KR20160063141A - 실내 위치추적시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실내 위치추적시스템에 관한 것으로서, 위치를 추적하기 위한 대상인 객체에 부착되고, 가속도 정보와 방향 정보를 이용하여 실시간으로 위치정보를 생성하며, 최초 위치로부터 움직인 자신의 위치정보를 주기적으로 송출하는 센서 단말부와; 상기 센서 단말부로부터 위치정보를 수신하고, 실시간으로 갱신하는 중계 단말부와; 상기 중계 단말부로부터 상기 센서 단말부에 대한 위치정보를 수신하고, 수신된 위치정보를 토대로 기저장된 지도표시프로그램을 통해 상기 센서 단말부의 위치를 지도상에 표시하는 사용자 단말부;를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 실내 위치추적시스템은 통신사의 기지국이나 GPS 장치를 이용할 필요가 없으므로 비용이 절감되고, 높이가 측정이 되지 않는 GPS장치의 단점을 보완하여 고층건물의 실내에서도 위치정보를 인지할 수 있으면서, 사용자의 단말부에 표시되는 지도상에 객체가 소지하고 있는 센서 단말기의 현재 위치 및 이동경로가 표시되도록 함으로써 실시간으로 객체의 위치 및 이동 상태를 파악할 수 있는 장점을 가진다.

Description

실내 위치추적시스템{Indoor position tracking system}

본 발명은 실내 위치추적시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 건물 실내 또는 사람이 붐비는 공공장소에서 센서단말기를 소지한 사람 또는 애완동물의 위치나 이동경로의 정보를 근거리 통신을 통해서 쉽게 인지할 수 있는 실내 위치추적시스템에 관한 것이다.

영유아, 어린이 또는 애완동물을 동반한 상태에서 혼잡한 지역(예를 들면 복잡한 도심, 대형 서점, 백화점, 놀이공원 등)을 찾는 경우 보호자가 다른 것에 신경을 쓰고 있을 때 어린이가 혼자서 이동하는 경우 미아가 발생하게 된다.

최근 생활수준의 향상으로 이러한 지역으로 찾아가는 횟수가 증가하면서 미아의 발생이 증가하고 있으나 미아의 경우 당황하여 자신의 이름이나 연락처 등을 기억하지 못하는 경우가 대부분이어서 보호자를 찾는 것이 곤란하다는 문제점이 있다. 또한, 애완동물을 기르는 경우가 아주 많은데, 애완동물은 순식간에 시야에서 사라지는 경우가 빈번하고 그에 따라 찾기가 어렵다는 문제점이 있으며, 상기와 같은 이유로 위치추적의 필요성이 증가하고 있다.

이러한 위치추적을 위해 종래에 다양한 방법들이 연구되고 있다. 대한민국 실용신안등록 331381호에서는 GPS 기술과 이동통신단말기를 이용하여 유아나 의사결정무능력자의 위치를 추적할 수 있는 시스템에 대해 개시하고 있다.

상기 장치는 액세서리에 GPS 송수신기를 내장하여 피보호자에게 착용시키고 상기 위치를 보호자가 휴대폰 모바일 인터넷 서비스를 통해 확인할 수 있도록 한 것이다.

여기서 다수의 사용자가 동일한 서비스를 사용하는 경우 각 장치별로 피보호자를 식별할 수 있는 정보를 포함하여야 하며 이에 대한 정보를 특정한 서버 등에 저장하여 다수의 장치 중 원하는 장치를 선택하여 추적할 수 있도록 구성하여야 하는 문제점이 있다.

또한, 종래에 개발된 위치정보 시스템으로써, 자이로센서와 3축 가속도센서를 탑재한 IEEE802.15.4에 준거한 센서단말기와, 무선 기지국 및 서버기기 등으로 구성되어 있는 장치가 제안된 바 있다. 자이로센서에서 감지된 보행자의 진행방향 정보와, 가속도센서에서 가속도의 벡터를 시간 적분한 정보를 상기 센서단말기에서 무선으로 상기 서버기기에 송출하면, 상기 서버기기 쪽에서는 가속도의 벡터를 시간 적분하여 상기 센서단말기의 이동 경로를 추적하여 위치를 파악하는 방식이다.

또한, 현재 사용되고 있는 미아 위치 찾기 방식은 GPS 장치를 이용한 현재위치 정보를 통신사의 무선 기지국에 송출하고 다시 휴대폰으로 전송하여 위치를 파악할 수 있도록 한다. 그러나, 상기와 같은 종래의 방식들은 무선 기지국 및 서버기기들의 필요성 대한 시스템 구축의 설비에 대한 복잡함과 사용자가 이용하기 위해서는 고가의 비용 부담으로 인해 쉽게 활용하기 어렵다는 문제점이 있다.

한편, 초음파, 무선신호를 이용하여 신호의 세기, 경로 차이를 측정하여 이동 물체의 위치를 계산하고 측정하여 추적할 수도 있다.

종래 초음파 센서를 이용한 위치 추적 시스템은 실내 공간에 적어도 4군데 이상 위치에 설치되어 초음파를 출력하는 초음파 중계기를 구비하며, 이동 물체는 4개의 초음파를 수신하여 신호 세기, 경로 차를 계산하여 위치를 측정한다. 이동 물체는 실내 공간의 위치에 관계없이 4개 이상의 초음파를 수신해야 하고, 초음파 중계기는 LOS(LineOf Sight)를 보장하여 실내 공간에 적어도 4군데 이상 위치에 설치되어 초음파를 출력해야 한다.

그러나, 상기와 같은 종래의 초음파 센서를 이용한 위치 추적 시스템은 실내 공간의 천장에 4개 이상의 초음파 중계기, 의사 위성을 설치하고 가시거리를 확보해야 이동 물체에서 위치 측정이 가능하므로 실내 위치 측정 시스템에서 실내에 다수의 초음파 중계기를 설치하고 이동 물체 사이에 가시거리를 확보하여 위치 측정 조건을 보장해야 하는 문제점이 있다.

KR 10-1095266 B1 KR 10-1215865 B1

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 통신사의 기지국이나 GPS 장치를 이용할 필요가 없으므로 비용이 절감되는 실내 위치추적시스템을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 높이가 측정이 되지 않는 GPS장치의 단점을 보완하여 고층건물의 실내에서도 위치정보를 인지할 수 있는 실내 위치추적시스템을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 사용자의 단말기에 표시되는 지도상에 객체가 소지하고 있는 센서 단말기의 현재 위치 및 이동경로가 표시되도록 함으로써 실시간으로 객체의 위치 및 이동 상태를 파악할 수 있는 실내 위치추적시스템을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 실내 위치추적시스템은 위치를 추적하기 위한 대상인 객체에 부착되고, 가속도 정보와 방향 정보를 이용하여 실시간으로 위치정보를 생성하며, 최초 위치로부터 움직인 자신의 위치정보를 주기적으로 송출하는 센서 단말부와; 상기 센서 단말부로부터 위치정보를 수신하고, 실시간으로 갱신하는 중계 단말부와; 상기 중계 단말부로부터 상기 센서 단말부에 대한 위치정보를 수신하고, 수신된 위치정보를 토대로 기저장된 지도표시프로그램을 통해 상기 센서 단말부의 위치를 지도상에 표시하는 사용자 단말부;를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 센서 단말부는 이동 방향을 감지하는 지자기센서와, 회전 값을 측정하는 자이로센서와, 움직임을 감지하는 가속도센서와, 고도를 감지하는 고도센서와, 상기 각각의 센서로부터 송출되는 정보들을 종합하여 위치정보를 생성하는 위치정보생성부와, 상기 위치정보생성부에서 생성된 위치정보를 무선으로 송출하는 제1통신모듈을 구비하고, 상기 중계 단말부는 상기 제1통신모듈에서 송출되는 위치정보를 수신 및 상기 사용자 단말부로 수신된 위치정보를 송출하기 위한 제2통신모듈과, 상기 제2통신모듈을 통해 수신된 위치정보를 실시간으로 저장처리하는 저장모듈을 구비하고, 상기 사용자 단말부는 상기 제2통신모듈로부터 위치정보를 주기적으로 수신하는 제3통신모듈과, 사용자의 조작에 따라 상기 지도표시프로그램이 구동되게 제어하고 상기 제3통신모듈에서 수신된 위치정보를 이용하여 상기 지도표시프로그램에 의해 실행되어 디스플레이에 표시되는 지도상에 상기 센서 단말부의 현재 위치 및 이동경로가 표시되게 제어하는 제어모듈을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 사용자 단말부에는 상기 객체가 상기 실내 지도 영역에 대응하는 영역으로부터 벗어나는 위치에 위치하는 경우 경고음을 송출하기 위한 경고음발생부를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 실내 위치추적시스템은 통신사의 기지국이나 GPS 장치를 이용할 필요가 없으므로 비용이 절감되고, 높이가 측정이 되지 않는 GPS장치의 단점을 보완하여 고층건물의 실내에서도 위치정보를 인지할 수 있으면서, 사용자의 단말부에 표시되는 지도상에 객체가 소지하고 있는 센서 단말기의 현재 위치 및 이동경로가 표시되도록 함으로써 실시간으로 객체의 위치 및 이동 상태를 파악할 수 있는 장점을 가진다.

도 1은 본 발명에 따른 실내 위치추적시스템을 설명하기 위한 개략도.
도 2은 본 발명에 따른 실내 위치추적시스템의 구성을 나타낸 블럭도.
도 3은 본 발명에 따른 실내 위치추적시스템의 사용자 단말부와 센서 단말부 사이의 관계를 나타내기 위한 개략도.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 실내 위치추적시스템에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 3에는 본 발명에 따른 실내 위치추적시스템이 도시되어 있다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 실내 위치추적시스템은 센서 단말부(10)와; 중계 단말부(20)와; 사용자 단말부(30);를 구비한다.

상기 센서 단말부(10)는 위치를 추적하기 위한 대상인 객체에 부착되고, 가속도 정보와 방향 정보를 이용하여 실시간으로 위치정보를 생성하며, 최초 위치로부터 움직인 자신의 위치정보를 주기적으로 송출하도록 되어 있다.

상기 센서 단말부(10)는 이동 방향을 감지하는 지자기센서(11)와, 회전 값을 측정하는 자이로센서(12)와, 움직임을 감지하는 가속도센서(13)와, 고도를 감지하는 고도센서(14)와, 상기 각각의 센서로부터 송출되는 정보들을 종합하여 위치정보를 생성하는 위치정보생성부(15)와, 상기 위치정보생성부(15)에서 생성된 위치정보를 무선으로 송출하는 제1통신모듈(16)을 구비한다.

상기 지자기센서(11)는 지구 자기장을 이용해 방위각을 탐지하여 상기 센서단말기의 방향을 감지한다. 상기 지자기센서(11) 내에는 자기장의 세기를 측정할 수 있는 센서가 X,Y,Z 방향으로 3개가 붙어 있어 이 3개의 센서 간의 출력 벡터 합으로 센서에 미치는 자기장 방향을 측정하는 것이다. 상기 자이로센서(12)는 상기 센서 단말부(10)가 회전한 각도의 값을 측정하여 피보호자의 진행방향을 파악한다.

상기 자이로센서(12)는 한 축을 기준으로 단위시간에 물체가 회전한 각도의 값을 수치로 방향을 감지하는 역할을 한다. 일반적인 자이로센서(12)는 각속도를 검출하여 1초 동안에 각도가 얼마만큼 움직이는가를 측정하는 센서이다. 물체가 운동할 때 코리올리의 힘이 발생하는데, 이 코리올리 힘에 대한 공식을 이용하여 관성계에 작용하는 각속도를 감지한다. 일반적으로 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 자이로는 그 정확도가 10~100 deg/hr 급으로 센서 신호 처리를 하면 1deg/hr급으로도 사용이 가능하다.

상기 가속도센서(13)는 특정 방향 직선운동에 대한 속도의 증감비를 계산하여 움직임을 감지하는 역할을 한다.

상기 가속도센서(13)는 물체에 가해지는 가속도의 크기를 출력하는 것으로 범위가 3축 방향인 3축 가속도 센서는 x,y,z축의 3축 방향의 3차원 공간에서 가속도를 측정할 수 있다. 즉 중력 가속도를 기준으로 물체의 기울어진 각도와 각 방향의 가속도로부터 물체의 움직임을 검출할 수 있다.

일반적으로 속도는 가속도를 시간으로 적분하면 속도가 되고, 반대로 속도를 시간으로 미분하면 가속도가 된다. 최초의 속도를 알고 그 다음에 가속도를 계속 측정하면 속도를 구할 수 있다. 위치는 속도를 적분하여 구한다. 이것도 최초 위치가 적분상수가 되며 가속도를 계속 측정하면 속도의 변화를 계속해서 알게 되고 이것을 적분하여 위치를 알 수 있다.

상기 고도센서(14)는 대기압을 측정하여 센서 단말부(10)의 고도를 감지하도록 되어 있다.

상기 위치정보생성부(15)는 센서들로부터 입력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 신호처리를 통해 객체의 위치정보를 주기적으로 생성한다. 이때, 상기 위치정보생성부(15)는 상술한 각각의 센서(11,12,13,14)로부터 입력되는 아날로그 신호를 단순히 디지털 신호로 변환하여 전송하는 기능만을 수행하도록 할 수 있고, 중계 단말부(20)를 통해 상기 사용자 단말부(30)에서 상술한 각각의 센서(11,12,13,14)의 신호를 받아 속도, 가속도, 위치 센서들의 원리를 이용하여 위치정보를 발생시키도록 할 수도 있다.

상기 위치정보생성부(15)는 가속도 정보 및 방향의 정보를 이용하여 실시간으로 위치 변화를 계산하고 다수의 위치 변화를 포함하는 위치 정보를 주기적으로 중계 단말부(20)로 전송한다.

상기 위치정보생성부(15)는 움직인 시간과 가속도 정보를 이용하여 이동한 거리를 계산하고, 방향 정보를 이용하여 어느 방향으로 어느 정도의 거리를 이동했는지의 정보를 유지한다.

상기 제1통신모듈(16)은 상기 위치정보생성부(15)에서 발생된 위치정보를 송출한다.

상기 중계 단말부(20)는 상기 센서 단말부(10)로부터 위치정보를 수신하고, 실시간으로 갱신하도록 되어 있다.

상기 중계 단말부(20)는 상기 제1통신모듈(16)에서 송출되는 위치정보를 수신 및 상기 사용자 단말부(30)로 수신된 위치정보를 송출하기 위한 제2통신모듈(31)과, 상기 제2통신모듈(31)을 통해 수신된 위치정보를 실시간으로 저장처리하는 저장모듈(32)을 구비한다.

상기 중계 단말부(20)는 실내 영역이 비교적 큰 경우 다수 개로 구성될 수 있으며, 이 경우 중계 단말부(20) 상호간 통신을 수행할 수 있다.

상기 사용자 단말부(30)는 상기 중계 단말부(20)로부터 상기 센서 단말부(10)에 대한 위치정보를 수신하고, 수신된 위치정보를 토대로 기저장된 지도표시프로그램(32)을 통해 상기 센서 단말부(10)의 위치를 지도상에 표시하도록 되어 있다.

상기 사용자 단말부(30)는 상기 제2통신모듈(31)로부터 위치정보를 주기적으로 수신하는 제3통신모듈(31)과, 사용자의 조작에 따라 상기 지도표시프로그램(32)이 구동되게 제어하고 상기 제3통신모듈(31)에서 수신된 위치정보를 이용하여 상기 지도표시프로그램(32)에 의해 실행되어 디스플레이(33)에 표시되는 지도상에 상기 센서 단말부(10)의 현재 위치 및 이동경로가 표시되게 제어하는 제어모듈(34)을 구비한다.

상기 사용자 단말부(30)에는 상기 객체가 상기 실내 지도 영역에 대응하는 영역으로부터 벗어나는 위치에 위치하는 경우 경고음을 송출하기 위한 경고음발생부(35)를 더 구비한다. 상기 경고음발생부(35)는 상기 센서 단말부(10)와의 거리가 기준거리 이상으로 멀어졌을 때 경고음을 발생시키도록 되어 있으며, 상기의 거리는 별도의 설정부를 통해 사용자가 원하는 기준거리를 설정할 수 있다.

상기 제3통신모듈(31)은 상기 센서 단말부(10)의 제1통신모듈(16)로부터 위치정보를 단위시간 간격으로 수신한다.

상기 디스플레이(33)는 상기 제1통신모듈(16)에서 수신된 위치정보를 이용하여 상기 센서 단말부(10)의 현재 위치 및 이동경로를 지도상에 표시할 수 있다.

상기 제어모듈(34)은 각 구성의 동작을 제어하는 기능을 수행하며, 본 발명을 구현하기 위한 응용프로그램 즉, 지도표시프로그램(32)이 설치되어 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 실내 위치추적시스템의 동작을 살펴보면 다음과 같다. 먼저, 상기 위치정보생성부(15)는 상기 센서 단말기(10)의 지자기센서(11), 자이로센서(12), 가속도센서(13), 고도센서(14)의 정보가 입력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 신호 처리를 통해 위치정보를 생성 및 생성된 위치정보를 제1통신모듈을 통해 외부로 송출한다.

이때, 상기 센서 단말부(10)와 사용자 단말부(30) 사이의 거리가 기준거리를 벗어나게 되면 상기 경고음발생부(35)에서 경고음이 출력된다.

상기 기준거리는 설정부에서 변경이 가능하며, 사용자 단말부(30)과 센서 단말부(10)의 알람거리가 점차 멀어짐에 따라 서로 다른 신호음을 발생시킬 수도 있고, 경고음의 주기가 빨라지도록 변경하거나 볼륨을 변경하거나 서로 다른 음악소리 또는 음성메시지를 출력하도록 할 수 있다.

상기의 제1통신모듈(16) 내지 제3통신모듈(31)은 근거리 무선통신 방식을 적용하며, 상기 근거리 무선통신은 블루투스(bluetooth), 와이파이(Wi-Fi) 등이 사용되는 것이 바람직하다.

상술한 예에서 상기 센서 단말부(10)는 객체가 소지할 수 있도록 된 일반적인 부착물 또는 태그 등의 구조를 취할 수도 있고, 이와 다르게 사용자 단말부(30)와 같이 휴대단말기, 스마트폰 등을 적용할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 실내 위치추적시스템은 도면에 도시된 일 예를 참조하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호의 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

10 : 센서 단말부
11 : 지자기센서
12 : 자이로센서
13 : 가속도센서
14 : 고도센서
15 : 제1통신모듈
20 : 중계 단말부
21 : 제2통신모듈
22 : 저장모듈
30 : 사용자 단말부
31 : 제3통신모듈
32 : 지도표시프로그램
33 : 디스플레이
34 : 제어모듈
35 : 경고음발생부

Claims (3)

1. 위치를 추적하기 위한 대상인 객체에 부착되고, 가속도 정보와 방향 정보를 이용하여 실시간으로 위치정보를 생성하며, 최초 위치로부터 움직인 자신의 위치정보를 주기적으로 송출하는 센서 단말부와;
   상기 센서 단말부로부터 위치정보를 수신하고, 실시간으로 갱신하는 중계 단말부와;
   상기 중계 단말부로부터 상기 센서 단말부에 대한 위치정보를 수신하고, 수신된 위치정보를 토대로 기저장된 지도표시프로그램을 통해 상기 센서 단말부의 위치를 지도상에 표시하는 사용자 단말부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 실내 위치추적시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 센서 단말부는 이동 방향을 감지하는 지자기센서와, 회전 값을 측정하는 자이로센서와, 움직임을 감지하는 가속도센서와, 고도를 감지하는 고도센서와, 상기 각각의 센서로부터 송출되는 정보들을 종합하여 위치정보를 생성하는 위치정보생성부와, 상기 위치정보생성부에서 생성된 위치정보를 무선으로 송출하는 제1통신모듈을 구비하고,
   상기 중계 단말부는 상기 제1통신모듈에서 송출되는 위치정보를 수신 및 상기 사용자 단말부로 수신된 위치정보를 송출하기 위한 제2통신모듈과, 상기 제2통신모듈을 통해 수신된 위치정보를 실시간으로 저장처리하는 저장모듈을 구비하고,
   상기 사용자 단말부는 상기 제2통신모듈로부터 위치정보를 주기적으로 수신하는 제3통신모듈과, 사용자의 조작에 따라 상기 지도표시프로그램이 구동되게 제어하고 상기 제3통신모듈에서 수신된 위치정보를 이용하여 상기 지도표시프로그램에 의해 실행되어 디스플레이에 표시되는 지도상에 상기 센서 단말부의 현재 위치 및 이동경로가 표시되게 제어하는 제어모듈을 구비하는 것을 특징으로 하는 실내 위치추적시스템.
3. 제2항에 있어서,
   상기 사용자 단말부에는 상기 객체가 상기 실내 지도 영역에 대응하는 영역으로부터 벗어나는 위치에 위치하는 경우 경고음을 송출하기 위한 경고음발생부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 실내 위치추적시스템.
   

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