KR101895774B1 - 공중에 위치 혹은 이동하는 비콘을 활용한 위치 및 연계정보서비스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정보통신공학에 기초한 발명으로써 블루투스의 주파수는 2400~2483.5MHz를 사용하는데 이것을 이용하여 다양한 개인화 서비스를 구현할수 있는데 이것을 이용하는 비콘서비스시스템에서 비콘이 하는 Access Point의 역할을 지상에 부착 혹은 고정시키는 것이 아니라 공중에 드론이나 연 혹은 풍선을 통해 머무르게 하거나 이동하게 하여,그 비콘으로부터의 주파수가 미치는 범위내의 스마트기기를 통해 다양한 개인서비스를 제공하는 시스템을 구축하는 방법을 기술한다.
도면을 예로 들어 상세하게 설명하면
즉 공중에 떠 있는 비콘들은 지속적으로 블루투스 신호를 방송한다. 공중에 떠 있는 비콘의 위치는 GPS값을 통해 기본적인 1차 위치값을 가지며,지상에 있는 스마트기기의 어플리케이션이 설치된 스마트기기를 통해 2차의 위치값으로 보정된다. 여기서 106과 107과 같이 지상에서 AP Manager역할을 하는 스마트기기와 서비스를 제공받는 스마트기기는 동일할수도 있고,동일하지 않을수도 있다. 즉, 지상의 몇몇의 스마트기기는 AP Manager역할을 수행하지만 위치에 따른 실시간 보정값이 오차범위 안으로 들어 왔을때는 AP Manager모드에서 자동으로 사용자 모드로 넘어간다. 즉, 사용자 스마트기기 측면에서 보면 공중에 떠 있는 플라잉 비콘을 통해 1차 GPS 맵위치값을 받고,2차로 스마트폰을 통해 2차 보정값을 결정한다.
보정하는 방식은 맵값과 스마트폰과의 거리값과 신호세기 측정값을 측위 알고리즘으로 보정하며,이것의 오차는 1M 이내로 보정가능하였다.
즉, 공중에 떠 있는 비콘은 실시간으로 고정될 수도 있고 이동할수도 있는 이것은 GPS값으로 1차 위치값을 받고,2차로 그 비콘의 주파수를 수신하는 스마트기기를 통해 플라잉 비콘의 위치범위를 지정하게 되고,또한 사용자 스마트기기의 위치를 특정하게 된다.
공중에 떠 있는 비콘은 지속적으로 블루투스 시그널을 방송하는데 그 범위안에 스마트기기가 위치했을 때 204처럼 Txpower,Major,Minor,Mac Address등 각종 정보를 수신한다.이것은 비콘의 고유의 위치값으로 산정되며,이것을 기존의 스마트폰에 내장된 GPS모듈을 통해 GPS의 맵과 매칭되어서 위치값을 보정하는 역할을 하게 된다. 이렇게 보정된 위치데이타는 Contents Management Server로 보내지는데 이것을 인터넷망을 통하게 된다. 이렇게 서버쪽으로 보내진 보정된 위치값은 그 위치의 메시지 Indentity를 가져오게 되고 이것은 각 사용자마다 Unique한 메시지 아이디값을 가지게 된다. 이렇게 Unique한 메시지 ID는 각각의 스마트폰 사용자 ID로 매칭되게 되고 이렇게 매칭된 ID의 Road를 따라서 특정한 위치에 있는 특정한 사용자에게 특정한 Unique한 메시지를 제공해줄수 있게 된다. 즉, 201과 같이 이 메시지는 사용자의 위치기반서비스와 그 특정한 위치에서만 받을수 있는 특정한 정보제공서비스가 된다.
306의 AP Manager라 함은 물리적으로는 스마트기기에 포함되어 소프트웨어적으로 공중에 떠 있는 비콘의 활성과 비활성 및 배터리상태등을 관장하며,위치와 상태값들의 보정이 완료된후에는 프로세스의 데몬이 죽으며,지속적으로 프로세스가 켜졌다와 꺼졌다를 반복하는 모듈을 의미하며,이것은 서버와 통신을 통해 제어가 되는이것은 인터넷망을 이용하여 관리할수 있다. 다시 돌아가서 사용자 스마트폰으로 들어온 블루투스 신호는 304의 위치서비스모듈과 305의 정보제공서비스모듈로 나뉘는데 이것은 310번의 통합관리시스템을 통해 관리할수 있다.
각모듈에서 리턴되어진 값들은 특정한 장소에 위치한 특정한 플라잉 비콘이 위치한 곳에서 그 범위안에서 정확하게 그 범위안에 있는 사용자에게 위치와 정보제공서비스를 제공할수 있게 된다.
도면4의 400의 플라잉 비콘이 Positioin1에 있을 때 x1,y1,z1은 User Position1과 가장 가까운 위치에서 작동한다. 하지만 401에서 보는바와 같이 플라잉 비콘이 Position2에 있을때는 x1,y1,z1은 같지만 User Position2에 가장 가깝고 매칭이 된다. 즉, 플라잉비콘의 좌표값은 사용자 위치에 비례해서 3차원의 위치값을 가진다는 것이다. 다시말하면 GPS는 플라잉비콘과 사용자 스마트폰의 절대적 위치를 통해 맵에 위치값을 찍고,플라잉 비콘과 사용자 스마트폰은 서로간의 거리를 기준으로 서로의 3차원 위치값을 찍는다. 이렇게 하면 GPS로 잡은 플라잉 비콘의 위치값의 절대값안에 사용자 스마트폰의 절대값이 들어왔을때만 서로 매칭이 된다는 것을 의미한다.
이렇게 함으로써 사용자 스마트폰의 위치는 플라잉 비콘을 통해 플라잉 비콘의 범위안에서의 맵상에서 그 위치를 특정할수 있다. 이렇게 플라잉 비콘의 맵상에서 위치가 특정지어진 사용자 스마트폰은 410의 통합관리시스템을 통해 사용자에게 위치기반 서비스와 정보제공서비스를 동시에 제공할수 있으며, 그 정확도는 1M이내를 구현할수 있다.
다시 말해서 단순히 공중에 떠 있는 플라잉 비콘의 위치값으로 지상에 있는 사용자 스마트폰과 사람의 위치를 거리로 측정하는 것이 아니라 GPS의 범위안에 플라잉 비콘과 사용자 스마트폰이 교집합으로 포함이 될 때 그 시점에서 플라잉 비콘의 범위를 맵으로 만들고 다시 그 범위 안에서 사용자 스마트폰의 Response를 역으로 보정하는 방식으로 구현하므로 내부적으로는 GPS와 플라잉 비콘 그리고 사용자 스마트폰이 삼각형을 이루어서 수학적으로 가장 근접한 값을 뽑아내는 방식이 된다. 이것은 수학적으로 정삼각형은 어떤 꼭지점에서 출발하던 수직으로 내려오는 선들의 교차점은 정 중앙에 위치한다는 이론과 동일하다. 즉, 세 개의 다른 점으로부터 시작된 선은 맵의 크기를 나타내고 교차점은 사용자 스마트폰의 위치를 나타낸다.다시 한번 더 기술하면 정삼각형의 세계의 꼭지점은 각각 GPS의 위치값,플라잉비콘의 위치값,사용자 스마트폰위치값으로 나뉘어지며,진정한 사용자 스마트폰의 위치값은 세 개의 꼭지점이 만나는 교차점이 된다는 이론이다. 이것은 각각의 값들이 교집합이기 때문이다.
본 발명을 다시 자세히 설명하면 비콘을 특정한 공간의 고정된 위치로 설치해두고 고정된 값을 얻어서 그것을 통한 그 범위내의 위치를 산출하여 제공하는 위치제공서비스가 아니라 드론이나 연 혹은 풍선같은 공중에 위치할수 있는 기구를 사용하여 비콘을 공중에 머물거나 혹은 이동하도록 하여,그 신호가 도달되는 영역을 1차로 GPS로 맵화하고,그것을 통해 특정지어진 공간을 다시 2차로 공중에 설치된 플라잉비콘을 통해 맵화한다. 이렇게 맵화되어진 공간은 사용자 스마트폰을 다시 제 3차의 Access Point로 하여 정 삼각형의 꼭지점 교집합을 형성한다. 이렇게 형성되어진 공간의 맵상에서의 교차점은 사용자 스마트폰에 설치된 어플리케이션을 통해 구해지고 그 위치가 바로 처음 특정지어진 공간에서 사용자 스마트폰이 위치한 지점이 된다.
사용자 스마트폰은 플라잉 비콘의 Access Point의 하드웨어적인 Management기능도 하며,그 프로세스는 사용자의 위치가 플라잉 비콘의 주파수 도달 범위안에 들어갔을 때 활성화 되고,일정시간이 지나면 그 데이터는 DB에 저장되며,사용자 스마트폰은 다시 순수한 어플리케이션 사용자 모드로써 작동한다.
다시 말해 플라잉 비콘은 공간에 고정된 Access Point를 제공하는게 아니라 주파수 영역이 미치는 공간을 하나의 위치서비스를 제공할수 있는 영역으로 컨버팅하는 역할을 수행함으로써 기존에 한정된 지역을 인지할수 있는 위치기반서비스의 범위를 무한한 공간으로 확대할수 있다는 장점이 있다.

Description

공중에 위치 혹은 이동하는 비콘을 활용한 위치 및 연계정보서비스{Location And Connected Information Service by Stay or Moving Beacon In The Air}

본 발명은 블루투스 신호를 이용하여 기존의 스마트기기와의 기존표준화된 통신기술방식을 이용하여 우리생활에 필요한 여러 가지 위치서비스 그리고 정보제공서비스를 스마트기기를 통해 구현하는 기술과 그 시스템을 구성하는 방법에 관한 발명이다. 불루투스 주파수는 배터리의 성능에 따라 작게는 수십미터부터 크게는 수백미터까지 다다를수 있다. 이런 블루토스의 주파수를 하나의 식별값으로 간주하고 그 주파수를 활용하여 기존의 정보시스템과 연계를 통해 다양한 사물인터넷 서비스를 제공할수 있다. 기본적으로 블루투스 주파수는 개인주파수 대역을 사용하고 있는데 개인휴대기기의 통신프로토콜로써 유용한 특장점을 가지고 있으나 송수신기기나 통신성능부족 그리고 스마트기기의 성능부족등으로 단순한 음악을 듣는 이어폰역할로 가장 많이 활용되어 왔다 하지만 현재는 예전과 달리 주파수송수신기기와 관련 소프트웨어의 성능이 많이 향상되었으며,스마트폰을 통한 다양한 개인화 서비스가 가능해졌다. 이러한 블루투스주파수를 공중에서 발신하도록 만들어서 하나의 Access Point로 지정하고,그것을 이용하여 지상에 위치한 스마트기기를 소유한 사용자가 다양한 위치서비스와 정보제공서비스를 받을수 있도록 하는 것이 본 발명이다.

블루투스(영어: Bluetooth)는 1994년 에릭슨이 최초로 개발한 개인 근거리 무선 통신(PANs)을 위한 산업 표준이다. 블루투스는 나중에 블루투스 SIG(Special Interest Group)가 정식화하였고, 1999년 5월 20일 공식적으로 발표되었다. 블루투스 SIG에는 소니 에릭슨, IBM, 노키아, 도시바가 참여하였다. 블루투스라는 이름은 덴마크의 국왕 헤럴드 블라트란트를 영어식으로 바꾼것이다. 제안을 한 사람은 Jim Kardach인데, 계기는 Frans Gunnar Bengtsson의 바이킹과 헤럴드 블라트란트의 관한 역사 소설 The Long Ships를 읽고 있어서 제안했다. 블루투스가 스칸디나비아를 통일한것처럼 무선통신도 블루투스로 통일하자는 의미인 것이다.

IEEE 802.15.1 규격을 사용하는 블루투스는 PANs(Personal Area Networks)의 산업 표준이다. 블루투스는 다양한 기기들이 안전하고 저렴한 비용으로 전 세계적으로 이용할 수 있는 무선 주파수를 이용해 서로 통신할 수 있게 한다.

블루투스는 콘크리트 벽 하나 정도는 관통할 수 있는 무선 세기를 갖고 있어 현재 무선 이어폰이나 무선 헤드셋, 무선 스피커 뿐만 아니라 무선 마우스, 무선 키보드 등에서 널리 사용되고 있습니다.

요즘은 불루투스기기의 성능이 향상되어 약 3인치(5㎝)에서 150비트(약 45㎝) 정도의 거리를 감시할 수 있다. NFC(near field communication)에 비하면 광범위하고 GPS(위성항법시스템)에 비하면 더 정확히 위치를 파악할 수 있는 비콘이란 근거리 위치를 인식하는 무선 센서가 달렸으며 비콘이 설치된 장소로 블루투스 4.0기술을 탑재한 스마트폰이 접근할 경우, 비콘과 스마트폰 간의 상호 인식을 통해 각종 정보와 서비스를 제공할수도 있다.

이상의 불루투스기반의 기술을 바탕으로 드론,연,풍선같은곳에 비콘을 장치하고 달아서 공중에 위치시키거나 혹은 이동시키면서 지상의 사용자에게 위치서비스와 정보제공서비스를 제공하는 기술을 설명한것이 본발명의 핵심적인 내용이다.

본 발명은 불루투스 통신기술을 바탕으로 위치와 정보제공서비스를 제공하는 기술을 기본적으로 하고 있으나 단순히 블루토스의 수신을 통한 위치와 정보의 sorting을 통한 정보PUSH방식이 아니라 공중에 위치하고 있는 비콘을 통해 그 비콘의 3차원적좌표값과 그것의 GPS값을 서로 연동하여 지상의 특정한 범위내에 위치한 사람 혹은 사물에게 특정한 위치값과 정보값을 제공하고 또한 그 제공된 위치값과 정보값을 이용하여 다양한 정보시스템과 연동을 통해 모든사물이 연결되는 초연결 사물인터넷을 구성하는 방법이 본 발명의 해결하려는 과제이다.

본 발명은 핵심은 지상의 특정한 곳에 위치한 Access Point가 아니라 공중에서 이동하면서 신호를 내보내는 Flying Beacon에 대한 내용으로써, 단순히 불루투스의 주파수통신개념을 이용하여 어떤 서비스를 구축하는것이 아니라 공중에 위치한 이동하는 Access Point로써 Flying Beacon을 사용하고, 그 공중에서 움직이는 비콘을 통해 지상의 사람과 사물에게 특정한 ID값을 부여함으로써 그 특정한 ID를 통해 각각의 개체에 대한 네트워킹을 구성하는 방식을 만드는데 목적이 있다.

지상의 공간의 경우 GPS범위에 포함되어 매칭할 맵데이타와 현재 위치를 매칭시킬수 있으나 지하의 공간의 경우는 GPS맵의 대분류값에서 소분류값으로 범위를 좁히는 방식으로 그 장소와 공간을 특정하고 그 특정된 공간에 대해 공간에 떠 있는 Flying Beacon을 통해 지하공간의 위치를 특정하는 방법에 대해 기술한것이 본 발명의 특징이다.

즉, 본발명의 가장큰 특징은 특정한 지상이나 지하 혹은 수중이든 특정한 장소에 구애받지 않고 특정한 3차원의 공간이 있을 경우 그 공간에 3차원(x,y,z)값을 주고 그것을 기준점으로 하여 특정 공간의 Identity를 부여하며, 그 부여된 Identity를 기본으로 그 공간안에 있는 사람과 사물에게 특정한 Identity를 또한 부여함으로써 네트워크에 포함시키는 역할을 하게 된다.

즉, 본 발명에서 기술하는 위치서비스는는 GPS영역이 Cover하지 못하는 지하나 수중 또한 공중 어떤장소에서든지 위치와 정보교환이 가능한 특화서비스를 개발할수 있고,그 공간자체를 네트워크의 하나의 구성요소로 포함시킬수 있는 수단이 될수 있다.

본 발명은 기존의 NFC나 아니면 다른 근거리통신방식이 아닌 불루투스의 주파수를 통해 Identity를 취득하고 그것을 GPS혹은 다른 방식으로 제공되는 맵과 매칭을 통해 정확도를 높힌 위치데이타를 스마트기기의 어플리케이션에 전달하고 그것을 이용해서 위치별 사용자 및 사물에 대해 특화서비스를 만들 수 있다것을 시스템구성방법론 측면에서 나타낸것이다.

즉,기존의 지상이나 특정사물에 부착되어 사용되는 비콘이 아니라 공중에서 머무르거나 이동하는 비콘을 통해 특정한 공간에 대해 위치값을 부여하고 그것의 정확도는 GPS 혹은 기존의 다른 위치값과 비교해서 정확도를 높이는데, 이렇게 얻어진 정확한 위치정보값을 그 공간에 있는 사람이나 사물에 대해 특정한 위치값을 부여하여 네트워크에 포함시켜서 다양한 사물인터넷 서비스를 제공할수 있다.

예로 들면 특정한 운동장에 학생들이 운동을 하고 있는데, 공중에 비콘을 부착한 드론이나 연,풍선을 위치시키서 그 비콘으로부터 나오는 주파수를 그 특정한 운동장의 Identiy값으로 인식시키고,그 주파수가 미치는 범위안에 위치값을 GPS의 맵상에 매칭을 시켜서 실제 위치의 정확도를 높인다음,운동장에 운동하고 있는 학생들의 스마트폰이나 센서에 대해 Identity를 식별하게 각각의 학생들에게 특정한 위치에서 특정한 활동을 하는 학생들의 위치와 각종 위치기반 정보제공서비스와 또한 그 특정한 Identity와 연동하여 그 운동장내에 있는 모든 사물들을 모두 각각의 네트워킹 구성요소로 포함시킬수 있다. 이렇게 되면 실제적으로 학생들은 자신이 운동장에서 어떤 경로로 움직였는지,얼마나 운동장에서 운동했는지,운동장에 설치된 센서등을 통해 얼마나 칼로리를 소모했는지 또한 기존의 각종 정보시스템과 각종 정보를 교환할수 있다.

공중에 부착되어 머무르거나 이동되는 비콘은 특정한 장소에 고정되지 아니하여 서비스범위의 원격이동이 가능하며,또한 범위내에서 범위바깥으로 이동하는 Identity의 식별을 용이하게 하여,단순히 특정한 장소에 설치하는 기존의 비콘이나 기타 다른 위치서비스용 Access Point보다 효율적인 사물인터넷 서비스를 구현할수 있다. 이것이 본발명의 핵심이며 가장 큰 특징이다.

도 1은 Composition for Flying Beacon.
도 2는 Logic of Beacon on The Air.
도 3은 Data Flow for Flying Beacon.
도 4는 Architecture of Flying Beacon.
도 5는 Service Flow of Flying Beacon.
도 6은 Service Diagram of Flying Beacon.

본 발명은 정보통신공학에 기초한 발명으로써 블루투스의 무선 시스템은 ISM(Industrial Scientific and Medical) 주파수 대역인 2400~2483.5MHz를 사용해서 다양한 개인화 서비스를 구현할수 있는데 이것을 이용하는 비콘서비스시스템에서 비콘이 하는 Access Point의 역할을 지상에 부착 혹은 고정시키는 것이 아니라 공중에 드론이나 연 혹은 풍선을 통해 머무르게 하거나 이동하게 하여,그 비콘으로부터의 주파수가 미치는 범위내의 스마트기기를 통해 다양한 개인서비스를 제공하는 시스템을 구축하는 방법을 기술한다.이 주파수는 거의 모든나라에서 개인용로 할당된 주파수 대역으로, 전파 사용에 대해 허가를 받을 필요가 없어 개인용 무선통신에 사용하기에 적합하다. 이 주파수를 송신하는 비콘과 수신하는 스마트기기에 각종 센스를 장착하면 여러 가지 다양한 사물인터넷 초연결망 네트워킹을 구성할수 있다.

도면을 예로 들어 상세하게 설명하면

도1은 Composition for Flying Beacon 즉,날으는 비콘(이하 플라잉 비콘)에 대한 구성을 설명한 도면이다.

먼저 101은 공중에 떠있는 플라잉 비콘을 나타낸것으로써 지속적으로 신호를 방송한다.플라잉 비콘의 위치는 102에서 112,113과 공중에서 여러 가지 다른 위치값을 가진다. 여러공간에 위치한 플라잉비콘은 지속적으로 블루투스 신호를 방송하고 103의 스마트폰이 그 범위에 들어와서 신호를 수신하면 104와 같이 GPS 맵과 비교하는 모듈을 실행한다. 그것과 병렬로 105와 같이 비콘이 공간에서 가지고 있는 고유한 위치값을 가지는데 이것을 111의 통합관리시스템으로부터 Control을 받는다. 108의 Contents Management Server DB는 109를 통해 Flag값을 받고,Calculator를 통해 결과값으로 PUSH혹은 제공할 정보를 선정한다. 이것은 당연히 110의 중간계에 위치한 Access Point Manager를 통해 플라잉비콘 디바이스와 상태와 인증을 진행하게 된다. 즉 공중에 떠 있는 비콘들은 지속적으로 블루투스 신호를 방송한다. 공중에 떠 있는 비콘의 위치는 GPS값을 통해 기본적인 1차 위치값을 가지며,지상에 있는 스마트기기의 어플리케이션이 설치된 스마트기기를 통해 2차의 위치값으로 보정된다. 여기서 106과 107과 같이 지상에서 AP Manager역할을 하는 스마트기기와 서비스를 제공받는 스마트기기는 동일할수도 있고,동일하지 않을수도 있다. 즉, 지상의 몇몇의 스마트기기는 AP Manager역할을 수행하지만 위치에 따른 실시간 보정값이 오차범위 안으로 들어 왔을때는 AP Manager모드에서 자동으로 사용자 모드로 넘어간다. 즉, 사용자 스마트기기 측면에서 보면 공중에 떠 있는 플라잉 비콘을 통해 1차 GPS 맵위치값을 받고,2차로 스마트폰을 통해 2차 보정값을 결정한다.

보정하는 방식은 맵값과 스마트폰과의 거리값과 신호세기 측정값을 측위 알고리즘으로 보정하며,이것의 오차는 1M 이내로 보정가능하였다.

즉, 공중에 떠 있는 비콘은 실시간으로 고정될 수도 있고 이동할수도 있는 이것은 GPS값으로 1차 위치값을 받고,2차로 그 비콘의 주파수를 수신하는 스마트기기를 통해 플라잉 비콘의 위치범위를 지정하게 되고,또한 사용자 스마트기기의 위치를 특정하게 된다.

이렇게 특정 지어진 플라잉 비콘의 신호 범위안에 맵상에 스마트폰이 위치할 때 각각의 스마트폰에 설치된 어플리케이션들은 111과 같이 기존의 그 맵상의 정보에 대한 사용자 정보제공서비스와 위치기반 서비스를 제공할수 있다.

도2는 Logic of Beacon In the Air로써 공중에 위치한 비콘의 로직을 나타낸 도면이다.

드론이나 연 혹은 풍선에 의해 공중에 비콘이 201이나 202처럼 다른장소에 위치할 때 203처럼 지상의 사용자의 스마트폰은 내장된 블루투스 칩과 어플리케이션을 통해 204,205,208,209처럼 동작을 해서 결과값으로 210을 출력하게 된다.

공중에 떠 있는 비콘은 지속적으로 블루투스 시그널을 방송하는데 그 범위안에 스마트기기가 위치했을 때 204처럼 Txpower,Major,Minor,Mac Address등 각종 정보를 수신한다.이것은 비콘의 고유의 위치값으로 산정되며,이것을 기존의 스마트폰에 내장된 GPS모듈을 통해 GPS의 맵과 매칭되어서 위치값을 보정하는 역할을 하게 된다. 이렇게 보정된 위치데이타는 Contents Management Server로 보내지는데 이것을 인터넷망을 통하게 된다. 이렇게 서버쪽으로 보내진 보정된 위치값은 그 위치의 메시지 Indentity를 가져오게 되고 이것은 각 사용자마다 Unique한 메시지 아이디값을 가지게 된다. 이렇게 Unique한 메시지 ID는 각각의 스마트폰 사용자 ID로 매칭되게 되고 이렇게 매칭된 ID의 Road를 따라서 특정한 위치에 있는 특정한 사용자에게 특정한 Unique한 메시지를 제공해줄수 있게 된다. 즉, 201과 같이 이 메시지는 사용자의 위치기반서비스와 그 특정한 위치에서만 받을수 있는 특정한 정보제공서비스가 된다.

도3은 Data Flow for Flying Beacon으로써 플라잉 비콘의 데이터 흐름도를 나타낸 도면이다.

301과 같이 드론이나 풍선 그리고 연과 같은 기구에 부착된 공중에 떠 있는 비콘은 일정한 간격으로 계속적으로 블루투스 신호를 방송하게 되는데 이렇게 방송되는 신호는 그 범위안에 들어가는 스마트폰의 GPS모듈과 블루투스모듈 그리고 소프트웨어 어플리케이션에 의하여 각각정의 정보로 Sorting이 되는데,306은 이런 공중에 떠 있는 비콘에 대해 하드웨어적인 제어를 담당하는 스마트기기의 일부분을 따로 떼어서 나타낸 그림이다. 즉, 306의 AP Manager라 함은 물리적으로는 스마트기기에 포함되어 소프트웨어적으로 공중에 떠 있는 비콘의 활성과 비활성 및 배터리상태등을 관장하며,위치와 상태값들의 보정이 완료된후에는 프로세스의 데몬이 죽으며,지속적으로 프로세스가 켜졌다와 꺼졌다를 반복하는 모듈을 의미하며,이것은 서버와 통신을 통해 제어가 되는이것은 인터넷망을 이용하여 관리할수 있다. 다시 돌아가서 사용자 스마트폰으로 들어온 블루투스 신호는 304의 위치서비스모듈과 305의 정보제공서비스모듈로 나뉘는데 이것은 310번의 통합관리시스템을 통해 관리할수 있다.

307의 Contents Management Server DB는 특정한 위치에 필요한 정보데이타를 미리 저장해두는것으로써 그것은 308번의 Flag값을 통해 Matching되는 값의 Road를 따라 움직인다.309는 306의 AP Manager를 관장하는 사용자 소프트웨어의 모듈로써 관리자모드와의 연계되어 움직이도록 구성된다. 오른쪽 상단의 310은 왼쪽의 310의 내부프로세싱 과정을 하나의 순서로써 나타낸 그림으로써 1차로 GPS로부터 파악되어진 맵데이타와 2차로 AP Manager를 통해 보정을 위해 사용되어지는 플라잉비콘의 맵데이타를 기반으로 311과 같이 사용자의 맵상에서의 위치를 매핑시킨다. 이렇게 매핑된 위치값은 312의 관리자모드에서 설정해놓은 특정한 장소의 정보데이타와 위치데이타 그리고 그것을 Sorting하는 Parameter key를 통해 Soring되고, 그렇게 Soring된 데이터들은 313과 같이 통합메세지관리시스템을 통해 각 사용자별 위치정보DB,사용자별 정보DB,각 사용자별 Identity를 Flag값으로 변환하고 이것은 317과 같이 GPS상의 위치와 플라이비콘의 위치 그리고 메시지 ID 그리고 사용자 ID를 통해 각각의 사용자별로 분류되어 308으로 값들이 리턴되어 진다. 이렇게 리턴되어진 값들은 특정한 장소에 위치한 특정한 플라잉 비콘이 위치한 곳에서 그 범위안에서 정확하게 그 범위안에 있는 사용자에게 위치와 정보제공서비스를 제공할수 있게 된다.

도4는 Architecture of Flying Beacon 즉, 플라잉 비콘의 작동구조를 나타낸것으로써 400,401,402,403처럼 1개의 플라잉 비콘이 4개의 다른 위치를 가질 때 그때 x1,y1,z1에 들어가는 값들의 변화를 병렬로 보여주는 것이다.

즉,400의 플라잉 비콘이 Positioin1에 있을 때 x1,y1,z1은 User Position1과 가장 가까운 위치에서 작동한다. 하지만 401에서 보는바와 같이 플라잉 비콘이 Position2에 있을때는 x1,y1,z1은 같지만 User Position2에 가장 가깝고 매칭이 된다. 즉, 플라잉비콘의 좌표값은 사용자 위치에 비례해서 3차원의 위치값을 가진다는 것이다. 다시말하면 GPS는 플라잉비콘과 사용자 스마트폰의 절대적 위치를 통해 맵에 위치값을 찍고,플라잉 비콘과 사용자 스마트폰은 서로간의 거리를 기준으로 서로의 3차원 위치값을 찍는다. 이렇게 하면 GPS로 잡은 플라잉 비콘의 위치값의 절대값안에 사용자 스마트폰의 절대값이 들어왔을때만 서로 매칭이 된다는 것을 의미한다.

이렇게 함으로써 사용자 스마트폰의 위치는 플라잉 비콘을 통해 플라잉 비콘의 범위안에서의 맵상에서 그 위치를 특정할수 있다. 이렇게 플라잉 비콘의 맵상에서 위치가 특정지어진 사용자 스마트폰은 410의 통합관리시스템을 통해 사용자에게 위치기반 서비스와 정보제공서비스를 동시에 제공할수 있으며, 그 정확도는 1M이내를 구현할수 있다.

다시 말해서 단순히 공중에 떠 있는 플라잉 비콘의 위치값으로 지상에 있는 사용자 스마트폰과 사람의 위치를 거리로 측정하는 것이 아니라 GPS의 범위안에 플라잉 비콘과 사용자 스마트폰이 교집합으로 포함이 될 때 그 시점에서 플라잉 비콘의 범위를 맵으로 만들고 다시 그 범위 안에서 사용자 스마트폰의 Response를 역으로 보정하는 방식으로 구현하므로 내부적으로는 GPS와 플라잉 비콘 그리고 사용자 스마트폰이 삼각형을 이루어서 수학적으로 가장 근접한 값을 뽑아내는 방식이 된다. 이것은 수학적으로 정삼각형은 어떤 꼭지점에서 출발하던 수직으로 내려오는 선들의 교차점은 정 중앙에 위치한다는 이론과 동일하다. 즉, 세 개의 다른 점으로부터 시작된 선은 맵의 크기를 나타내고 교차점은 사용자 스마트폰의 위치를 나타낸다.다시 한번 더 기술하면 정삼각형의 세계의 꼭지점은 각각 GPS의 위치값,플라잉비콘의 위치값,사용자 스마트폰위치값으로 나뉘어지며,진정한 사용자 스마트폰의 위치값은 세 개의 꼭지점이 만나는 교차점이 된다는 이론이다. 이것은 각각의 값들이 교집합이기 때문이다.

도5는 Service Flow of Flying Beacon 즉, 플라잉 비콘의 서비스 흐름도를 나타낸 도면이다.

501과 같이 공중에 위치한 비콘으로부터 블루투스 신호는 주기적으로 계속하여 방송된다. 이렇게 방송된 신호는 502처럼 GPS의 위치값을 1차로 부여받는다. 이렇게 부여받은 위치값은 Inspection을 통해 사용자 스마트폰의 위치가 그 플라잉 비콘의 범위안에 포함되는지를 식별하게 된다. 이렇게 식별된 사용자 스마트폰위 위치는 GPS위치값과 플라잉비콘의 위치값을 통해 그 장소로 특정하게되고 그장소에 특정하게 된상태에서 그 장소에 기반한 정보를 제공하거나 보다 정밀한 사용자의 위치를 스마트폰 사용자에게 제공하게 된다.

503이 정보제공서비스를 제공하는 Contents Management Server를 나타낸것으로써 각각의 메시지 아이디를 Map pairring을 통해 그 위치에 맞는 정보를 Verify하게 되고 이렇게 Verify된 메시지는 또 한번 사용자가 인증되고 그 위치에 정확하게 있는 사용자인지 Verify를 수행하게 된다. 이런과정들은 전부 Flag값을 통해 제어되는데 505의 Flag Result와 Flag Transfer는 그런 Flag값들이 인증되고 교환되는 과정을 나타낸 것이다. 이렇게 Verify된 메시지는 506에서처럼 사용자의 스마트폰은 그 장소에 일치된 정보와 위치서비스를 제공받을수 있게 된다.

도6은 Service Diagram os Flying Beacon 즉, 플라잉 비콘의 서비스구성도를 나타낸 도면이다.

601의 어떤 한 스마트폰 사용자가 플라잉비콘의 Signal범위안에 위치한 position1에 들어갔을 때 사용자는 그 범위안에서 위치기반 정보제공서비스를 받을수 있다. 만약 사용자의 위치가 Position2로 이동했을 때 역시 사용자의 위치는 Position2에 위치하게 되며 플라잉비콘의 Position2의 범위안에 포함되게 된다. 이런식으로 사용자가 Position3이나 Position4에 가더라도 항상 공중에 떠 있는 플라잉 비콘의 범위안에 들어가게 되면 그 범위안은 GPS를 통해 1차 매핑이 이루어지고 2차로 플라잉 비콘의 의해 시그널의 범위가 맵으로 매핑변환되어 진다. 이렇게 맵으로 변환되어진 영역은 사용자가 특정한 공간의 맵안에 존재하는 것과 똑같이 되며,특정한 실내공간에서 특정한 장소에 위치시켜놓은 비콘을 활용하여 그 안에 위치한 사용자 스마트폰의 위치를 식별하고 그것을 통해 위치기반 서비스를 제공하는 똑같은 서비스를 제공할수 있게 되는 것이다. 만약, 사용자가 GPS의 범위안에서 사라지는 실내로 진입할경우에는 최종 GPS값으로 1차 맵매핑한후 플라잉 비콘이 실내에서 떠있을경우로 대체될수 있다. 즉, 실외에서 공중에 떠 있는 비콘의 신호를 수신하는 영역을 맵으로 매핑하여 사용자의 위치를 잡듯이 사용자가 실외에서 실내로 진입할경우에도 최종 GPS값을 1차값으로 사용하고,2차보정값인 플라잉 비콘을 실내로 진입시키면 그 실내도 플라잉 비콘의 맵으로 변환할수 있는 것이다.

즉,기존의 특정한 공간에 고정되어 위치시켜서 특정한 고정된 Access Point의 식별값으로만 사용되던 비콘을 공중에 뛰워서 이동하면서 그 주파수의 도달범위안에 있는 영역을 맵으로 변환하여 그 맵상의 범위 안에 있는 사용자에게 위치기반 서비스를 제공하는 것이 본 발명의 핵심이다.

이상 도면으로 설명한바와 같이 본 발명을 다시 자세히 설명하면 비콘을 특정한 공간의 고정된 위치로 설치해두고 고정된 값을 얻어서 그것을 통한 그 범위내의 위치를 산출하여 제공하는 위치제공서비스가 아니라 드론이나 연 혹은 풍선같은 공중에 위치할수 있는 기구를 사용하여 비콘을 공중에 머물거나 혹은 이동하도록 하여,그 신호가 도달되는 영역을 1차로 GPS로 맵화하고,그것을 통해 특정지어진 공간을 다시 2차로 공중에 설치된 플라잉비콘을 통해 맵화한다. 이렇게 맵화되어진 공간은 사용자 스마트폰을 다시 제 3차의 Access Point로 하여 정 삼각형의 꼭지점 교집합을 형성한다. 이렇게 형성되어진 공간의 맵상에서의 교차점은 사용자 스마트폰에 설치된 어플리케이션을 통해 구해지고 그 위치가 바로 처음 특정지어진 공간에서 사용자 스마트폰이 위치한 지점이 된다.

사용자 스마트폰은 플라잉 비콘의 Access Point의 하드웨어적인 Management기능도 하며,그 프로세스는 사용자의 위치가 플라잉 비콘의 주파수 도달 범위안에 들어갔을 때 활성화 되고,일정시간이 지나면 그 데이터는 DB에 저장되며,사용자 스마트폰은 다시 순수한 어플리케이션 사용자 모드로써 작동한다.

본 발명을 실제적으로 적용하기 위해 필요한 것은 이상의 자세한 발명프로세스를 소프트웨어적으로 구성을 한후 비콘을 공중에 위치시키기 위해 드론이나 연 혹은 풍선에 매달아 올리는 작업만 하면 된다. 즉, 기존의 비콘을 활용한 위치서비스는 단순히 특정한 공간에 비콘을 고정설치를 하고 그 공간의 맵을 비콘의 신호세기등의 정보와 매핑시켜서 그 공간에 들어오는 사용자의 스마트폰으로 위치서비스를 제공하였으나,플라잉비콘은 단 한 개의 비콘으로도 여러지역을 옮겨가면서 위치영역인지 서비스를 할수 있다는 점이 본 발명이 핵심 이점이다.

다시 말해 플라잉 비콘은 공간에 고정된 Access Point를 제공하는게 아니라 주파수 영역이 미치는 공간을 하나의 위치서비스를 제공할수 있는 영역으로 컨버팅하는 역할을 수행함으로써 기존에 한정된 지역을 인지할수 있는 위치기반서비스의 범위를 무한한 공간으로 확대할수 있다는 장점이 있다.

이상이 본발명의 주요내용으로써 플라잉 비콘이란 특정한 공간과 공중에 비콘을 위치시키고 그것을 통해 주파수가 도달하는 영역내를 모두 맵으로 변환한후 그 주파수 영역내에 들어오는 모든 사람과 사물에 대한 위치서비스를 제공할수 있으며,또한 공중에 떠 있는 비콘이 이동함으로써 무한한 공간을 위치서비스를 제공할 수 있는 영역으로 바꿀수 있다는데 그 의미가 크다.

AP : Access Point

Claims (7)

1. 공중에 떠 있는 플라잉 비콘 장치가 주기적으로 블루투스 신호를 방송하는 단계;
   어플리케이션이 설치된 스마트 기기가 상기 플라잉 비콘 장치의 상기 블루투스 신호의 방송 도달 범위 내에 진입한 후 상기 플라잉 비콘 장치로부터 상기 블루투스 신호를 수신하는 단계;
   상기 스마트 기기가 상기 스마트 기기에 내장된 GPS 맵과 상기 블루투스 신호를 비교하여 상기 플라잉 비콘 장치에 대한 1차 위치값을 산출하는 단계; 및
   상기 스마트 기기가 상기 블루투스 신호의 특성 정보를 이용하여 상기 1차 위치값을 보정하고, 상기 보정된 위치값을 2차 위치값으로 산출하는 단계;
   를 포함하는 플라잉 비콘 장치를 활용한 위치 기반 서비스 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 스마트 기기는 상기 1차 위치값과 상기 2차 위치값 간의 보정값이 오차 범위를 넘어서는 지 여부에 따라 사용자 모드로만 동작할 지, AP 매니저 및 사용자 디바이스를 병행하는 AP 매니저 병행 모드로 동작할 지를 결정하는 단계;
   를 더 포함하는 플라잉 비콘 장치를 활용한 위치 기반 서비스 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 스마트 기기는 상기 2차 위치값을 콘텐츠 관리 서버로 전송하는 단계;
   상기 스마트 기기는 상기 2차 위치값에 대한 메시지 아이디를 수신하는 단계;
   상기 스마트 기기는 상기 메시지 아이디를 사용자에 대한 유니크 아이디로 할당하는 단계; 및
   상기 스마트 기기는 상기 콘텐츠 관리 서버와 상기 메시지 아이디를 이용하여 통신하고, 상기 사용자에 대하여 상기 유니크 아이디를 이용하여 위치 기반 서비스 및 상기 2차 위치값에 대응하는 정보 제공 서비스를 제공하는 단계;
   를 더 포함하는 플라잉 비콘 장치를 활용한 위치 기반 서비스 방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 스마트 기기가 상기 1차 위치값을 산출하는 단계는
   상기 스마트 기기에 내장된 상기 GPS 맵에서 지정된 범위 안에서 상기 플라잉 비콘 장치와 상기 스마트 기기가 교집합으로 포함될 때 상기 플라잉 비콘 장치의 범위를 포함하는 맵에 기반하여 상기 1차 위치값을 산출하고,
   상기 스마트 기기가 상기 보정된 위치값을 상기 2차 위치값으로 산출하는 단계는
   상기 1차 위치값으로 산출된 맵의 범위 내에서 상기 스마트 기기와 상기 플라잉 비콘 장치 간의 응답 특성을 역으로 보정하여 상기 GPS 맵 내에서 상기 플라잉 비콘 장치, 및 상기 스마트 기기 간의 3차원 상대적 위치 정보를 산출하는, 플라잉 비콘 장치를 활용한 위치 기반 서비스 방법.
5. 제1항에 있어서,
   콘텐츠 관리 서버는 상기 플라잉 비콘 장치를 특정한 공간과 공중에 위치시키거나 이동시키는 단계;
   상기 콘텐츠 관리 서버는 상기 플라잉 비콘 장치로부터 상기 블루투스 신호가 도달하는 영역 내의 상기 스마트 기기와 통신함으로써 상기 상기 플라잉 비콘 장치로부터 상기 블루투스 신호가 도달하는 영역을 맵으로 변환하는 단계; 및
   상기 맵으로 변환된 영역 내에 진입하는 다른 사물에 대하여 특정 위치에 대응하는 위치 기반 서비스 및 정보 제공 서비스를 제공하는 단계;
   를 포함하는 플라잉 비콘 장치를 활용한 위치 기반 서비스 방법.
6. 공중에 떠 있는 플라잉 비콘 장치가 주기적으로 블루투스 신호를 방송하는 단계;
   어플리케이션이 설치된 스마트 기기가 상기 플라잉 비콘 장치의 상기 블루투스 신호의 방송 도달 범위 내에 진입한 후 상기 플라잉 비콘 장치로부터 상기 블루투스 신호를 수신하는 단계;
   상기 스마트 기기가 상기 플라잉 비콘 장치의 상기 방송 도달 범위 내에 진입한 후 GPS 맵을 이용한 1차 위치 매핑이 이루어지는 단계;
   상기 플라잉 비콘 장치로부터 수신한 상기 블루투스 신호에 의하여 상기 스마트 기기의 2차 위치 매핑이 이루어지는 단계; 및
   상기 스마트 기기에 대한 상기 2차 위치 매핑에 의하여 상기 스마트 기기에 대한 위치 기반 서비스 및 상기 2차 위치 매핑에 따른 정보 제공 서비스를 실행하는 단계;
   를 포함하고,
   상기 1차 위치 매핑이 이루어지는 단계는
   상기 스마트 기기의 사용자가 GPS 신호가 도달하지 않는 범위 내로 진입하는 경우에, 최종적으로 수신된 GPS 값으로 1차 위치 매핑이 이루어지고,
   상기 2차 위치 매핑이 이루어지는 단계는
   상기 플라잉 비콘 장치가 이동하여 상기 스마트 기기와 통신 가능한 공간으로 진입함으로써 상기 1차 위치 매핑에 기반한 상기 2차 위치 매핑이 이루어짐으로써 상기 위치 기반 서비스 및 상기 2차 위치 매핑에 대한 상기 정보 제공 서비스의 제공 영역을 확장하는, 플라잉 비콘 장치를 활용한 위치 기반 서비스 방법.
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