KR101174199B1 - 모바일 환경에서 ｒｆｉｄ 기반의 위치 추정 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 송신기로부터 송출되는 무선 신호가 복수의 수신기에 도달하는 시간차를 이용하여 송신기의 위치를 추정할 수 있도록 하는 모바일 환경에서 RFID 기반의 위치 추정 시스템에 관한 것으로, 무선 신호를 주기적으로 송출하는 송신기와; 상기 송신기로부터 송출되는 무선 신호를 수신하는 수신기와; 상기 송신기로부터 송출된 무선 신호가 복수의 수신기에 도달하는 시간차를 이용하여 상기 송신기와 상기 송신기로부터 무선 신호를 수신한 각 수신기 간의 이격 거리의 거리차를 산출하고, 산출된 거리차를 이용하여 각각 소정의 위치값을 가진 다수 개의 개체들을 생성하여 그 생성된 개체들로 구성된 군집을 생성하며, 군집을 구성하는 개체들 중 최소 적합도를 갖는 위치값을 우수해로 지정하되, 군집 개선을 통해 우수해를 개선하여 그 개선된 우수해를 상기 송신기의 위치로 결정하는 측위 엔진을 포함하며, 상기 측위 엔진은 상기 송신기와 상기 송신기로부터 무선 신호를 수신한 각 수신기 간의 이격 거리의 거리차의 오차 정도를 고려하여 상기 군집을 구성하는 각 개체가 가진 위치값의 적합도를 계산하는 것을 특징으로 함으로써, 수신기의 설치 형태나 위치에 관계없이 정확한 측위를 수행할 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 모바일 환경에서 RFID 기반의 위치 추정 시스템 및 방법에 관한 것으로, 특히 송신기로부터 송출되는 무선 신호가 복수의 수신기에 도달하는 시간차를 이용하여 송신기의 위치를 추정할 수 있도록 하는 모바일 환경에서 RFID 기반의 위치 추정 시스템 및 방법에 관한 것이다.
오늘날에는 다양한 통신 설비 및 통신 회선 설비를 통해서 위치 정보 서비스가 제공되고 있다. 위치 정보 서비스는 대상체의 위치를 측정하여 측위 정보를 서비스 이용자에게 제공하는 서비스로서 다양한 업종에서 사용되고 있다.
위치 정보 서비스는 위치 측정시 이용하는 통신망의 유형에 따라, 위성을 이용하는 GPS(Global Positioning System) 방식, 이동통신망을 이용하는 LBS(Location Based Service) 방식, 근거리통신망을 이용하는 RTLS(Real-Time Location Service) 방식으로 구분할 수 있다. 이러한 위치 정보 서비스의 핵심인 측위 기술은 이동통신망 기반 및 GPS 기반 기술에서 WLAN(Wireless Local Area Network), UWB(Ultra Wide Band), RFID(Radio Frequency Identification) 등의 근거리통신망 기반 기술로 발전하고 있는 추세이다. 최근에 들어서는 RTLS 방식 중 모바일 환경에서 RFID 기반의 위치 추정에 대한 관심이 증가하고 있다.
모바일 환경에서 RFID 기반의 위치 추정을 위한 방식을 살펴보면, 측위 엔진이 태그에서 송출되는 비콘(Beacon) 신호를 수신한 리더로부터 태그의 신호 세기, 신호 도착 시간 또는 신호 도달 시간차 등의 정보를 제공받아 그 정보를 이용하여 태그의 위치를 측위하는 삼각법에 의거하여 태그의 위치를 추정함으로써, 태그가 부착된 대상체의 위치를 추정하게 되는데, 삼각법 중에서는 태그에서 송출된 비콘 신호가 복수의 리더에 도달하는 시간차를 이용하여 태그의 위치를 추정하는 TDOA(Time Difference of Arrival) 방식이 널리 사용되고 있다.
그러나, 종래의 TDOA 방식을 사용한 모바일 환경에서 RFID 기반의 위치 추정 방식은 태그로부터 비콘 신호를 수신하는 각 리더의 설치 형태가 일직선에 가까운 경우에는 태그의 위치를 정확하게 측위하기 어렵기 때문에, 리더의 설치 위치에 제약이 따르는 문제점이 있다.
또한, 태그의 위치 값에 대한 양호한 추정치를 사전에 알 수 없는 경우에도 측위 정확도가 매우 낮은 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 송신기로부터 송출되는 무선 신호가 복수의 수신기에 도달하는 시간차를 이용하여 송신기의 위치값을 무작위로(Random) 여러개 생성하고, 생성된 위치값들의 적합도에 따라 정확도가 높은 위치값을 우수해로 선택하고 개선하여 송신기의 위치로 결정함으로써, 수신기의 설치 위치에 관계없이 정확한 측위를 수행할 수 있으며, 송신기의 위치 값에 대한 양호한 추정치를 사전에 알 수 없는 경우에도 정확한 측위를 수행할 수 있도록 하는 모바일 환경에서 RFID 기반의 위치 추정 시스템 및 방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 환경에서 RFID 기반의 위치 추정 시스템은, 무선 신호를 주기적으로 송출하는 송신기와; 상기 송신기로부터 송출되는 무선 신호를 수신하는 수신기와; 상기 송신기로부터 송출된 무선 신호가 복수의 수신기에 도달하는 시간차를 이용하여 상기 송신기와 상기 송신기로부터 무선 신호를 수신한 각 수신기 간의 이격 거리의 거리차를 산출하고, 산출된 거리차를 이용하여 각각 소정의 위치값을 가진 개체들을 생성하여 그 생성된 개체들로 구성된 군집을 생성하며, 군집을 구성하는 개체들 중 최소 적합도를 갖는 위치값을 우수해로 지정하되, 군집 개선을 통해 우수해를 개선하여 그 개선된 우수해를 상기 송신기의 위치로 결정하는 측위 엔진을 포함하며, 상기 측위 엔진은 상기 송신기와 상기 송신기로부터 무선 신호를 수신한 각 수신기 간의 이격 거리의 거리차의 오차 정도를 고려하여 상기 군집을 구성하는 각 개체가 가진 위치값의 적합도를 계산하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 측위 엔진은, 송신기로부터 송출된 무선 신호가 복수의 수신기에 도달하는 시간차를 이용하여 송신기와 송신기로부터 무선 신호를 수신한 각 수신기 간의 이격 거리의 거리차를 산출하는 거리차 산출부와; 상기 거리 산출부를 통해 산출된 거리차를 이용하여 각각 소정의 위치값을 가진 개체들을 무작위로 생성하고, 그 생성된 개체들로 구성된 군집을 생성하는 군집 생성부와; 상기 군집을 구성하는 각 개체가 가진 위치값의 적합도 비교를 통해 각 개체의 위치값 중 최소 적합도를 갖는 위치값을 위치 우수해를 지정하고 그 지정된 위치 우수해들 중 최소 적합도를 갖는 위치 우수해를 군집 우수해로 지정하는 우수해 지정부와; 상기 우수해 지정부를 통해 지정된 군집 우수해에 해당하는 위치값을 송신기의 위치로 결정하는 위치 결정부를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
한편, 모바일 환경에서 RFID 기반의 위치 추정 방법은, 측위 엔진에서 송신기로부터 송출된 무선 신호가 복수의 수신기에 도달하는 시간차를 이용하여 상기 송신기와 상기 송신기로부터 무선 신호를 수신한 각 수신기 간의 이격 거리의 거리차를 산출하는 단계와; 상기 산출된 거리차를 이용하여 각각 소정의 위치값을 가진 개체들을 무작위로 생성함으로써 그 생성된 개체들로 구성된 군집을 생성하는 단계와; 상기 군집을 구성하는 각 개체가 가진 위치값의 적합도 비교를 통해 각 개체의 위치값 중 최소 적합도를 갖는 위치값을 위치 우수해로 지정하고 그 지정된 위치 우수해들 중 최소 적합도를 갖는 위치 우수해를 군집 우수해로 지정하는 단계와; 상기 군집 우수해를 일정 횟수 만큼 개선하는 단계와; 상기 개선된 군집 우수해에 해당하는 위치값을 상기 송신기의 위치로 결정하는 단계를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 모바일 환경에서 RFID 기반의 위치 추정 시스템 및 방법에 의하면, 송신기로부터 송출되는 무선 신호가 복수의 수신기에 도달하는 시간차를 이용하여 송신기의 위치값을 무작위로 여러개 생성하고, 생성된 위치값들의 적합도에 따라 정확도가 높은 위치값을 우수해로 선택하고 개선하여 송신기의 위치로 결정함으로써, 수신기의 설치 위치에 관계없이 정확한 측위를 수행할 수 있으며, 송신기의 위치 값에 대한 양호한 추정치를 사전에 알 수 없는 경우에도 정확한 측위를 수행할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 환경에서 RFID 기반의 위치 추정 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 블록도.
도 2는 도 1에 있어서, 송신기에서 송출되는 무선 신호의 데이터 구조를 도시한 예시도.
도 3은 도 1에 있어서, 측위 엔진의 구성을 개략적으로 도시한 블록도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 환경에서 RFID 기반의 위치 추정 방법을 순차적으로 도시한 흐름도.
도 2는 도 1에 있어서, 송신기에서 송출되는 무선 신호의 데이터 구조를 도시한 예시도.
도 3은 도 1에 있어서, 측위 엔진의 구성을 개략적으로 도시한 블록도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 환경에서 RFID 기반의 위치 추정 방법을 순차적으로 도시한 흐름도.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모바일 환경에서 RFID 기반의 위치 추정 시스템 및 방법에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 환경에서 RFID 기반의 위치 추정 시스템은 무선 신호를 주기적으로 송출하는 송신기(100)와, 송신기(100)로부터 송출되는 무선 신호를 수신하는 수신기(1, 2, ..., i, M)와, 송신기(100)로부터 송출된 무선 신호가 복수의 수신기(1, 2, ..., i, M)에 도달하는 시간차를 이용하여 송신기(100)와 그 송신기(100)로부터 무선 신호를 수신한 각 수신기(1, 2, ..., i, M) 간의 이격 거리의 거리차를 산출하고, 산출된 거리차를 이용하여 송신기(100)의 위치를 추측하여 각각 소정의 위치값을 가진 다수 개의 개체들을 무작위로 생성하여 그 생성된 개체들로 구성된 군집을 생성하며, 군집을 구성하는 개체들 중 최소 적합도를 갖는 위치값을 우수해로 지정하되, 군집 개선을 통해 우수해를 개선하여 그 개선된 우수해를 송신기(100)의 위치로 결정하는 측위 엔진(200)을 포함하여 이루어진다. 여기서, 수신기(1, 2, ..., i, M)와 측위 엔진(200)은 상호 간에 유선 또는 무선 통신을 수행하며, 송신기(100)와 수신기(1, 2, ..., i, M) 사이의 통신 규격은 ISO/IEC 24730-2 등의 표준을 준용하는 것이 바람직하다.
송신기(100)는 예컨대, 능동형 전자 태그로 이루어지는 것이 바람직하나, 수동형 전자 태그 등으로도 이루어질 수 있다.
아울러 송신기(100)에서 송출되는 무선 신호는 도 2에 도시된 바와 같이, 프리엠블, 상태정보, ID정보, CRC 및 추가정보 등을 포함하는 데이터 구조를 갖는다. 예를 들어, 무선 신호는 총 56 비트의 프리엠블, 상태정보, ID정보 및 CRC와, 데이터의 유형에 따라 최대 96 비트까지 비트 크기가 달라지는 추가정보를 포함하여 이루어질 수 있다. 여기서, 프리엠블은 무선 신호가 비콘 신호임을 나타내는 정보이고, 상태정보는 송신기(100)의 배터리 상태 및 운용 상태 정보 등을 포함하며, ID정보는 송신기(100)의 고유식별코드를 포함하며, CRC는 무선 신호의 전송 품질에 대한 정보를 포함하고, 추가정보는 페이로드 및 확장 주소와 같은 정보를 포함하는 것이 바람직하다.
수신기(1, 2, ..., i, M)는 송신기(100)로부터 송출되는 무선 신호를 수신하면, 수신된 무선 신호를 측위 엔진(200)으로 송신하되, 무선 신호를 수신한 시간, 즉 무선 신호가 도달한 시간을 확인하여 신호 도달 시간 정보를 생성하고, 생성된 신호 도달 시간 정보를 송신기(100)로부터 수신한 무선 신호에 포함시켜 측위 엔진(200)으로 송신하게 된다. 예를 들어, 수신기(1, 2, ..., i, M)는 타이머를 구비한 안테나, 액세스 포인트 또는 태그 리더 등으로 이루어질 수 있다.
한편, 측위 엔진(200)은 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 수신기(1, 2, ..., i, M)로부터 무선 신호를 수신하면, 수신된 무선 신호에 포함되어 있는 ID정보를 확인하여 무선 신호를 송출한 송신기(100)를 식별함으로써, 복수의 수신기(1, 2, ..., i, M) 중에서 동일한 송신기(100)로부터 송출된 무선 신호를 수신한 수신기를 선별하는 수신기 선별부(210)와, 수신기 선별부(210)를 통해 선별된 수신기들 중 어느 하나를 기준 수신기(1)로 지정한 다음, 기준 수신기(1)에 무선 신호가 도달한 시간과, 수신기 선별부(210)를 통해 선별된 수신기들 중 기준 수신기(1)를 제외하고 어느 하나에 해당하는 특정 수신기(i)에 무선 신호가 도달한 시간과의 시간차를 이용하여 송신기(100) 및 기준 수신기(1) 간의 이격 거리와, 송신기(100) 및 특정 수신기(i) 간의 이격 거리와의 거리차를 산출하는 거리 산출부(220)와, 거리 산출부(220)를 통해 산출된 거리차를 이용하여 각각 소정의 위치값을 가진 다수 개의 개체들을 무작위로 생성하고, 그 생성된 개체들로 구성된 군집을 생성하는 군집 생성부(230)와, 개체의 위치값에 따라 거리 산출부(220)로부터 산출된 거리차의 거리 오차 정도를 계산하는 오차 계산부(240)와, 오차 계산부(240)를 통해 계산된 거리 오차 정도를 이용하여 군집을 구성하는 각 개체가 가진 위치값의 적합도를 계산하는 적합도 계산부(250)와, 군집을 구성하는 각 개체가 가진 위치값의 적합도 비교를 통해 각 개체의 위치값 중 최소 적합도를 갖는 위치값을 위치 우수해를 지정하고 그 지정된 위치 우수해들 중 최소 적합도를 갖는 위치 우수해를 군집 우수해로 지정하는 우수해 지정부(260)와, 우수해 지정부(260)를 통해 지정된 군집 우수해에 해당하는 위치값을 송신기(100)의 위치로 결정하는 위치 결정부(270)를 포함하여 이루어진다.
여기서, 거리 산출부(220)는 아래의 [수학식 1]에 따라 송신기(100) 및 기준 수신기(1) 간의 이격 거리와, 송신기(100) 및 특정 수신기(i) 간의 이격 거리와의 거리차를 산출하는 것이 바람직하다.
여기서, 'di1'은 송신기(100) 및 기준 수신기(1) 간의 이격 거리와, 송신기(100) 및 특정 수신기(i) 간의 이격 거리와의 거리차를 나타내고, 't1'은 기준 수신기(1)에 무선 신호가 도달한 시간을 나타내며, 'ti'는 특정 수신기(i)에 무선 신호가 도달한 시간을 나타낸다. 아울러, 'c'는 전파 진행 속도를 나타내는 상수이다.
한편, 군집 생성부(230)는 우수해 지정부(260)를 통해 지정된 위치 우수해 및 군집 우수해를 이용하여 군집을 구성하는 각 개체의 위치를 변화시켜 군집을 개선한다.
이때, 군집 생성부(230)는 개체의 이전 위치값에 위치값 변화량을 합산하여 각 개체의 현재 위치값을 산출함으로써, 각 개체의 현재 위치를 이전 위치로부터 변화시키게 된다.
이러한, 군집 생성부(230)는 아래의 [수학식 2]에 따라 군집을 구성하는 각 개체의 위치값 변화량을 산출하는 것이 바람직하다.
여기서, W = 1.2-0.8(현재 군집 개선 횟수)/(임계 군집 개선 횟수)이며, 'W'는 이전의 위치값 변화량이 반영된 정도를 나타낸다. 아울러, 'R1' 및 'R2'는 [0, 1] 사이의 난수(Random Number)로서, 0 내지 1 사이의 실수값 중 임의의 값을 나타낸다.
한편, 오차 계산부(240)는 아래의 [수학식 3]에 따라 거리 산출부(220)에서 산출된 거리차의 거리 오차 정도를 계산하는 것이 바람직하다.
여기서, 
이고, (x, y)는 송신기(100)의 위치 좌표를 나타내고, (x1, y1)는 기준 수신기(1)의 위치 좌표를 나타내며, (xi, yi)는 특정 수신기(i)의 위치 좌표를 나타낸다. 이때 i=2, ..., M 이다. 그리고, '
'은 거리 오차 정도를 나타내며, 'r1'는 기준 수신기(1)와 송신기(100) 간의 이격 거리를 나타낸다.
한편, 적합도 계산부(250)는 아래의 [수학식 4]에 따라 군집을 구성하는 각 개체가 가진 위치값의 적합도를 계산하는 것이 바람직하다.
여기서, 'Fj'는 군집을 구성하는 다수 개의 개체들 중 특정 개체 'j'가 가진 위치값의 적합도를 나타내며, 'E'는 [수학식 3]에서 (x, y)=(
)일 때의 '
'행렬을 나타내고, 
를 나타내며, '
'는 'E'의 공분산 행렬을 나타낸다. 그리고, '
'은 기준 수신기(1)와 송신기(100) 간의 추정 이격 거리를 나타내고, '(
)'은 군집을 구성하는 다수 개의 개체들 중 특정 개체 'j'의 위치값, 즉 송신기(100)의 추정 위치 좌표를 나타낸다. 이때, j=1, 2, ..., N 이다.
한편, 우수해 지정부(260)는 군집 생성부(230)를 통해 생성된 군집을 구성하는 각 개체가 갖는 위치값을 각 개체의 위치 우수해로 지정하고, 지정된 각 개체의 위치 우수해들 중 최소 적합도를 갖는 위치 우수해를 군집 우수해로 지정한다.
또한, 우수해 지정부(260)는 군집을 구성하는 각 개체가 가진 현재 위치값과 이전 위치값의 적합도를 비교하여 보다 작은 적합도를 갖는 위치값을 각 개체의 위치 우수해로 지정하여 위치 우수해를 개선하고, 개선된 각 개체의 위치 우수해들 중 최소 적합도를 갖는 위치 우수해를 군집 우수해로 지정하여 군집 우수해를 개선한다.
이에, 위치 결정부(270)는 우수해 지정부(260)를 통해 개선된 군집 우수해를 송신기(100)의 위치로 결정하되, 일정 횟수만큼 개선된 군집 우수해를 송신기(100)의 위치로 결정하는 것이 바람직하다. 여기서, 일정 횟수는 임계 군집 개선 횟수에 대응하는 것이 바람직하다.
전술한 바와 같은 구성에 있어서, 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 환경에서 RFID 기반의 위치 추정 방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 측위 엔진(200)에서 복수의 수신기(1, 2, ..., i, M)로부터 무선 신호를 수신하면(S300), 수신된 무선 신호에 포함되어 있는 ID정보를 확인하여 무선 신호를 송출한 송신기(100)를 식별함으로써, 복수의 수신기(1, 2, ..., i, M) 중 동일한 송신기(100)에서 송출된 무선 신호를 수신한 수신기를 선별하고(S310), 그 선별된 수신기들 중 어느 하나를 기준 수신기(1)로 지정한 다음(S320), 기준 수신기(1)에 무선 신호가 도달한 시간과, 선별된 수신기들 중 기준 수신기를 제외하고 어느 하나에 해당하는 특정 수신기(i)에 무선 신호가 도달한 시간과의 시간차를 이용하여 송신기(100) 및 기준 수신기(1) 간의 이격 거리와, 송신기(100) 및 특정 수신기(i) 간의 이격 거리와의 거리차를 산출한 후(S330), 산출된 거리차를 이용하여 각각 소정의 위치값을 가진 다수 개의 개체들을 무작위로 생성함으로써 그 생성된 개체들로 구성된 군집을 생성한 다음(S340), 군집을 구성하는 각 개체가 가진 위치값의 적합도 비교를 통해 각 개체의 위치값 중 위치 우수해를 지정하되, 각 개체의 위치값을 각 개체의 위치 우수해로 지정하고, 지정된 각 개체의 위치 우수해 중 최소 적합도를 갖는 위치 우수해를 군집 우수해로 지정한 다음(S350), 군집 우수해를 개선하되(S360), 일정 횟수 만큼 개선된 군집 우수해에 해당하는 위치값을 송신기(100)의 위치로 결정한다(S370).
상기한 단계 S350에서 측위 엔진(200)은 군집을 구성하는 개체의 위치값에 따라 거리 산출부(220)로부터 산출된 거리차의 거리 오차 정도를 계산하고, 계산된 거리 오차 정도를 이용하여 군집을 구성하는 각 개체가 가진 위치값의 적합도를 계산함으로써, 각 개체가 가진 위치값 및 위치 우수해의 적합도 크기를 비교하게 된다.
상기한 단계 S360에서 측위 엔진(200)은 상기한 단계 S350을 통해 지정된 위치 우수해 및 군집 우수해를 이용하여 상기한 단계 S340을 통해 생성된 군집을 구성하는 각 개체의 위치를 변화시켜 군집을 개선한 다음, 개선된 군집을 구성하는 각 개체가 가진 현재 위치값과 이전 위치값의 적합도를 비교하여 보다 작은 적합도를 갖는 위치값을 각 개체의 위치 우수해로 지정함으로써 위치 우수해를 개선하고, 개선된 각 개체의 위치 우수해들 중 최소 적합도를 갖는 위치 우수해를 군집 우수해로 지정함으로써 군집 우수해를 개선하게 된다.
본 발명에 따른 모바일 환경에서 RFID 기반의 위치 추정 시스템 및 방법은 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
1, 2, ..., i, M: 수신기 100: 송신기
200: 측위 엔진 210: 수신기 선별부
220: 거리 산출부 230: 군집 생성부
240: 오차 계산부 250: 적합도 계산부
260: 우수해 지정부 270: 위치 결정부
200: 측위 엔진 210: 수신기 선별부
220: 거리 산출부 230: 군집 생성부
240: 오차 계산부 250: 적합도 계산부
260: 우수해 지정부 270: 위치 결정부
Claims (14)
- 무선 신호를 주기적으로 송출하는 송신기와;
상기 송신기로부터 송출되는 무선 신호를 수신하는 수신기와;
상기 송신기로부터 송출된 무선 신호가 복수의 수신기에 도달하는 시간차를 이용하여 상기 송신기와 상기 송신기로부터 무선 신호를 수신한 각 수신기 간의 이격 거리의 거리차를 산출하고, 산출된 거리차를 이용하여 각각 소정의 위치값을 가진 개체들을 생성하여 그 생성된 개체들로 구성된 군집을 생성하며, 군집을 구성하는 개체들 중 최소 적합도를 갖는 위치값을 우수해로 지정하되, 군집 개선을 통해 우수해를 개선하여 그 개선된 우수해를 상기 송신기의 위치로 결정하는 측위 엔진을 포함하며,
상기 측위 엔진은 상기 군집을 구성하는 개체의 위치값에 따라 상기 송신기와 상기 송신기로부터 무선 신호를 수신한 각 수신기 간의 이격 거리의 거리차의 거리 오차 정도를 계산하고, 그 계산된 거리 오차 정도를 이용하여 상기 군집을 구성하는 각 개체가 가진 위치값의 적합도를 계산하는 것을 특징으로 하는 모바일 환경에서 RFID 기반의 위치 추정 시스템.
- 삭제
- 송신기로부터 송출된 무선 신호가 복수의 수신기에 도달하는 시간차를 이용하여 송신기와 송신기로부터 무선 신호를 수신한 각 수신기 간의 이격 거리의 거리차를 산출하는 거리차 산출부와;
상기 거리 산출부를 통해 산출된 거리차를 이용하여 각각 소정의 위치값을 가진 개체들을 무작위로 생성하고, 그 생성된 개체들로 구성된 군집을 생성하는 군집 생성부와;
상기 군집을 구성하는 각 개체가 가진 위치값의 적합도 비교를 통해 각 개체의 위치값 중 최소 적합도를 갖는 위치값을 위치 우수해를 지정하고 그 지정된 위치 우수해들 중 최소 적합도를 갖는 위치 우수해를 군집 우수해로 지정하는 우수해 지정부와;
상기 우수해 지정부를 통해 지정된 군집 우수해에 해당하는 위치값을 송신기의 위치로 결정하는 위치 결정부와;
상기 군집을 구성하는 개체의 위치값에 따라 상기 거리 산출부로부터 산출된 거리차의 거리 오차 정도를 계산하는 오차 계산부와;
상기 오차 계산부를 통해 계산된 거리 오차 정도를 이용하여 개체가 가진 위치값의 적합도를 계산하는 적합도 계산부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 측위 엔진.
- 송신기로부터 송출된 무선 신호가 복수의 수신기에 도달하는 시간차를 이용하여 송신기와 송신기로부터 무선 신호를 수신한 각 수신기 간의 이격 거리의 거리차를 산출하는 거리차 산출부와;
상기 거리 산출부를 통해 산출된 거리차를 이용하여 각각 소정의 위치값을 가진 개체들을 무작위로 생성하고, 그 생성된 개체들로 구성된 군집을 생성하는 군집 생성부와;
상기 군집을 구성하는 각 개체가 가진 위치값의 적합도 비교를 통해 각 개체의 위치값 중 최소 적합도를 갖는 위치값을 위치 우수해를 지정하고 그 지정된 위치 우수해들 중 최소 적합도를 갖는 위치 우수해를 군집 우수해로 지정하는 우수해 지정부와;
상기 우수해 지정부를 통해 지정된 군집 우수해에 해당하는 위치값을 송신기의 위치로 결정하는 위치 결정부를 포함하며,
상기 거리차 산출부는, 복수의 수신기로부터 무선 신호를 수신하면, 복수의 수신기 중 동일한 송신기에서 송출된 무선 신호를 수신하여 송신한 수신기를 선별하고, 그 선별된 수신기들 중 어느 하나를 기준 수신기로 지정하며, 기준 수신기에 무선 신호가 도달한 시간과, 선별된 수신기들 중 기준 수신기를 제외하고 어느 하나에 해당하는 특정 수신기에 무선 신호가 도달한 시간과의 시간차를 이용하여 송신기 및 기준 수신기 간의 이격 거리와, 송신기 및 특정 수신기 간의 이격 거리와의 거리차를 산출하는 것을 특징으로 하는 측위 엔진.
- 송신기로부터 송출된 무선 신호가 복수의 수신기에 도달하는 시간차를 이용하여 송신기와 송신기로부터 무선 신호를 수신한 각 수신기 간의 이격 거리의 거리차를 산출하는 거리차 산출부와;
상기 거리 산출부를 통해 산출된 거리차를 이용하여 각각 소정의 위치값을 가진 개체들을 무작위로 생성하고, 그 생성된 개체들로 구성된 군집을 생성하는 군집 생성부와;
상기 군집을 구성하는 각 개체가 가진 위치값의 적합도 비교를 통해 각 개체의 위치값 중 최소 적합도를 갖는 위치값을 위치 우수해를 지정하고 그 지정된 위치 우수해들 중 최소 적합도를 갖는 위치 우수해를 군집 우수해로 지정하는 우수해 지정부와;
상기 우수해 지정부를 통해 지정된 군집 우수해에 해당하는 위치값을 송신기의 위치로 결정하는 위치 결정부를 포함하며,
상기 군집 생성부는, 상기 우수해 지정부를 통해 지정된 위치 우수해 및 군집 우수해를 이용하여 군집을 구성하는 각 개체의 위치를 변화시켜 군집을 개선하되, 개체의 이전 위치값에 위치값 변화량을 합산하여 각 개체의 현재 위치값을 산출함으로써, 각 개체의 현재 위치를 이전 위치로부터 변화시키는 것을 특징으로 하는 측위 엔진.
- 제5항에 있어서,
상기 군집 생성부는,
아래의 [수학식 2]에 따라 상기 위치값 변화량을 산출하는 것을 특징으로 하는 측위 엔진.
[수학식 2]
위치값 변화량 = W(이전의 위치값 변화량) + 2R1(위치 우수해 - 현재 위치값) + 2R2(군집 우수해 - 현재 위치값)
여기서, W = 1.2-0.8(현재 군집 개선 횟수)/(임계 군집 개선 횟수)이며, 'R1' 및 'R2'는 [0, 1] 사이의 난수(Random Number)로서, 0 내지 1 사이의 실수값 중 임의의 값을 나타냄.
- 제3항에 있어서,
상기 오차 계산부는,
하기의 [수학식 3]에 따라 상기 거리 오차 정도를 계산하는 것을 특징으로 하는 측위 엔진.
[수학식3]
여기서,이고, (x, y)는 송신기의 위치 좌표를 나타내고, (x1, y1)는 기준 수신기의 위치 좌표를 나타내며, (xi, yi)는 특정 수신기의 위치 좌표를 나타내고, '
'은 거리 오차 정도를 나타내며, 'r1'는 기준 수신기와 송신기 간의 이격 거리를 나타내며, 이때 i=2, ..., M 임.
- 제7항에 있어서,
상기 적합도 계산부는,
하기의 [수학식 4]에 따라 군집을 구성하는 각 개체가 가진 위치값의 적합도를 계산하는 것을 특징으로 하는 측위 엔진.
[수학식 4]
여기서, 'Fj'는 군집을 구성하는 다수 개의 개체들 중 특정 개체 'j'가 가진 위치값의 적합도를 나타내며, 'E'는 상기 [수학식 3]에서 (x, y)=()일 때의 '
'행렬을 나타내고,
를 나타내며, '
'는 'E'의 공분산 행렬을 나타내고, '
'은 기준 수신기와 송신기 간의 추정 이격 거리를 나타내고, '(
)'은 군집을 구성하는 다수 개의 개체들 중 특정 개체 'j'의 위치값을 나타내며, 이때 j=1, 2, ..., N 임.
- 제5항에 있어서,
상기 우수해 지정부는,
군집을 구성하는 각 개체가 가진 현재 위치값과 이전 위치값의 적합도를 비교하여 보다 작은 적합도를 갖는 위치값을 각 개체의 위치 우수해로 지정하여 위치 우수해를 개선하고, 개선된 각 개체의 위치 우수해들 중 최소 적합도를 갖는 위치 우수해를 군집 우수해로 지정하여 군집 우수해를 개선하는 것을 특징으로 하는 측위 엔진.
- 제9항에 있어서,
상기 위치 결정부는,
상기 우수해 지정부를 통해 일정 횟수만큼 개선된 군집 우수해를 상기 송신기의 위치로 결정하는 것을 특징으로 하는 측위 엔진.
- 삭제
- 측위 엔진에서 송신기로부터 송출된 무선 신호가 복수의 수신기에 도달하는 시간차를 이용하여 상기 송신기와 상기 송신기로부터 무선 신호를 수신한 각 수신기 간의 이격 거리의 거리차를 산출하는 단계와;
상기 산출된 거리차를 이용하여 각각 소정의 위치값을 가진 개체들을 무작위로 생성함으로써 그 생성된 개체들로 구성된 군집을 생성하는 단계와;
상기 군집을 구성하는 각 개체가 가진 위치값의 적합도 비교를 통해 각 개체의 위치값 중 최소 적합도를 갖는 위치값을 위치 우수해로 지정하고 그 지정된 위치 우수해들 중 최소 적합도를 갖는 위치 우수해를 군집 우수해로 지정하는 단계와;
상기 군집 우수해를 일정 횟수 만큼 개선하는 단계와;
상기 개선된 군집 우수해에 해당하는 위치값을 상기 송신기의 위치로 결정하는 단계를 포함하며,
상기 군집 우수해를 일정 횟수 만큼 개선하는 단계는, 상기 위치 우수해 및 군집 우수해를 이용하여 상기 생성된 군집을 구성하는 각 개체의 위치를 변화시켜 군집을 개선하는 단계와;
상기 개선된 군집을 구성하는 각 개체가 가진 현재 위치값과 이전 위치값의 적합도를 비교하여 보다 작은 적합도를 갖는 위치값을 각 개체의 위치 우수해로 지정함으로써 위치 우수해를 개선하는 단계와;
상기 개선된 각 개체의 위치 우수해들 중 최소 적합도를 갖는 위치 우수해를 군집 우수해로 지정함으로써 군집 우수해를 개선하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 모바일 환경에서 RFID 기반의 위치 추정 방법.
- 측위 엔진에서 송신기로부터 송출된 무선 신호가 복수의 수신기에 도달하는 시간차를 이용하여 상기 송신기와 상기 송신기로부터 무선 신호를 수신한 각 수신기 간의 이격 거리의 거리차를 산출하는 단계와;
상기 산출된 거리차를 이용하여 각각 소정의 위치값을 가진 개체들을 무작위로 생성함으로써 그 생성된 개체들로 구성된 군집을 생성하는 단계와;
상기 군집을 구성하는 각 개체가 가진 위치값의 적합도 비교를 통해 각 개체의 위치값 중 최소 적합도를 갖는 위치값을 위치 우수해로 지정하고 그 지정된 위치 우수해들 중 최소 적합도를 갖는 위치 우수해를 군집 우수해로 지정하는 단계와;
상기 군집 우수해를 일정 횟수 만큼 개선하는 단계와;
상기 개선된 군집 우수해에 해당하는 위치값을 상기 송신기의 위치로 결정하는 단계와;
상기 군집을 구성하는 개체의 위치값에 따라 상기 산출된 거리차의 거리 오차 정도를 계산하는 단계와;
상기 계산된 거리 오차 정도를 이용하여 군집을 구성하는 각 개체가 가진 위치값의 적합도를 계산하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 모바일 환경에서 RFID 기반의 위치 추정 방법.
- 측위 엔진에서 송신기로부터 송출된 무선 신호가 복수의 수신기에 도달하는 시간차를 이용하여 상기 송신기와 상기 송신기로부터 무선 신호를 수신한 각 수신기 간의 이격 거리의 거리차를 산출하는 단계와;
상기 산출된 거리차를 이용하여 각각 소정의 위치값을 가진 개체들을 무작위로 생성함으로써 그 생성된 개체들로 구성된 군집을 생성하는 단계와;
상기 군집을 구성하는 각 개체가 가진 위치값의 적합도 비교를 통해 각 개체의 위치값 중 최소 적합도를 갖는 위치값을 위치 우수해로 지정하고 그 지정된 위치 우수해들 중 최소 적합도를 갖는 위치 우수해를 군집 우수해로 지정하는 단계와;
상기 군집 우수해를 일정 횟수 만큼 개선하는 단계와;
상기 개선된 군집 우수해에 해당하는 위치값을 상기 송신기의 위치로 결정하는 단계를 포함하며,
상기 거리차를 산출하는 단계는, 상기 측위 엔진에서 복수의 수신기로부터 무선 신호를 수신하면, 복수의 수신기 중 동일한 송신기에서 송출된 무선 신호를 수신한 수신기를 선별하는 단계와;
상기 선별된 수신기들 중 어느 하나를 기준 수신기로 지정하고, 상기 기준 수신기에 무선 신호가 도달한 시간과, 상기 선별된 수신기들 중 특정 수신기에 무선 신호가 도달한 시간과의 시간차를 이용하여 상기 송신기 및 상기 기준 수신기 간의 이격 거리와, 상기 송신기 및 상기 특정 수신기 간의 이격 거리와의 거리차를 산출하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 모바일 환경에서 RFID 기반의 위치 추정 방법.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020100023472A KR101174199B1 (ko) | 2010-03-16 | 2010-03-16 | 모바일 환경에서 ｒｆｉｄ 기반의 위치 추정 시스템 및 방법 |
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