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WO2014065540A1 - 하향링크 액세스 포인트를 이용한 위치추정장치 및 위치추정방법 - Google Patents

하향링크 액세스 포인트를 이용한 위치추정장치 및 위치추정방법 Download PDF

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WO2014065540A1
WO2014065540A1 PCT/KR2013/009326 KR2013009326W WO2014065540A1 WO 2014065540 A1 WO2014065540 A1 WO 2014065540A1 KR 2013009326 W KR2013009326 W KR 2013009326W WO 2014065540 A1 WO2014065540 A1 WO 2014065540A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
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access point
downlink access
user terminal
signal
location
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/KR2013/009326
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
성태경
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
WIFIVECO LTD
Original Assignee
WIFIVECO LTD
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by WIFIVECO LTD filed Critical WIFIVECO LTD
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Priority to US14/436,923 priority patent/US9942709B2/en
Publication of WO2014065540A1 publication Critical patent/WO2014065540A1/ko
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    • H04W4/023—Services making use of location information using mutual or relative location information between multiple location based services [LBS] targets or of distance thresholds
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    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S1/00—Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith
    • G01S1/02—Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith using radio waves
    • G01S1/68—Marker, boundary, call-sign, or like beacons transmitting signals not carrying directional information
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    • H04W4/025—Services making use of location information using location based information parameters
    • H04W4/027—Services making use of location information using location based information parameters using movement velocity, acceleration information
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    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/30—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes

Definitions

  • the present invention relates to a location estimation apparatus and a location estimation method using a downlink access point, and specifically, estimates and displays a current location on a user terminal using an address code of each access point wirelessly transmitted from a downlink access point. It relates to a position estimation device and a position estimation method.
  • Wireless-based location systems are already in common use, such as Wireless LAN (WLAN), Wireless Fidelity (Wi-Fi), Wireless Broadband Internet (Wi-Fi), World Interoperability for Microwave Access (HMAX), and High Speed Downlink Packet Access (Zigbee), Bluetooth (Bluetooth), Ultra-wideband (UWB), Infrared Data Association (IrDA), Ultra Wild Band (WAP), Shared Wireless Access Protocol (SWAP), Long Term Evolution (LTE) It is very effective in terms of cost since it is used.
  • WLAN Wireless Fidelity
  • Wi-Fi Wireless Broadband Internet
  • HMAX World Interoperability for Microwave Access
  • Zigbee High Speed Downlink Packet Access
  • Bluetooth Bluetooth
  • Ultra-wideband UWB
  • IrDA Infrared Data Association
  • WAP Ultra Wild Band
  • SWAP Shared Wireless Access Protocol
  • LTE Long Term Evolution
  • wireless networks can implement location systems via notebook computers, PDAs, smartphones or other wireless mobile devices, and these software-based location solutions are significantly cheaper than indoor dedicated location tracking structures.
  • wireless-based positioning techniques use a method of determining position by monitoring propagation delay between wireless nodes (access point and user) to relatively triangulate and calculate the position.
  • wireless nodes access point and user
  • wireless location solutions There are currently no standards for wireless location solutions, and each solution is unique to Vendor, using proprietary patented technology, and does not disclose details of user location.
  • Conventional indoor location estimation technique divides the service area into grids, collects base station characteristic data in each grid, makes a database, and matches RF propagation characteristic information measured by the mobile station requesting positioning with a pre-established database. It can be classified into an RF Fingerprint method that determines the degree and selects the most suitable match as a positioning result, and a Received Sigmal Strength Indicator (RSSI) method that calculates a location based on a difference in signal strength between base stations.
  • RSSI Received Sigmal Strength Indicator
  • Korean Patent Registration No. 10-0775858 (Application No.:10-2006-109443, Application Date: 2006.11.07.) Discloses an environmental analysis system and method for indoor wireless positioning.
  • the present invention enables efficient indoor location measurement at a relatively low cost.
  • a location estimating apparatus using a downlink access point for solving the above problems includes: a plurality of downlink access points 100 installed at a specific location; And one or more user terminals 200 indicating a current location, wherein the plurality of downlink access points 100 wirelessly transmit different address codes, and the user terminal 200 includes the downlink access points. If it is within the wireless transmission range of (100), it is assumed that the position corresponding to the received address code is the current position.
  • the user terminal 200 may estimate a current position by using an inertial sensing unit or a geomagnetic sensor.
  • a Wi-Fi method or a Bluetooth method may be used.
  • One or more downlink access points 100 of the plurality of downlink access points 100 may be without a wired connection for data communication.
  • One or more downlink access points 100 of the plurality of downlink access points 100 may include two or more directional antennas.
  • One or more downlink access points 100 of the plurality of downlink access points 100 are installed at a point having two or more access paths, and transmit an address code signal in a direction toward an area corresponding to each access path. It may include two or more antennas, and each antenna may transmit different address codes.
  • the signal transmitted from the two or more antennas may be transmitted in a time division manner.
  • Signals transmitted from the two or more antennas may be transmitted in a frequency division scheme.
  • the downlink access point for solving the above problems includes two or more directional antennas installed in different directions in one body portion, and each antenna transmits different address codes.
  • the downlink access point may be installed at a point having two or more access paths, and the antenna may transmit a corresponding address code signal in a direction toward an area corresponding to each access path.
  • the signal transmitted from the two or more antennas may be transmitted in a time division manner.
  • Signals transmitted from the two or more antennas may be transmitted in a frequency division scheme.
  • the location estimation method for solving the above problems is a location estimation method using a location estimation device including a downlink access point 100 including an antenna, one or more user terminals 200 to indicate the current location.
  • the method may further include: estimating a location using an access point using the access point estimating a location corresponding to an address code received by the user terminal as a current location when the signal received from the user terminal 200 is greater than or equal to a predetermined reference value; If the strength of the signal received from the user terminal 200 is less than a predetermined reference value, inertial navigation position estimation to estimate the current position by reflecting the position estimated in the access point using position estimation step and the measurement result of the inertial sensing unit Characterized in that comprises a step.
  • the location estimation method if there is an area that can simultaneously receive data from two or more antennas installed in one access point, whether or not data is received from the two or more antennas in the access point using location estimation step is used. It is possible to estimate whether it is in the simultaneous data reception area or the single data reception area, and it is possible to more accurately estimate the position of the user terminal using the size of the received data reception signal.
  • the moving direction may be estimated by using a change in the data reception signal received from the two or more antennas.
  • the program (smartphone application) for solving the above problems may be a program that causes the smartphone to execute the methods when installed in the smartphone.
  • the location estimating apparatus for solving the above problems includes at least one downlink wirelessly providing location information including at least one access point information selected from installation coordinate information, characteristic information, and sector information.
  • Link access point 100 ; And estimate the current location by wirelessly receiving the location information of the downlink access point 100, and estimating the current location using inertial navigation when the radio transmission range of the downlink access point 100 deviates, And a user terminal 200 for correcting a current position using location information of the downlink access point 100 when entering the wireless transmission range of the downlink access point 100.
  • the downlink access point 100 includes an X coordinate and a Y coordinate of a point where the downlink access point 100 is installed, and further includes at least one selected from a Z coordinate, a layer information, and an access point ID value.
  • N is a natural number of two or more
  • N is a natural number of two or more
  • Location information generation unit 110 for generating location information of the; Connected to the location information generation unit 110 receives the location information generated from the location information generation unit to select the transmission data from wireless communication, 3G (3 Generation), Long
  • n number of consecutive reception of the transmission data within the communication area of the transmitter 120 (n is a natural number) Estimates the movement trajectory of the user terminal 200 based on the signal profile of the transmission data over time by inputting the signal of the signal, and comprises at least two transmitters 120 of the downlink access point 100. In this case, a comparison of the signal profile of each transmission data over time is performed by inputting n signals (n is a natural number) that continuously receive the transmission data within the communicable area of the transmitters 120.
  • barrel Solution may be to estimate the movement trajectory of the user terminal 200.
  • the transmitter 120 may be composed of at least two transmitters using different bands.
  • the downlink access point 100 may be configured to further include a location information database for storing the location information.
  • the user terminal 200 the receiving unit 210 for receiving the transmission data generated by the downlink access point 100;
  • a signal quality measuring unit 220 connected to the receiving unit 210 and measuring a reception quality of the transmission data;
  • An inertial sensing unit 230 including an inertial sensor composed of at least one selected from a geomagnetic sensor, an accelerometer, and a gyroscope;
  • the receiver 210, the signal quality measurer 220, and the inertial sensor 230 respectively, to connect the receiver 210, the signal quality measurer 220, and the inertial sensor 230. It may be configured to include; and a control unit for controlling and estimating the position of the user terminal 200.
  • the reception control unit 240 when the intensity of the signal measured by the signal quality measurement unit 220 is greater than or equal to a predetermined reference value, the position estimation unit for estimating the position using the transmission data received by the reception unit 210 ( 241); When the intensity of the signal measured by the signal quality measuring unit 220 is less than a predetermined reference value, the inertial navigation using the position estimated by the position estimating unit 241 and the inertial data sensed by the inertial sensing unit 230 An inertial navigation position estimating unit (242) for estimating a position as a position; And receiving the position estimated by the position estimating unit 220 or the inertial navigation position estimating unit 230 when the signal intensity measured by the signal quality measuring unit 220 is equal to or greater than a predetermined reference value. And a correction unit 243 for correcting using one transmission data.
  • the corrector 243 includes: a position corrector 244 for correcting a position using transmission data received by the receiver 210; And a trajectory correcting unit 245 for correcting a moving trajectory using the transmission data received by the receiving unit 210.
  • the user terminal 200 the data receiving step of receiving the transmission data provided by the downlink access point 100 wirelessly (S10); A first signal quality measuring step (S20) of measuring, by the user terminal 200, a signal quality of transmission data received in the data receiving step (S10); If the intensity of the signal measured in the first signal quality measuring step S20 is equal to or greater than a predetermined reference value, the user terminal 200 receives coordinate information of the transmission data received in the data receiving step S10 and receives a position.
  • the intensity of the signal measured in the second signal quality measurement step S40 is less than a predetermined reference value, the user terminal 200 estimates the position and the user terminal 200 estimated in the first location estimation step S30.
  • Inertial navigation position estimation step of receiving the inertial sensing data of the position using the inertial navigation estimation step (S50);
  • a third signal quality measuring step (S60) in which the user terminal 200 receives signal transmission data of the downlink access point 100 or another downlink access point 100 and measures signal quality; If the user terminal 200 is the intensity of the signal measured in the third signal quality measurement step (S60) is more than a predetermined reference value, in the first position estimation step (S30) or the inertial navigation position estimation step (S50)
  • a program termination step (S80) of terminating the location estimation program of the user terminal 200.
  • the transmission data wirelessly provided from the downlink access point 100 includes X coordinates and Y coordinates of a point where the downlink access point 100 is installed, and further includes Z coordinates, floor information, and an access point ID. Coordinate information further comprising at least one selected from the values, and the topographical characteristics of the point where the downlink access point 100 is installed, the entrance, hallway, N-direction branching point (N is a natural number of two or more), lobby, stairs, elevator At least one selected from among at least one feature information selected from the lobby and azimuth information of the radio wave projection direction of the downlink access point 100, radio wave radiation angle and radio wave radiation intensity at the point where the downlink access point 100 is installed At least one location information selected from the above sector information may be included.
  • the correction step (S70), the position correction step of the user terminal 100 receives the coordinate information of the transmission data received in the third signal quality measurement step (S60) to correct the position; And a trajectory correcting step of correcting the movement trajectory by receiving the characteristic information and the sector information of the transmission data input in the third signal quality measuring step S60 by the user terminal 100.
  • FIG. 1 is a block diagram of a location estimation apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram of a user terminal of a location estimation apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is an illustration of a position estimation device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an exemplary layout of a position estimation device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 5 is an exemplary view of a position estimation method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a flow chart of a location estimation method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 illustrates a reference point estimation algorithm according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a graph showing data used for moving trajectory estimation according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a conceptual diagram of a single antenna access point
  • 11 is a conceptual diagram of a multi-antenna access point
  • 13 is a view showing a transmission area by two directional antennas
  • FIG. 1 is a block diagram of a position estimation apparatus according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a block diagram of a user terminal of the position estimation apparatus according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is an embodiment of the present invention 4 is an exemplary view of a position estimation device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a layout view of a position estimation device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is an illustration of a position estimation method according to an embodiment of the present invention.
  • 6 is a flow chart of a position estimation method according to an embodiment of the present invention
  • Figure 7 is a diagram showing a reference point estimation algorithm according to an embodiment of the present invention
  • Figure 8 is a movement trajectory estimation according to an embodiment of the present invention This is a graph showing the data used for.
  • the location estimation apparatus includes a downlink access point 100 and a user terminal 200.
  • the downlink access point 100 wirelessly provides location information and at least one is installed.
  • the downlink access point 100 may be installed at a selected place by selecting a minimum suitable place for positioning.
  • the location information provided by the downlink access point 100 wirelessly is information for allowing the user terminal 100 to estimate the current location, and includes a unique address code of each downlink access point 100.
  • the user terminal receives the unique address code, and knows the installation location of the downlink access point 100 of the address code, the user terminal can estimate the current position of the user terminal using the information.
  • the user terminal may be provided with installation location information of each downlink access point 100 in advance, or at the installation location of the downlink access point 100 when receiving a unique address code of each downlink access point 100. It may also be sent with information about.
  • the user terminal 200 may know that the downlink access point 100 corresponding to the specific address code is in the vicinity (a wireless signal reception area). In addition, if the size of the received signal can be measured, the distance between the downlink access point 100 and the user terminal 200 can be estimated from the size of the received signal, thereby more accurately estimating the position of the user terminal 200. Can be.
  • the user terminal 200 wirelessly receives the location information of the downlink access point 100, estimates the current location, and leaves the wireless transmission range of the downlink access point 100.
  • the current position is estimated using inertial navigation, and when the wireless transmission range of the downlink access point 100 is entered, the current position is corrected using the position information of the downlink access point 100. do.
  • the location of the user terminal 200 when entering the location information transmission range of the downlink access point 100, the location of the user terminal 200 is located by using the location information of the downlink access point 100, and the downlink access If the position information is out of the transmission range of the point 100, the position of the user terminal 200 is measured by using inertial navigation by inputting the position for inertia and the inertial sensing data of the user terminal 200.
  • the downlink access point 100 may include a location information generator 110, a transmitter 120, an antenna 130, and a transmission controller 140.
  • the location information generation unit 110 may generate location information of the downlink access point 100.
  • the location information of the location information transmitter 100 may include at least one access point information selected from installation coordinate information, characteristic information, and sector information.
  • the installation coordinate information may include X coordinates and Y coordinates of the point where the downlink access point is installed, and may further include Z coordinates, floor information, an address code of an access point, and the like.
  • the address code is assigned to each access point to distinguish the access point, for example, a MAC address, a BSSID, and the like.
  • existing coordinate systems such as cylindrical coordinates or spherical coordinates and transformed coordinate systems can be used. In this case, the coordinate information used may be used as data necessary for positioning or correcting the position of the position information receiver 200.
  • the characteristic information represents a terrain characteristic of a point where the downlink access point is installed, and may include information such as an entrance, a hallway, an N-direction branching point (N is a natural number of two or more), a lobby, a staircase, an elevator lobby, and the like. For example, as shown in Figure 4, it may represent the topographical characteristics of the point where the downlink access point is installed.
  • the access point at the entrance to the outside of the building may further provide global positioning system (GPS) absolute coordinate information to enable tracking of continuous movement trajectories indoors and outdoors.
  • GPS global positioning system
  • the sector information may include information such as azimuth information, radio wave radiation angle, and radio wave radiation intensity of a radio wave projection direction of the downlink access point at a point where the downlink access point is installed.
  • a sector means an area in which one antenna of an access point transmits radio waves so that a user terminal can receive radio waves
  • sector information means information about the sector.
  • the characteristic information and the sector information may be used as data necessary for correcting a movement trajectory of the position information receiver 200, and may be used as data necessary for correcting position data using inertial navigation.
  • the transmitter 120 is connected to the location information generator 110 and receives the location information generated from the location information generator and outputs transmission data.
  • the transmitter 120 may output the transmission data using a communication network such as wireless communication, 3G (3 Generation), Long Term Evolution (LTE), or Wireless Broadband Internet (WiBro) that directly outputs wirelessly.
  • a communication network such as wireless communication, 3G (3 Generation), Long Term Evolution (LTE), or Wireless Broadband Internet (WiBro) that directly outputs wirelessly.
  • the transmitter 120 may be configured of at least two transmitters using different bands.
  • the transmitter 120 when the transmitter 120 is composed of a transmitter using a 2.4 GHz band and two transmitters using a 5 GHz band, the 2.4 GHz and 5 GHz ISM (Industrial, Scientific, Medical) bands are divided into channels, and each channel Is assigned a number.
  • the 2.4 GHz and 5 GHz ISM (Industrial, Scientific, Medical) bands are divided into channels, and each channel Is assigned a number.
  • the transmission control unit 140 transmits transmission data to the 2.4 GHz transmitter and the 5 GHz transmitter, respectively, the 2.4 GHz transmitter upconverts the transmission data to a channel of the 2.4 GHz band, and the 5 GHz transmitter transmits the transmission data to the 5 GHz band. Upconversion to the channel can be used to set the transmission channel of each transmitter.
  • the antenna 130 is connected to the transmitter 120 to radiate wirelessly the transmission data output from the transmitter 120.
  • the location information transmission range of the downlink access point 100 may be determined according to the installation method of the antenna.
  • Directional antennas may be used to narrow the transmission direction of the antenna.
  • the transmission controller 140 may be connected to the location information generator 110, the transmitter 120, and the antenna 130, respectively, to control the location information generator 110, the transmitter 120, and the antenna 130. have.
  • the user terminal 100 may further include a location information database to store the location information.
  • the user terminal 200 may include a receiver 210, a signal quality measurer 220, an inertial sensor 230, and a receiver controller 240.
  • the receiver 210 may receive the transmission data generated by the downlink access point 100.
  • the signal quality measuring unit 220 may be connected to the receiving unit 210 to measure the reception quality of the transmission data.
  • the reception quality information is provided to a reception controller.
  • the inertial sensing unit 230 is configured to include an inertial sensor.
  • An inertial sensor refers to a sensor that can measure linear acceleration, rotational acceleration, etc. of an object using an inertial force. Examples of the inertial sensor include an acceleration sensor and a gyro sensor.
  • the receiving control unit 240 is connected to the receiving unit 210, the signal quality measuring unit 220, and the inertial sensing unit 230, respectively, to receive the receiving unit 210, the signal quality measuring unit 220, and the inertial sensing unit.
  • the unit 230 may be controlled and the position of the user terminal 200 may be estimated.
  • the reception control unit 240 may be configured to include a position estimating unit 241, an inertial navigation position estimating unit 242 and a correction unit 243.
  • the location estimator 241 may estimate the location using the transmission data received by the receiver 210 when the signal strength measured by the signal quality measurer 220 is equal to or greater than a predetermined reference value. In other words, if the signal quality is reliable, the location of the user terminal 200 may be located by using the location information of the downlink access point 100.
  • the inertial navigation position estimating unit 242 detects the position of the position estimation unit 241 and the inertial sensing unit 230 when the signal intensity measured by the signal quality measuring unit 220 is less than a predetermined reference value. Using the sensed inertial data, the position can be estimated by inertial navigation. In other words, if the quality of the signal is not reliable, the position of the user terminal 200 may be measured by using inertial navigation using the last position and the inertial sensing data of the user terminal 200. .
  • the correction unit 243 when the intensity of the signal measured by the signal quality measuring unit 220 is greater than or equal to a predetermined reference value, the receiving unit estimates the position estimated by the position estimating unit 220 or the inertial navigation position estimating unit 230 Correction may be performed using the transmission data received at 210. At this time, the correction unit 243 corrects the movement trajectory by using the position correction unit 244 for correcting the position using the transmission data received by the receiver 210 and the transmission data received by the receiver 210. It can be configured to include a trajectory correction unit 245 to. In other words, when positioning the position of the user terminal 200 using inertial navigation, the downlink access point enters an area where the quality of the signal of the position information transmitted from the downlink access point 100 is reliable. The location of the user terminal 200 may be corrected using the location information of 100.
  • the smartphone may be used as the user terminal 200 because it includes a device capable of receiving a wireless signal from an access point, inertial sensors such as an acceleration sensor, a gyro sensor, and other control devices. That is, when the application program for installing various internal devices of the smartphone to operate as the receiver 210, the signal quality measuring unit 220, the inertial sensing unit 230 and the receiving control unit 240, the smart phone is the user of the present invention It may be to the terminal 200.
  • inertial sensors such as an acceleration sensor, a gyro sensor, and other control devices. That is, when the application program for installing various internal devices of the smartphone to operate as the receiver 210, the signal quality measuring unit 220, the inertial sensing unit 230 and the receiving control unit 240, the smart phone is the user of the present invention It may be to the terminal 200.
  • the user terminal 200 can be more accurate posture estimation and position estimation using the geomagnetic sensor in addition to the inertial sensing unit. That is, when the user terminal 200 is out of the wireless transmission range of the downlink access point 100, the estimated location information is collected by using the estimated location information and information using an inertial sensing unit or a geomagnetic sensor until the wireless transmission range is exceeded. Can be.
  • location estimation device for example, a GPS device
  • a technique of estimating a current location using a DR sensor such as an inertial sensing unit or a geomagnetic sensor is well known and thus a detailed description thereof will be omitted.
  • the user terminal 200 may increase the accuracy of the current position estimation using the measurement information of the inertial sensing unit or the geomagnetic sensor even when within the wireless transmission range of the downlink access point 100.
  • the existing smart phone has a Wi-Fi communication function and a Bluetooth communication function
  • the wireless communication method of the present invention is a Wi-Fi method or a Bluetooth communication method
  • the existing smartphone can be used as the user terminal 200 of the present invention.
  • the Wi-Fi type downlink access point or the Bluetooth type downlink access point can be easily installed in a building using the conventional technology.
  • the downlink access point may be connected to an external communication network (for example, the Internet network) so that the user terminal 200 may perform data communication with the external communication network using a Wi-Fi method or a Bluetooth method. It may be implemented to be used only for the purpose of generating a downlink signal to the user terminal 200.
  • an external communication network for example, the Internet network
  • the access point 100 is referred to as a downlink access point in the present invention is that the access point 100 essentially includes a configuration for transmitting a signal toward the user terminal 200, that is, a downlink signal.
  • the access point is wired to an external device in order to transmit / receive data transmitted and received from the user terminal back to an external device.
  • the downlink access point 100 according to the present invention You only need to send the downlink signals needed to determine your location, eliminating the need for wired connections to communicate with other external devices. Therefore, the downlink access point 100 of the present invention has an advantage in that it is easy to install because only a power line is required to be installed and a wired connection is not required for data communication.
  • the present invention may include a plurality of downlink access points 100, wherein one or more of the downlink access points 100 may be characterized in that there is no wired connection for data communication.
  • the downlink access point 100 includes at least one transmitter 120.
  • the transmitter 120 may output transmission data from the top to the bottom to function as an approximate location of the user terminal 200 using the address code of the access point.
  • RSSI received signal strength index
  • the user terminal 200 of the location estimation apparatus when the transmitter 120 of the downlink access point 100 is configured as one, the user terminal 200 may be located within a communication range of the transmitter 120. It is characterized by estimating the movement trajectory of the user terminal 200 through the signal profile of the transmission data over time by inputting n signals (n is a natural number) which has continuously received the transmission data. have. For example, as shown in FIG.
  • R 1 is the distance between the downlink access point and the user terminal receiving the first signal
  • R 2 is the distance between the downlink access point and the user terminal receiving the second signal
  • R 12 is the user terminal receiving the first signal.
  • f is a function that calculates the output of the signal strength input as a distance
  • P TX is the strength of the transmission signal
  • P RX1 is the strength of the first received signal
  • P RX2 is the second The strength of the received signal
  • V walk is the moving speed
  • T 1 is the reception time of the first signal
  • T 2 is the reception time of the second signal
  • s is the variable defined by the Heron's formula
  • a area is the width of the triangle
  • R b is the distance between the downlink access point and the user terminal
  • the user terminal 200 of the location estimation apparatus can communicate with the transmitters 120.
  • the movement trajectory of the user terminal 200 is determined by comparing the signal profiles of the respective transmission data over time by inputting n signals (n is a natural number) which continuously receive the transmission data in the area. It may be characterized by estimating. For example, if the user is approaching the access point from the perspective of the positioning access point, the RSS value is increased.
  • the movement signal may be estimated by receiving the RSS signals of the respective transmitters 120 from the user terminal 200 and comparing the RSS signals of the transmitters 120. At this time, when the RSS signal is accumulated, the slope increases.
  • the movement trajectory can be estimated.
  • the movement trajectory may be determined by comparing the difference between the RSS signals of the transmitters 120 or by accumulating the RSS signals of the transmitters 120 using the waveform and the peak value of the cumulative result.
  • the RSS value is increased.
  • the direction of movement can be known by comparing the RSS difference values over time. At this time, when the RSS signal is accumulated, the slope increases. Conversely, as you move away from the access point, the RSS cumulative signal appears to decrease in slope. Based on this signal type, the direction of movement can be estimated.
  • the downlink access point 100 is configured with two transmitters A and B transmitters
  • the signal strengths (RSS) of the transmitters A and B are t1, t2, t3,... Measure every hour.
  • RSS_A and RSS_B In this case, in order for the moving direction estimation method to be driven, RSS_A and RSS_B must have a value larger than an RSS threshold value, and the movement trajectory can be requested during the time domain (that is, the RSS collection interval used) that satisfies this.
  • the movement trajectory is estimated using the collected RSS_A and RSS_B.
  • 8 (b) is a graph of the difference between RSS_A and RSS_B. If the value increases from 0 to positive value and then becomes negative and converges to 0 in the graph, it can be determined that the user terminal moves from RSS_A to RSS_B direction. Accordingly, when the value decreases from 0 to a negative value and is positive and converges to 0, the user terminal may determine that the user terminal moves from RSS_B to RSS_A.
  • 8C is a graph of cumulative values of difference values between RSS_A and RSS_B. If the peak value is positive in the graph, the moving direction of the user terminal is from RSS_A to RSS_B. If the peak value is negative in the graph, the moving direction of the user terminal is from RSS_B to RSS_A.
  • the user terminal 200 By measuring the change in the size of the signal including each address code, it is possible to estimate the moving direction of the user terminal 200 using the radio wave transmission area information of the antenna corresponding to each address code.
  • the position estimation method using the position estimation apparatus is a data receiving step (S10), the first signal quality measurement step (S20), the first position estimation step (S30) , The second signal quality measuring step S40, the inertial navigation position estimating step S50, the third signal quality measuring step S60, the second position estimating step 70, and the program ending step S80.
  • the user terminal 200 receives the transmission data wirelessly provided from the downlink access point 100.
  • the user terminal 200 measures the signal quality of the transmission data received in the data receiving step S10.
  • the user terminal 200 receives the transmission received in the data reception step S10. Estimate the position by receiving the coordinate information of the data. That is, the user terminal 200 generates or estimates the first current position data by the first position estimation step S30.
  • the signal quality of the downlink access point 100 that transmits the transmission data is measured.
  • Inertia navigation position estimation step (S50) is the user terminal 200 is estimated in the first position estimation step (S30) when the intensity of the signal measured in the second signal quality measurement step (S40) is less than a predetermined reference value
  • the position and the inertial sensing data of the user terminal 200 are input to estimate the position using inertial navigation. That is, when the position information transmission range of the downlink access point 100 is out of the last position and the position of the user terminal 200 by using inertial navigation with inertial sensing data of the user terminal 200 as input. Position.
  • Inertial navigation is a position positioning technique that allows you to enter the position of the gyroscope to determine the orientation criteria, and use the accelerometer to calculate the displacement and always calculate the position and velocity.
  • Accelerometers are used to detect acceleration of objects.
  • Gyroscopes are instruments used to measure or maintain orientation and are based on the law of conservation of angular momentum.
  • the acceleration is detected using an accelerometer, and it is accumulated twice to calculate the moving distance of the object. This is calculated with the position information of the starting point to find the current position of the object. It has the advantage that it is not affected by bad weather or jamming, but it is preferable to use it after correction because the error accumulates and grows with a long distance.
  • the user terminal 200 receives the transmission data of the downlink access point 100 or another downlink access point 100 and measures signal quality.
  • the first position estimation step ( S30) or the position of the inertial navigation position estimation step S50 may be input, and the position may be estimated by correcting the position by receiving the transmission data in the third signal quality measurement step S60. That is, when positioning the position of the user terminal 200 using inertial navigation, when entering a region where the quality of the signal of the location information transmitted from the downlink access point 100 is reliable, the downlink access point 100 The position of the user terminal 200 may be corrected by using the position information of).
  • the correction step (S70) is the position correction step and the user terminal 100 to correct the position by the user terminal 100 receives the coordinate information of the transmission data received in the third signal quality measurement step (S60)
  • the method may include a trajectory correction step of correcting the movement trajectory by receiving the characteristic information and the sector information of the transmission data input in the third signal quality measurement step S60.
  • the user terminal 200 estimates a position by applying an inertial navigation technique to the data corrected in the correction step S70 and the inertial sensing data of the user terminal 200. .
  • the transmission data provided wirelessly from the downlink access point 100 may include installation coordinate information, characteristic information, sector information, etc. of the downlink access point 100.
  • the coordinate information may include X coordinates and Y coordinates of a point where the downlink access point 100 is installed, and may further include Z coordinates, floor information, and an address code of an access point.
  • existing coordinate systems such as cylindrical coordinates or spherical coordinates and transformed coordinate systems can be used.
  • the coordinate information used may be used as data necessary for positioning or correcting the position of the position information receiver 200.
  • the characteristic information represents a terrain characteristic of a point where the downlink access point 100 is installed, and includes information such as an entrance, a hallway, an N-direction branching point (N is a natural number of two or more), a lobby, a staircase, an elevator lobby, and the like. You can do
  • the sector information may include information such as azimuth angle information, radio wave radiation angle, and radio wave radiation intensity of the radio wave projection direction of the downlink access point at a point where the downlink access point 100 is installed.
  • the characteristic information and the sector information may be used as data necessary for correcting a movement trajectory of the position information receiver 200, and may be used as data necessary for correcting position data using inertial navigation.
  • the program termination step S80 ends the position estimation program of the user terminal 200. If the program termination step is not completed, the program termination step S80 returns to the second signal quality measurement step S40 and continues the position estimation.
  • the location estimation method may be used as a method of installing an application (program) on the smartphone to allow the smartphone to use the above location estimation method.
  • the application (program) may be stored on a computer readable recording medium.
  • FIG. 9 is a conceptual diagram of a single antenna access point
  • FIG. 10 is a view in which a plurality of antennas are installed in one body part
  • FIG. 11 is a conceptual diagram of a multi-antenna access point.
  • Figure 10 (a) is a perspective view of a state where a plurality of antennas are installed in one body
  • Figure 10 (b) is a perspective cross-sectional view of a state where a plurality of antennas are installed in one body.
  • one antenna is connected to one communication chip.
  • a different MAC address is assigned to each communication chip.
  • a plurality of directional antennas may be installed in one body, and a circuit as shown in FIG. 11 may be installed therein.
  • one body is installed on the intersection of four corridors, and four directional antennas installed on the body respectively transmit radio signals toward the corridor, so that the user terminal may enter or exit the intersection through any corridor. The signal can be received.
  • 11 is an example of a circuit for generating different address codes through a plurality of antennas installed in one access point.
  • a plurality of MAC addresses are stored in the storage unit, and one of the MAC addresses is sent to the transmission signal generation unit by selection of a switch.
  • the transmission signal generates a transmission signal including a MAC address and sends it to the transmission unit, and notifies the control unit of the fact.
  • the controller controls the transmitter and the antenna switch to transmit the transmission signal generated by the transmitter through the corresponding antenna. As a result, a different address (MAC address) code is transmitted for each antenna.
  • the circuit of FIG. 11 is merely an example, and various circuits may be implemented to generate different address codes through a plurality of antennas installed in one access point.
  • each antenna transmits signals at different time periods through the same channel, so that even if the user terminal 200 is in a position where it can receive signals from two or more antennas, the signals are transmitted from each antenna. Receive the signal correctly.
  • each antenna transmits a signal using a different frequency, so that even if the user terminal 200 is in a position where it can receive a signal from two or more antennas, the signal transmitted from each antenna is transmitted. Can receive correctly.
  • the frequency division scheme has the advantage of being able to transmit a signal from two or more antennas at the same time, so that a signal can be transmitted in a shorter time and more frequently than the time division scheme.
  • the frequency division scheme occupies many frequency bands compared to the time division scheme.
  • time division and frequency division can be used simultaneously.
  • FIG. 12 is a view showing a transmission zone by one directional antenna
  • FIG. 13 is a view showing a transmission zone by two directional antennas
  • FIG. 14 is a view showing a transmission zone by four directional antennas. .
  • the radio wave transmission region is shown in FIG. If the signal of antenna 1 is detected at the user terminal and the signal of antenna 2 is not detected, it is estimated that the user terminal is located near point A. If the signal of antenna 2 is detected at the user terminal, antenna 1 If the signal is not detected, it can be estimated that the user terminal is located near the point B. If the user terminal can catch both the signal of the antenna 1 and the signal of the antenna 2, the downlink access point (downlink AP) immediately It can be estimated that there is a user terminal near the following location. In more detail, if the strength of the signal by antenna 2 is greater than the threshold of the signal by antenna 1, the user terminal may be estimated to be near point B.
  • the signal from antenna 1 is greater than the signal strength of the signal from antenna 2 by the terminal, it is possible to estimate that there is a user terminal near point A.
  • the signal by the first antenna and the second by the antenna is similar and both above a certain threshold value can be estimated that the position of the user terminal is directly below the downlink access point (downlink AP).
  • the radio wave reception area is as shown in FIG. 14, and the user terminal can estimate its position from the received signal.
  • a time division scheme or a frequency division scheme may be used to prevent interference between signals.
  • the location estimating device may be used for pedestrian path guidance. That is, when map information and location information are given to the user terminal 200, the information may be used for surrounding geographical guidance and route guidance. In order to provide map information to the user terminal 200, a separate server may be installed.

Landscapes

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Abstract

본 발명에 의한 하향링크 액세스 포인트를 이용한 위치추정장치 및 위치추정방법은 비교적 적은 비용으로 효율적인 실내 위치 측정이 가능하도록 하기 위한 것이다. 본 발명은 특정 위치에 설치되는 다수의 하향링크 액세스 포인트(100) 및 현재 위치를 표시하는 하나 이상의 사용자 단말(200)을 포함하고, 상기 다수의 하향링크 액세스 포인트(100)는 서로 다른 주소 코드를 무선으로 전송하고, 상기 사용자 단말(200)은, 상기 하향링크 액세스 포인트(100)의 무선 송신 범위 내에 있을 경우에는 전송받은 상기 주소 코드에 대응하는 위치가 현재 위치인 것으로 추정하는 것을 특징으로 한다.

Description

하향링크 액세스 포인트를 이용한 위치추정장치 및 위치추정방법
본 발명은 하향링크 액세스 포인트를 이용한 위치추정장치 및 위치추정방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 하향링크 액세스 포인트에서 무선으로 전송하는 각 액세스 포인트의 주소 코드를 이용하여 사용자 단말에 현재 위치를 추정하여 표시하는 위치추정장치 및 위치추정방법에 관한 것이다.
무선 기반 위치 시스템은 이미 보편적으로 사용 중인 무선랜(WLAN: Wireless LAN), 와이파이(Wi-Fi: Wireless Fidelity), 와이브로(Wireless Broadband Internet), 와이맥스(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), 지그비(Zigbee), 블루투스(Bluetooth), UWB(Ultra-wideband), IrDA(Infrared Data Association), 초광대역(Ultra Wild Band), SWAP(Shared Wireless Access Protocol), LTE(Long Term Evolution) 등을 이용하므로 비용측면에서 상당히 효과적이다.
통신 인프라의 한 부분인 무선 네트워크는 노트북 컴퓨터, PDA, 스마트폰 또는 다른 무선 모바일 장치를 통해, 위치 시스템을 구현할 수 있고 이러한 소프트웨어 기반 위치 솔루션은 실내 전용 위치 추적 구조보다 현저하게 저렴하다.
종래에는 일반적으로 무선에 기반을 둔 측위기술들은 상대적으로 위치를 삼각측량하고 계산하기 위하여 무선노드(접근 포인트와 사용자)들 사이의 전파지연을 모니터링 하여 위치를 결정하는 방법을 사용한다. 현재 무선 위치 솔루션들에 대한 표준이 없으며, 또한 각 솔루션은 벤더(Vendor)에 특화되어 독자적인 특허기술을 사용하고 있으며, 사용자의 위치를 결정하는 것에 대한 세부적인 사항들은 공개하지 않고 있다.
종래의 일반적인 실내 위치 추정에 관한 기술은 서비스 대상 지역을 격자로 분할하고 각각의 격자에 기지국 특성 데이터를 수집하여 데이터베이스화 한 다음 측위 요청한 단말에서 측정한 RF전파 특성 정보와 기 구축한 데이터 베이스의 정합 정도를 판단하여 가장 적합하게 정합되는 각자를 측위 결과로 선택하는 RF Fingerprint방식 및 기지국 간 신호세기의 차에 의해 위치를 계산하는 방식인 RSSI(Received Sigmal Strength Indicator)측위 방식 등으로 분류할 수 있다.
한국 등록특허 제10-0775858호(출원번호:10-2006-109443호, 출원일:2006.11.07.)에는 실내 무선 측위용 환경 분석 시스템 및 그 방법이 개시되어 있다.
그러나 상기 방법들은 비용에 비해 효율적인 위치측정이 되지 못하는 문제점이 있다.
본 발명은 비교적 적은 비용으로 효율적인 실내 위치 측정이 가능하도록 하는 것이다.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 하향링크 액세스 포인트를 이용하는 위치추정장치는, 특정 위치에 설치되는 다수의 하향링크 액세스 포인트(100); 현재 위치를 표시하는 하나 이상의 사용자 단말(200)을 포함하고, 상기 다수의 하향링크 액세스 포인트(100)는 서로 다른 주소 코드를 무선으로 전송하고, 상기 사용자 단말(200)은, 상기 하향링크 액세스 포인트(100)의 무선 송신 범위 내에 있을 경우에는 전송받은 상기 주소 코드에 대응하는 위치가 현재 위치인 것으로 추정하는 것을 특징으로 한다.
상기 사용자 단말(200)은, 상기 하향링크 액세스 포인트(100)의 무선 송신 범위를 벗어날 경우에는 관성센싱부 또는 지자기센서를 이용하여 현재 위치를 추정할 수도 있다.
무선으로 주소 코드를 전송함에 있어서, 와이파이 방식 또는 블루투스 방식을 사용할 수도 있다.
상기 다수의 하향링크 액세스 포인트(100) 중 하나 이상의 하향링크 액세스 포인트(100)는 데이터 통신을 위한 유선 연결이 없는 것일 수도 있다.
상기 다수의 하향링크 액세스 포인트(100) 중 하나 이상의 하향링크 액세스 포인트(100)는 둘 이상의 지향성 안테나를 포함하는 것일 수 있다.
상기 다수의 하향링크 액세스 포인트(100) 중 하나 이상의 하향링크 액세스 포인트(100)는, 둘 이상의 출입경로를 갖는 지점에 설치되고, 각 출입경로에 대응하는 영역을 향하는 방향으로 주소 코드 신호를 전송하는 둘 이상의 안테나를 포함하고, 각각의 안테나가 각기 다른 주소코드를 전송하는 것일 수 있다.
상기 둘 이상의 안테나에서 전송되는 신호는 시분할방식으로 전송하는 것일 수 있다.
상기 둘 이상의 안테나에서 전송되는 신호는 주파수분할방식으로 전송하는 것일 수 있다.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 하향링크 액세스 포인트는 하나의 몸체부에 서로 다른 방향으로 설치된 둘 이상의 지향성 안테나를 포함하고 각각의 안테나가 각기 다른 주소코드를 전송하는 것을 특징으로 한다.
상기 하향링크 액세스 포인트는 둘 이상의 출입경로를 갖는 지점에 설치되고, 상기 안테나는 각 출입경로에 대응하는 영역을 향하는 방향으로 대응하는 주소 코드 신호를 전송하는 것일 수 있다.
상기 둘 이상의 안테나에서 전송되는 신호는 시분할방식으로 전송하는 것일 수 있다.
상기 둘 이상의 안테나에서 전송되는 신호는 주파수분할방식으로 전송하는 것일 수 있다.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 위치추정방법은, 안테나를 포함하는 하향링크 액세스 포인트(100), 현재 위치를 표시하는 하나 이상의 사용자 단말(200)을 포함하는 위치추정장치를 이용한 위치추정방법에 있어서, 상기 사용자 단말(200)에서 수신한 신호의 세기가 미리 결정된 기준값 이상일 경우, 상기 사용자 단말(200)가 전송받은 주소 코드에 대응하는 위치를 현재의 위치로 추정하는 액세스포인트 이용 위치추정 단계; 상기 사용자 단말(200)에서 수신한 신호의 세기가 미리 결정된 기준값 미만일 경우, 상기 액세 스포인트 이용 위치추정 단계에서 추정한 위치 및 관성센싱부의 측정결과를 반영하여 현재의 위치를 추정하는 관성항법 위치추정 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 위치추정방법에서, 하나의 액세스 포인트에 설치된 둘 이상의 안테나로부터 동시에 데이터를 수신할 수 있는 지역이 존재하는 경우, 상기 액세스 포인트 이용 위치 추정단계에서 상기 둘 이상의 안테나로부터 데이터가 수신되는지의 여부를 이용하여 동시 데이터 수신 가능 지역 또는 단독 데이터 수신 가능지역에 있는지를 추정할 수 있고, 수신되는 데이터 수신 신호의 크기를 이용하여 사용자 단말의 위치를 더욱 정밀하게 추정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 액세스 포인트 이용 위치추정단계에서 하나의 액세스 포인트에 설치된 둘 이상의 안테나로부터 동시에 데이터를 수신하는 경우 상기 둘 이상의 안테나로부터 수신되는 데이터 수신 신호의 변화를 이용하여 이동 방향을 추정할 수 있다.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 프로그램(스마트폰 어플리케이션)은, 스마트폰에 설치될 때 스마트폰이 상기 방법들을 실행하도록 하는 프로그램일 수 있다.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 위치추정장치는, 설치 좌표정보, 특성정보 및 섹터정보 중 선택되는 적어도 하나의 액세스 포인트(Access Point)정보가 포함된 위치정보를 무선으로 제공하는 적어도 하나의 하향링크 액세스 포인트(100); 및 상기 하향링크 액세스 포인트(100)의 위치정보를 무선으로 수신하여 현재 위치를 추정하고, 상기 하향링크 액세스 포인트(100)의 무선 송신 범위를 이탈할 경우 관성항법을 이용하여 현재 위치를 추정하며, 상기 하향링크 액세스 포인트(100)의 무선 송신 범위에 들어갈 경우 상기 하향링크 액세스 포인트(100)의 위치정보를 이용하여 현재 위치를 보정하는 사용자 단말(200);를 포함하는 것일 수 있다.
상기 하향링크 액세스 포인트(100)는, 상기 하향링크 액세스 포인트(100)가 설치된 지점의 X좌표 및 Y좌표가 포함되고, 추가로 Z좌표, 층 정보 및 액세스 포인트 아이디(ID) 값 중 선택되는 적어도 하나가 더 포함되는 좌표정보, 상기 하향링크 액세스 포인트(100)가 설치된 지점의 지형 특성을 나타내며, 출입구, 복도, N방향 분기점(N은 2 이상의 자연수), 로비, 계단, 엘리베이터로비 중 선택되는 적어도 하나 이상의 특성정보 및 상기 하향링크 액세스 포인트(100)가 설치된 지점에서 상기 하향링크 액세스 포인트의 전파 투사방향의 방위각 정보, 전파 방사각 및 전파 방사 세기 중 선택되는 적어도 하나 이상의 섹터정보 중 선택되는 적어도 하나의 위치정보를 생성하는 위치정보 생성부(110); 상기 위치정보 생성부(110)와 연결되어 상기 위치정보 생성부로부터 생성된 위치정보를 입력받아 송신 데이터를 무선 통신, 3G(3Generation), LTE(Long Term Evolution), WiBro(Wireless Broadband Internet) 중 선택되는 적어도 하나의 통신망을 통해 송신 데이터를 출력하는 적어도 하나의 송신기(120); 상기 송신기(120)와 연결되어 상기 송신기(120)로부터 출력된 송신 데이터를 무선으로 방사하는 적어도 하나의 안테나(130); 및 상기 위치정보 생성부(110), 송신기(120) 및 안테나(130)와 각각 연결되어 상기 위치정보 생성부(110), 송신기(120) 및 안테나(130)를 제어하는 송신 제어부(140);를 포함하여 구성되되 상기 하향링크 액세스 포인트(100)의 상기 송신기(120)가 하나로 구성될 경우, 상기 송신기(120)의 통신 가능 영역 내에서 상기 송신 데이터를 연속으로 수신한 n개(n은 자연수)의 신호를 입력으로 시간의 흐름에 따른 상기 송신 데이터의 신호 프로파일을 통해 상기 사용자 단말(200)의 이동 궤적을 추정하고, 상기 하향링크 액세스 포인트(100)의 상기 송신기(120)가 적어도 둘로 구성될 경우, 상기 송신기(120)들의 통신 가능 영역 내에서 상기 송신 데이터를 연속으로 수신한 n개(n은 자연수)의 신호를 입력으로 시간의 흐름에 따른 각각의 상기 송신 데이터의 신호 프로파일의 비교를 통해 상기 사용자 단말(200)의 이동 궤적을 추정하는 것일 수 있다.
상기 송신기(120)는 서로 다른 대역을 사용하는 적어도 두 개 이상의 송신기로 구성되는 것일 수 있다.
상기 하향링크 액세스 포인트(100)는 상기 위치정보를 저장하는 위치정보 데이터베이스를 더 포함하여 구성되는 것일 수 있다.
상기 사용자 단말(200)은, 상기 하향링크 액세스 포인트(100)에서 생성한 송신 데이터를 수신하는 수신부(210); 상기 수신부(210)와 연결되어 상기 송신 데이터의 수신 품질을 측정하는 신호품질 측정부(220); 지자기센서, 가속도계 및 자이로스코프 중 선택되는 적어도 하나 이상으로 구성되는 관성센서를 포함하여 구성되는 관성센싱부(230); 및 상기 수신부(210), 상기 신호품질 측정부(220) 및 상기 관성 센싱부(230)와 각각 연결되어 상기 수신부(210), 상기 신호품질 측정부(220) 및 상기 관성 센싱부(230)를 제어하며 상기 사용자 단말(200)의 위치를 추정하는 수신 제어부(240);를 포함하여 구성되는 것일 수 있다.
상기 수신 제어부(240)는, 상기 신호품질 측정부(220)에서 측정한 신호의 세기가 미리 결정된 기준값 이상일 경우, 상기 수신부(210)가 수신한 송신 데이터를 이용하여 위치를 추정하는 위치추정부(241); 상기 신호품질 측정부(220)에서 측정한 신호의 세기가 미리 결정된 기준값 미만일 경우, 상기 위치추정부(241)에서 추청한 위치와 상기 관성 센싱부(230)에서 센싱한 관성 데이터를 이용하여 관성항법으로 위치를 추정하는 관성항법 위치추정부(242); 및 상기 신호품질 측정부(220)에서 측정한 신호의 세기가 미리 결정된 기준값 이상일 경우, 상기 위치추정부(220) 또는 관성항법 위치추정부(230)에서 추정한 위치를 상기 수신부(210)에서 수신한 송신 데이터를 이용하여 보정하는 보정부(243);를 포함하여 구성되는 것일 수 있다.
상기 보정부(243)는, 상기 수신부(210)가 수신한 송신 데이터를 이용하여 위치를 보정하는 위치 보정부(244); 및 상기 수신부(210)가 수신한 송신 데이터를 이용하여 이동 궤적을 보정하는 궤적 보정부(245);를 포함하여 구성되는 것일 수 있다.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 위치추정방법은, 사용자 단말(200)이 상기 하향링크 액세스 포인트(100)로부터 무선으로 제공되는 상기 송신 데이터를 수신 받는 데이터 수신 단계(S10); 상기 사용자 단말(200)가 상기 데이터 수신 단계(S10)에서 수신받은 송신 데이터의 신호 품질을 측정하는 제1 신호품질 측정 단계(S20); 상기 제1 신호품질 측정단계(S20)에서 측정된 신호의 세기가 미리 결정된 기준값 이상일 경우, 상기 사용자 단말(200)가 상기 데이터 수신단계(S10)에서 수신 받은 송신 데이터의 좌표정보를 입력받아 위치를 추정 하는 제1 위치추정 단계(S30); 상기 사용자 단말(200)가 송신 데이터를 이용하여 위치를 추정한 경우, 상기 송신 데이터를 보낸 상기 하향링크 액세스 포인트(100)의 신호 품질을 측정하는 제2 신호품질 측정단계(S40); 상기 제2 신호품질 측정단계(S40)에서 측정된 신호의 세기가 미리 결정된 기준값 미만일 경우, 상기 사용자 단말(200)가 상기 제1 위치추정 단계(S30)에서 추정된 위치 및 상기 사용자 단말(200)의 관성센싱 데이터를 입력받아 관성항법을 이용하여 위치를 추정 하는 관성항법 위치추정 단계(S50); 상기 사용자 단말(200)가 상기 하향링크 액세스 포인트(100) 또는 다른 하향링크 액세스 포인트(100)의 송신 데이터를 입력받아 신호 품질을 측정하는 제3 신호품질 측정단계(S60); 상기 사용자 단말(200)가 상기 제3 신호품질 측정단계(S60)에서 측정된 신호의 세기가 미리 결정된 기준값 이상일 경우, 상기 제1 위치추정 단계(S30) 또는 상기 관성항법 위치추정 단계(S50)에서 추정된 위치를 입력받고, 상기 제3 신호품질 측정단계(S60)에서 송신 데이터를 입력받아 위치를 보정 하여 위치를 추정하는 제2 위치보정 단계(S70); 상기 사용자 단말(200)의 위치추정 프로그램을 종료하는 프로그램 종료단계(S80);를 포함하여 이루어지는 것일 수 있다.
상기 하향링크 액세스 포인트(100)로부터 무선으로 제공되는 상기 송신 데이터는, 상기 하향링크 액세스 포인트(100)가 설치된 지점의 X좌표 및 Y좌표가 포함되고, 추가로 Z좌표, 층 정보 및 액세스 포인트 아이디 값 중 선택되는 적어도 하나가 더 포함되는 좌표정보, 상기 하향링크 액세스 포인트(100)가 설치된 지점의 지형 특성을 나타내며, 출입구, 복도, N방향 분기점(N은 2 이상의 자연수), 로비, 계단, 엘리베이터로비 중 선택되는 적어도 하나 이상의 특성정보 및 상기 하향링크 액세스 포인트(100)가 설치된 지점에서 상기 하향링크 액세스 포인트(100)의 전파 투사방향의 방위각 정보, 전파 방사각 및 전파 방사 세기 중 선택되는 적어도 하나 이상의 섹터정보 중 선택되는 적어도 하나의 위치정보가 포함되는 것일 수 있다.
상기 보정단계(S70)는, 상기 사용자 단말(100)가 상기 제3 신호품질 측정단계(S60)에서 입력받은 송신 데이터의 좌표정보를 입력받아 위치를 보정 하는 위치 보정 단계; 상기 사용자 단말(100)가 상기 제3 신호품질 측정단계(S60)에서 입력받은 송신 데이터의 특성정보 및 섹터정보를 입력받아 이동 궤적을 보정하는 궤적 보정 단계;를 포함하여 이루어지는 것일 수 있다.
비교적 적은 비용으로 효율적인 실내 위치 측정이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치추정장치의 블럭도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치추정장치의 사용자 단말의 블럭도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치추정장치의 예시도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치추정장치의 배치 예시도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치추정방법의 예시도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치추정방법의 순서도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 기준점 추정 알고리즘을 나타내는 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동궤적 추정에 이용되는 자료를 나타낸 그래프.
도 9는 단일 안테나 액세스 포인트의 개념도
도 10은 하나의 몸체부에 다수의 안테나가 설치된 모습
도 11은 멀티 안테나 액세스 포인트의 개념도
도 12는 1개의 지향성 안테나에 의한 송신지역을 표시한 모습
도 13은 2개의 지향성 안테나에 의한 송신지역을 표시한 모습
도 14는 4개의 지향성 안테나에 의한 송신지역을 표시한 모습
(부호의 설명)
100: 하향링크 액세스 포인트
110: 위치정보 생성부
120: 송신기
130: 안테나
140: 송신 제어부
200: 사용자 단말
210: 수신부
220: 신호품질 측정부
230: 관성 센싱부
240: 수신 제어부
241: 위치추정부
242: 관성항법 위치추정부
243: 보정부
244: 위치 보정부
245: 궤적 보정부
S10: 데이터 수신 단계
S20: 제1 신호품질 측정 단계
S30: 제1 위치추정 단계
S40: 제2 신호품질 측정 단계
S50: 관성항법 위치추정 단계
S60: 제3 신호품질 측정 단계
S70: 제2 위치추정 단계
S80: 프로그램 종료 단계
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 위치추정장치 및 방법은 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치추정장치의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치추정장치의 사용자 단말의 블록도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치추정장치의 예시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치추정장치의 배치 예시도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치추정방법의 예시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치추정방법의 순서도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 기준점 추정 알고리즘을 나타내는 도면이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동궤적 추정에 이용되는 자료를 나타낸 그래프이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 위치추정장치는 하향링크 액세스 포인트(100), 및 사용자 단말(200)로 구성된다.
하향링크 액세스 포인트(100)는 위치정보를 무선으로 제공하며 적어도 하나 이상이 설치된다. 상기 하향링크 액세스 포인트는(100) 위치 측위에 적합한 장소를 최소한으로 선정하여 선정된 장소에 설치가 가능하다.
하향링크 액세스 포인트(100)가 무선으로 제공하는 위치정보는 사용자 단말(100)이 현재의 위치를 추정할 수 있도록 하는 정보로서, 각 하향링크 액세스 포인트(100)의 고유한 주소 코드를 포함한다. 사용자 단말은 그 고유한 주소코드를 수신 받을 때, 그 주소코드의 하향링크 액세스 포인트(100)의 설치위치를 알고 있다면, 그 정보를 이용하여 사용자 단말의 현재 위치를 추정할 수 있게 된다. 사용자 단말은 각 하향링크 액세스 포인트(100)의 설치위치정보를 미리 제공받을 수도 있고, 각 하향링크 액세스 포인트(100)의 고유한 주소 코드를 전송받을 때 하향링크 액세스 포인트(100)의 설치위치에 대한 정보를 함께 전송받을 수도 있다.
이때 하향링크 액세스 포인트(100)에서 특정 주소코드를 전송받으면, 사용자 단말(200)은 그 특정 주소코드에 대응하는 하향링크 액세스 포인트(100)의 주위(무선신호 수신 가능 지역)에 있음을 알 수 있고, 수신신호의 크기까지 측정할 수 있으면 그 수신신호의 크기로부터 하향링크 액세스 포인트(100)와 사용자 단말(200)의 거리를 추정할 수 있으므로, 사용자 단말(200)의 위치를 보다 정확하게 추정할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 사용자 단말(200)은 상기 하향링크 액세스 포인트(100)의 위치정보를 무선으로 수신하여 현재 위치를 추정하고, 상기 하향링크 액세스 포인트(100)의 무선 송신 범위를 이탈할 경우 관성센싱 데이터로 관성항법을 이용하여 현재 위치를 추정하며, 상기 하향링크 액세스 포인트(100)의 무선 송신 범위에 들어갈 경우 상기 하향링크 액세스 포인트(100)의 위치정보를 이용하여 현재 위치를 보정한다. 다시 말해, 상기 하향링크 액세스 포인트(100)의 위치정보 송신 범위에 들어갈 경우는 상기 하향링크 액세스 포인트(100)의 위치 정보를 이용하여 상기 사용자 단말(200)의 위치를 측위하며, 상기 하향링크 액세스 포인트(100)의 위치정보 송신 범위에서 벗어날 경우는 마지막으로 측위한 위치 및 상기 사용자 단말(200)의 관성센싱 데이터를 입력으로 관성항법을 이용하여 상기 사용자 단말(200)의 위치를 측위한다.
먼저 상기 하향링크 액세스 포인트에 대하여 자세하게 설명한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 하향링크 액세스 포인트(100)는 위치정보 생성부(110), 송신기(120), 안테나(130), 송신 제어부(140)를 포함하여 구성될 수 있다.
위치정보 생성부(110)는 상기 하향링크 액세스 포인트(100)의 위치정보를 생성할 수 있다. 이때, 상기 위치정보 송신부(100)의 위치정보는 설치 좌표정보, 특성정보 및 섹터정보 중 선택되는 적어도 하나의 액세스 포인트(Access Point)정보가 포함할 수 있다.
상기 설치 좌표정보는 상기 하향링크 액세스 포인트가 설치된 지점의 X좌표 및 Y좌표가 포함되고, 추가로 Z좌표, 층 정보 및 액세스 포인트의 주소 코드(address code) 등을 포함할 수 있다. 주소 코드는 각 액세스 포인트마다 할당되어 액세스 포인트를 구별할 수 있도록 하며, 그 예로는 MAC 어드레스(address), BSSID 등이 있다. 또한 원통좌표나 구좌표 등의 기존 좌표계 및 변형 좌표계도 사용 가능하다. 이때 사용되는 좌표정보는 상기 위치정보 수신부(200)의 위치를 측위하거나 보정하는데 필요한 자료로 활용이 가능하다.
상기 특성정보는 상기 하향링크 액세스 포인트가 설치된 지점의 지형 특성을 나타내며, 출입구, 복도, N방향 분기점(N은 2 이상의 자연수), 로비, 계단, 엘리베이터로비 등의 정보를 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 하향링크 액세스 포인트가 설치된 지점의 지형 특성을 나타낼 수 있다. 건물 외부로 통하는 입구의 액세스 포인트는 GPS(Global Positioning System) 절대 좌표 정보를 추가로 제공하여 실내와 실외의 연속 이동 궤적의 추적이 가능하도록 할 수 있다.
상기 섹터정보는 상기 하향링크 액세스 포인트가 설치된 지점에서 상기 하향링크 액세스 포인트의 전파 투사방향의 방위각 정보, 전파 방사각 및 전파 방사 세기 등의 정보를 포함할 수 있다. 즉 섹터는 액세스 포인트의 하나의 안테나가 전파를 송신하여 사용자단말이 전파를 수신할 수 있는 지역을 의미하여, 섹터정보는 그 섹터에 대한 정보를 의미한다.
상기 특성정보 및 상기 섹터정보는 상기 위치정보 수신부(200)의 이동 궤적을 보정하는데 필요한 자료로 활용이 가능하며, 관성항법을 이용하여 위치를 측위한 데이터를 보정하는데 필요한 자료로 활용이 가능하다.
송신기(120)는 상기 위치정보 생성부(110)와 연결되어 상기 위치정보 생성부로부터 생성된 위치정보를 입력받아 송신 데이터를 출력한다.
상기 송신기(120)는 직접 무선을 통해 출력하는 무선 통신, 3G(3Generation), LTE(Long Term Evolution), WiBro(Wireless Broadband Internet) 등의 통신망을 이용해 상기 송신 데이터를 출력 할 수 있다. 또한, 상기 송신기(120)는 서로 다른 대역을 사용하는 적어도 두 개 이상의 송신기로 구성될 수 있다.
예를 들어, 상기 송신기(120)가 2.4GHz대역을 사용하는 송신기와 5GHz대역을 사용하는 송신기 2 개로 구성될 경우, 2.4GHz와 5GHz ISM(Industrial, Scientific, Medical)대역은 채널이 구분되고 각 채널에는 번호가 할당되어 있다.
상기 송신 제어부(140)는 송신 데이터를 2.4GHz 송신기 및 5GHz 송신기에 각각 전달하며, 2.4GHz 송신기는 송신 데이터를 2.4GHz 대역의 채널로 업컨버전(Upconversion)하고, 5GHz 송신기는 송신 데이터를 5GHz 대역의 채널로 Upconversion하여 각 송신기의 송신 채널을 설정할 수 있다.
안테나(130)는 상기 송신기(120)와 연결되어 상기 송신기(120)로부터 출력된 송신 데이터를 무선으로 방사한다. 이때, 안테나의 설치 방법에 따라 상기 하향링크 액세스 포인트(100)의 위치정보 송신 범위를 결정할 수 있다. 안테나의 송신 방향을 좁히기 위해 지향성 안테나를 사용할 수 있다.
송신 제어부(140)는 상기 위치정보 생성부(110), 송신기(120) 및 안테나(130)와 각각 연결되어 상기 위치정보 생성부(110), 송신기(120) 및 안테나(130)를 제어할 수 있다.
또한, 상기 사용자 단말(100) 내에 위치정보 데이터베이스를 더 포함하여 구성되어 상기 위치정보를 저장 할 수 있다.
다음으로 상기 사용자 단말에 대하여 자세하게 설명한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 사용자 단말(200)은 수신부(210), 신호품질 측정부(220), 관성센싱부(230) 및 수신 제어부(240)를 포함하여 구성될 수 있다.
수신부(210)는 상기 하향링크 액세스 포인트(100)에서 생성한 송신 데이터를 수신할 수 있다.
신호품질 측정부(220)는 상기 수신부(210)와 연결되어 상기 송신 데이터의 수신 품질을 측정할 수 있다. 이때 상기 수신 품질 정보를 수신 제어부에 제공한다.
관성센싱부(230)는 관성센서를 포함하여 구성된다. 관성센서는 관성력을 이용하여 물체의 직선 가속도, 회전 가속도 등을 측정할 수 있는 센서를 말하며, 가속도 센서, 자이로 센서 등이 그 예이다.
수신 제어부(240)는 상기 수신부(210), 상기 신호품질 측정부(220) 및 상기 관성 센싱부(230)와 각각 연결되어 상기 수신부(210), 상기 신호품질 측정부(220) 및 상기 관성 센싱부(230)를 제어하며 상기 사용자 단말(200)의 위치를 추정할 수 있다.
수신제어부(240)에 대해 더 자세하게 설명하자면, 상기 수신 제어부(240)는 위치추정부(241), 관성항법 위치추정부(242) 및 보정부(243)를 포함하여 구성할 수 있다.
위치추정부(241)는 상기 신호품질 측정부(220)에서 측정한 신호의 세기가 미리 결정된 기준값 이상일 경우, 상기 수신부(210)가 수신한 송신 데이터를 이용하여 위치를 추정할 수 있다. 다시 말해, 신호의 품질이 신뢰가 가능하면 상기 하향링크 액세스 포인트(100)의 위치 정보를 이용하여 상기 사용자 단말(200)의 위치를 측위할 수 있다.
관성항법 위치추정부(242)는 상기 신호품질 측정부(220)에서 측정한 신호의 세기가 미리 결정된 기준값 미만일 경우, 상기 위치추정부(241)에서 추청한 위치와 상기 관성 센싱부(230)에서 센싱한 관성 데이터를 이용하여 관성항법으로 위치를 추정할 수 있다. 다시 말해, 신호의 품질이 신뢰가 가능하지 못하다면 마지막으로 측위한 위치 및 상기 사용자 단말(200)의 관성센싱 데이터를 입력으로 관성항법을 이용하여 상기 사용자 단말(200)의 위치를 측위 할 수 있다.
보정부(243)는 상기 신호품질 측정부(220)에서 측정한 신호의 세기가 미리 결정된 기준값 이상일 경우, 상기 위치추정부(220) 또는 관성항법 위치추정부(230)에서 추정한 위치를 상기 수신부(210)에서 수신한 송신 데이터를 이용하여 보정할 수 있다. 이때, 상기 보정부(243)는 상기 수신부(210)가 수신한 송신 데이터를 이용하여 위치를 보정하는 위치 보정부(244) 및 상기 수신부(210)가 수신한 송신 데이터를 이용하여 이동 궤적을 보정하는 궤적 보정부(245)를 포함하여 구성할 수 있다. 다시 말해, 관성항법을 이용하여 상기 사용자 단말(200)의 위치를 측위하는 중에 상기 하향링크 액세스 포인트(100)에서 보내주는 위치정보의 신호의 품질이 신뢰가 가능한 지역에 진입하면 상기 하향링크 액세스 포인트(100)의 위치 정보를 이용하여 상기 사용자 단말(200)의 위치를 보정할 수 있다.
스마트폰은 액세스 포인트로부터 무선신호를 수신할 수 있는 장치, 가속도 센서, 자이로 센서 등과 같은 관성 센서들, 기타 제어장치를 포함하고 있으므로 사용자 단말(200)로 이용될 수 있다. 즉 스마트폰의 각종 내부장치들이 수신부(210), 신호품질 측정부(220), 관성센싱부(230) 및 수신 제어부(240)로 동작하도록 하는 어플리케이션 프로그램을 설치하면, 스마트폰이 본 발명의 사용자 단말(200)이 되도록 할 수 있다.
기존의 스마트폰에는 관성센서 외에 지자기센서도 포함하고 있는 것이 일반적이므로, 사용자 단말(200)은 관성센싱부 외에 지자기센서를 이용하여 좀 더 정확한 자세추정 및 위치추정을 할 수 있다. 즉 사용자 단말(200)이 하향링크 액세스 포인트(100)의 무선 송신 범위를 벗어날 경우에는 무선 송신 범위를 벗어나기 전까지 추정한 위치정보와 관성센싱부 또는 지자기센서를 이용한 정보를 취합하여 현재 위치를 추정할 수 있다. 위치추정장치(예를 들면 GPS장치)에서 위치정보가 수신되지 않을 때, 관성센싱부 또는 지자기센서 등의 DR센서를 이용하여 현재 위치를 추정하는 기술은 공지의 기술이므로 자세한 설명은 생략한다. 사용자 단말(200)은 하향링크 액세스 포인트(100)의 무선 송신 범위 내에 있을 때도 관성센싱부 또는 지자기센서의 측정 정보를 이용하여 현재 위치 추정의 정확도를 높일 수 있다.
또한 기존의 스마트폰은 와이파이 통신 기능과 블루투스 통신 기능을 갖고 있으므로, 본원발명의 무선통신방식을 와이파이 방식 또는 블루투스 통신 방식으로 하면, 기존의 스마트폰을 본원발명의 사용자 단말(200)로 이용할 수 있다. 와이파이 방식의 하향링크 액세스 포인트나 블루투스 방식의 하향링크 액세스 포인트는 종래 기술을 이용하여 건물 내에 쉽게 설치할 수 있다.
이때 하향링크 액세스 포인트는 외부 통신망(예를 들면, 인터넷망)과 연결되어 와이파이방식이나 블루투스 방식을 이용하여 사용자 단말(200)이 외부 통신망과 데이터 통신이 가능하도록 구현할 수도 있으며, 외부 통신망과 연결되지 않고 오직 사용자 단말(200)으로 하향신호를 발생시키는 용도만으로 사용되도록 구현할 수도 있다.
본 발명에서의 액세스 포인트(100)를 하향링크 액세스 포인트라고 부르는 이유는 액세스 포인트(100)에서 사용자 단말(200) 방향으로의 신호, 즉 하향신호를 보내는 구성을 필수적으로 포함하기 때문이다. 종래의 액세스 포인트는 사용자 단말로부터 송수신한 데이터를 다시 외부의 장치로 송수신하기 위해 액세스 포인트가 외부의 장치와 유선으로 연결되어 있는 것이 일반적이나, 본 발명에서의 하향링크 액세스 포인트(100)에서는 단말기의 위치를 파악하는데 필요한 하향신호만 보낼 수 있으면 되기 때문에 다른 외부의 장치와 데이터 통신을 하기 위한 유선 연결이 필요없다. 따라서 본 발명의 하향링크 액세스 포인트(100)는 설치할 때 전원선만 연결하면 되고 데이터 통신을 하기 위한 유선 연결이 필요 없어 설치가 간편한 장점이 있다.
따라서 본 발명은, 다수의 하향링크 액세스 포인트(100)를 포함하고, 그 중 하나 이상의 하향링크 액세스 포인트(100)는 데이터 통신을 위한 유선 연결이 없는 것을 특징으로 할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이 상기 하향링크 액세스 포인트(100)는 적어도 하나의 송신기(120)를 포함하여 구성된다.
상기 송신기(120)는 위에서 아래로 송신 데이터를 출력 하여 액세스 포인트의 주소 코드로 상기 사용자 단말(200)의 대략적 위치 파악 기능할 수 있다.
또한, RSSI(received signal strength index) 정보를 같이 이용할 경우 액세스 포인트에서 떨어진 위치 추정도 가능하다. 이때, 상기 송신기(120)가 하나로 구성될 경우 같은 RSSI 인 곳이 대칭적으로 존재하므로 RSSI 값 사용시 위치에 대한 모호성(ambiguity)이 존재할 수 있다.
이때 상기 송신기가 비스듬한 방향으로 송신 데이터를 출력하면, 전파 파형에 방향성이 있으므로 RSSI이용한 거리 추정 시 위치에 대한 모호성을 감소시킬 수 있다.
또한, 인접한 액세스 포인트간에 간섭 없이 송신 데이터를 출력하여 액세스 포인트간의 간섭을 방지할 수 있다. 이때, 서로 다른 비스듬한 방향으로 송신 데이터를 출력함으로 사용자가 향한 위치와 이동 방향 추정이 가능하다. 즉 사용자가 향한 방향에 따라 수신 신호 세기가 다른 성질을 이용하여 이동 방향 추정이 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 위치추정장치의 상기 사용자 단말(200)은 상기 하향링크 액세스 포인트(100)의 상기 송신기(120)가 하나로 구성될 경우, 상기 송신기(120)의 통신 가능 영역 내에서 상기 송신 데이터를 연속으로 수신한 n개(n은 자연수)의 신호를 입력으로 시간의 흐름에 따른 상기 송신 데이터의 신호 프로파일을 통해 상기 사용자 단말(200)의 이동 궤적을 추정하는 것을 특징으로 할 수 있다. 예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이,
다음 식
Figure PCTKR2013009326-appb-I000001
(R1은 하향링크 액세스 포인트와 1번째 신호를 수신한 사용자 단말의 거리, R2는 하향링크 액세스 포인트와 2번째 신호를 수신한 사용자 단말의 거리, R12는 1번째 신호를 수신한 사용자 단말과 2번째 신호를 수신한 사용자 단말의 거리, f는 신호세기 입력에 대한 출력을 거리로 계산해 주는 함수, PTX는 송신신호의 세기, PRX1은 1번째 수신 신호의 세기, PRX2는 2번째 수신 신호의 세기, Vwalk은 이동 속도, T1은 1번째 신호의 수신 시각, T2는 2번째 신호의 수신 시각, s는 헤론의 공식에 의해 정의된 변수 , Aarea는 삼각형의 넓이, Rb는 상기 하향링크 액세스 포인트와 상기 사용자 단말 사이의 거리)
을 이용하여 위치추정 상기 하향링크 액세스 포인트와 상기 사용자 단말 사이의 거리를 구하여 위치를 추정할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 위치추정장치의 상기 사용자 단말(200)은 상기 하향링크 액세스 포인트(100)의 상기 송신기(120)가 적어도 둘로 구성될 경우, 상기 송신기(120)들의 통신 가능 영역 내에서 상기 송신 데이터를 연속으로 수신한 n개(n은 자연수)의 신호를 입력으로 시간의 흐름에 따른 각각의 상기 송신 데이터의 신호 프로파일의 비교를 통해 상기 사용자 단말(200)의 이동 궤적을 추정하는 것을 특징으로 할 수 있다. 예를 들면, 측위용 액세스 포인트 관점에서 사용자가 액세스 포인트로 다가오고 있을 경우 RSS 값은 증가하게 된다. 상기 각각의 송신기(120)의 RSS 신호를 상기 사용자 단말(200)에서 수신하여 상기 각각의 송신기(120)의 RSS 신호를 비교하여 이동 궤적을 추정할수 있다. 이때 RSS 신호를 누적할 경우 기울기가 증가하는 그래프로 나타난다. 반대로 액세스 포인트에서 멀어질 경우 RSS 누적 신호는 기울기가 감소하는 형태로 나타난다. 이런 신호 형태를 기반으로 이동 궤적을 추정할 수 있다. 상기 각각의 송신기(120)의 RSS 신호의 차이를 비교하거나 상기 각각의 송신기(120)의 RSS 신호를 누적하여 누적결과의 파형 및 첨두치를 이용하여 이동 궤적을 결정 할 수 있다.
예를 들면, 측위용 액세스 포인트 관점에서 사용자가 액세스 포인트로 다가오고 있을 경우 RSS 값은 증가하게 된다. 시간에 따른 RSS 차이 값을 비교함으로써 이동 방향을 알 수 있다. 이때 RSS 신호를 누적할 경우 기울기가 증가하는 그래프로 나타난다. 반대로 액세스 포인트에서 멀어질 경우 RSS 누적 신호는 기울기가 감소하는 형태로 나타난다. 이런 신호 형태를 기반으로 이동 방향을 추정할 수 있다.
다음에 하향링크 액세스 포인트(100)가 이동 궤적을 추정하는 구체적 방법에 대해 예를 들어 설명한다. 송신기 A와 송신기 B의 두 개로 하향링크 액세스 포인트(100)가 구성될 경우
송신기A와 송신기B의 신호세기(RSS)를 t1, t2, t3, … 시간마다 측정한다.
이를 그래프로 나타내면 도 8 (a)와 같다. 여기서 본 이동방향 추정방법이 구동되기 위해서는 RSS_A와 RSS_B가 RSS 임계값보다 큰 값을 가져야 하며 이를 만족하는 시간영역(즉, ‘사용되는 RSS 수집구간’) 동안 이동 궤적을 추청할 수 있다. 수집된 RSS_A와 RSS_B를 이용하여 이동궤적을 추정하게 된다. 도 8 (b)는 RSS_A와 RSS_B의 차 값에 대한 그래프이다. 그래프에서 시간의 흐름에 따라 값이 0에서 양수값으로 커진 후 음수가 되고 0으로 수렴하는 프로파일이 감지되면 사용자 단말이 RSS_A에서 RSS_B 쪽 방향으로 이동하는 것으로 판단할 수 있고, 그래프에서 시간의 흐름에 따라 값이 0에서 음수값으로 작아진 후 양수가 되고 0으로 수렴하는 프로파일이 감지되면 사용자 단말이 RSS_B에서 RSS_A 쪽 방향으로 이동하는 것으로 판단할 수 있다.
도 8 (c)는 RSS_A와 RSS_B의 차 값의 누적값에 대한 그래프이다. 그래프에서 첨두치가 양수이면 사용자 단말의 이동방향이 RSS_A에서 RSS_B 쪽 방향이 된다. 그래프에서 첨두치가 음수이면 사용자 단말의 이동방향이 RSS_B에서 RSS_A 쪽 방향이 된다.
따라서 도 4와 같이 둘 이상의 출입경로를 갖는 지점에 설치된 하향링크 액세스 포인트(100)에서 각 출입경로 영역를 향하는 다수의 안테나를 설치하고 각 안테나마다 서로 다른 주소 코드를 송신하면, 사용자 단말(200)은 각 주소 코드를 포함하는 신호의 크기 변화를 측정하여 각 주소 코드에 해당하는 안테나의 전파 송신 영역 정보를 이용하여 사용자 단말(200)의 이동방향을 추정할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 위치추정장치를 이용한 위치추정방법은 데이터 수신 단계(S10), 제1 신호품질 측정 단계(S20), 제1 위치추정 단계(S30), 제2 신호품질 측정단계(S40), 관성항법 위치추정 단계(S50), 제3 신호품질 측정단계(S60), 제2 위치추정 단계(70) 및 프로그램 종료 단계(S80)를 포함하여 이루어진다.
데이터 수신 단계(S10)는 상기 사용자 단말(200)가 상기 하향링크 액세스 포인트(100)로부터 무선으로 제공되는 상기 송신 데이터를 수신 받는다.
제1 신호품질 측정 단계(S20)는상기 사용자 단말(200)가 상기 데이터 수신 단계(S10)에서 수신받은 송신 데이터의 신호 품질을 측정한다.
제1 위치추정 단계(S30)는 상기 제1 신호품질 측정단계(S20)에서 측정된 신호의 세기가 미리 결정된 기준값 이상일 경우, 상기 사용자 단말(200)가 상기 데이터 수신단계(S10)에서 수신 받은 송신 데이터의 좌표정보를 입력받아 위치를 추정 한다. 즉 상기 제1 위치 추정 단계(S30)에 의해 상기 사용자 단말(200)가 최초의 현재 위치 데이터를 생성 또는 추정한다.
제2 신호품질 측정단계(S40)는 상기 사용자 단말(200)가 송신 데이터를 이용하여 위치를 추정한 경우, 상기 송신 데이터를 보낸 상기 하향링크 액세스 포인트(100)의 신호 품질을 측정한다.
관성항법 위치추정 단계(S50)는 상기 제2 신호품질 측정단계(S40)에서 측정된 신호의 세기가 미리 결정된 기준값 미만일 경우, 상기 사용자 단말(200)가 상기 제1 위치추정 단계(S30)에서 추정된 위치 및 상기 사용자 단말(200)의 관성센싱 데이터를 입력받아 관성항법을 이용하여 위치를 추정 한다. 즉 상기 하향링크 액세스 포인트(100)의 위치정보 송신 범위에서 벗어날 경우는 마지막으로 측위한 위치 및 상기 사용자 단말(200)의 관성센싱 데이터를 입력으로 관성항법을 이용하여 상기 사용자 단말(200)의 위치를 측위한다.
관성항법은 위치 측위 기술로 측위한 위치를 입력하면 자이로스코프에서 방위 기준을 정하고, 가속도계를 이용하여 이동 변위를 구하여 위치와 속도를 항상 계산해 파악할 수 있다. 가속도계는 물체의 가속도를 검출하기 위해서 사용된다. 자이로스코프(gyroscope)는 방향의 측정 또는 유지에 사용되는 기구로, 각운동량 보존법칙에 근거한다. 가속도계를 이용하여 가속도를 검출하고, 그것을 2회 누적하여 물체의 이동거리를 산출한다. 또 이것을 출발점의 위치정보와 함께 계산하여 물체의 현재위치를 구한다. 악천후나 전파 방해의 영향을 받지 않는다고 하는 장점을 가지지만 긴 거리를 이동하면 오차가 누적되어 커지므로 보정을 하여 사용하는 것이 바람직하다.
제3 신호품질 측정단계(S60)는 상기 사용자 단말(200)가 상기 하향링크 액세스 포인트(100) 또는 다른 하향링크 액세스 포인트(100)의 송신 데이터를 입력받아 신호 품질을 측정한다.
제2 위치추정단계(S70)(보정 단계)는 상기 사용자 단말(200)가 상기 제3 신호품질 측정단계(S60)에서 측정된 신호의 세기가 미리 결정된 기준값 이상일 경우, 상기 제1 위치추정 단계(S30) 또는 상기 관성항법 위치추정 단계(S50)에서 추정된 위치를 입력받고, 상기 제3 신호품질 측정단계(S60)에서 송신 데이터를 입력받아 위치를 보정 하여 위치를 추정 할 수 있다. 즉 관성항법을 이용하여 상기 사용자 단말(200)의 위치를 측위하는 중에 상기 하향링크 액세스 포인트(100)에서 보내주는 위치정보의 신호의 품질이 신뢰가 가능한 지역에 진입하면 상기 하향링크 액세스 포인트(100)의 위치 정보를 이용하여 상기 사용자 단말(200)의 위치를 보정할 수 있다.
이때 상기 보정단계(S70)는 상기 사용자 단말(100)가 상기 제3 신호품질 측정단계(S60)에서 입력받은 송신 데이터의 좌표정보를 입력받아 위치를 보정 하는 위치 보정 단계 및 상기 사용자 단말(100)가 상기 제3 신호품질 측정단계(S60)에서 입력받은 송신 데이터의 특성정보 및 섹터정보를 입력받아 이동 궤적을 보정하는 궤적 보정 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.
제2 위치추정 단계(80)는 상기 사용자 단말(200)가 상기 보정 단계(S70)에서 보정된 데이터 및 상기 사용자 단말(200)의 관성센싱 데이터를 입력으로 관성항법 기술을 적용하여 위치를 추정한다.
상기 하향링크 액세스 포인트(100)로부터 무선으로 제공되는 상기 송신 데이터는 상기 하향링크 액세스 포인트(100)의 설치 좌표정보, 특성정보 및 섹터정보 등을 포함할 수 있다.
상기 좌표정보는 상기 하향링크 액세스 포인트(100)가 설치된 지점의 X좌표 및 Y좌표가 포함되고, 추가로 Z좌표, 층 정보 및 액세스 포인트의 주소 코드(address code) 등을 포함할 수 있다. 또한 원통좌표나 구좌표 등의 기존 좌표계 및 변형 좌표계도 사용 가능하다. 이때 사용되는 좌표정보는 상기 위치정보 수신부(200)의 위치를 측위하거나 보정하는데 필요한 자료로 활용이 가능하다.
상기 특성정보는 상기 하향링크 액세스 포인트(100)가 설치된 지점의 지형 특성을 나타내며, 출입구, 복도, N방향 분기점(N은 2 이상의 자연수), 로비, 계단, 엘리베이터로비 등의 정보를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. 상기 섹터정보는 상기 하향링크 액세스 포인트(100)가 설치된 지점에서 상기 하향링크 액세스 포인트의 전파 투사방향의 방위각 정보, 전파 방사각 및 전파 방사 세기 등의 정보를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 특성정보 및 상기 섹터정보는 상기 위치정보 수신부(200)의 이동 궤적을 보정하는데 필요한 자료로 활용이 가능하며, 관성항법을 이용하여 위치를 측위한 데이터를 보정하는데 필요한 자료로 활용이 가능하다.
프로그램 종료단계(S80)는 상기 사용자 단말(200)의 위치추정 프로그램을 종료하며, 상기 프로그램 종료단계에서 종료를 하지 않으면 상기 제2 신호품질 측정단계(S40)로 돌아가 위치추정을 계속 진행한다.
상기 위치추정방법은 스마트폰이 위와 같은 위치추정방법을 사용하도록 하는 어플리케이션(프로그램)을 스마트폰에 설치하는 방법으로 사용되어질 수 있다. 상기 어플리케이션(프로그램)은 컴퓨터 판독가능한 기록매체에 저장될 수 있다.
도 9는 단일 안테나 액세스 포인트의 개념도이고, 도 10은 하나의 몸체부에 다수의 안테나가 설치된 모습이고, 도 11은 멀티 안테나 액세스 포인트의 개념도이다. 도 10(a)는 하나의 몸체에 다수의 안테나가 설치된 상태의 사시도이고, 도 10(b)는 하나의 몸체에 다수의 안테나가 설치된 상태의 투시 단면도이다.
도 9와 같이, 원칙적으로 하나의 안테나는 하나의 통신용 칩에 연결된다. 도 9에서 각각의 통신용 칩에는 서로 다른 MAC 어드레스(address)가 할당되어 있다.
그러나, 도 4와 같이, 하나의 액세스 포인트(100)로 둘 이상의 방향으로 서로 다른 위치 정보를 보낼 필요가 있는 경우, 하나의 액세스 포인트(100)에 둘 이상의 안테나를 설치하는 것이 바람직하다.
이때, 도 10과 같이 하나의 몸체부에 다수의 지향성 안테나가 설치되고, 그 내부에는 도 11과 같은 회로가 설치될 수 있다. 도10에서는, 4개의 복도의 교차점 위에 하나의 몸체부를 설치하고 그 몸체부에 설치된 4개의 지향성 안테나가 각각 복도를 향해 무선신호를 전송하므로, 사용자 단말이 어떤 복도를 통해서 교차점으로 들어오거나 나가더라도 무선신호를 수신할 수 있게 된다.
도 11은 하나의 액세스 포인트에 설치된 다수의 안테나를 통해 각기 서로 다른 주소 코드를 발생시키는 회로의 예이다.
도 11의 회로에서, 저장부에는 다수의 MAC 어드레스가 저장되어 있고, 스위치의 선택에 의해 그 중 하나의 MAC 어드레스가 송신신호생성부로 보내어진다. 송신신호는 MAC 어드레스를 포함하는 송신신호를 생성해서 송신부로 보내고 그 사실을 제어부로 통지한다. 제어부는 송신부와 안테나스위치를 제어하여 송신부에서 발생시키는 송신신호를 해당되는 안테나를 통해 전송하도록 한다. 그 결과, 안테나 별로 각각 다른 주소(MAC 어드레스) 코드를 전송하게 된다.
도 11의 회로는 하나의 예시에 불과하고, 그 외 다양한 방법으로 하나의 액세스 포인트에 설치된 다수의 안테나를 통해 각기 서로 다른 주소 코드를 발생시키는 회로를 구현할 수 있다.
도 10에서는 각 안테나의 송신영역이 겹치지 않는 것처럼 표시되었지만, 실제로는 지향성 안테나를 사용하더라도 각 안테나의 송신 영역이 겹쳐서 둘 이상의 안테나로부터 신호를 수신할 수 있는 위치가 있을 수 있다.
따라서 다수의 안테나에서 신호를 전송할 때, 시분할방식 또는 주파수분할방식을 이용하는 것이 바람직하다.
만일 시분할방식을 이용하여 전송하면, 각 안테나는 동일 채널을 통해 각기 다른 시간대에 신호를 전송하므로, 사용자 단말(200)이 둘 이상의 안테나로부터 신호를 수신할 수 있는 위치에 있더라도 각 안테나로부터 전송되어 오는 신호를 정확히 수신할 수 있다.
만일 주파수분할방식을 이용하여 전송하면, 각 안테나는 다른 주파수를 이용하여 신호를 전송하므로, 사용자 단말(200)이 둘 이상의 안테나로부터 신호를 수신할 수 있는 위치에 있더라도 각 안테나로부터 전송되어 오는 신호를 정확히 수신할 수 있다.
주파수분할방식은 동시에 둘 이상의 안테나로부터 신호를 전송할 수 있으므로 시분할방식에 비해 짧은 시간에 신호를 전송할 수 있고 더 자주 신호를 보낼 수 있다는 장점이 있으나, 시분할방식에 비해 많은 주파수 대역을 차지하는 단점이 있다.
필요하다면, 시분할방식과 주파수분할방식을 동시에 사용할 수도 있다.
도 12는 1개의 지향성 안테나에 의한 송신지역을 표시한 모습이고, 도 13은 2개의 지향성 안테나에 의한 송신지역을 표시한 모습이고, 도 14는 4개의 지향성 안테나에 의한 송신지역을 표시한 모습이다.
1개의 지향성 안테나에 의한 전파 송신 지역을 도10에서보다 정확하게 표시하면 도 12와 같다. 도 12의 다수의 칸투어(contour) 중에서 중심부에 있는 칸투어일수록 신호의 세기가 강하다.
하나의 하향링크 액세스 포인트에 2개의 지향성 안테나를 설치하면 전파 송신 영역은 도 13과 같다. 만일 사용자 단말에서 1번 안테나에 의한 신호는 잡히고 2번 안테나에 의한 신호는 잡히지 않는다면 A점 근처에 사용자 단말이 있음을 추정할 수 있고, 만일 사용자 단말에서 2번 안테나에 의한 신호는 잡히고 1번 안테나에 의한 신호는 잡히지 않는다면 B점 근처에 사용자 단말이 있음을 추정할 수 있고, 사용자 단말에서 1번 안테나에 의한 신호와 2번 안테나에 의한 신호를 모두 잡을 수 있다면 하향링크 액세스 포인트(하향 AP) 바로 아래의 위치 근처에 사용자 단말이 있음을 추정할 수 있다. 이를 좀 더 자세히 설명하면, 2번 안테나에 의한 신호의 세기가 1번 안테나에 의한 신호의 세기보다 문턱값(threshold) 이상으로 크다면 B점 근처에 사용자 단말이 있음을 추정할 수 있고, 반대로 사용자 단말에서 1번 안테나에 의한 신호가 2번 안테나에 의한 신호의 세기보다 문턱값 이상으로 크다면 A점 근처에 사용자 단말이 있음을 추정가능하다. 한편, 1번 안테나에 의한 신호와 2번 안테나에 의한 신호가 비슷하며 둘 다 일정 문턱값 이상일 때에는 사용자 단말의 위치는 하향링크 액세스 포인트(하향 AP) 바로 아래라고 추정할 수 있다.
여기에 RSSI신호값의 변화나 PDR정보를 이용하면 더욱 정확한 위치 추정이 가능하다.
4개의 통로와 연결된 교차로에서 하나의 하향링크 액세스 포인트에 4개의 지향성 안테나를 설치하면 전파 수신지역은 도 14와 같이 되고, 사용자 단말은 그 수신신호로부터 자신의 위치를 추정할 수 있게 된다.
도 13과 도 14와 같이 다수의 안테나로부터 신호를 수신할 수 있을 때, 각 신호 사이의 간섭을 방지하기 위해 시분할 방식 또는 주파수분할방식을 이용할 수 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
상기 위치추정장치는 보행자 경로 안내에 이용될 수 있다. 즉 사용자 단말(200)에 지도 정보와 위치 정보가 주어지면 주변 지리 안내 및 경로 안내 등에 이용될 수 있다. 사용자 단말(200)에 지도 정보를 제공하기 위해 별도의 서버가 설치될 수도 있다.

Claims (26)

  1. 특정 위치에 설치되는 다수의 하향링크 액세스 포인트(100);
    현재 위치를 표시하는 하나 이상의 사용자 단말(200)을 포함하고,
    상기 다수의 하향링크 액세스 포인트(100)는 서로 다른 주소 코드를 무선으로 전송하고,
    상기 사용자 단말(200)은, 상기 하향링크 액세스 포인트(100)의 무선 송신 범위 내에 있을 경우에는 전송받은 상기 주소 코드에 대응하는 위치가 현재 위치인 것으로 추정하는 것을 특징으로 하는 하향링크 액세스 포인트를 이용하는 위치추정장치.
  2. 제1항에 있어서
    상기 사용자 단말(200)은, 상기 하향링크 액세스 포인트(100)의 무선 송신 범위를 벗어날 경우에는 관성센싱부 또는 지자기센서를 이용하여 현재 위치를 추정하는 것을 특징으로 하는 하향링크 액세스 포인트를 이용하는 위치추정장치.
  3. 제1항에 있어서,
    무선으로 주소 코드를 전송함에 있어서, 와이파이 방식 또는 블루투스 방식을 사용하는 것을 특징으로 하는 하향링크 액세스 포인트를 이용하는 위치추정장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 하향링크 액세스 포인트(100) 중 하나 이상의 하향링크 액세스 포인트(100)는 데이터 통신을 위한 유선 연결이 없는 것을 특징으로 하는 하향링크 액세스 포인트를 이용하는 위치추정장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 하향링크 액세스 포인트(100) 중 하나 이상의 하향링크 액세스 포인트(100)는 둘 이상의 지향성 안테나를 포함하는 것을 특징으로 하는 하향링크 액세스 포인트를 이용하는 위치추정장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 하향링크 액세스 포인트(100) 중 하나 이상의 하향링크 액세스 포인트(100)는,
    둘 이상의 출입경로를 갖는 지점에 설치되고,
    각 출입경로에 대응하는 영역을 향하는 방향으로 주소 코드 신호를 전송하는 둘 이상의 안테나를 포함하고,
    각각의 안테나가 각기 다른 주소코드를 전송하는 것을 특징으로 하는 하향링크 액세스 포인트를 이용하는 위치추정장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 둘 이상의 안테나에서 전송되는 신호는 시분할방식으로 전송하는 것을 특징으로 하는 하향링크 액세스 포인트를 이용하는 위치추정장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 둘 이상의 안테나에서 전송되는 신호는 주파수분할방식으로 전송하는 것을 특징으로 하는 하향링크 액세스 포인트를 이용하는 위치추정장치.
  9. 하나의 몸체부에 서로 다른 방향으로 설치된 둘 이상의 지향성 안테나를 포함하고 각각의 안테나가 각기 다른 주소코드를 전송하는 것을 특징으로 하는 하향링크 액세스 포인트.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 하향링크 액세스 포인트는 둘 이상의 출입경로를 갖는 지점에 설치되고,
    상기 안테나는 각 출입경로에 대응하는 영역을 향하는 방향으로 대응하는 주소 코드 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 하향링크 액세스 포인트.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 둘 이상의 안테나에서 전송되는 신호는 시분할방식으로 전송하는 것을 특징으로 하는 하향링크 액세스 포인트.
  12. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 둘 이상의 안테나에서 전송되는 신호는 주파수분할방식으로 전송하는 것을 특징으로 하는 하향링크 액세스 포인트.
  13. 안테나를 포함하는 하향링크 액세스 포인트(100), 현재 위치를 표시하는 하나 이상의 사용자 단말(200)을 포함하는 위치추정장치를 이용한 위치추정방법에 있어서,
    상기 사용자 단말(200)에서 수신한 신호의 세기가 미리 결정된 기준값 이상일 경우, 상기 사용자 단말(200)가 전송받은 주소 코드에 대응하는 위치를 현재의 위치로 추정하는 액세스포인트 이용 위치추정 단계;
    상기 사용자 단말(200)에서 수신한 신호의 세기가 미리 결정된 기준값 미만일 경우, 상기 액세스포인트 이용 위치추정 단계에서 추정한 위치 및 관성센싱부의 측정결과를 반영하여 현재의 위치를 추정하는 관성항법 위치추정 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 위치추정방법.
  14. 제13항에 있어서,
    하나의 액세스 포인트에 설치된 둘 이상의 안테나로부터 동시에 데이터를 수신할 수 있는 지역이 존재하는 경우,
    상기 액세스 포인트 이용 위치 추정단계에서 상기 둘 이상의 안테나로부터 데이터가 수신되는지의 여부를 이용하여 동시 데이터 수신 가능 지역 또는 단독 데이터 수신 가능지역에 있는지를 추정할 수 있고, 수신되는 데이터 수신 신호의 크기를 이용하여 사용자 단말의 위치를 더욱 정밀하게 추정하는 것을 특징으로 하는 위치추정방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 액세스 포인트 이용 위치추정단계에서 하나의 액세스 포인트에 설치된 둘 이상의 안테나로부터 동시에 데이터를 수신하는 경우 상기 둘 이상의 안테나로부터 수신되는 데이터 수신 신호의 변화를 이용하여 이동 방향을 추정하는 것을 특징으로 하는 위치추정방법.
  16. 스마트폰에 설치될 때,
    스마트폰이 제13항 내지 제15항 중 하나의 방법을 실행하도록 하는 프로그램.
  17. 설치 좌표정보, 특성정보 및 섹터정보 중 선택되는 적어도 하나의 액세스 포인트(Access Point)정보가 포함된 위치정보를 무선으로 제공하는 적어도 하나의 하향링크 액세스 포인트(100); 및
    상기 하향링크 액세스 포인트(100)의 위치정보를 무선으로 수신하여 현재 위치를 추정하고, 상기 하향링크 액세스 포인트(100)의 무선 송신 범위를 이탈할 경우 관성항법을 이용하여 현재 위치를 추정하며, 상기 하향링크 액세스 포인트(100)의 무선 송신 범위에 들어갈 경우 상기 하향링크 액세스 포인트(100)의 위치정보를 이용하여 현재 위치를 보정하는 사용자 단말(200);
    를 포함하여 구성되는 위치추정장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 하향링크 액세스 포인트(100)는
    상기 하향링크 액세스 포인트(100)가 설치된 지점의 X좌표 및 Y좌표가 포함되고, 추가로 Z좌표, 층 정보 및 액세스 포인트 아이디(ID) 값 중 선택되는 적어도 하나가 더 포함되는 좌표정보, 상기 하향링크 액세스 포인트(100)가 설치된 지점의 지형 특성을 나타내며, 출입구, 복도, N방향 분기점(N은 2 이상의 자연수), 로비, 계단, 엘리베이터로비 중 선택되는 적어도 하나 이상의 특성정보 및 상기 하향링크 액세스 포인트(100)가 설치된 지점에서 상기 하향링크 액세스 포인트의 전파 투사방향의 방위각 정보, 전파 방사각 및 전파 방사 세기 중 선택되는 적어도 하나 이상의 섹터정보 중 선택되는 적어도 하나의 위치정보를 생성하는 위치정보 생성부(110);
    상기 위치정보 생성부(110)와 연결되어 상기 위치정보 생성부로부터 생성된 위치정보를 입력받아 송신 데이터를 무선 통신, 3G(3Generation), LTE(Long Term Evolution), WiBro(Wireless Broadband Internet) 중 선택되는 적어도 하나의 통신망을 통해 송신 데이터를 출력하는 적어도 하나의 송신기(120);
    상기 송신기(120)와 연결되어 상기 송신기(120)로부터 출력된 송신 데이터를 무선으로 방사하는 적어도 하나의 안테나(130); 및
    상기 위치정보 생성부(110), 송신기(120) 및 안테나(130)와 각각 연결되어 상기 위치정보 생성부(110), 송신기(120) 및 안테나(130)를 제어하는 송신 제어부(140);를 포함하여 구성되되 상기 하향링크 액세스 포인트(100)의 상기 송신기(120)가 하나로 구성될 경우, 상기 송신기(120)의 통신 가능 영역 내에서 상기 송신 데이터를 연속으로 수신한 n개(n은 자연수)의 신호를 입력으로 시간의 흐름에 따른 상기 송신 데이터의 신호 프로파일을 통해 상기 사용자 단말(200)의 이동 궤적을 추정하고, 상기 하향링크 액세스 포인트(100)의 상기 송신기(120)가 적어도 둘로 구성될 경우, 상기 송신기(120)들의 통신 가능 영역 내에서 상기 송신 데이터를 연속으로 수신한 n개(n은 자연수)의 신호를 입력으로 시간의 흐름에 따른 각각의 상기 송신 데이터의 신호 프로파일의 비교를 통해 상기 사용자 단말(200)의 이동 궤적을 추정하는 위치추정장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 송신기(120)는
    서로 다른 대역을 사용하는 적어도 두 개 이상의 송신기로 구성되는 것을 특징으로 하는 위치추정장치.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 하향링크 액세스 포인트(100)는
    상기 위치정보를 저장하는 위치정보 데이터베이스를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 위치추정장치.
  21. 제17항에 있어서,
    상기 사용자 단말(200)은
    상기 하향링크 액세스 포인트(100)에서 생성한 송신 데이터를 수신하는 수신부(210);
    상기 수신부(210)와 연결되어 상기 송신 데이터의 수신 품질을 측정하는 신호품질 측정부(220);
    지자기센서, 가속도계 및 자이로스코프 중 선택되는 적어도 하나 이상으로 구성되는 관성센서를 포함하여 구성되는 관성센싱부(230); 및
    상기 수신부(210), 상기 신호품질 측정부(220) 및 상기 관성 센싱부(230)와 각각 연결되어 상기 수신부(210), 상기 신호품질 측정부(220) 및 상기 관성 센싱부(230)를 제어하며 상기 사용자 단말(200)의 위치를 추정하는 수신 제어부(240);
    를 포함하여 구성되는 위치추정장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 수신 제어부(240)는
    상기 신호품질 측정부(220)에서 측정한 신호의 세기가 미리 결정된 기준값 이상일 경우, 상기 수신부(210)가 수신한 송신 데이터를 이용하여 위치를 추정하는 위치추정부(241);
    상기 신호품질 측정부(220)에서 측정한 신호의 세기가 미리 결정된 기준값 미만일 경우, 상기 위치추정부(241)에서 추청한 위치와 상기 관성 센싱부(230)에서 센싱한 관성 데이터를 이용하여 관성항법으로 위치를 추정하는 관성항법 위치추정부(242); 및
    상기 신호품질 측정부(220)에서 측정한 신호의 세기가 미리 결정된 기준값 이상일 경우, 상기 위치추정부(220) 또는 관성항법 위치추정부(230)에서 추정한 위치를 상기 수신부(210)에서 수신한 송신 데이터를 이용하여 보정하는 보정부(243);
    를 포함하여 구성되는 위치추정장치.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 보정부(243)는
    상기 수신부(210)가 수신한 송신 데이터를 이용하여 위치를 보정하는 위치 보정부(244); 및
    상기 수신부(210)가 수신한 송신 데이터를 이용하여 이동 궤적을 보정하는 궤적 보정부(245);
    를 포함하여 구성되는 위치추정장치.
  24. 위치추정장치를 이용한 위치추정방법에 있어서,
    사용자 단말(200)이 상기 하향링크 액세스 포인트(100)로부터 무선으로 제공되는 상기 송신 데이터를 수신 받는 데이터 수신 단계(S10);
    상기 사용자 단말(200)가 상기 데이터 수신 단계(S10)에서 수신받은 송신 데이터의 신호 품질을 측정하는 제1 신호품질 측정 단계(S20);
    상기 제1 신호품질 측정단계(S20)에서 측정된 신호의 세기가 미리 결정된 기준값 이상일 경우, 상기 사용자 단말(200)가 상기 데이터 수신단계(S10)에서 수신 받은 송신 데이터의 좌표정보를 입력받아 위치를 추정 하는 제1 위치추정 단계(S30);
    상기 사용자 단말(200)가 송신 데이터를 이용하여 위치를 추정한 경우, 상기 송신 데이터를 보낸 상기 하향링크 액세스 포인트(100)의 신호 품질을 측정하는 제2 신호품질 측정단계(S40);
    상기 제2 신호품질 측정단계(S40)에서 측정된 신호의 세기가 미리 결정된 기준값 미만일 경우, 상기 사용자 단말(200)가 상기 제1 위치추정 단계(S30)에서 추정된 위치 및 상기 사용자 단말(200)의 관성센싱 데이터를 입력받아 관성항법을 이용하여 위치를 추정 하는 관성항법 위치추정 단계(S50);
    상기 사용자 단말(200)가 상기 하향링크 액세스 포인트(100) 또는 다른 하향링크 액세스 포인트(100)의 송신 데이터를 입력받아 신호 품질을 측정하는 제3 신호품질 측정단계(S60);
    상기 사용자 단말(200)가 상기 제3 신호품질 측정단계(S60)에서 측정된 신호의 세기가 미리 결정된 기준값 이상일 경우, 상기 제1 위치추정 단계(S30) 또는 상기 관성항법 위치추정 단계(S50)에서 추정된 위치를 입력받고, 상기 제3 신호품질 측정단계(S60)에서 송신 데이터를 입력받아 위치를 보정 하여 위치를 추정하는 제2 위치보정 단계(S70);
    상기 사용자 단말(200)의 위치추정 프로그램을 종료하는 프로그램 종료단계(S80);
    를 포함하여 이루어지는 위치추정방법.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 하향링크 액세스 포인트(100)로부터 무선으로 제공되는 상기 송신 데이터는
    상기 하향링크 액세스 포인트(100)가 설치된 지점의 X좌표 및 Y좌표가 포함되고, 추가로 Z좌표, 층 정보 및 액세스 포인트 아이디 값 중 선택되는 적어도 하나가 더 포함되는 좌표정보, 상기 하향링크 액세스 포인트(100)가 설치된 지점의 지형 특성을 나타내며, 출입구, 복도, N방향 분기점(N은 2 이상의 자연수), 로비, 계단, 엘리베이터로비 중 선택되는 적어도 하나 이상의 특성정보 및 상기 하향링크 액세스 포인트(100)가 설치된 지점에서 상기 하향링크 액세스 포인트(100)의 전파 투사방향의 방위각 정보, 전파 방사각 및 전파 방사 세기 중 선택되는 적어도 하나 이상의 섹터정보 중 선택되는 적어도 하나의 위치정보가 포함되는 것을 특징으로 하는 위치추정방법.
  26. 제24항에 있어서,
    상기 보정단계(S70)는
    상기 사용자 단말(100)가 상기 제3 신호품질 측정단계(S60)에서 입력받은 송신 데이터의 좌표정보를 입력받아 위치를 보정 하는 위치 보정 단계;
    상기 사용자 단말(100)가 상기 제3 신호품질 측정단계(S60)에서 입력받은 송신 데이터의 특성정보 및 섹터정보를 입력받아 이동 궤적을 보정하는 궤적 보정 단계;
    를 포함하여 이루어지는 위치추정방법.
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