는데 방해되는 다수의 장애물이 있을 수 있고, 이동 노드(100)의 위치에 따라 각각의 고정 노드(200)에서 수신하는 신호 세기는 달라질 수 있다. 이러한 장애물과 공간 위치의 높고 낮음에 따른 특성을 반영하여 각 고정 노드(200)에서 수신되는 이동 노드(100)의 신호 세기의 변화를 공간 위치에 따라 반영한 테이블을 구축할 수 있는데, 이러한 신호 세기 - 위치 테이블은 베이스 스테이션(400)이 설치되는 초기에 사용자의 입력을 통해 구축할 수 있다. 예를 들어 이동 노드(100)가 이동할 수 있는 공간을 다수의 3차원의 공간 영역(grid)으로 구분한다. 초기에 설정되는 공간 영역의 크기는 사용자의 입력의 불편함을 고려하여 큰 공간 영역(그리드 : Grid, 예를 들어 2m x 2m x 2m 등)으로 설정할 수 있다. 따라서 예를 들어 10 m x 10 m x 10 m의 이동 노드를 감지해야하는 전체 공간 영역에 대해 2m x 2m x 2m의 공간 영역으로 나누는 경우 25개의 공간 영역으로 나눌 수 있다. 각각의 공간 영역 내의 위치에서 이동 노드(100)는 무선 신호 예를 들어 지그비의 비콘 신호를 송출하도록 설정한다. 송출된 무선 신호는 복수의 고정 노드(200)에서 수신하고 측정된 무선 신호의 세기를 베이스 스테이션(400)에 전달한다. 전달된 각각의 복수의 고정 노드(200)의 신호의 세기가 신호 세기 위치 테이블에 비콘(Beacon) 신호를 송출한 특정 공간 영역의 위치 정보와 함께 저장된다. 그리고 다른 공간 영역에 대해서도 동일한 과정을 수행한다. 이렇게 전체 공간 영역 내의 구분된 공간 영역에 대해서 캘리버레이션(calibration)함으로써 하나의 신호 세기 - 위치 테이블을 초기에 생성할 수 있다.

초기에 생성된 신호 세기 - 위치 테이블을 사용하여 이동 노드 위치 결정부(460), 구체적으로는 위치 결정 모듈(465)은 고정 노드(200)의 거리 또는 신호 세기를 이용하여 신호 세기- 위치 테이블을 참조하여, 이동 노드(100)의 위치를 좌표의 위치로 혹은 그리드의 영역 정보로 결정할 수도 있다. 또한 위치 결정 모듈(465)은 또한 카메라 제어부(470)로부터 수신한 영상으로부터 정확한 이동 노드(100)의 위치를 결정할 수 있다. 이렇게 수신된 영상으로부터 결정된 위치 정보를 복수의 고정 노드(200)로부터 수신된 신호 세기와 함께 다시 신호 세기- 위치 테이블에 추가하여 반영함으로써, 신호 세기 - 위치 테이블의 정확도를 더 높일 수 있도록 구성할 수 있다. 한편 신호 세기 - 위치 테이블에 예시적으로 기재된 좌표 또는 그리드 영역은 가상 좌표 또는 가상 영역으로서 물리적 좌표 또는 그리드 영역으로 변환될 수 있다.

베이스 스테이션(400)은 인공 신경망(Artifical Neural Network) 모듈(미도시)을 더 포함할 수 있는데, 신호 세기 - 위치 테이블에 저장되는 각각의 엔트리를인공 신경망(Artifical Neural Network) 모듈(미도시)에 입력하여 인공 신경망 모듈로부터 결정된 위치를 위치 결정 모듈(465)이 수신하여 해당 이동 노드(100)의 위치를 결정하도록 할 수 있다. 인공 신경망 모듈은 초기에, 사용자 입력에 따라 설정된 그리드 영역에서 측정된 신호 세기와 대응하는 위치 정보를 입력받아 학습을 한다. 그런 후에 다시 위치 결정 모듈(465)은 인공 신경망 모듈에 복수의 고정 노드(200)로부터 수신된 신호 세기를 인공 신경망 모듈에 입력하고, 인공 신경망 모듈로부터 위치를 결정 받는다. 이렇게 결정된 위치로부터 다시 위치 결정 모듈(465)은 해당 위치를 촬영하고 있는 카메라(300)로부터 영상을 수신받아 추적하고자 하는 이동 노드(100)의 정확한 위치를 결정한다. 결정된 위치 정보와 복수의 고정 노드(200)로부터 수신된 신호 세기를 다시 인공 신경망 모듈에 입력하도록 구성하여 인공 신경망 모듈에서 결정된 이동 노드(100)의 위치 결정이 향후에 보다 더 정확해 지도록 구성할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

100 : 이동 노드 200 : 고정 노드
300 : 카메라 400 : 베이스 스테이션
401 : 메모리 403 : 하드디스크
405 : 제 1 네트워크 인터페이스부 407 : I/O 인터페이스부
409 : 카메라 인터페이스부 411 : 제 2 네트워크 인터페이스부
413 : 프로세서 450 : 신호 세기 수신부
460 : 이동 노드 위치 결정부 461 : 거리 변환 모듈
463 : 필터링 모듈 465 : 위치 결정 모듈
470 : 카메라 제어부 480 : 데이터 베이스
500 : 제 1 네트워크 600 : 제 2 네트워크
700 : 서버

Claims (10)

1. 무선 신호의 신호 세기를 이용한 위치 추적 시스템으로서,
   무선 신호를 송출하는 이동 노드;
   상기 무선 신호의 신호 세기를 측정하고 측정된 신호 세기를 송출하는 복수의 고정 노드;
   상기 이동 노드의 영상을 촬영할 수 있는 하나 이상의 카메라; 및
   상기 복수의 고정 노드로부터 측정된 신호 세기를 수신하여 상기 이동 노드의 위치를 결정하고, 결정된 상기 이동 노드의 위치에 따라 상기 하나 이상의 카메라 중 선택된 적어도 하나의 카메라로부터 영상을 수신하여 저장하는 베이스 스테이션을 포함하며,
   상기 베이스 스테이션은, 상기 이동 노드의 시간 경과에 따른 결정된 위치들의 변화 추이에 따라, 상기 이동 노드의 이동 위치를 예측하고, 상기 이동 노드의 예측에 따라 상기 선택된 적어도 하나의 카메라의 촬상 영역을 변경하는 것을 특징으로 하는,
   위치 추적 시스템.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 베이스 스테이션은, 선택된 상기 적어도 하나의 카메라에서 수신된 영상으로부터 상기 이동 노드를 식별하고, 식별된 상기 이동 노드의 수신된 영상으로부터의 위치에 기초하여 상기 이동 노드의 결정된 위치를 변경하는 것을 특징으로 하는,
   위치 추적 시스템.
3. 삭제
4. 제 2항에 있어서,
   상기 베이스 스테이션은, 상기 선택된 적어도 하나의 카메라로부터 수신되어 저장된 영상 정보를 나타내는 영상 테이블을 포함하는 데이터 베이스를 구비하며,
   상기 데이터 베이스는 상기 이동 노드의 이동 경로에 따라, 선택된 적어도 하나의 카메라로부터 수신되어 저장된 영상 중에서 상기 이동 노드의 이동 경로를 확인할 수 있는 적어도 하나의 영상 단편을 추출할 수 있는 것을 특징으로 하는,
   위치 추적 시스템.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 이동 노드에서 송출되는 무선 신호와 상기 복수의 고정 노드에서 송출되는 측정된 신호 세기는 지그비 무선 통신을 이용하여 송출되는 것을 특징으로 하는,
   위치 추적 시스템.
6. 무선 신호의 신호 세기를 이용한 위치 추적 장치로서,
   복수의 고정 노드에서 송출된, 적어도 하나의 이동 노드 각각에 대한 측정된 복수의 신호 세기를 수신하는 신호 세기 수신부;
   수신된 복수의 신호 세기로부터 상기 적어도 하나의 이동 노드 각각에 대한 위치를 결정하는 이동 노드 위치 결정부;
   결정된 상기 적어도 하나의 이동 노드의 위치에 따라 적어도 하나의 카메라의 촬상 영역을 제어하고 상기 적어도 하나의 카메라로부터 영상을 수신하고 저장하는, 카메라 제어부; 및
   상기 적어도 하나의 이동 노드 각각에 대한 이동 경로를 나타내는 이동 경로 테이블과 적어도 하나의 카메라로부터 수신된 영상 정보를 나타내는 영상 테이블을 포함하는 데이터 베이스를 포함하며,
   상기 데이터 베이스는, 수신되어 저장된 영상 중에서 상기 적어도 하나의 이동 노드 각각에 대한 이동 경로를 확인할 수 있는 적어도 하나의 영상 단편을 추출할 수 있는 것을 특징으로 하는,
   위치 추적 장치.
7. 제 6항에 있어서,
   상기 이동 노드 위치 결정부는
   수신된 복수의 신호 세기를 복수의 거리로 변환하는 거리 변환 모듈,
   변환된 복수의 거리 중 잡음을 필터링하는 필터링 모듈, 및
   필터링된 상기 복수의 거리와 수신된 상기 영상에 따라, 이동 노드의 위치를 결정하는 이동 노드 위치 결정 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는,
   위치 추적 장치.
8. 제 6항에 있어서, 상기 데이터 베이스는 복수의 신호 세기로부터, 위치 정보로 맵핑된 신호 세기 - 위치 테이블을 더 포함하며, 상기 이동 노드 위치 결정부는 상기 신호 세기 - 위치 테이블과 수신된 영상을 이용하여, 상기 적어도 하나의 이동 노드 각각의 위치를 결정하고, 결정된 위치와 수신된 복수의 신호 세기는 상기 신호 세기 - 위치 테이블에 추가될 수 있는 것을 특징으로 하는,
   위치 추적 장치.
9. 삭제
10. 제 6항에 있어서, 복수의 고정 노드에서 송출된 적어도 하나의 이동 노드 각각에 대한 측정된 복수의 신호 세기는 지그비 무선 통신을 이용하여 송출하는 것을 특징으로 하는,
    위치 추적 장치.

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