KR102392864B1 - 실내 측위 장치 및 방법 - Google Patents

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KR102392864B1 KR1020200067893A KR20200067893A KR102392864B1 KR 102392864 B1 KR102392864 B1 KR 102392864B1 KR 1020200067893 A KR1020200067893 A KR 1020200067893A KR 20200067893 A KR20200067893 A KR 20200067893A KR 102392864 B1 KR102392864 B1 KR 102392864B1
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Abstract

본 발명은 실내 측위 장치 및 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 사용자의 이동성 타입을 입력받는 모바일 기기, 상기 모바일 기기와 연결된 태그, 상기 태그로부터 상기 이동성 타입 정보를 전달받아 이동성 타입별로 그룹화하고, 상기 이동성 타입마다의 태그 개수를 고려하여 태그와의 메시지 전송시간을 스케줄링하는 앵커를 포함한다.

Description

실내 측위 장치 및 방법{Indoor positioning device and method}
본 발명은 다중 태그(Tag)를 활용한 근거리 무선통신 기반의 실내 측위 장치 및 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 사용자의 활동성향에 따라 태그의 이동성 타입을 분류하고 분류된 타입에 따라 메시지 전송 시간을 스케줄링 함으로써, 메시지 충돌로 발생하는 네트워크의 혼잡을 회피하여 실내에서 위치정보를 보다 정확하게 측위할 수 있는 실내 측위 장치 및 방법에 관한 것이다.
위치기반서비스(LBS: Location Based Service)는 2000년대 후반부터 스마트폰을 중심으로 시작한 소형 IT기기(단말)의 보급과 맞물려 사용자의 위치에 따라 서비스를 제공하는 것으로 이러한 시장은 급속도로 성장하고 있다. 종래의 위치기반서비스는 GPS를 활용하여 실외공간에 한정 되었으나, 서비스의 범위가 실내공간으로 점차 확대되고 있다.
현재 많이 활용되는 위치기반서비스는 GPS가 위성에서 보내는 신호를 수신하여 사용자의 위치를 계산하는 기술이다. GPS 위성 신호가 건물을 투과하면서 감쇄되거나 전리층과 대류층의 굴절, 다중경로의 오차 등의 이유로 오차범위가 100m 이상 발생하게 된다. 따라서 GPS 를 이용한 위치기반서비스는 1m의 오차에도 민감한 실내 측위 시스템에서 사용하기 어렵다.
근거리 무선통신 기술들이 발전함에 따라 Bluetooth, Wi-Fi, RFID, 초 광대역 통신(UWB, Ultra Wide Band) 등의 기술을 접목시켜 실내 환경에서 LBS를 제공하기 위한 연구개발이 진행되고 있다. 근거리 무선통신 기술 중에서 UWB는 무선 반송파를 사용하지 않고 3.1 ~ 10.6 GHZ대의 초 광대역을 사용하기 때문에 공간 해상도 및 투과율이 높다는 장점을 가진다. 따라서, UWB를 이용한 실내 측위 시스에서는 20cm 미만의 적은 오차범위를 가지게 된다.
종래의 실내 측위 시스템은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 태그(Tag)와 앵커(Anchor)간이 메시지를 서로 교환하고, 요청 메시지를 보내는 시간과 및 응답 메시지를 받는 시간에 대한 정보를 기반으로 태그(Tag)와 앵커(Anchor)간의 거리를 측정한다.
태그는 자신의 위치를 계산하기 전에 먼저 앵커와의 거리를 획득하기 위해 Poll 메시지를 전송한다. Poll 메시지를 수신한 앵커 노드는 Poll ACK 메시지를 태그 노드에게 전송하고, Poll ACK 메시지를 수신한 태그 노드는 Range Message를 다시 앵커 노드에게 회신한다. 앵커 노드는 상술한 3 단계의 메시지 교환을 통해 획득한 정보를 기반으로 하기의 [수학식 1]과 같이 계산하여 사용자의 모바일 디바이스와 태그 노드 사이의 거리를 알게 되고, 이 거리 정보는 Range Response 메시지에 기록하여 태그 노드에게 전송한다.
태그 노드는 복수 개의 앵커 노드와 메시지 교환하며, 각 앵커로부터 수신한 Range Response 메시지의 거리 정보와 미리 응용에 설정된 앵커 노드들의 (x, y)좌표를 삼각 측위 방법을 사용하여 자신의 좌표 값을 구할 수 있다.
Figure 112020057782117-pat00001
상기 종래의 방법은 단일 태그 노드의 위치를 추적하는 상황에서는 정상적으로 동작하지만, 추적해야 하는 태그 노드의 수가 수십 대 이상 일 경우 Poll 및 Ack 메시지의 교환이 네트워크 처리량의 범위를 초과하게 되어 네트워크를 혼잡하게 한다.
이와 같은, 네트워크의 혼잡은 메시지의 충돌로 인한 변조 또는 손실이 발생되기 때문에 위치를 정확히 측정할 수 없다. 또한, 스케줄링 되지 않은 많은 수의 태그 노드들이 각각 Poll 메시지를 전송하면, 응용 QoS(Quality of Service)를 감소시키는 문제로 이어진다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 실내 측위 시스템에서 사용자의 활동성향에 따라 이동성 타입을 구분 지어 동일한 이동성을 가진 태그들을 그룹화하고, 각 그룹에서 태그의 수에 따라 거리 측정을 위한 요청 메시지를 전송하는 시간을 스케줄링하는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 메시지의 충돌로 인한 네트워크의 혼잡을 회피할 수 있어 실내에서 위치정보를 보다 정확하게 제공할 수 있게 하는 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 사용자의 이동성 타입을 입력받는 모바일 기기; 상기 모바일 기기와 연결된 태그; 상기 태그로부터 상기 이동성 타입 정보를 전달받아 이동성 타입별로 그룹화하고, 상기 이동성 타입마다의 태그 개수를 고려하여 태그와의 메시지 전송시간을 스케줄링하는 앵커를 포함하는 실내 측위장치를 제공한다.
상기 앵커는, 상기 태그와의 메시지 교환을 통해 상기 태그의 위치좌표를 파악한다.
상기 앵커는, 상기 이동성 타입 별로 상기 태그 개수 카운트(Count) 값을 설정하고, 상기 Count 값에 따라 상기 태그의 전송시간을 할당하는 주기(Period) 값을 계산하고, 상기 Count 값과 상기 Period 값을 상기 태그에게 브로드캐스트하는 것을 특징으로 한다.
상기 앵커는, 상기 Count 값을 하기 수식 1으로 전체 전송시간에 대한 상기 이동성 타입 별 기대값(Group) 값을 계산하고, 상기 Group 값을 하기 수식 2으로 Period 값을 계산하는 것을 특징으로 한다.
Figure 112020057782117-pat00002
- 수식 1
여기서,
Figure 112020057782117-pat00003
는 이동성 타입 별 메시지 전송시간에 대한 기대값,
Figure 112020057782117-pat00004
는 이동성 타입 별 태그의 개수를 나타낸다.
Figure 112020057782117-pat00005
- 수식 2
여기서,
Figure 112020057782117-pat00006
은 1 사이클의 메시지 전송시간,
Figure 112020057782117-pat00007
은 이동성 타입 별 할당되는 전송시간,
Figure 112020057782117-pat00008
는 이동성 타입 별 메시지 전송시간에 대한 기대값,
Figure 112020057782117-pat00009
은 이동성 타입에 따라 할당된 시간을 나타낸다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 실내 측위 방법에 있어서, 모바일 디바이스가 이동성 타입을 입력받는 단계; 태그가 상기 이동성 타입을 앵커로 전송하는 단계; 상기 앵커가 상기 이동성 타입을 그룹화하는 단계; 상기 앵커가 상기 그룹 별로 할당되는 메시지 전송시간을 계산하여 스케줄링하는 단계; 및 상기 스케줄링된 전송시간에 따라 태그와 메시지를 전송하는 단계; 및 상기 메시지의 거리 정보를 통해 상기 태그의 위치좌표를 파악하는 단계;를 포함하는 실내 측위 방법을 제공한다.
상기 태그의 위치좌표는, 상기 메시지를 통해 계산된 거리 정보를 이용하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같은 본 발명의 실내 측위 장치 및 방법에 따르면, 사용자의 활동 성향에 따라 태그의 이동성을 구분하고, 이동성 타입 별로 거리 정보의 메시지를 전송할 시간을 할당하여 메시지를 전송하게 됨으로써, 네트워크의 충돌로 인한 혼잡을 회피할 수 있어 보다 많은 사용자가 이용할 수 있는 효과를 제공한다.
본 발명은 사용자의 활동 성향에 따라 구분되는 이동성 타입 별로 메시지를 전송하므로 응용 QoS(Quality of Service)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 앵커와 태그, 태그와 모바일 디바이스 상호간을 초광대역 통신(UWB), 블루투스, 와이파이 등의 근거리 무선통신 방식으로 적절하게 조합하여 사용할 수 있어, 종래 위치 기반 시스템의 정해진 통신방식보다 선택폭을 넓힐 수 있고, 건물이나 장소에 적합하게 구축할 수 있다. 예를 들어, 다양한 센서 노드 관리 및 액추에이터 제어 등의 네트워크 통신이 필요한 스마트 팜과 같은 장소에 구축될 수 있다.
또한, 본 발명은 모바일 디바이스를 안드로이드 외의 다양한 OS를 기반으로 구축할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 초 광대역 통신(UWB, Ultra Wide Band)을 이용하여 실내 위치 측정 시 20cm 미만의 적은 오차범위를 가질 수 있다. 또한, 극장, 대형마트, 병원 등과 같은 다양한 실내 환경에서 정확한 위치정보를 획득하여 사용자에게 위치정보에 대한 편리성을 제공할 수 있다.
도 1 및 도 2는 종래의 태그와 앵커의 메시지 교환을 설명하기 위한 예시도이다.
도 3 및 도 4는 실내 측위 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 5 및 도 6는 이동성 타입 별 할당된 전송시간을 설명하기 위한 예시도이다.
도 7는 도 6의 주기(Period) 별로 태그(130)과 앵커(110)의 스케줄링을 설명하기 위한 통신 흐름도이다.
도 8은 실내 측위 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명의 목적 및 효과, 그리고 그것들을 달성하기 위한 기술적 구성들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이와 같은 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
이하에서는 도면에 도시한 실시 예에 기초하면서 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본원이 이러한 실시 예와 도면에 제한되는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성에 대하여 상세히 설명한다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 실내 측위 장치(100)은 앵커(110), 모바일 디바이스(120), 태그(130)를 포함하고, 상기 앵커(110)에는 타입 설정부(140)가 구비되며, 상기 모바일 디바이스(120)에는 타입 그룹부(150)가 구비된다.
구체적으로 상기 모바일 디바이스(120)의 타입 설정부(140)는 사용자가 직접 자신의 활동성향에 따라 이동성 타입을 입력할 수 있는 구성으로 태그(130)의 이동성이 많고 적음에 따라 이동성 타입이 설정되게 한다. 이를 위해 모바일 디바이스(120)에 별도의 어플리케이션이 설치될 수도 있다.
동일한 이동성 타입을 갖는 태그(130)들은 타입 그룹부(150)에서 이동성 타입 별로 그룹화된다. 이렇게 하는 이유는 동일 그룹에 속한 태그(130)의 개수를 고려하여 앵커(110)과 태그(130)간의 메시지 전송시간을 스케줄링하기 위해서이다.
앵커(110)는 복수 개가 소정 간격 이격되어 건물 내에 배치되며, 태그(130)의 위치를 삼각 측위 연산으로 제공할 수 있도록 적절하게 배치된다. 이러한 앵커(110)는 도면에는 3개로 예를 들어 도시하고 있지만, 그 이상의 개수를 설계하는 것도 얼마든지 가능하다.
상기 앵커(110)와 일련의 통신방식으로 메시지를 송수신하는 태그(130)가 제공된다. 또 태그(130)는 사용자가 휴대하는 모바일 디바이스(120)와 일련의 통신방식 중 하나의 통신방식으로 연결되어 있다. 상기 통신방식은 유무선 통신방식 중 하나일 수 있으며, 예를 들면 Bluetooth, Wi-Fi, RFID, UWB 등을 말할 수 있다.
앵커(110)는 태그(130)와 서로 메시지를 교환하면서 메시지 송신 시간과 수신 시간 정보를 기반으로 태그(130)간의 거리를 측정하게 된다. 상기 메시지 교환을 통해 측정된 거리 정보는 앵커(110)와 태그(130) 간에서 메시지가 송수신되는 시간을 기반으로 한 정보일 수 있다. 그리고 상기 태그(130)는 측정된 거리정보와 앵커들의 좌표정보를 이용하여 자신의 위치 좌표를 획득한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 메시지는 제 1 내지 제 4 메시지로 이루어질 수 있다. 제 1 메시지는 태그(130)가 앵커(110)와의 거리를 획득하기 위해 앵커(110)에게 전송하는 Poll 메시지이다. 또한, 제 2 메시지는 상기 제 1 메시지를 수신한 앵커(110)가 태그(130)에게 전송하는 Poll Ack 메시지이고, 제 3 메시지 상기 제 2 메시지를 수신한 태그(130)가 다시 앵커(110)에게 회신하는 Range 메시지이다. 제 4 메시지는 앵커(110)가 제 1 내지 제 3 메시지들을 기초로 하여 획득한 거리 정보를 태그(130)에게 전송하는 Range Response 메시지이다. 상기 앵커(110)는 상기 제 4 메시지를 기반으로 태그(130) 사이의 거리를 계산할 수 있게 된다.
태그(130)는 상기 앵커(110)들과 상기 제 1 내지 제 4 메시지들의 송수신 과정을 모두 진행하고, 각 앵커(110)으로부터 수신된 제 4 메시지의 거리 정보와 기설정된 앵커(110)의 좌표를 이용하여 자신의 위치좌표를 획득하게 된다. 실시 예에서 위치좌표에는 삼각측위 연산방법이 사용된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 삼각 측위 연산을 이용한 태그(130)의 위치좌표는 복수 개의 앵커(110) 각각을 중심점으로 하고, 중심점에서 태그(130)까지의 거리를 반지름으로 하여 형성된 원 또는 구를 통해 얻을 수 있다. 즉, 복수의 원 또는 구들의 교점이 태그(130)의 위치좌표가 된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 3 개의 앵커(앵커 1 내지 3)(110)는 (x, y)의 평면상에 위치하며, 태그(130)까지의 거리를 반지름(r1, r2, r3)으로 하는 3 개의 원을 형성할 수 있고, 3 개의 원들이 만나는 하나의 교점이 태그의 위치좌표(
Figure 112020057782117-pat00010
,
Figure 112020057782117-pat00011
)가 된다. 마찬가지로, 4 개의 앵커(미도시)가 (x, y, z)의 3차원의 입체 공간에 위치하게 된다면, 태그(130)까지의 거리를 반지름(r1 내지 r4)(미도시)으로 하는 4 개의 구들이 형성될 것이며, 4 개의 구들의 교점이 태그의 위치좌표(
Figure 112020057782117-pat00012
,
Figure 112020057782117-pat00013
,
Figure 112020057782117-pat00014
)가 되는 것이다.
태그(130)는 앵커(110)에 제 1 메시지를 전송할 때, 상기 메시지의 헤더에 소정 비트(예를 들어, 2 bit)를 추가하여 태그(130)의 이동성 타입을 앵커(110)에게 제공할 수 있다. 여기서, 메시지의 헤더를 이용하는 것은 제어정보를 포함하는 헤더가 수신측에서 데이터 해석을 보다 빠르게 할 수 있기 때문이다. 또한, 상기 비트정보는 실내 측위 장치(100)의 관리자에 의해 기 설정되는 정보이며, 이동성 타입에 따라 이진수로 표현될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 태그(130)의 이동성 타입은 다음과 같이 정의할 수 있다. 실시 예는 A ~ D와 같이 4개로 분류한다. 이동성 A 타입은 (00)의 이진수를 가지며 이동성이 많아 위치 변화가 자주 있는 경우에 해당된다. 또한, (01)의 이진수를 갖는 이동성 B 타입은 A 타입보다 움직임이 적고 C 타입보다 움직임이 많은 경우이고, (10)의 이진수를 갖는 이동성 C 타입은 이동성이 가장 적어 위치 변화가 거의 없는 경우이다. 이동성 D 타입은 (11)의 이진수를 가지고, 추후 필요에 의해 사용하도록 예약되는 경우로 구분될 수 있다. 물론 더 다양하게 설정할 수도 있을 것이다.
이와 같이, 타입 설정부(140)에 의해 이동성 A, B, C, D 타입이 설정되고, 앵커(110)에 마련된 타입 그룹부(150)는 이러한 타입 정보들을 전송받은 후 동일한 이동성 타입을 갖는 태그(130)들을 그룹화한다. 이는 태그(130)의 수가 수십 대 이상일 경우 앵커(110)과 태그(130) 간 메시지의 처리량을 넘어 네트워크 통신이 혼잡해 지는 것을 회피하고자 복수의 태그(130)를 사용자의 활동성향에 기초하여 A~D와 같이 구분하고, 각 타입의 그룹 별로 메시지 전송시간을 할당하여 메시지 전송을 스케줄링하기 위함이다.
도 5에는 이동성 타입 별로 메시지 전송시간을 나타내는 메시지 포맷 구성도이다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 앵커(110)은 전체 1 사이클의 메시지 전송시간 (
Figure 112020057782117-pat00015
)을 이동성 A 타입의 Interval_A, B 타입의 Interval_B, C 타입의 Interval_C로 구획하고, 그룹화된 각 타입 별로 할당될 전송시간을 계산한다.
구체적으로, 건물 내에 설치된 복수 개의 앵커(110)들은 각 그룹 별 태그(130)의 개수 (
Figure 112020057782117-pat00016
)를 추출한다. 상기 앵커(110)은 태그(130)로부터 제 1 메시지를 수신하게 되면, 그룹 별 태그(130)의 개수(
Figure 112020057782117-pat00017
)는 업데이트된다. 그리고 업데이트된 이동성 타입의 태그 개수는 하기 [수학식 2]와 같이 기댓값 (
Figure 112020057782117-pat00018
)으로 계산될 수 있다.
Figure 112020057782117-pat00019
여기서,
Figure 112020057782117-pat00020
는 그룹에 따른 전송시간이 할당되는 기대값,
Figure 112020057782117-pat00021
는 그룹에 속한 태그의 개수, N 은 태그의 이동성 타입을 나타낸다. 가중치는 사용자가 미리 설정한 값에 해당되며
Figure 112020057782117-pat00022
… 으로 표현할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 [수학식 2]은
Figure 112020057782117-pat00023
, (단,
Figure 112020057782117-pat00024
,
Figure 112020057782117-pat00025
) 와 같이 표현될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 가중치를
Figure 112020057782117-pat00026
로 가정하여 '
Figure 112020057782117-pat00027
' 의 비율로 앵커(110)은
Figure 112020057782117-pat00028
내의 전송시간을 할당하게 된다. 여기서, 가중치는 실내 측위 장치(100)의 관리자가 기 설정한 값에 해당된다.
앵커(110)은 하기의 [수학식 3]을 이용하여 그룹 별 태그(130)의 제 1 메시지 전송 시간을 다시 계산한다. 이는 실제 각 그룹에 할당되는 전송시간
Figure 112020057782117-pat00029
을 계산하기 위함이다.
Figure 112020057782117-pat00030
여기서,
Figure 112020057782117-pat00031
은 1 사이클의 메시지 전송 시간,
Figure 112020057782117-pat00032
은 전체 1 사이클에서 할당하는 기댓값,
Figure 112020057782117-pat00033
는 그룹에 따라 할당되는 전송시간의 기대값,
Figure 112020057782117-pat00034
은 그룹에 할당되는 전송시간에 해당된다.
이후, 앵커(110)은 하기의 [수학식 4]를 통해 각 태그(130)마다 제 1 메시지를 전송하도록 전송시간을 할당하는 주기(
Figure 112020057782117-pat00035
) 를 계산한다.
Figure 112020057782117-pat00036
여기서,
Figure 112020057782117-pat00037
은 1 사이클의 메시지 전송 시간,
Figure 112020057782117-pat00038
은 그룹에 할당되는 전송시간,
Figure 112020057782117-pat00039
는 그룹에 따른 전송시간이 할당되는 기대값,
Figure 112020057782117-pat00040
은 그룹에 따라 메시지를 전송하기 위해 할당된 시간에 해당된다.
도 6은 도 5에서 앵커(110)이 타입 별로 할당된 전송시간(Interval_A, Interval_B, Interval_C)을 그룹 내 존재하는 태그(130) 수에 따라 다시 전송시간을 할당하는 구성도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 이동성 A 타입은 3 개의 태그(130)로 구성되어 있어, Interval_A를 Period_A-1, Period_A-2, Period_A-3의 전송 시간으로 할당된다. 마찬가지로, 4 개의 태그를 가진 이동성 B 타입은 Interval_B를 Period_B-1, Period_B-2, Period_B-3, Period_B-4으로 할당되고, 3개의 태그를 가진 이동성 C 타입은 Interval_C를 Period_C-1, Period_C-2, Period_C-3으로 할당된다.
여기서, 태그(130)과 앵커(110)은 그룹 별로 정해진 전송시간에만 메시지를 전송할 수 있으며, 전송하기 위해 할당된 시간은 타입 별로 동일하거나 다를 수 있다. 또한, 할당된 전송시간은 그룹에 속한 태그(130)의 수의 증감에 따라 변화할 수 있다.
앵커(110)는 제 1 메시지를 수신할 때 마다 새로운 태그(130)로부터 계산된 주기(
Figure 112020057782117-pat00041
)의 값을 업데이트하고, 앵커(110)는 업데이트된
Figure 112020057782117-pat00042
의 값과
Figure 112020057782117-pat00043
의 값을 태그(130)에게 제 2 메시지로 브로드캐스트한다. 여기서, 브로드캐스트 동작은 앵커(110)의 대표 노드에서만 수행된다.
도 7은 도 6의 Period 별 태그(130)과 앵커(110)의 스케줄링을 설명하기 위한 통신 흐름도이다.
태그(130)는 자신의 이동성 타입을 앵커(110)에게 전송한다. 상기 앵커(110)는 태그(130)의 이동성 타입과 동일한 그룹의 Count 값을 증가시키고, Count 값에 따라 태그(130) 간의 거리 값 및 주기(
Figure 112020057782117-pat00044
)을 계산하게 된다. 앵커(110)는 상기 계산된 Count 값, 거리 값,
Figure 112020057782117-pat00045
을 태그(130)에게 전송하는 것을 반복한다. 이때 앵커(110)는 새로운 태그(130)로부터
Figure 112020057782117-pat00046
의 값을 계산하고, 새로운
Figure 112020057782117-pat00047
의 값과
Figure 112020057782117-pat00048
의 값을 태그(130)에게 브로드캐스트한다.
태그(130)가 상기 앵커(110)와의 통신 범위를 벗어나게 되면, 앵커(110)는 해당 태그(130)가 속한 그룹의 Count 값을 하나 감소시키고, 앵커(110)은 감소된 Count 값을 기반으로 주기(
Figure 112020057782117-pat00049
)를 다시 계산한다. 앵커(110)는 계산된
Figure 112020057782117-pat00050
의 값과
Figure 112020057782117-pat00051
의 값을 브로드캐스트하고 복수의 태그(130)들에게 변동된 스케줄링을 제공한다.
여기서, 태그(130)들는 자신과 동일한 그룹의 제 2 메시지를 수신할 경우, 상기 태그(130)는 해당 그룹의
Figure 112020057782117-pat00052
및
Figure 112020057782117-pat00053
값을 확인할 수 있다. 이때, 제 2 메시지에 기록된
Figure 112020057782117-pat00054
의 값이 기 설정값보다 큰 경우, 앵커(110)는
Figure 112020057782117-pat00055
의 값을 계산하여 새로 업데이트하고, 태그(130)에게 전송된다. 또한, 제 2 메시지에 기록된
Figure 112020057782117-pat00056
의 값이 기 설정값보다 작을 경우, 앵커(110)는 상기
Figure 112020057782117-pat00057
의 값을 하나 감소시킨다. 그 외, 제 2 메시지에 기입된 이동성 타입과 다른 그룹의 태그(130)들은 해당 메시지를 무시할 수 있다.
태그(130)는 제 3 메시지를 앵커(110)에게 전송하고, 앵커(110)는 다시 제 4 메시지를 태그(130)에게 회신한다. 태그(130)는 제 1 내지 제 4 메시지의 교환을 복수의 앵커(110)과 모두 진행한다.
도 8은 본 발명의 실내 측위 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
타입 설정부(140)는 사용자의 활동성향에 따라 태그(130)의 이동성 타입을 설정한다. 각 타입은 모바일 디바이스(120)의 사용자가 미리 설정할 수 있다. 모바일 디바이스(120)를 사용하는 사용자는 자신의 활동성향을 미리 판단할 수 있기 때문이고, 예컨대, A~D 타입 중 하나를 선택할 수 있을 것이다. 그리고 사용자는 이러한 A~D 타입 중 하나를 선택할 수 있다. 물론 선택된 타입은 추후에 사용자가 변경할 수 있음은 당연하다 할 것이다.
모바일 디바이스(120)은 타입 설정부(140)를 통해 사용자의 이동성 타입을 입력받는다(S100). 이처럼 기본적으로 모든 모바일 디바이스(120)는 사용자의 활동 성향에 따라 이동성 타입이 미리 셋팅된 상태에서 이하에서 설명하게 되는 본 발명의 스케줄링이 진행되게 될 것이다.
사용자가 건물 내에 들어오게 되면, 사용자 주위에 배치된 복수 개의 앵커(110)들은 모바일 디바이스(120)에 연결된 태그(130)와 통신을 수행하게 된다. 앵커(110)와 태그(130)은 소정 통신방식을 이용하여 메시지를 주기적으로 전송하게 된다.
이러한 통신 수행에 따라 태그(130)는 앵커(110)로 이동성 타입 정보를 포함하는 제 1 메시지를 전송한다(S200). 태그(130)가 복수 개의 앵커(110)와 통신하는 것은 보다 정확하게 태그(130)의 위치정보를 계산하기 위함이다.
각 앵커(110)은 이동성 타입에 따라 태그(130)을 그룹화하고(S300), 각 그룹 별로 태그 개수의 카운트(
Figure 112020057782117-pat00058
)를 업데이트한다. 실시 예에 따르면, 이동성 A 타입을 가지는 태그(130)은 앵커(110)에게 제 1 메시지를 전송할 경우, 앵커(110)은 이동성 A 타입인 태그(130)들을 그룹화하고,
Figure 112020057782117-pat00059
의 값을 증가시키게 된다. 이와 반대로, 이동성 A 타입을 가지는 태그(130)가 앵커(110)와 일정 통신 범위를 벗어나게 되어 제 1 메시지를 전송할 수 없을 경우, 앵커(110)은 이동성 A 타입인 태그(130)가 속한 그룹의
Figure 112020057782117-pat00060
의 값을 감소시키게 된다. 마찬가지로, 이동성 B~D 타입을 가지는 태그(130)는 앵커(110)에게 제 1 메시지의 전송에 따라 이동성 타입이 동일한 태그들끼리 그룹화하고, 각 그룹 별로 태그 개수의 카운트(
Figure 112020057782117-pat00061
,
Figure 112020057782117-pat00062
,
Figure 112020057782117-pat00063
)가 변동되어 값을 업데이트할 수 있다.
상기 앵커(110)는 상기 제 1 메시지를 통해 그룹 별 할당될 전송시간을 계산한다(S400). 앞에서 설명한 바와 같이, 앵커(110)는 전체 1 사이클의 메시지 전송시간(
Figure 112020057782117-pat00064
)을 이동성 타입의 그룹 별 할당될 전송시간(Interval_A 내지 C)을 계산한다. 그리고, 각 그룹에 속한 태그(130)의 개수를 고려하여 각 태그(130)마다 할당되는 주기(
Figure 112020057782117-pat00065
)을 계산한다.
상기 앵커(110)는 각 그룹 별 주기(
Figure 112020057782117-pat00066
) 및 카운트(
Figure 112020057782117-pat00067
)를 포함하는 제 2 메시지를 태그(130)에게 브로드케스트한다. 이에 따라, 태그(130)는 각 그룹 별
Figure 112020057782117-pat00068
및
Figure 112020057782117-pat00069
에 따라 변동된 스케줄링을 알게 된다. 앵커(110)는 자신의 통신 범위 내의 태그(130)와 통신하여 메시지 전송시간을 스케줄링할 수 있다.
이처럼 메시지 전송시간을 스케줄링할 수 있고, 그 스케줄링에 따라 메시지 전송이 이루어지기 때문에, 앵커(110)와 태그(130) 사이에 발생할 수 있는 메시지 충돌을 방지할 수 있게 된다.
한편, 앵커(110)은 스케줄링된 메시지의 거리 정보와 기 설정된 앵커(110)의 좌표값을 삼위 측량 방법을 사용하여 현재 태그(130) 자신의 위치좌표를 계산할 수 있다(S500). 따라서, 실내 측위 장치(100)는 소정 장소에 위치하고 있는 하나 이상의 모바일 디바이스(즉 사용자)(120)의 위치를 알 수 있게 된다.
이상과 같이 본 발명의 도시된 실시 예를 참고하여 설명하고 있으나, 이는 예시적인 것들에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 요지 및 범위에 벗어나지 않으면서도 다양한 변형, 변경 및 균등한 타 실시 예들이 가능하다는 것을 명백하게 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적인 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 실내 측위 장치
110: 앵커
120: 모바일 디바이스
130: 태그
140: 타입 설정부
150: 타입 그룹부

Claims (6)

  1. 사용자의 이동성 타입을 입력받는 모바일 기기;
    상기 모바일 기기와 연결된 태그;
    상기 태그로부터 상기 이동성 타입 정보를 전달받아 이동성 타입별로 그룹화하고, 상기 이동성 타입마다의 태그 개수를 고려하여 태그와의 메시지 전송시간을 스케줄링하는 앵커를 포함하는 실내 측위 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 앵커는,
    상기 태그와의 메시지 교환을 통해 상기 태그의 위치좌표를 파악하는 것을 특징으로 하는 실내 측위 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 앵커는,
    상기 이동성 타입 별로 상기 태그 개수의 카운트(Count) 값을 설정하고,
    상기 Count 값에 따라 상기 태그의 전송시간을 할당하는 주기(Period) 값을 계산하고,
    상기 Count 값과 상기 Period 값을 상기 태그에게 브로드캐스트하는 것을 특징으로 하는 실내 측위 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 앵커는,
    상기 Count 값을 하기 수식 1으로 연산하여 전체 전송시간에 대한 상기 이동성 타입 별로 기대값(Group 값)을 계산하고,
    상기 Group 값을 하기 수식 2로 연산하여 Period 값을 계산하는 것을 특징으로 하는 실내 측위 장치.
    Figure 112020057782117-pat00070
    ― 수식 1
    여기서,
    Figure 112020057782117-pat00071
    는 이동성 타입 별 메시지 전송시간에 대한 기대값,
    Figure 112020057782117-pat00072
    는 이동성 타입 별 태그의 개수를 나타낸다.
    Figure 112020057782117-pat00073
    ― 수식 2
    여기서,
    Figure 112020057782117-pat00074
    은 1 사이클의 메시지 전송시간,
    Figure 112020057782117-pat00075
    은 이동성 타입 별 할당되는 전송시간,
    Figure 112020057782117-pat00076
    는 이동성 타입 별 메시지 전송시간에 대한 기대값,
    Figure 112020057782117-pat00077
    은 이동성 타입에 따라 할당된 시간을 나타낸다.
  5. 실내 측위 방법에 있어서,
    모바일 디바이스가 이동성 타입을 입력받는 단계;
    태그가 상기 이동성 타입을 앵커로 전송하는 단계;
    상기 앵커가 상기 이동성 타입을 그룹화하는 단계;
    상기 앵커가 상기 그룹 별로 할당되는 메시지 전송시간을 계산하여 스케줄링하는 단계;
    상기 스케줄링된 전송시간에 따라 태그와 메시지를 전송하는 단계; 및
    상기 메시지의 거리 정보를 통해 상기 태그의 위치좌표를 파악하는 단계;를 포함하는 실내 측위 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 태그의 위치좌표는,
    상기 메시지를 통해 계산된 거리 정보를 이용하는 것을 특징으로 하는 실내 측위 방법.

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