KR102446117B1

KR102446117B1 - 실시간 작업자 실내위치 측위방법

Info

Publication number: KR102446117B1
Application number: KR1020200150081A
Authority: KR
Inventors: 김형선; 이대엽; 신철수; 송정민
Original assignee: (주)덱스타
Priority date: 2020-11-11
Filing date: 2020-11-11
Publication date: 2022-09-22
Also published as: KR20220064026A

Abstract

본 발명은 서버컴퓨터(10), 데이터베이스(20), 무선공유기(30) 및 작업자 단말기(40)가 네트워크로 연결되고, 서버컴퓨터(10)에 의해 연산처리가 수행되는 실시간 작업자 실내위치 측위방법으로서, 서버컴퓨터(10)의 단위거리 선정부(100)가 대상 실내 크기에 따른 셀 단위 거리를 선정하는 S100 단계; 서버컴퓨터(10)의 맵 생성부(200)가 설치물이 있는 환경에서의 시그널 맵 및 설치물이 없는 환경 하에서 시그널 맵을 생성하는 S200 단계; 서버컴퓨터(10)의 신호 감소율 산출부(300)가 각 설치물의 거리별 신호 감소율을 산출하는 S300 단계; 및 서버컴퓨터(10)의 위치정보 산출부(400)가 S300 단계의 신호 감소율을 이용하여, 사용자의 위치정보를 산출하는 S400 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 작업자 실내위치 측위방법이다.

Description

실시간 작업자 실내위치 측위방법{Real-time Indoor Position Method for worker}

본 발명은 실시간 작업자 실내위치 측위방법에 관한 것이다. 구체적으로는 실내 설치물을 반영하여 실시간 작업자 실내위치를 측위하는 기술에 관한 것이다.

실외위치 측위 기술의 비약적인 발달로 인해 다양한 서비스(네비게이션, 휴대전화 위치 추적 등)가 개발되어 생활편의에 많은 도움을 주고 있다.

이로 인해 실외위치뿐 아니라 일반적으로 가장 많은 활동영역인 실내위치 측위에도 다양한 기술이 개발 및 활용되고 있다.

지문인식 측위(Fingerprint) 방식은 맵매칭 기반 측위 방법 중 하나로 전파맵 구축을 위한 사전수집 단계와 수신호세기 리스트와의 전파맵 맵 매칭으로 나뉜다. 먼저 전파맵 구축을 위해 실내공간 내 임의의 와이파이(Wi-Fi) 수신호세기 리스트를 결합하여 전파맵을 구축 및 저장한다. 이후 측위점에서 앞서 측정된 수신호 세기 리스트와 저장된 전파맵과의 맵 매칭을 통해 단말기의 위치를 결정한다. 하지만 지문인식 측위는 실내환경이 바뀔 경우 사전수집 정보의 갱신이 필요하며, 수집주기에 따른 수집비용과 정보 갱신에 따른 정확도 사이에서 상충문제가 존재한다. 전파맵과의 맵 매칭을 통해서 단말기의 위치를 추정하는 방식은 차량 기반의 실내 측위 방식이라고 볼 수 있지만, 전파맵을 구성하는 역할은 인프라의 역할이라 할 수 있다.

왕복이동시간 기반 다변측위는 Wi-Fi 접속점으로의 펄스요청시간과 왕복 후 단말에서 펄스 도착시간의 시간 차이값에서 Wi-Fi 접속점에서의 지연시간을 제거한 후 이를 거리로 환산하는 다변측위를 의미한다.

기존 지문인식(Fingerprint) 측위 기술은 실내 설치물의 위치나 지형 변경 등의 이유로 미리 측정된 라디오맵(Radio Map)의 변동이 발생 되는 경우 라디오맵(Radio Map) 재생성을 위해 초기 트레이닝(Training)과정을 반복해야 하는 문제점이 있다.

왕복이동시간 기반 다변 측위 기술은 Wi-Fi의 위치를 사전에 알아야 하는 부분 및 전파 차단, 반사, 굴절, 흡수 등의 신호 방해 요소로 인한 추정 오차가 발생하는 문제점이 있다.

본 발명은 현재 보편적으로 사용되는 실내위치 측위 기술인 지문인식(Fingerprint) 측위 및 왕복 이동시간 기반 다변 측위 기술의 단점을 보완하며 보다 정확한 사용자 위치를 확보할 수 있다.

(문헌 1) 한국공개특허공보 제10-2019-0121275호(2019.10.25)

본 발명에 따른 실시간 작업자 실내위치 측위방법은 다음과 같은 해결과제를 가진다.

첫째, 지문인식 측위 방법의 단점인 시그널 맵 재생성 과정을 생략하고자 한다.

둘째, 설치물이 있는 환경에서도 위치 정확도가 향상된 사용자 위치를 계산하고자 한다.

본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명은 서버컴퓨터, 데이터베이스, 무선공유기 및 작업자 단말기가 네트워크로 연결되고, 서버컴퓨터에 의해 연산처리가 수행되는 실시간 작업자 실내위치 측위방법으로서, 서버컴퓨터의 단위거리 선정부가 대상 실내 크기에 따른 셀 단위 거리를 선정하는 S100 단계; 서버컴퓨터의 맵 생성부가 설치물이 있는 환경에서의 시그널 맵 및 설치물이 없는 환경 하에서 시그널 맵을 생성하는 S200 단계; 서버컴퓨터의 신호 감소율 산출부가 각 설치물의 거리별 신호 감소율을 산출하는 S300 단계; 및 서버컴퓨터의 위치정보 산출부가 S300 단계의 신호 감소율을 이용하여, 사용자의 위치정보를 산출하는 S400 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 작업자 실내위치 측위방법이다.

본 발명에 있어서, S100 단계 전에, 모델러로 무선공유기 및 실내 설치물을 포함하는 초기 실내 정보 모델링을 하여 상기 데이터베이스에 저장될 수 있다.

본 발명에 있어서, S100 단계는 실내 면적의 가로길이와 세로길이가 동일하면 동일거리를 기준으로 하고, 실내 면적의 가로길이와 세로길이가 다르면 더 긴 길이를 기준으로 하여, 신호 세기 측정 횟수 만큼 나누어 측정단위 거리를 구할 수 있다.

본 발명에 있어서, S200 단계는 시그널 맵 생성을 위해, 무선 신호에 영향을 미치는 설치물이 없는 환경 및 상기 설치물이 있는 환경의 신호 영향도를 무선 환경에서 각각 트레이닝할 수 있다.

본 발명에 있어서, 시그널 맵을 생성하지 않은 무선공유기를 배치하는 S210 단계를 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 작업자 단말기가 S100 단계에서 선정된 단위 거리만큼 순차적으로 이동되면서, 각 이동 위치에서 무선 장치의 신호 세기를 측정하는 S220 단계를 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 맵 생성부는 S100 단계에서 선정된 모든 단위 거리를 이동하면서 측정을 완료하였는지 여부를 검증하며, 미측정된 단위 거리가 확인되면 측정 미완료로 판정하여, S220 단계를 반복수행시키는 S230 단계를 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, S230 단계를 통해 상기 측정이 완료로 판정되면, 모든 단위 거리별 신호 세기를 측정한 데이터 테이블인 시그널맵을 생성하고, 각 무선공유기 모델 속성에 해당 신호 세기 정보를 저장하는 S240 단계를 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 맵 생성부는 설치물이 없는 각 환경 및 설치물별 각 환경에 대한 모든 시그널 맵을 생성하였는지 여부를 검증하며, 미생성된 시그널 맵이 확인되면, 시그널 맵이 미생성된 무선공유기에 대하여, S220 내지 S240 단계를 반복수행하도록 하는 S250 단계를 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, S300 단계는 S200 단계를 통해 산출된 설치물이 없는 환경의 시그널 맵 데이터 셋과 설치물별 시그널 맵 데이터 셋을 활용하여 거리별 신호 감소율을 산출하는 S310 단계를 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 신호 감소율은 다음 수식으로 산출할 수 있다.

[수식]

(여기서, SR은 신호 감소율, MSM은 설치물별 시그널 맵, SM은 설치물이 없는 시그널 맵이다.)

본 발명에 있어서, 상기 신호 감소율 산출부는 설비별 모든 거리의 신호 감소율을 산출하였는지 검증하며, 검증결과 신호 감소율 일부 미산출로 판정되면, S310 단계를 반복수행하도록 하는 S320 단계를 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, S320 단계를 통해 상기 신호 감소율이 모두 산출 완료된 것으로 판정되면, S310 단계에서 구한 각 설치물의 거리별 신호 감소율 데이터를 설치물 정보에 입력하여 데이터베이스에 저장하는 S330 단계를 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, S400 단계는 다변 측위 방법으로 사용자의 위치정보를 먼저 산출하는 S410 단계를 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 다변 측위에 사용된 각 무선공유기 위치정보와 S410 단계에서 산출된 사용자 위치정보 사이의 선분을 추출하는 S420 단계를 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, S420 단계에서 추출된 선분과 교차되는 설치물의 신호 감소율을 데이터베이스에서 가져오는 S430 단계를 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, S410 단계에서 산출된 사용자 위치와 S430 단계에서 획득된 각 교차 설치물의 영역정보 간의 각 거리를 산출하는 S440 단계를 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, S440 단계에서 산출된 각 거리에 가장 근접한 설치물의 거리별 신호 감소율을 데이터베이스에서 가져오는 S450 단계를 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, S450 단계에서 획득된 값으로 다음 수식을 이용하여 신호세기 보정값을 산출하는 S460 단계를 포함할 수 있다.

[수식]

(여기서, MSM은 설치물별 시그널 맵, RSSI는 작업자 단말기가 수신한 신호 세기이다.)

본 발명에 있어서, 상기 S460 단계는 설치물별 시그널 맵의 거리별 평균 값을 사용하여 감소된 실제 보정 값을 구하고, 수신한 신호 세기 값에 더하여 보정된 신호 세기를 산출할 수 있다.

본 발명에 있어서, S440 단계의 교차된 모든 설치물에 대하여, S460 단계의 수식으로 도출된 신호세기 보정값을 사용하여, S410 단계의 다변 측위를 수행하여 작업자 단말기의 보정된 위치 정보를 산출하는 S470 단계를 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 작업자 단말기를 가진 작업자에게 휴먼센서가 더 구비되며, 무선신호 음영지역에서 휴먼센서가 수집한 데이터를 작업자 단말기로 전송할 수 있다.

본 발명은 하드웨어와 결합되어, 본 발명에 따른 실시간 작업자 실내위치 측위방법을 컴퓨터에 의해 실행시키기 위하여 컴퓨터가 판독 가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로 구현될 수 있다.

본 발명에 따른 실시간 작업자 실내위치 측위방법은 다음과 같은 효과를 가진다.

첫째, 초기 트레이닝 후, 설치물의 위치나 지형 변경에 따른 시그널 맵 재생성 과정이 생략되는 효과가 있다.

둘째, 작업자 단말기 위치, 무선공유기 위치, 설치물 위치 등으로부터 신호 감소율을 산출하여, 설치물이 있는 환경에서도 위치 정확도가 향상된 사용자 위치를 산출하는 효과가 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 실시간 작업자 실내위치 측위방법의 개요도이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 실시간 작업자 실내위치 측위방법의 순서도이다.
도 5는 모델러에 의해 실내 정보가 모델링된 것을 나타낸다.
도 6은 무선공유기를 이용하여 위치를 확인하는 일반적인 방법을 설명한다.
도 7은 위치데이터를 계산하고, 보완하는 개념도이다.
도 8은 작업자 단말기가 무선공유기와 접속이 곤란한 음영구역을 나타낸다.
도 9a는 설치물이 없는 환경에서 신호 영향도를 측정하기 위해 트레이닝되는 것을 나타내며, 도 9b는 설치물이 있는 환경에서 신호 영향도를 측정하기 위해 트레이닝되는 것을 나타낸다.
도 10 내지 도 12는 본 발명에 따른 설치물 신호 감소율 측정 및 측정 위치 정확도 개선 알고리즘을 설명하는 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.

본 명세서에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지는 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다.

본 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

본 명세서에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 발명은 스마트공장 및 작업현장 등에서 사람들의 정확한 위치정보를 파악하기 위한 기술이며, 이를 활용한 다양한 서비스 구현을 통해 생산현장의 효율성을 높이고 안전한 작업현장을 제공을 지원할 수 있다.

본 발명은 작업자 단말기 등의 작업자 단말기와 작업자가 별도로 장착하는 휴먼센서를 이용하여 무선 네트워크 접속 지역 및 음영지역의 스마트공장 및 작업현장내 작업자의 정확한 위치 데이터를 실시간으로 수집하기 위한 기술이다.

본 발명에 있어서, 무선공유기는 다양한 형태의 무선통신장치가 사용될 수 있으며, 본 명세서에서는 와이파이(wifi) 무선공유기를 예를 들어 설명하고자 한다.

본 발명에 있어서, 작업자 단말기(UE, User Equipment)는 통신네트워크를 경유하여 서버컴퓨터(Server Computer)와 데이터를 송수신할 수 있는 단말기를 의미한다. 이동통신 단말기(Mobile Communication Terminal), 개인휴대용 정보단말기(PDA: Personal Digital Assistant) 등 중 어느 하나일 수 있으며, 유무선 데이터 송수신을 위한 프로그램을 저장하기 위한 메모리, 프로그램을 실행하여 연산 및 제어하기 위한 마이크로프로세서 등을 구비하고 있는 단말기를 의미한다.

본 발명에 있어서, 컴퓨터를 이용한 네트워크는 유/무선 통신네트워크가 될 수 있으며, LAN, WAN 등을 포함하는 어떠한 네트워크도 가능하다.

본 발명에 따른 데이터베이스는 서버컴퓨터 내부에 구비될 수도 있고, 서버컴퓨터와 별개로 구비될 수도 있을 것이다.

본 발명에 있어서, 휴먼센서는 작업자가 착용하고 작업자 단말기와 연계하여 이동 위치 계산을 위한 정보 수집 및 데이터 송신이 가능한 센서를 의미하며, 관성센서를 포함한다. 이에, 작업자 단말기를 가진 작업자에게 휴먼센서가 더 구비되며, 무선신호 음영지역에서 휴먼센서가 수집한 데이터를 작업자 단말기로 전송할 수 있다.

본 발명에 있어서, 작업자의 위치 데이터를 확인할 수 있는 맵 정보를 개인별 작업자의 단말기(작업자 단말기 등)에 저장할 수 있다.

작업자의 기본적인 위치는 무선 와이파이 공유기의 신호세기를 이용하여 기본적인 위치 정보를 실시간으로 작업자 단말기를 통해 확인할 수 있다.

작업자 단말기에 저장된 맵 정보를 이용하여 작업자 단말기와 무선공유기 사이에 위치한 사물 (벽, 기둥, 설치물, 생산설비, 등)과 3D 좌표값에 의한 보정값을 적용하여 보완된 위치 데이터를 계산할 수 있다.

일정 크기의 데이터를 작업자 단말기에서 무선공유기로 송신한 후 수신되는 데이터의 시간차를 이용하여 거리를 계산하여 보완할 수 있다.

무선공유기를 이용한 거리 계산이 불가능한 무선신호 음영지역의 작업자의 위치 데이터는 작업자가 착용한 휴먼센서의 데이터를 작업자 단말기로 수집한 후 이동추정알고리즘을 적용하여 위치 데이터를 계산할 수 있다.

도 5는 모델러에 의해 실내 정보가 모델링된 것을 나타낸다.

배치 맵은 작업자 위치 데이터 수집 및 계산을 위한 맵 구성 항목 및 데이터 (3D 좌표)를 표시할 수 있다.

작업자 단말기는 작업자 위치 정보를 수집 및 계산 수행을 위한 데이터 저장 및 무선공유기, 휴먼센서와 연계하여 데이터 송수신을 할 수 있다.

무선공유기는 작업자의 작업자 단말기의 위치 데이터 제공을 위한 무선 통신 장비이다, 예로, Wifi 6, 802.11, 802.11mc 제원으로 사용될 수 있다.

휴먼센서는 작업자가 착용하고 작업자 단말기와 연계하여 이동 계산을 위한 데이터 송신 수단이다.

도 6은 무선공유기를 이용하여 위치를 확인하는 일반적인 방법을 설명한다.

작업자의 위치를 실시간으로 확인하기 위한 공장 및 작업현장의 맵 정보와 정확한 위치를 계산하기 위한 배치물건과 각종 특성 등의 정보를 3D 좌표값과 함께 작업자 단말기에 다운로드 받아 저장할 수 있다.

작업장의 맵 구성 정보는 작업자의 위치를 확인하기 위한 작업구역 크기(기준 단위 MM 기준) 와 벽, 기둥 등의 위치(X,Y,Z 좌표)와 크기를 포함한다.

작업장내 설치되는 무선공유기 정보는 설치된 (또는 실제 진행시 설치되는) 맵상의 X, Y, Z 좌표 및 무선신호 세기를 포함한다.

작업장내 고정형 또는 이동형 설치물은 설치물의 X,Y,Z 좌표와 크기, 설치물의 물성 등의 특성(철물, 시멘트, 나무 등)을 포함한다.

무선 와이파이 공유기를 이용한 위치를 확인하는 방법은 도 6에 도시된 바와 같이, 일반적인 방법을 사용할 수 있다. 즉 OWR(One-Way Ranging) 알고리즘으로 각 무선공유기와 작업자 단말기의 대략적인 거리를 구하고, 구한 거리를 이용하여 삼각측량법을 활용한 TOA(Time of Arrival)로 위치를 계산할 수 있다.

도 7은 위치데이터를 계산하고, 보완하는 개념도이다.

작업자 단말기에 저장된 맵 정보를 이용하여 작업자 단말기와 무선공유기의 3D 좌표값에 의한 거리를 보완할 수 있다.

측정된 거리 △x(x2-x1)은 3D 좌표를 활용하여 다음 수식의 계산된 거리로 보완 될 수 있다.

[수식]

본 발명에 있어서, 실시간 작업자 위치 데이터 수집에 따른 위치 데이터 계산 및 보완 방법은 다음과 같다. 참고로, 도 8은 작업자 단말기가 무선공유기와 접속이 곤란한 음영구역을 나타낸다.

작업자 단말기와 무선공유기 사이에 위치한 설치물(벽, 기둥, 설치물, 생산설비, 등) 의 특성에 따른 거리 감소 계산값을 보완할 수 있다.

작업자 단말기와 무선공유기 사이에 존재하는 각종 설치물에 따른 거리 감소분이 존재하며 실제적인 거리의 감소가 된다.

3D 좌표상에 작업자 단말기와 무선공유기 사이에 존재하는 설치물을 확인한 후 해당 설치물의 특성별 거리 감소분을 적용할 수 있다.

예를 들어, 작업자 단말기에서 거리확인용으로 정의된 10 바이트 데이터를 무선공유기로 보낸 후 무선공유기는 다시 작업자 단말기로 회신용 10 바이트 데이터를 작업자 단말기로 송신할 수 있다.

작업자 단말기는 송신시간과 수신시간을 이용하여 거리를 계산하고 맵정보의 3D 좌표를 이용하여 거리를 보완 적용할 수 있다.

작업자가 무선공유기와 통신하기 어려운 음영구역에 위치하는 경우 휴먼센서를 이용하여 이동거리를 계산할 수 있다.

작업자의 위치가 무선공유기와의 접속이 불가능한 지역에 있는 경우 관성센서를 이용하여 작업자의 동선을 계산

이 경우 작업자 단말기에 저장한 맵 데이터를 이용하여 작업자 주위의 설치물의 특성 및 좌표를 이용하여 추가 보정할 수 있다.

본 발명은 초기 실내 정보 모델링을 소정의 모델러를 활용하여 진행할 수 있다.

본 발명은 지문인식 측위 기술의 라디오 맵(Radio Map) 생성 방법과는 다르게, 각 Wi-Fi 무선신호기(무선공유기) 기준으로 설치물이 없는 상황에서의 시그널 맵(Signal Map)을 생성한다.

이후 신호 방해 요소를 가지는 설치물의 전파방해도를 계산하기 위해 설치물별 시그널 맵을 생성한다.

초기 트레이닝(Training)이 완료되면 각 설치물의 전파 방해율(신호 감소율; 신호 방해율)을 정의할 수 있다.

이후, 지문인식방법의 단점인 설치물의 위치나 지형 변경에 따른 시그널 맵 재생성 과정을 생략할 수 있다.

또한, 왕복 이동시간 기반 다변 측위 기술을 활용하여 실내위치 측위 후, 모델러에 정의된 Wi-Fi 무선공유기의 위치 및 설치물 모델의 위치와 전파 방해율을 기반으로 위치 정확도가 향상된 보정된 사용자 위치를 계산할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 실시간 작업자 실내위치 측위방법의 개요도이다. 도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 실시간 작업자 실내위치 측위방법의 순서도이다.

본 발명에 따른 실시간 작업자 실내위치 측위방법은 서버컴퓨터(10), 데이터베이스(20), 무선공유기(30) 및 작업자 단말기(40)가 네트워크로 연결되고, 서버컴퓨터(10)에 의해 연산처리가 수행되는 실시간 작업자 실내위치 측위방법이다.

본 발명은 서버컴퓨터(10)의 단위거리 선정부(100)가 대상 실내 크기에 따른 셀 단위 거리를 선정하는 S100 단계; 서버컴퓨터(10)의 맵 생성부(200)가 설치물이 있는 환경에서의 시그널 맵 및 설치물이 없는 환경 하에서 시그널 맵을 생성하는 S200 단계; 서버컴퓨터(10)의 신호 감소율 산출부(300)가 각 설치물의 거리별 신호 감소율을 산출하는 S300 단계; 및 서버컴퓨터(10)의 위치정보 산출부(400)가 S300 단계의 신호 감소율을 이용하여, 사용자의 위치정보를 산출하는 S400 단계를 포함한다.

본 발명에 있어서, S100 단계 전에, 모델러로 무선공유기 및 실내 설치물을 포함하는 초기 실내 정보 모델링을 하여 상기 데이터베이스(20)에 저장될 수 있다.

도 5는 모델러에 의해 실내 정보가 모델링된 것을 나타낸다.

본 발명에 따른 S100 단계는 서버컴퓨터(10)의 단위거리 선정부(100)가 대상 실내 크기에 따른 셀 단위 거리를 선정하는 단계이다.

S100 단계는 실내 면적의 가로길이와 세로길이가 동일하면 동일거리를 기준으로 하고, 실내 면적의 가로길이와 세로길이가 다르면 더 긴 길이를 기준으로 하여, 신호 세기 측정 횟수 만큼 나누어 측정단위 거리를 구할 수 있다.

측정 횟수가 많아질수록 위치 정확도가 높아지나 시그널 맵을 만들기 위한 소요 시간이 증가할 것이다.

본 발명에 따른 S200 단계는 서버컴퓨터(10)의 맵 생성부(200)가 설치물이 있는 환경에서의 시그널 맵 및 설치물이 없는 환경 하에서 시그널 맵을 생성하는 단계이다.

S200 단계는 시그널 맵 생성을 위해, 무선 신호에 영향을 미치는 설치물이 없는 환경 및 상기 설치물이 있는 환경의 신호 영향도를 무선 환경에서 각각 트레이닝을 수행할 수 있다.

도 9는 설치물이 없는 환경에서 신호 영향도를 측정하기 위해 트레이닝되는 것을 나타낸다. 도 10 및 도 11은 설치물이 있는 환경에서 신호 영향도를 측정하기 위해 트레이닝되는 것을 나타낸다.

본 발명에 따른 S200 단계는 시그널 맵을 생성하지 않은 무선공유기를 배치하는 S210 단계를 포함한다. 후술할 S240 단계를 실행하지 않은 무선공유기를 포함한다.

본 발명에 따른 S200 단계는 작업자 단말기가 S100 단계에서 선정된 단위 거리만큼 순차적으로 이동되면서, 각 이동 위치에서 무선 장치의 신호 세기를 측정하는 S220 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 S200 단계에 있어서, 상기 맵 생성부(200)는 S100 단계에서 선정된 모든 단위 거리를 이동하면서 측정을 완료하였는지 여부를 검증하며, 미측정된 단위 거리가 확인되면 측정 미완료로 판정하여, S220 단계를 반복수행시키는 S230 단계를 포함한다.

S230 단계를 통해 상기 측정이 완료로 판정되면, 모든 단위 거리별 신호 세기를 측정한 데이터 테이블인 시그널맵을 생성하고, 각 무선공유기 모델 속성에 해당 신호 세기 정보를 저장하는 S240 단계를 포함한다.

여기서, S230 단계를 통해 모든 단위 거리별 신호 세기를 측정한 데이터 테이블을 '시그널 맵'이라고 칭한다.

본 발명에 따른 맵 생성부(200)는 설치물이 없는 각 환경 및 설치물별 각 환경에 대한 모든 시그널 맵을 생성하였는지 여부를 검증하며, 미생성된 시그널 맵이 확인되면, 시그널 맵이 미생성된 무선공유기에 대하여, S220 내지 S240 단계를 반복수행하도록 하는 S250 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 S300 단계는 서버컴퓨터(10)의 신호 감소율 산출부(300)가 각 설치물의 거리별 신호 감소율을 산출하는 단계이다.

S300 단계는 S200 단계를 통해 산출된 설치물이 없는 환경의 시그널 맵 데이터 셋과 설치물별 시그널 맵 데이터 셋을 활용하여 거리별 신호 감소율을 산출하는 S310 단계를 포함한다.

S310 단계에서 신호 감소율은 다음 수식으로 산출될 수 있다.

여기서, SR은 신호 감소율, MSM은 설치물별 시그널 맵, SM은 설치물이 없는 시그널 맵이다.

다음의 표 1은 설치물이 없는 환경에서 트레이닝 데이터 테이블의 일 실시예이다.

다음의 표 2는 설치물이 있는 환경에서 트레이닝 데이터 테이블의 일 실시예이다.

다음의 표 3은 설치물의 신호 감소율 계산 데이터 테이블의 일 실시예이다.

본 발명에 따른 신호 감소율 산출부(300)는 설비별 모든 거리의 신호 감소율을 산출하였는지 검증하며, 검증결과 신호 감소율 일부 미산출로 판정되면, S310 단계를 반복수행하도록 하는 S320 단계를 포함한다.

S320 단계를 통해 상기 신호 감소율이 모두 산출 완료된 것으로 판정되면, S310 단계에서 구한 각 설치물의 거리별 신호 감소율 데이터를 설치물 정보에 입력하여 데이터베이스(20)에 저장하는 S330 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 S400 단계는 서버컴퓨터(10)의 위치정보 산출부(400)가 S300 단계의 신호 감소율을 이용하여, 사용자의 위치정보를 산출하는 단계이다.

본 발명에 따른 S400 단계는 다변 측위 방법으로 사용자의 위치정보를 먼저 산출하는 S410 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 S400 단계는 다변 측위에 사용된 각 무선공유기 위치정보와 S410 단계에서 산출된 사용자 위치정보 사이의 선분을 추출하는 S420 단계를 포함한다.

S410 단계에서 사용자 위치 측위를 위해 사용된 모든 Wi-Fi 무선공유기 위치 정보 사이의 선분을 추출한다.

본 발명에 따른 S400 단계는 S420 단계에서 추출된 선분과 교차되는 설치물의 신호 감소율을 데이터베이스(20)에서 가져오는 S430 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 S400 단계는 S410 단계에서 산출된 사용자 위치와, S430 단계에서 획득된 각 교차 설치물의 영역정보 간의 각 거리를 산출하는 S440 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 S400 단계는 S440 단계에서 산출된 각 거리에 가장 근접한 설치물의 거리별 신호 감소율을 데이터베이스(20)에서 가져오는 S450 단계를 포함한다. 즉, S440 단계에서 계산된 거리정보와 S430 단계에서 가져온 설치물의 거리별 신호방해율 데이터 테이블에서 계산된 거리정보와 가장 가까운 신호 감소율을 추출 한다.

본 발명에 따른 S400 단계는 S450 단계에서 획득된 값으로 다음 수학식 2를 이용하여 신호세기 보정값을 산출하는 S460 단계를 포함한다.

여기서, MSM은 설치물별 시그널 맵, RSSI는 작업자 단말기가 수신한 신호 세기이다.

S460 단계는 설치물별 시그널 맵의 거리별 평균 값을 사용하여 감소된 실제 보정 값을 구하고, 수신한 신호 세기 값에 더하여 보정된 신호 세기를 산출할 수 있다.

본 발명에 따른 S400 단계는 S440 단계의 교차된 모든 설치물에 대하여, S460 단계의 수식으로 도출된 신호세기 보정값을 사용하여, S410 단계의 다변 측위를 수행하여 작업자 단말기의 보정된 위치 정보를 산출하는 S470 단계를 포함한다.

이하에서는 본 발명에 대한 요지를 다시 한번 설명하고자 한다.

도 10 내지 도 12는 본 발명에 따른 설치물 신호 감소율 측정 및 측정 위치 정확도 개선 알고리즘을 설명하는 도면이다.

도 10에 도시된 바와 같이, 설치물 별 신호 감소율 값 적용하며, 맵에 배치되어 있는 설치물에 실제 측정/계산 된 신호 감소율 값을 적용한다.

일반적인 실내 위치 추적 알고리즘을 적용할 수 있으며, 전술한 OWR(One-Way Ranging) 알고리즘 및 삼각측량법을 활용한 TOA (Time of Arrival)로 위치를 계산할 수 있다.

도 11에 도시된 바와 같이, 설치물 별 신호 감소율 값이 적용될 수 있다.

측정된 현재 위치와 맵상의 RTT 장비 위치의 직선상에 배치된 설치물이 있을 경우, 설치물 별 신호 감소율을 적용하여 신호 세기 보정 추측 값을 구한다.

도 12에 도시된 바와 같이, 신호세기 감소율 적용하여 위치 정보를 개선할 수 있다. 감소율 보정을 위한 알고리즘을 적용하여 기존 알고리즘 대비 보다 정확한 위치를 추정 할 수 있다.

한편, 본 발명은 컴퓨터프로그램으로 구현될 수도 있다.

한편, 앞서 설명된 본 발명의 실시예에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터수단을 통하여 판독 가능한 프로그램 형태로 구현되어 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 기록될 수 있다. 여기서, 기록매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함한다. 기록매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 예컨대 기록매체는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CDROM, DVD와 같은 광 기록 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 장치를 포함한다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어를 포함한다. 이러한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

본 명세서에서 설명되는 실시예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 : 서버컴퓨터
20 : 데이터베이스
30 : 무선공유기
40 : 작업자 단말기
50 : 휴먼센서
100 : 단위거리 선정부
200 : 맵 생성부
300 : 신호 감소율 산출부
400 : 위치정보 산출부

Claims

서버컴퓨터, 데이터베이스, 무선공유기 및 작업자 단말기가 네트워크로 연결되고, 서버컴퓨터에 의해 연산처리가 수행되는 실시간 작업자 실내위치 측위방법으로서,
서버컴퓨터의 단위거리 선정부가 대상 실내 크기에 따른 셀 단위 거리를 선정하는 S100 단계;
서버컴퓨터의 맵 생성부가 설치물이 있는 환경에서의 시그널 맵 및 설치물이 없는 환경 하에서 시그널 맵을 생성하는 S200 단계;
서버컴퓨터의 신호 감소율 산출부가 각 설치물의 거리별 신호 감소율을 산출하는 S300 단계; 및
서버컴퓨터의 위치정보 산출부가 S300 단계의 신호 감소율을 이용하여, 사용자의 위치정보를 산출하는 S400 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 작업자 실내위치 측위방법.
청구항 1에 있어서,
S100 단계 전에, 모델러로 무선공유기 및 실내 설치물을 포함하는 초기 실내 정보 모델링을 하여 상기 데이터베이스에 저장되는 것을 포함되는 것을 특징으로 하는 실시간 작업자 실내위치 측위방법.
청구항 1에 있어서, S100 단계는
실내 면적의 가로길이와 세로길이가 동일하면 동일거리를 기준으로 하고,
실내 면적의 가로길이와 세로길이가 다르면 더 긴 길이를 기준으로 하여,
신호 세기 측정 횟수 만큼 나누어 측정단위 거리를 구하는 것을 특징으로 하는 실시간 작업자 실내위치 측위방법.
청구항 1에 있어서, S200 단계는
시그널 맵 생성을 위해, 무선 신호에 영향을 미치는 설치물이 없는 환경 및 상기 설치물이 있는 환경의 신호 영향도를 무선 환경에서 각각 트레이닝 하는 것을 특징으로 하는 실시간 작업자 실내위치 측위방법.
청구항 4에 있어서,
시그널 맵을 생성하지 않은 무선공유기를 배치하는 S210 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 작업자 실내위치 측위방법.
청구항 5에 있어서,
작업자 단말기가 S100 단계에서 선정된 단위 거리만큼 순차적으로 이동되면서, 각 이동 위치에서 무선 장치의 신호 세기를 측정하는 S220 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 작업자 실내위치 측위방법.
청구항 6에 있어서,
상기 맵 생성부는 S100 단계에서 선정된 모든 단위 거리를 이동하면서 측정을 완료하였는지 여부를 검증하며, 미측정된 단위 거리가 확인되면 측정 미완료로 판정하여, S220 단계를 반복수행시키는 S230 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 작업자 실내위치 측위방법.
청구항 7에 있어서,
S230 단계를 통해 상기 측정이 완료로 판정되면,
모든 단위 거리별 신호 세기를 측정한 데이터 테이블인 시그널맵을 생성하고, 각 무선공유기 모델 속성에 해당 신호 세기 정보를 저장하는 S240 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 작업자 실내위치 측위방법.
청구항 8에 있어서,
상기 맵 생성부는 설치물이 없는 각 환경 및 설치물별 각 환경에 대한 모든 시그널 맵을 생성하였는지 여부를 검증하며,
미생성된 시그널 맵이 확인되면, 시그널 맵이 미생성된 무선공유기에 대하여, S220 내지 S240 단계를 반복수행하도록 하는 S250 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 작업자 실내위치 측위방법.
청구항 1에 있어서, S300 단계는
S200 단계를 통해 산출된 설치물이 없는 환경의 시그널 맵 데이터 셋과 설치물별 시그널 맵 데이터 셋을 활용하여 거리별 신호 감소율을 산출하는 S310 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 작업자 실내위치 측위방법.
청구항 10에 있어서,
상기 신호 감소율은 다음 수식으로 산출되는 것을 특징으로 하는 실시간 작업자 실내위치 측위방법.
[수식]

(여기서, SR은 신호 감소율, MSM은 설치물별 시그널 맵, SM은 설치물이 없는 시그널 맵이다.)
청구항 11에 있어서,
상기 신호 감소율 산출부는
설비별 모든 거리의 신호 감소율을 산출하였는지 검증하며, 검증결과 신호 감소율 일부 미산출로 판정되면, S310 단계를 반복수행하도록 하는 S320 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 작업자 실내위치 측위방법.
청구항 12에 있어서,
S320 단계를 통해 상기 신호 감소율이 모두 산출 완료된 것으로 판정되면,
S310 단계에서 구한 각 설치물의 거리별 신호 감소율 데이터를 설치물 정보에 입력하여 데이터베이스에 저장하는 S330 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 작업자 실내위치 측위방법.
청구항 1에 있어서,
S400 단계는 다변 측위 방법으로 사용자의 위치정보를 먼저 산출하는 S410 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 작업자 실내위치 측위방법.
청구항 14에 있어서,
상기 다변 측위에 사용된 각 무선공유기 위치정보와 S410 단계에서 산출된 사용자 위치정보 사이의 선분을 추출하는 S420 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 작업자 실내위치 측위방법.
청구항 15에 있어서,
S420 단계에서 추출된 선분과 교차되는 설치물의 신호 감소율을 데이터베이스에서 가져오는 S430 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 작업자 실내위치 측위방법.
청구항 16에 있어서,
S410 단계에서 산출된 사용자 위치와
S430 단계에서 획득된 각 교차 설치물의 영역정보 간의 각 거리를 산출하는 S440 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 작업자 실내위치 측위방법.
청구항 17에 있어서,
S440 단계에서 산출된 각 거리에 가장 근접한 설치물의 거리별 신호 감소율을 데이터베이스에서 가져오는 S450 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 작업자 실내위치 측위방법.
청구항 18에 있어서,
S450 단계에서 획득된 값으로 다음 수식을 이용하여 신호세기 보정값을 산출하는 S460 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 작업자 실내위치 측위방법.
[수식]

(여기서, MSM은 설치물별 시그널 맵, RSSI는 작업자 단말기가 수신한 신호 세기이다.)
청구항 19에 있어서,
상기 S460 단계는
설치물별 시그널 맵의 거리별 평균 값을 사용하여 감소된 실제 보정 값을 구하고, 수신한 신호 세기 값에 더하여 보정된 신호 세기를 산출하는 것을 특징으로 하는 실시간 작업자 실내위치 측위방법.
청구항 20에 있어서,
S440 단계의 교차된 모든 설치물에 대하여, S460 단계의 수식으로 도출된 신호세기 보정값을 사용하여, S410 단계의 다변 측위를 수행하여 작업자 단말기의 보정된 위치 정보를 산출하는 S470 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 작업자 실내위치 측위방법.
청구항 1에 있어서,
작업자 단말기를 가진 작업자에게 휴먼센서가 더 구비되며,
무선신호 음영지역에서 휴먼센서가 수집한 데이터를 작업자 단말기로 전송하는 것을 특징으로 하는 실시간 작업자 실내위치 측위방법.
하드웨어와 결합되어, 청구항 1 또는 청구항 22 중 어느 한 항에 기재된 실시간 작업자 실내위치 측위방법을 컴퓨터에 의해 실행시키기 위하여 컴퓨터가 판독 가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.