KR100990670B1 - 연속적 위치 정보 제공 단말, 시스템 및 그 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 연속적 위치 정보 제공 단말, 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 GPS 신호 수신이 어려운 실내, 지하, 터널 등의 음영지역에서도 위치를 파악할 수 있도록 GPS 리피터 및 자기장발생기를 이용한 위치 정보 시스템을 구성함으로써 실외는 물론 실내에서도 연속적으로 위치 정보를 제공하도록 하여 실내외 이동 중에도 끊김 없이 위치 정보를 제공하며, 현재 모바일 단말에 대부분 내장된 GPS 수신기, 가속도센서, 지자기센서를 이용하여 실내 위치 측정 모듈을 구성함으로써 현재 기기에 손쉽게 적용하도록 하여 기기 활용도를 높이며 단말 비용을 절감하고, GPS 리피터를 이용하여 측정한 건물의 위치 값 및 자기장발생기를 이용하여 측정한 건물 위치 내의 위경도 값을 대응시켜 현재 단말의 위치를 산출함으로써 건물의 실내에서 단말에 대한 평면 위치뿐만 아니라 자세한 실내 공간상 단말 위치까지 제공하도록 하여 실내에서 사용자의 위치에 대한 더욱 상세한 정보를 제공하며, 단말에서 측정한 공간 위치 및 해당 단말의 방향에 해당하는 상세 안내 정보를 저장함으로써 실내에서 단말이 위치한 공간 및 가리키는 방향에 따른 세부 안내 정보를 제공하도록 하여 관광 안내 정보와 같은 정보 제공 시스템에 활용 가능한 효과가 있다.
Description
본 발명은 연속적 위치 정보 제공 단말, 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 GPS 신호 수신이 어려운 실내, 지하, 터널 등의 음영지역에서도 위치를 파악할 수 있도록 GPS 리피터 및 자기장발생기를 이용한 위치 정보 시스템을 구성하고, 모바일 단말에 대부분 내장된 GPS 수신기, 가속도센서, 지자기센서를 이용하여 상기 모바일 단말이 상기 위치 정보 시스템 내에서 현재 위치를 파악하도록 하여, 이를 이용한 다양한 활용이 가능하도록 구성한 연속적 위치 정보 제공 단말, 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 위성항법시스템(Global Positioning System, 이하 'GPS'라 한다)은 3개 이상의 위성으로부터 정확한 시간과 거리를 측정하여 3개의 각각 다른 거리를 삼각 방법에 따라서 현 위치를 계산할 수 있다. 특히, 종래의 GPS는 내비게이션 등에 사용되어 차량의 위치정보 또는 경로 정보를 제공하는데 사용되었다.
하지만, GPS는 오차가 크므로 오차 범위 내의 작은 공간에서 사용자가 정밀한 위치정보를 얻기에는 어려움이 있으며, 특히 방해물 또는 차폐물로 인해 위성 신호가 수신되지 않는 공간이 다수 존재하는 수신 음영지역, 예를 들어 지하 상가, 터널, 실내와 같은 곳에서 GPS를 이용하여 사용자의 위치 정보를 획득하는데 어려움이 있다. 또한, 건물의 1층과 2층의 구분과 같은 공간에서의 3차원적인 위치 정보를 얻을 수 없다.
도 1은 GPS 수신이 불가한 음영 지역에서도 위치 정보 서비스를 제공하기 위한 기존 시스템의 예로서, 상기 위치 정보 시스템은 GPS위성으로부터 수신기까지의 거리 정보를 전송하는 GPS위성(1), 상기 GPS위성(1)으로부터 전송되는 거리정보를 수신하는 GPS기준 안테나(2), 상기 기준안테나(2)를 통해 GPS위성(1)으로부터 전송된 GPS 신호를 수신받아 3개 이상으로 분배하고 실내에 설치된 3개 이상의 송신안테나들을 일정한 순서대로 스위칭하여 특정한 시간 동안 오로지 하나의 안테나에서만 GPS신호를 송신하도록 하는 GPS스위칭 중계기(3), 상기 GPS스위칭 중계기(3)에 연결하여 GPS신호를 송신하도록 실내 벽면 혹은 천장 등에 설치하는 GPS송신안테나(4), 상기 송신안테나(4)를 통해 GPS스위칭 중계기(3)로부터 전송된 신호를 측정하여 스위칭 전후의 송신안테나와 수신기 사이의 거리 차를 계산하는 실내 GPS수신기(5) 및 상기 GPS송신안테나(4)와 실내 GPS수신기(5)에서 측정된 값을 측위 알고리즘에 적용하여 실내 GPS수신기의 위치를 추정하는 측위서버(6)로 구성된다.
그러나, 이러한 기존의 위치 정보 시스템은 실내에서 단말의 위치를 측정하기 위해 전용으로 사용되는 복수의 가상 위성이 필요하므로 이를 위한 설치 비용이 증가하고, 그 설치과정도 상당히 까다로울 뿐 아니라, 각각의 가상 위성별 신호를 분리하여 새로운 신호로 재구성해야하므로 연산이 복잡하고, 오차가 많아 현실적 적용이 어렵다. 아울러, 외부 위치 정보 서비스와의 호환성이 결여되어 있어, 실내외의 정보를 연동시키기 위한 단말의 구성 비용도 함께 증가하였다. 한편, 상기 구성에서 외부 GPS위성(1)과의 관계를 무시하고 가상위성(4)이 자체적 신호를 제공하여 실내 GPS위치 측정을 가능하도록 한 방식도 있었으나, 역시 복수의 가상위성을 설치 및 관리해야할 뿐만 아니라, 외부 GPS환경과 연동되지 않으므로 범용적인 사용이 불가능하다.
상기 시스템 이외에 간편하게 실내외의 위치 정보를 연동하여 서비스 호환성을 유지하기 위한 수단으로 이동 통신사의 기지국을 이용하여 음영 지역에서의 위치 정보를 서비스하는 방법도 있다. 그러나, 이처럼 기지국을 이용하여 현재 위치에 대한 정보를 제공하는 방법의 경우, 위치 정보 서비스를 구현하기 위한 방법이 비교적 간편하며 그 설치과정도 필요없는 장점이 있으나, 기지국을 중심으로 반경 수십 ~ 수백 미터의 오차가 발생하는 등 현재 위치에 대한 해상도가 떨어지며, 이러한 서비스를 위한 고가의 별도 통신 단말이 필요하였다.
따라서, 위치 정보의 제공시 실외 및 실내의 호환성을 유지하면서 더욱 정밀한 고해상도의 위치 정보를 제공하며, 저비용으로 구성하여 다양한 용도로 활용 가능한 위치 정보 제공 시스템 및 단말에 대한 요구가 높아지고 있다.
전술한 문제점을 개선하기 위한 본 발명 실시 예들의 목적은 GPS 신호 수신이 어려운 실내, 지하, 터널 등의 음영지역에서도 위치를 파악할 수 있도록 GPS 리피터 및 자기장발생기를 이용한 위치 정보 시스템을 구성함으로써 실외는 물론 실내에서도 연속적으로 위치 정보를 제공하도록 한 연속적 위치 정보 제공 단말, 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.
전술한 문제점을 개선하기 위한 본 발명 실시 예들의 다른 목적은 현재 모바일 단말에 대부분 내장된 GPS 수신기, 가속도센서, 지자기센서를 이용하여 실내 위치 측정 모듈을 구성함으로써 현재 기기에 손쉽게 적용하도록 한 연속적 위치 정보 제공 단말, 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.
전술한 문제점을 개선하기 위한 본 발명 실시 예들의 또 다른 목적은 GPS 리피터를 이용하여 측정한 건물의 위치 값 및 자기장발생기를 이용하여 측정한 건물 위치 내의 위경도 값을 대응시켜 현재 단말의 위치를 산출함으로써 건물의 실내에서 단말에 대한 평면 위치뿐만 아니라 자세한 실내 공간상 단말 위치까지 제공하도록 한 연속적 위치 정보 제공 단말, 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.
전술한 문제점을 개선하기 위한 본 발명 실시 예들의 또 다른 목적은 단말에서 측정한 공간 위치 및 해당 단말의 방향에 해당하는 상세 안내 정보를 저장함으로써 실내에서 단말이 위치한 공간 및 가리키는 방향에 따른 세부 안내 정보를 제공하도록 한 연속적 위치 정보 제공 단말, 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시 예에 따른 연속적 위치 정보 제공 시스템은 외부로부터 GPS신호를 수신하여 실내에 재전송하는 GPS리피터, 상기 실내 공간에 제 1 자기장을 발생시키는 제 1 자기장발생기, 상기 실내 공간에 제 2 자기장을 발생시키는 제 2 자기장발생기 및 상기 GPS리피터의 GPS신호를 수신하여 상기 실내 영역정보를 식별하는 GPS부, 상기 제 1, 2 자기장발생기로부터 발생하는 자기장을 측정하는 지자기센서부, 지구자기장과 상기 측정한 제 1 자기장 및 제 2 자기장의 방향을 이용하여 상기 실내의 단말의 상대 위치를 파악하는 측정부를 포함하는 위치정보 제공 단말을 포함한다.
상기 위치정보 제공 단말의 상기 측정부는 상기 지구자기장 방향을 기준으로 상기 제 1 자기장 및 상기 제 2 자기장과 상기 단말이 이루는 각각의 각도 정보를 측정하여 상기 제 1 자기장 및 상기 제 2 자기장의 방향을 계산한다.
상기 위치정보 제공 단말은 단말의 수직방향 자세를 측정하는 가속도센서부를 더 포함하며, 상기 가속도센서부와 상기 지자기센서부에서 측정한 지구 자기장을 이용하여 단말의 입체적인 자세정보를 얻은 후, 상기 자세정보를 기준으로 상기 제 1 및 제 2 자기장발생기와의 각도 정보를 보정하는 보정부를 더 포함한다.
상기 위치정보 제공 단말은 상기 보정부에서 보정한 단말의 각도 정보와 대응되는 상기 실내의 공간상 위치값을 기 저장하여, 단말의 현재 위치를 상기 위치값으로 대응시키는 대응정보부를 더 포함한다.
상기 위치정보 제공 단말은 해당 단말이 가리키는 방향 및 현재 위치에 따른 상기 대응정보부의 위치값에 해당하는 안내정보를 제공하는 안내정보제공부를 더 포함한다.
상기 위치정보 제공 단말은 상기 공간 위치와 단말이 측정한 각도 정보를 매칭시키는 대응정보값 및 상기 GPS부의 측정값으로 상기 실내영역을 식별하기 위한 공간식별값을 내장 또는 제공받아 구비한다.
상기 위치정보 제공 단말은 상기 대응정보값이나 공간식별값에 대응하는 안내정보를 더 구비하며, 상기 안내정보는 지도정보, 음향, 음성, 영상, 텍스트 중 하나 이상을 포함한다.
상기 제 1 자기장발생기, 제 2 자기장발생기는 기 설정된 주기에 따라 서로 연속되도록 자기장을 발생하며, 상기 발생 자기장 사이의 미발생 구간은 각 자기장 발생 구간보다 긴 것을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시 예에 따른 연속적 위치 정보 제공 단말은 GPS신호를 수신하여 실내 영역정보를 식별하는 GPS부, 외부에 설치되어 상기 실내 공간에 자기장을 발생시키는 제 1 자기장발생기 및 제 2 자기장발생기로부터 발생하는 제 1 자기장 및 제 2 자기장을 측정하는 지자기센서부, 단말의 수직방향 자세를 측정하는 가속도센서부, 지구자기장 방향을 기준으로 상기 제 1 및 제 2 자기장과 상기 단말이 이루는 각각의 각도를 측정하는 측정부, 상기 가속도센서부와 상기 지자기센서부에서 측정한 지구 자기장을 이용하여 단말의 입체적인 자세정보를 얻은 후, 상기 자세정보를 기준으로 상기 제 1 및 제 2 자기장발생기와의 각도 정보를 보정하는 보정부, 상기 보정부에서 보정한 단말의 각도 정보와 대응되는 상기 실내의 공간상 위치값을 기 저장하여, 단말의 현재 위치를 상기 위치값으로 대응시키는 대응정보부, 해당 단말이 가리키는 방향 및 현재 위치에 따른 상기 대응정보부의 상대 위치 좌표값에 해당하는 안내정보를 제공하는 안내정보제공부를 포함한다.
아울러, 상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시 예에 따른 연속적 위치 정보 제공 방법은 위치정보 제공 단말이 GPS리피터의 GPS신호를 수신하여 실내 영역정보를 식별하는 단계, 상기 위치정보 제공 단말이 외부의 제 1 자기장발생기 및 제 2 자기장발생기로부터 발생하는 제 1 자기장 및 제 2 자기장을 측정하는 단계, 상기 위치정보 제공 단말이 지구자기장과 상기 측정한 제 1 자기장 및 제 2 자기장의 방향을 이용하여 상기 실내의 단말의 상대 위치를 파악하는 단계를 포함한다.
상기 상대 위치를 파악하는 단계는 상기 위치정보 제공 단말이 상기 지구자기장 방향을 기준으로 상기 제 1 및 제 2 자기장과 상기 단말이 이루는 각각의 각도를 측정하는 단계, 상기 위치정보 제공 단말이 상기 단말의 각도 정보와 대응되는 상기 실내의 공간상 위치값을 기 저장하여, 단말의 현재 위치를 상기 위치값으로 대응시키는 단계, 해당 단말이 가리키는 방향 및 현재 위치에 따른 상기 위치값에 해당하는 안내정보를 제공하는 단계를 더 포함한다.
더불어, 상기 안내정보 제공 단계는 상기 위치정보 제공 단말이 단말의 수평방향 자세 및 수직방향 자세를 측정하여 단말의 입체적인 자세정보를 얻는 단계, 상기 위치정보 제공 단말이 상기 자세정보를 이용하여 상기 각도 정보를 보정하는 단계, 상기 보정한 단말의 각도 정보를 상기 위치값으로 대응시키는 단계를 더 포함한다.
본 발명 실시 예들에 따른 연속적 위치 정보 제공 단말, 시스템 및 그 방법은 GPS 신호 수신이 어려운 실내, 지하, 터널 등의 음영지역에서도 위치를 파악할 수 있도록 GPS 리피터 및 자기장발생기를 이용한 위치 정보 시스템을 구성함으로써 실외는 물론 실내에서도 연속적으로 위치 정보를 제공하도록 하여 실내외 이동 중에도 끊김 없이 위치 정보를 제공하는 효과가 있다.
본 발명 실시 예들에 따른 연속적 위치 정보 제공 단말, 시스템 및 그 방법은 현재 모바일 단말에 대부분 내장된 GPS 수신기, 가속도센서, 지자기센서를 이용하여 실내 위치 측정 모듈을 구성함으로써 현재 기기에 손쉽게 적용하도록 하여 기기 활용도를 높이며 단말 비용을 절감하는 효과가 있다.
본 발명 실시 예들에 따른 연속적 위치 정보 제공 단말, 시스템 및 그 방법은 GPS 리피터를 이용하여 측정한 건물의 위치 값 및 자기장발생기를 이용하여 측정한 건물 위치 내의 위경도 값을 대응시켜 현재 단말의 위치를 산출함으로써 건물의 실내에서 단말에 대한 평면 위치뿐만 아니라 자세한 실내 공간상 단말 위치까지 제공하도록 하여 실내에서 사용자의 위치에 대한 더욱 상세한 정보를 제공하는 효과가 있다.
본 발명 실시 예들에 따른 연속적 위치 정보 제공 단말, 시스템 및 그 방법은 단말에서 측정한 공간 위치 및 해당 단말의 방향에 해당하는 상세 안내 정보를 저장함으로써 실내에서 단말이 위치한 공간 및 가리키는 방향에 따른 세부 안내 정보를 제공하도록 하여 관광 안내 정보와 같은 정보 제공 시스템에 활용 가능한 효과가 있다.
도 1은 기존의 실내 위치정보 제공 시스템의 구성도.
도 2는 GPS 리피터를 이용한 실내 위치정보 제공 시스템의 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 연속적 위치정보 제공 시스템의 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 연속적 위치정보 제공 단말의 위치 측정 예.
도 5는 본 발명에 따른 연속적 위치정보 제공 단말의 자기 측정의 예.
도 6은 본 발명에 따른 연속적 위치정보 제공 단말의 자세 측정의 예.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 연속적 위치정보 제공 단말의 구성도.
도 8은 본 발명에 따른 연속적 위치정보 제공 단말의 다른 예.
도 9는 본 발명에 따른 연속적 위치정보 제공 방법의 순서도.
도 10은 본 발명에 따른 위치측정 단계의 순서도.
도 2는 GPS 리피터를 이용한 실내 위치정보 제공 시스템의 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 연속적 위치정보 제공 시스템의 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 연속적 위치정보 제공 단말의 위치 측정 예.
도 5는 본 발명에 따른 연속적 위치정보 제공 단말의 자기 측정의 예.
도 6은 본 발명에 따른 연속적 위치정보 제공 단말의 자세 측정의 예.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 연속적 위치정보 제공 단말의 구성도.
도 8은 본 발명에 따른 연속적 위치정보 제공 단말의 다른 예.
도 9는 본 발명에 따른 연속적 위치정보 제공 방법의 순서도.
도 10은 본 발명에 따른 위치측정 단계의 순서도.
상기한 바와 같은 본 발명을 첨부된 도면들과 실시 예들을 통해 상세히 설명하도록 한다.
도 2는 GPS 리피터를 이용한 실내 위치정보 제공 시스템의 구성도로서, 상기 실내 위치정보 제공 시스템은 복수의 GPS위성(8)으로부터 전송되는 GPS신호를 수신하는 GPS안테나(100), 상기 GPS안테나(100)를 통해 상기 GPS위성(8)으로부터 전송된 GPS신호를 수신받아 실내로 재전송하도록 하는 GPS리피터(200), 상기 GPS리피터(200)로부터 GPS신호를 수신받는 위치정보 제공 단말(300)을 포함한다.
상기 위치정보 제공 단말(300)은 상기 실내 위치정보 제공 시스템을 이용하여 GPS수신이 되지 않는 실내에서도 상기 GPS리피터(200)를 통해 GPS 신호를 수신할 수 있어 실내외의 이동중에도 끊김 없는 위치 정보 제공 서비스가 가능하다.
그러나, 상기 GPS신호의 특성상 실제 수신위치와 실내 제공위치가 상이함에 따른 오차 발생 때문에, 측정되는 영역과 실제 영역 사이에 상당한 차이가 발생하므로, 이를 그대로 이용할 수 없다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 연속적 위치정보 제공 시스템의 구성도로서, 상기 연속적 위치정보 제공 시스템은 복수의 GPS위성으로부터 전송되는 GPS신호를 수신하는 GPS안테나(100), 상기 GPS안테나(100)를 통해 상기 GPS위성으로부터 전송된 GPS신호를 수신받아 실내로 재전송하도록 하는 GPS리피터(200), 특정 공간에 설치되어 일정 시간 차로 자기장을 발생시키는 복수의 자기장발생기(400, 500), GPS센서, 가속도센서, 지자기센서를 포함하여 상기 GPS리피터(200)로부터 GPS신호를 수신받고 상기 가속도센서와 지자기센서로 자신의 자세 정보를 연산하며 상기 복수의 자기장발생기(400, 500)로부터 발생한 자기장 및 지구자기장을 측정하여 특정 공간 내에서 자신의 상대 위치를 연산하는 위치정보 제공 단말(300)을 포함한다.
상기 위치정보 제공 단말(300)은 실외에서 GPS신호를 수신받아 현재의 위치를 인식하다가, GPS리피터(200)가 설치된 실내로 진입시 상기 GPS리피터(200)가 외부로부터 수신받아 재전송한 GPS신호를 수신하여 현재 공간에 대한 위치정보를 파악한다. 이때 파악되는 위치정보는 GPS신호의 특성상 수 ~ 수십 미터 정도 범위 또는 대략적인 건물의 범위 정도의 개략적인 영역으로 인식된다.
예를 들어, 도 3에 도시한 공간이 상기 GPS신호에 의해 특정 건물이라고 인식되고 해당 단말에서 상기 건물이 실내 위치정보 제공이 가능하다고 파악되면, 상기 단말(300)은 내부에 부착된 지자기 센서를 이용하여 지구 자기장 및 상기 건물에 설치된 복수의 자기장발생기(400, 500)가 일정 시간 차로 발생하는 자기장의 각도를 측정하여 상기 건물 내에서 자신의 공간상 상대 위치를 파악한다. 이때, 도 2에서 설명한 바와 같이, 실내에서 수신한 GPS신호만으로는 상기 GPS신호의 특성상 실제 수신위치와 실내 제공위치가 상이함에 따른 오차 발생 때문에 정확한 위치를 파악할 수 없으므로, 상기 자기장의 각도를 측정하여 정밀한 현재 위치의 파악이 가능하다. 또한, 상기 단말(300)이 상기 삼차원 공간상에서 어떠한 각도로 위치하는가에 따라 상기 단말(300) 내의 자기장 센서가 측정한 자기장의 각도가 달리 파악될 수 있기 때문에, 더욱 정확한 상기 단말(300)의 공간 내 상대 위치를 파악하기 위해, 단말(300) 자신의 자세정보를 이용하여 상기 자기장의 각도를 보정한다. 즉, 상기 단말(300)의 가속도 센서가 단말의 수직방향 자세를 측정할 수 있으며, 상기 지자기센서는 지구 자기장 방향을 측정하여 상기 단말(300)의 수평방향 자세를 계산할 수 있으므로, 상기 단말(300)은 상기 측정한 수직방향 자세 및 수평방향 자세정보를 이용하여 자신의 단말 자세정보를 파악하고, 이를 이용하여 상기 측정한 복수의 자기장의 각도를 보정하여 자신의 정확한 상대 위치를 파악할 수 있다. 이러한, 단말의 자세정보 파악 및 상대 위치 측정에 대한 더욱 자세한 설명은 도 4에서 하기로 한다.
상기 위치정보 제공 단말(300)은 상기 GPS리피터(200)를 이용하여 수신한 GPS신호로써 상기 건물과 같은 개략 영역 정보를 획득하고, 상기 자기장의 각도 정보로써 상기 개략 영역 내의 상대적 위치를 파악할 수 있다. 또한, 상기 상대적 위치정보와 그에 따른 안내정보를 내부에 저장하여, 해당 건물 내에서 이동 중에 현재 위치에 따른 안내정보를 이용할 수 있다. 이때, 상기 상대적 위치정보를 안내정보에 대응시키는 대응정보 또는 상기 안내정보는 상기 단말 내에 기 저장되어 있거나, 외부로부터 실시간으로 전송받아 이용할 수 있게 구성할 수도 있다.
이와 같이 GPS신호 수신이 어려운 실내, 지하, 터널 등의 음영지역에서도 위치를 파악할 수 있도록 GPS리피터(200) 및 자기장발생기를 이용한 위치 정보 시스템을 구성하여 상기 연속적 위치 정보 제공 단말(300)이 실외는 물론 실내에서도 연속적으로 위치 정보를 제공하도록 하여 실내외 이동 중에도 끊김 없이 위치 정보를 제공할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 연속적 위치정보 제공 단말의 위치 측정 예로서, 소정의 공간 내에서 측정한 복수의 자기장의 각도를 이용하여 단말의 위치 정보를 산출하는 것을 나타낸 것이다.
상기 위치정보 제공 단말(300)은 내부의 지자기 센서를 이용하여 복수의 자기장 발생기(400, 500)에서 나오는 자기장을 측정한다. 이때, 제 1 자기장발생기(400)에서 나오는 제 1 자기장 및 제 2 자기장발생기(500)에서 나오는 제 2 자기장의 구별을 위해 도 5에 도시한 것처럼 기 설정된 주기에 따라 서로 연속되도록 자기장을 발생하며, 상기 발생 자기장 사이의 미발생 구간은 각 자기장 발생 구간보다 길게 설정한다.
상기 단말(300)에서 측정한 상기 제 1 자기장의 측정값 및 제 2 자기장의 측정값은 해당 자기장과 단말의 각도 정보(42,43) 형태로 산출된다. 이때, 상기 각도 정보(42,43)의 정확한 산출을 위해 상기 단말 현재 상태의 수직각도 및 수평각도를 포함한 단말의 자세정보(41)가 필요하다. 즉, 상기 단말의 자세 정보(41)를 이용하여 상기 제 1 자기장 및 제 2 자기장의 측정값을 보정하여 정확한 각도를 산출하는 것이다. 이때, 단말(300)에 내장된 가속도 센서 및 지자기 센서를 이용하여 상기 단말의 공간상 자세정보를 산출하게 되는데, 이는 도 6에서 다시 설명하기로 한다.
이처럼, 상기 보정을 통한 자기장과의 정확한 각도 정보를 산출하여 이를 단말(300)이 위치한 평면(41)과 연결하면, 현재 공간에서의 단말의 상대 위치를 측정할 수 있다. 삼차원 공간상에서 특정 각도를 이루는 두 직선과 하나의 평면이 만나는 좌표값은 유일하기 때문에, 상기 단말(300)과 복수의 자기장(400, 500)을 기준점으로 하여 이루는 특정한 두 각이 대표하는 위치는 상기 공간 내에서 유일하여, 해당 단말(300)의 상대 위치의 파악이 가능해진다. 또한, 상기 GPS리피터에 의해 건물 정보를 파악할 수 있으므로, 상기 건물 내의 상대 위치와 대응시켜 다양한 공간의 구별이 가능하다. 즉, 이와 같이 산출한 각도 정보와 대응되어 기 저장된 건물 내의 특정한 위경도(또는 삼차원 좌표) 값으로 정확한 현재 위치를 구별 가능하며, 상기 위경도 값과 대응시킨 안내 정보 등을 표시하는 안내정보제공서비스가 가능해진다. 이를 위해 단말(300) 내 데이터베이스가 필요할 수 있다.
이처럼, GPS리피터를 이용하여 측정한 건물의 위치 값 및 자기장발생기(400, 500)를 이용하여 측정한 건물 위치 내의 위경도 값을 대응시켜 현재 단말(300)의 위치를 산출함으로써 건물의 실내에서 단말에 대한 평면 위치뿐만 아니라 자세한 실내 공간상 단말 위치까지 제공하도록 하여 실내에서 사용자의 위치에 대한 더욱 상세한 정보를 제공할 수 있다. 특히, 내비게이션에 활용하여 터널 내 주행 중 차량 이동에 따른 위치 파악도 가능하며, 박물관 혹은 미술관 등 실내에서 이용하는 안내정보 서비스도 가능해진다.
도 5는 본 발명에 따른 연속적 위치정보 제공 단말의 자기 측정의 예로서, 상기 단말의 지자기 센서가 측정한 자기장의 그래프를 도시한 것이다.
상기 단말의 지자기 센서는 연속적으로 흐르는 소량의 지구 자기장(51)을 측정하여 단말의 수평방향 자세를 계산하며, 일정 시간 차로 발생하는 복수의 자기장(52, 53)을 측정하여 각각의 자기장 방향을 계산한다. 자기장은 벽 또는 사람과 같은 방해물을 투과할 수 있어, GPS수신이 불가한 실내와 같은 음영지역에서도 위치 정보를 파악하는데 아무런 영향 없이 활용할 수 있다. 또한, 자기장을 이용하여 파악한 상대적 위치가 GPS를 이용하여 파악한 위치 정보에 비해 해상도가 월등히 높으며, 구별하고자 하는 전체 영역의 넓이에 따른 해상도의 조절이 용이하므로 실내에서 이용시 더욱 정밀한 실내 위치 정보를 파악하는데 이용할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 연속적 위치정보 제공 단말의 자세 측정의 예로서, 지구 자기장 방향과 비교하여 단말의 자세정보를 측정하는 것을 도시한 것이다.
상기 단말(300)은 공간 내 정확한 상대 위치를 측정하기 위해 단말의 자세정보 즉, 단말의 수직방향자세(62) 및 수평방향자세(41)의 파악이 필요하다. 상기 수직방향자세(62)는 단말(300)의 가속도센서(320)를 이용하여 측정하며, 상기 수평방향자세(41)는 단말(300)의 지자기센서(310)가 측정한 지구 자기장(61)의 방향을 이용하여 계산한다. 이러한 수직방향자세(62) 및 수평방향자세(41)를 포함한 단말 정보 즉, 공간의 세 축 방향(41,61,62)으로 구성되는 단말의 입체적인 자세정보를 계산한 후, 이를 이용하여 상기 자기장 발생기에서 나오는 자기장의 측정 각도를 보정하여 더욱 자세한 단말의 위치 정보를 산출하는 것이다.
또한, 이러한 단말의 자세정보를 이용하여 단말에서 측정한 공간의 위치 정보 및 해당 단말의 방향에 해당하는 상세 안내 정보를 저장하고, 실내에서 단말이 위치한 공간 및 가리키는 방향에 따라 대응되는 세부 안내 정보를 제공하도록 하여 관광 안내 정보와 같은 정보 제공 시스템에 활용할 수 있다. 이때, 상기 관광 안내 정보 제공 시스템은 상기 단말의 저장 용량을 절약하기 위해, 상기 안내 정보를 저장한 서버에서 필요할 때마다 내려받는 방식으로 운영할 수도 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 연속적 위치정보 제공 단말의 구성도로서, 상기 연속적 위치정보 제공 단말(300)은 GPS신호를 수신하여 실내 영역정보를 식별하는 GPS부(305), 자기장을 측정하는 지자기센서부(310), 단말의 수직상태를 측정하는 가속도센서부(320), 단말의 자세정보를 측정하는 자세측정부(330), 외부의 제 1 자기장발생기 및 제 2 자기장발생기에서 발생하는 제 1 자기장 및 제 2 자기장을 이용하여 소정의 영역의 위치정보를 상기 자기장의 각도 값으로 계산하는 위치측정부(340), 상기 각도 값의 계산시 상기 자세정보를 이용하여 보정하는 보정부(345), 상기 GPS신호에 해당하는 건물 정보를 저장한 건물정보부(360), 상기 건물 내 특정 각도 값에 대응하는 위치값을 저장한 대응정보부(365), 상기 위치값에 대응하는 안내정보를 저장하며 제공하는 안내정보제공부(370), 사용자 입력을 받는 입력부(380), 위치정보 및 안내정보를 출력하는 표시부(390), 상기 각 부를 제어하는 제어부(350)를 포함한다.
상기 지자기센서부(310)는 지자기센서를 이용하여 지구 자기장 및 건물에 설치한 자기장 발생기의 자기장을 측정하며, 상기 지구 자기장을 이용하여 단말의 수평상태를 측정한다.
상기 가속도센서부(320)는 가속도센서를 이용하여 단말의 운동 상태를 측정하며, 단말의 자세정보 중 수직상태를 측정한다.
상기 위치측정부(340)는 지구자기장 방향을 기준으로 상기 제 1 자기장 및 상기 제 2 자기장과 상기 단말이 이루는 각각의 각도 정보를 측정하여 상기 제 1 자기장 및 상기 제 2 자기장의 방향을 계산한다. 이후, 지구자기장과 상기 측정한 제 1 자기장 및 제 2 자기장의 방향을 이용하여 상기 실내의 단말의 상대 위치를 파악한다. 이때, 상기 자세측정부(330)가 상기 가속도센서부(320)와 상기 지자기센서부(310)에서 측정한 지구 자기장을 이용하여 단말의 입체적인 자세정보를 얻은 후, 상기 보정부(345)가 상기 자세정보를 기준으로 상기 제 1 및 제 2 자기장발생기와의 각도 정보를 보정한다.
상기 건물정보부(360)는 GPS신호로 구분 가능한 해상도 수준의 건물정보를 저장한다. 또한, 실내의 위치정보 제공 시스템이 구비된 건물을 쉽게 구분할 수 있도록 해당 건물정보에 식별정보를 추가하고, 상기 연속적 위치정보 제공 단말(300)이 해당 건물로 진입시 상기 식별정보를 이용하여 용이하게 실내 위치정보 제공 기능이 동작하도록 구성할 수도 있다.
상기 대응정보부(365)는 상기 보정부(345)에서 보정한 단말의 각도 정보와 대응되는 상기 실내의 공간상 위치값을 기 저장하여, 단말의 현재 위치를 상기 위치값으로 대응시켜, 실내에서 단말의 현재 위치를 식별할 수 있도록 한다. 이때, 상기 현재 위치와 단말이 측정한 각도 정보를 매칭시키는 대응정보값 및 상기 GPS부(305)의 측정값으로 상기 실내영역을 식별하기 위한 공간식별값을 내장 또는 제공받아 구비한다.
상기 안내정보제공부(370)는 상기 대응정보값이나 공간식별값에 대응하는 안내정보를 구비하며, 상기 안내정보는 지도정보, 음향, 음성, 영상, 텍스트 중 하나 이상을 포함한다. 즉, 상기 안내정보제공부(370)는 해당 단말이 가리키는 방향 및 현재 위치에 따른 상기 대응정보부의 위치값에 해당하는 지도정보 또는 안내정보를 제공한다. 이러한 기능을 이용하여 특정한 실내 공간에서 관광 안내 서비스 제공시 이를 활용할 수 있으며, 자기장을 이용한 측정 방법을 이용하기 때문에 정밀한 위치 식별이 가능하여 더욱 자세한 실내 정보 서비스를 제공할 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 연속적 위치정보 제공 단말의 다른 예로서, 일반적인 내비게이션에 부착한 형태의 위치정보 제공 단말의 예를 도시한 것이다.
예를 들어, 상기 내비게이션(80)이 GPS수신부(86)만을 포함하고 가속도센서(82) 혹은 지자기센서(83)를 포함하지 않은 제품일 경우, 상기 위치정보 제공 단말(81)은 가속도 센서(82), 지자기센서(83)를 내장하고, 상기 GPS수신부(86)에서 수신한 GPS신호 및 단말(81)의 자세정보, 각도정보를 이용하여 새로운 위치정보를 산출하는 제어부(84)를 포함하여 구성할 수 있다.
또한, 기존에 상기 GPS수신부(86)에서 GPS신호를 직접 받아 상기 GPS신호에 해당하는 위치정보에 대응하는 지도정보를 표시해 주던 지도대응부(85)와 상기 GPS수신부(86) 사이에 상기 제어부(84)가 경유하게 구성한다. 즉, 상기 제어부(84)가 기존 GPS신호의 위치정보 대신 상기 단말(81)의 자세정보, 각도정보를 포함하여 산출한 새로운 위치정보를 상기 지도대응부(85)에 전송하고 상기 지도대응부(85)는 이와 대응하는 지도정보를 표시하도록 구성함으로써 일반적인 내비게이션(80)을 연속적 내비게이션으로 사용하게 구성할 수 있다. 이때, 상기 새로운 위치정보에 따른 지도 정보는 외부에서 업데이트(87)하여 사용에 문제가 없도록 구성할 수 있다.
이처럼, 본 발명에 따른 연속적 위치정보 제공 단말을 구성하는데 있어서, 기존 사용하는 내비게이션 또는 스마트폰의 기능을 최대한 이용하며 해당 단말에 없는 기능만으로 구성한 모듈화한 위치정보 제공 단말을 기존 단말에 부가적으로 장착하여 사용함으로써 기존의 실외 전용 위치 정보 제공 단말을 연속적 위치정보 제공 단말로 활용할 수 있다.
더불어, 최근의 내비게이션이나 최신 스마트폰의 경우 대부분 GPS 수신기, 가속도센서, 지자기센서를 내장하고 있으므로 이를 이용하여 실내 위치 측정 모듈을 구성함으로써 현재 기기에 손쉽게 적용하도록 하여 기기 활용도를 높이며 단말 비용을 절감할 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 연속적 위치정보 제공 방법의 순서도로서, 상기 연속적 위치정보 제공 방법은 GPS수신부가 GPS리피터의 GPS신호를 수신하여 실내 영역정보를 식별하는 단계(S91), 상기 위치정보 제공 단말이 외부의 제 1 자기장발생기 및 제 2 자기장발생기로부터 발생하는 제 1 자기장 및 제 2 자기장을 측정하며, 지구자기장과 상기 측정한 제 1 자기장 및 제 2 자기장의 방향을 이용하여 상기 실내의 단말의 상대 위치를 파악하는 단계(S92), 상기 상대 위치에 해당하는 안내정보를 제공하는 단계(S93)를 포함한다.
상기 안내정보 제공단계(S93)에서 제공되는 안내정보는 일정 공간 영역 내에서 계산된 상기 현재 위치에 대한 지도 정보 또는 음성, 텍스트, 안내, 영상, 음향 정보로 구성할 수 있다.
도 10은 본 발명에 따른 위치측정 단계의 순서도로서, 상기 위치측정 단계는 상기 위치정보 제공 단말이 단말의 수평방향 자세 및 수직방향 자세를 측정하여 단말의 입체적인 자세정보를 얻는 단계(S101,S102), 상기 위치정보 제공 단말이 상기 지구자기장 방향을 기준으로 상기 제 1 및 제 2 자기장과 상기 단말이 이루는 각각의 각도를 측정하는 단계(S103), 상기 위치정보 제공 단말이 단말의 현재 위치를 기 저장한 상기 단말의 각도 정보와 대응되는 상기 실내의 공간상 위치값으로 대응시키는 단계(S104)를 포함한다.
상기 실내의 공간상 위치값으로 대응시키는 단계(S104)는 상기 위치정보 제공 단말이 상기 자세정보를 이용하여 상기 각도 정보를 보정하는 단계, 상기 보정한 단말의 각도 정보를 상기 위치값으로 대응시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
이상에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시 예들에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나 본 발명은 상술한 실시 예에 한정되지 아니하며, 특허 청구의 범위에서 첨부하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능할 것이다.
100: GPS 안테나 200: GPS 리피터
300: 위치 정보 제공 단말 305: GPS부
310: 지자기센서부 320: 가속도센서부
400,500: 자기장발생기
300: 위치 정보 제공 단말 305: GPS부
310: 지자기센서부 320: 가속도센서부
400,500: 자기장발생기
Claims (13)
- 외부로부터 GPS신호를 수신하여 실내에 재전송하는 GPS리피터;
상기 실내 공간에 제 1 자기장을 발생시키는 제 1 자기장발생기;
상기 실내 공간에 제 2 자기장을 발생시키는 제 2 자기장발생기; 및
상기 GPS리피터의 GPS신호를 수신하여 상기 실내 영역정보를 식별하는 GPS부;
상기 제 1, 2 자기장발생기로부터 발생하는 자기장을 측정하는 지자기센서부;
지구자기장과 상기 측정한 제 1 자기장 및 제 2 자기장의 방향을 이용하여 상기 실내의 단말의 상대 위치를 파악하는 측정부를 포함하는 위치정보 제공 단말을 포함하는 것을 특징으로 하는 연속적 위치 정보 제공 시스템.
- 제 1항에 있어서, 상기 측정부는
상기 지구자기장 방향을 기준으로 상기 제 1 자기장 및 상기 제 2 자기장과 상기 단말이 이루는 각각의 각도 정보를 측정하여 상기 제 1 자기장 및 상기 제 2 자기장의 방향을 계산하는 것을 특징으로 하는 연속적 위치 정보 제공 시스템.
- 제 2항에 있어서, 상기 위치정보 제공 단말은
단말의 수직방향 자세를 측정하는 가속도센서부를 더 포함하며,
상기 가속도센서부와 상기 지자기센서부에서 측정한 지구 자기장을 이용하여 단말의 입체적인 자세정보를 얻은 후, 상기 자세정보를 기준으로 상기 제 1 및 제 2 자기장발생기와의 각도 정보를 보정하는 보정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연속적 위치 정보 제공 시스템.
- 제 3항에 있어서, 상기 위치정보 제공 단말은
상기 보정부에서 보정한 단말의 각도 정보와 대응되는 상기 실내의 공간상 위치값을 기 저장하여, 단말의 현재 위치를 상기 위치값으로 대응시키는 대응정보부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연속적 위치 정보 제공 시스템.
- 제 4항에 있어서, 상기 위치정보 제공 단말은
해당 단말이 가리키는 방향 및 현재 위치에 따른 상기 대응정보부의 위치값에 해당하는 안내정보를 제공하는 안내정보제공부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연속적 위치 정보 제공 시스템.
- 제 5항에 있어서, 상기 위치정보 제공 단말은
상기 공간 위치와 단말이 측정한 각도 정보를 매칭시키는 대응정보값 및 상기 GPS부의 측정값으로 상기 실내영역을 식별하기 위한 공간식별값을 내장 또는 제공받아 구비하는 것을 특징으로 하는 연속적 위치 정보 제공 시스템.
- 제 6항에 있어서, 상기 위치정보 제공 단말은
상기 대응정보값이나 공간식별값에 대응하는 안내정보를 더 구비하며, 상기 안내정보는 지도정보, 음향, 음성, 영상, 텍스트 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 연속적 위치 정보 제공 시스템.
- 제 1항에 있어서,
상기 제 1 자기장발생기, 제 2 자기장발생기는 기 설정된 주기에 따라 서로 연속되도록 자기장을 발생하며, 상기 발생 자기장 사이의 미발생 구간은 각 자기장 발생 구간보다 긴 것을 특징으로 하는 연속적 위치 정보 제공 시스템.
- GPS신호를 수신하여 실내 영역정보를 식별하는 GPS부;
외부에 설치되어 상기 실내 공간에 자기장을 발생시키는 제 1 자기장발생기 및 제 2 자기장발생기로부터 발생하는 제 1 자기장 및 제 2 자기장을 측정하는 지자기센서부;
단말의 수직방향 자세를 측정하는 가속도센서부;
지구자기장 방향을 기준으로 상기 제 1 및 제 2 자기장과 상기 단말이 이루는 각각의 각도를 측정하는 측정부;
상기 가속도센서부와 상기 지자기센서부에서 측정한 지구 자기장을 이용하여 단말의 입체적인 자세정보를 얻은 후, 상기 자세정보를 기준으로 상기 제 1 및 제 2 자기장발생기와의 각도 정보를 보정하는 보정부;
상기 보정부에서 보정한 단말의 각도 정보와 대응되는 상기 실내의 공간상 위치값을 기 저장하여, 단말의 현재 위치를 상기 위치값으로 대응시키는 대응정보부;
해당 단말이 가리키는 방향 및 현재 위치에 따른 상기 대응정보부의 상대 위치 좌표값에 해당하는 안내정보를 제공하는 안내정보제공부를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속적 위치 정보 제공 단말.
- GPS신호를 수신하여 소정 영역의 영역정보를 식별하는 GPS부 및 상기 GPS신호에 해당하는 위치정보에 대응하는 지도정보를 제공하는 지도대응부를 포함한 단말에 장착하여 실내에서 위치정보를 제공하는 연속적 위치 정보 제공 단말에 있어서,
외부에 설치되어 상기 실내 공간에 자기장을 발생시키는 제 1 자기장발생기 및 제 2 자기장발생기로부터 발생하는 제 1 자기장 및 제 2 자기장을 측정하는 지자기센서부;
단말의 수직방향 자세를 측정하는 가속도센서부;
지구자기장 방향을 기준으로 상기 제 1 및 제 2 자기장과 상기 단말이 이루는 각각의 각도를 측정하는 측정부;
상기 가속도센서부와 상기 지자기센서부에서 측정한 지구 자기장을 이용하여 단말의 입체적인 자세정보를 얻은 후, 상기 자세정보를 기준으로 상기 제 1 및 제 2 자기장발생기와의 각도 정보를 보정하는 보정부;
상기 보정부에서 보정한 단말의 각도 정보와 대응되는 상기 실내의 공간상 위치값을 기 저장하여, 단말의 현재 위치를 상기 위치값으로 대응시키는 대응정보부를 포함하며,
상기 지도대응부는 상기 GPS신호에 해당하는 위치정보에 대응하는 지도정보 대신 상기 대응정보부의 위치값에 대응하는 지도정보를 제공하는 것을 특징으로 하는 연속적 위치 정보 제공 단말.
- 연속적 위치 정보 제공 시스템을 이용한 연속적 위치 정보 제공 방법에 있어서,
a) 위치정보 제공 단말이 GPS리피터의 GPS신호를 수신하여 실내 영역정보를 식별하는 단계;
b) 상기 위치정보 제공 단말이 외부의 제 1 자기장발생기 및 제 2 자기장발생기로부터 발생하는 제 1 자기장 및 제 2 자기장을 측정하는 단계;
c) 상기 위치정보 제공 단말이 지구자기장과 상기 측정한 제 1 자기장 및 제 2 자기장의 방향을 이용하여 상기 실내의 단말의 상대 위치를 파악하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속적 위치 정보 제공 방법.
- 제 11항에 있어서, 상기 c)단계는
d) 상기 위치정보 제공 단말이 상기 지구자기장 방향을 기준으로 상기 제 1 및 제 2 자기장과 상기 단말이 이루는 각각의 각도를 측정하는 단계;
e) 상기 위치정보 제공 단말이 상기 단말의 각도 정보와 대응되는 상기 실내의 공간상 위치값을 기 저장하여, 단말의 현재 위치를 상기 위치값으로 대응시키는 단계;
f) 해당 단말이 가리키는 방향 및 현재 위치에 따른 상기 위치값에 해당하는 안내정보를 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연속적 위치 정보 제공 방법.
- 제 12항에 있어서, 상기 e)단계는
g) 상기 위치정보 제공 단말이 단말의 수평방향 자세 및 수직방향 자세를 측정하여 단말의 입체적인 자세정보를 얻는 단계;
h) 상기 위치정보 제공 단말이 상기 자세정보를 이용하여 상기 각도 정보를 보정하는 단계;
i) 상기 보정한 단말의 각도 정보를 상기 위치값으로 대응시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연속적 위치 정보 제공 방법.
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