KR101974002B1 - Method of positioning mobile device with seamless, high precision scheme - Google Patents

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KR101974002B1
KR101974002B1 KR1020180140082A KR20180140082A KR101974002B1 KR 101974002 B1 KR101974002 B1 KR 101974002B1 KR 1020180140082 A KR1020180140082 A KR 1020180140082A KR 20180140082 A KR20180140082 A KR 20180140082A KR 101974002 B1 KR101974002 B1 KR 101974002B1
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mobile terminal
csi
high precision
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wifi
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최증원
박준구
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국방과학연구소
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    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
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Abstract

According to the present invention, provided is a continuous high precision positioning method of a mobile terminal. The high precision positioning method comprises the steps of: determining to convert from a GPS positioning mode of the mobile terminal to a Wi-Fi based positioning mode; calculating a high precision CSI correction value based on a CSI measurement value corresponding to channel state information; and using the high precision CSI correction value to generate a high precision distance estimation value. Therefore, the high precision positioning method can enhance the continuity and stability of positioning information.

Description

이동단말의 연속적인 고정밀 측위 방법{Method of positioning mobile device with seamless, high precision scheme}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a positioning method for a mobile terminal,

본 발명은 이동단말의 연속적인 고정밀 측위 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 이동단말의 연속적인 고정밀 측위 방법 및 절차와 이를 이용하는 측위 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a continuous high precision positioning method of a mobile terminal. More particularly, the present invention relates to a continuous highly accurate positioning method and procedure of a mobile terminal and a positioning system using the same.

기존 이동단말의 위치 결정은 실외 환경에서는 GPS 위성신호를 이용해 안정적으로 이루어 진다. GPS 위성을 신호를 원활히 받을 수 있는 일반적인 실외환경에서는 얻어진 위치 정확도는 수 m 이내로 안정적이다. 그러나 도심 환경하에서는 가용한 GPS 위성의 수가 제한되어 계산되는 위치 정확도는 급격히 낮아지는 문제점이 발생되므로 이를 맵매칭(Map Matching)이나 관성항법의 일종인 DR(Dead Reckoning)과의 융합 측위 방법으로 해결하고 있다.The positioning of existing mobile terminal is stable by using GPS satellite signal in outdoor environment. In a typical outdoor environment where GPS satellite signals can be received smoothly, the positional accuracy obtained is stable within a few meters. However, under the urban environment, the location accuracy, which is calculated by the limited number of available GPS satellites, is rapidly reduced. Therefore, it is solved by the fusion method with MAP (Map Matching) or DR (Dead Reckoning) have.

GPS 위성 신호를 수신할 수 없는 실내의 경우에는 측위전용 네트워크를 구축하고 이와 연동해 위치를 결정하는 능동형 측위(Active Positioning) 방식과 기존 통신네트워크의 부가적인 기능을 이용해 위치 정보를 얻는 수동형 측위(Passive Positioning) 방식을 선택 적용할 수 있다. In case of an indoor room that can not receive GPS satellite signals, there is an active positioning method for establishing a positioning dedicated network and interlocking with it, and a passive positioning method for acquiring position information using an additional function of the existing communication network Positioning method can be applied.

이동단말에 실제 적용가능한 위치정보는, 일상적인 이동 단말의 경우 실내외를 넘나드는 사용환경을 전제했을 때, 실외에서 GPS 위성을 이용해 계산된 위치 정확도에 준하면서 안정적으로 실내에서도 획득 가능해야 한다. The location information that can be practically applied to the mobile terminal should be acquired stably in the indoor space in accordance with the positional accuracy calculated using the GPS satellites outdoors, assuming a usage environment that crosses indoor and outdoor in case of a mobile terminal.

일반적으로 실내 측위에서는 비용과 이동통신네트워크와의 연동성을 고려해 수동형 측위 방식이 우선된다. 이 경우 이동단말이 동시 지원하는 WiFi 에어 인터페이스의 수신신호세기(Received Signal Strength, 이하 RSS)를 이용한 측위방식이 보편적이다. 그러나 이중-모달(Bi-Modal) 통계적 분포 특성을 나타내는 RSS를 이용한 측위방식은 실외의 GPS 위치정보에 비해 상당히 큰 오차를 갖는 위치정보를 생성하기 때문에 실외와 실내, 위치정보의 정확성에 비대칭성이 발생하는 문제점을 갖고 있다. In general, in the case of indoor positioning, the passive positioning method takes priority in consideration of the cost and interworking with the mobile communication network. In this case, a positioning method using a received signal strength (RSS) of a WiFi air interface simultaneously supported by a mobile terminal is common. However, since the positioning method using bi-modal statistical distribution generates the position information having a considerably large error compared to the outdoor GPS position information, asymmetry in the accuracy of the outdoor, indoor, and position information .

따라서, 본 발명의 목적은 이동단말의 연속적인 고정밀 측위 방법 및 절차와 이를 이용하는 측위 시스템을 제공하는 것에 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a continuous highly accurate positioning method and procedure of a mobile terminal and a positioning system using the same.

또한, 본 발명의 목적은 채널 상태 정보(Channel State Information: CSI) 기반으로 이동단말의 연속적인 고정밀 측위 방법 및 절차와 이를 이용하는 측위 시스템을 제공하는 것에 있다.It is another object of the present invention to provide a continuous high precision positioning method and procedure of a mobile station based on channel state information (CSI) and a positioning system using the same.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 이동단말의 연속적인 고정밀 측위 방법이 제공된다. 상기 고정밀 측위 방법은, 상기 이동단말의 GPS 측위모드에서 WiFi 기반 측위모드로 변환 결정하는 단계; 채널 상태 정보에 해당하는 CSI 측정치에 기반하여, 고정밀 CSI 보정치를 계산하는 단계; 및 상기 고정밀 CSI 보정치를 이용해 고정밀 거리 추정치를 생성하는 단계를 포함하고, 측위정보의 연속성과 안정성을 높일 수 있다.In order to solve the above problems, a continuous high precision positioning method of a mobile terminal according to the present invention is provided. The high precision positioning method includes: determining a conversion from the GPS positioning mode of the mobile terminal to the WiFi based positioning mode; Calculating a high-precision CSI correction value based on a CSI measurement corresponding to channel state information; And generating a high-precision distance estimate using the high-precision CSI correction value, thereby increasing continuity and stability of the positioning information.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 고정밀 CSI 보정치는,

Figure 112018113335526-pat00001
이고, 여기서,
Figure 112018113335526-pat00002
는 중심 주파수,
Figure 112018113335526-pat00003
는 k 번째 서브캐리어 주파수,
Figure 112018113335526-pat00004
는 k 번째 서브캐리어의 CSI 크기의 절대값(Amplitude)일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the high-
Figure 112018113335526-pat00001
Lt; / RTI >
Figure 112018113335526-pat00002
The center frequency,
Figure 112018113335526-pat00003
Is the k < th > sub-carrier frequency,
Figure 112018113335526-pat00004
May be the absolute value (Amplitude) of the CSI size of the k-th subcarrier.

일 실시 예에 따르면, 상기 고정밀 거리 추정치는,

Figure 112018113335526-pat00005
이고, 여기서,
Figure 112018113335526-pat00006
는 빛의 속도, 300,000km/s,
Figure 112018113335526-pat00007
는 전파환경 변수,
Figure 112018113335526-pat00008
는 전파경로 환경에 따른 경로감쇄인자일 수 있다.According to one embodiment, the high precision distance estimate comprises:
Figure 112018113335526-pat00005
Lt; / RTI >
Figure 112018113335526-pat00006
The speed of light, 300,000 km / s,
Figure 112018113335526-pat00007
The propagation environment variable,
Figure 112018113335526-pat00008
May be a path attenuation factor depending on the propagation path environment.

일 실시 예에 따르면, 상기 WiFi 기반 측위모드로 변환 결정하는 단계는, GPS 신호가 1분 이상 수신되지 않는 경우, 상기 이동단말은 WiFi 운용모드를 활성화할 수 있다.According to one embodiment, the step of converting to the WiFi based positioning mode may enable the WiFi operating mode when the GPS signal is not received for more than one minute.

일 실시 예에 따르면, 상기 WiFi 기반 측위모드로 변환 결정하는 단계는, 상기 WiFi 운용모드가 활성화된 상기 이동단말은 실내측위를 위한 실내 Map 정보를 획득하고, RF지문(FingerPrint) DB 제공여부를 확인한 후 제공되는 경우, 해당 DB를 획득할 수 있다.According to one embodiment, the step of determining the conversion into the WiFi-based positioning mode includes: acquiring indoor map information for indoor positioning, in which the mobile terminal activated the WiFi operating mode, checking whether or not to provide an RF fingerprint DB If provided later, the corresponding DB can be acquired.

일 실시 예에 따르면, 상기 고정밀 거리 추정치를 생성하는 단계는, 상기 이동단말이 상기 CSI 측정치를 이용하여 상기 고정밀 거리 추정치를 도출한 후, 3개 이상의 AP와의 삼각측량 방법을 이용해 상기 이동단말의 위치를 계산할 수 있다. 또한, 상기 계산된 위치를 상기 실내 Map 정보에 표시하여 제공할 수 있다.According to an embodiment, the step of generating the high-precision distance estimate may comprise: obtaining, by the mobile terminal, the high-precision distance estimate using the CSI measurement value and then estimating the location of the mobile terminal using the triangulation method with three or more APs. Can be calculated. In addition, the calculated position can be displayed on the indoor map information.

일 실시 예에 따르면, 상기 이동단말이 상기 고정밀 CSI 보정치를 이용하여, 상기 RF지문(FingerPrint) DB 상에서 패턴 매칭을 수행할 수 있다. 또한, 상기 패턴 매칭이 이루어진 경우, 상기 이동단말이 상기 RF지문(FingerPrint) DB 상에서 해당 위치정보를 검출할 수 있다. 또한, 상기 해당 위치정보를 상기 실내 Map 정보에 표시하여 제공할 수 있다.According to an embodiment, the mobile terminal can perform pattern matching on the RF fingerprint DB using the high-precision CSI correction value. In addition, when the pattern matching is performed, the mobile terminal can detect the corresponding location information on the RF fingerprint DB. The location information may be displayed on the indoor map information.

기존 GPS와 WiFi 기반 측위에서 GPS 신호가 약하거나 단절된 경우 WiFi 기반 측위로 모드 변경하는 구체적인 기준이 없었다. 하지만, 본 발명에서는 그 기준을 GPS Hot Start 소요시간(1분)으로 구체화하여 측위정보의 연속성과 안정성을 높일 수 있다는 장점이 있다.If the GPS signal is weak or disconnected from the existing GPS and WiFi-based positioning, there is no specific criteria to change the mode to the WiFi-based positioning. However, the present invention has an advantage that the continuity and stability of the positioning information can be enhanced by specifying the reference as the time required for GPS hot start (1 minute).

기존 RSS 정보만을 이용한 무선네트워크(WiFi) 기반의 측위 방법은 다중경로 환경 등의 열악한 전파 환경하에서 낮은 정확도의 위치 정보를 주지만, 본 발명은 CSI 정보를 이용해 거리추정 정확도와 안정도를 높일 수 있다는 장점이 있다.A wireless network (WiFi) -based positioning method using only existing RSS information gives position information with low accuracy under a poor propagation environment such as a multipath environment. However, the present invention has an advantage that distance estimation accuracy and stability can be improved by using CSI information have.

이에 따라, 고정밀 위치 추정이 가능한 방법을 제시함으로써 실내외 연속적인 측위가 가능하게 하고 그 정밀도도 획기적으로 높일 수 있다는 장점이 있다.Accordingly, by providing a method capable of high-precision position estimation, it is possible to perform continuous positioning indoors and outdoors, and its accuracy can be remarkably improved.

도 1은 본 발명에 따른 이동단말의 연속적인 고정밀 측위 방법을 수행하는 측위 시스템의 상세 구성을 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 이동단말의 연속적인 고정밀 측위 방법의 흐름도를 나타낸다.
도 3은 복수의 AP와 각각의 AP의 커버리지 영역이 존재하는 경우, 이동단말의 고정밀 측위를 위한 삼각측량 방법의 개념도이다.FIG. 1 shows a detailed configuration of a positioning system for performing continuous high precision positioning method of a mobile terminal according to the present invention.
FIG. 2 shows a flowchart of a continuous high precision positioning method of a mobile terminal according to the present invention.
3 is a conceptual diagram of a triangulation method for high-precision positioning of a mobile terminal when a plurality of APs and a coverage area of each AP exist.

상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the present invention when taken in conjunction with the accompanying drawings, It will be possible.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다.Like reference numerals are used for similar elements in describing each drawing.

제1, 제2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component. And / or < / RTI > includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Should not.

이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 모듈, 블록 및 부는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. The suffix modules, blocks, and parts for the components used in the following description are given with or taken into consideration only for ease of specification, and do not have their own meaning or role.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명한다. 하기에서 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지의 기능 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

이하에서는, 본 발명에 따른 이동단말의 연속적인 고정밀 측위 방법과 이를 수행하는 측위 시스템에 대해 살펴보기로 한다. Hereinafter, a continuous high-accuracy positioning method of a mobile terminal according to the present invention and a positioning system for performing the same will be described.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

이와 관련하여, 이동단말의 연속적인 고정밀 측위 방법을 수행하는 엔티티(entity)는 이동단말, 측위 서버 또는 AP(Access point)일 수 있다. 이때, 이동단말이 자신의 위치를 측정하는 방식을 UE-based positioning이라고 지칭할 수 있다. 반면에, 측위 서버 또는 AP가 특정 이동단말의 위치를 측정하는 방식을 server-based positioning 또는 AP-based positioning이라고 지칭할 수 있다. 이하에서는, 편의상 UE-based positioning에 기반하여 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니고, server-based positioning 또는 AP-based positioning에도 적용 가능하다.In this regard, the entity that performs the continuous high precision positioning method of the mobile terminal may be a mobile terminal, a positioning server, or an access point (AP). At this time, the manner in which the mobile terminal measures its position may be referred to as UE-based positioning. On the other hand, the manner in which the location server or the AP measures the location of a particular mobile terminal may be referred to as server-based positioning or AP-based positioning. Hereinafter, the present invention will be described based on UE-based positioning for convenience, but the present invention is not limited thereto, and can be applied to server-based positioning or AP-based positioning.

도 1은 본 발명에 따른 이동단말의 연속적인 고정밀 측위 방법을 수행하는 측위 시스템의 상세 구성을 나타낸다. 도 1을 참조하면 측위 시스템은 GPS 모듈(100), WiFi 모듈(200) 및 제어부(300)를 포함한다.FIG. 1 shows a detailed configuration of a positioning system for performing continuous high precision positioning method of a mobile terminal according to the present invention. Referring to FIG. 1, the positioning system includes a GPS module 100, a WiFi module 200, and a control unit 300.

여기서, GPS 모듈(100)은 GPS 측위모드에서 이동단말의 위치 측정을 수행한다. 반면에, WiFi 모듈(200)은 WiFi를 이용하여 AP(1000)와 통신을 수행하고, GPS 신호가 수신되지 않으면, 제어부(300)와 함께 이동단말의 위치 측정을 수행할 수 있다.Here, the GPS module 100 performs position measurement of the mobile terminal in the GPS positioning mode. On the other hand, the WiFi module 200 performs communication with the AP 1000 using the WiFi, and can perform position measurement of the mobile terminal together with the controller 300 if the GPS signal is not received.

한편, 제어부(300)는 본 발명에 따른 이동단말의 연속적인 고정밀 측위 방법을 수행할 수 있다. 구체적으로, 제어부(300)는 이동단말의 GPS 측위모드에서 WiFi 기반 측위모드로 변환 결정한다. 이때, GPS 신호가 일정 기간 이상 (예컨대, 1분 이상) 수신되지 않는 경우, 이동단말은 WiFi 운용모드를 활성화할 수 있다.Meanwhile, the control unit 300 may perform a continuous high precision positioning method of the mobile terminal according to the present invention. Specifically, the control unit 300 determines the conversion from the GPS positioning mode of the mobile terminal to the WiFi-based positioning mode. At this time, if the GPS signal is not received for a predetermined period or more (for example, one minute or more), the mobile terminal can activate the WiFi operating mode.

또한, 제어부(300)는 채널 상태 정보에 해당하는 CSI 측정치에 기반하여, 고정밀 CSI 보정치를 계산할 수 있다. 또한, 상기 고정밀 CSI 보정치를 이용해 고정밀 거리 추정치를 생성할 수 있다. 여기서, CSI 측정치는 AP(1000)로부터 수신된 신호 (또는 정보)에 기반하여 이동단말이 측정한 채널 상태 정보이다.Also, the controller 300 may calculate the high-precision CSI correction value based on the CSI measurement value corresponding to the channel state information. In addition, the high-precision distance estimate can be generated using the high-precision CSI correction value. Here, the CSI measurement value is channel state information measured by the mobile terminal based on the signal (or information) received from the AP 1000.

이때, 제어부(300)는 상기 CSI 측정치를 이용하여 상기 고정밀 거리 추정치를 도출한 후, 3개 이상의 AP와의 삼각측량 방법을 이용해 상기 이동단말의 위치를 계산할 수 있다. 또한, 상기 계산된 위치를 상기 실내 Map 정보에 표시하여 제공할 수 있다.At this time, the controller 300 may calculate the position of the mobile terminal using the triangulation method with three or more APs after deriving the high-accuracy distance estimate using the CSI measurement value. In addition, the calculated position can be displayed on the indoor map information.

한편, 제어부(300)는 WiFi 운용모드가 활성화된 경우, 실내측위를 위한 실내 Map 정보를 획득할 수 있다. 또한, RF지문(FingerPrint) DB 제공여부를 확인한 후 제공되는 경우, 해당 DB를 획득할 수 있다.On the other hand, when the WiFi operating mode is activated, the controller 300 can acquire indoor Map information for indoor positioning. Also, if it is provided after confirming whether or not the RF fingerprint DB is provided, the corresponding DB can be acquired.

이때, 제어부(300)는 고정밀 CSI 보정치를 이용하여, RF지문(FingerPrint) DB 상에서 패턴 매칭을 수행할 수 있다. 이에 따라, 패턴 매칭이 이루어진 경우, 상기 이동단말이 상기 RF지문(FingerPrint) DB 상에서 해당 위치정보를 검출할 수 있다. 또한, 해당 위치정보를 상기 실내 Map 정보에 표시하여 제공할 수 있다.At this time, the control unit 300 can perform pattern matching on the RF fingerprint DB using the high-precision CSI correction value. Accordingly, when the pattern matching is performed, the mobile terminal can detect the corresponding location information on the RF fingerprint DB. In addition, the location information can be displayed on the indoor Map information.

한편, 도 2는 본 발명에 따른 이동단말의 연속적인 고정밀 측위 방법의 흐름도를 나타낸다. 도 2를 참조하면, 이동단말의 연속적인 고정밀 측위 방법은 WiFi 운용모드 활성화 단계(S100), 실내 Map 정보 획득 단계(S200), 고정밀 CSI 보정치 계산 단계(S300), 고정밀 거리 추정치 생성 단계(S400) 및 위치 정보 제공 단계(S500)를 포함한다.Meanwhile, FIG. 2 shows a flowchart of a continuous high precision positioning method of a mobile terminal according to the present invention. Referring to FIG. 2, the continuous high precision positioning method of the mobile terminal includes a WiFi operating mode activation step S100, an indoor map information acquisition step S200, a high-precision CSI correction value calculation step S300, And a location information providing step S500.

WiFi 운용모드 활성화 단계(S100)에서, 이동단말의 GPS 측위모드에서 WiFi 기반 측위모드로 변환 결정할 수 있다. 구체적으로, GPS 신호가 일정 시간 이상 수신되지 않는 경우, 이동단말은 WiFi 운용모드를 활성화할 수 있다. 예를 들어, GPS 신호가 1분(Hot Start 기준)이상 수신되지 않는 경우 이동단말은 WiFi 운용모드를 활성화할 수 있다.In the step of activating the WiFi operating mode (S100), it is possible to determine the conversion from the GPS positioning mode of the mobile terminal to the WiFi based positioning mode. Specifically, if the GPS signal is not received for a predetermined time or more, the mobile terminal can activate the WiFi operating mode. For example, if the GPS signal is not received for more than one minute (Hot Start reference), the mobile terminal can activate the WiFi operating mode.

실내 Map 정보 획득 단계(S200)에서, WiFi 운용모드가 활성화된 상기 이동단말은 실내측위를 위한 실내 Map 정보를 획득할 수 있다. 또한, RF지문(FingerPrint) DB 제공여부를 확인한 후 제공되는 경우, 해당 DB를 획득할 수 있다.In the indoor Map information acquiring step (S200), the mobile terminal in which the WiFi operating mode is activated can acquire indoor Map information for indoor positioning. Also, if it is provided after confirming whether or not the RF fingerprint DB is provided, the corresponding DB can be acquired.

고정밀 CSI 보정치 계산 단계(S300)에서, 채널 상태 정보에 해당하는 CSI 측정치에 기반하여, 고정밀 CSI 보정치를 계산할 수 있다. 이때, 고정밀 CSI 보정치는 아래의 수학식 1과 같이 계산될 수 있다.In the high-precision CSI correction value calculation step (S300), a high-precision CSI correction value can be calculated based on the CSI measurement value corresponding to the channel state information. At this time, the high-precision CSI correction value can be calculated as shown in Equation (1) below.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112018113335526-pat00009
Figure 112018113335526-pat00009

여기서,

Figure 112018113335526-pat00010
는 중심 주파수,
Figure 112018113335526-pat00011
는 k 번째 서브캐리어 주파수,
Figure 112018113335526-pat00012
는 k 번째 서브캐리어의 CSI 크기의 절대값(Amplitude)이다.here,
Figure 112018113335526-pat00010
The center frequency,
Figure 112018113335526-pat00011
Is the k < th > sub-carrier frequency,
Figure 112018113335526-pat00012
Is the absolute value (Amplitude) of the CSI size of the k-th subcarrier.

이때, 서로 다른 주파수에서의 CSI 크기의 평균값을 구하는 방식보다는 동일 시간 내지 일정 time stamp 내에서 다수의 AP에서의 CSI 크기의 평균값을 이용하여 고정밀 CSI 생성하는 것도 가능하다. 수학식 1과 같이 첫 번째 방식은 다수의 AP에서 서로 다른 주파수를 사용하고, 복수의 서브캐리어를 사용하는 경우에 효과적인 방식이다. 반면에, 다수의 AP에서의 CSI 크기의 평균값을 이용하는 방식은 다수의 AP에서 동일한 주파수 대역을 사용하거나 또는 광대역 CSI를 사용하는 경우에 효과적인 방식이다. 이때, 광대역 CSI를 사용하는 경우에는 다수의 AP에서 동일 대역 CSI를 이용하는 것으로 간주 가능하다. 따라서, 광대역 CSI를 사용하는 경우, 단순 합산에 의한 CSI 크기 평균값을 계산할 수 있다. 반면에, 협대역 CSI를 이용하고, 다수의 AP마다 서로 다른 서브캐리어를 사용하는 경우에는 수학식 1과 같이 신호 감쇠를 고려하여 고정밀 CSI 보정치를 계산할 수 있다.At this time, it is possible to generate a high-precision CSI using a mean value of CSI sizes in a plurality of APs within the same time or a certain time stamp rather than a method of obtaining an average value of CSI sizes at different frequencies. As shown in Equation (1), the first scheme is effective when a plurality of APs use different frequencies and use a plurality of subcarriers. On the other hand, the method of using the average value of the CSI sizes in a plurality of APs is an effective method in a case where the same frequency band is used in a plurality of APs or a broadband CSI is used. At this time, in the case of using the wide band CSI, it can be considered that the same band CSI is used in a plurality of APs. Therefore, when broadband CSI is used, the CSI size average value by simple summation can be calculated. On the other hand, when narrow band CSI is used and different subcarriers are used for a plurality of APs, a high-precision CSI correction value can be calculated by considering signal attenuation as shown in Equation (1).

고정밀 거리 추정치 생성 단계(S400)에서, 상기 고정밀 CSI 보정치를 이용해 고정밀 거리 추정치를 생성할 수 있다. 이때, 고정밀 거리 추정치는 아래의 수학식 2와 같이 계산될 수 있다.In the high-accuracy distance estimation value generation step S400, the high-precision distance estimation value can be generated using the high-precision CSI correction value. At this time, the high-precision distance estimate can be calculated as shown in Equation (2) below.

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure 112018113335526-pat00013
Figure 112018113335526-pat00013

여기서,

Figure 112018113335526-pat00014
는 빛의 속도, 300,000km/s,
Figure 112018113335526-pat00015
는 전파환경 변수,
Figure 112018113335526-pat00016
는 전파경로 환경에 따른 경로감쇄인자이다. 구체적으로,
Figure 112018113335526-pat00017
는 전파환경 변수, 송수신 RF 밴드의 이득과 안테나 이득, 그리고 벽투과나 다중경로 환경을 반영하는 인자이다. 또한,
Figure 112018113335526-pat00018
은 전파경로 환경에 따른 경로감쇄인자. 일반적으로 복도 환경과 같은 실내에서는 2에 가까운 값을, 복잡한 실내환경에서는 4이상의 값을 나타낸다.here,
Figure 112018113335526-pat00014
The speed of light, 300,000 km / s,
Figure 112018113335526-pat00015
The propagation environment variable,
Figure 112018113335526-pat00016
Is a path attenuation factor depending on the propagation path environment. Specifically,
Figure 112018113335526-pat00017
Is a factor that reflects the propagation environment variables, gain and antenna gain of the transmit and receive RF bands, and the wall penetration or multipath environment. Also,
Figure 112018113335526-pat00018
Path attenuation factor according to propagation path environment. Generally, it shows a value close to 2 in an indoor environment such as a hallway environment, and a value of 4 or higher in a complex indoor environment.

한편, 고정밀 거리 추정치 생성 단계(S400)에서, 이동단말이 상기 CSI 측정치를 이용하여 상기 고정밀 거리 추정치를 도출한 후, 도 3과 같이 3개 이상의 AP와의 삼각측량 방법을 이용해 상기 이동단말의 위치를 계산할 수 있다. 이와 관련하여, 도 3은 복수의 AP와 각각의 AP의 커버리지 영역이 존재하는 경우, 이동단말의 고정밀 측위를 위한 삼각측량 방법의 개념도이다.Meanwhile, in the high-accuracy distance estimation value generation step S400, the mobile terminal derives the high-accuracy distance estimation value using the CSI measurement value, and then calculates the position of the mobile terminal using the triangulation method with three or more APs as shown in FIG. Can be calculated. In this regard, FIG. 3 is a conceptual diagram of a triangulation method for high-precision positioning of a mobile terminal when a plurality of APs and a coverage area of each AP exist.

위치 정보 제공 단계(S500)에서, 상기 계산된 위치를 상기 실내 Map 정보에 표시하여 제공한다. 한편, 실내 Map 정보 획득 단계(S200)에서 RF지문(FingerPrint) DB를 획득한 단말은 위치 정보 제공 단계(S500)를 수행할 수 있다. 즉, 이동단말의 계산된 위치 없이 실내 Map 정보만을 표시할 수 있다. 또는 이전에 측정된 이동단말의 위치에서 일정 이상 오차가 없다면, 이전에 측정된 위치를 실내 Map 정보에 표시할 수도 있다.In the location information providing step S500, the calculated location is displayed and provided in the indoor Map information. Meanwhile, the terminal acquiring the RF fingerprint DB in the indoor map information acquisition step (S200) may perform the location information providing step (S500). That is, only the indoor map information can be displayed without the calculated position of the mobile terminal. Alternatively, if there is no error more than a predetermined value at the previously measured position of the mobile terminal, the previously measured position may be displayed in the indoor Map information.

한편, 위치 정보 제공 단계(S500)에서, 이동단말이 상기 고정밀 CSI 보정치를 이용하여, 상기 RF지문(FingerPrint) DB 상에서 패턴 매칭을 수행할 수 있다. 이때, 상기 패턴 매칭이 이루어진 경우, 이동단말이 상기 RF지문(FingerPrint) DB 상에서 해당 위치정보를 검출할 수 있다. 이에 따라, 상기 해당 위치정보를 상기 실내 Map 정보에 표시하여 제공할 수 있다.Meanwhile, in the location information providing step S500, the mobile terminal can perform pattern matching on the RF fingerprint DB using the high-precision CSI correction value. At this time, if the pattern matching is performed, the mobile terminal can detect the corresponding location information on the RF fingerprint DB. Accordingly, the corresponding location information can be displayed on the indoor Map information.

이상에서는 본 발명에 따른 이동단말의 연속적인 고정밀 측위 시스템 및 방법에 대해 살펴보았다. 이러한 본 발명에 따른 이동단말의 연속적인 고정밀 측위 시스템 및 방법의 기술적 효과는 다음과 같다.In the foregoing, a continuous high-accuracy positioning system and method of a mobile terminal according to the present invention have been described. Technical advantages of the continuous high precision positioning system and method of the mobile terminal according to the present invention are as follows.

기존 GPS와 WiFi 기반 측위에서 GPS 신호가 약하거나 단절된 경우 WiFi 기반 측위로 모드 변경하는 구체적인 기준이 없었다. 하지만, 본 발명에서는 그 기준을 GPS Hot Start 소요시간(1분)으로 구체화하여 측위정보의 연속성과 안정성을 높일 수 있다는 장점이 있다.If the GPS signal is weak or disconnected from the existing GPS and WiFi-based positioning, there is no specific criteria to change the mode to the WiFi-based positioning. However, the present invention has an advantage that the continuity and stability of the positioning information can be enhanced by specifying the reference as the time required for GPS hot start (1 minute).

기존 RSS 정보만을 이용한 무선네트워크(WiFi) 기반의 측위 방법은 다중경로 환경 등의 열악한 전파 환경하에서 낮은 정확도의 위치 정보를 주지만, 본 발명은 CSI 정보를 이용해 거리추정 정확도와 안정도를 높일 수 있다는 장점이 있다.A wireless network (WiFi) -based positioning method using only existing RSS information gives position information with low accuracy under a poor propagation environment such as a multipath environment. However, the present invention has an advantage that distance estimation accuracy and stability can be improved by using CSI information have.

이에 따라, 고정밀 위치 추정이 가능한 방법을 제시함으로써 실내외 연속적인 측위가 가능하게 하고 그 정밀도도 획기적으로 높일 수 있다는 장점이 있다.Accordingly, by providing a method capable of high-precision position estimation, it is possible to perform continuous positioning indoors and outdoors, and its accuracy can be remarkably improved.

소프트웨어적인 구현에 의하면, 본 명세서에서 설명되는 절차 및 기능뿐만 아니라 각각의 구성 요소들에 대한 설계 및 파라미터 최적화는 별도의 소프트웨어 모듈로도 구현될 수 있다. 적절한 프로그램 언어로 쓰여진 소프트웨어 어플리케이션으로 소프트웨어 코드가 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 코드는 메모리에 저장되고, 제어부(controller) 또는 프로세서(processor)에 의해 실행될 수 있다.According to a software implementation, the design and parameter optimization for each component as well as the procedures and functions described herein may be implemented as separate software modules. Software code can be implemented in a software application written in a suitable programming language. The software code is stored in a memory and can be executed by a controller or a processor.

Claims (7)

이동단말의 연속적인 고정밀 측위 방법에 있어서,
상기 이동단말의 GPS 측위모드에서 WiFi 기반 측위모드로 변환 결정하는 단계;
채널 상태 정보에 해당하는 CSI 측정치에 기반하여, 고정밀 CSI 보정치를 계산하는 단계;
상기 고정밀 CSI 보정치를 이용해 고정밀 거리 추정치를 생성하는 단계를 포함하고,
상기 고정밀 CSI 보정치는,
Figure 112019008858395-pat00030
이고,
여기서,
Figure 112019008858395-pat00031
는 중심 주파수,
Figure 112019008858395-pat00032
는 k 번째 서브캐리어 주파수,
Figure 112019008858395-pat00033
는 k 번째 서브캐리어의 CSI 크기의 절대값(Amplitude) 인 것을 특징으로 하는, 고정밀 측위 방법.In a continuous high precision positioning method of a mobile terminal,
Determining a conversion from the GPS positioning mode of the mobile terminal to the WiFi based positioning mode;
Calculating a high-precision CSI correction value based on a CSI measurement corresponding to channel state information;
And generating a high precision distance estimate using the high precision CSI correction value,
The high-precision CSI correction value,
Figure 112019008858395-pat00030
ego,
here,
Figure 112019008858395-pat00031
The center frequency,
Figure 112019008858395-pat00032
Is the k < th > sub-carrier frequency,
Figure 112019008858395-pat00033
Is the absolute value (Amplitude) of the CSI size of the k-th subcarrier. 삭제delete 제1 항에 있어서,
상기 고정밀 거리 추정치는,
Figure 112019008858395-pat00023
이고,
여기서,
Figure 112019008858395-pat00024
는 빛의 속도, 300,000km/s,
Figure 112019008858395-pat00025
는 전파환경 변수,
Figure 112019008858395-pat00026
는 전파경로 환경에 따른 경로감쇄인자인 것을 특징으로 하는, 고정밀 측위 방법.The method according to claim 1,
The high-
Figure 112019008858395-pat00023
ego,
here,
Figure 112019008858395-pat00024
The speed of light, 300,000 km / s,
Figure 112019008858395-pat00025
The propagation environment variable,
Figure 112019008858395-pat00026
Is a path attenuation factor according to a propagation path environment. 제1 항에 있어서,
상기 WiFi 기반 측위모드로 변환 결정하는 단계는,
GPS 신호가 1분 이상 수신되지 않는 경우, 상기 이동단말은 WiFi 운용모드를 활성화하는 것을 특징으로 하는, 고정밀 측위 방법.The method according to claim 1,
The step of determining the conversion into the WiFi-based positioning mode comprises:
When the GPS signal is not received for more than one minute, the mobile terminal activates the WiFi operating mode. 제4 항에 있어서,
상기 WiFi 기반 측위모드로 변환 결정하는 단계는,
상기 WiFi 운용모드가 활성화된 상기 이동단말은 실내측위를 위한 실내 Map 정보를 획득하고,
RF지문(FingerPrint) DB 제공여부를 확인한 후 제공되는 경우, 해당 DB를 획득하는 것을 특징으로 하는, 고정밀 측위 방법.5. The method of claim 4,
The step of determining the conversion into the WiFi-based positioning mode comprises:
The mobile terminal activated with the WiFi operating mode acquires indoor Map information for indoor positioning,
And if the information is provided after confirming whether or not to provide the RF fingerprint DB, the DB is acquired. 제5 항에 있어서,
상기 고정밀 거리 추정치를 생성하는 단계는,
상기 이동단말이 상기 CSI 측정치를 이용하여 상기 고정밀 거리 추정치를 도출한 후, 3개 이상의 AP와의 삼각측량 방법을 이용해 상기 이동단말의 위치를 계산하고,
상기 계산된 위치를 상기 실내 Map 정보에 표시하여 제공하는 것을 특징으로 하는, 고정밀 측위 방법.6. The method of claim 5,
Wherein generating the high precision distance estimate comprises:
The mobile terminal calculates the position of the mobile terminal using the triangulation method with three or more APs after deriving the high precision distance estimate using the CSI measurement value,
And the calculated position is displayed on the indoor Map information. 제5 항에 있어서,
상기 이동단말이 상기 고정밀 CSI 보정치를 이용하여, 상기 RF지문(FingerPrint) DB 상에서 패턴 매칭을 수행하고,
상기 패턴 매칭이 이루어진 경우, 상기 이동단말이 상기 RF지문(FingerPrint) DB 상에서 해당 위치정보를 검출하고,
상기 해당 위치정보를 상기 실내 Map 정보에 표시하여 제공하는 것을 특징으로 하는, 고정밀 측위 방법.6. The method of claim 5,
The mobile terminal performs pattern matching on the RF fingerprint database using the high-precision CSI correction value,
When the pattern matching is performed, the mobile terminal detects corresponding position information on the RF fingerprint database,
And the corresponding location information is displayed in the indoor Map information.
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