KR101461669B1 - Position coordinate determination apparatus and method in indoor location measurement system - Google Patents
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Abstract
실내 측위 시스템에서 위치 좌표 결정 방법에 있어서, 특정 개수의 고정 노드 중 세 개의 고정 노드를 선택하는 과정과, 선택된 고정 노드 중 서로 다른 두 개의 고정 노드를 번갈아가며 선택하여 교선을 구하는 과정과, 구하여진 교선들 중 서로 다른 두 개의 교선을 번갈아가며 선택하여 교점을 구하는 과정과, 특정 개수의 고정 노드 중 서로 다른 세 개의 고정 노드를 번갈아가며 선택하여 구하고자하는 교점들이 모두 구해질 때까지 상기 과정을 반복적으로 수행하는 과정과, 구해진 교점들의 평균값을 구하여 현재 이동 노드의 위치를 추정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.A method of determining a position coordinate in an indoor positioning system, comprising: selecting three fixed nodes among a fixed number of fixed nodes; selecting an intersection by alternately selecting two fixed nodes among selected fixed nodes; The process of finding the intersection by alternately selecting two intersecting lines among the intersecting lines and repeating the above process until all the intersecting points to be obtained by selecting alternately three different fixed nodes among a fixed number of fixed nodes are obtained And estimating a position of a current mobile node by obtaining an average value of the obtained intersections.
실내, 측위, 좌표, 노드, 교선, 교점 Indoor, positioning, coordinate, node, intersection, intersection
Description
본 발명은 실내 위치 인식 시스템 및 실내 위치 인식 방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 이동형 태그 노드의 좌표를 실시간으로 추정하면서 정확성을 높이는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an indoor location recognition system and an indoor location recognition method, and more particularly, to an apparatus and method for improving accuracy while estimating coordinates of a mobile tag node in real time.
유비쿼터스 컴퓨팅이란 도로, 다리, 터널, 빌딩, 건물벽 등 모든 물리 공간과 객체에 컴퓨팅 기능을 추가하여 모든 사물과 대상이 지능화되고, 전자 공간에 연결되어 서로 정보를 주고받는 공간을 만드는 개념으로 기존 홈 네트워크, 모바일 컴퓨팅보다 한 단계 발전된 컴퓨팅 환경을 말한다.Ubiquitous computing is a concept that creates computing space in all physical spaces and objects such as roads, bridges, tunnels, buildings, and building walls, making all objects and objects intelligent and connected to electronic space to exchange information. Network, and mobile computing.
또한, 유비쿼터스 컴퓨팅은 모든 컴퓨터가 서로 연결되고 이용자 눈에 보이지 않으면서도 언제 어디서나 사용 가능하고 현실 세계의 사물과 환경 속으로 스며들어 일상생활에 통합되는 것을 기본 전제로 한다. 이러한 유비쿼터스 환경 구현의 핵심 인프라 구조인 유비쿼터스 네트워크는 누구든지, 언제, 어디서나 통신 속도 등의 제약 없이 이용할 수 있고, 모든 정보나 컨텐츠를 유통시킨 수 있는 정보 통신 네트워크를 의미한다.In addition, ubiquitous computing is based on the assumption that all the computers are connected to each other and can be used anytime and anywhere without being seen by the user, and permeated into the real world objects and environment and integrated into daily life. The ubiquitous network, which is a core infrastructure for implementing the ubiquitous environment, means an information communication network that can be used by anyone, anytime, anywhere without restriction of communication speed, and can distribute all information and contents.
이러한 유비쿼터스 네트워크의 실현으로 기존 정보 통신 네트워크와 서비스가 가지고 있었던 여러 가지 제약으로부터 벗어나 이용자가 자유롭게 정보 통신 서비스를 이용할 수 있을 것으로 예상된다. 특히, 유비쿼터스 네트워크와 다양한 센서의 활용으로 시간과 공간의 제한을 뛰어넘는 커뮤니티를 형성할 수 있고, 이를 매개로 사람과 사물의 주변 상황 인식 및 위치 인식이 가능해 질 것으로 예측된다.The realization of such a ubiquitous network is expected to allow users to freely use information and communication services by avoiding various restrictions on existing information communication networks and services. Especially, by using ubiquitous network and various sensors, it is possible to form a community that goes beyond the time and space limitations, and it is predicted that it will be possible to perceive the surrounding situation of people and objects and to recognize the location.
이러한 유비쿼터스 컴퓨팅과 유비쿼터스 네트워크를 통해 새롭고 다양한 서비스가 창출될 것이며, 언제 어디서나 사람과 사물과 같은 객체의 위치를 인식하고, 이를 기반으로 유용한 서비스를 제공하는 유비쿼터스 위치 기반 응용 서비스가 유비쿼터스 환경에서의 중요한 서비스로 대두되고 있다.Ubiquitous location-based application service, which recognizes the location of objects such as people and objects at any time and anywhere and provides useful services based on this, will provide important services in the ubiquitous environment .
사용자가 현재 어디에 위치하고 있는지에 대한 위치 정보 습득을 위한 위치 기술은 특히 언제, 어디서나 사용자의 상황을 자율적으로 인식하고 상황에 적절한 서비스를 제공하는 유비쿼터스 컴퓨팅의 실현을 위해서 우선적으로 지원되어야 할 기반 기술이 될 것이며, 이러한 위치 인식 기술은 현재 선진 각국에서 활발한 연구로 진행되고 있다.The location technology for acquiring location information about where the user is currently located is an underlying technology that should be preferentially supported for the realization of ubiquitous computing, which automatically recognizes the user's situation anytime and anywhere and provides appropriate service to the situation And such location recognition technology is currently under active research in advanced countries.
현재 위치 인식 관련 기술로서는 GPS, 또는 이동통신 기지국을 이용한 추적 기술, 이정표, 점, 방향, 이격 거리 등을 이용한 위치 참조 기술, 토폴로지, 축적 전환, 포맷 변환을 통한 수치 지도 기술 등이 있으나, 이러한 위치 인식 관련 기술은 실외에서 주로 사용되는 기술로서 실내 환경에서 정밀한 위치 인식을 위해서는 적용되지 못한다는 단점이 있다. 따라서 실내 환경에서의 위치 인식을 위하여 별도의 위치 인식 기술이 개발되어 사용되고 있다.Currently, there are technologies related to location recognition, such as GPS, location tracking technology using topology, milestones, points, directions, separation distances, topology, accumulation conversion, and numerical mapping technology through format conversion. Recognition technology is a technique that is mainly used outdoors and has a disadvantage in that it is not applicable for accurate position recognition in an indoor environment. Therefore, a separate location recognition technology has been developed and used for location recognition in an indoor environment.
무선 통신 혹은 적외선, 초음파 등을 사용하는 실내 위치 측정 시스템에서, 일반적으로 위치를 측정하고자 하는 이동형 태그 노드의 상대 좌표를 알기 위해서는 일정 개수 이상의 절대 좌표 혹은 단일 노드를 기준으로 하는 상대 좌표가 미리 입력된 고정형 참조 노드를 설치한다. 이동형 태그 노드의 좌표는 이러한 고정형 참조 노드들과 양방향 통신을 이용한 거리를 측정하여, 이 거리값을 기준으로 산출한다. 무선 통신이나 적외선 초음파 등을 사용하는 위치 측정 시스템에서는 각각의 노드들이 고유의 클럭을 가지고 있으며, 이 클럭값을 상호 교환하는 방식으로 전송 시간을 추정하여 노드간 거리를 측정한다.In an indoor positioning system using wireless communication, infrared rays, ultrasonic waves, or the like, generally, in order to know the relative coordinates of a mobile tag node for measuring a position, a relative number of absolute coordinates or relative coordinates based on a single node Install a fixed reference node. The coordinates of the mobile tag node are measured based on this distance value by measuring the distance using bi-directional communication with these fixed reference nodes. In a position measurement system using wireless communication or infrared ultrasound, each node has a unique clock, and the distance between the nodes is estimated by estimating the transmission time by mutually exchanging the clock values.
현재 실내 환경에서 위치 인식을 위한 기술로는 카메라를 이용하여 화상 인식을 통해 위치를 측정하는 방법, 정해진 경로를 따라 이동하는 로봇을 통해 위치를 측정하는 방법, 통계적 방법 등이 존재한다. In the present indoor environment, there are a technique for measuring the position through image recognition using a camera, a method for measuring a position through a robot moving along a predetermined path, and a statistical method.
노드간 측정거리에 오차가 존재할 때 이동형 태그 노드의 위치 좌표를 추정하는 방법은 주로 통계적 기법이 사용되었다. 즉, 오차가 존재하는 거리를 다수 측정한 뒤 평균을 산출하여 정밀도를 향상시키거나, 각 고정 노드로부터의 거리값으로 결정되는 평면 좌표상의 원의 교점들을 다수 계산한 후 통계적으로 가장 많이 나오는 지점의 좌표값을 평균적으로 산출하여 현재 이동형 노드들의 위치를 결정하였다. A statistical method is mainly used for estimating the position coordinates of the mobile tag node when there is an error in the measurement distance between the nodes. In other words, after measuring a plurality of distances where errors exist, the accuracy is improved by calculating an average, or a plurality of intersections of circles on a plane coordinate determined by distance values from each fixed node are calculated, The position of the mobile nodes is determined by averaging the coordinate values.
도 1은 기존의 통계적 방법을 이용한 좌표 추정을 나타낸 도면으로서, 통계적 방법을 적용하여 이동노드의 위치를 검출한다.FIG. 1 is a diagram illustrating coordinate estimation using a conventional statistical method, and a position of a mobile node is detected by applying a statistical method.
도 1을 살펴보면, 일정한 시간 간격에 따라 노드1과 노드2와 노드3의 겹치는 교점들을 다수 계산한 후, 통계적으로 가장 많이 나오는 지점의 좌표값을 평균적으로 산출하고 이를 좌표 추정 영역으로 정의한다. 이 좌표 추정 영역이 산출되면 이 영역의 가장 중간이 되는 점을 이동노드로 추정하고 이동 노드의 위치를 결정하게 된다.Referring to FIG. 1, after calculating a plurality of intersection points of node 1, node 2, and node 3 at a predetermined time interval, coordinate values of the statistically most points are averaged and defined as coordinate estimation regions. When this coordinate estimation area is calculated, the most intermediate point of this area is estimated as a mobile node and the position of the mobile node is determined.
한편, 통계적 기법은 샘플을 얻는데 시간이 많이 걸리므로 노드로부터 측정거리를 반지름으로 하는 원들의 교면적을 구하여 그 면적의 중점을 이동 노드의 좌표로 추정하는 방법이 사용되기도 한다.On the other hand, the statistical technique takes a long time to obtain a sample. Therefore, a method of estimating the center of the area as the coordinate of the mobile node is obtained by obtaining the cross-sectional area of the circle having the measured distance as the radius from the node.
이러한 통계적 방법의 문제점은 보다 정밀한 현재 좌표를 얻기 위해서 복수개의 좌표 샘플을 얻어 통계적 처리를 해야 한다는 점으로 대단히 많은 연산 부하가 걸릴 뿐만 아니라 측정 시간도 길어진다. 따라서 이동형 태그 노드의 좌표 업데이트가 늦어져 반응 시간도 길어진다. 또한 이러한 측정 시간문제를 극복하기 위해 노드간 거리를 반지름으로 하는 원의 교면적을 구해 그 면적의 중점을 잡는 방법은 연산이 복잡하지 않고 빠른 추정이 가능하고 이를 도 2에 나타내었다. The problem with this statistical method is that it requires statistical processing to obtain a plurality of coordinate samples in order to obtain more precise current coordinates, which not only takes a great deal of computational load but also increases the measurement time. Therefore, the coordinate update of the mobile tag node is delayed, and the reaction time becomes longer. Also, in order to overcome the problem of the measurement time, a method of calculating a cross-sectional area of a circle having a radius of a node as a radius and centering the area can be quickly estimated without complicated calculation.
도 2는 기존의 세 원의 겹치는 면적을 이용하여 좌표 추정을 나타낸 도면이다. FIG. 2 is a diagram showing coordinates estimation using overlapping areas of existing three circles.
도 2를 살펴보면, 각가 노드1과 노드2, 노드2와 노드3, 노드3과 노드1 사이의 거리를 반지름으로 하는 원의 교면적을 구하여 중점을 잡고 그 위치를 추정 위치로 나타낼 수 있다. 하지만 이러한 방법은 연산이 복잡하지 않고 빠른 추정이 가능한 대신 도 2에 표시된 바와 같이 실제 이동 노드의 좌표와는 다른 위치를 추정하는 경우가 많다는 결점이 존재한다.Referring to FIG. 2, it is possible to obtain a cross-section of a circle having a radius between the node 1 and the node 2, between the node 2 and the node 3, and between the node 3 and the node 1, However, such a method has a disadvantage in that it is possible to estimate a position different from coordinates of an actual mobile node as shown in Fig.
이 외에도 카메라를 이용하여 화상 인식을 통해 위치를 측정하는 방법이나 정해진 경로를 따라 이동하는 로봇을 통해 위치를 측정하는 방법 또한 다음과 같은 단점이 존재한다.In addition to this, there are the following disadvantages as a method of measuring the position through image recognition using a camera or a method of measuring a position through a robot moving along a predetermined path.
이에 따라서 실내 환경에서 사용자 또는 사물 등의 위치에 대하여 보다 정확하고 신뢰성 있는 위치 정보를 실시간으로 제공할 수 있는 새로운 위치 측정 방식의 개발이 요구되고 있다.Accordingly, it is required to develop a new position measurement method that can provide more accurate and reliable position information in real time for a position of a user or an object in an indoor environment.
본 발명은 간단한 연산으로 현재 이동형 태그 노드의 좌표를 비교적 가깝고 정확하게 실시간으로 추정하는 방법을 제공하고자 한다.The present invention provides a method for estimating coordinates of a current mobile tag node in a relatively close and accurate real-time manner by a simple operation.
본 발명의 견지에 따르면, 실내 측위 시스템에서 위치 좌표 결정 방법에 있어서, 특정 개수의 고정 노드 중 세 개의 고정 노드를 선택하는 과정과, 선택된 고정 노드 중 서로 다른 두 개의 고정 노드를 번갈아가며 선택하여 교선을 구하는 과정과, 구하여진 교선들 중 서로 다른 두 개의 교선을 번갈아가며 선택하여 교점을 구하는 과정과, 특정 개수의 고정 노드 중 서로 다른 세 개의 고정 노드를 번갈아가며 선택하여 구하고자하는 교점들이 모두 구해질 때까지 상기 과정을 반복적으로 수행하는 과정과, 구해진 교점들의 평균값을 구하여 현재 이동 노드의 위치를 추정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of determining a position coordinate in an indoor positioning system, comprising: selecting three fixed nodes among a fixed number of fixed nodes; selecting two different fixed nodes, A step of obtaining an intersection point by alternately selecting two intersecting lines among the obtained intersecting lines, and a step of selecting intersection points to be selected by alternately selecting three different fixed nodes among a specific number of fixed nodes, Performing the above process repeatedly until the average value of the mobile nodes is obtained, and estimating the location of the current mobile node by obtaining an average value of the obtained intersections.
본 발명에 의하면, 각 고정 노드들로부터의 거리 측정값에 오차가 많은 실내 측위 시스템에서 원래 위치에 가까운 이동 노드의 좌표를 추정하는 방법을 제공할 수 있는 효과가 있고, 기존의 통계적 방법에 비해 월등히 적은 연산량을 사용하므로 추정 시간이 빨라져서 현재 태그 위치의 실시간 추적이 가능해지는 효과가 있다.According to the present invention, there is an effect that it is possible to provide a method of estimating coordinates of a mobile node close to its original position in an indoor positioning system with a large error in the distance measurement value from each fixed node, Since the calculation amount is small, the estimated time is increased, and the real-time tracking of the current tag position is enabled.
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들이 나타나고 있는데 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들이 본 발명의 범위 내에서 소정의 변형이나 혹은 변경이 이루어질 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It will be appreciated that those skilled in the art will readily observe that certain changes in form and detail may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims. To those of ordinary skill in the art.
종래의 기술에서 언급한 바와 같이, 통계적 방법은, 보다 정밀한 현재 좌표를 얻기 위해서 복수개의 좌표 샘플을 얻어 통계적 처리를 해야 하므로, 대단히 많은 연산 부하가 걸릴 뿐만 아니라 측정 시간도 길어지고, 따라서 이동형 태그 노드의 좌표 업데이트가 늦어져 반응 시간도 길어지는 문제점이 있었다. 기존의 측정 시간문제를 극복하기 위해 노드간 거리를 반지름으로 하는 원의 교면적을 구해 그 면적의 중점을 잡는 방법 또한, 실제 이동 노드의 좌표와는 다른 위치를 추정하는 경우가 많다는 문제점이 있었다. 따라서 종래 기술에서 언급한 문제를 해결하고자 본 발명에서는 간단한 연산으로 현재 이동형 태그 노드의 좌표를 추정하면서 정확성을 높이는 새로운 방법을 제안한다. 이하 본 발명의 내부 구성을 도시한 구성도와 흐름도를 참조하여 자세히 설명한다.As mentioned in the related art, the statistical method requires statistical processing to obtain a plurality of coordinate samples to obtain more precise current coordinates, so that not only a considerable computation load is required but also a measurement time is lengthened, So that the reaction time is lengthened. In order to overcome the problem of the existing measurement time, there has been a problem in that a method of finding a cross section of a circle having a radius of a node as a radius and determining the center of the area has a problem that a position different from coordinates of an actual mobile node is often estimated. Therefore, in order to solve the problems mentioned in the related art, the present invention proposes a new method of improving accuracy while estimating the coordinates of the current mobile tag node by a simple operation. Hereinafter, the internal configuration of the present invention will be described in detail with reference to the configuration and flow charts.
본 발명에서 기술하고자 하는, 노드 간 측정 거리에 오차가 존재할 때 이동형 태그 노드의 위치 좌표를 추정하는 방법은 최소 3개 이상의 고정형 참조 노드(이하, 고정 노드)가 설치된 환경을 가정한다. 또한 이러한 고정 노드가 x-y 평면상에 일렬로 설치되지 않은 환경을 가정한다. The method for estimating the position coordinates of the mobile tag node when there is an error in the measurement distance between nodes, which is to be described in the present invention, assumes an environment in which at least three fixed reference nodes (hereinafter referred to as fixed nodes) are installed. It is also assumed that these fixed nodes are not arranged in a line on the x-y plane.
3개의 노드 중 2개씩을 골라 측정 거리를 반지름으로 하는 원들의 교선을 구 하는 방법에 있어서, 두 원의 교점이 2개 존재하는 경우와 두 원의 교점이 1개 존재하는 경우에 대하여 각각 설명하면 다음과 같다.In the method of finding the intersection of the circles having the measured distance as the radius by selecting two of the three nodes, the case where there are two intersection points of two circles and the case where one intersection point of two circles exist As follows.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 두 원의 교점이 2개 존재하는 경우 이동형 태그 노드의 위치 좌표 추정을 나타낸 도면이다.3 is a diagram illustrating position coordinate estimation of a mobile tag node when there are two intersections of two circles according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3을 살펴보면, 먼저 고정 노드들 가운데 임의의 3개 노드를 선택하여 순서에 상관없이 나열한다. 총 N개의 고정 노드가 있을 때, 상기 고정 노드들을 3개씩 선택하는 경우의 수는 
우선 선택된 3개의 고정 노드 값을 참조하여, 각 노드를 중심으로 측정 거리를 반지름으로 하는 원들의 교선을 구한다. 도 3에서는 두 원의 교점이 2개 존재하는 경우이므로, 두 교점을 지나는 선이 교선이 된다. 노드1과 노드2 간의 교선의 방정식을 수학식으로 나타내면 하기와 같다.First, the three selected fixed node values are referenced, and the intersection of the circles having the measured distance as the radius around each node is obtained. In Fig. 3, since there are two intersection points of two circles, a line passing through two intersection points becomes a intersection line. The equation of the intersection between node 1 and node 2 can be expressed by the following equation.
수학식 1을 응용하여 각 교선 방정식 3개를 얻을 수 있으며, 3개의 교선 방정식 중 2개씩 골라 교점을 구한다. 교점의 개수는 최소 1개에서 최대 3개가 될 수 있으며, 이 교점들의 평균을 구하고 이를 해당 과정의 결과 좌표로 나타낼 수 있다.Three intersecting equations can be obtained by applying Equation (1), and two intersecting equations can be obtained by selecting two intersecting equations. The number of intersection points can be from 1 to 3, and the average of these intersections can be obtained and expressed as the result coordinate of the corresponding process.
상기 과정을 모든 경우의 고정 노드에 대하여 반복 실시하면, 좌표들의 평균 값을 얻을 수 있는데, 이 평균 좌표 값이 이동형 태그 노드의 위치가 된다.If the above procedure is repeated for all the fixed nodes, an average value of the coordinates can be obtained, and this average coordinate value becomes the position of the mobile tag node.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 두 원의 교점이 1개 존재하는 경우 이동형 태그 노드의 위치 좌표 추정을 나타낸 도면이다.FIG. 4 is a diagram illustrating position coordinates estimation of a mobile tag node when one intersection of two circles exists according to an embodiment of the present invention.
도 4 또한 도 3과 마찬가지로, 고정 노드들 가운데 임의의 3개 노드를 선택하여 순서에 상관없이 나열한다. 우선 선택된 3개의 고정 노드 값을 참조하여, 각 노드를 중심으로 측정 거리를 반지름으로 하는 원들의 교선을 구한다. 도 4는 두 원의 교점이 하나이므로 해당 교점을 지나고 각 노드의 좌표를 연결하는 선과 수직인 선이 교선이 된다. 교선의 방정식을 구하는 수학식은 상기의 수학식 1을 응용하여 구할 수 있다.4, as in FIG. 3, arbitrary three nodes among the fixed nodes are selected and are listed in any order. First, the three selected fixed node values are referenced, and the intersection of the circles having the measured distance as the radius around each node is obtained. Fig. 4 is a cross-sectional view of the intersection of the two circles. The equation for obtaining the equation of the intersection can be obtained by applying Equation (1).
각 교선 방정식 3개를 얻는 방법과 교점을 구하는 방법은 도 3에 설명된 바와 같고, 모든 경우의 고정 노드에 대하여 반복 실시하고, 좌표들의 평균값을 얻는 방법 또한 도 3의 내용과 같다.A method of obtaining three intersection equations and a method of obtaining an intersection point are as described in FIG. 3, and a method of repeatedly performing all the fixed nodes and obtaining an average value of coordinates is also the same as that of FIG.
상기에서 설명한 도 3과 도 4는 3개의 노드(노드1, 노드2, 노드3)를 기준점으로 설정하고 좌표를 구하는 방식이다. 이는 하나의 실시 예일 뿐이며, 노드1이 원점이 아닌 경우, 또는 임의의 3개의 노드를 택해 새로운 추가 노드의 좌표를 구하는 방법 또한 상기한 순서들로부터 용이하게 일반화 시킬 수 있을 것이다.In the above-described FIGS. 3 and 4, three nodes (node 1, node 2, node 3) are set as reference points and coordinates are obtained. This is only an embodiment, and a method of selecting the coordinates of a new additional node by selecting any three nodes, if the node 1 is not the origin, will also be easily generalized from the above-described procedures.
한편, 상기 과정 중 설명된 교선의 위치는 3가지 경우로 나뉜다. 이 3가지 경우를 하기에 나타내었다.The positions of the intersecting lines described in the above process are divided into three cases. These three cases are shown below.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동형 태그 노드의 위치 좌표 추정을 나타낸 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating position coordinate estimation of a mobile tag node according to an embodiment of the present invention.
도 5를 살펴보면, 먼저 501단계에서 다수의 고정 노드 중 3개의 고정 노드를 선택한다. 503단계에서 선택된 3개의 고정 노드를 이용하여 교선을 구하는데, 3개의 고정 노드 중 두 개의 고정 노드를 번갈아가며 선택하여 교선을 구한다. 다음으로 505단계에서 구하여진 교선을 이용하여 교점을 추출하게 되는데, 이 또한 구하여진 교선 중 두 개의 교선을 번갈아가며 선택하여 교점을 구한다. 이 교점의 개수는 최소 하나에서 최대 세 개까지 추출될 수 있다. 507단계에서 다수의 고정 노드에 대하여 모든 교점이 구하여 질 때까지 상기의 과정을 반복 수행한다. Referring to FIG. 5, in
모든 교점이 구하여지면, 509단계로 진행하여, 구하여진 교점들의 평균값을 현재 노드의 위치로 추정하여 좌표값을 구한다.If all the intersections are found, the process proceeds to step 509. In
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 교선 추출 시 2개의 원으로 생기는 경우를 나타낸 도면이다.FIG. 6 is a diagram illustrating a case where two circles are generated in extracting an intersection according to an embodiment of the present invention.
도 6을 살펴보면, 도 6의 (a)는 두 원이 일부 겹치는 경우를 나타내고, 도 6의 (b)는 두 원이 겹치지 않는 경우를 나타내고, 도 6의 (c)는 한 원이 다른 한 원에 포함되는 경우를 나타내고 있다. 도 6의 (a)와 도 6의 (b)는 의도한 바대로 두 원의 중점을 선택해 주지만, 도 6의 (c)의 경우에는 한 원이 다른 한 원에 종속되므로 두 원의 외부를 지나는 수선의 방정식으로 나타낼 수 있다. 이러한 경우는 특히 거리 오차가 크게 나타나는 실내 측위 시스템의 특성상, 벽체 및 바닥면 혹은 실내 장식 등에 의한 반사파의 영향으로, 전파로 측정된 거리는 실제 거리보다 더 멀리 나타나는 경우가 많으며, 이는 노드간 거리가 길어질수록 더 먼 거리로 측정된다. 6 (a) shows a case where two circles partially overlap each other, FIG. 6 (b) shows a case where two circles do not overlap, and FIG. 6 (c) As shown in Fig. 6 (a) and 6 (b), the center of the two circles is selected as intended, but in the case of FIG. 6 (c), one circle is dependent on the other circle, It can be expressed by the equation of the waterline. In this case, due to the characteristics of the indoor positioning system in which the distance error is particularly large, the distance measured by the propagation wave is often farther than the actual distance due to the influence of the reflected wave caused by the wall, floor, or interior decoration, The longer the distance is measured.
따라서 하나의 고정 노드에 가까이 가게 되면 가장 가까운 노드와의 거리는 비교적 정확하게 측정되는 반면 멀리 있는 노드의 거리는 더 길게 측정되어 두 원이 도 6의 (c)와 같이 한 원이 다른 한 원에 포함되는 구성을 갖는다.Therefore, if we approach a fixed node, the distance from the nearest node is relatively accurately measured, while the distance from the far node is measured to be longer, so that one circle is included in another circle as shown in (c) Respectively.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 교선 추출 시 3개의 원으로 생기는 모든 경우를 나타낸 도면이다. FIG. 7 is a diagram illustrating all three circles generated in the extraction of an intersection according to an embodiment of the present invention.
도 7을 살펴보면, 도 7의(a)부터 도 7의 (d)까지를 제외한 나머지 구성은 예외 없이 한 원에 종속되는 원이 존재하는 경우이며, 이러한 구성들은 상기의 수학식 1을 응용하여 구하고자 하는 목표물의 좌표를 구하였을 때, 구한 좌표값이 원래 좌표값과 달리, 오차가 많이 발생하는 좌표값을 얻게 되는 경우가 많다. Referring to FIG. 7, except for (a) to (d) in FIG. 7, there is a case in which a circle that depends on one circle exists without any exception. When the coordinates of the target are obtained, unlike the original coordinate values, the obtained coordinate values often have a coordinate value in which a large error occurs.
이러한 오차를 줄이기 위한 방법 중 가장 간단하게는 해당 구성을 일으키는 경우를 평균값에서 제외하는 방법을 사용할 수 있다. 그러나 고정 노드가 적은 시스템에서는 위치 좌표값을 구하지 못하는 경우가 생길 수 있으므로 이를 위한 별도의 과정을 적용하면 다음과 같다.The simplest way to reduce this error is to use a method that excludes the occurrence of the configuration from the average value. However, since the position coordinate value can not be obtained in a system having a small number of fixed nodes, a separate process is applied as follows.
먼저 한 원이 다른 원을 포함하는 경우에는 포함된 원을 만드는 하나 또는 그 이상의 고정 노드를 제외한 나머지를 이용하여 좌표 결정 과정을 수행한다. 다음으로 제외된 노드 또는 노드들 중에서 좌표 결정 과정을 통해 구해진 점들과 가장 가까운 점을 구한다. 즉, 제외했던 원의 중점을 잇는 선과 나머지 원들의 좌표 결정 과정에서 구해진 좌표와의 교점을 구한다. 구해진 점을 현재 이동형 태그 노드의 위치로 잡는다.If one circle includes another circle, the coordinate determination process is performed using one or more fixed nodes other than the one or more fixed nodes that make the included circle. Next, among the excluded nodes or nodes, a point closest to the points obtained through the coordinate determination process is obtained. That is, the intersection point of the line connecting the center of the excluded circle and the coordinates obtained in the coordinate determination process of the remaining circles is obtained. The obtained point is located at the position of the current movable tag node.
상기에서 설명한 방법은 고정 노드가 적은 아주 제한적인 환경에서 쓰이는 방법으로, 고정 노드가 다수인 환경에서 이러한 구성이 나올 경우, 상기 구성을 제외하고 다른 구성들로 이루어진 평균값을 도출하여 오차를 줄인다.The above-described method is used in a very limited environment where there are few fixed nodes. When such a configuration occurs in an environment where there are a plurality of fixed nodes, the error is reduced by deriving an average value composed of other configurations except for the above configuration.
상기와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 실내 측위 시스템에서 위치 좌표 결정 장치 및 방법의 구성 및 동작이 이루어질 수 있으며, 한편 상기한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나 여러 가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 청구범위와 청구범위의 균등한 것에 의하여 정하여져야 할 것이다.As described above, the configuration and operation of the apparatus and method for determining the location coordinates in the indoor positioning system according to the embodiment of the present invention can be performed. While the embodiments of the present invention have been described with reference to the above description, And can be practiced without departing from the scope of the invention. Accordingly, the scope of the present invention should not be limited by the illustrated embodiments, but should be determined by equivalents of the claims and the claims.
도 1은 기존의 통계적 방법을 이용한 좌표 추정을 나타낸 도면1 is a diagram showing coordinate estimation using a conventional statistical method;
도 2는 기존의 세 원의 겹치는 면적을 이용하여 좌표 추정을 나타낸 도면Fig. 2 is a diagram showing coordinate estimation using overlapping areas of existing three circles
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 두 원의 교점이 2개 존재하는 경우 이동형 태그 노드의 위치 좌표 추정을 나타낸 도면3 is a diagram illustrating position coordinates estimation of a mobile tag node when there are two intersections of two circles according to an embodiment of the present invention;
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 두 원의 교점이 1개 존재하는 경우 이동형 태그 노드의 위치 좌표 추정을 나타낸 도면FIG. 4 is a diagram illustrating position coordinate estimation of a mobile tag node when one intersection of two circles exists according to an embodiment of the present invention; FIG.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동형 태그 노드의 위치 좌표 추정을 나타낸 흐름도5 is a flowchart illustrating position coordinate estimation of a mobile tag node according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 교선 추출 시 2개의 원으로 생기는 모든 경우를 나타낸 도면6 is a view showing all the cases where two circles are generated in extracting an intersection according to an embodiment of the present invention;
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 교선 추출 시 3개의 원으로 생기는 모든 경우를 나타낸 도면FIG. 7 is a view showing all the cases where three circles are generated in extracting an intersection according to an embodiment of the present invention; FIG.
Claims (7)
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