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KR101751731B1 - 위치 추적 시스템 및 방법 - Google Patents

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KR101751731B1
KR101751731B1 KR1020150112578A KR20150112578A KR101751731B1 KR 101751731 B1 KR101751731 B1 KR 101751731B1 KR 1020150112578 A KR1020150112578 A KR 1020150112578A KR 20150112578 A KR20150112578 A KR 20150112578A KR 101751731 B1 KR101751731 B1 KR 101751731B1
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KR
South Korea
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indoor
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location
signal strength
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KR1020150112578A
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홍지만
최상훈
최은석
황태규
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숭실대학교산학협력단
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Publication date
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Abstract

위치 추적 시스템 및 방법이 개시된다.
위치 추적 장치는 사용자가 현재 실내에 있는지 실외에 있는지에 따라 실내위치 추적모드 또는 실외위치 추적모드 중 하나의 모드를 선택하여 사용자의 위치를 추적하되, 실내위치 추적모드로 사용자의 위치 추적시 AP 신호세기 정보와 걸음검출 기법을 이용하여 사용자의 실내 위치를 추적하고, 실외위치 추적모드로 사용자의 위치 추적시 GPS 및 걸음검출 기법을 이용하여 사용자의 실내 위치를 추적한다.

Description

위치 추적 시스템 및 방법{LOCATION TRACKING SYSTEM AND METHOD}
본 발명은 위치 추적 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실내외 사용자의 위치를 추적하기 위한 위치 추적 시스템 및 방법에 관한 것이다.
현재 위치 추적 기술은 유비쿼터스 사회의 핵심 기술 중의 하나로서, 다양한 통신 방법을 이용한 사용자의 위치 추적 기술이 연구되고 있다.
GPS 위성을 이용한 자동 항법 장치나 이동 통신망 기반의 위치 서비스는 널리 알려져 있는 기술이다. 그러나, GPS 위성을 이용한 위치 추적 기술은 위치 추적의 정확도가 매우 낮고, 실내 및 음영 지역에서는 사용하는데 많은 어려움이 존재한다. 최근에는 Wi-Fi, UWB, Bluetooth, RFID 등 다양한 통신 기술을 이용한 실내 및 근거리 위치 추적 기술이 연구되고 있다. 상술한 기술은 GPS처럼 넓은 실외 지역에서의 위치 추적은 한계가 있지만, 좁은 지역에선 높은 정확도의 위치 추적 정보를 획득할 수 있다.
여기서, 사용자의 실내 위치를 추정하는 기술로는 크게 2가지가 존재하는데, Wi-Fi 신호 같은 통신 신호 세기를 분석하여 현재 사용자의 위치를 추정하거나, 센서를 이용해 사용자의 이동 거리 및 방향을 추정하는 방식을 사용하고 있다.
상술한 것과 같이, 종래의 위치 추적 방식은 실내 또는 실외 각각 특화되어 연구 개발되어 왔다. 이에 따라, 종래의 위치 추적 방식은 실내 및 실외 구분없이 위치를 추적할 수 없다는 단점이 있다.
따라서, 실내 및 실외 구분없이 사용자의 위치를 추적할 수 있는 위치 추적 방식이 필요한 상황이다.
한국등록특허 제1417624호
본 발명의 일측면은 사용자가 현재 실내에 있는지 실외에 있는지에 따라 실내위치 추적모드 또는 실외위치 추적모드 중 하나의 모드를 선택하여 사용자의 위치를 추적하는 위치 추적 시스템 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일측면에 따른 위치 추적 방법은 이동 단말로부터 수신되는 AP 신호세기 정보 및 실내에서 사람이 이동할 수 있는 각각의 구간에 대한 거리 및 방향 정보를 나타낼 수 있는 복수 개의 노드가 표시되는 실내 지도를 생성하고, 상기 실내 지도에 표시된 노드를 통해 사용자가 실내에 있는지 또는 실외에 있는지 여부를 검출하여 실내위치 추적모드 또는 실외위치 추적모드 중 어느 하나로 위치 추적 모드를 설정하고, 설정된 위치 추적 모드에 따라 상기 사용자의 위치를 추적한다.
상기 실내 지도를 생성하는 것은, 미리 저장된 지리 지도 정보로부터 실내의 지리 정보 및 실내 구조 정보를 추출하고, 상기 실내의 지리 정보 및 실내 구조 정보를 이용하여 상기 실내의 실내 지리위치 모델을 제작하고, 상기 실내 구조 정보를 이용하여 상기 실내 지리위치 모델 상에서 사람이 이동할 수 있는 공간을 검출하고, 상기 검출한 공간에 임의의 두 노드를 표시하고, 상기 임의의 두 노드를 이어 연결선을 표시하고, 상기 실내의 지리 정보를 이용하여 상기 임의의 두 노드의 위치 정보를 검출하고, 상기 임의의 두 노드의 위치 정보로 상기 연결선의 방향 및 거리 정보를 산출하고, 상기 연결선에 상기 연결선의 방향 및 거리 정보를 맵핑하여 엣지를 생성하고, 상기 생성된 엣지를 상기 실내 지리위치 모델 상에 표시하여 상기 실내 지도를 생성할 수 있다.
상기 실내 지도를 생성하는 것은, 상기 이동 단말로부터 수신되는 AP 신호세기 정보에서 상기 실내 지리위치 모델 상에 생성된 복수 개의 노드에 대응하는 AP 신호세기 정보를 검출하고, 상기 실내 지리위치 모델 상에 생성된 복수 개의 노드에 해당 AP 신호세기 정보를 맵핑하여 상기 실내 지도를 생성할 수 있다.
상기 노드를 통해 상기 사용자가 실내에 있는지 또는 실외에 있는지 여부를 검출하는 것은, 위치 추적 서비스 시작 시 상기 이동 단말로부터 초기 AP 신호세기 정보를 수신하고, 상기 실내 지도에 맵핑된 AP 신호세기 정보 중 상기 초기 AP 신호세기 정보와 일치하는 AP 신호세기 정보가 존재하는지 여부를 확인하고, 상기 실내 지도에 맵핑된 AP 신호세기 정보 중 상기 초기 AP 신호세기 정보와 일치하는 AP 신호세기 정보가 존재하면 상기 사용자가 실내에 있는 것으로 검출하고, 상기 실내 지도에 맵핑된 AP 신호세기 정보 중 상기 초기 AP 신호세기 정보와 일치하는 AP 신호세기 정보가 존재하지 않으면 상기 사용자가 실외에 있는 것으로 검출할 수 있다.
상기 실내위치 추적모드로 상기 사용자의 위치를 추적하는 것은, 상기 실내위치 추적모드로 상기 사용자의 위치 추적을 시작하는 시점에 상기 이동 단말로부터 실내 초기 AP 신호세기 정보를 수신하고, 상기 실내 지도에 맵핑된 AP 신호세기 정보와 상기 실내 초기 AP 신호세기 정보를 비교하여 상기 사용자의 실내 초기위치를 나타내는 초기 노드를 탐색하고, 상기 이동 단말로부터 이동 가속도 정보를 수신하여 상기 사용자가 이동하는지 여부를 확인하고, 상기 사용자가 이동하면 상기 사용자의 이동 변위를 산출하여 상기 초기 노드를 기준으로 상기 사용자의 실내 위치를 추적할 수 있다.
상기 사용자의 실내 위치를 추적하는 것은, 상기 사용자의 초기 노드를 기준으로 상기 사용자의 이동 변위에 대응하는 엣지를 검출하고, 상기 사용자의 이동 변위에 따른 이동 방향과 상기 검출한 엣지의 방향과의 차이를 산출하고, 상기 산출한 차이가 미리 정해진 범위 내인지 여부를 확인하고, 상기 산출한 차이가 상기 미리 정해진 범위를 벗어나면 상기 사용자의 위치를 비이동시키고, 상기 산출한 차이가 상기 미리 정해진 범위 내이면 상기 사용자의 이동 변위에 따라 사용자의 위치를 이동시켜 상기 사용자의 위치를 추적할 수 있다.
상기 사용자의 이동 변위에 따라 사용자의 위치를 이동시켜 상기 사용자의 위치를 추적하는 것은, 상기 사용자의 이동 변위에 따른 위치 이동으로 상기 사용자가 상기 실내 지도 상의 다른 노드를 지나가는지 여부를 확인하고, 상기 사용자가 상기 다른 노드를 지나가면 상기 사용자의 이동 변위에 따라 이동된 위치가 상기 다른 노드의 위치와 일치하는지 여부를 확인하고, 상기 사용자의 이동 변위에 따라 이동된 위치가 상기 다른 노드의 위치와 일치하지 않으면 상기 사용자의 위치를 상기 다른 노드의 위치로 보정하여 상기 사용자의 위치를 추적할 수 있다.
상기 사용자의 실내 위치 추적 중 상기 사용자가 미리 설정된 출입문 노드로 생성된 실내 탈출 엣지로 이동하는지 여부를 확인하고, 상기 사용자가 상기 미리 설정된 실내 탈출 엣지로 이동하면 상기 사용자가 실내에서 실외로 이동하는 것으로 인식하여 위치 추적 모드를 상기 실내위치 추적모드에서 상기 실외위치 추적모드로 전환하여 상기 사용자의 위치를 추적하는 것을 더 포함할 수 있다.
상기 실외위치 추적모드로 상기 사용자의 위치를 추적하는 것은, GPS를 이용하여 상기 사용자의 실외 초기위치를 탐색하고, 상기 이동 단말로부터 이동 가속도 정보를 수신하여 상기 사용자가 이동하는지 여부를 확인하고, 상기 사용자가 이동하면 상기 사용자의 이동 변위를 산출하여 상기 사용자의 위치를 추적할 수 있다.
상기 사용자의 이동 변위를 산출하여 상기 사용자의 위치를 추적하는 것은, 상기 사용자의 이동 변위에 따라 상기 사용자의 실외 초기위치로부터 상기 사용자가 이동하는 거리가 미리 정해진 거리 이내인지 여부를 확인하고, 상기 사용자의 실외 초기위치로부터 상기 사용자가 이동하는 거리가 미리 정해진 거리 이내이면 사기 사용자의 이동 변위에 따라 상기 사용자의 위치를 이동시켜 상기 사용자의 위치를 추적하고, 상기 사용자의 실외 초기위치로부터 상기 사용자가 이동하는 거리가 미리 정해진 거리를 벗어나면 GPS를 이용하여 상기 사용자의 위치를 추적할 수 있다.
상기 사용자의 실외 위치 추적 중 미리 설정된 출입문 노드에 대응하는 AP 신호세기가 탐지되는지 여부를 확인하고, 상기 미리 설정된 출입문 노드에 대응하는 AP 신호세기가 탐지되면 상기 사용자가 실외에서 실내로 이동하는 것으로 인식하여 위치 추적 모드를 상기 실외위치 추적모드에서 상기 실내위치 추적모드로 전환하여 상기 사용자의 위치를 추적하는 것은 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 위치 추적 시스템은 사용자 주변에 있는 AP로부터 신호를 수신하여 AP 신호세기를 측정하고, 측정한 AP 신호세기에 대한 정보를 외부로 전송하는 이동 단말 및 상기 이동 단말로부터 수신되는 AP 신호세기 정보 및 실내에서 사람이 이동할 수 있는 각각의 구간에 대한 거리 및 방향 정보를 나타낼 수 있는 복수 개의 노드가 표시되는 실내 지도를 생성하고, 상기 실내 지도에 표시된 노드를 통해 사용자가 실내에 있는지 또는 실외에 있는지 여부를 검출하여 실내위치 추적모드 또는 실외위치 추적모드 중 어느 하나로 위치 추적 모드를 설정하고, 설정된 위치 추적 모드에 따라 상기 사용자의 위치를 추적하는 서버를 포함한다.
상술한 본 발명의 일측면에 따르면, 사용자가 실내에 있는지 실외에 있는지 여부와 관계없이 사용자가 위치한 곳에 따라 위치 추적 모드를 선택하여 사용자의 위치를 추적함으로써, 실내외 구분없이 사용자의 위치를 정확하게 추정할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 추적 시스템을 도시한 도면이다.
도 2 는 도 1 에 도시된 이동 단말의 블록도이다.
도 3 은 도 1 에 도시된 서버의 블록도이다.
도 4 는 도 3 에 도시된 지도 생성부의 세부 블록도이다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 지도 생성부에 의해 생성된 실내 지도의 일예를 도시한 도면이다.
도 6 은 도 4 에 도시된 엣지 생성부의 동작 방법을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 7 은 도 5 의 실내 지도에 엣지를 합성한 모습을 도시한 도면이다.
도 8 은 도 3 에 도시된 실내위치 추적부의 세부 블록도이다.
도 9 는 사용자 보행시 z축에 대한 이동 가속도 변화를 도시한 그래프이다.
도 10 은 사용자의 걸음 검출을 통해 실내위치를 갱신하는 방법을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 11 은 사용자의 걸음 검출을 의해 발생하는 오차를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 12 는 실내에서 실외로 이동하는 것을 인식하는 방법을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 13 은 도 3 에 도시된 실외위치 추적부의 세부 블록도이다.
도 14a, 14b, 14c, 14d, 14e 는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 추적 방법을 도시한 순서도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 추적 시스템을 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 위치 추적 시스템(1)은 이동 단말(100) 및 서버(200)를 포함할 수 있다.
이동 단말(100)은 현재 위치한 지점에서 주변에 있는 AP로부터 수신되는 신호의 신호세기 정보를 측정할 수 있다. 이동 단말(100)은 측정한 AP 신호세기 정보를 서버(200)로 전송할 수 있다.
또한, 이동 단말(100)은 내부에 구비된 센서를 이용하여 사용자가 이동시 이동 가속도를 측정할 수 있다. 이동 단말(100)은 측정한 이동 가속도 정보를 서버(200)로 전송할 수 있다.
서버(200)는 이동 단말(100)로부터 수신한 AP 신호세기 정보 및 미리 저장된 지리 지도 정보를 이용하여 실내 지도를 제작할 수 있다. 서버(200)는 사용자의 최초위치에 따라 실내위치 추적모드 또는 실외위치 추적모드 중 하나의 모드를 설정하여 사용자의 위치를 추적할 수 있다. 이때, 서버(200)는 실내위치 추적모드로 설정되면 걸음검출 기법과 Wi-Fi 핑거프린팅 기법을 혼용하여 사용자의 위치를 추적할 수 있으며, 실외위치 추적모드로 설정되면 걸음검출 기법 및 GPS를 이용하여 사용자의 위치를 추적할 수 있다.
도 2 는 도 1 에 도시된 이동 단말의 블록도이다.
도 2 를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 단말(100)은 이동단말 통신부(110), 센서부(120), 이동단말 출력부(130), 이동단말 메모리부(140), 인터페이스부(150), 이동단말 제어부(160) 및 전원 공급부(170)를 포함할 수 있다.
이동단말 통신부(110)는 실내에 존재하는 주변 AP로부터 신호 세기를 측정할 수 있다. 이동단말 통신부(110)는 측정한 AP 신호세기 정보를 서버(200)에 전송할 수 있다. 이동단말 통신부(110)는 Wi-Fi, 지그비 등 통상의 무선 통신을 구현할 수 있다.
센서부(120)는 가속도 센서를 포함할 수 있다. 가속도 센서는 이동 단말(100)의 이동 가속도를 측정할 수 있다. 가속도 센서는 3축에 대한 가속도를 측정할 수 있다. 센서부(120)는 측정한 가속도 정보를 이동단말 통신부(110)를 통해 서버(200)로 전송할 수 있다.
이동단말 출력부(130)는 오디오 신호 또는 비디오 신호 또는 알람 신호를 출력할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 이동단말 출력부(130)는 AP로부터 신호가 수신될 때 알람 신호를 출력할 수 있다.
이동단말 메모리부(140)는 이동 단말(100)의 구동에 필요한 프로그램을 저장할 수 있다.
인터페이스부(150)는 이동 단말(100)에 연결되는 모든 외부기기와의 인테페이스 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 유/무선 헤드셋 포트, 외부 충전지 포트, 유/무선 데이터 포트, 메모리 카드 포트, 식별 모듈이 구비된 장치를 연결하는 포트, 오디오 I/O(Input/Output)포트, 비디오 I/O(Input/Output)포트, 이어폰 포트 등이 포함될 수 있다.
여기서, 식별 모듈은 이동 단말(100)의 사용 권한을 인증하기 위한 각종 정보를 저장하기 위한 칩으로서 사용자 인증 모듈, 가입자 인증 모듈, 범용 사용자 인증 모듈 등을 포함할 수 있다. 식별 모듈이 구비된 장치는 스마트 카드 형식으로 제작될 수 있다.
이동단말 제어부(160)는 이동단말 통신부(110)를 통해 측정되는 AP의 신호세기 정보 및 센서부(120)를 통해 측정되는 가속도 정보를 서버(200)에 전송하도록 제어할 수 있다. 이때, 이동단말 제어부(160)는 실내 공간을 일정 격자로 나누어 좌표를 부여할 수 있다. 이동단말 제어부(160)는 공간 내의 좌표마다 주변 AP로부터의 신호세기 정보를 매핑할 수 있다. 이동단말 제어부(160)는 좌표별로 주변 AP의 신호세기 정보가 매핑된 AP 신호세기 정보를 서버(200)에 전송하도록 제어할 수 있다.
전원 공급부(170)는 이동단말 제어부(160)의 제어에 의해 외부의 전원, 내부의 전원을 인가받아 각 구성요소들의 동작에 필요한 전원을 공급할 수 있다.
도 3 은 도 1 에 도시된 서버의 블록도이며, 도 4 는 도 3 에 도시된 지도 생성부의 세부 블록도이며, 도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 지도 생성부에 의해 생성된 실내 지도의 일예를 도시한 도면이며, 도 6 은 도 4 에 도시된 엣지 생성부의 동작 방법을 설명하기 위해 도시한 도면이며, 도 7 은 도 5 의 실내 지도에 엣지를 합성한 모습을 도시한 도면이다.
도 3 을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 서버(200)는 이동 단말(100)로부터 수신한 AP 신호세기 정보 및 가속도 정보를 이용하여 사용자의 위치를 추적할 수 있다. 이를 위해, 서버(200)는 서버 통신부(210), 서버 제어부(220) 및 서버 메모리부(230)를 포함할 수 있다.
서버 통신부(210)는 이동 단말(100)과 무선 통신을 수행하여 이동 단말(100)로부터 AP 신호세기 정보 및 가속도 정보를 수신할 수 있다. 서버 통신부(210)는 수신한 AP 신호세기 정보 및 가속도 정보를 서버 제어부(220)로 전달할 수 있다.
서버 제어부(220)는 이동 단말(100)로부터 수신한 AP 신호세기 정보 및 미리 저장된 지리 지도 정보를 이용하여 실내 지도를 생성할 수 있으며, 사용자의 위치에 따라 실내위치 추적모드 또는 실외위치 추적모드 중 하나의 모드로 전환하여 사용자의 위치를 추적할 수 있다. 이를 위해, 서버 제어부(220)는 지도 생성부(221), 모드 설정부(222), 실내위치 추적부(223) 및 실외위치 추적부(224)를 포함할 수 있다.
지도 생성부(221)는 수신한 AP 신호세기 정보 및 서버 메모리부(230)에 미리 저장된 지리 지도 정보를 이용하여 실내 사용자의 위치를 추적하기 위한 실내 지도를 생성할 수 있다. 이를 위해, 도 4 를 참조하면 지도 생성부(221)는 실내 지리 위치모델 제작부(10), 엣지 생성부(12) 및 맵핑부(14)를 포함할 수 있다.
실내 지리 위치모델 제작부(10)는 서버 메모리부(230)에 미리 저장된 지리 지도 정보를 이용하여 실내 지리 위치모델을 제작할 수 있다.
구체적으로, 실내 지리 위치모델 제작부(10)는 수신한 AP 신호세기 정보 및 서버 메모리부(230)에 미리 저장된 지리 지도에서 실내 지도를 제작하려는 건축물의 크기 및 형태 정보를 추출할 수 있다. 이때, 서버 메모리부(230)에 미리 저장된 지리 지도는 현재 실용화된 실외 위치추적 서비스의 지도를 의미하며, 건축물의 지리적 위치 및 크기 정보 및 형태 정보 등을 포함할 수 있다. 실내 지리 위치모델 제작부(10)는 서버 메모리부(230)에서 실내 지도를 제작하려는 건축물의 실내 구조 정보를 추출할 수 있다. 이때, 건축물의 실내 구조 정보는 사용자 또는 건축물 시공사로부터 제공되어 저장될 수 있다. 실내 지리 위치모델 제작부(10)는 서버 메모리부(230)에 미리 저장된 지리 지도로부터 추출한 건축물의 크기 및 형태 정보를 이용하여 실내 지도를 제작하려는 건축물의 실내 지리 위치모델을 제작할 수 있다. 실내 지리 위치모델 제작부(10)는 서버 메모리부(230)로부터 해당 건축물에 매핑되어 저장된 해당 건축물의 실내 구조 정보를 추출할 수 있다. 이때, 실내 구조 정보는 시공자 또는 사용자에 의해 미리 실측한 실측 정보일 수 있다. 실내 지리 위치모델 제작부(10)는 추출한 건축물의 실내 구조 정보를 기반으로 내부를 모델링하여 도 5 와 같이 건축물에 대한 실내 지리 위치모델을 제작할 수 있다.
엣지 생성부(12)는 실내 지리 위치모델 제작부(10)에 의해 제작된 실내 지리 위치모델에 대해 방향 및 거리 정보를 나타내는 엣지를 생성할 수 있다.
구체적으로, 엣지 생성부(12)는 건축물 내 사람이 이동할 수 있는 도로 또는 통로를 나타낼 수 있는 엣지를 생성할 수 있다. 이때, 엣지는 실내에서 위치를 추정하기 위해 실내 지도에 표시하는 것으로, “‡향 정보와 거리 정보를 포함할 수 있다. 도 6 을 참조하여 엣지 생성 방법을 설명하면, 임의의 두 노드를 찍고, 상기 두 노드를 잇어 엣지를 생성할 수 있다. 이때, 임의의 두 노드의 위치의 차를 산출하여 엣지의 방향 및 거리 정보를 획득할 수 있다. 엣지 생성부(12)는 상술한 엣지 생성 방법에 따라 실내 지리 위치모델 제작부(10)에 의해 제작된 실내 지리 위치모델에 대한 엣지를 생성할 수 있다. 보다 상세하게 설명하면, 엣지 생성부(12)는 실내 지리 위치모델 제작부(10)에 의해 제작된 실내 지리 위치모델 내의 사람이 이동할 수 있는 공간을 검출할 수 있다. 이때, 실내 지리 위치모델 내의 사람이 이동할 수 있는 공간은 건축물 내부를 실측한 실내 구조 정보에 따라 벽 또는 가구 등과 같은 장애물이 존재하지 않는, 빈 공간을 의미할 수 있다. 엣지 생성부(12)는 실내 지리 위치모젤 내에서 사람이 이동할 수 있는 공간에 임의의 두 노드를 찍을 수 있다. 엣지 생성부(12)는 실내 지리 위치모델 상에 찍은 임의의 두 노드를 잇어 엣지를 생성할 수 있다. 이때, 실내 지리 위치모델은 건출물의 크기 정보 및 지리적 위치 정보를 포함하고 있으므로, 실내 지리 위치모델 상에 찍은 두 노드의 위치 정보를 알 수 있다. 이에 따라, 두 노드를 잇어 엣지를 생성할 시 생성한 엣지에 대한 방향 및 거리 정보를 산출할 수 있다. 엣지 생성부(12)는 실내 지리 위치모델 상에 엣지를 생성하는 과정을 반복하여 도 7 과 같이 실내 지리 위치모델 상에 엣지를 생성할 수 있다.
한편, 실내 지리 위치모델 상에 찍는 노드들은 미리 정해진 거리 이상의 간격을 가지며 생성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 노드의 거리 간격은 5m일 수 있다. 이때, 노드들이 미리 정해진 거리 이상의 간격을 가지며 생성되는 것은, 후술하겠지만 실내 지리 위치모델 상에 생성된 노드에 AP 신호세기 정보를 맵핑하는데, AP 신호세기는 노드 간 거리가 너무 근접하면 실시간으로 변하는 Wi-Fi AP 신호로 인해 두 노드를 구분하기 어렵기 때문에 임의의 두 노드를 구분하기 위해 미리 정해진 거리 이상의 간격을 가지며 생성되는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 엣지 생성부(14)는 실내 지리 위치모델 상에 노드를 생성할 시, 건축물 내부에 존재하는 출입문을 고려하여 노드를 생성할 수 있다. 도 7 을 참조하여 설명하면, 사람이 화장실 또는 서재와 같은 실내에서 구분되어 있는 세부 공간으로 이동하는 경우 반드시 해당 세부 공간에 마련되어 있는 출입문을 통해 이동한다. 이에 따라, 출입문을 기준으로 하여 엣지를 생성하여야 방과 같은 세부 공간으로 이동하는 것을 정확히 추적할 수 있다. 이에, 엣지 생성부(14)는 노드를 생성할 때, 실내에 존재하는 출입문에 노드를 생성하고, 생성한 각각의 출입문 노드를 기준으로 미리 정해진 거리 이상의 간격을 갖도록 다른 노드들을 생성할 수 있다.
맵핑부(14)는 엣지가 생성된 실내 지리 위치모델 상에 이동 단말(100)에 의해 측정된 AP 신호세기 정보를 매핑하여 실내 지도를 생성할 수 있다.
구체적으로, 맵핑부(14)는 이동 단말(100)에 의해 실내 지도를 제작하려는 건축물 내부 공간의 좌표별 AP 신호세기 정보를 수신할 수 있다. 맵핑부(14)는 엣지 생성부(14)에 의해 생성된 노드의 좌표에 대응하는 AP 신호세기 정보를 검출할 수 있다. 맵핑부(14)는 건축물 내부 공간 내 생성된 노드들에 해당 AP 신호세기 정보를 매핑할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모드 설정부(222)는 위치 추적을 시작하는 시점에 사용자의 최초 위치에 따라 위치 추적 모드를 설정할 수 있으며, 사용자가 실내에서 실외로 이동하거나 실외에서 실내로 이동하는 것을 감지하여 이에 적합한 위치 추적 모드로 모드를 전환시킬 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 모드 설정부(222)는 위치 추적 서비스를 시작하는 시점에 이동 단말(100)으로부터 주변 AP의 신호세기 정보를 수신할 수 있다. 모드 설정부(222)는 수신된 AP 신호세기 정보와 지도 생성부(221)에 의해 건축물 내부에 대해 미리 저장된 AP 신호세기 정보를 비교하여, 실내 AP 신호세기 정보 중 위치 추적 서비스 시작시 수신된 AP 신호세기 정보와 일치하는 AP 신호세기 정보가 존재하는지 여부를 확인할 수 있다. 모드 설정부(222)는 실내 AP 신호세기 정보 중 위치 추적 서비스 시작시 수신된 AP 신호세기 정보와 일치하는 AP 신호세기 정보가 존재하면 위치 추적 서비스 시작시 이동 단말(100)이 실내에 있는 것으로 검출할 수 있다. 모드 설정부(222)는 실내 AP 신호세기 정보 중 위치 추적 서비스 시작시 수신된 AP 신호세기 정보와 일치하는 AP 신호세기 정보가 존재하지 않으면 이동 단말(100)이 실외에 있는 것으로 검출할 수 있다. 모드 설정부(222)는 이동 단말(100)이 실내에 있는 것으로 검출되면 위치 추적 모드를 실내위치 추적모드로 설정할 수 있으며, 이동 단말(100)이 실외에 있는 것으로 검출되면 위치 추적 모드를 실외위치 추적모드로 설정할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 모드 설정부(222)는 GPS를 이용하여 사용자가 실내에 있는지 또는 실외에 있는지 여부를 검출할 수 있다. 구체적으로, 모드 설정부(222)는 위치 추적 서비스 시작하는 시점에 GPS를 통해 사용자의 위치를 확인할 수 있다. 모드 설정부(222)는 지도 상에서 GPS를 통해 검출한 사용자의 위치가 지도 상에 표시된 건축물 내부로 표시되면 사용자가 실내에 있는 것으로 검출할 수 있으며, 지도 상에서 건축물 외부에 있는 것으로 표시되면 사용자가 실외에 있는 것으로 검출할 수 있다.
한편, 모드 설정부(222)가 사용자가 실내에서 실외로 이동하거나 실외에서 실내로 이동함에 따라 위치 추적 모드를 전환시키는 것은 실내위치 추적부(223) 및 실외위치 추적부(224)를 통해 후술하도록 한다.
도 8 은 도 3 에 도시된 실내위치 추적부의 세부 블록도이며, 도 9 는 사용자 보행시 z축에 대한 이동 가속도 변화를 도시한 그래프이며, 도 10 은 사용자의 걸음 검출을 통해 실내위치를 갱신하는 방법을 설명하기 위해 도시한 도면이며, 도 11 은 사용자의 걸음 검출을 의해 발생하는 오차를 설명하기 위해 도시한 도면이며, 도 12 는 실내에서 실외로 이동하는 것을 인식하는 방법을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
실내위치 추적부(223)는 모드 설정부(222)에 의해 실내위치 추적모드로 설정 또는 전환될 시 사용자의 위치를 추적할 수 있다. 실내위치 추적부(223)는 걸음검출 기법과 AP 신호세기 정보를 이용하여 사용자의 위치를 추적할 수 있다. 이를 위해, 도 8 을 참조하면 실내위치 추적부(223)는 실내 초기위치 탐색부(20), 보폭 산출부(22), 걸음 검출부(24), 실내위치 갱신부(26) 및 실내위치 보정부(28)를 포함할 수 있다.
실내 초기위치 탐색부(20)는 실내 위치 추적 시작 시 이동 단말(100)을 통해 측정된 주변의 AP의 신호세기 정보를 이용하여 실내 초기위치를 탐색할 수 있다. 이때, 실내 초기위치 탐색부(20)는 실내 위치 추적 시작 시 측정된 AP 신호세기 정보와 맵핑부(14)에 의해 실내 공간의 노드별 AP 신호세기 정보를 매핑하여 저장된 정보를 비교하여 사용자의 실내 초기위치를 탐색할 수 있다. 이때, 실내 초기위치는 AP 신호세기에 대응되는 노드로 탐색될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 실내위치 추적부(223)는 AP 신호세기 정보로 실내 초기위치를 탐색한 후, 탐색된 실내 초기위치를 기준으로 사용자의 걸음을 감지하여 실내에서의 사용자의 위치를 추적할 수 있다. 한편, 사용자의 걸음을 감지하여 실내에서의 사용자의 위치를 추적하기 위해, 먼저 사용자의 보폭 정보를 추출해야 한다. 이에 따라, 보폭 산출부(22)는 사용자와 대응되는 보폭을 산출할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 보폭 산출부(22)는 사람의 보폭은 성별과 신장(Height)에 따른다고 가정하며, 성별 및 신장에 따른 보폭 평균치를 산출함으로써 사용자의 보폭을 산출할 수 있다. 보폭 산출부(22)는 남자의 경우 보폭이
Figure 112015077355366-pat00001
으로 보폭을 산출할 수 있으며, 여자의 경우
Figure 112015077355366-pat00002
으로 보폭을 산출할 수 있다.
걸음 검출부(24)는 이동 단말(100)에 구비된 센서부(120)에 의해 측정되는 이동 가속도에 따라 사용자의 걸음을 검출할 수 있다.
구체적으로, 걸음 검출부(24)는 이동 단말(100)로부터 수신한 이동 가속도 중 Z축의 이동 가속도를 확인할 수 있다. 한편, 일반적으로 보행시 발을 딛으면 Z축의 (+)방향으로 가속도가 발생하고, 착지 시 (-)방향으로 가속도가 발생한다. 걸음 검출부(24)는 상술한 것과 같이 사람이 걸음을 걸을 때 일반적으로 나타나는 Z축 가속도의 변화를 걸음의 가속도 변화 패턴으로 정의할 수 있다. 도 9 를 참조하면, 걸음 검출부(24)는 정의한 걸음의 가속도 변화 패턴이 나타나면 한걸음 보행한 것으로 인식하여 사용자의 걸음을 검출할 수 있다.
실내위치 갱신부(26)는 걸음 검출부(24)를 통해 사용자의 걸음이 검출되면, 실내 초기위치 탐색부(20)를 통해 탐색된 사용자의 초기 위치를 기준으로 사용자의 위치를 갱신할 수 있다.
구체적으로, 실내위치 갱신부(26)는 걸음 검출부(24)를 통해 사용자의 걸음이 검출되면 사용자의 변위를 측정할 수 있다. 이때, 사용자의 변위를 측정하는 것은, 이동 단말(100)에 의해 측정된 이동 가속도 정보를 이용하여 사용자가 이동하는 이동 방향을 측정하고, 보폭 산출부(22)에 의해 산출된 사용자의 보폭 정보 및 걸음 검출부(24)에 의해 검출된 사용자의 걸음 수로 사용자가 이동한 이동 거리를 측정하는 것일 수 있다. 실내위치 갱신부(26)는 도 10 과 같이 사용자가 이동할 때마다 사용자의 변위를 측정하여 사용자의 실내위치를 갱신할 수 있다.
한편, 사용자의 걸음검출을 통해 사용자의 실내위치를 추적하면 방향 오차 또는 거리 오차가 발생할 수 있다. 이에 따라, 걸음검출을 통해 실내위치 추적시 발생할 수 있는 오차를 보정하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 실내위치 보정부(28)는 실내위치 갱신부(26)에서 사용자의 실내 위치를 갱신할 시 AP 신호세기 정보 또는 엣지 정보를 이용하여 실내 위치를 갱신할지 여부를 결정함으로써 사용자의 실내 위치를 보정할 수 있다. 이때, 방향 오차는 걸음의 방향 검출 시 사용되는 나침반 센서는 외부 자성을 가지고 있는 기계 장치들에 의해 영향을 받아 생기는 오차일 수 있으며, 거리 오차는 보폭 평균치와 실제 보폭의 차이로 인해 걸음마다 발생하는 오차 또는 개인마다 다른 걸음 특성으로 인해 걸음이 미검출되어 발생하는 보폭 오차일 수 있다.
실내위치 보정부(28)는 엣지 또는 AP 신호세기 정보를 이용하여 실내위치를 보정할 수 있다.
먼저, 실내위치 보정부(28)가 엣지를 이용하여 사용자의 실내위치를 보정하는 것은, 엣지와의 방향 비교를 통해 사용자가 한걸음 보행하는지 여부를 판단하여 실내위치를 보정하는 것이다. 구체적으로, 실내위치 보정부(28)는 사용자의 실내 초기위치를 기준으로 엣지 생성부(12)를 통해 생성된 복수의 엣지 중 사용자가 걷고 있는 엣지를 검출할 수 있다. 실내위치 보정부(28)는 검출된 엣지의 방향과 실내위치 갱신부(26)에 의해 측정된 사용자의 걸음 방향을 비교할 수 있다. 실내위치 보정부(28)는 검출된 엣지의 방향과 사용자의 걸음 방향의 차이가 미리 정해진 범위를 벗어나면 해당 걸음이 무효한 걸음인 것으로 인식할 수 있으며, 검출된 엣지의 방향과 사용자의 걸음 방향의 차이가 미리 정해진 범위 내이면 해당 걸음이 유효한 걸음인 것으로 인식하여 실내위치 갱신부(26)에 의해 사용자의 실내위치가 갱신되도록 할 수 있다. 이때, 검출된 엣지의 방향과 사용자의 걸음 방향의 차이가 미리 정해진 범위를 벗어나는지 여부를 확인하는 것은, 엣지 방향과 사용자의 걸음 방향과의 차이가 -45°이상이고 +45°이하인지 여부를 확인하는 것일 수 있다.
또한, 걸음검출을 통해 사용자의 실내위치를 갱신하는 방법은 도 11 과 같이 사용자의 보폭을 성별과 키에 따라 평균치로 산출하여 이동한 위치를 추정하므로, 추정한 보폭(
Figure 112015077355366-pat00003
)과 실제 보폭(
Figure 112015077355366-pat00004
)과의 차이 또는 보폭에 대한 개인차에 의해 오차가 발생할 수 있다. 추정한 보폭(
Figure 112015077355366-pat00005
)과 실제 보폭(
Figure 112015077355366-pat00006
)과의 차이(
Figure 112015077355366-pat00007
)는 매우 작다 하더라도 걸음의 수가 증가할수록 축적(
Figure 112015077355366-pat00008
)되어 큰 오차를 발생시킬 수 있다. 이에 따라, 실내위치 보정부(28)는 AP 신호세기 정보를 이용하여 실내위치를 보정할 수 있다.
구체적으로, 실내위치 보정부(28)는 거리 오차를 보정하기 위해 사용자가 이동시 지도 상에 표시된 노드를 지날 때마다 해당 노드의 미리 저장된 AP 신호세기를 확인하고, 해당 노드의 AP 신호세기로 해당 AP노드의 위치 정보를 검출할 수 있다. 실내위치 보정부(28)는 산출한 보폭 및 검출한 걸음에 따라 추정한 사용자의 이동 변위에 따라 갱신되는 사용자의 위치가 해당 노드의 AP 신호세기에 따른 위치와 일치하는지 여부를 확인할 수 있다. 실내위치 보정부(28)는 추정한 사용자의 이동 변위에 따라 갱신되는 사용자의 위치가 해당 노드의 AP 신호세기에 따른 위치와 일치하지 않으면 해당 노드에 대응하는 위치로 사용자의 위치를 보정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 실내위치 추적부(223)는 사용자의 실내위치를 추적하는 중 사용자가 실내에서 실외로 이동하는 것을 검출할 수 있다.
구체적으로, 실내위치 갱신부(26)는 도 12 와 같이 사용자의 걸음검출을 통해 실내위치를 갱신하는 중 사용자가 미리 정해진 실내외 구분 출입문 노드를 지나 미리 정해진 실내 이탈 엣지로 이동하는 것이 감지되면 사용자가 실내에서 실외로 이동하는 것으로 검출할 수 있다. 이때, 미리 정해진 실내외 구분 출입문 노드는 지도 생성부(221)에서 노드 생성시 건축물의 실내 구조에 따라 실내에서 실외로 나갈 수 있도록 마련된 출입문에 노드를 생성하고, 해당 출입문에 생성한 노드를 실내외 구분 출입문 노드로 지정하여 정해질 수 있다. 또한, 미리 정해진 실내 이탈 엣지는, 실내외 구분 출입문 노드 생성 후 출입문을 기준으로 실내를 벗어난 실외에 노드를 하나 더 생성한 후, 상기 실외에 생성한 노드와 실내외 구분 출입문 노드 사이에 생성되는 엣지를 의미할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모드 설정부(222)는 실내위치 갱신부(26)를 통해 사용자가 실내에서 실외로 이동한 것으로 검출되면, 위치 추적 모드를 실내위치 추적모드에서 실외위치 추적모드로 전환할 수 있다.
도 13 은 도 3 에 도시된 실외위치 추적부의 세부 블록도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 실외위치 추적부(224)는 모드 설정부(222)에 의해 실외위치 추적모드로 설정 또는 전환될 시 사용자의 위치를 추적할 수 있다. 실외위치 추적부(224)는 GPS와 걸음검출을 이용하여 사용자의 실외에서의 위치를 추적할 수 있다. 이를 위해, 실외위치 추적부(224)는 실외 초기위치 탐색부(30), 보폭 산출부(32), 걸음 검출부(34) 및 실외위치 갱신부(36)를 포함할 수 있다.
실외 초기위치 탐색부(30)는 GPS를 이용하여 사용자의 초기 위치를 검출할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 실외위치 추적부(224)는 실외 초기위치 탐색부(30)를 통해 탐색한 실외 초기위치로부터 반경 20m 내로 이동한 것에 대해서는 걸음검출을 통해 위치를 갱신할 수 있으며, 반경 20m 이상 이동한 것에 대해서는 GPS를 통해 위치를 갱신할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 실외위치 추적부(224)는 사용자가 실외 초기위치로부터 반경 20m 내로 이동하는지 여부에 따라 위치를 갱신할 수 있도록, 보폭 산출부(32) 및 걸음 검출부(34)를 통해 실외 초기위치로부터 사용자가 이동하는 변위를 산출할 수 있다. 이때, 보폭 산출부(32) 및 걸음 검출부(34)를 통해 실외 초기위치로부터 사용자가 이동하는 변위를 산출하는 것은 실내위치 추적부(223)를 통해 상술한 것과 동일한 방법으로 사용자의 이동 변위를 산출할 수 있다. 실외위치 갱신부(36)는 보폭 산출부(32) 및 걸음 검출부(34)를 통해 산출한 사용자의 이동 변위가 실외 초기위치로부터 반경 20m 이내인지 여부를 확인할 수 있다. 실외위치 갱신부(36)는 보폭 산출부(32) 및 걸음 검출부(34)를 통해 산출한 사용자의 이동 변위가 실외 초기위치로부터 반경 20m 이내이면, 산출한 사용자의 이동 변위에 따라 사용자의 실외위치를 갱신할 수 있다. 실외위치 갱신부(36)는 보폭 산출부(32) 및 걸음 검출부(34)를 통해 산출한 사용자의 이동 변위가 실외 초기위치로부터 반경 20m 이상이면, GPS를 이용하여 실외 초기위치로부터 사용자가 이동한 위치를 검출하고, GPS로 검출한 이동 위치로 사용자의 실외위치를 갱신할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 위치 추적 시스템(1)는 실외위치 추적부(224)를 통해 사용자가 실외에서 실내로 이동하는 것이 감지되면 모드 설정부(222)는 위치 추적 모드를 실외위치 추적모드에서 실내위치 추적모드로 전환할 수 있다.
구체적으로, 실외위치 갱신부(36)는 사용자의 실외위치 갱신 시 이동 단말(100)로부터 AP 신호세기 정보를 수신할 수 있다. 실외위치 갱신부(36)는 이동 단말(100)로부터 수신한 AP 신호세기가 건축물의 실내외 구분 출입문 노드에 대응되는 AP신호세기와 일치하는지 여부를 확인할 수 있다. 실외위치 갱신부(36)는 이동 단말(100)로부터 수신한 AP 신호세기가 건축물의 실내외 구분 출입문 노드에 대응되는 AP신호세기와 일치하면 사용자가 실외에서 실내로 이동하는 것을 알리는 알림신호를 모드 설정부(222)로 전송할 수 있다. 모드 설정부(222)는 실외위치 갱신부(36)로부터 사용자가 실외에서 실내로 이동하는 것을 알리는 알림신호가 수신되면 위치 추적 시스템(1)의 위치 추적 모드를 실외위치 추적 모드에서 실내위치 추적 모드로 전환할 수 있다.
이하에서는, 도 14a, 14b, 14c, 14d, 14e 를 통하여 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 추적 방법에 대해 설명한다.
도 14a 를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 추적 시스템(1)는 실내외 상관없이 사용자의 위치를 추적할 수 있도록 GPS로 추적할 수 없는 영역인 실내 영역에 대한 실내 지도를 제작할 수 있다.
이를 위해, 서버 메모리부(230)에 미리 저장되어 있는 건축물의 지리 정보 및 구조 정보를 추출한다(310).
이때, 건축물의 지리 정보는 현재 실용화된 실외 위치추적 서비스의 지도에서 추출할 수 있는 정보로, 실외 위치추적 서비스의 지도에 표시된 건축물로부터 건축물의 지리적 위치 정보, 크기 정보 및 형태 정보를 추출함으로써 건축물의 지리 정보를 추출할 수 있다. 또한, 건축물의 구조 정보는 건축물 내부에 설계된 구조에 대한 정보로, 사용자 또는 시공사가 이전에 실측하여 제공하는 정보일 수 있다.
추출한 건축물의 지리 정보 및 구조 정보를 이용하여 건축물에 대한 실내 지리위치 모델을 제작한다(315).
이때, 추출한 건축물의 지리 정보 및 구조 정보를 이용하여 건축물에 대한 실내 지리위치 모델을 제작하는 것은, 추출한 건축물의 지리 정보를 이용하여 건축물의 가상 외관틀을 제작하고, 건축물의 구조 정보를 이용하여 건축물 내부를 모델링함으로써 건축물에 대한 실내 지리위치 모델을 제작할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 위치 추적 시스템(1)는 제작한 실내 지리위치 모델을 이용하여 실내에서의 사용자의 위치를 추적하기 위해, 실내 지리위치 모델 상에서 사용자가 이동할 수 있는 공간에 실내 사용자의 위치를 추적하기 위한 정보를 표시할 수 있다.
구체적으로, 실내 지리 위치모델 상에서 사용자가 이동할 수 있는 공간에 미리 정해진 거리 간격에 따라 적어도 두 개 이상의 노드를 생성(320)하고, 생성한 노드를 잇어 엣지를 생성한다(325).
이때, 실내 지리 위치모델 상에서 사용자가 이동할 수 있는 공간은 실내 구조 정보에 따라 장애물이 없는 빈 공간을 의미할 수 있다. 또한, 실내 지리 위치모델은 실제 건축물의 크기 및 위치 정보를 포함하기 때문에 생성한 노드들의 위치 정보를 산출할 수 있으며, 엣지는 이러한 노드의 위치 정보를 이용하여 해당 노드의 방향 및 거리 정보를 획득할 수 있다.
실내 지리위치 모델 상에 엣지를 생성(325)한 후, 이동 단말(100)로부터 건축물 내부의 AP 신호세기 정보를 수신(330)하고, 이동 단말(100)로부터 수신한 AP 신호세기 정보로부터 각 노드의 위치에 대응하는 AP 신호세기를 추출하여, 각 노드에 그에 대응되는 AP 신호세기를 맵핑하여 실내 지도를 생성한다(335).
실내 지도를 생성(335)한 후, 사용자에 의해 위치 추적 서비스(예를 들어, 위치 추적 어플리케이션)이 실행(340)되고, 이동 단말(100)로부터 위치 추적 서비스가 시작되는 시점에 이동 단말(100)로부터 초기 AP 신호세기 정보를 수신(345)하고, 사용자가 실내에 있는지 또는 실외에 있는지 여부를 확인할 수 있도록 실내 AP 신호세기 데이터 중 수신된 초기 AP 신호세기 정보와 일치하는 신호세기 정보가 있는지 여부를 확인한다(350).
이때, 실내 AP 신호세기 데이터는 실내 지도 생성 단계에서 실내에서 측정된 AP 신호세기 정보를 수집하여 저장한 데이터를 의미할 수 있다. 한편, 실내 AP 신호세기 데이터는 건축물 별로 분류되어 저장되어 있어, AP 신호세기만으로 어떤 건축물에 사용자가 있는지 여부를 검출할 수 있다.
이때, 실내 AP 신호세기 데이터 중 수신된 초기 AP 신호세기 정보와 일치하는 신호세기 정보가 있으면(350), 사용자가 실내에 있는 것으로 인식하여 위치 추적 시스템(1)의 위치 추적 모드를 실내위치 추적모드로 설정한다(355).
또한, 실내 AP 신호세기 데이터 중 수신된 초기 AP 신호세기 정보와 일치하는 신호세기 정보가 없으면(350), 사용자가 실외에 있는 것으로 인식하여 위치 추적 시스템(1)의 위치 추적 모드를 실외위치 추적모드로 설정한다(360).
도 14b 를 참조하면, 도 14a 를 통해 위치 추적 시스템(1)의 위치 추적 모드가 실내위치 추적모드로 설정되면, 실내에서의 사용자의 실내 초기위치를 탐색하기 위해 이동 단말(100)로부터 AP 신호세기 정보를 수신한다(410).
이동 단말(100)로부터 수신한 AP 신호세기 정보와 실내 지도 상에 매핑된 AP 신호세기 정보를 비교하여 사용자의 실내 초기위치를 탐색한다(415).
이때, 사용자의 실내 초기위치는 이동 단말(100)로부터 수신된 AP 신호세기에 대응하는 노드를 검출함으로써 탐색될 수 있다.
사용자의 실내 초기위치를 탐색(415)한 후, 사용자가 실내 초기위치로부터 이동하는 것으로 검출하기 위해 이동 단말(100)로부터 사용자의 이동 가속도 정보를 수신한다(420).
수신한 사용자의 이동 가속도 정보를 분석하여 사용자의 이동 가속도 정보에서 미리 정해진 걸음 가속도 변화 패턴이 검출되는지 여부를 확인한다(425).
이때, 사용자의 이동 가속도 정보에서 미리 정해진 걸음 가속도 변화 패턴이 검출되는지 여부를 확인하는 것은, 사용자의 Z축 이동 가속도가 (+)방향으로의 가속도 변화가 발생하고 이후 (-)방향으로의 가속도 변화가 발행하는 패턴이 검출되는지 여부를 확인하는 것일 수 있다.
이때, 사용자의 이동 가속도 정보에서 미리 정해진 걸음 가속도 변화 패턴이 검출되는 것으로 확인(425)되면, 사용자의 이동 가속도 정보를 이용하여 사용자의 이동 변위를 산출한다(430).
이때, 사용자의 이동 변위를 산출하는 것은, 사용자의 이동 가속도 정보를 이용하여 사용자가 이동하는 이동 방향을 검출하고, Z축의 이동 가속도의 변화를 통해 사용자의 걸음 수를 검출하고, 사용자의 성별과 키에 따라 사용자에 대응되는 평균 보폭을 산출하고, 검출한 걸음 수와 평균 보폭의 곱으로 사용자의 이동 거리를 검출함으로써 사용자의 이동 변위를 산출할 수 있다.
사용자의 실내 초기위치와 산출한 이동 변위를 이용하여 현재 사용자가 이동시 걷고 있는 엣지를 검출(435)하고, 산출한 이동 변위에 따른 이동 방향과 검출한 엣지의 방향과의 차이가 미리 정해진 범위 내인지 여부를 확인한다(440).
이때, 미리 정해진 범위는 각도 범위일 수 있으며, -45°에서 +45°일 수 있다.
산출한 이동 변위에 따른 이동 방향과 검출한 엣지의 방향과의 차이가 미리 정해진 범위를 벗어나는 것으로 확인(440)되면 사용자의 위치를 이동시키지 않고(445), 미리 정해진 범위 내인 것으로 확인(440)되면 산출한 이동 변위에 따라 사용자의 위치를 이동시킨다(450).
산출한 이동 변위에 따라 사용자의 위치를 이동시켰을 때, 이동으로 인해 사용자가 실내 지도 상의 다른 노드를 지나가는지 여부를 확인한다(455).
이때, 사용자가 다른 노드를 지나가는 것으로 확인(455)되면, 산출한 이동 변위에 따라 이동된 사용자의 위치가 상기 다른 노드의 위치와 일치하는지 여부를 확인한다(460).
이때, 산출한 이동 변위에 따라 이동된 사용자의 위치가 상기 다른 노드의 위치와 일치하는지 여부를 확인하는 것은, 걸음검출을 통해 사용자의 위치를 이동시키는 것은 산출한 사용자의 평균 보폭에 따라 사용자의 위치를 이동시킴으로써 발생할 수 있는 오차를 보정하기 위함이다.
산출한 이동 변위에 따라 이동된 사용자의 위치가 상기 다른 노드의 위치와 일치하면 걸음검출을 통해 이동시킨 사용자의 위치에 오차가 없는 것으로 인식하여, 산출한 이동 변위에 따라 이동된 사용자의 위치로 사용자의 위치를 갱신하여 사용자의 위치를 추적한다(465).
또한, 산출한 이동 변위에 따라 이동된 사용자의 위치가 상기 다른 노드의 위치와 일치하지 않으면, 걸음검출을 통해 이동시킨 사용자의 위치에 오차가 있는 것으로 인식하여, 산출한 이동 변위 대신 상기 다른 노드의 위치로 사용자의 위치를 보정하여 보정된 사용자의 위치로 사용자의 위치를 추적한다(470).
도 14c 를 참조하면, 사용자의 실내 위치 추적 중 사용자가 미리 설정된 실내 탈출 엣지로 이동하는 것이 검출되는지 여부를 확인한다(510).
이때, 미리 설정된 실내 탈출 엣지는 실내 지도 생성 시 미리 생성되는 엣지로, 건축물의 내부에서 실외로 나갈 수 있는 출입문에 출입문 AP노드를 생성하고, 출입문 바깥쪽(실외)에 실외 노드를 생성하여 생성한 출입문 AP노드와 실외 노드를 잇는 엣지일 수 있다.
사용자가 미리 설정된 실내 탈출 엣지로 이동하는 것이 검출되면, 실내에서 실외로 이동하는 것으로 인식하여 위치 추적 시스템(1)의 위치 추적 모드를 실내위치 추적모드에서 실외위치 추적모드로 전환시킨다(520).
도 14d 를 참조하면, 도 14a 를 통해 위치 추적 모드가 실외위치 추적모드로 설정되면, 먼저 GPS를 이용하여 사용자의 실외 초기위치를 탐색한다(610).
본 발명의 따른 위치 추적 시스템(1)는 사용자의 실외 위치를 추적할 시 초기 위치로부터 반경 미리 정해진 거리 범위 내로 이동할 시에는 걸음검출을 통해 사용자의 위치를 추적하고, 미리 정해진 거리 범위를 벗어나 이동할 시에는 GPS를 이용하여 사용자의 위치를 추적할 수 있다. 이에 따라, 사용자가 초기 위치로부터 얼마만큼 이동하는지 여부를 검출하기 위해 먼저 걸음검출을 통해 이동 거리를 먼저 산출할 수 있다.
이동 단말(100)로부터 사용자의 이동 가속도 정보를 수신(620)하고, 수신한 사용자의 이동 가속도 정보에서 미리 정해진 걸음 가속도 변화 패턴이 검출되는지 여부를 확인한다(630).
이때, 사용자의 이동 가속도 정보에서 미리 정해진 걸음 가속도 변화 패턴이 검출(630)되면, 사용자가 걸음으로써 이동한다는 것을 인식하여 사용자의 이동 변위를 산출한다(640).
한편, 사용자의 이동 변위를 산출하는 것은, 사용자의 이동 가속도 정보를 이용하여 사용자가 이동하는 이동 방향을 검출하고, Z축의 이동 가속도의 변화를 통해 사용자의 걸음 수를 검출하고, 사용자의 성별과 키에 따라 사용자에 대응되는 평균 보폭을 산출하고, 검출한 걸음 수와 평균 보폭의 곱으로 사용자의 이동 거리를 검출함으로써 사용자의 이동 변위를 산출할 수 있다.
또한, 산출한 이동 변위에 따른 사용자의 이동 거리가 탐색한 실외 초기위치로부터 미리 정해진 거리 내인지 여부를 확인(650)하여, 사용자의 이동 거리가 탐색한 실외 초기위치로부터 미리 정해진 거리 내이면 산출한 이동 변위에 따라 사용자의 위치를 갱신하여 사용자의 위치를 추적한다(660).
또한, 사용자의 이동 거리가 탐색한 실외 초기위치로부터 미리 정해진 거리를 벗어나면 GPS를 통해 이동한 사용자의 위치를 탐색하여 사용자의 위치를 추적한다(670).
도 14e 를 참조하면, 사용자가 실외에서 실내로 이동하는지 여부에 따라 위치 추적 모드를 적합하게 전환시키기 위해, 사용자의 실외 위치 추적 중 출입문의 AP 신호세기가 탐지되는지 여부를 확인한다(710).
이때, 출입문의 AP 신호세기가 탐지되는지 여부를 확인하는 것은, 실내 지도 생성시, 건축물의 내부에서 실외로 나갈 수 있는 출입문에 AP노드를 생성하고, 이동 단말(100)을 통해 생성한 출입문 AP노드의 위치에 대한 AP 신호세기를 측정하여 맵핑함으로써 이동 단말(100)이 이동할 때 수시 또는 주기적으로 AP 신호세기를 확인하여 출입문의 AP 신호세기가 탐지되는지 여부를 확인할 수 있다.
사용자의 실외 위치 추적 중 출입문의 AP 신호세기가 탐지되는 것으로 확인(710)되면 위치 추적 시스템(1)의 위치 추적 모드를 실외위치 추적모드에서 실내위치 추적모드로 전환한다(720).
이와 같은, 사용자의 위치를 추적하는 기술은 애플리케이션으로 구현되거나 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.
상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거니와 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD 와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다.
프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드 뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1: 위치 추적 시스템
100: 이동 단말
200: 서버
220: 서버 제어부
221: 지도 생성부
222: 모드 설정부
223: 실내위치 추적부
224: 실외위치 추적부

Claims (12)

  1. 이동 단말로부터 수신되는 AP 신호세기 정보 및 실내에서 사람이 이동할 수 있는 각각의 구간에 대한 거리 및 방향 정보를 나타낼 수 있는 복수 개의 노드가 표시되는 실내 지도를 생성하고,
    상기 실내 지도에 표시된 노드를 통해 사용자가 실내에 있는지 또는 실외에 있는지 여부를 검출하여 실내위치 추적모드 또는 실외위치 추적모드 중 어느 하나로 위치 추적 모드를 설정하고, 설정된 위치 추적 모드에 따라 상기 사용자의 위치를 추적하되,
    상기 실내 지도를 생성하는 것은,
    미리 저장된 지리 지도 정보로부터 실내의 지리 정보 및 실내 구조 정보를 추출하고, 상기 실내의 지리 정보 및 실내 구조 정보를 이용하여 상기 실내의 실내 지리위치 모델을 제작하고, 상기 실내 구조 정보에 따라 장애물이 존재하지 않는 빈 공간을 확인하여 사람이 이동할 수 있는 공간을 검출하고, 상기 검출한 공간에 임의의 두 노드를 표시하고, 상기 임의의 두 노드를 이어 연결선을 표시하여 상기 실내 지도를 생성하는 것인 위치 추적 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 실내 지도를 생성하는 것은,
    상기 실내의 지리 정보를 이용하여 상기 임의의 두 노드의 위치 정보를 검출하고, 상기 임의의 두 노드의 위치 정보로 상기 연결선의 방향 및 거리 정보를 산출하고, 상기 연결선에 상기 연결선의 방향 및 거리 정보를 맵핑하여 엣지를 생성하고, 상기 생성된 엣지를 상기 실내 지리위치 모델 상에 표시하여 상기 실내 지도를 생성하는 위치 추적 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 실내 지도를 생성하는 것은,
    상기 이동 단말로부터 수신되는 AP 신호세기 정보에서 상기 실내 지리위치 모델 상에 생성된 복수 개의 노드에 대응하는 AP 신호세기 정보를 검출하고, 상기 실내 지리위치 모델 상에 생성된 복수 개의 노드에 해당 AP 신호세기 정보를 맵핑하여 상기 실내 지도를 생성하는 위치 추적 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 노드를 통해 상기 사용자가 실내에 있는지 또는 실외에 있는지 여부를 검출하는 것은,
    위치 추적 서비스 시작 시 상기 이동 단말로부터 초기 AP 신호세기 정보를 수신하고, 상기 실내 지도에 맵핑된 AP 신호세기 정보 중 상기 초기 AP 신호세기 정보와 일치하는 AP 신호세기 정보가 존재하는지 여부를 확인하고, 상기 실내 지도에 맵핑된 AP 신호세기 정보 중 상기 초기 AP 신호세기 정보와 일치하는 AP 신호세기 정보가 존재하면 상기 사용자가 실내에 있는 것으로 검출하고, 상기 실내 지도에 맵핑된 AP 신호세기 정보 중 상기 초기 AP 신호세기 정보와 일치하는 AP 신호세기 정보가 존재하지 않으면 상기 사용자가 실외에 있는 것으로 검출하는 위치 추적 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 실내위치 추적모드로 상기 사용자의 위치를 추적하는 것은,
    상기 실내위치 추적모드로 상기 사용자의 위치 추적을 시작하는 시점에 상기 이동 단말로부터 실내 초기 AP 신호세기 정보를 수신하고, 상기 실내 지도에 맵핑된 AP 신호세기 정보와 상기 실내 초기 AP 신호세기 정보를 비교하여 상기 사용자의 실내 초기위치를 나타내는 초기 노드를 탐색하고, 상기 이동 단말로부터 이동 가속도 정보를 수신하여 상기 사용자가 이동하는지 여부를 확인하고, 상기 사용자가 이동하면 상기 사용자의 이동 변위를 산출하여 상기 초기 노드를 기준으로 상기 사용자의 실내 위치를 추적하는 위치 추적 방법.
  6. [청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.]
    제 5 항에 있어서,
    상기 사용자의 실내 위치를 추적하는 것은,
    상기 사용자의 초기 노드를 기준으로 상기 사용자의 이동 변위에 대응하는 엣지를 검출하고, 상기 사용자의 이동 변위에 따른 이동 방향과 상기 검출한 엣지의 방향과의 차이를 산출하고, 상기 산출한 차이가 미리 정해진 범위 내인지 여부를 확인하고, 상기 산출한 차이가 상기 미리 정해진 범위를 벗어나면 상기 사용자의 위치를 비이동시키고, 상기 산출한 차이가 상기 미리 정해진 범위 내이면 상기 사용자의 이동 변위에 따라 사용자의 위치를 이동시켜 상기 사용자의 위치를 추적하는 위치 추적 방법.
  7. [청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.]
    제 6 항에 있어서,
    상기 사용자의 이동 변위에 따라 사용자의 위치를 이동시켜 상기 사용자의 위치를 추적하는 것은,
    상기 사용자의 이동 변위에 따른 위치 이동으로 상기 사용자가 상기 실내 지도 상의 다른 노드를 지나가는지 여부를 확인하고, 상기 사용자가 상기 다른 노드를 지나가면 상기 사용자의 이동 변위에 따라 이동된 위치가 상기 다른 노드의 위치와 일치하는지 여부를 확인하고, 상기 사용자의 이동 변위에 따라 이동된 위치가 상기 다른 노드의 위치와 일치하지 않으면 상기 사용자의 위치를 상기 다른 노드의 위치로 보정하여 상기 사용자의 위치를 추적하는 위치 추적 방법.
  8. [청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.]
    제 5 항에 있어서,
    상기 사용자의 실내 위치 추적 중 상기 사용자가 미리 설정된 출입문 노드로 생성된 실내 탈출 엣지로 이동하는지 여부를 확인하고, 상기 사용자가 상기 미리 설정된 실내 탈출 엣지로 이동하면 상기 사용자가 실내에서 실외로 이동하는 것으로 인식하여 위치 추적 모드를 상기 실내위치 추적모드에서 상기 실외위치 추적모드로 전환하여 상기 사용자의 위치를 추적하는 것을 더 포함하는 위치 추적 방법.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 실외위치 추적모드로 상기 사용자의 위치를 추적하는 것은,
    GPS를 이용하여 상기 사용자의 실외 초기위치를 탐색하고, 상기 이동 단말로부터 이동 가속도 정보를 수신하여 상기 사용자가 이동하는지 여부를 확인하고, 상기 사용자가 이동하면 상기 사용자의 이동 변위를 산출하여 상기 사용자의 위치를 추적하는 위치 추적 방법.
  10. [청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.]
    제 9 항에 있어서,
    상기 사용자의 이동 변위를 산출하여 상기 사용자의 위치를 추적하는 것은,
    상기 사용자의 이동 변위에 따라 상기 사용자의 실외 초기위치로부터 상기 사용자가 이동하는 거리가 미리 정해진 거리 이내인지 여부를 확인하고, 상기 사용자의 실외 초기위치로부터 상기 사용자가 이동하는 거리가 미리 정해진 거리 이내이면 사기 사용자의 이동 변위에 따라 상기 사용자의 위치를 이동시켜 상기 사용자의 위치를 추적하고, 상기 사용자의 실외 초기위치로부터 상기 사용자가 이동하는 거리가 미리 정해진 거리를 벗어나면 GPS를 이용하여 상기 사용자의 위치를 추적하는 위치 추적 방법.
  11. [청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.]
    제 9 항에 있어서,
    상기 사용자의 실외 위치 추적 중 미리 설정된 출입문 노드에 대응하는 AP 신호세기가 탐지되는지 여부를 확인하고, 상기 미리 설정된 출입문 노드에 대응하는 AP 신호세기가 탐지되면 상기 사용자가 실외에서 실내로 이동하는 것으로 인식하여 위치 추적 모드를 상기 실외위치 추적모드에서 상기 실내위치 추적모드로 전환하여 상기 사용자의 위치를 추적하는 것은 더 포함하는 위치 추적 방법.
  12. 사용자 주변에 있는 AP로부터 신호를 수신하여 AP 신호세기를 측정하고, 측정한 AP 신호세기에 대한 정보를 외부로 전송하는 이동 단말; 및
    상기 이동 단말로부터 수신되는 AP 신호세기 정보 및 실내에서 사람이 이동할 수 있는 각각의 구간에 대한 거리 및 방향 정보를 나타낼 수 있는 복수 개의 노드가 표시되는 실내 지도를 생성하고, 상기 실내 지도에 표시된 노드를 통해 사용자가 실내에 있는지 또는 실외에 있는지 여부를 검출하여 실내위치 추적모드 또는 실외위치 추적모드 중 어느 하나로 위치 추적 모드를 설정하고, 설정된 위치 추적 모드에 따라 상기 사용자의 위치를 추적하는 서버를 포함하되,
    상기 실내 지도를 생성하는 것은,
    미리 저장된 지리 지도 정보로부터 실내의 지리 정보 및 실내 구조 정보를 추출하고, 상기 실내의 지리 정보 및 실내 구조 정보를 이용하여 상기 실내의 실내 지리위치 모델을 제작하고, 상기 실내 구조 정보에 따라 장애물이 존재하지 않는 빈 공간을 확인하여 사람이 이동할 수 있는 공간을 검출하고, 상기 검출한 공간에 임의의 두 노드를 표시하고, 상기 임의의 두 노드를 이어 연결선을 표시하여 상기 실내 지도를 생성하는 것인 위치 추적 시스템.
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