KR20100009838A - 무선랜과 ｇｐｓ 및 ｒｆ 신호감지 기법을 이용한위치추적 솔루션 - Google Patents

무선랜과 ｇｐｓ 및 ｒｆ 신호감지 기법을 이용한위치추적 솔루션 Download PDF

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Abstract

본 발명은 IEEE 802.11 WiFi 무선랜 환경과 실외에서의 GPS를 이용한 실시간 위치추적을 위한 장치로서, RF 소스 유닛부, 무선태그부, 위치추적엔진부가 구성됨으로서, 실내외에서의 위치추적은 물론, RTLS와 GPS에서 발생하는 위치 오차를 무선소스유닛을 통해서 보정할 수 있고, 이로 인해 중요 위치의 정밀한 위치추적이 가능하고, 종래의 시스템에 비해서 시스템의 구성, 구축, 관리를 보다 용이하게 할 수 있는 무선랜과 GPS 및 RF 신호감지 기법을 이용한 위치추적 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
RF 소스 유닛부, 무선태그부, 위치추적엔진부

Description

무선랜과 ＧＰＳ 및 ＲＦ 신호감지 기법을 이용한 위치추적 솔루션{THE APPARATUS AND METHOD OF POSITIONING PURSUIT WITH WIPI, GPS AND RF FINGER PRINTING}
본 발명은 IEEE 802.11 WiFi 무선랜 환경과 실외에서의 GPS를 이용한 무선랜과 GPS 및 RF 신호감지 기법을 이용한 위치추적 장치 및 방법에 관한 것이다.
기존의 실시간위치추적 시스템은 무선랜 환경에서 작동되도록 구성되어 있으며, 삼각측량법을 기본으로 채용하고 있기 때문에 무선AP 등을 삼각측량에 적당하게 배치하기가 어려운 실외의 환경에서는 그 활용이 곤란한 문제점이 있었다.
그리고 오차범위가 커서 정밀한 위치 파악이 어려운 문제가 있었다.
실외에서 보다 좋은 효과를 내는 TDOA (Time Difference of Arrival ) 방식의 실시간 위치추적 시스템도 기본은 삼각측량법이기 때문에 무선AP를 삼각측량에 적당하게 배치를 할 필요가 있으나, 실외의 넓은 범위에서는 적용이 곤란한 문제가 있다.
상기의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 실내외에서의 위치추적은 물론, RTLS와 GPS에서 발생하는 위치 오차를 무선소스유닛을 통해서 보정할 수 있고, 이로 인해 중요 위치의 정밀한 위치추적이 가능하고, 종래의 시스템에 비해서 시스템의 구성, 구축, 관리를 보다 용이하게 할 수 있는 무선랜과 GPS 및 RF 신호감지 기법을 이용한 위치추적 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 무선랜과 GPS 및 RF 신호감지 기법을 이용한 위치추적 장치는,
위치추적의 대상이 되는 지역에 10~200m 간격으로 배치되어, 고유의 ID를 특정 RF신호로 하여 5~200m 반경범위에 송출해서 주변의 태그 위치를 검출하고, 검출된 태그 위치를 무선 태그부에서 수신할 수 있도록 하는 RF 소스 유닛부와,
위치를 검출하고자하는 대상물에 부착되도록 사각 박스형상으로 형성되고, GPS, 무선랜(WiFi), RF 소스 유닛부 중 어느 하나와 선택적으로 연결되어, 주변 정보를 원격지의 위치추적엔진부(Positioning Engine)로 전달하는 무선태그부와,
무선랜 접속 포인트(WiFi Access Point)를 통하여 수집되는 태그 정보를 분석하여 무선태그부의 위치좌표를 만들고, 데이터베이스화 하며, 맵(Map)상에 이를 디스플레이하고, 외부 어플리케이션과의 통신을 위하여 API를 제공하는 위치추적엔 진부가 포함되어 구성됨으로서 달성된다.
또한, 본 발명에 따른 무선랜과 GPS 및 RF 신호감지 기법을 이용한 위치추적 방법은,
RF 소스 유닛부를 통해 고유의 ID를 특정 RF신호로 하여 5~200m 반경범위에 송출해서 주변의 태그 위치를 검출하는 단계(S100)와,
검출된 태그 위치를 무선 태그부에서 수신할 수 있도록 무선랜(WiFi)으로 전송시키는 단계(S200)와,
무선태그부에서 GPS, 무선랜(WiFi), RF 소스 유닛부 중 어느 하나와 선택적으로 연결되어, 주변 정보를 원격지의 위치추적엔진부(Positioning Engine)로 전달하는 단계(S300)와,
위치추적엔진부에서 무선랜 접속 포인트(WiFi Access Point)를 통하여 수집되는 태그 정보를 분석하여 무선태그부의 위치좌표를 만들고, 데이터베이스화 하며, 맵(Map)상에 이를 디스플레이하는 단계(S400)로 이루어짐으로서 달성된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 실내외에서의 위치추적은 물론, RTLS와 GPS에서 발생하는 위치 오차를 무선소스유닛을 통해서 보정할 수 있고, 이로 인해 중요 위치의 정밀한 위치추적과, 종래의 시스템에 비해서 시스템의 구성, 구축, 관리를 보다 용이하게 할 수 있으며, 아울러 시스템의 복잡성이 기존의 시스 템들에 비해서 현저히 낮아지므로 구축 비용과 관리 비용을 낮추는 효과를 볼 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 첨부하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 무선랜과 GPS 및 RF 신호감지 기법을 이용한 위치추적 장치의 구성요소를 도시한 블럭도에 관한 것으로, 이는 무선랜 (WiFi)기반의 위치 추적의 효율성을 높이기 위해서 GPS 와 RF 소스유닛부(100)를 통합한 위치추적엔진부(200) 및 다기능 무선태그부(300)로 구성된다.
즉, 무선랜(WiFi) 기반의 위치추적시스템을 기반으로, 광범위한 실외에서의 효과적인 위치추적을 위해서 GPS를 함께 사용하며, 무선랜 위치추적시스템의 오차를 줄이고, 보다 정확한 위치의 파악을 위해서 RF 소스유닛을 함께 사용할 수 있도록 통합한 시스템으로 구성된다.
상기 RF 소스 유닛부(100)는 위치추적의 대상이 되는 지역에 10~200m 간격으로 배치되어, 고유의 ID를 특정 RF신호로 하여 5~200m 반경범위에 송출해서 주변의 태그 위치를 검출하고, 검출된 태그 위치를 무선 태그부에서 수신할 수 있도록 보조역할을 한다.
이는 도 3에서 도시한 바와 같이, 사각 박스형상으로 이루어지고, 내부에 ID 발신부(110), 무선랜(WiFi)부(120), 제어부(130)로 구성된다. 그리고, RF 소스 유 닛은 각각 고유 ID로 설정되어 구성된다.
상기 ID 발신부(110)는 RF 소스유닛의 고유ID 값을 일정 주기로 발신하는 역할을 한다.
상기 무선랜부(120)는 무선랜(WiFi) 망을 통해 고유의 ID를 특정 RF신호로 하여 5~200m 반경범위에 위치하는 태그에 송출하는 역할을 한다.
상기 제어부(130)는 무선랜부와 ID 발신부를 제어하여 RF 소스유닛의 고유ID 값을 0.05~2T 주기로 발신하여, 다기능 무선 태그부가 검출하고자 하는 해당 태그의 위치에 왔을 때, 검출된 태그 위치를 무선 태그부에서 수신할 수 있도록 제어한다.
상기 무선태그부(200)는 위치를 검출하고자하는 대상물에 부착되도록 사각 박스형상으로 형성되고, GPS, 무선랜(WiFi), RF 소스 유닛부 중 어느 하나와 선택적으로 연결되어, 주변 정보를 원격지의 위치추적엔진부(Positioning Engine)로 전달하는 무선태그부와 역할을 한다.
이는 도 2에서 도시한 바와 같이, 사각 박스형상으로 슬림하게 형성되고, 내부에 GPS 엔진부(210), 무선랜부(220), RF 소스 검출부(230), 제어부(240)가 구성되고, 외부단자로 LCD 디스플레이부(250), LED 상태표시부(260), 스피커부(270), 액션버튼부(280)가 구성된다.
본 발명에 따른 무선태그부(200)는 GPS의 신호를 받을 수 없는 실내에서는 무선랜(WiFi)를 이용하여 RSSI (Received Signal Strength Indication) 및 RF Finger printing 알고리즘을 병용하여 위치 추적을 실행한다.
그리고, 무선랜을 이용한 위치추적이 어려운 실외의 넓은 지역에서는 GPS 엔진부의 GPS 신호를 받아서 태그의 위치를 파악하여, 가까운 무선랜을 통해서 데이터를 위치추적 엔진에 전달한다.
또한, 정밀한 위치추적이 필요할 경우에는 RF소스유닛부를 정밀위치파악이 필요한 곳에 설치되어, 태그가 해당 위치에서 RF소스유닛부의 ID 코드(Code)를 입력받아서 가까운 무선랜을 통해서 위치데이터를 위치추적 엔진부로 전달한다.
본 발명에 따른 무선태그부는 위치추적엔진부으로부터 전달된 특정 메시지를 원하는 태그에 전송하여 표시할 수 있도록 LCD 디스플레이부가 장착되어 구성된다.
그리고, 전송된 메시지의 수신 확인 또는 비상시에 활용이 가능한 액션버튼(Action Button)이 구성된다.
무선태그부는 일측에 시스템의 상태를 표시하기 위한 발광다이오드(LED) 장착된 LED 상태표시부가 구성된다.
또한, 경보음(알람)을 발생시키는 스피커부가 일측에 구성된다.
상기 위치추적엔진부(300)는 무선랜 접속 포인트(WiFi Access Point)를 통하여 수집되는 태그 정보를 분석하여 무선태그부의 위치좌표를 만들고, 데이터베이스화 하며, 맵(Map)상에 이를 디스플레이하고, 외부 어플리케이션과의 통신을 위하여 API를 제공하는 역할을 한다.
이는 원격지의 서버컴퓨터로 구성되어, 삼각법을 기본으로 하고, 핑거프린 팅(Finger Printing) 방식을 추가하여 포함한 위치추적프로그램(310)이 내장되어 구성된다.
본 발명에 따른 위치추적프로그램(310)은 태그의 위치를 측정하는데 있어 RSSI(Received Signal Strength Indication) 와 같은 전파 특성값 이외에도 위치 추적의 대상이 되는 곳에 대한 환경 정보까지 고려하여 구성됨으로써 위치 측정의 정확성을 향상시킬 수가 있다.
위치추적엔진부(310)는 RF 핑거 프린팅(RF Finger printing)을 위해서 위치 추정 대상이 되는 공간에 다수의 샘플 포인트를 지정하고 모든 샘플 포인트에 수차례 전파 특성 값을 측정한 후 데이터베이스를 만든다.
이때, 실제 위치 측정을 하는 경우 이미 만들어놓은 데이터베이스 검색을 통해 여러 기준점에서 측정된 전파 특성값에 해당하는 위치 정보를 추출해 냄으로써 위치를 추정한다.
그리고, 위치추적엔진부에서 태그로부터 전달되는 신호 또는 데이터는, 무선랜(WiFi)을 기반으로 하는 위치추적을 기반으로 하여, GPS엔진으로부터 계산된 좌표 신호와 RF 소스유닛부로부터 전달되는 각 소스유닛의 ID 정보를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 위치추적엔진부에는 상대좌표와 절대좌표의 실시간 변환 기술이 포함되어 구성된다.
이하, 본 발명에 따른 무선랜과 GPS 및 RF 신호감지 기법을 이용한 위치추적 장치의 구체적인 동작과정에 관해 설명한다.
본 발명에 따른 RF 소스 유닛부의 동작과정에 관해 설명한다.
도 4에서 도시한 바와 같이, 먼저, 시스템을 초기화한다(S10).
이어서, 시스템 설정완료가 되었는지 체크한다(S11).
시스템 설정완료가 되면, 고유의 ID를 특정 RF신호로 하여 5~200m 반경범위에 송출한다(S12).
이어서, RF 소스유닛의 고유ID 값이 0.05~2T 전송주기로 설정되었는지 체크한다(S13).
상기 시스템 설정완료가 안되면, ID 설정과, ID 전송주기 설정, 그리고, 검출범위를 다시 설정한다(S14).
다음으로, 본 발명에 따른 무선태그부의 동작과정에 관해 설명한다.
도 5에서 도시한 바와 같이, 시스템을 초기화한다(S20).
즉, GPS, 무선랜(WiFi), RF 소스 유닛부과의 접속, 그리고, 전송주기를 초기화한다.
이어서, 위치신호가 수신되었는지, 아니면 단문메세지 신호가 수신되었는지 수신신호를 체크한다(S21).
수신신호로서, 위치신호가 수신되면, GPS 엔진부에서는 GPS의 절대좌표를 확인하고(S22~S23), 무선랜부에서는 무선 AP신호를 측정하며(S24~S25), RF 소스 검출부에서는 ID를 확인한다(S26~S27).
이어서, GPS 엔진부, 무선랜부, RF 소스 검출부를 통해 전송된 위치 정보를 좌표 패킷으로 구성한다(S28).
그리고, 수신신호로서, 단문메시지 신호가 수신되면, 무선 태그부의 LCD 디스플레이부 및 스피커부로 문자 메시지 및 경보음을 전송시킨다(S29~S30).
이때, LCD디스플레이부에는 문자 메시지가 표시되고, 스피커부에는 경보음이 발생된다.
이어서, 전송된 메시지의 수신 확인이 완료되면 액션버튼(Action Button)이 입력되고, ACK 패킷이 구성된다(S31~S32).
이어서, 좌표 패킷 구성과 ACK 패킷 구성이 무선랜(WiFi)를 통해 전송한다(S33).
이어서, 전송주기를 설정하여, 원격지의 위치 추적 엔진부로, 위치 정보와 현재 무선 태그부의 상태를 전송한다(S34).
이때, 전송주기가 설정되지 않으면, 배터리 잔량을 측정하고, 비상버튼을 확인한다(S35).
다음으로, 위치추적엔진부의 구체적인 동작과정에 관해 설명한다.
도 6에서 도시한 바와 같이, 먼저, 시스템을 초기화한다(S40).
이어서, GPS의 신호를 받을 수 없는 실내일 경우, 무선랜(WiFi)를 이용하여 RSSI (Received Signal Strength Indication) 및 RF Finger printing 알고리즘을 병용하여 위치 추적을 실행한다(S41~S43).
즉, RSSI (Received Signal Strength Indication) 및 RF Finger printing 알고리즘을 통해 AP의 위치를 파악하고, RF 신호 패턴 DB를 통해 태그의 상대적 위치를 계산한다.
이어서, 무선랜을 이용한 위치추적이 어려운 실외의 넓은 지역일 경우, GPS 엔진부의 GPS 절대좌표를 확인한다(S44~S46).
그리고, 위치추적엔진부의 위치추적프로그램을 통해 GPS의 절대좌표를 상대좌표로 변환시킨다.
이어서, 정밀한 위치추적이 필요할 경우, RF 소스 검출부를 통해 전송된 태그의 상대적 위치를 계산한다(S47~S48).
이어서, 이미 만들어놓은 맵 데이터베이스 검색을 통해 여러 기준점에서 측정된 전파 특성값에 해당하는 위치 정보를 추출해 냄으로써 위치를 추정한다(S49).
이어서, 맵 데이터베이스로부터 추정된 위치 정보와, 무선랜부, GPS 엔진부, RF 소스 검출부를 통해 얻어진 위치 정보를 분석하여 무선태그부의 위치좌표를 만들고, 데이터베이스화 하여 보고서로 출력하며, 맵(Map)상에 이를 디스플레이하여 표시한다(S50~S53).
이하, 본 발명에 따른 무선랜과 GPS 및 RF 신호감지 기법을 이용한 위치추적방법에 관해 구체적으로 설명한다.
도 7은 본 발명에 따른 무선랜과 GPS 및 RF 신호감지 기법을 이용한 위치추적방법을 도시한 순서도에 관한 것이다.
먼저, RF 소스 유닛부를 통해 고유의 ID를 특정 RF신호로 하여 5~200m 반경범위에 송출해서 주변의 태그 위치를 검출한다(S100).
이어서, 검출된 태그 위치를 무선 태그부에서 수신할 수 있도록 무선 랜(WiFi)으로 전송시킨다(S200).
이어서, 무선태그부에서 GPS, 무선랜(WiFi), RF 소스 유닛부 중 어느 하나와 선택적으로 연결되어, 주변 정보를 원격지의 위치추적엔진부(Positioning Engine)로 전달한다(S300).
이때, 무선태그부는 도 8에서 도시한 바와 같이, GPS의 신호를 받을 수 없는 실내에서 무선랜(WiFi)를 이용하여 RSSI (Received Signal Strength Indication) 및 RF Finger printing 알고리즘을 병용하여 위치 추적을 실행한다(S310).
그리고, 무선랜을 이용한 위치추적이 어려운 실외의 넓은 지역에서는 GPS 엔진부의 GPS 신호를 받아서 태그의 위치를 파악하여, 가까운 무선랜을 통해서 데이터를 위치추적 엔진에 전달한다(S320).
또한, 정밀한 위치추적이 필요할 경우에는 RF소스유닛부를 정밀위치파악이 필요한 곳에 설치되어, 태그가 해당 위치에서 RF소스유닛부의 ID 코드(Code)를 입력받아서 가까운 무선랜을 통해서 위치데이터를 위치추적 엔진부로 전달한다(S330).
이어서, 위치추적엔진부에서 무선랜 접속 포인트(WiFi Access Point)를 통하여 수집되는 태그 정보를 분석하여 무선태그부의 위치좌표를 만들고, 데이터베이스화 하며, 맵(Map)상에 이를 디스플레이한다(S400).
도 1은 본 발명에 따른 무선랜과 GPS 및 RF 신호감지 기법을 이용한 위치추적 장치의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 2는 본 발명에 따른 무선 태그부(200)의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 3은 본 발명에 따른 RF 소스 유닛부(100)의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 4는 본 발명에 따른 RF 소스 유닛부의 동작과정을 도시한 순서도,
도 5는 본 발명에 따른 무선태그부의 동작과정을 도시한 순서도,
도 6은 본 발명에 따른 위치추적엔진부의 동작과정을 도시한 순서도,
도 7은 본 발명에 따른 무선랜과 GPS 및 RF 신호감지 기법을 이용한 위치추적 방법을 도시한 순서도,
도 8은 본 발명에 따른 무선태그부에서 GPS, 무선랜(WiFi), RF 소스 유닛부 중 어느 하나와 선택적으로 연결되어, 주변 정보를 원격지의 위치추적엔진부(Positioning Engine)로 전달하는 단계(S300)을 구체화하여 설명한 순서도.
※ 도면 부호의 간단한 설명 ※
100 : RF 소스유닛부 200 : 위치추적엔진부
300 : 무선태그부

Claims (5)

  1. 무선랜(WiFi)을 통한 위치 추적 장치에 있어서,
    상기 위치 추적 장치는 위치추적의 대상이 되는 지역에 10~200m 간격으로 배치되어, 고유의 ID를 특정 RF신호로 하여 5~200m 반경범위에 송출해서 주변의 태그 위치를 검출하고, 검출된 태그 위치를 무선 태그부에서 수신할 수 있도록 하는 RF 소스 유닛부(100)와,
    위치를 검출하고자하는 대상물에 부착되도록 사각 박스형상으로 형성되고, GPS, 무선랜(WiFi), RF 소스 유닛부 중 어느 하나와 선택적으로 연결되어, 주변 정보를 원격지의 위치추적엔진부(Positioning Engine)로 전달하는 무선태그부(200)와,
    무선랜 접속 포인트(WiFi Access Point)를 통하여 수집되는 태그 정보를 분석하여 무선태그부의 위치좌표를 만들고, 데이터베이스화 하며, 맵(Map)상에 이를 디스플레이하고, 외부 어플리케이션과의 통신을 위하여 API를 제공하는 위치추적엔진부(300)가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 무선랜과 GPS 및 RF 신호감지 기법을 이용한 위치추적 장치.
  2. 제1항에 있어서, RF 소스 유닛부(100)는
    RF 소스유닛의 고유ID 값을 일정 주기로 발신하는 ID 발신부(110)와,
    무선랜(WiFi) 망을 통해 고유의 ID를 특정 RF신호로 하여 5~200m 반경범위에 위치하는 태그에 송출하는 무선랜부(120)와,
    상기 무선랜부와 ID 발신부를 제어하여 RF 소스유닛의 고유ID 값을 0.05~2T 주기로 발신하여, 다기능 무선 태그부가 검출하고자 하는 해당 태그의 위치에 왔을 때, 검출된 태그 위치를 무선 태그부에서 수신할 수 있도록 제어하는 제어부(130)로 구성되는 것을 특징으로 하는 무선랜과 GPS 및 RF 신호감지 기법을 이용한 위치추적 장치.
  3. 제1항에 있어서, 위치추적엔진부(300)는
    삼각법을 기본으로 하고, 핑거프린팅(Finger Printing) 방식을 추가하여 포함한 위치추적프로그램(310)이 내장되어 구성되는 것을 특징으로 하는 무선랜과 GPS 및 RF 신호감지 기법을 이용한 위치추적 장치.
  4. RF 소스 유닛부를 통해 고유의 ID를 특정 RF신호로 하여 5~200m 반경범위에 송출해서 주변의 태그 위치를 검출하는 단계(S100)와,
    검출된 태그 위치를 무선 태그부에서 수신할 수 있도록 무선랜(WiFi)으로 전송시키는 단계(S200)와,
    무선태그부에서 GPS, 무선랜(WiFi), RF 소스 유닛부 중 어느 하나와 선택적 으로 연결되어, 주변 정보를 원격지의 위치추적엔진부(Positioning Engine)로 전달하는 단계(S300)와,
    위치추적엔진부에서 무선랜 접속 포인트(WiFi Access Point)를 통하여 수집되는 태그 정보를 분석하여 무선태그부의 위치좌표를 만들고, 데이터베이스화 하며, 맵(Map)상에 이를 디스플레이하는 단계(S400)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 무선랜과 GPS 및 RF 신호감지 기법을 이용한 위치추적 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 무선태그부에서 GPS, 무선랜(WiFi), RF 소스 유닛부 중 어느 하나와 선택적으로 연결되어, 주변 정보를 원격지의 위치추적엔진부(Positioning Engine)로 전달하는 단계(S300)는,
    GPS의 신호를 받을 수 없는 실내에서 무선랜(WiFi)를 이용하여 RSSI (Received Signal Strength Indication) 및 RF Finger printing 알고리즘을 병용하여 위치 추적을 실행하는 단계(S310)와,
    무선랜을 이용한 위치추적이 어려운 실외의 넓은 지역에서는 GPS 엔진부의 GPS 신호를 받아서 태그의 위치를 파악하여, 가까운 무선랜을 통해서 데이터를 위치추적 엔진에 전달하는 단계(S320)와,
    정밀한 위치추적이 필요할 경우에는 RF소스유닛부를 정밀위치파악이 필요한 곳에 설치되어, 태그가 해당 위치에서 RF소스유닛부의 ID 코드(Code)를 입력받아서 가까운 무선랜을 통해서 위치데이터를 위치추적 엔진부로 전달하는 단계(S330)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 무선랜과 GPS 및 RF 신호감지 기법을 이용한 위치추적 방법.
KR1020080070648A 2008-07-21 2008-07-21 무선랜과 ｇｐｓ 및 ｒｆ 신호감지 기법을 이용한위치추적 솔루션 KR101007608B1 (ko)

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