KR20100045355A - Method and apparatus for generation of fingerprint database for wireless location - Google Patents

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KR20100045355A
KR20100045355A KR1020080126104A KR20080126104A KR20100045355A KR 20100045355 A KR20100045355 A KR 20100045355A KR 1020080126104 A KR1020080126104 A KR 1020080126104A KR 20080126104 A KR20080126104 A KR 20080126104A KR 20100045355 A KR20100045355 A KR 20100045355A
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조성윤
김병두
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윤성조
김선중
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박종현
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한국전자통신연구원
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Abstract

PURPOSE: A method and a device for setting of a fingerprint database for a wireless location are provided to reduce a difficulty of actual survey data acquisition process by comprising fingerprint database only with minimized actual survey data and software-based simulation. CONSTITUTION: A signal strength DB generator(102) presumes a signal strength of a received signal. A actual survey data obtaining unit(103) obtains actual survey signal strength measured at from at least one of a real space. A error DB generator(104) calculates an simulation error by using the actual survey signal strength. A error correcting unit(105) sets a fingerprint database by correcting the presumed signal strength.

Description

무선측위를 위한 핑거프린트 데이터베이스 구축방법 및 장치{Method and apparatus for generation of fingerprint database for wireless location}Method and apparatus for generation of fingerprint database for wireless location

본 발명은 무선측위를 위한 핑거프린트 데이터베이스 구축방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a fingerprint database construction method and apparatus for wireless positioning.

본 발명은 지식경제부 및 정보통신연구진흥원의 IT원천기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2007-F-040-02, 과제명: 실내외 연속측위 기술개발].The present invention is derived from a study conducted as part of the IT source technology development project of the Ministry of Knowledge Economy and the Ministry of Information and Communication Research and Development. [Task management number: 2007-F-040-02, Title: Indoor and outdoor continuous positioning technology development].

일반적으로, 텔레매틱스(Telematics)/위치기반서비스(Local Based Service, LBS)용 항법시스템은 범지구위치결정시스템(Global Position System, GPS)과 같은 위성기반 위치확인 시스템용 수신기를 이용하여 구성된다. 예를 들어, GPS 수신기를 통해 획득된 차량의 위치정보를 사용하여 길안내 및 주위 정보 제공 등의 서비스를 제공하고 있다. 한편, 이러한 GPS 수신기는 실내, 터널, 지하주차장, 도심지역 등에서 미약한 위성신호로 인해 위치정보를 제공하지 못하는 문제점을 갖고 있다.In general, navigation systems for Telematics / Local Based Services (LBS) are constructed using receivers for satellite-based positioning systems, such as Global Positioning Systems (GPS). For example, using location information of a vehicle obtained through a GPS receiver, services such as road guidance and surrounding information are provided. On the other hand, such a GPS receiver has a problem that can not provide the location information due to the weak satellite signal in the indoor, tunnel, underground parking lot, downtown area.

이에 따라, 실내에서의 다양한 위치기반 서비스를 제공하기 위해 실내 측위 기술들이 활발히 연구되고 있으며, 이 중에서도 무선랜(Wireless Local Area Network, WLAN), 초광대역(Ultra Wide Band, UWB), 첩 스펙트럼 확산(Chirp Spread Spectrum, CSS), 지그비(Zigbee), 블루투스(Bluetooth) 등의 무선통신장치를 이용한 무선측위 기법들이 많이 연구되고 있다. 그러나, 이러한 무선통신장치를 이용하여 실내 측위를 수행하는 경우, 액세스포인트(Access Point, 이하 'AP'라 칭함)와 단말 사이의 거리가 짧고, 벽, 가구 등에 의한 다중경로오차, 신호감쇄 등의 영향에 의해 정확도가 높은 위치정보를 획득하는 것이 어려운 문제점이 있다.Accordingly, indoor positioning technologies are being actively researched to provide various location-based services in the room. Among them, Wireless Local Area Network (WLAN), Ultra Wide Band (UWB), and Spread Spectrum Spread ( Wireless positioning techniques using wireless communication devices such as Chirp Spread Spectrum (CSS), Zigbee, and Bluetooth have been studied. However, when performing indoor positioning using such a wireless communication device, the distance between the access point (hereinafter referred to as 'AP') and the terminal is short, such as multipath error, signal attenuation, etc. There is a problem that it is difficult to obtain highly accurate location information by the influence.

일반적으로 무선측위를 수행하는 방법으로는, AP와 단말 사이의 거리를 측정하거나 추정하여 단말의 위치를 계산하는 삼변법(Trilateration)과 위치 인식을 위한 핑거프린트 기법이 있다. 이 중 핑거프린트 기법은 비가시선(None Line Of Sight, NLOS) 등이 많은 환경에서 좋은 성능을 제공할 수 있다. In general, a method of performing radiolocation includes a trilateration method for calculating a location of a terminal by measuring or estimating a distance between an AP and a terminal, and a fingerprint technique for location recognition. Among these, the fingerprint technique can provide good performance in environments such as non-line of sight (NLOS).

한편, 핑거프린트 기법을 사용하여 무선측위를 수행하기 위해서는 사전에 데이터베이스를 구축해야 하며, 기존에는 데이터베이스 구축을 위해 실측 데이터를 이용하는 방법이 주로 사용되었다. 그러나, 실측 데이터를 이용하여 데이터베이스를 구축하기 위해서는 많은 시간과 인력이 필요하며, 무선측위를 수행하는 장소의 내부 구조가 변경되는 경우에는 데이터베이스를 새로 구축하기 위해 추가적인 시간과 인력을 필요로 하여 구현상의 어려움이 있다. On the other hand, in order to perform radiolocation using the fingerprint technique, a database must be built in advance, and in the past, a method of using measured data for constructing a database has been mainly used. However, it takes a lot of time and manpower to build a database using the measured data, and if the internal structure of the place where radiolocation is to be changed requires additional time and manpower to build a new database. There is difficulty.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 구축이 용이한 무선측위용 핑거프린 트 데이터베이스 구축방법 및 장치를 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a method and apparatus for establishing a fingerprint database for wireless positioning easy to build.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 무선측위를 위한 핑거프린트 데이터베이스 구축장치는,Fingerprint database construction apparatus for wireless positioning according to a feature of the present invention for achieving the above object,

수치지도 상에 배치된 하나 이상의 액세스포인트로부터 수신되는 신호의 신호세기를 그리드 포인트 별로 추정하는 신호세기 데이터베이스 생성부; 상기 수치지도에 대응하는 실 공간의 하나 이상의 지점으로부터 측정한 실측 신호세기를 획득하는 실측 데이터 획득부; 상기 실측 신호세기를 이용하여 시뮬레이션 오차를 계산하는 오차 데이터베이스 생성부; 및 상기 그리드 포인트 별로 추정된 신호세기를 상기 시뮬레이션 오차를 이용하여 보정하여 핑거프린트 데이터베이스를 구축하는 오차 보정부를 포함한다.A signal strength database generation unit for estimating signal strengths of signals received from at least one access point arranged on a digital map for each grid point; A measurement data acquisition unit configured to obtain measurement signal strengths measured from at least one point in the real space corresponding to the digital map; An error database generator for calculating a simulation error using the measured signal strength; And an error correction unit for constructing a fingerprint database by correcting the signal strength estimated for each grid point using the simulation error.

또한, 본 발명의 다른 특징에 따른 무선측위를 위한 핑거프린트 데이터베이스 구축방법은,In addition, a fingerprint database construction method for wireless positioning according to another aspect of the present invention,

무선측위를 수행할 실 공간에 대응하는 수치지도 상에 복수의 그리드 포인트를 설정하고 하나 이상의 액세스포인트를 배치시키는 단계; 상기 복수의 그리드 포인트 별로 상기 하나 이상의 액세스포인트로부터 수신되는 신호의 신호세기를 추정하는 단계; 상기 수치지도에 대응하는 실 공간의 하나 이상의 지점으로부터 측정한 실측 신호세기를 획득하는 단계; 상기 실측 신호세기를 이용하여 시뮬레이션 오차를 계산하는 단계; 및 상기 복수의 그리드 포인트 별로 추정된 신호세기를 상기 시뮬레이션 오차를 이용하여 보정하는 단계를 포함한다. Setting up a plurality of grid points and arranging one or more access points on a numerical map corresponding to a real space for performing radiolocation; Estimating signal strength of a signal received from the one or more access points for each of the plurality of grid points; Acquiring the measured signal strength measured from one or more points of the real space corresponding to the numerical map; Calculating a simulation error using the measured signal strength; And correcting the signal strengths estimated for each of the plurality of grid points using the simulation error.

본 발명에 따르면, 최소한의 실측 데이터와 소프트웨어 기반의 시뮬레이션만으로 핑거프린트 데이터베이스를 구성하는 것이 가능하여 실측 데이터 획득 과정에서의 어려움을 최소한으로 줄이는 효과가 있다. 또한, 실내 공간의 구조가 변경되는 경우에도 쉽게 새로운 핑거프린트 데이터베이스를 구축하는 것이 가능한 효과가 있다. According to the present invention, it is possible to configure the fingerprint database using only minimal measurement data and software-based simulation, thereby reducing the difficulty in the process of acquiring the measurement data. In addition, even when the structure of the indoor space is changed, it is possible to easily construct a new fingerprint database.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 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.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like 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. 또한, 명세서에 기재된 "…부" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Throughout the specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it can further include other components, without excluding other components unless specifically stated otherwise. In addition, terms such as "... unit" described in the specification means a unit for processing at least one function or operation, which may be implemented in hardware or software or a combination of hardware and software.

이제 아래에서는 본 발명의 실시 예에 따른 무선측위를 위한 핑거프린트 데이터베이스(DataBase, 이하 'DB'라 칭함) 구축방법 및 장치에 대하여 도면을 참고 로 하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a fingerprint database (DataBase) construction method and apparatus for wireless positioning according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 핑거프린트 DB 구축장치를 도시한 구조도이다.1 is a structural diagram showing a fingerprint DB building apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 보면, 핑거프린트 DB 구축장치(100)는 AP 및 그리드 포인트(Grid Point, 이하 'GP'라 칭함) 설정부(101), 신호세기 DB 생성부(102), 실측 데이터 획득부(103), 오차 DB 생성부(104) 및 오차 보정부(105)를 포함한다. 여기서, AP 및 GP 설정부(101), 신호세기 DB 생성부(102), 오차 DB 생성부(104) 및 오차 보정부(105)는 소프트웨어(SoftWare, SW) 기반으로 구현되고, 실측 데이터 획득부(103)는 하드웨어(HardWare) 기반으로 구현될 수 있다.Referring to FIG. 1, the fingerprint DB building apparatus 100 may include an AP and a grid point (GP) setting unit 101, a signal strength DB generator 102, and an actual data acquisition unit 103. ), An error DB generator 104 and an error corrector 105. Here, the AP and GP setting unit 101, the signal strength DB generator 102, the error DB generator 104 and the error correction unit 105 is implemented based on software (SoftWare, SW), the actual data acquisition unit 103 may be implemented based on hardware.

AP 및 GP 설정부(101)는 수치지도 상에 복수의 GP를 설정하고 AP를 배치한다. 여기서, 수치지도는 파일 형태로 저장/읽기/쓰기가 가능해야 하며, 각 AP의 위치좌표(수평위치좌표, 수직위치좌표)의 설정이 가능해야 한다. 또한, 각 GP는 수치지도 상에 일정한 간격의 격자 형태로 설정된 포인트로서 수치지도 상의 격자의 교점 위치에 해당한다. The AP and GP setting unit 101 sets a plurality of GPs on the numerical map and arranges the APs. Here, the numerical map should be able to be stored / read / written in the form of a file, and the position coordinates (horizontal position coordinates and vertical position coordinates) of each AP should be available. In addition, each GP is a point set in the form of a lattice at regular intervals on the digital map and corresponds to the intersection position of the grid on the digital map.

신호세기 DB 생성부(102)는 수치지도 상에 배치된 각 AP로부터 송출된 신호의 수신 신호세기를 수치지도 상의 GP 별로 추정한다. 즉, GP 별로 각 AP로부터 송출된 신호의 신호세기를 추정한다. 이를 위해서, 신호세기 DB 생성부(102)는 수치지도와 각 AP 및 GP의 위치좌표, 그리고 전파감쇠모델을 사용한다. The signal strength DB generator 102 estimates the received signal strength of the signal transmitted from each AP arranged on the digital map for each GP on the digital map. That is, the signal strength of the signal transmitted from each AP for each GP is estimated. To this end, the signal strength DB generator 102 uses a digital map, position coordinates of each AP and GP, and a radio wave attenuation model.

한편, 특정 AP에서 송출된 신호는 실내 공간에서 벽, 가구 등에 의하여 감쇠가 이루어져 각 GP에서는 감쇠된 신호가 수신된다. 이러한 신호의 감쇠는 레이 트 레이싱(Ray-tracing), 전파감쇠모델 등을 사용하여 추정이 가능하다. 따라서, GP 별 각 AP로부터 수신된 신호의 신호세기는 전파감쇠모델을 이용하여 추정이 가능하다. 신호세기 DB 생성부(102)는 이렇게 추정된 GP 별 신호세기를 해당 GP의 위치좌표와 함께 DB화 하여 저장하고 관리한다. 즉, 각 AP에 대한 정보(AP 번호, MAC 주소 등), 각 GP에 대한 정보(GP 번호, 위치좌표 등)와 계산된 GP 별 신호세기를 매칭하여 DB화한다. On the other hand, the signal transmitted from a particular AP is attenuated by the wall, furniture, etc. in the indoor space, the attenuated signal is received in each GP. The attenuation of these signals can be estimated using ray tracing and propagation attenuation models. Therefore, the signal strength of the signal received from each AP for each GP can be estimated using a propagation attenuation model. The signal strength DB generator 102 stores and manages the estimated signal strength for each GP along with the position coordinates of the corresponding GP. That is, the information about each AP (AP number, MAC address, etc.), the information about each GP (GP number, location coordinates, etc.) and the signal strength for each GP are matched to DB.

한편, DB화된 GP 별 신호세기는, 벽, 가구 등의 장애물에 의해 AP에서 송출된 신호가 투과, 반사, 회절, 산란 등을 일으키면서 발생하는 신호 감쇠 특성을 정확하게 파악하는 것이 어려워 시뮬레이션 오차를 포함할 수 있다. 이러한 시뮬레이션 오차는 GP의 위치, AP와 GP 간의 거리에 의존적으로 발생한다. 따라서, 실제 무선측위에 사용하는 핑거프린트 DB를 구축하기 위해서는 추정된 GP 별 신호세기로부터 이러한 시뮬레이션 오차를 보정할 필요가 있다. On the other hand, the DB-based signal strength for each GP includes simulation errors because it is difficult to accurately grasp the signal attenuation characteristics generated when the signal transmitted from the AP causes transmission, reflection, diffraction, and scattering due to obstacles such as walls and furniture. can do. This simulation error occurs depending on the position of the GP and the distance between the AP and the GP. Therefore, in order to construct the fingerprint DB used for the actual radio positioning, it is necessary to correct this simulation error from the estimated signal strength for each GP.

실측 데이터 획득부(103)는 신호세기 측정장비 등을 이용하여 수치지도에 해당하는 실 공간에서의 실제 신호세기를 측정한다. 이를 위해서는, 실측 데이터 획득부(103)가 실측 신호세기를 획득하는 위치의 위치좌표를 정확하게 확인하는 것이 가능해야 한다. 즉, 실측 데이터 획득부(103)는 위치 추정, 측정 등을 통해 실측 신호세기를 획득하는 위치(Reference Point, 이하 'RP'라 칭함)의 위치좌표를 선정한다. 이러한, RP는 실 공간 상의 사물(벽, 가구 등)의 위치좌표를 비교하여 획득하는 것이 가능하며, 본 발명의 실시 예에서는 최소한의 RP를 실 공간 상에 골고루 배치한다. The measured data acquisition unit 103 measures the actual signal strength in the real space corresponding to the numerical map by using the signal strength measuring equipment. To this end, it should be possible to accurately determine the position coordinates of the position where the measured data acquisition unit 103 obtains the measured signal strength. That is, the measurement data acquisition unit 103 selects the position coordinates of the position (Reference Point, hereinafter referred to as 'RP') for acquiring the measured signal strength through position estimation and measurement. The RP can be obtained by comparing the position coordinates of objects (walls, furniture, etc.) in the real space, and in the embodiment of the present invention, the minimum RP is evenly disposed on the real space.

RP가 정해지면, 실측 데이터 획득부(103)는 신호세기 측정장비 등을 통해 RP 별로 각 AP로부터 수신되는 신호의 신호세기를 획득한다. 여기서, 신호세기 측정장비는 무선(Radio Frequency, RF) 신호 측정장비(signal analyzer, 등), AP 신호 추적 SW(signal scanning SW) 등을 사용할 수 있다. When the RP is determined, the measured data acquisition unit 103 obtains the signal strength of the signal received from each AP for each RP through signal strength measuring equipment. Here, the signal strength measuring equipment may use a radio frequency (RF) signal measuring equipment (signal analyzer, etc.), an AP signal tracking SW, or the like.

실측 데이터 획득부(103)는 신호세기 측정장비를 이용한 반복 측정을 통해 RP 별로 여러 측정치를 획득한 후, 획득한 측정치들에 대해 일정 필터링(저역 통과 필터, 등)을 수행하여 해당 RP에서 각 AP로부터 수신되는 신호의 신호세기를 획득한다. 그리고, 이렇게 획득한 실측 신호세기(각 RP 별 신호세기)를 해당 RP의 위치좌표와 함께 DB화하여 저장하고 관리한다. The measured data acquisition unit 103 acquires several measurements for each RP through repetitive measurements using signal strength measuring equipment, and then performs constant filtering (low pass filter, etc.) on the acquired measurements to perform each AP in the corresponding RP. Obtain the signal strength of the signal received from Then, the measured signal strength (signal strength for each RP) thus obtained is stored in a DB together with the position coordinates of the corresponding RP and stored and managed.

오차 DB 생성부(104)는 신호세기 DB 생성부(102)에서 추정된 GP 별 신호세기에 포함된 시뮬레이션 오차를 실측 데이터 획득부(103)에서 획득한 실측 신호세기를 이용하여 추정하고 DB화 한다.The error DB generator 104 estimates and DBizes a simulation error included in the signal strength for each GP estimated by the signal strength DB generator 102 using the measured signal strength acquired by the measured data acquisition unit 103. .

시뮬레이션 오차를 추정하기 위해서는 우선 다음의 수학식 1과 같은 전파감쇠모델이 필요하다. In order to estimate the simulation error, first, a propagation damping model such as Equation 1 is required.

Figure 112008085460016-PAT00001
Figure 112008085460016-PAT00001

여기서

Figure 112008085460016-PAT00002
는 특정 AP(I)로부터 r만큼 떨어진 거리에 위치한 지점(
Figure 112008085460016-PAT00003
)에서의 신호세기로서 실 환경에서의 NLOS 등의 신호를 포함한다. 또 한, S I (P)는 신호세기 DB 생성부(102)에서 레이-트레이싱(Ray-Tracing), 전파감쇠모델 등을 사용하여 추정한 신호세기를 나타내고, v I (P)는 백색 잡음을 포함하는 오차로서 작은 값을 가진다. here
Figure 112008085460016-PAT00002
Is a point at a distance r from a specific AP ( I )
Figure 112008085460016-PAT00003
The signal strength at) includes signals such as NLOS in a real environment. In addition, S I ( P ) represents the signal strength estimated by Ray-Tracing, radio attenuation model, etc. in the signal strength DB generator 102, and v I ( P ) represents white noise. It has a small value as an error to include.

또한,

Figure 112008085460016-PAT00004
은 시뮬레이션 오차를 나타내며, 다음의 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.Also,
Figure 112008085460016-PAT00004
Represents a simulation error and can be expressed as Equation 2 below.

Figure 112008085460016-PAT00005
Figure 112008085460016-PAT00005

여기서, z I (P)는 위치에 의존적인 트렌드(trend)를 보이며, 일 예로 다음의 수학식 3과 같이 모델링할 수 있다. Here, z I ( P ) shows a position-dependent trend, and can be modeled as shown in Equation 3 as an example.

Figure 112008085460016-PAT00006
Figure 112008085460016-PAT00006

여기서,

Figure 112008085460016-PAT00007
,
Figure 112008085460016-PAT00008
,
Figure 112008085460016-PAT00009
이다. 또한,
Figure 112008085460016-PAT00010
는 AP(I)의 위치좌표를 나타내고,
Figure 112008085460016-PAT00011
이다. 한편, 본 발명의 실시 예에서는 z I (P)의 트렌드를 수학식 3 외에 다른 방법으로 모델링하는 것 또한 가능하다. here,
Figure 112008085460016-PAT00007
,
Figure 112008085460016-PAT00008
,
Figure 112008085460016-PAT00009
to be. Also,
Figure 112008085460016-PAT00010
Represents the position coordinate of AP ( I ),
Figure 112008085460016-PAT00011
to be. On the other hand, in the embodiment of the present invention it is also possible to model the trend of z I ( P ) by a method other than the equation (3).

한편, 수학식 3을 n개의 지점(P 1 ~ P n )에 대해 확장하여 표현하면 다음의 수 학식 4와 같이 나타낼 수 있다. On the other hand, if Equation 3 is extended to n points P 1 to P n , it can be expressed as Equation 4 below.

Figure 112008085460016-PAT00012
Figure 112008085460016-PAT00012

여기서

Figure 112008085460016-PAT00013
이다.here
Figure 112008085460016-PAT00013
to be.

또한, X I 는 설정된 공간 내에서 시뮬레이션 오차의 트렌드를 결정하기 위해 가중 최소자승법(weighted least square)방법을 사용하여 다음의 수학식 5와 같이 추정할 수 있다. In addition, X I may be estimated using Equation 5 below using a weighted least square method to determine a trend of simulation error within a set space.

Figure 112008085460016-PAT00014
Figure 112008085460016-PAT00014

여기서, Z I 는 실측 데이터 획득부(103)에서 획득한 실측 신호세기와 신호세기 DB 생성부(102)에서 획득한 추정된 신호세기의 차를 통해 계산된다. 또한, W I 는 가중치로 다양한 방법에 의해 구성될 수 있다.Here, Z I is calculated based on the difference between the measured signal strength acquired by the measured data acquisition unit 103 and the estimated signal strength obtained by the signal strength DB generator 102. In addition, W I may be configured by various methods with weights.

다음의 수학식 6은 가중치(W I )를 산출하는 일 예로서, 베리오그램(variogram)를 이용하여 산출하는 경우를 예로 든 것이다.Equation 6 below is an example of calculating a weight W I , and is an example of calculating a weight using a variogram.

Figure 112008085460016-PAT00015
Figure 112008085460016-PAT00015

여기서,

Figure 112008085460016-PAT00016
는 세미베리오그램(semivariogram)을 나타낸다. 이외에도, 본 발명의 실시 예에서는 역거리 가중치(Inverse Distance Weighting, IDW) 등의 방법으로 가중치(W I )를 산출하는 것 또한 가능하다.here,
Figure 112008085460016-PAT00016
Represents a semivariogram. In addition, in the embodiment of the present invention, it is also possible to calculate the weight W I by a method such as inverse distance weighting (IDW).

전술한 수학식 2 내지 수학식 6을 토대로 GP 별 시뮬레이션 오차(

Figure 112008085460016-PAT00017
)를 다음의 수학식 7과 같이 산출할 수 있다. Based on the above equations (2) to (6), the simulation error for each GP (
Figure 112008085460016-PAT00017
) Can be calculated as shown in Equation 7 below.

Figure 112008085460016-PAT00018
Figure 112008085460016-PAT00018

여기서

Figure 112008085460016-PAT00019
를 나타낸다. here
Figure 112008085460016-PAT00019
Indicates.

이와 같이 GP 별로 각 AP에 해당하는 시뮬레이션 오차가 계산되면, 오차 DB생성부(104)는 이를 DB화하여 저장하고 관리한다. As such, when a simulation error corresponding to each AP is calculated for each GP, the error DB generator 104 converts the data into DBs and stores and manages them.

오차 보정부(105)는 전술한 수학식 1을 토대로 오차 DB 생성부(104)에서 획득한 GP 별 시뮬레이션 오차를 이용하여 신호세기 DB 생성부(102)에서 추정한 GP 별 신호세기를 보정한다. 즉, 신호세기 DB 생성부(102)에서 추정한 신호세기와 오 차 DB 생성부(104)에서 획득한 시뮬레이션 오차의 합을 이용하여 최종적으로 각 지점의 신호세기를 계산한다. 그리고 계산된 신호세기를 이용하여 핑거프린트 데이터베이스를 생성한다. The error corrector 105 corrects the signal strength for each GP estimated by the signal strength DB generator 102 using the GP-specific simulation error obtained by the error DB generator 104 based on Equation 1 described above. That is, the signal strength of each point is finally calculated using the sum of the signal strength estimated by the signal strength DB generator 102 and the simulation error obtained by the error DB generator 104. The fingerprint database is generated using the calculated signal strength.

다음, 도 2 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 핑거프린트 DB 구축방법에 대하여 상세하게 설명한다.Next, the fingerprint DB construction method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 5.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 핑거프린트 DB 구축방법을 도시한 흐름도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 GP 및 AP가 설정된 수치지도의 일 예를 도시한 것이다. 또한, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 GP 별 신호세기의 일 예를 수치지도 상에 색으로 표현한 것이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 RP를 수치지도 상에 표기한 일 예를 도시한 것이다. 2 is a flowchart illustrating a fingerprint DB construction method according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a numerical map in which GPs and APs are set according to an embodiment of the present invention. 4 illustrates an example of signal strength for each GP according to an embodiment of the present invention in color on a digital map, and FIG. 5 illustrates an example of displaying an RP according to an embodiment of the present invention on a digital map. It is shown.

도 2를 보면, 핑거프린트 DB 구축장치(100)는 AP 및 GP 설정부(101)를 통해 도 3에 도시된 바와 같이 실 공간을 파일 형태로 나타낸 수치지도 상에 GP를 설정하고, 각 AP를 배치한다(S101). 그리고, 각 AP 및 GP의 위치좌표 및 전파감쇠모델을 이용하여 GP 별로 각 AP로부터 수신되는 신호의 신호세기를 신호세기 DB 생성부(102)를 통해 추정하여 신호세기 DB를 생성한다(S102). 도 4는 신호세기 DB 생성부(102)에서 추정된 GP 별 신호세기를 수치지도 상에 색으로 표현한 것으로서, 신호세기에 따라 각 GP의 색을 다르게 하였다.Referring to FIG. 2, the fingerprint DB building apparatus 100 sets a GP on a numerical map representing a real space in a file form as shown in FIG. 3 through the AP and the GP setting unit 101, and sets each AP. It arranges (S101). In addition, the signal strength DB is generated by estimating the signal strength of the signal received from each AP for each GP through the signal strength DB generator 102 using the position coordinates and the attenuation model of each AP and GP (S102). 4 is a color representation of the signal strength for each GP estimated by the signal strength DB generator 102 as a color on the digital map, and the color of each GP is changed according to the signal strength.

또한, 핑거프린트 DB 구축장치(100)는 실측 데이터 획득부(103)를 통해 실 공간에서 실측된 실측 신호세기를 획득한다(S103). 여기서, 본 발명의 실시 예에서는 도 5에 표기된 바와 같이 실측 신호세기를 측정하는 RP(도 5의 별표)가 실 공간 에 골고루 배치되도록 한다. In addition, the fingerprint DB building apparatus 100 obtains the measured signal strength measured in the real space through the measured data obtaining unit 103 (S103). Here, in the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 5, the RP (asterisk of FIG. 5) for measuring the measured signal strength is evenly disposed in the real space.

실측 신호세기가 획득되면, 핑거프린트 DB 구축장치(100)는 실측 신호세기를 이용하여 시뮬레이션 오차를 계산하여 오차 DB를 생성한다(S104). 그리고, 계산된 시뮬레이션 오차를 이용하여 AP 및 GP 설정부(101)를 통해 추정된 GP 별 신호세기를 보정하여 최종적인 핑거프린트 DB를 생성한다(S105). When the measured signal strength is obtained, the fingerprint DB building apparatus 100 generates an error DB by calculating a simulation error using the measured signal strength (S104). The final fingerprint DB is generated by correcting the signal strength for each GP estimated by the AP and GP setting unit 101 using the calculated simulation error (S105).

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다. The embodiments of the present invention described above are not only implemented by the apparatus and method but may be implemented through a program for realizing the function corresponding to the configuration of the embodiment of the present invention or a recording medium on which the program is recorded, The embodiments can be easily implemented by those skilled in the art from the description of the embodiments described above.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 핑거프린트 DB 구축장치를 도시한 구조도이다.1 is a structural diagram showing a fingerprint DB building apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 핑거프린트 DB 구축방법을 도시한 흐름도이다. 2 is a flowchart illustrating a fingerprint DB construction method according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 GP 및 AP가 설정된 수치지도의 일 예를 도시한 것이다. 3 illustrates an example of a numerical map in which GPs and APs are set according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 GP 별 신호세기의 일 예를 수치지도 상에 색으로 표현한 것이다.4 is a color representation of an example of signal strength for each GP according to an embodiment of the present invention on a digital map.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 RP를 수치지도 상에 표기한 일 예를 도시한 것이다. 5 illustrates an example in which an RP according to an embodiment of the present invention is displayed on a numerical map.

Claims (9)

무선측위를 위한 핑거프린트 데이터베이스 구축장치에 있어서,In the fingerprint database construction device for wireless positioning, 수치지도 상에 배치된 하나 이상의 액세스포인트로부터 수신되는 신호의 신호세기를 그리드 포인트 별로 추정하는 신호세기 데이터베이스 생성부;A signal strength database generation unit for estimating signal strengths of signals received from at least one access point arranged on a digital map for each grid point; 상기 수치지도에 대응하는 실 공간의 하나 이상의 지점으로부터 측정한 실측 신호세기를 획득하는 실측 데이터 획득부;A measurement data acquisition unit configured to obtain measurement signal strengths measured from at least one point in the real space corresponding to the digital map; 상기 실측 신호세기를 이용하여 시뮬레이션 오차를 계산하는 오차 데이터베이스 생성부; 및An error database generator for calculating a simulation error using the measured signal strength; And 상기 그리드 포인트 별로 추정된 신호세기를 상기 시뮬레이션 오차를 이용하여 보정하여 핑거프린트 데이터베이스를 구축하는 오차 보정부An error correction unit for constructing a fingerprint database by correcting the signal strength estimated for each grid point by using the simulation error 를 포함하는 구축장치.Construction device comprising a. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 수치지도 상에서 상기 그리드 포인트를 설정하고, 상기 하나 이상의 액세스포인트를 배치하는 액세스포인트 및 그리드 포인트 설정부An access point and a grid point setting unit configured to set the grid point on the numerical map and to arrange the at least one access point 를 더 포함하는 구축장치.Construction device further comprising. 제 2항에 있어서,3. The method of claim 2, 상기 액세스포인트 및 그리드 포인트 설정부, 상기 신호세기 데이터베이스 생성부, 상기 오차 데이터베이스 생성부 및 상기 오차 보정부는 소프트웨어 기반으로 구현되는 구축장치.And the access point and grid point setting unit, the signal strength database generator, the error database generator, and the error correction unit are software-based. 제 1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 수치지도는, 저장, 읽기 및 쓰기가 가능한 파일 형태인 것을 특징으로 하는 구축장치.And the numerical map is in the form of a file that can be stored, read and written. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 그리드 포인트 별로 추정된 신호세기는 상기 하나 이상의 액세스포인트의 위치좌표, 상기 그리드 포인트 별 위치좌표 및 전파감쇠모델을 토대로 추정되는 것을 특징으로 하는 구축장치.And the signal strength estimated for each grid point is estimated based on the position coordinates of the one or more access points, the position coordinates of the grid points, and the radio wave attenuation model. 무선측위를 위한 핑거프린트 데이터베이스 구축방법에 있어서,In the fingerprint database construction method for wireless positioning, 무선측위를 수행할 실 공간에 대응하는 수치지도 상에 복수의 그리드 포인트를 설정하고 하나 이상의 액세스포인트를 배치시키는 단계;Setting up a plurality of grid points and arranging one or more access points on a numerical map corresponding to a real space for performing radiolocation; 상기 복수의 그리드 포인트 별로 상기 하나 이상의 액세스포인트로부터 수신되는 신호의 신호세기를 추정하는 단계;Estimating signal strength of a signal received from the one or more access points for each of the plurality of grid points; 상기 수치지도에 대응하는 실 공간의 하나 이상의 지점으로부터 측정한 실측 신호세기를 획득하는 단계;Acquiring the measured signal strength measured from one or more points of the real space corresponding to the numerical map; 상기 실측 신호세기를 이용하여 시뮬레이션 오차를 계산하는 단계; 및Calculating a simulation error using the measured signal strength; And 상기 복수의 그리드 포인트 별로 추정된 신호세기를 상기 시뮬레이션 오차를 이용하여 보정하는 단계Correcting the signal strength estimated for each of the plurality of grid points using the simulation error 를 포함하는 구축방법.Construction method comprising a. 제 6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 추정하는 단계는,The estimating step, 상기 하나 이상의 액세스포인트의 위치좌표, 상기 복수의 그리드 포인트 별 위치좌표 및 전파감쇠모델을 이용하여 상기 복수의 그리드 포인트 별로 신호세기를 추정하는 단계인 구축방법.Estimating signal strength for each of the plurality of grid points by using the position coordinates of the one or more access points, the position coordinates of the plurality of grid points, and the radio wave attenuation model. 제 6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 획득하는 단계는,The obtaining step, 상기 실 공간에서 신호세기를 측정할 복수의 지점을 배치하는 단계; 및Arranging a plurality of points for measuring signal strength in the real space; And 상기 복수의 지점에서 무선 신호 측정장비 또는 액세스포인트 신호 추적 소프트웨어를 이용하여 측정된 상기 실측 신호세기를 획득하는 단계Acquiring the measured signal strength measured by wireless signal measuring equipment or access point signal tracking software at the plurality of points; 를 포함하는 구축방법.Construction method comprising a. 제 8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 배치하는 단계는,The disposing step, 상기 실 공간에 상기 복수의 지점이 골고루 배치되도록 상기 복수의 지점을 배치하는 단계인 구축방법.Disposing the plurality of points such that the plurality of points are evenly arranged in the real space.
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