KR101466514B1 - 위치 측위 방법 및 그 장치 - Google Patents

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KR101466514B1
KR101466514B1 KR1020130145196A KR20130145196A KR101466514B1 KR 101466514 B1 KR101466514 B1 KR 101466514B1 KR 1020130145196 A KR1020130145196 A KR 1020130145196A KR 20130145196 A KR20130145196 A KR 20130145196A KR 101466514 B1 KR101466514 B1 KR 101466514B1
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region
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이동진
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한양대학교 산학협력단
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Abstract

위치 측위 방법 및 그 장치가 개시된다. 위치 측위 방법은 위치별 무선 신호의 수신 신호 세기 정보가 포함된 전파지도 및 클러스터링 테이블을 포함하는 데이터베이스를 저장하는 단계-상기 클러스터링 테이블은 중계기별 수신 신호 세기에 따라 구분되는 복수의 클러스터에 대한 클러스터 정보와 각 클러스터에 대응되는 커버리지 영역을 포함함; 특정 위치에서 중계기 식별정보를 포함하는 복수의 무선 신호를 수신하는 단계-상기 복수의 무선 신호는 제1 주파수 대역 및 제2 주파수 대역을 포함하되, 상기 제1 주파수 대역은 상기 제2 주파수 대역보다 고주파 대역임; 상기 클러스터링 테이블을 참조하여 상기 복수의 무선 신호에 매핑되는 후보 영역들 중 상기 제1 주파수 대역과 중첩되는 후보 영역을 최종 후보 영역으로 결정하는 단계; 및 상기 결정된 최종 후보 영역에서 상기 전파 지도를 이용하여 최종 위치를 결정하는 단계를 포함한다.

Description

위치 측위 방법 및 그 장치{Positioning method and apparatus}
본 발명은 실내 위치 측위에 관한 것으로, 보다 상세하게 클러스터 기법을 이용하여 실내 위치를 측위할 수 있는 위치 측위 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
전자, 통신 기술의 비약적인 발전에 힘입어 이동 단말기를 활용한 다양한 무선 통신 서비스(Wireless Communication Network)가 개발되고 있다. 종래에는 이동 단말기 사용자들에게 무선으로 음성 통화를 제공하는 무선 음성 통화 서비스로 시간과 장소에 구애받지 않고 통화를 할 수 있는 서비스를 제공하며, 문자 메시지 서비스를 제공하여 음성 통화 서비스를 보완해주고 있다.
또한, 최근에는 무선 인터넷의 발달로 인하여 이동통신 서비스 가입자에게 무선 통신망을 이용하여 인터넷 통신 서비스를 제공하는 무선 인터넷 서비스가 시작되어, 무선 인터넷에 대한 기술 개발을 진행하는 기업들이 많아지고 있다.
한편, 이동 단말기를 이용한 다양한 무선 인터넷 서비스 중 특히, 위치 기반 서비스(LBS: Location Based Services)는 넓은 활용성 및 편리함으로 인하여 크게 각광받고 있다. 위치 기반 서비스는 이동 단말기의 위치를 파악하고, 파악된 위치와 관련된 부가 정보를 제공하는 통신 서비스를 말한다. 위치 기반 서비스는 구조 요청, 범죄 신고에의 대응, 인접 지역 정보 제공의 지리 정보 시스템(GIS: Geographical Information System), 위치에 따른 이동통신 요금의 차등화, 교통 정보, 차량 항법 및 물류 관제 및 위치 기반 CRM(Customer Relationship Management) 등 다양한 분야 및 상황에 사용된다.
대한민국 공개특허 제10-2010-0021747호는 단말기에서 송신된 측위 요청을 수신하여, 단말기에 대한 서비스 기지국 및 인접 기지국을 확인하고 서비스 기지국이 서비스하는 하나 이상의 지하철 역사를 확인하며, 확인된 하나 이상의 지하철 역사와 인접 기지국까지의 거리값을 각각 계산하고, 계산된 거리값 중에서 가장 작은 거리값의 지하철 역사를 선택된 하나 이상의 지하철 역사 중에서 추출하여, 추출된 지하철 역사에 대한 위치값을 측위 결과값으로 결정하는 것을 특징으로 하는 측위 서버에 대해 개시하고 있다.
하지만, 대한민국 공개특허 제10-2010-0021747호는 처리 용량이 제한적인 장치에서 정확한 위치 추적을 위한 기술에 대해서는 개시하고 있지 않다.
따라서 처리 용량이 제한적인 환경에서 연산량을 줄이면서 이동 단말의 위치를 추적하는 기술에 대한 연구가 필요한 실정이다.
본 발명은 클러스터 기법을 이용한 실내 위치 측위 방법 및 그 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 주파수 대역별 무선 신호 세기를 클러스터하여 주파수 대역을 고려함으로써 연산량을 줄이면서도 정확한 위치를 측위할 수 있는 위치 측위 방법 및 그 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 클러스터 기법을 이용한 실내 위치 측위 방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 위치별 무선 신호의 수신 신호 세기 정보가 포함된 전파지도 및 클러스터링 테이블을 포함하는 데이터베이스를 저장하는 단계-상기 클러스터링 테이블은 중계기별 수신 신호 세기에 따라 구분되는 복수의 클러스터에 대한 클러스터 정보와 각 클러스터에 대응되는 커버리지 영역을 포함함; 특정 위치에서 중계기 식별정보를 포함하는 복수의 무선 신호를 수신하는 단계-상기 복수의 무선 신호는 제1 주파수 대역 및 제2 주파수 대역을 포함하되, 상기 제1 주파수 대역은 상기 제2 주파수 대역보다 고주파 대역임; 상기 클러스터링 테이블을 참조하여 상기 복수의 무선 신호에 매핑되는 후보 영역들 중 상기 제1 주파수 대역과 중첩되는 후보 영역을 최종 후보 영역으로 결정하는 단계; 및 상기 결정된 최종 후보 영역에서 상기 전파 지도를 이용하여 최종 위치를 결정하는 단계를 포함하는 위치 측위 방법이 제공될 수 있다.
상기 최종 후보 영역으로 결정하는 단계는, 상기 클러스터링 테이블을 참조하여 상기 수신된 무선 신호에 대응하는 중계기별 클러스터링 영역을 추출하는 단계; 상기 추출된 클러스터링 영역 중 중첩되는 영역을 상기 후보 영역으로 선정하는 단계; 및 상기 선정된 후보 영역들 중 고주파 대역의 클러스터링 영역과 중첩되는 영역을 최종 후보 영역으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 전파지도를 상기 데이터베이스에 저장하는 단계는, (a) 각 위치에서 중계기 무선 신호를 수신하는 단계; (b) 상기 중계기 무선 신호를 이용하여 수신 신호 세기를 계산하는 단계; 및 (c) 상기 계산된 수신 신호 세기를 이용하여 각 위치에 대한 전파 지도를 생성하는 단계를 포함하되, 상기 (a) 내지 (c) 단계는 모든 위치에서 반복적으로 수행될 수 있다.
상기 후보 영역은, 상기 클러스터링 테이블을 참조하여 상기 복수의 무선 신호의 수신 신호 세기에 대응하는 상위 n(자연수)개의 중계기를 추출하고, 상기 추출된 중계기의 클러스터링 영역을 추출하여 중첩되는 영역으로 선정될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 위치별 무선 신호의 수신 신호 세기 정보가 포함된 전파지도 및 클러스터링 테이블을 포함하는 데이터베이스를 저장하는 단계-상기 클러스터링 테이블은 중계기별 수신 신호 세기에 따라 구분되는 복수의 클러스터에 대한 클러스터 정보와 각 클러스터에 대응되는 커버리지 영역을 포함함; 특정 위치에서 중계기 식별정보를 포함하는 복수의 무선 신호를 수신하는 단계- 상기 복수의 무선 신호는 제1 주파수 대역 및 제2 주파수 대역을 포함하되, 상기 제1 주파수 대역은 상기 제2 주파수 대역보다 고주파 대역임; 상기 복수의 무선 신호가 제1 주파수 대역에 포함되면, 상기 클러스터링 테이블을 참조하여 상기 제1 주파수 대역의 무선 신호에 매핑되는 후보 영역으로 선정하는 단계; 및 상기 결정된 후보 영역에서 상기 전파 지도를 이용하여 최종 위치를 결정하는 단계를 포함하는 위치 측위 방법이 제공될 수 있다.
상기 수신된 무선 신호가 상기 제1 주파수 대역이 아니면, 위치 측위를 수행하지 않을 수 있다.
상기 후보 영역을 선정하는 단계는, 상기 제1 주파수 대역의 무선 신호에 대응하는 중계기를 추출하는 단계; 및 상기 추출된 중계기의 클러스터 영역을 후보 영역으로 선정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측위 방법 및 그 장치를 제공함으로써, 주파수 대역별 무선 신호 세기를 클러스터하여, 주파수 대역을 고려하여 위치 측위를 수행하도록 하여 연산량을 줄이면서도 정확한 위치를 측위할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측위 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 신호 측정을 설명하기 위해 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 판단 지역을 결정하는 방법을 설명하기 위해 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 중계기별 클러스터 영역 정보를 생성하는 방법을 나타낸 순서도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측위 방법을 나타낸 순서도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 위치 측위 방법을 나타낸 순서도.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명은 복수의 AP(ACCESS POINT)가 공존하는 실내에서 각 AP의 주파수 대역별 무선 신호 세기를 고려하여 클러스터하고, 각 AP의 주파수 대역에 우선 순위를 고려하여 우선순위가 높은 주파수 대역과 중첩되는 위치를 기준으로 위치 판단 지역을 결정하여 최종 위치를 계산하도록 할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측위 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 신호 측정을 설명하기 위해 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 판단 지역을 결정하는 방법을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측위 장치(100)는 송수신부(110), 전파 지도 생성부(115), 후보 영역 선정부(120), 위치 결정부(125), 메모리(130) 및 제어부(135)를 포함하여 구성된다.
이하에서 설명되는 위치 측위 장치(100)는 서버 또는 이동 단말 형태로 구현될 수 있다. 본 명세서에서 기술되는 이동 단말은 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(notebook computer), 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션, 태블릿 PC 등일 수 있다.
송수신부(110)는 통신망을 통해 다른 장치와 무선 신호를 송신 또는 수신하기 위한 수단이다.
예를 들어, 송수신부(110)는 특정 위치에서 중계기로부터 비컨 프레임을 포함하는 무선 신호를 수신할 수 있다. 이때, 무선 신호는 중계기 식별 정보를 포함할 수 있다.
전파 지도 생성부(115)는 각 위치에서 송수신부(110)를 통해 적어도 하나의 중계기로부터 수신된 무선 신호에 상응하는 전파 지도를 생성하기 위한 수단이다.
이를 보다 상세히 설명하면, 전파 지도 생성부(115)는 각 위치에서 송수신부(110)를 통해 수신된 적어도 하나의 중계기의 무선 신호를 이용하여 수신 신호 세기를 각각 계산한다. 이어, 각 위치에서 각 중계기별 전파 지도 세기에 대한 전파 지도를 생성한다.
전파 지도를 생성하는 방법을 도 2를 참조하여 설명하면, 전파 지도 생성부(115)는 도 2에 도시된 바와 같이, 일정 간격마다 각 위치에서 적어도 하나의 중계기의 무선 신호를 수신하여 각 위치에 대한 중계기별 수신 신호 세기에 대한 전파 지도를 생성할 수 있다. 이로 이해, 전파 지도만으로 특정 위치에서 어느 중계기의 수신 신호 세기가 어느 정도인지를 대략적으로 판단할 수 있다.
이와 같이, 전파 지도 생성이 실내 모든 위치에서 완료되면, 전파 지도 생성부(115)는 생성된 전파 지도를 이용하여 중계기 주파수 대역별 수신 신호 세기에 따라 클러스터를 수행한 후 각 클러스터의 커버리지를 할당하여 중계기 주파수 대역별 클러스터 영역 정보를 생성한다. 따라서, 중계기 주파수 대역별 클러스터 영역 정보는 각 중계기 주파수 대역별 수신 신호 세기에 따른 클러스터 및 각 클러스터에 대한 커버리지 커버리지를 포함할 수 있다.
보다 상세히 설명하면, 전파 지도 생성부(115)는 각 위치에서 수신한 중계기 무선 신호의 수신 신호 세기에 기반하여 전파 지도 및 클러스터링 테이블 생성을 위한 원시 데이터를 생성할 수 있다.
이어, 원시 데이터가 생성되면, 전파 지도 생성부(115)는 원시 데이터를 이용하여 전파 지도 및 클러스터링 테이블을 생성할 수 있다. 즉, 전파 지도 생성부(115)는 원시 데이터를 이용하여 각 중계기별 수신 신호 세기에 따라 클러스터링을 수행할 수 있다. 클러스터링은 중계기 수신 신호 세기에 따라 구분된 복수의 클러스터를 생성하는 과정으로, 각 위치에서 각 MAC 별(MI)로 RSSI Value의 평균(RV)의 분포(distribution)를 확인하여 클러스터링 범위(Clustering range)를 결정할 수 있다. 여기서 MAC 별(MI)로 RSSI Value의 평균(RV)은 특정 중계기에 대한 RSSI Value의 평균(RV)을 의미할 수 있다.
Clustering range는 cluster의 minimum value와 maximum value 그리고 cluster Interval (CI)과 클러스터 개수(CN)를 의미한다. cluster Interval (CI)을 기준으로 클러스터 개수(CN)를 결정될 수 있다.
각 위치(모든 조사 지점(PA))에서 수신되는 특정 MAC(MI)의 RVD(PA에서 RV의 분포)는 하기 수 1로 표현될 수 있다.
Figure 112013108264830-pat00001
여기서 PT는 모든 후보지점(PT: Total Point)을 의미하고,
Figure 112013108264830-pat00002
는 신호강도들의 평균값을 의미한다.
즉, 모든 후보지점(PT: Total Point)에는 다수의 MAC이 존재한다는 것이며, m개의 MAC에 대하여 각각의 신호 분산을 구하여야 한다. 수학의 분산 공식을 기초하여 구해지며, 신호의 분산(RVD)은 각 MAC의 신호 강도(RV)들의 분산 값을 의미한다. 여기서
Figure 112013108264830-pat00003
는 신호강도들의 평균값을 의미한다.
RVD 는 Minimum value와 maximum value를 가지는 range가 결정된 것이고, 거리당 신호 감쇠의 값을 계산하여 CI를 결정할 수 있다. CI는 대표값으로 결정되며, 위치를 판별할 수 있는 대표 네트워크 중계기를 선택하여 수신되는 각 SP와의 거리당 신호 감쇠 값을 구한다. 신호의 감쇠 추세를 보기 위해 최소자승법 (Method of Least Squares)이 이용될 수 있다. 최소자승법을 통해 구해진 추세선의 기울기(slope)가 CI가 된다.
CI를 기준으로 CN을 결정하는데, 예를 들어 RSSI의 분포 RVD가 -30에서 -100 dBm까지라면 cluster의 initial median values of RSSI (RMi)의 CN은 7개(-35, -45, -55, -65, -75, -85, -95 dBm)가 될 수 있다. CN은 수 2를 이용하여 구해질 수 있다.
Figure 112013108264830-pat00004
하지만, 이 추세는 환경에 따라 다를 것이다. 그래서 우리는 이러한 준비 단계에서 신호를 분석함으로써 각 환경 별로 클러스터의 크기를 다르게 설정할 수 있다.
상기 clustering range를 기반으로 RSSI의 초기 중심값(initial median values of RSSI, RMi)이 설정될 수 있다. 설정된 RMi을 기준으로 EM(expectation-maximization) 알고리즘을 수행함으로써 RSSI의 최종 중심 값(final median values of RSSI, RMf)을 생성하고, 생성된 RMf을 기준으로 Cluster를 생성할 수 있다. RMi는 수 3을 통해 구해질 수 있다.
Figure 112013108264830-pat00005
EM 알고리즘을 통해 구해지는 각 Cluster들의 RMf는 수 4와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112013108264830-pat00006
모든 후보지점에 대해서 RMf를 수행하여 클러스터링 테이블(clustering table)을 완성할 수 있다.
후보 영역 선정부(120)는 클러스터링 테이블을 참조하여 특정 위치에서 수신된 복수의 중계기 무선 신호에 매칭되는 후보 영역을 결정하기 위한 수단이다. 여기서, 복수의 중계기 무선 신호는 제1 주파수 대역 및 제2 주파수 대역을 포함할 수 있으며, 제1 주파수 대역이 제1 주파수 대역보다 고주파 대역일 수 있다. 이와 같은 경우, 후보 영역 선정부(120)는 특정 위치에서 수신된 복수의 중계기 무선 신호에 매핑되는 후보 영역들 중 제1 주파수 대역(즉, 상대적으로 더 고주파 대역)과 중첩되는 후보 영역을 최종 후보 영역으로 결정할 수 있다. 본 명세서에서는 이해와 설명의 편의를 도모하기 위해 제1 주파수 대역 및 제2 주파수 대역만을 가정하여 설명하나 이외의 다른 주파수 대역(제1 주파수 대역 및 제2 주파수 대역보다 고주파 대역)을 더 포함할 수도 있다. 이와 같은 경우, 상대적으로 서로 상이한 주파수 대역 중 최상위 고주파 대역과 중첩되는 후보 영역이 최종 후보 영역으로 선정될 수 있다.
보다 상세하게 후보 영역 선정부(120)는 수신된 복수의 무선 신호에 대응하는 복수의 중계기를 추출하고, 클러스터링 테이블을 참조하여 추출된 중계기에 대한 클러스터링 영역을 추출할 수 있다. 이어, 후보 영역 선정부(120)는 추출된 클러스터링 영역 중 중첩되는 영역을 후보 영역으로 선정할 수 있다. 이때, 후보 영역 선정부(120)는 선정된 후보 영역들 중 고주파 대역의 후보 영역과 중첩되는 영역을 최종 후보 영역으로 결정할 수 있다.
이와 같이, 후보 영역 선정부(120)는 복수의 중계기의 무선 신호 중 고주파 대역을 사용하는 중계기의 무선 신호와 중첩되는 영역을 중심으로 위치 측위를 위한 후보 영역을 선정할 수 있다.
예를 들어, 도 3을 참조하여 보다 상세히 설명하면, 도 3에 도시된 바와 같이, 특정 위치에서 제1 주파수 대역(예를 들어, 5GHz)을 사용하는 제1 중계기와 제2 주파수 대역(예를 들어, 2.4GHz)을 사용하는 제2 중계기 및 제3 중계기의 무선 신호가 수신되었다고 가정하자.
특정 위치에서 3개의 중계기의 무선 신호가 수신됨에 따라 중계기별 클러스터 영역을 추출하면, 도 3과 같이 3개의 중계기별 클러스터 영역이 추출된다. 이때, 후보 영역 선정부(120)는 3개의 중계기별 클러스터 영역에 의해 중첩되는 영역을 모두 이용하여 후보 영역을 결정하는 것이 아니라, 제1 주파수 대역을 사용하는 제1 중계기의 클러스터 영역과 중첩되는 영역만을 후보 영역으로 결정할 수 있다. 이는 주파수 특성상 고주파 대역의의 무선 신호가 직진성이 더 좋은 주파수 특성을 반영하기 위한 것이다.
이와 같이, 후보 영역 선정부(120)는 특정 위치에서 서로 상이한 주파수 대역을 사용하는 복수의 중계기 무선 신호가 수신되는 경우, 고주파 대역과 중첩되는 영역을 중심으로 위치 측위에 이용하도록 할 수 있다.
이때, 후보 영역 선정부(120)는 상이한 주파수 대역을 사용하는 복수의 무선 신호에 매핑되는 후보 영역 중 제1 주파수 대역(제2 주파수 대역보다 고주파임)에 중첩되는 영역이 미존재하면, 제2 주파수 대역 중 중첩 횟수가 가장 많은 후보 영역을 최종 후보 영역으로 결정할 수도 있다.
다른 예를 들어, 후보 영역 선정부(120)는 특정 위치에서 수신된 중계기 무선 신호가 설정된 고주파 대역인 경우에만 해당 고주파 대역의 무선 신호에 매핑되는 중계기별 클러스터링 영역을 추출한 후 후보 영역을 선정할 수 있다.
즉, 후보 영역 선정부(120)는 수신된 중계기 무선 신호가 설정된 주파수 대역이 아닌 경우, 위치 측위를 위한 위치 판단 지역을 결정하지 않을 수도 있다.
예를 들어, 5GHz 주파수 대역을 사용하는 중계기와 2.4GHz 주파수 대역을 사용하는 중계기가 설치되는 경우, 5GHz 주파수 대역의 중계기 무선 신호만을 이용하여 위치 측위에 이용하도록 위치 판단 지역을 결정할 수도 있다.
위치 결정부(125)는 후보 영역 선정부(120)에 의해 결정된 후보 영역 또는 최종 후보 영역에서 전파 지도를 참조하여 최종 위치를 결정하기 위한 수단이다.
메모리(130)는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측위 장치(100)를 운용하기 위해 필요한 다양한 알고리즘, 전파지도, 중계기 주파수 대역별 클러스터 영역 정보 등을 저장한다.
제어부(135)는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측위 장치(100)의 내부 구성 요소들(예를 들어, 송수신부(110), 전파 지도 생성부(115), 후보 영역 선정부(120), 위치 결정부(125), 메모리(130) 등)을 제어하기 위한 수단이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전파 지도 및 클러스터링 테이블을 생성하는 방법을 나타낸 순서도이다.
단계 410에서 위치 측위 장치(100)는 실내 각 위치마다 중계기 무선 신호를 수신한다. 예를 들어, 위치 측위 장치(100)는 실내 각 위치에서 중계기로부터 수신되는 비콘 프레임을 무선 신호로써 수신할 수 있다. 이때, 무선 신호에는 중계기의 식별정보(예를 들어, SSID)를 포함할 수 있다.
이때, 하나의 위치에서 복수의 중계기 무선 신호가 동시에 수신될 수도 있음은 당연하다. 또한, 이미 전술한 바와 같이, 각 중계기는 각기 상이한 주파수 대역을 사용할 수 있다. 본 명세서에서는 이해와 설명의 편의를 도모하기 위해 주파수 대역이 2.4GHz 및 5GHz인 것을 가정하여 설명하고 있으나, 이외에도 다른 주파수 대역도 포함될 수 있음은 당연하다.
단계 415에서 위치 측위 장치(100)는 수신된 중계기 무선 신호를 이용하여 수신 신호 세기를 계산한다. 중계기 무선 신호를 이용하여 수신 신호 세기를 계산하는 방법 자체는 이미 당업자에게는 자명한 사항이므로 이에 대한 별도의 설명은 생략하기로 한다.
이어, 단계 420에서 위치 측위 장치(100)는 계산된 중계기 수신 신호 세기를 이용하여 각 위치별 중계기 수신 신호 세기를 포함하는 원시 데이터를 생성한다.
단계 425에서 위치 측위 장치(100)는 원시 데이터를 이용하여 전파 지도 및 클러스터링 테이블을 각각 생성한다. 이는 도 1을 참조하여 설명한 바와 동일하므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측위 방법을 나타낸 순서도이다. 이하에서는 도 4와 같이, 각 위치에서 중계기에 대한 무선 신호를 수신하고, 이를 기반으로 중계기 주파수 대역별 클러스터 영역 정보가 저장된 이후의 과정에 대해 설명하기로 한다.
단계 510에서 위치 측위 장치(100)는 특정 위치에서 중계기의 무선 신호를 수신한다. 이때, 위치 측위 장치(100)는 특정 위치에서 적어도 하나의 중계기로부터 비콘 프레임을 포함하는 무선 신호를 수신할 수 있다.
예를 들어, 중계기가 복수인 경우, 각 중계기는 각기 상이한 주파수 대역을 사용할 수 있다.
단계 515에서 위치 측위 장치(100)는 클러스터링 테이블을 참조하여 수신된 무선 신호에 매칭되는 후보 영역을 선정한다.
보다 상세하게, 위치 측위 장치(100)는 수신된 무선 신호에 대한 수신 신호 세기를 계산할 수 있다. 이어, 위치 측위 장치(100)는 수신된 무선 신호에 대응하는 복수의 중계기를 추출한다. 이때, 추출된 중계기는 수신된 무선 신호의 수신 신호 세기가 큰 순으로 n(자연수)개가 추출될 수 있다.
이어, 위치 측위 장치(100)는 클러스터링 테이블을 참조하여 추출된 중계기의 클러스터링 영역을 추출한 후 추출된 클러스터링 영역이 중첩되는 영역을 후보 영역으로 선정한 후 고주파 대역과 중첩되는 영역만을 최종 후보 영역으로 결정할 수 있다.
예를 들어, 특정 위치에서 2.4GHz 주파수 대역과 5GHz 주파수 대역을 사용하는 중계기의 무선 신호가 각각 수신되었다고 가정하자. 위치 측위 장치(100)는 2.4GHz 주파수 대역의 클러스터 영역과 5GHz 주파수 대역의 클러스터 영역을 각각 추출할 수 있다. 이때, 위치 측위 장치(100)는 해당 5GHz 주파수 대역의 클러스터 영역과 중첩되는 2.4GHz 주파수 대역의 클러스터 영역에서, 중첩된 5GHz 주파수 대역의 클러스터 영역을 중심으로 위치 판단 지역을 결정할 수 있다.
이는 도 3을 참조하여 설명한 바와 동일하다.
이어, 단계 520에서 위치 측위 장치(100)는 결정된 후보 영역에서 전파 지도를 참조하여 최종 위치를 결정한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 위치 측위 방법을 나타낸 순서도이다.
단계 610에서 위치 측위 장치(100)는 특정 위치에서 중계기의 무선 신호를 수신한다. 이때, 위치 측위 장치(100)는 특정 위치에서 적어도 하나의 중계기로부터 비콘 프레임을 포함하는 무선 신호를 수신할 수 있다. 예를 들어, 중계기가 복수인 경우, 각 중계기는 각기 상이한 주파수 대역을 사용할 수 있다.
단계 615에서 위치 측위 장치(100)는 수신된 중계기 무선 신호가 설정된 고주파 대역인지 여부를 판단한다.
만일 설정된 고주파 대역이면, 단계 620에서 위치 측위 장치(100)는 클러스터링 테이블을 참조하여 고주파 대역의 수신된 무선 신호에 매칭되는 클러스터링 영역을 후보 영역으로 선정한다.
그러나 만일 설정된 고주파 대역이 아니면, 단계 625에서 위치 측위 장치(100)는 위치 측위를 수행하지 않는다.
다른 예를 들어, 만일 설정된 고주파 대역이 아니면, 위치 측위 장치(100)는 클러스터링 테이블을 참조하여 수신된 무선 신호들 중 차상위 고주파 대역의 무선 신호에 매핑되는 후보 영역을 선정할 수 있다. 즉, 제1 주파수 대역, 제2 주파수 대역 및 제3 주파수 대역을 각각 사용한다고 가정하자. 이때, 제1 주파수 대역이 가장 고주파 대역으로 설정된 주파수 대역이라고 가정하고, 제2 주파수 대역이 제1 주파수 대역 이외의 차상위 고주파 대역이고, 제3 주파수 대역이 가장 낮은 주파수 대역을 사용한다고 가정하자.
위치 측위 장치(100)는 제1 주파수 대역에 부합하는 무선 신호가 수신되지 않은 경우, 제2 주파수 대역에 부합하는 무선 신호에 매핑되는 후보 영역을 클러스터링 테이블을 참조하여 선정할 수 있다.
단계 630에서 위치 측위 장치(100)는 결정된 후보 영역에서 전파 지도를 참조하여 최종 위치를 결정한다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 무선신호의 수신 신호 세기를 이용한 클러스터에 기반하여 실내 위치를 측위하는 방법은 다양한 전자적으로 정보를 처리하는 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 저장 매체에 기록될 수 있다. 저장 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.
저장 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 소프트웨어 분야 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 저장 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media) 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 전자적으로 정보를 처리하는 장치, 예를 들어, 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110: 송수신부
115: 전파 지도 생성부
120: 후보 선정부
125: 위치 결정부
130: 메모리
135: 제어부

Claims (9)

  1. 위치별 무선 신호의 수신 신호 세기 정보가 포함된 전파지도 및 클러스터링 테이블을 포함하는 데이터베이스를 저장하는 단계-상기 클러스터링 테이블은 중계기별 수신 신호 세기에 따라 구분되는 복수의 클러스터에 대한 클러스터 정보와 각 클러스터에 대응되는 커버리지 영역을 포함함;
    특정 위치에서 중계기 식별정보를 포함하는 복수의 무선 신호를 수신하는 단계-상기 복수의 무선 신호는 제1 주파수 대역 및 제2 주파수 대역을 포함하되, 상기 제1 주파수 대역은 상기 제2 주파수 대역보다 고주파 대역임;
    상기 클러스터링 테이블을 참조하여 상기 복수의 무선 신호에 매핑되는 후보 영역들 중 상기 제1 주파수 대역과 중첩되는 후보 영역을 최종 후보 영역으로 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 최종 후보 영역에서 상기 전파 지도를 이용하여 최종 위치를 결정하는 단계를 포함하는 위치 측위 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 최종 후보 영역으로 결정하는 단계는,
    상기 클러스터링 테이블을 참조하여 상기 수신된 무선 신호에 대응하는 중계기별 클러스터링 영역을 추출하는 단계;
    상기 추출된 클러스터링 영역 중 중첩되는 영역을 상기 후보 영역으로 선정하는 단계; 및
    상기 선정된 후보 영역들 중 고주파 대역의 클러스터링 영역과 중첩되는 영역을 최종 후보 영역으로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 측위 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 전파지도를 상기 데이터베이스에 저장하는 단계는,
    (a) 각 위치에서 중계기 무선 신호를 수신하는 단계;
    (b) 상기 중계기 무선 신호를 이용하여 수신 신호 세기를 계산하는 단계; 및
    (c) 상기 계산된 수신 신호 세기를 이용하여 각 위치에 대한 전파 지도를 생성하는 단계를 포함하되,
    상기 (a) 내지 (c) 단계는 모든 위치에서 반복적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 위치 측위 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 후보 영역은,
    상기 클러스터링 테이블을 참조하여 상기 복수의 무선 신호의 수신 신호 세기에 대응하는 상위 n(자연수)개의 중계기를 추출하고, 상기 추출된 중계기의 클러스터링 영역을 추출하여 중첩되는 영역으로 선정되는 것을 특징으로 하는 위치 측위 방법.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 후보 영역 중 상기 제1 주파수 대역에 상응하는 중첩되는 후보 영역이 미존재하면, 상기 제2 주파수 대역 중 중첩 횟수가 가장 많은 후보 영역을 최종 후보 영역으로 결정하는 단계를 포함하는 위치 측위 방법.
  6. 위치별 무선 신호의 수신 신호 세기 정보가 포함된 전파지도 및 클러스터링 테이블을 포함하는 데이터베이스를 저장하는 단계-상기 클러스터링 테이블은 중계기별 수신 신호 세기에 따라 구분되는 복수의 클러스터에 대한 클러스터 정보와 각 클러스터에 대응되는 커버리지 영역을 포함함;
    특정 위치에서 중계기 식별정보를 포함하는 복수의 무선 신호를 수신하는 단계- 상기 복수의 무선 신호는 제1 주파수 대역 및 제2 주파수 대역을 포함하되, 상기 제1 주파수 대역은 상기 제2 주파수 대역보다 고주파 대역임;
    상기 복수의 무선 신호가 제1 주파수 대역에 포함되면, 상기 클러스터링 테이블을 참조하여 상기 제1 주파수 대역의 무선 신호에 매핑되는 후보 영역으로 선정하는 단계; 및
    상기 결정된 후보 영역에서 상기 전파 지도를 이용하여 최종 위치를 결정하는 단계를 포함하는 위치 측위 방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 수신된 무선 신호가 상기 고주파 대역이 아니면, 위치 측위를 수행하지 않는 것을 특징으로 하는 위치 측위 방법.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 후보 영역을 선정하는 단계는,
    상기 제1 주파수 대역의 무선 신호에 대응하는 중계기를 추출하는 단계;
    상기 추출된 중계기의 클러스터 영역을 후보 영역으로 선정하는 단계를 포함하는 위치 측위 방법.
  9. 제1 항 내지 제8 항 중 어느 하나의 항에 따른 방법을 수행하기 위한 프로그램 코드를 기록한 기록매체 제품.
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