KR101283749B1

KR101283749B1 - Ａｐ의 위치정보를 이용한 측위 장치

Info

Publication number: KR101283749B1
Application number: KR1020110089814A
Authority: KR
Inventors: 김범열
Original assignee: 엘에스산전 주식회사
Priority date: 2011-09-05
Filing date: 2011-09-05
Publication date: 2013-07-08
Anticipated expiration: 2031-09-05
Also published as: KR20130026289A

Abstract

AP의 위치정보를 이용한 측위 장치를 개시한다. 본 발명의 측위 장치는, 복수의 AP로부터 수신신호세기(RSSI)를 수신하고, 복수의 AP를 구별하는 식별자를 수신하여, RSSI를 이용하여 복수의 AP의 거리를 각각 결정하고, 복수의 AP의 거리를 이용하여, 복수의 AP의 좌표에 각각 부여할 가중치를 결정한다. 본 발명의 측위 장치는, 가중치와 식별자를 이용하여, AP로부터의 거리를 결정할 수 있다.

Description

ＡＰ의 위치정보를 이용한 측위 장치{POSITIONONG APPARATUS BY USING LOCATION OF AP}

본 발명은 측위 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 무선랜 기반의 측위 시스템의 측위태그에서 사용하기 위한 측위 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 측위(positioning) 시스템의 구축에는 여러가지 방식이 사용되는데, 가장 경제적이고 쉽게 구축이 가능한 방식이 범용 무선접속장치(Access Point; 이하, 'AP'라 함)를 사용하는 것이다.

도 1은 종래의 AP를 이용한 측위 시스템의 구성도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 종래의 AP를 이용한 측위 시스템은, 측위태그(10), AP(21~23) 및 측위서버(30)로 구성되며, 측위태그(10)는 측위하고자 하는 대상에 부착이 되고, AP(21~23)는 리더(reader)로서, 태그(tag)에서 송신하는 신호를 수집하여 측위서버(30)로 송신한다.

측위서버(30)는 AP(21~23)로부터 수신한 신호를 분석하여, 측위태그(10)의 위치를 계산한다. 이와 같이 계산된 측위태그(10)의 위치정보는, 각종 어플리케이션(application)에 사용된다. 일반적으로, 측위서버(30)가 위치를 계산하는 방법으로서는, AP가 송신하는 수신신호세기(Received Singnal strength indication; 이하, 'RSSI'라 함)를 이용하여 핑거프린트(fingerprint)하는 방식과, 삼각측량을 하는 방식이 있다.

도 2는 종래의 삼각측량법을 개략적으로 설명하기 위한 예시도이다.

삼각측량법은 최소 3대의 AP를 이용하여 태그의 위치를 계산하는 방법이다. 구체적으로, 구하고자 하는 (X_m, Y_m)는 다음의 수학식 1의 3개의 방정식을 이용하여 계산한다. AP의 위치 (x₁, y₁), (x₂, y₂) 및 (x₃, y₃)은 AP 설치시 반영된다.

그러나, 위 식에 의해서는, 주변환경에 대한 영향으로 인하여 정확하게 d가 계산되지 않는데, 이러한 문제를 보완하기 위하여 최소자승(Least Square) 방식을 이용한다. 그러나, 이 방식은 복잡한 수식을 계산하여야 하므로, 프로그램의 양이 방대해지는 문제점이 있다.

한편, 위 수학식 1을 전개하기 위해서는 AP(21~23)의 위치정보가 필요하다. AP(21~23)의 위치정보를 입력하는 방식은 측위를 측위태그(10)에서 하는 경우와 측위서버(30)에서 하는 경우가 각각 다르다. 즉, 측위를 측위서버(30)에서 하는 경우에는, 측위서버(30)가 컴퓨터일 경우가 많으므로, 손쉽게 입력 프로그램에 의해 입력할 수 있지만, 측위태그(10)에서 측위하는 경우에는, AP(21~23)와 좌표간의 매핑 테이블(mapping table)을 측위태그(10)가 가지고 있어야 한다. 따라서, AP(21~23)의 위치가 변경될 때마다 이 매핑 테이블을 변경하여야 하는 번거로움이 발생하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, AP의 식별자에 해당 AP의 위치정보를 입력하여, 간단하게 측위태그의 측위를 수행하는 AP 위치정보를 이용한 측위 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 가중치를 이용하여 측위태그 자체가 위치를 간단히 계산하도록 하는 AP 위치정보를 이용한 측위 장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 측위 장치는, 복수의 무선접속장치(AP)로부터 수신신호세기(RSSI)를 수신하는 제1수신부; 상기 복수의 AP로부터 상기 복수의 AP를 구별하는 식별자를 수신하는 제2수신부; 상기 제1수신부가 수신한 RSSI를 이용하여, 상기 복수의 AP의 거리를 각각 결정하는 제1결정부; 상기 제1결정부가 결정한 상기 복수의 AP의 거리를 이용하여, 상기 복수의 AP의 좌표에 각각 부여할 가중치를 결정하는 제2결정부; 및 상기 제2결정부가 결정한 상기 가중치와, 상기 식별자를 이용하여, 상기 AP로부터의 거리를 결정하는 측위부를 포함한다.

본 발명의 일실시예에서, 상기 식별자는, 상기 AP의 위치정보 알리는 필드를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일실시예에서, 상기 식별자는, 상기 AP의 좌표를 알리는 필드를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일실시예에서, 상기 식별자는, 상기 AP의 좌표계를 알리는 필드를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일실시예에서, 상기 제2결정부는,

에 의해 상기 가중치를 결정하는 것이 바람직하다. 이때, d_i는 상기 측위태그와 상기 AP간의 거리이고, k는 인접한 AP의 갯수이다.

상기와 같은 본 발명은, 간단하게 측위태그의 위치를 알 수 있으므로, 측위태그 내에 손쉽게 구현하도록 하는 효과가 있으며, 전파의 상대적 세기를 이용하여 가중치를 계산하여 측위태그의 위치를 결정함으로써, 온도,습도 등 환경의 변화를 보상 하도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 AP에서 특위태그로 전송하는 식별자 내부에 AP의 위치정보를 입력하여, 측위태그에서 간단하게 그 위치를 결정할 수 있도록 하는 효과가 있다.

도 1은 종래의 AP를 이용한 측위 시스템의 구성도이다.
도 2는 종래의 삼각측량법을 개략적으로 설명하기 위한 예시도이다.
도 3은 본 발명의 AP 위치정보를 이용한 측위 장치의 동작을 설명하기 위하여 시스템을 개략적으로 도시한 일예시도이다.
도 4는 본 발명의 AP 위치정보를 이용한 측위 장치의 일실시예 구성도이다.
도 5는 본 발명의 AP의 식별자의 구성을 설명하기 위한 일예시도이다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나, 또는 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '직접 연결되어' 있다거나, '직접 접속되어' 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, '포함한다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 AP 위치정보를 이용한 측위 장치의 동작을 설명하기 위하여 시스템을 개략적으로 도시한 일예시도이다. 본 발명의 측위 시스템은, 복수의 AP로부터 식별자를 수신하는 것으로서, 도 4에서는 4개의 AP가 도시되었으나, 그 외의 수를 배제하는 것이 아님은 자명하다. 도면에 도시된 바와 같이, AP(21~24)의 명칭을 각각 LS_1, LS_2, LS_3, LS_4라 하고, 위치를 (x₁, y₁) (x₂, y₂), (x₃, y₃), (x₄, y₄)라 하자. 본 발명의 측위태그(10)는 AP(21~24)로부터 식별자를 수신한다.

도 4는 본 발명의 AP 위치정보를 이용한 측위 장치의 일실시예 구성도이다. 본 발명의 측위 장치는, 도 3의 측위 시스템의 측위태그(10)에 포함되는 것으로서, 도 4에서는 본 발명의 측위 장치만을 도시하고, 그 외 안테나 등의 측위태그(10)에 구성은 도시하지 않았으며, 그에 대해서는 이미 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 널리 알려진 바와 같다 할 것이므로, 설명 역시 생략하기로 한다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 측위 장치는, RSSI 수신부(11), 식별자 수신부(12), 거리 결정부(13), 가중치 결정부(14) 및 측위부(15)를 포함한다.

RSSI 수신부(11)는 AP(21~24)로부터 각각의 RSSI를 수신한다. 도 3에서 AP(LS_1)(21)으로부터의 RSSI를 a, AP(LS_2)(22)으로부터의 RSSI를 b, AP(LS_3)(23)으로부터의 RSSI를 c, AP(LS_4)(24)으로부터의 RSSI를 d로 도시한 것이다.

식별자 수신부(12)는 AP(21~24)로부터 각각의 식별자를 수신한다. 도 5는 본 발명의 AP의 식별자의 구성을 설명하기 위한 일예시도로서, 도 3의 AP(LS_1)(21)의 경우를 예를 든 것이다. 본 발명의 측위 장치는, AP의 식별자에 위치정보를 반영하여 AP의 위치를 알아낼 수 있다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 AP의 식별자는, 명칭부(51), 좌표계부(52) 및 좌표부(53)를 포함한다.

명칭부(51)는 시스템 구성자가 임의로 설정하는 것으로서, AP의 명칭(도 5에서는 LS_1)을 측위태그(10)에 알려주기 위한 필드이다. 일반적인 AP는 명칭을 가지고 있다.

좌표계부(52)는 AP가 사용하는 좌표계를 알리는 필드(field)이다. 예를 들어, 직교좌표계, 극좌표계, 위도경도 좌표계(GPS 방식) 또는 원통좌표계일 수 있으며, 각각의 좌표계에 대하여 하나의 심볼을 부여하여, 심볼로 좌표계를 알 수 있을 것이다. 예를 들어, k가 1인 경우에는 직교좌표계를 의미하고, 2인 경우에는 극좌표계, 3인 경우에는 위도경도 좌표계, 4인 경우에는 원통좌표계일 수 있다. 다만, 이는 예를 들어 나타낸 것으로서, 이에 한정되는 것이 아님은 자명하다.

좌표부(53)는, AP의 위치좌표를 알리기 위한 필드이다. 도 5에서는 2차원 좌표를 예를 들어 설명하였으나, 1차원 또는 3차원으로도 표시할 수 있다.

본 발명의 일실시예에서, 식별자는 서비스 셋 아이덴티파이어(Service Set IDentifier; SSID)인 것이 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

한편, 본 발명의 측위 장치의 바람직한 일실시예에서는, RSSI 수신부(11)와 식별자 수신부(12)를 별도로 도시하여 설명하였으나, 통합하여 하나의 수신부에서 각각 RSSI 및 식별자를 수신하여도 무방하다.

도 4의 거리 결정부(13)는, RSSI 수신부(11)가 수신한 RSSI를 이용하여, 측위태그(10)에서 각 AP(21~24)간의 거리를 결정한다. 이는 다음 수학식 2에 의하여 결정할 수 있다. 수학식 2에서는 측위태그(10)와 AP(LS_1)(21)간의 거리(d₁)를 예로 나타내기로 한다. 나머지 거리에 대해서도 수학식 2에 의해 결정할 수 있음은 자명하다.

이때, P_tag는 측위태그(10)가 수신한 전력, G_tag는 측위태그(10)의 안테나(도시되지 않음)의 이득(gain), G_a는 AP(LS_1)(21)의 안테나(도시되지 않음)의 이득, P_a는 AP(LS_1)(21)의 출력전력을 나타낸다.

가중치 결정부(14)는 AP(21~24)의 좌표에 부여할 가중치를 결정한다. 구체적으로, 가중치 결정부(14)는 다음의 수학식 3에 의해 AP(21~24)의 좌표에 부여할 가중치를 결정할 수 있다.

여기서, w는 가중치이고, d_i(i=1~4)는 수학식 2로부터 구한 측위태그(10)와 AP(21~24)간의 거리이고, k는 인접한 AP의 개수를 의미한다.

이후, 측위부(15)는, 식별자 수신부(12)가 수신한 식별자 내의 AP(21~24)의 좌표와, 위 가정치 결정부(14)가 결정한 가중치를 이용하여, 측위태그(10)의 상대적인 위치를 결정한다. 구체적으로는, 수학식 4에 의해 위치결정을 수행한다.

위 수학식 4에서, (x, y)는 측위태그(10)의 위치이고, (x_i, y_i)는 AP(21~24)의 위치이다.

본 발명은, 전자파의 세기를 가지고 Friis 공식(수학식 2)을 이용하여 거리를 계산한 후, 그 거리의 비를 가지고 상대좌표를 계산하므로 온도 및 습도에 따른 전파환경의 변화에 상대적으로 대응할 수 있고, 계산량이 적으므로 측위태그 내부에서 직접 위치계산이 가능한 장점이 있다.

한편, 본 발명의 실시예들은 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 컴퓨터가 읽어들일 수 있는 프로그램 코드를 기록하여 구현하는 것이 가능하다. 본 발명의 실시예들이 소프트웨어를 이용하여 실행되는 경우, 본 발명의 구성수단들은 필요한 작업을 실행하는 코드 세그먼트들이다. 또한, 프로그램 또는 코드 세그먼트들은 컴퓨터의 프로세서로 판독 가능한 매체에 저장되거나 전송 매체 또는 통신망을 통해 반송파와 결합된 컴퓨터 데이터 신호로 전송될 수 있다.

컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에는 컴퓨터 시스템이 읽어들일 수 있는 데이터를 저장하는 모든 종류의 기록장치가 포함될 수 있다. 예컨대, 컴퓨터 판독가능 기록매체에는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치 등이 포함될 수 있다. 또한, 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 컴퓨터 판독가능 기록매체를 분산배치하여 컴퓨터가 읽어들일 수 있는 코드가 분산 방식으로 저장되고 실행되도록 할 수 있다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

10: 측위태그 21~24: AP
11: RSSI 수신부 12: 식별자 수신부
13: 거리결정부 14: 가중치 결정부
15: 측위부

Claims

측위태그에 구성되는 측위장치로서,
복수의 무선접속장치(AP)로부터 수신신호세기(RSSI)를 수신하는 제1수신부;
상기 복수의 AP로부터 상기 복수의 AP를 각각 구별하는 식별자를 수신하는 제2수신부;
상기 제1수신부가 수신한 RSSI를 이용하여, 상기 복수의 AP의 거리를 각각 결정하는 제1결정부;
상기 제1결정부가 결정한 상기 복수의 AP의 거리를 이용하여, 상기 복수의 AP의 좌표에 각각 부여할 가중치를 다음 수학식 1에 의해 결정하는 제2결정부; 및
상기 제2결정부가 결정한 상기 가중치와, 상기 식별자가 포함하는 상기 복수의 AP의 위치를 이용하여, 상기 측위태그의 상대적인 위치를 다음 수학식 2에 의해 결정하는 측위부를 포함하는, 측위 장치.
[수학식 1]

(단, d_i는 상기 측위태그와 상기 AP간의 거리이고, k는 인접한 AP의 갯수임)
[수학식 2]

(단, (x, y)는 상기 측위태그의 위치이고, (x_i, y_i)는 상기 AP의 위치임)
제1항에 있어서, 상기 식별자는, 상기 AP의 위치정보 알리는 필드를 포함하는 측위 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 식별자는, 상기 AP의 좌표를 알리는 필드를 포함하는 측위 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 식별자는, 상기 AP의 좌표계를 알리는 필드를 포함하는 측위 장치.
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