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KR20220108685A - System for tracking location using access point and imu and method thereof - Google Patents

System for tracking location using access point and imu and method thereof Download PDF

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KR20220108685A
KR20220108685A KR1020210049651A KR20210049651A KR20220108685A KR 20220108685 A KR20220108685 A KR 20220108685A KR 1020210049651 A KR1020210049651 A KR 1020210049651A KR 20210049651 A KR20210049651 A KR 20210049651A KR 20220108685 A KR20220108685 A KR 20220108685A
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user terminal
coordinates
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이승우
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숭실대학교산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a system for tracking a location using an access point (AP) and an inertial measuring unit (IMU), and a method thereof. The method for tracking a location using the system for tracking a location using the AP and the IMU comprises the steps of: allowing a user terminal to acquire a distance range between the user terminal and an AP from the AP installed in the vicinity thereof; sensing data through an IMU installed in the user terminal; acquiring converted data by converting the sensed data by a global coordinate system; determining a user's walking status using the converted data; if it is determined that the user is walking, estimating the user's stride width using the converted data; estimating the user's direction using the converted data; applying the converted data and the user's stride width to the pedestrian dead reckoning (PDR) technique to estimate the user's location; and determining the user's estimated location as the current location if the distance between the estimated current location of the user and the AP, obtained through the coordinates, is within the distance range between the user terminal and the AP. The system and the method for tracking a location using the AP and the IMU are provided to accurately track the location of an iOS-based user terminal.

Description

AP 및 IMU를 이용한 위치추적 시스템 및 그 방법{SYSTEM FOR TRACKING LOCATION USING ACCESS POINT AND IMU AND METHOD THEREOF}Location tracking system and method using AP and IMU

본 발명은 AP 및 IMU를 이용한 위치추적 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, iOS 기반의 사용자 단말기의 위치를 정확히 추적하기 위한 AP 및 IMU를 이용한 위치추적 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a location tracking system and method using an AP and an IMU, and to a location tracking system and a method using an AP and an IMU for accurately tracking the location of an iOS-based user terminal.

기존의 스마트폰을 활용한 실내 위치 측위 방안은 실내에 설치된 Wi-Fi AP (Access Point)를 통해 실내 지도를 스마트폰으로부터 전달 받은 후 Wi-Fi AP로부터 제공받는 RSS(Received Signal Strength) 값을 통해 사용자의 위치를 추적하는 방식을 이용하였다.The indoor positioning method using an existing smartphone receives an indoor map from a smartphone through a Wi-Fi AP (Access Point) installed indoors, and then uses the RSS (Received Signal Strength) value provided from the Wi-Fi AP. A method of tracking the user's location was used.

하지만, 지난 19년 9월 Apple 사의 iOS 13 업데이트로 인한 Wi-Fi 정보 제공 정책 변화로 인해 Wi-Fi AP로부터 RSS값을 수신할 수 없는 문제가 존재한다.However, there is a problem in that the RSS value cannot be received from the Wi-Fi AP due to a change in the Wi-Fi information provision policy caused by Apple's iOS 13 update in September 2019.

따라서, iPhone 사용자들의 실내 환경에서 Wi-Fi AP를 통한 사용자 위치 측위 기술에 스마트폰에 탑재된 관성 측정 센서(Inertial Measurement Unit; IMU)를 통해 사용자의 현재 위치를 계산할 수 있는 방법이 필요하게 되었다.Therefore, in the indoor environment of iPhone users, a method for calculating the user's current location through the inertial measurement unit (IMU) installed in the smartphone is needed for the user location positioning technology through the Wi-Fi AP.

본 발명의 배경이 되는 기술은 한국등록특허 제10-1600561호(2016.03.07. 공고)에 개시되어 있다.The technology that is the background of the present invention is disclosed in Korean Patent No. 10-1600561 (2016.03.07. Announcement).

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 iOS 기반의 사용자 단말기의 위치를 정확히 추적하기 위한 AP 및 IMU를 이용한 위치추적 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide a location tracking system and method using an AP and an IMU for accurately tracking the location of an iOS-based user terminal.

이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 실시예에 따르면, AP 및 IMU를 이용한 위치추적 시스템을 이용한 위치추적 방법에 있어서, 주변에 설치된 AP(액세스 포인트)와의 근거리 통신을 통하여 사용자 단말기와 AP 사이의 거리 범위를 획득하는 단계, 상기 사용자 단말기에 설치된 관성측정장치(IMU)를 통해 데이터를 센싱하는 단계, 상기 센싱된 데이터를 글로벌 좌표계로 변환하여 변환 데이터를 획득하는 단계, 상기 변환 데이터를 이용하여 상기 사용자의 보행 여부를 판단하는 단계, 상기 사용자가 보행하는 것으로 판단되면, 상기 변환 데이터를 이용하여 상기 사용자의 보폭을 추정하는 단계, 상기 변환 데이터를 이용하여 상기 사용자의 방향을 추정하는 단계, 상기 변환 데이터와 상기 사용자의 보폭을 PDR(Pedestrian Dead Reckoning) 기법에 적용하여 상기 사용자의 위치를 추정하는 단계, 그리고 상기 추정된 사용자의 현재 위치에 대한 좌표와 상기 AP 사이의 좌표를 통해 획득한 거리가 상기 사용자 단말기와 AP 사이의 거리 범위 내에 포함되면 상기 추정된 사용자의 위치를 현재 위치로 결정하는 단계를 포함한다.According to an embodiment of the present invention for achieving this technical problem, in a location tracking method using a location tracking system using an AP and an IMU, a distance between a user terminal and an AP through short-range communication with an AP (access point) installed nearby Acquiring a range, sensing data through an inertial measurement unit (IMU) installed in the user terminal, converting the sensed data into a global coordinate system to obtain converted data, using the converted data to the user determining whether to walk, if it is determined that the user is walking, estimating the stride length of the user using the converted data, estimating the direction of the user using the converted data, the converted data and estimating the user's location by applying the user's stride length to a Pedestrian Dead Reckoning (PDR) technique, and a distance obtained through coordinates between the estimated current location of the user and the AP is determined by the user. and determining the estimated user's location as the current location when it is included within the distance range between the terminal and the AP.

상기 사용자 단말기와 AP 사이의 거리 범위를 획득하는 단계는, 상기 AP의 수신신호강도(RSSI)를 이용하여 상기 사용자 단말기와 AP 사이의 거리 범위를 획득하되, 상기 사용자 단말기와 AP 사이의 거리 범위에 따라 인근 상태(immediate), 근거리 상태(near), 원거리 상태(far) 및 확인불가 상태(unknown)로 구분할 수 있다.The obtaining of the distance range between the user terminal and the AP includes obtaining a distance range between the user terminal and the AP using a received signal strength (RSSI) of the AP, but in the distance range between the user terminal and the AP Accordingly, it can be divided into an immediate state, a near state, a far state, and an unknown state.

상기 추정된 사용자의 현재 위치에 대한 좌표와 상기 AP 사이의 좌표를 통해 획득한 거리가 상기 사용자 단말기와 AP 사이의 거리 범위 내에 포함되지 않으면 상기 사용자의 위치를 상기 RSSI 값에 기반하여 보정하는 단계를 더 포함할 수 있다.If the estimated distance obtained through the coordinates for the current location of the user and the coordinates between the AP is not included within the distance range between the user terminal and the AP, correcting the user's location based on the RSSI value; may include more.

상기 사용자의 위치를 상기 RSSI 값에 기반하여 보정하는 단계는, 상기 추정된 사용자의 현재 위치에 대한 좌표와 상기 AP 사이의 좌표를 통해 획득한 거리가 상기 사용자 단말기와 AP 사이의 거리 범위 보다 짧으면, 상기 사용자 단말기와 상기 AP 사이를 연결하는 가상의 직선을 연장하여, 상기 AP의 해당 거리 범위에 대응하는 내측원과 교차되는 지점을 상기 사용자의 현재 위치로 결정할 수 있다.In the step of correcting the user's location based on the RSSI value, if the distance obtained through the estimated coordinates for the current location of the user and the coordinates between the AP is shorter than the distance range between the user terminal and the AP, By extending a virtual straight line connecting the user terminal and the AP, a point intersecting the inner circle corresponding to the corresponding distance range of the AP may be determined as the current location of the user.

상기 사용자의 위치를 상기 RSSI 값에 기반하여 보정하는 단계는, 상기 추정된 사용자의 현재 위치에 대한 좌표와 상기 AP 사이의 좌표를 통해 획득한 거리가 상기 사용자 단말기와 AP 사이의 거리 범위 보다 길면, 상기 사용자 단말기와 상기 AP 사이를 연결하는 직선과, 상기 AP의 해당 거리 범위에 대응하는 외측원과 교차되는 지점을 상기 사용자의 현재 위치로 결정할 수 있다.In the step of correcting the user's location based on the RSSI value, if the distance obtained through the estimated coordinates for the current location of the user and the coordinates between the AP is longer than the distance range between the user terminal and the AP, A point intersecting a straight line between the user terminal and the AP and an outer circle corresponding to the corresponding distance range of the AP may be determined as the current location of the user.

상기 사용자의 보행 여부를 판단하는 단계는, 상기 관성측정장치로부터 측정된 가속도 값이 임계 값(

Figure pat00001
) 이상인 경우, 상기 사용자가 보행하는 것으로 판단할 수 있다.In the step of determining whether the user is walking, the acceleration value measured from the inertia measurement device is a threshold value (
Figure pat00001
) or more, it may be determined that the user is walking.

상기 사용자의 보폭을 추정하는 단계는, 상기 변환 데이터를 아래의 수학식에 적용하여 상기 사용자의 보폭을 추정할 수 있다.The estimating of the user's stride length may include estimating the user's stride length by applying the converted data to the following equation.

Figure pat00002
Figure pat00002

여기서,

Figure pat00003
는 상기 사용자의 보폭이고,
Figure pat00004
는 최대 가속도 값,
Figure pat00005
은 최소 가속도 값,
Figure pat00006
는 보정상수이다.here,
Figure pat00003
is the stride length of the user,
Figure pat00004
is the maximum acceleration value,
Figure pat00005
is the minimum acceleration value,
Figure pat00006
is the correction constant.

상기 사용자의 위치를 추정하는 단계는, 아래의 수학식을 이용하여 상기 사용자의 위치를 추정할 수 있다.In the estimating of the user's location, the user's location may be estimated using the following equation.

Figure pat00007
Figure pat00007

여기서,

Figure pat00008
Figure pat00009
는 상기 사용자의 초기 위치이고,
Figure pat00010
Figure pat00011
는 k번째로 이동한 상기 사용자의 위치이고,
Figure pat00012
은 상기 사용자의 보폭,
Figure pat00013
은 상기 사용자의 방향성이다.here,
Figure pat00008
and
Figure pat00009
is the initial location of the user,
Figure pat00010
and
Figure pat00011
is the location of the user who moved to the k-th,
Figure pat00012
is the user's stride length,
Figure pat00013
is the direction of the user.

상기 관성측정장치는, 자이로 센서, 가속도 센서, 지자기 센서 및 나침반 센서를 포함할 수 있다.The inertial measurement device may include a gyro sensor, an acceleration sensor, a geomagnetic sensor, and a compass sensor.

상기 사용자 단말기는, iOS 운영체계를 기반일 수 있다.The user terminal may be based on an iOS operating system.

상기 인근 상태는 상기 AP로부터 제1 기준 거리 이내에 상기 사용자 단말기가 존재하는 경우를 나타내며, 상기 근거리 상태는 상기 AP로부터 제1 기준 거리 이상 제2 기준 거리보다 작은 거리에 상기 사용자 단말기가 존재하는 경우를 나타내며, 상기 원거리 상태는 상기 AP로부터 제2 기준 거리 이상 제3 기준 거리보다 작은 거리에 상기 사용자 단말기가 존재하는 경우를 나타내며, 상기 확인불가 상태는 상기 AP로부터 제3 기준 거리 이상의 거리에 상기 사용자 단말기가 존재하는 경우를 나타낼 수 있다.The nearby state represents a case in which the user terminal exists within a first reference distance from the AP, and the near state represents a case in which the user terminal exists at a distance greater than the first reference distance and less than a second reference distance from the AP. The remote state indicates a case in which the user terminal is present at a distance greater than a second reference distance and less than a third reference distance from the AP, and the unconfirmed state is the user terminal at a distance greater than or equal to a third reference distance from the AP. may indicate the presence of

본 발명의 다른 실시예에 따르면, AP 및 IMU를 이용한 위치추적 시스템에 있어서, 주변에 설치된 AP(액세스 포인트)와의 근거리 통신을 통하여 사용자 단말기와 AP 사이의 거리 범위를 획득하는 통신부, 상기 사용자 단말기에 설치된 관성측정장치(IMU)를 통해 데이터를 센싱하는 데이터 센싱부, 상기 센싱된 데이터를 글로벌 좌표계로 변환하여 변환 데이터를 획득하는 변환 데이터 획득부, 상기 변환 데이터를 이용하여 상기 사용자의 보행 여부를 판단하고, 상기 사용자가 보행하는 것으로 판단되면, 상기 변환 데이터를 이용하여 상기 사용자의 보폭과, 상기 사용자의 방향을 추정하는 위치 추정부, 상기 변환 데이터와 상기 사용자의 보폭을 PDR(Pedestrian Dead Reckoning) 기법에 적용하여 상기 사용자의 위치를 추정하는 위치 추정부, 그리고 상기 추정된 사용자의 현재 위치에 대한 좌표와 상기 AP 사이의 좌표를 통해 획득한 거리가 상기 사용자 단말기와 AP 사이의 거리 범위 내에 포함되면 상기 추정된 사용자의 위치를 현재 위치로 결정하는 제어부를 포함한다.According to another embodiment of the present invention, in a location tracking system using an AP and an IMU, a communication unit for obtaining a distance range between a user terminal and an AP through short-range communication with an AP (access point) installed in the vicinity, the user terminal A data sensing unit that senses data through an installed inertial measurement unit (IMU), a transformation data acquisition unit that converts the sensed data into a global coordinate system to obtain transformation data, and determines whether the user walks by using the transformation data and, when it is determined that the user is walking, a position estimator for estimating the user's stride and the direction of the user using the converted data, and a Pedestrian Dead Reckoning (PDR) technique for the converted data and the user's stride a location estimator for estimating the user's location by applying to, and a distance obtained through the estimated coordinates for the current location of the user and the coordinates between the AP is included in the distance range between the user terminal and the AP. and a control unit that determines the estimated user's location as the current location.

이와 같이 본 발명에 따르면, 기존의 실내 위치 측위 기법에서 사용하는 Wi-Fi AP의 추가 설치할 필요 없이 기존에 배치된 최소한의 Wi-Fi AP를 통해 시작위치를 파악하면 스마트폰의 IMU센서를 통해 사용자의 위치를 추정할 수 있다.As described above, according to the present invention, when the starting position is determined through the minimum Wi-Fi AP deployed without the need for additional installation of the Wi-Fi AP used in the existing indoor positioning technique, the user can use the IMU sensor of the smartphone. location can be estimated.

또한, 재난 환경과 같은 외부 통신이 어려운 상황에서 효과적인 위치 추정이 가능할 수 있다.In addition, effective location estimation may be possible in a situation where external communication is difficult, such as in a disaster environment.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 위치추적 시스템의 구성을 설명하기 위한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 위치추적 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 도 2의 S210 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 2의 S240 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 2의 S280 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 도 2의 S290 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 위치추적 방법을 설명한 블록도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 위치추척 시스템을 이용하여 실내에서의 위치를 추적한 결과를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 위치추적 시스템과 기존의 PDR기법만 사용한 경우의 정확도를 나타낸 도면이다.
1 is a configuration diagram for explaining the configuration of a location tracking system according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a location tracking method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram for explaining step S210 of FIG. 2 .
FIG. 4 is a diagram for explaining step S240 of FIG. 2 .
FIG. 5 is a diagram for explaining step S280 of FIG. 2 .
6A and 6B are diagrams for explaining step S290 of FIG. 2 .
7 is a block diagram illustrating a location tracking method according to an embodiment of the present invention.
8 is a diagram illustrating a result of tracking a location indoors using a location tracking system according to an embodiment of the present invention.
9 is a view showing the accuracy in the case of using only the location tracking system and the existing PDR technique according to an embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art can easily carry out the present invention. However, the present invention may be embodied in several different forms and is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.Then, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement them.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 위치추적 시스템의 구성을 설명하기 위한 구성도이다.1 is a configuration diagram for explaining the configuration of a location tracking system according to an embodiment of the present invention.

도 1에서 나타낸 것처럼, 본 발명의 실시예에 따른 위치추척 시스템(100)은 통신부(110), 데이터 센싱부(120), 변환 데이터 획득부(130), 방향 추정부(140), 위치 추정부(150) 및 제어부(160)를 포함한다.As shown in FIG. 1 , the location tracking system 100 according to an embodiment of the present invention includes a communication unit 110 , a data sensing unit 120 , a converted data obtaining unit 130 , a direction estimation unit 140 , and a location estimation unit. 150 and a control unit 160 .

먼저, 통신부(110)는 사용자 단말기와 AP 사이의 거리 범위를 획득한다.First, the communication unit 110 obtains a distance range between the user terminal and the AP.

이때, 통신부(110)는 AP의 수신신호강도(RSSI)를 이용하여 사용자 단말기와 AP 사이의 거리 범위를 획득하되, 사용자 단말기와 AP 사이의 거리 범위에 따라 인근 상태(immediate), 근거리 상태(near), 원거리 상태(far) 및 확인불가 상태(unknown)로 구분한다.At this time, the communication unit 110 acquires the distance range between the user terminal and the AP by using the RSSI of the AP, but according to the distance range between the user terminal and the AP, an immediate state, a near state (near) ), the far state and the unknown state.

또한, 인근 상태는 AP로부터 제1 기준 거리 이내에 상기 사용자 단말기가 존재하는 경우를 나타내며, 근거리 상태는 AP로부터 제1 기준 거리 이상 제2 기준 거리보다 작은 거리에 사용자 단말기가 존재하는 경우를 나타내며, 원거리 상태는 AP로부터 제2 기준 거리 이상 제3 기준 거리보다 작은 거리에 사용자 단말기가 존재하는 경우를 나타내며, 확인불가 상태는 AP로부터 제3 기준 거리 이상의 거리에 사용자 단말기가 존재하는 경우를 나타낸다.In addition, the nearby state indicates a case in which the user terminal is present within a first reference distance from the AP, and the near state indicates a case in which the user terminal is present at a distance greater than the first reference distance and smaller than the second reference distance from the AP, The state indicates a case in which the user terminal is present at a distance greater than the second reference distance from the AP and less than the third reference distance, and the unverifiable state indicates a case in which the user terminal is present at a distance greater than or equal to the third reference distance from the AP.

이때, 제1 내지 제3 기준거리는 각각 5m, 10m 및 15m로 설정될 수 있으며, 위치추적 시스템(100)의 설정에 따라 달라질 수 있다.In this case, the first to third reference distances may be set to 5 m, 10 m, and 15 m, respectively, and may vary according to the setting of the location tracking system 100 .

또한, 수신신호강도(RSSI)는 무선 수신기에서 수신되는 신호 전력을 의미하며, 본 발명의 실시예에서는 AP로부터 사용자 단말기 사이의 거리 범위를 측정하기 위해 사용한다.In addition, the received signal strength (RSSI) refers to the signal power received by the wireless receiver, and is used to measure the distance range between the AP and the user terminal in the embodiment of the present invention.

여기서, 사용자 단말기는 휴대가 가능한 사용자 단말기로서, 노트북 컴퓨터, 스마트 패드 또는 스마트 폰 등과 같이 유선 또는 무선으로 네트워크에 접속하여 정보를 주고받을 수 있는 기기로 구현되며 iOS 운영체제로 구동되는 단말기를 의미한다.Here, the user terminal is a portable user terminal, implemented as a device capable of exchanging information by connecting to a network by wire or wireless such as a notebook computer, a smart pad, or a smart phone, and means a terminal driven by the iOS operating system.

또한, AP(액세스 포인트)는 무선 장치를 네트워크를 통해 다른 유선 장치에 연결하도록 지원하는 장비로, 본 발명의 실시예에서는 와이파이(Wi-Fi) 장비를 의미한다.Also, an AP (Access Point) is a device that supports a wireless device to connect to another wired device through a network, and in the embodiment of the present invention, it means a Wi-Fi device.

다음으로, 데이터 센싱부(120)는 사용자 단말기에 설치된 관성측정장치(IMU)를 통해 데이터를 센싱한다.Next, the data sensing unit 120 senses data through an inertial measurement unit (IMU) installed in the user terminal.

여기서, 관성측정장치(IMU)는 가속도센서, 회전 센서 및 자력센서를 이용하여 신체의 특정한 힘, 각도 비율 및 때로는 신체를 둘러싼 자기장을 측정하기 위한 장치로, 본 발명의 실시예에서는 사용자 단말기에 설치되어 각각의 데이터를 센싱한다.Here, the inertial measurement unit (IMU) is a device for measuring a specific force, an angular ratio of the body, and sometimes a magnetic field surrounding the body using an acceleration sensor, a rotation sensor, and a magnetic force sensor, and is installed in a user terminal in the embodiment of the present invention to sense each data.

다음으로, 변환 데이터 획득부(130)는 센싱된 데이터를 글로벌 좌표계로 변환하여 변환 데이터를 획득한다.Next, the transform data acquisition unit 130 converts the sensed data into a global coordinate system to obtain transform data.

여기서, 글로벌 좌표계는 본초자오선(Prime Meridian)을 기준으로 위도, 경도 및 높이를 나타내는 좌표계이며, 본 발명에서는 센싱된 로컬 좌표계를 글로벌 좌표계로 변환하여 사용한다.Here, the global coordinate system is a coordinate system representing latitude, longitude, and height based on a prime meridian, and the present invention converts the sensed local coordinate system into a global coordinate system and uses it.

다음으로, 방향 추정부(140)는 변환 데이터를 이용하여 사용자의 보행 여부를 판단하고, 사용자가 보행하는 것으로 판단되면, 변환 데이터를 이용하여 사용자의 보폭을 추정한다.Next, the direction estimator 140 determines whether the user walks using the converted data, and when it is determined that the user is walking, estimates the user's stride length using the converted data.

그리고, 위치 추정부(150)는 변환 데이터를 이용하여 사용자의 방향과 사용자의 보폭을 PDR(Pedestrian Dead Reckoning) 기법에 적용하여 사용자의 위치를 추정한다.Then, the position estimator 150 estimates the position of the user by applying the direction and the stride length of the user to the Pedestrian Dead Reckoning (PDR) technique using the converted data.

여기서, PDR 기법은 복수의 센서를 사용하여 사람이 이동하는 속도, 가속도, 방향 및 거리와 같은 이동 정보를 파악하여 출발지점으로부터의 상대위치를 산출하는 알고리즘으로, 본 발명의 실시예에서는 사용자의 위치를 추정하기 위해 사용한다.Here, the PDR technique is an algorithm for calculating the relative position from the starting point by grasping movement information such as the speed, acceleration, direction and distance at which a person moves using a plurality of sensors, and in the embodiment of the present invention, the user's position used to estimate

다음으로, 제어부(160)는 추정된 사용자의 현재 위치에 대한 좌표와 AP 사이의 좌표를 통해 획득한 거리가 사용자 단말기와 AP 사이의 거리 범위 내에 포함여부를 판단한다.Next, the controller 160 determines whether a distance obtained through the estimated coordinates for the current location of the user and the coordinates between the AP is included in the distance range between the user terminal and the AP.

이때, 추정된 사용자의 현재 위치에 대한 좌표와 상기 AP 사이의 좌표를 통해 획득한 거리가 사용자 단말기와 AP 사이의 거리 범위 내에 포함되지 않으면, 제어부(160)는 사용자의 위치를 RSSI 값에 기반하여 보정한다.At this time, if the estimated distance obtained through the coordinates for the current location of the user and the coordinates between the AP is not included in the distance range between the user terminal and the AP, the controller 160 determines the location of the user based on the RSSI value. Correct.

즉, 추정된 사용자의 현재 위치에 대한 좌표와 상기 AP 사이의 좌표를 통해 획득한 거리가 상기 사용자 단말기와 AP 사이의 거리 범위 보다 짧으면, 제어부(160)는 사용자 단말기와 상기 AP 사이를 연결하는 가상의 직선을 연장하여, AP의 해당 거리 범위에 대응하는 내측원과 교차되는 지점을 사용자의 현재 위치로 결정한다.That is, if the distance obtained through the estimated coordinates for the current location of the user and the coordinates between the AP is shorter than the range of the distance between the user terminal and the AP, the controller 160 controls a virtual connection between the user terminal and the AP. By extending the straight line of the AP, a point intersecting the inner circle corresponding to the corresponding distance range of the AP is determined as the current location of the user.

이하에서는 도 2 내지 도 7을 이용하여 본 발명의 실시예에 따른 위치추적 방법을 설명한다.Hereinafter, a location tracking method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 7 .

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 위치추적 방법을 설명하기 위한 순서도이다.2 is a flowchart illustrating a location tracking method according to an embodiment of the present invention.

먼저, 통신부(110)는 사용자 단말기와 AP 사이의 거리 범위를 획득한다(S210).First, the communication unit 110 obtains a distance range between the user terminal and the AP (S210).

이때, 사용자 단말기와 AP 사이의 거리 범위는 인근 상태, 근거리 상태, 원거리 상태 및 확인 불가 상태를 의미한다.In this case, the distance range between the user terminal and the AP means a nearby state, a near state, a remote state, and an unverifiable state.

도 3은 도 2의 S210 단계를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 3 is a diagram for explaining step S210 of FIG. 2 .

도 3에서 나타낸 것처럼, AP 사이의 거리 범위는 AP를 기준으로 제1 내지 제3 기준 거리를 반지름으로 하는 범위를 의미한다.As shown in FIG. 3 , the distance range between the APs means a range in which the first to third reference distances are radii with respect to the AP.

이때, 통신부(110)는 AP로부터 제1 기준 거리 이내에 사용자 단말기가 존재하는 경우를 인근 상태로 설정하고, AP로부터 제1 기준 거리 이상 제2 기준 거리보다 작은 거리에 사용자 단말기가 존재하는 경우를 근거리 상태로 설정한다.In this case, the communication unit 110 sets the case where the user terminal exists within the first reference distance from the AP as a nearby state, and sets the case where the user terminal exists at a distance greater than the first reference distance from the AP and less than the second reference distance as the short-range state. set to state

또한, 통신부(110)는 AP로부터 제2 기준 거리 이상 제3 기준 거리보다 작은 거리에 사용자 단말기가 존재하는 경우를 원거리 상태로 설정하고, AP로부터 제3 기준 거리 이상의 거리에 사용자 단말기가 존재하는 경우를 확인불가 상태로 설정한다.In addition, the communication unit 110 sets the case in which the user terminal is present at a distance greater than the second reference distance and less than the third reference distance from the AP as the remote state, and when the user terminal is present at a distance greater than or equal to the third reference distance from the AP. is set to unverifiable.

다음으로, 데이터 센싱부(120)는 사용자 단말기에 부착된 관성측정장치(IMU)를 통해 데이터를 센싱한다(S220).Next, the data sensing unit 120 senses data through an inertial measurement unit (IMU) attached to the user terminal ( S220 ).

즉, 데이터 센싱부(120)는 관성측정장치를 통해 사용자의 움직임에 대한 가속도, 회전반경 및 진행방향에 대한 데이터를 센싱한다.That is, the data sensing unit 120 senses data on the acceleration, the rotation radius, and the moving direction of the user's movement through the inertia measurement device.

다음으로, 변환 데이터 획득부(130)는 센싱된 데이터를 글로벌 좌표계로 변환하여 변환 데이터를 획득한다(S230).Next, the transform data acquisition unit 130 converts the sensed data into a global coordinate system to obtain transform data (S230).

이때, 변환 데이터 획득부(130)는 센싱된 데이터를 저역통과 필터에 적용하여 센싱된 데이터를 전처리하고, 전처리된 데이터를 글로벌 좌표계로 변환하여 변환 데이터를 획득한다.In this case, the transformed data acquisition unit 130 pre-processes the sensed data by applying the sensed data to the low-pass filter, and converts the pre-processed data into a global coordinate system to obtain transformed data.

다음으로, 방향 추정부(140)는 현재 사용자가 보행중인지 여부를 판단한다(S240).Next, the direction estimator 140 determines whether the current user is walking ( S240 ).

도 4는 도 2의 S240 단계를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 4 is a diagram for explaining step S240 of FIG. 2 .

즉, 도 4에서 나타낸 것처럼, 방향 추정부(140)는 관성측정장치로부터 측정된 3축 가속도 값이 임계 값(

Figure pat00014
)이상인 상태에서 최대 가속도 값(A_max)에 도달한뒤 임계 값보다 작은 값을 가지는 경우, 사용자가 보행하는 것으로 판단한다.That is, as shown in FIG. 4 , the direction estimator 140 determines that the 3-axis acceleration value measured from the inertial measurement device is the threshold value (
Figure pat00014
) or higher, when it reaches the maximum acceleration value (A_max) and has a value smaller than the threshold value, it is determined that the user is walking.

여기서, 사용자가 보행중이 아닌 경우, 방향 추정부(140)는 지속적으로 사용자의 보행여부를 판단한다.Here, when the user is not walking, the direction estimator 140 continuously determines whether the user is walking.

반면에, 사용자가 보행중인 경우, 방향 추정부(140)는 변환 데이터를 이용하여 사용자의 보폭 및 방향을 추정한다(S250).On the other hand, when the user is walking, the direction estimator 140 estimates the user's stride length and direction using the converted data (S250).

즉, 방향 추정부(140)는 변환 데이터를 아래의 수학식 1에 적용하여 사용자의 보폭을 추정한다.That is, the direction estimator 140 estimates the user's stride length by applying the transformed data to Equation 1 below.

Figure pat00015
Figure pat00015

여기서,

Figure pat00016
는 상기 사용자의 보폭이고,
Figure pat00017
는 최대 가속도 값,
Figure pat00018
은 최소 가속도 값,
Figure pat00019
는 보정상수이다.here,
Figure pat00016
is the stride length of the user,
Figure pat00017
is the maximum acceleration value,
Figure pat00018
is the minimum acceleration value,
Figure pat00019
is the correction constant.

다음으로, 위치 추정부(150)는 변환 데이터와 사용자의 보폭을 PDR 기법에 적용하여 사용자의 위치를 추정한다(S260).Next, the location estimator 150 estimates the location of the user by applying the converted data and the user's stride to the PDR technique ( S260 ).

즉, 위치 추정부(150)는 아래의 수학식 2를 이용하여 사용자의 위치를 추정한다.That is, the location estimator 150 estimates the user's location using Equation 2 below.

Figure pat00020
Figure pat00020

여기서,

Figure pat00021
Figure pat00022
는 사용자의 초기 위치이고,
Figure pat00023
Figure pat00024
는 k번째로 이동한 사용자의 위치이고,
Figure pat00025
은 사용자의 보폭,
Figure pat00026
은 사용자의 방향성이다.here,
Figure pat00021
and
Figure pat00022
is the user's initial location,
Figure pat00023
and
Figure pat00024
is the location of the user who moved to the kth,
Figure pat00025
is the user's stride length,
Figure pat00026
is the user's direction.

여기서, 사용자의 방향성(

Figure pat00027
)은 관성측정장치을 통해 측정된 데이터를 iOS의 CoreLocation 라이브러리로부터 제공되는 CLHeading 클래스를 통해 연산된다.Here, the user's direction (
Figure pat00027
) is calculated through the CLHeading class provided from the CoreLocation library of iOS on the data measured through the inertial measurement device.

다음으로, 제어부(160)는 추정된 사용자의 현재 위치에 대한 좌표와 AP 사이의 좌표를 통해 획득한 거리가 사용자 단말기와 AP 사이의 거리 범위 내에 포함여부를 판단한다(S270). Next, the controller 160 determines whether a distance obtained through the estimated coordinates for the current location of the user and the coordinates between the AP is included in the range of the distance between the user terminal and the AP (S270).

즉, 추정된 사용자의 현재 위치에 대한 좌표가 인근 상태, 근거리 상태, 원거리 상태 또는 확인불가 상태 중에서 어디에 위치하는지 판단한다.That is, it is determined where the estimated coordinates for the current location of the user are located among the nearby state, the near state, the remote state, or the unconfirmable state.

다음으로, 획득한 거리가 사용자 단말기와 AP 사이의 거리 범위 내에 포함되면, 제어부(160)는 추정된 사용자의 위치를 현재 위치로 결정한다(S280).Next, if the acquired distance is included in the distance range between the user terminal and the AP, the controller 160 determines the estimated user's location as the current location (S280).

도 5는 도 2의 S280 단계를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 5 is a diagram for explaining step S280 of FIG. 2 .

예를 들어, 도 5에서 나타낸 것과 같이, 추정된 사용자의 현위치가 AP로부터 근거리 상태인 경우, 제어부(160)는 추정된 사용자의 위치를 현재 위치로 결정한다.For example, as shown in FIG. 5 , when the estimated user's current location is in a short distance from the AP, the controller 160 determines the estimated user's location as the current location.

반면에, 획득한 거리가 사용자 단말기와 AP 사이의 거리 범위 내에 포함되지 않으면, 제어부(160)는 추정된 사용자의 위치를 RSSI 값에 기반하여 보정한다(S290).On the other hand, if the acquired distance is not included in the distance range between the user terminal and the AP, the controller 160 corrects the estimated user's location based on the RSSI value (S290).

도 6a 및 도 6b는 도 2의 S290 단계를 설명하기 위한 도면이다.6A and 6B are diagrams for explaining step S290 of FIG. 2 .

예를 들어, 도 6a에서 나타낸 것처럼, 추정된 사용자의 현 위치가 제2 기준거리 밖에 존재하는 경우, 제어부(160)는 추정된 사용자의 현위치와 AP를 가상의 직선으로 연결하고, 해당 거리 범위에 대응하는 외측원과 교차되는 지점을 사용자의 현재 위치로 보정한다.For example, as shown in FIG. 6A , when the estimated user's current location is outside the second reference distance, the controller 160 connects the estimated user's current location and the AP with a virtual straight line, and the corresponding distance range A point that intersects the outer circle corresponding to .

또 다른 예를 들어, 도 6b에서 나타낸 것처럼, 추정된 사용자의 현 위치가 제1 기준거리 내에 존재하는 경우, 제어부(160)는 추정된 사용자의 현위치와 AP를 가상의 직선으로 연결하고, 해당 거리 범위에 대응하는 내측원과 교차되는 지점을 사용자의 현재 위치로 보정한다.As another example, as shown in FIG. 6B , when the estimated user's current location is within the first reference distance, the controller 160 connects the estimated user's current location and the AP with a virtual straight line, A point intersecting the inner circle corresponding to the distance range is corrected as the user's current location.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 위치추적 방법을 설명한 블록도이다.7 is a block diagram illustrating a location tracking method according to an embodiment of the present invention.

즉, 도 7에서 나타낸 것처럼, 본 발명의 실시예에 따른 위치추적 방법은 iOS 기반의 사용자 단말기의 Wi-Fi 신호와 관성측정장치로부터 센싱한 복수의 데이터를 이용하여 해당 사용자 단말기의 위치를 추적한다.That is, as shown in FIG. 7 , the location tracking method according to an embodiment of the present invention tracks the location of the corresponding user terminal by using the Wi-Fi signal of the iOS-based user terminal and a plurality of data sensed from the inertial measurement device. .

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 위치추척 시스템을 이용하여 실내에서의 위치를 추적한 결과를 나타낸 도면이고, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 위치추적 시스템과 기존의 PDR기법만 사용한 경우의 정확도를 나타낸 도면이다.8 is a view showing a result of tracking a location indoors using a location tracking system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a case where only the location tracking system according to an embodiment of the present invention and the existing PDR technique are used A diagram showing the accuracy of

도 8에서 나타낸 것처럼, 파란색 선은 본 발명의 실시예에 따른 위치추적 시스템을 통해 추적된 사용자 위치이며, AP 신호를 이용함으로써 추적된 위치가 실제 이동한 위치로 보정됨을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 8 , the blue line is the user's location tracked through the location tracking system according to the embodiment of the present invention, and it can be confirmed that the tracked location is corrected to the actual moved location by using the AP signal.

또한, 도 9에서 나타낸 것처럼, 본 발명의 실시예에 따른 위치추적 시스템을 이용하여 위치를 추정한 결과가 기존의 PDR 기법만을 이용했을 때보다 20% 내지 30%의 오차를 감소시킨 것을 확인할 수 있다.In addition, as shown in FIG. 9 , it can be confirmed that the result of estimating the location using the location tracking system according to the embodiment of the present invention reduces the error by 20% to 30% compared to when only the conventional PDR technique is used. .

이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 기존의 실내 위치 측위 기법에서 사용하는 Wi-Fi AP의 추가 설치할 필요 없이 기존에 배치된 최소한의 Wi-Fi AP를 통해 시작위치를 파악하면 스마트폰의 IMU센서를 통해 사용자의 위치를 추정할 수 있다.As described above, according to an embodiment of the present invention, if the starting position is determined through the minimum Wi-Fi AP that has been previously deployed without the need for additional installation of the Wi-Fi AP used in the existing indoor positioning technique, the IMU sensor of the smartphone can estimate the user's location.

또한, 재난 환경과 같은 외부 통신이 어려운 상황에서 효과적인 위치 추정이 가능할 수 있다.In addition, effective location estimation may be possible in a situation where external communication is difficult, such as in a disaster environment.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명 되었으나 이는 예시적인 것이 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiment shown in the drawings, which is merely exemplary, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Accordingly, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

100: 위치추적 시스템, 110: 통신부,
120: 데이터 센싱부, 130: 변환 데이터 획득부,
140: 방향 추정부, 150: 위치 추정부,
160: 제어부
100: location tracking system, 110: communication unit,
120: data sensing unit, 130: converted data acquisition unit,
140: a direction estimator, 150: a position estimator,
160: control unit

Claims (18)

AP 및 IMU를 이용한 위치추적 시스템을 이용한 위치추적 방법에 있어서,
주변에 설치된 AP(액세스 포인트)와의 근거리 통신을 통하여 사용자 단말기와 AP 사이의 거리 범위를 획득하는 단계,
상기 사용자 단말기에 설치된 관성측정장치(IMU)를 통해 데이터를 센싱하는 단계,
상기 센싱된 데이터를 글로벌 좌표계로 변환하여 변환 데이터를 획득하는 단계,
상기 변환 데이터를 이용하여 상기 사용자의 보행 여부를 판단하는 단계,
상기 사용자가 보행하는 것으로 판단되면, 상기 변환 데이터를 이용하여 상기 사용자의 보폭을 추정하는 단계,
상기 변환 데이터를 이용하여 상기 사용자의 방향을 추정하는 단계,
상기 변환 데이터와 상기 사용자의 보폭을 PDR(Pedestrian Dead Reckoning) 기법에 적용하여 상기 사용자의 위치를 추정하는 단계, 그리고
상기 추정된 사용자의 현재 위치에 대한 좌표와 상기 AP 사이의 좌표를 통해 획득한 거리가 상기 사용자 단말기와 AP 사이의 거리 범위 내에 포함되면 상기 추정된 사용자의 위치를 현재 위치로 결정하는 단계를 포함하는 위치추적 방법.
In a location tracking method using a location tracking system using an AP and an IMU,
acquiring a distance range between the user terminal and the AP through short-distance communication with an AP (access point) installed in the vicinity;
Sensing data through an inertial measurement unit (IMU) installed in the user terminal;
converting the sensed data into a global coordinate system to obtain transformed data;
determining whether the user walks using the converted data;
estimating the stride length of the user using the converted data when it is determined that the user is walking;
estimating the direction of the user using the converted data;
estimating the location of the user by applying the converted data and the user's stride to a Pedestrian Dead Reckoning (PDR) technique; and
determining the estimated user's location as the current location when the distance obtained through the coordinates between the estimated user's current location and the AP is within a distance range between the user terminal and the AP location tracking method.
제1항에 있어서,
상기 사용자 단말기와 AP 사이의 거리 범위를 획득하는 단계는,
상기 AP의 수신신호강도(RSSI)를 이용하여 상기 사용자 단말기와 AP 사이의 거리 범위를 획득하되,
상기 사용자 단말기와 AP 사이의 거리 범위에 따라 인근 상태(immediate), 근거리 상태(near), 원거리 상태(far) 및 확인불가 상태(unknown)로 구분하는 위치 추적 방법.
According to claim 1,
The step of obtaining a distance range between the user terminal and the AP comprises:
Obtaining a distance range between the user terminal and the AP using the received signal strength (RSSI) of the AP,
A location tracking method divided into an immediate state, a near state, a far state, and an unknown state according to a distance range between the user terminal and the AP.
제1항에 있어서,
상기 추정된 사용자의 현재 위치에 대한 좌표와 상기 AP 사이의 좌표를 통해 획득한 거리가 상기 사용자 단말기와 AP 사이의 거리 범위 내에 포함되지 않으면 상기 사용자의 위치를 상기 RSSI 값에 기반하여 보정하는 단계를 더 포함하는 위치 추적 방법.
According to claim 1,
If the estimated distance obtained through the coordinates for the current location of the user and the coordinates between the AP is not included in the distance range between the user terminal and the AP, correcting the location of the user based on the RSSI value; More including location tracking methods.
제3항에 있어서,
상기 사용자의 위치를 상기 RSSI 값에 기반하여 보정하는 단계는,
상기 추정된 사용자의 현재 위치에 대한 좌표와 상기 AP 사이의 좌표를 통해 획득한 거리가 상기 사용자 단말기와 AP 사이의 거리 범위 보다 짧으면,
상기 사용자 단말기와 상기 AP 사이를 연결하는 가상의 직선을 연장하여, 상기 AP의 해당 거리 범위에 대응하는 내측원과 교차되는 지점을 상기 사용자의 현재 위치로 결정하는 위치 추적 방법.
4. The method of claim 3,
The step of correcting the user's location based on the RSSI value comprises:
If the distance obtained through the coordinates between the estimated coordinates for the current location of the user and the AP is shorter than the range of the distance between the user terminal and the AP,
A location tracking method for extending a virtual straight line connecting the user terminal and the AP to determine a point that intersects an inner circle corresponding to the corresponding distance range of the AP as the current location of the user.
제3항에 있어서,
상기 사용자의 위치를 상기 RSSI 값에 기반하여 보정하는 단계는,
상기 추정된 사용자의 현재 위치에 대한 좌표와 상기 AP 사이의 좌표를 통해 획득한 거리가 상기 사용자 단말기와 AP 사이의 거리 범위 보다 길면,
상기 사용자 단말기와 상기 AP 사이를 연결하는 직선과, 상기 AP의 해당 거리 범위에 대응하는 외측원과 교차되는 지점을 상기 사용자의 현재 위치로 결정하는 위치 추적 방법.
4. The method of claim 3,
The step of correcting the user's location based on the RSSI value comprises:
If the distance obtained through the coordinates between the estimated coordinates for the current location of the user and the AP is longer than the distance range between the user terminal and the AP,
A location tracking method for determining a point where a straight line connecting the user terminal and the AP and an outer circle corresponding to the corresponding distance range of the AP intersect as the current location of the user.
제2항에 있어서,
상기 사용자의 보행 여부를 판단하는 단계는,
상기 관성측정장치로부터 측정된 가속도 값이 임계 값(
Figure pat00028
) 이상인 경우, 상기 사용자가 보행하는 것으로 판단하는 위치 추적 방법.
3. The method of claim 2,
The step of determining whether the user walks,
The acceleration value measured from the inertial measurement device is a threshold value (
Figure pat00028
) or more, the location tracking method for determining that the user is walking.
제6항에 있어서,
상기 사용자의 보폭을 추정하는 단계는,
상기 변환 데이터를 아래의 수학식에 적용하여 상기 사용자의 보폭을 추정하는 위치추적 방법:
Figure pat00029

여기서,
Figure pat00030
는 상기 사용자의 보폭이고,
Figure pat00031
는 최대 가속도 값,
Figure pat00032
은 최소 가속도 값,
Figure pat00033
는 보정상수이다.
7. The method of claim 6,
The step of estimating the user's stride length,
A location tracking method for estimating the user's stride length by applying the converted data to the following equation:
Figure pat00029

here,
Figure pat00030
is the stride length of the user,
Figure pat00031
is the maximum acceleration value,
Figure pat00032
is the minimum acceleration value,
Figure pat00033
is the correction constant.
제7항에 있어서,
상기 사용자의 위치를 추정하는 단계는,
아래의 수학식을 이용하여 상기 사용자의 위치를 추정하는 위치추적 방법:
Figure pat00034

여기서,
Figure pat00035
Figure pat00036
는 상기 사용자의 초기 위치이고,
Figure pat00037
Figure pat00038
는 k번째로 이동한 상기 사용자의 위치이고,
Figure pat00039
은 상기 사용자의 보폭,
Figure pat00040
은 상기 사용자의 방향성이다.
8. The method of claim 7,
The step of estimating the location of the user,
A location tracking method for estimating the location of the user using the following equation:
Figure pat00034

here,
Figure pat00035
and
Figure pat00036
is the initial location of the user,
Figure pat00037
and
Figure pat00038
is the location of the user who moved to the k-th,
Figure pat00039
is the user's stride length,
Figure pat00040
is the direction of the user.
제1항에 있어서,
상기 관성측정장치는,
자이로 센서, 가속도 센서, 지자기 센서 및 나침반 센서를 포함하는 위치 추적 방법.
According to claim 1,
The inertial measurement device,
Position tracking method including gyro sensor, accelerometer sensor, geomagnetic sensor and compass sensor.
제1항에 있어서,
상기 사용자 단말기는
iOS 운영체계를 기반으로 하는 위치 추적 방법.
According to claim 1,
The user terminal is
A location tracking method based on the iOS operating system.
제2항에 있어서,
상기 인근 상태는 상기 AP로부터 제1 기준 거리 이내에 상기 사용자 단말기가 존재하는 경우를 나타내며,
상기 근거리 상태는 상기 AP로부터 제1 기준 거리 이상 제2 기준 거리보다 작은 거리에 상기 사용자 단말기가 존재하는 경우를 나타내며,
상기 원거리 상태는 상기 AP로부터 제2 기준 거리 이상 제3 기준 거리보다 작은 거리에 상기 사용자 단말기가 존재하는 경우를 나타내며,
상기 확인불가 상태는 상기 AP로부터 제3 기준 거리 이상의 거리에 상기 사용자 단말기가 존재하는 경우를 나타내는 위치추적 방법.
3. The method of claim 2,
The neighboring state indicates a case in which the user terminal exists within a first reference distance from the AP,
The short-range state represents a case in which the user terminal is present at a distance greater than a first reference distance and less than a second reference distance from the AP,
The remote state indicates a case in which the user terminal is present at a distance greater than a second reference distance and less than a third reference distance from the AP,
The unverifiable state is a location tracking method indicating a case in which the user terminal is present at a distance greater than or equal to a third reference distance from the AP.
AP 및 IMU를 이용한 위치추적 시스템에 있어서,
주변에 설치된 AP(액세스 포인트)와의 근거리 통신을 통하여 사용자 단말기와 AP 사이의 거리 범위를 획득하는 통신부,
상기 사용자 단말기에 설치된 관성측정장치(IMU)를 통해 데이터를 센싱하는 데이터 센싱부,
상기 센싱된 데이터를 글로벌 좌표계로 변환하여 변환 데이터를 획득하는 변환 데이터 획득부,
상기 변환 데이터를 이용하여 상기 사용자의 보행 여부를 판단하고, 상기 사용자가 보행하는 것으로 판단되면, 상기 변환 데이터를 이용하여 상기 사용자의 보폭과 상기 사용자의 방향을 추정하는 방향 추정부,
상기 변환 데이터와 상기 사용자의 보폭을 PDR(Pedestrian Dead Reckoning) 기법에 적용하여 상기 사용자의 위치를 추정하는 위치 추정부, 그리고
상기 추정된 사용자의 현재 위치에 대한 좌표와 상기 AP 사이의 좌표를 통해 획득한 거리가 상기 사용자 단말기와 AP 사이의 거리 범위 내에 포함되면 상기 추정된 사용자의 위치를 현재 위치로 결정하는 제어부를 포함하는 위치추적 시스템.
In the location tracking system using AP and IMU,
A communication unit that acquires a distance range between the user terminal and the AP through short-range communication with an AP (access point) installed in the vicinity;
A data sensing unit for sensing data through an inertial measurement unit (IMU) installed in the user terminal;
a transformation data acquisition unit that converts the sensed data into a global coordinate system to obtain transformation data;
a direction estimator for estimating the user's stride length and the direction of the user by using the converted data to determine whether the user walks by using the converted data, and when it is determined that the user is walking;
a position estimator for estimating the position of the user by applying the converted data and the stride length of the user to a Pedestrian Dead Reckoning (PDR) technique; and
and a controller configured to determine the estimated user's location as the current location when the distance obtained through the coordinates between the estimated user's current location and the AP is within a distance range between the user terminal and the AP. location tracking system.
제12항에 있어서,
상기 통신부는,
상기 AP의 수신신호강도(RSSI)를 이용하여 상기 사용자 단말기와 AP 사이의 거리 범위를 획득하되, 상기 사용자 단말기와 AP 사이의 거리 범위에 따라 인근 상태(immediate), 근거리 상태(near), 원거리 상태(far) 및 확인불가 상태(unknown)로 구분하는 위치추적 시스템.
13. The method of claim 12,
The communication unit,
A distance range between the user terminal and the AP is obtained using the received signal strength (RSSI) of the AP, and depending on the distance range between the user terminal and the AP, an immediate state, a near state, and a far state A location tracking system that distinguishes between (far) and unknown (unknown).
제12항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 추정된 사용자의 현재 위치에 대한 좌표와 상기 AP 사이의 좌표를 통해 획득한 거리가 상기 사용자 단말기와 AP 사이의 거리 범위 내에 포함되지 않으면 상기 사용자의 위치를 상기 RSSI 값에 기반하여 보정하는 위치추적 시스템.
13. The method of claim 12,
The control unit is
If the estimated distance obtained through the coordinates for the current location of the user and the coordinates between the AP is not included in the distance range between the user terminal and the AP, the location tracking for correcting the location of the user based on the RSSI value system.
제14항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 추정된 사용자의 현재 위치에 대한 좌표와 상기 AP 사이의 좌표를 통해 획득한 거리가 상기 사용자 단말기와 AP 사이의 거리 범위 보다 짧으면,
상기 사용자 단말기와 상기 AP 사이를 연결하는 가상의 직선을 연장하여, 상기 AP의 해당 거리 범위에 대응하는 내측원과 교차되는 지점을 상기 사용자의 현재 위치로 결정하는 위치추적 시스템.
15. The method of claim 14,
The control unit is
If the distance obtained through the coordinates between the estimated coordinates for the current location of the user and the AP is shorter than the range of the distance between the user terminal and the AP,
A location tracking system for extending a virtual straight line connecting the user terminal and the AP to determine a point that intersects the inner circle corresponding to the corresponding distance range of the AP as the current location of the user.
제14항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 추정된 사용자의 현재 위치에 대한 좌표와 상기 AP 사이의 좌표를 통해 획득한 거리가 상기 사용자 단말기와 AP 사이의 거리 범위 보다 길면,
상기 사용자 단말기와 상기 AP 사이를 연결하는 직선과, 상기 AP의 해당 거리 범위에 대응하는 외측원과 교차되는 지점을 상기 사용자의 현재 위치로 결정하는 위치추적 시스템.
15. The method of claim 14,
The control unit is
If the distance obtained through the coordinates between the estimated coordinates for the current location of the user and the AP is longer than the distance range between the user terminal and the AP,
A location tracking system for determining a point where a straight line connecting the user terminal and the AP and an outer circle corresponding to the corresponding distance range of the AP intersect as the current location of the user.
제12항에 있어서,
상기 사용자 단말기는
iOS 운영체계를 기반으로 하는 위치 추적 시스템.
13. The method of claim 12,
The user terminal is
A location tracking system based on the iOS operating system.
제13항에 있어서,
상기 인근 상태는 상기 AP로부터 제1 기준 거리 이내에 상기 사용자 단말기가 존재하는 경우를 나타내며,
상기 근거리 상태는 상기 AP로부터 제1 기준 거리 이상 제2 기준 거리보다 작은 거리에 상기 사용자 단말기가 존재하는 경우를 나타내며,
상기 원거리 상태는 상기 AP로부터 제2 기준 거리 이상 제3 기준 거리보다 작은 거리에 상기 사용자 단말기가 존재하는 경우를 나타내며,
상기 확인불가 상태는 상기 AP로부터 제3 기준 거리 이상의 거리에 상기 사용자 단말기가 존재하는 경우를 나타내는 위치추적 향상 시스템.
14. The method of claim 13,
The neighboring state indicates a case in which the user terminal exists within a first reference distance from the AP,
The short-range state represents a case in which the user terminal is present at a distance greater than a first reference distance and less than a second reference distance from the AP,
The remote state indicates a case in which the user terminal is present at a distance greater than a second reference distance and less than a third reference distance from the AP,
The unconfirmable state is a location tracking improvement system indicating a case in which the user terminal is located at a distance greater than or equal to a third reference distance from the AP.
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