KR101523147B1 - 실내 측위 장치 및 방법 - Google Patents

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KR101523147B1
KR101523147B1 KR1020130165118A KR20130165118A KR101523147B1 KR 101523147 B1 KR101523147 B1 KR 101523147B1 KR 1020130165118 A KR1020130165118 A KR 1020130165118A KR 20130165118 A KR20130165118 A KR 20130165118A KR 101523147 B1 KR101523147 B1 KR 101523147B1
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이효영
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코디스페이스 주식회사
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Abstract

빠르고 정확하게 위치 추정을 수행하는 실내 측위 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 일 양상에 따른 실내 측위 장치는 무선 통신 신호 및 지자기 신호를 이용하여 초기 위치를 결정하고, 결정된 초기 위치를 토대로 관성 항법 정보 또는 사용자 보폭 정보를 이용하여 기준 위치를 결정한 후, 결정된 기준 위치를 토대로 여러 개의 후보 위치를 생성하고, 각 후보 위치의 무선 통신 신호 또는 지자기 신호에 의한 위치 확률을 계산하여 최종 위치를 결정한다.

Description

실내 측위 장치 및 방법{Indoor Positioning Device and Method}
본 발명은 이동 단말을 활용한 실내 측위 기술과 관련된다.
현재 실내 위치 정보에 대한 수요가 증가하면서 실내 측위 시스템(Indoor Positioning System)에 대한 여러 가지 기술이 개발되고 있다. 대표적인 기술로는 와이파이를 이용한 측위 시스템, 관성항법을 이용한 측위 시스템, 이미지 데이터 처리를 이용한 측위 시스템, RFID를 이용한 측위 시스템 등이 있다.
그러나 이들 기술들은 측위 오차가 크거나, 실시간 위치 추적을 못하거나, 추가 장치가 필요한 등 단점들을 가지고 있어 실생활에 적용되는 사례가 극히 적다.
예컨대, 와이파이를 이용한 측위 시스템은 측위 갱신 주기가 2~4초 정도로 실시간 측위에는 부적합하고, 관성항법을 이용한 측위 시스템은 초기값 부재와 측위 오차가 증가하는 문제점이 있다. 또한 이미지 데이터 처리를 이용한 측위 시스템은 계산량이 많아 빠른 측위에 부적당하고, RFID를 이용한 측위 시스템은 다수의 RFID를 추가적으로 측위 대상 지역에 설치해야만 하는 번거로움이 있다.
대한민국 등록특허공보 제1217870(2013.01.03. 공고) 대한민국 공개특허공보 제2013-0093025호(2013.08.21. 공개) 대한민국 공개특허공보 제2011-0072357호(2011.06.29. 공개)
본 발명에서 해결하고자 하는 것은 현재의 측위 시스템들의 단점을 보완하고 계산량을 줄여 위치 갱신 주기를 1Hz 이내로 하고, 추가 장치 없이 이동 단말만으로 위치추적이 가능한 실내 측위 장치 및 방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 일 양상에 따른 실내 측위 장치는, 무선 통신 신호 및 지자기 신호를 이용하여 초기 위치를 결정하는 초기위치결정, 결정된 초기 위치를 토대로 관성 항법 정보 또는 사용자 보폭 정보를 이용하여 기준 위치를 결정하는 기준위치결정부, 및 결정된 기준 위치를 토대로 적어도 하나의 후보 위치를 생성하고, 각 후보 위치의 무선 통신 신호 또는 지자기 신호에 의한 위치 확률을 계산하여 최종 위치를 결정하는 최종위치결정부를 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 일 양상에 따른 실내 측위 방법은, 무선 통신 신호 및 지자기 신호를 이용하여 초기 위치를 결정하는 단계, 결정된 초기 위치를 토대로 관성 항법 정보 또는 사용자 보폭 정보를 이용하여 기준 위치를 결정하는 단계, 및 결정된 기준 위치를 토대로 여러 개의 후보 위치를 생성하고, 각 후보 위치의 무선 통신 신호 또는 지자기 신호에 의한 위치 확률을 계산하여 최종 위치를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
첫째, 상대적으로 넓은 구역에서의 추정 성능이 우수한 와이파이를 이용하여 대략적인 구역을 결정하고, 상대적으로 좁은 구역에서의 추정 성능이 우수한 지자기를 이용하여 결정된 구역 내에서 세부적인 초기 위치를 결정하기 때문에 빠르고 정확하게 초기 위치를 구할 수가 있다.
둘째, 기준 위치를 토대로 적은 수의 후보 위치를 생성하고, 생성된 후보 위치에 관한 위치 확률을 통해 최종 위치를 계산하기 때문에 계산량을 줄여 실시간으로 빠른 측위가 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 측위 시스템을 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 측위 장치의 구성을 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 측위 방법의 흐름을 도시한다.
본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 실내 측위 장치 및 방법을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 측위 시스템을 도시한다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 실내 측위 시스템(100)은 이동 단말(110) 및 서버(120)를 포함한다.
이동 단말(110)은 무선 통신이 가능한 휴대용 장치로 스마트폰, 노트북, 태블릿PC, PDA, mp3 플레이어 등이 될 수 있으며, 측위를 수행하여 현재 위치를 사용자에게 표시한다.
서버(120)는 측위 대상 지역(예컨대, 쇼핑 센터와 같은 대규모 건물)의 지도 정보를 갱신 및 저장하며, 이러한 측위 대상 지역의 지도 정보를 이동 단말(110)로 제공함으로써 이동 단말(110)이 현재 위치를 계산할 수 있도록 해준다.
예를 들어, 이동 단말(110)을 휴대한 사용자가 백화점에서 물건을 구매하기 위해 이동하는 경우, 이동 단말(110)은 서버(120)로부터 제공받은 백화점 지도 이미지에 사용자의 위치 또는 이동 경로를 합성하여 사용자에게 실시간으로 표시하는 것이 가능하다.
이동 단말(110)은 측정부(111), 위치추정부(112), 측정값보고부(113), 위치표시부(114), 및 측위기준취득부(115)를 포함할 수 있다. 본 명세서에서 각 기능블록은 단지 그 기능적인 또는 논리적인 구분에 불과하다. 따라서 어느 하나의 기능블록이 여러 개의 기능을 수행하거나, 또는 하나의 기능이 여러 개의 기능블록에 나누어져서 수행될 수도 있다. 또한 실내 측위는 발명의 이해를 돕기 위해 선택된 용어로서 이러한 명칭에도 불구하고 응용 예에 따라 실외 측위에 적용될 수도 있음은 당업자에게 명백하다.
측정부(111)는 이동 단말(110), 이동 단말(110)의 사용자, 또는 이동 단말(110)의 주변부에 대한 가속도, 각속도, 자기력, 무선통신신호 등을 측정한다. 예컨대, 측정부(111)는 가속도를 측정하는 가속도계(Accelerometer)(111a), 각속도를 측정하는 각속도계(Gyrometer)(111b), 자기력(또는 지자기력)을 측정하는 자기력계(Magnetometer)(111c), 무선통신신호(예컨대, 와이파이 신호)를 측정하는 무선통신장치(111d)를 포함할 수 있다.
위치추정부(112)는 측정부(111)에서 측정된 각종 측정값과 측위기준취득부(115)에서 얻어진 서버(120)의 측위 대상 지역의 지도 정보를 이용하여 이동 단말(110)의 현재 위치를 계산한다. 위치추정부(112)의 구체적인 위치 계산 기능에 대해서는 후술한다.
위치표시부(114)는 계산된 이동 단말(110)의 현재 위치를 사용자에게 표시하고, 측정값보고부(113)는 표시된 현재 위치에서의 측정값을 서버(120)로 전송하여 측위 대상 지역의 지도 정보가 갱신되도록 한다.
서버(120)는 측위 대상 지역의 지도 정보를 저장, 갱신, 제공한다. 측위 대상 지역의 지도 정보는 무선통신지도 데이터베이스(121), 지자기지도 데이터베이스(122), 건물지도 데이터베이스(123)를 포함할 수 있다.
무선통신지도 데이터베이스(121)에는 측위 대상 지역 내의 각 위치에서의 무선통신 신호의 세기를 나타내는 핑거프린트(fingerprint)가, 지자기지도 데이터베이스(122)에는 측위 대상 지역 내의 각 위치에서의 지자기 신호의 세기를 나타내는 핑거프린트가, 건물지도 데이터베이스(123)에는 측위 대상 지역의 2차원 또는 3차원 지도 정보(위치 좌표, 이미지 등)가 각각 저장될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 측위 장치가 될 수 있다. 본 발명에 따른 실내 측위 장치는 도 1과 같은 이동 단말(110), 이동 단말(110)의 위치추정부(112), 또는 이동 단말(110)의 위치추정부(112)를 포함하는 여러 가지 기능블록 들의 조합 등으로 이루어 질 수 있다. 도 2는 이들 중에서 위치추정부(112)의 구체적인 구성을 일 예로 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 실내 측위 장치(200)는 초기위치결정부(210), 기준위치결정부(220), 최종위치결정부(230)를 포함한다.
초기위치결정부(210)는 이동 단말(110, 도 1)에 의해 측정된 무선 통신 신호 및 지자기 신호를 이용하여 이동 단말(110)의 초기 위치를 결정한다.
일 예로서, 초기위치결정부(210)는 이동 단말(110)에 의해 측정된 와이파이 신호의 세기와 서버(120, 도 2)로부터 제공 받은 와이파이 핑거프린트를 비교하여 대략적인 초기 위치를 계산한 후, 이동 단말(110)에 의해 측정된 지자기 신호의 세기와 서버(120)로부터 제공 받은 지자기 핑거프린트를 비교하여 최종적인 초기 위치를 계산하는 것이 가능하다.
다른 예로서, 초기위치결정부(210)는 이동 단말(110)에 의해 측정된 지자기 신호의 세기와 서버(120)로부터 제공 받은 지자기 핑거프린트를 비교하여 대략적인 초기 위치를 계산한 후, 이동 단말(110)에 의해 측정된 와이파이 신호의 세기와 서버(120)로부터 제공 받은 와이파이 핑거프린트를 비교하여 최종적인 초기 위치를 계산하는 것도 가능하다.
또 다른 예로서, 초기위치결정부(210)는 측위 대상 지역을 다수의 구역으로 분할하고, 각 구역 별로 이동 단말(110)에 의해 측정된 와이파이 신호의 세기와 서버(120)로부터 제공 받은 와이파이 핑거프린트를 비교하여 적어도 하나의 구역을 선택하고, 선택된 구역에서 이동 단말(110)에 의해 측정된 지자기 신호의 세기와 서버(120)로부터 제공 받은 지자기 핑거프린트를 비교하여 초기 위치를 결정하는 것도 가능하다.
또한 추가적으로, 초기위치결정부(210)는 측정된 지자기 신호를 이용하여 이동 단말(110)의 자세(Roll, Pitch, Yaw)를 계산할 수 있다. 여기서 Roll은 지도좌표계에서 X축에 대한 회전각, Pitch은 지도좌표계에서 Y축에 대한 회전각, Yaw은 지도좌표계에서 Z축에 대한 회전각을 말한다.
초기위치결정부(210)가 초기 위치를 결정하는 방법에 관한 더 구체적인 예를 설명하면 다음과 같다.
먼저 초기위치결정부(210)는 와이파이를 이용하여 미리 분할된 구역별로 측정된 와이파이 신호와 구역별로 미리 측정해둔 와이파이 핑거프린트를 비교하여 기준 구역을 결정한다. 그 후 결정된 기준 구역에서 지자기 측위를 이용하여 최종 초기 위치를 결정한다.
예컨대, 초기위치결정부(210)는 이동 단말(110)에 내장된 무선신호장치(111a)를 이용하여 와이파이 신호의 세기(SLm)를 측정하고, 우도함수를 이용하여 <수식 1>과 같이 해당 구역에 위치할 확률을 계산한다.
Figure 112013119529498-pat00001
여기서,
Figure 112013119529498-pat00002
은 구역
Figure 112013119529498-pat00003
에 위치할 확률,
Figure 112013119529498-pat00004
는 Wifi 신호 세기 측정 오차의 표준편차,
Figure 112013119529498-pat00005
는 구역
Figure 112013119529498-pat00006
의 Wifi 신호 세기,
Figure 112013119529498-pat00007
는 측정된 Wifi 신호 세기를 나타낸다. 위치 추정 정확도를 위해 신호 세기는 벡터 성분으로 계산한다.
이어서, 각 구역별로 그 구역에 위치할 확률을 구한 후 확률이 높은 몇 구역을 선택한다. 선택된 구역에서 일정 간격으로 측정 지자기와 기존의 지자기 핑거프린트와 비교하여 <수식 2>와 같이 그 위치에 대한 확률을 계산한다.
Figure 112013119529498-pat00008
여기서,
Figure 112013119529498-pat00009
은 위치
Figure 112013119529498-pat00010
에 위치할 확률,
Figure 112013119529498-pat00011
는 지자기 세기 측정 오차의 표준편차,
Figure 112013119529498-pat00012
는 위치
Figure 112013119529498-pat00013
의 지자기의 크기이다.
이후 초기 위치 벡터
Figure 112013119529498-pat00014
는 <수식 3>과 같이 확률적 가중치를 이용하여 계산된다.
Figure 112013119529498-pat00015
여기서
Figure 112013119529498-pat00016
는 최종 계산된 지도 좌표계에서의 초기 위치 성분(
Figure 112013119529498-pat00017
)이다.
Figure 112013119529498-pat00018
는 위치
Figure 112013119529498-pat00019
의 위치 좌표 벡터이다.
기준위치결정부(220)는 결정된 초기 위치를 토대로 관성 항법 정보 또는 사용자 보폭 정보를 이용하여 기준 위치를 결정한다.
일 예로서, 기준위치결정부(220)는 측정된 각속도를 이용하여 관성 항법 정보를 계산하고, 이 관성 항법 정보를 이용하여 기준 위치를 결정할 수 있다. 여기서 관성 항법 정보는 센서 좌표계 상의 각속도로부터 도출된 지도 좌표계 상의 가속도가 될 수 있다. 기준위치결정부(220)는 지도 좌표계 상의 가속도를 적분하여 속도를 계산하고, 이 속도를 다시 적분하여 기준 위치를 계산할 수 있다.
보다 구체적으로 살펴보면, 먼저 지도 좌표상의 가속도 성분을 검출하기 위하여 측정된 각속도를 이용하여 자세(Roll, Pitch, Yall)값을 갱신 보정한다. 그리고 갱신된 자세를 이용하여 센서 좌표계에서 지도 좌표계로 좌표변환하는 좌표변환행렬(DCM,
Figure 112013119529498-pat00020
)을 구한다. 그리고 다음과 같이 <수식 4>를 이용하여 지도좌표계의 가속도 성분을 계산한다.
Figure 112013119529498-pat00021
여기서,
Figure 112013119529498-pat00022
는 지도 좌표계에서의 가속도 성분,
Figure 112013119529498-pat00023
는 센서 좌표계에서 가속도 성분,
Figure 112013119529498-pat00024
는 지도 좌표계에서 중력가속도 성분이다.
이어서 <수식 5>와 같이
Figure 112013119529498-pat00025
를 이용하여 지도 좌표계의 속도(
Figure 112013119529498-pat00026
)와 위치(
Figure 112013119529498-pat00027
)를 계산한다.
Figure 112013119529498-pat00028
여기서, dt는 적분시간간격이다.
다른 예로서, 기준위치결정부(220)는 측정된 각속도 및 측정된 지자기 신호를 이용하여 상기 사용자 보폭 정보를 계산하고, 이 사용자 보폭 정보를 이용하여 기준 위치를 결정할 수도 있다.
보다 구체적으로, 기준위치결정부(220)는 각속도와 지자기를 이용하여 진행 방향(
Figure 112013119529498-pat00029
)을 계산하고, 가속도 성분(
Figure 112013119529498-pat00030
)과 걸음 시간 간격(
Figure 112013119529498-pat00031
)을 이용하여 보폭(
Figure 112013119529498-pat00032
)을 계산한 후, <수식 6>과 같이 기준 위치를 계산할 수 있다.
Figure 112013119529498-pat00033
본 발명의 응용예 및 센서의 성능에 따라 관성 항법 방식 및 사용자 보폭 이용 방식 중 어느 한 가지를 선택하거나 두 가지를 병행 사용하는 것이 가능하다. 두 가지를 선택적으로 이용하는 이유는 평면상의 이동시는 보폭을 이용 방식이 오차가 적고 오차 발산도 되지 않아 유리하다. 그러나 건물 내 이동 중에서 무빙워커, 에스컬레이터, 엘리버이터 등 보폭을 측정할 수 없는 상황에는 보폭 이용 방식으로 위치이동을 알 수 없다. 따라서 이때는 관성 항법 방식으로 위치 이동을 추정하여 기준위치를 생성한다. 또한 계단이동시는 두 가지 방식을 병행 사용하여 위치 이동 추정의 정획도를 높일 수 있다.
이 과정에서 계산된 기준 위치는 이어서 설명할 측위 오차의 보정을 위한 기준 위치가 된다.
최종위치결정부(230)는 결정된 기준 위치를 토대로 여러 개의 후보 위치를 생성하고, 각 후보 위치의 무선 통신 신호 또는 지자기 신호에 의한 위치 확률을 계산하여 최종 위치를 결정하는 한다.
예를 들어, 최종위치결정부(230)는 이동 단말(110)의 이동 경로를 고려하여 기준 위치 주변으로 10개 이하(바람직하게는 4개 내지 10개 사이)로 후보 위치를 생성한 후, 기준 위치와 생성된 후보 위치 간의 변위 차이에 기초한 제 1 확률과, 기준 위치와 생성된 후보 위치 간의 지자기 신호 세기 차이에 기초한 제 2 확률을 이용한 위치 확률을 토대로 최종 위치를 결정할 수 있다.
더 구체적으로 살펴보면, 먼저 이동 경로를 고려하여 기준 위치 주변에 <수식 7>과 같이 10개 이하의 후보 위치를 정한다.
Figure 112013119529498-pat00034
여기서
Figure 112013119529498-pat00035
는 후보 위치이고,
Figure 112013119529498-pat00036
는 미리 실험에 의하여 정해놓은 위치 변위값이다.
그리고 <수식 8>과 같이 각 후보 위치의 변위 차를 이용하여 각 후보 위치 별로 제 1 위치 확률을 계산한다.
Figure 112013119529498-pat00037
여기서,
Figure 112013119529498-pat00038
는 후보 위치의 오차의 표준 편차이다.
이어서 <수식 9>와 같이 각 후보 위치의 지자기값을 이용하여 제 2 위치 확률을 계산한다.
Figure 112013119529498-pat00039
여기서
Figure 112013119529498-pat00040
은 후보 위치
Figure 112013119529498-pat00041
에서 자자기 세기이고,
Figure 112013119529498-pat00042
은 측정된 지자기 세기이고,
Figure 112013119529498-pat00043
는 지자기 세기 측정 오차의 표준편차이다.
최종적으로 위에서 계산된 후보 위치
Figure 112013119529498-pat00044
, 후보 위치의 제 1 위치 확률
Figure 112013119529498-pat00045
그리고 지자기에 의한 위치 제 2 위치 확률
Figure 112013119529498-pat00046
을 이용하여 <수식 10>과 같이 최종 현재 위치를 계산한다.
Figure 112013119529498-pat00047
<수식 8> 내지 <수식 10>에서는 지자기 세기를 이용하였으나 와이파이 신호와 같은 무선통신신호를 이용할 수도 있다. 예컨대, 이동 단말(110)이 일정시간(3초) 이상 멈추었을 때, 선택적으로 지자기 세기 대신 와이파이 신호 세기를 이용하는 것도 가능하다.
본 실시 예에 따른 실내 측위 장치는 도 2에서 도시된 구성 외에도 도 1과 같이 이동 단말(110)의 가속도, 각속도, 무선 통신 신호, 및 지자기 신호를 측정하는 측정부(111), 최종 위치를 사용자에게 표시하는 위치표시부(114), 최종 위치에 대응되는 무선 통신 신호 및 지자기 신호를 외부 서버로 전송하는 측정값 보고부(113), 외부 서버로부터 와이파이 핑거프린트, 지자기 핑거프린트, 및 측위 대상 지역의 지도정보를 수신하는 측위기준취득부(115) 등을 더 포함할 수도 있음은 전술한 바와 같다.
다음으로 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 측위 방법을 설명한다.
도 3을 참조하면, 먼저 무선 통신 신호 및 지자기 신호를 이용하여 초기 위치를 결정한다(S301). 초기 위치를 결정하는 단계(S301)는 측위 대상 지역을 다수의 구역으로 분할하고, 각 구역 별로 측정된 와이파이 신호를 와이파이 핑거프린트와 비교하여 적어도 하나의 구역을 선택하고, 선택된 구역에서 측정된 지자기 신호를 지자기 핑거프린트와 비교하는 과정을 포함할 수 있다. 예컨대, 초기위치결정부(210)가 <수식 1> 내지 <수식 3>과 같이 초기 위치를 결정하는 것이 가능하다.
이어서 결정된 초기 위치를 토대로 관성 항법 정보 또는 사용자 보폭 정보를 이용하여 기준 위치를 결정한다(S302). 기준 위치를 결정하는 단계(S302)는 측정된 각속도를 이용하여 관성 항법 정보를 계산하는 과정 또는 측정된 각속도 및 측정된 지자기 신호를 이용하여 상기 사용자 보폭 정보를 계산하는 과정을 포함할 수 있다. 예컨대, 기준위치결정부(220)가 <수식 3> 내지 <수식 6>과 같이 기준 위치를 결정하는 것이 가능하다.
그리고 결정된 기준 위치를 토대로 적어도 하나의 후보 위치를 생성하고, 각 후보 위치의 상기 무선 통신 신호 또는 상기 지자기 신호에 의한 위치 확률을 계산하여 최종 위치를 결정한다(S303). 최종 위치를 결정하는 단계(S303)는 이동 경로를 고려하여 기준 위치 주변으로 10개 이하의 상기 후보 위치를 생성한 후, 기준 위치와 생성된 후보 위치 간의 변위 차이에 기초한 제 1 확률과 기준 위치와 생성된 후보 위치 간의 지자기 신호 세기 차이에 기초한 제 2 확률을 이용하여 위치 확률을 계산하는 과정을 포함할 수 있다. 예컨대, 최종위치결정부(230)가 <수식 7> 내지 <수식 10>과 같이 최종 위치를 결정하는 것이 가능하다.
그 밖에도 도 3에서 도시하지는 않았으나, 본 실시예에 따른 실내 측위 방법은 결정된 최종 위치에 대응되는 무선 통신 신호 및 지자기 신호를 서버(120)로 전송하여 측위 대상 지역의 측위 기준 정보(예컨대, 무선통신지도, 지자기지도 등)를 갱신하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
이상에서 설명한 것과 같이, 개시된 실시예에 의하면, 무선 통신 신호, 지자기 신호, 각속도 등 여러 가지 정보를 이용하고 적은 후보 위치에서의 확률값을 이용하기 때문에 정확하고 빠르게 측위를 수행할 수 있다.
110: 이동 단말 111: 측정부
112: 위치추정부 113: 측정값보고부
114: 위치표시부 115: 측위기준취득부
120: 서버 121: 무선통신지도
122: 지자기지도 123: 건물지도

Claims (15)

  1. 무선 통신 신호 및 지자기 신호를 이용하여 초기 위치를 결정하는 초기위치결정부;
    결정된 초기 위치를 토대로 관성 항법 정보 또는 사용자 보폭 정보를 이용하여 기준 위치를 결정하는 기준위치결정부; 및
    결정된 기준 위치를 토대로 적어도 하나의 후보 위치를 생성하고, 각 후보 위치의 상기 무선 통신 신호 또는 상기 지자기 신호에 의한 위치 확률을 계산하여 최종 위치를 결정하는 최종위치결정부; 를 포함하며,
    상기 최종위치결정부는
    상기 기준 위치와 생성된 후보 위치 간의 변위 차이에 기초한 제 1 확률과,
    상기 기준 위치와 생성된 후보 위치 간의 지자기 신호 세기 차이에 기초한 제 2 확률을 이용하여 상기 위치 확률을 계산하는 것을 특징으로 하는 실내 측위 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 초기위치결정부는
    측위 대상 지역의 와이파이 신호 및 와이파이 핑거프린트를 비교하는 것을 특징으로 하는 실내 측위 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 초기위치결정부는
    측위 대상 지역의 지자기 신호 및 지자기 핑거프린트를 비교하는 것을 특징으로 하는 실내 측위 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 초기위치결정부는
    측위 대상 지역을 다수의 구역으로 분할하고, 각 구역 별로 측정된 와이파이 신호를 와이파이 핑거프린트와 비교하여 적어도 하나의 구역을 선택하고,
    선택된 구역에서 측정된 지자기 신호를 지자기 핑거프린트와 비교하여 상기 초기 위치를 결정하는 것을 특징으로 하는 실내 측위 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 기준위치결정부는
    측정된 각속도와 가속도를 이용하여 상기 관성 항법 정보를 계산하는 것을 특징으로 하는 실내 측위 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 기준위치결정부는
    측정된 각속도, 가속도 및 측정된 지자기 신호를 이용하여 상기 사용자 보폭 정보를 계산하는 것을 특징으로 하는 실내 측위 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 최종위치결정부는
    이동 경로를 고려하여 상기 기준 위치 주변으로 10개 이하의 상기 후보 위치를 생성하는 것을 특징으로 하는 실내 측위 장치.
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    단말의 가속도, 각속도, 무선 통신 신호, 및 지자기 신호를 측정하는 측정부;
    상기 최종 위치를 사용자에게 표시하는 위치표시부;
    상기 최종 위치에 대응되는 무선 통신 신호 및 지자기 신호를 외부 서버로 전송하는 측정값 보고부; 및
    상기 외부 서버로부터 와이파이 핑거프린트, 지자기 핑거프린트, 및 측위 대상 지역의 지도정보를 수신하는 측위기준취득부; 를 더 포함하는 실내 측위 장치.
  10. 무선 통신 신호 및 지자기 신호를 이용하여 초기 위치를 결정하는 단계;
    결정된 초기 위치를 토대로 관성 항법 정보 또는 사용자 보폭 정보를 이용하여 기준 위치를 결정하는 단계; 및
    결정된 기준 위치를 토대로 적어도 하나의 후보 위치를 생성하고, 각 후보 위치의 상기 무선 통신 신호 또는 상기 지자기 신호에 의한 위치 확률을 계산하여 최종 위치를 결정하는 단계; 를 포함하며,
    상기 최종 위치를 결정하는 단계는,
    상기 기준 위치와 생성된 후보 위치 간의 변위 차이에 기초한 제 1 확률과,
    상기 기준 위치와 생성된 후보 위치 간의 지자기 신호 세기 차이에 기초한 제 2 확률을 이용하여 상기 위치 확률을 계산하는 것을 특징으로 하는 실내 측위 방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 초기 위치를 결정하는 단계는
    측위 대상 지역을 다수의 구역으로 분할하고, 각 구역 별로 측정된 와이파이 신호를 와이파이 핑거프린트와 비교하여 적어도 하나의 구역을 선택하고,
    선택된 구역에서 측정된 지자기 신호를 지자기 핑거프린트와 비교하여 상기 초기 위치를 결정하는 것을 특징으로 하는 실내 측위 방법.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 기준 위치를 결정하는 단계는
    측정된 각속도와 가속도를 이용하여 상기 관성 항법 정보를 계산하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 실내 측위 방법.
  13. 제 10 항에 있어서, 상기 기준 위치를 결정하는 단계는
    측정된 각속도, 가속도 및 측정된 지자기 신호를 이용하여 상기 사용자 보폭 정보를 계산하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 실내 측위 방법.
  14. 제 10 항에 있어서, 상기 최종 위치를 결정하는 단계는
    이동 경로를 고려하여 상기 기준 위치 주변으로 10개 이하의 상기 후보 위치를 생성하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 실내 측위 방법.
  15. 삭제
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101576424B1 (ko) 2015-06-16 2015-12-10 코디스페이스 주식회사 실내 측위를 위한 지자기 센서 자동 보정 방법
KR20180114355A (ko) 2017-04-10 2018-10-18 한국정보공학 주식회사 위치 추정 방법 및 장치
KR101933011B1 (ko) 2018-07-26 2018-12-27 영남대학교 산학협력단 실내 측위 장치 및 방법
KR102081521B1 (ko) * 2018-12-17 2020-02-25 세종대학교산학협력단 자기 지도를 이용하는 보행자 위치 추정 방법 및 장치
US11456809B2 (en) 2018-05-31 2022-09-27 Electronics And Telecommunications Research Institute Position estimation method for estimating position of interference signal source and position estimation system for performing the method

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05216407A (ja) * 1992-01-31 1993-08-27 Suzuki Motor Corp 現在位置補正装置
KR20090019488A (ko) * 2007-08-21 2009-02-25 한국전자통신연구원 무선 측위 장치 및 방법
KR20110026229A (ko) * 2009-09-07 2011-03-15 연세대학교 산학협력단 핑거 프린트 방식의 위치 추적 시스템 및 그 방법
KR20130126315A (ko) * 2012-05-11 2013-11-20 삼성전자주식회사 사용자의 위치를 획득하는 방법 및 장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05216407A (ja) * 1992-01-31 1993-08-27 Suzuki Motor Corp 現在位置補正装置
KR20090019488A (ko) * 2007-08-21 2009-02-25 한국전자통신연구원 무선 측위 장치 및 방법
KR20110026229A (ko) * 2009-09-07 2011-03-15 연세대학교 산학협력단 핑거 프린트 방식의 위치 추적 시스템 및 그 방법
KR20130126315A (ko) * 2012-05-11 2013-11-20 삼성전자주식회사 사용자의 위치를 획득하는 방법 및 장치

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101576424B1 (ko) 2015-06-16 2015-12-10 코디스페이스 주식회사 실내 측위를 위한 지자기 센서 자동 보정 방법
KR20180114355A (ko) 2017-04-10 2018-10-18 한국정보공학 주식회사 위치 추정 방법 및 장치
KR101914922B1 (ko) 2017-04-10 2018-11-05 한국정보공학 주식회사 위치 추정 방법 및 장치
US11456809B2 (en) 2018-05-31 2022-09-27 Electronics And Telecommunications Research Institute Position estimation method for estimating position of interference signal source and position estimation system for performing the method
KR101933011B1 (ko) 2018-07-26 2018-12-27 영남대학교 산학협력단 실내 측위 장치 및 방법
KR102081521B1 (ko) * 2018-12-17 2020-02-25 세종대학교산학협력단 자기 지도를 이용하는 보행자 위치 추정 방법 및 장치

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