KR20170125231A - Indoor Positioning System and Method with minimized positioning errors - Google Patents

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KR20170125231A
KR20170125231A KR1020160055364A KR20160055364A KR20170125231A KR 20170125231 A KR20170125231 A KR 20170125231A KR 1020160055364 A KR1020160055364 A KR 1020160055364A KR 20160055364 A KR20160055364 A KR 20160055364A KR 20170125231 A KR20170125231 A KR 20170125231A
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Abstract

The present invention relates to a radio determination system and a method thereof to minimize an error rate of radio determination and, more specifically, relates to a radio determination system and a method thereof, capable of minimizing an error rate of radio determination by estimating the distance and angle for reception through measured signal strength and forming a received signal strength (RSS) map through antenna spinning tuning and RSS-based fingerprinting techniques. The radio determination system, used to estimate a position in a three-dimensional interest space, includes: a radio position sensor placed in an absolute position in the three-dimensional interest space, including an identification number matched with the absolute position, and transmitting a radio signal including the identification number; and a radio determination device located in a first spot in the three-dimensional interest space based on the RSS map, which measures and stores RSS of radio signals coming from a plurality of radio position sensors in a plurality of samples set in the three-dimensional interest space, and estimating a position of the first spot by comparing the RSS map to the RSS of the radio signals from the radio position sensors, measured in the first spot. According to the present invention, the system is capable of more precisely estimating a position by minimizing a determination error and radio congestion and minimizing interference between radio position sensors which are densely installed. The present invention is capable of improving the reliability of determination through multi-check on a signal loss.

Description

무선측위 오차율을 최소화하는 무선측위 시스템 및 방법{Indoor Positioning System and Method with minimized positioning errors}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a wireless positioning system and method for minimizing a wireless positioning error rate,

본 발명은 무선측위 오차율을 최소화하는 무선측위 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 안테나 방사 패턴 튜닝, 수신신호 세기(Received Signal Strength; RSS)기반의 핑거프린팅(Fingerprinting) 기법으로 RSS 지도 구성, 및 실측된 신호 세기를 이용하여 무선측위 오차율을 최소화하는 무선측위 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a radio positioning system and method for minimizing a radio positioning error rate, and more particularly, to a radio positioning system and method for minimizing a radio positioning error rate, and more particularly, And more particularly, to a wireless positioning system and method for minimizing a wireless positioning error rate using an actually measured signal intensity.

건설현장이나 공장 같은 경우에 필요한 자재를 자재 창고에 적재해 두는 경우가 일반적이다. 이때 자재의 입/출하가 빈번하고, 자재 창고 내에서도 자재가 놓이는 위치가 계속적으로 변할 수 있다. It is a common practice to load the materials needed for construction sites or factories into the warehouse. At this time, the input / output of the material is frequent, and the position of the material in the material warehouse may continuously change.

이러한 환경에서 자재의 위치 관리를 쉽게 하기 위하여 무선 측위 기술을 이용한 자재 관리 방안들이 제시되고 있다. 그런데 이러한 자재 관리 방안이 올바로 운용되기 위해서는 자재의 위치를 정확하게 측정할 필요가 있다. In order to facilitate the location management of materials in this environment, materials management methods using wireless positioning technology are suggested. However, in order for this material management method to operate correctly, it is necessary to accurately measure the position of the material.

측위방법을 제시한 특허 중의 하나로 한국공개특허 제 10-2016-0026491호는 송출장치가 송출하는 무선 신호의 신호 세기를 측정하여 신호대잡음비를 구하고 이를 기초로 데이터베이스를 구축하고, 단말기가 있는 지점에서 신호대잡음비를 계산하고, 계산된 신호대잡음비와 데이터 베이스에 구축된 신호대잡음비의 차이를 계산하고, 그 차이를 기초로 거리 유사도를 계산한 후, 거리 유사도를 기초로 단말기의 위치를 추정하는 방법을 제시하고 있다. 하지만, 제시된 방법은 3차원적 위치의 구별이 힘들고 송출장치가 조밀하게 있는 경우에 적용하기가 힘든 문제점이 있다. Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2016-0026491 discloses a positioning method in which a signal strength of a radio signal transmitted from an transmitting apparatus is measured to obtain a signal-to-noise ratio, a database is built based on the signal strength, Noise ratio, calculating the difference between the calculated signal-to-noise ratio and the signal-to-noise ratio in the database, calculating the distance similarity based on the difference, and then estimating the position of the terminal based on the distance similarity have. However, there is a problem that the proposed method is difficult to apply when the three-dimensional position can not be distinguished and the delivery apparatus is dense.

한국 공개특허공보 제10-2016-0026491호(공개일: 2016년03월09일)Korean Patent Publication No. 10-2016-0026491 (published on Mar. 09, 2016)

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 안테나 방사패턴 튜닝과 핑거프린팅 기법을 포함하는 측위 알고리즘을 개선하여 무선 측위 오차율을 최소화하는 무선측위 시스템 및 방법을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to overcome the problems described above by providing a radio positioning system and method for minimizing a radio positioning error rate by improving a positioning algorithm including an antenna radiation pattern tuning and a fingerprinting technique.

전술한 목적을 달성하기 위한 3차원 관심공간에서 위치를 추정하기 위한 무선측위시스템은 상기 3차원 관심공간 내의 절대위치에 배치되고, 상기 절대위치와 대응되는 식별번호를 구비하고, 상기 식별번호가 포함되는 무선신호를 전송하는 무선위치센서 및 상기 3차원 관심공간 내에서 설정되는 복수의 샘플포인트에서 복수의 상기 무선위치센서로부터 오는 무선신호의 수신신호 세기(Received Signal Strength; RSS)들을 측정하여 저장한 것인 RSS 지도를 바탕으로 상기 3차원 관심공간 내의 제 1 지점에 위치하고, 상기 제 1 지점에서 측정한 상기 복수의 무선위치센서로부터 오는 무선신호의 RSS와 상기 RSS 지도를 비교하여 상기 제 1 지점의 위치를 추정하는 무선측위장치를 포함할 수 있다. A wireless positioning system for estimating a position in a three-dimensional space of interest for achieving the above object is arranged at an absolute position within the three-dimensional space of interest and has an identification number corresponding to the absolute position, And a received signal strength (RSS) of a radio signal from a plurality of the wireless position sensors at a plurality of sample points set in the 3D space of interest is measured and stored And comparing the RSS map of the radio signal coming from the plurality of wireless position sensors measured at the first point with the RSS map to determine the position of the first point And a wireless positioning device for estimating the position.

여기서 상기 무선위치센서는 상기 무선신호를 전송하기 위한 안테나를 구비하고 상기 무선위치센서와 대응되는 영역 내에서의 RSS가 미리 설정된 임계값 이상이 되도록 상기 안테나 방사 패턴을 설정할 수 있고, 상기 샘플포인트들은 상기 3차원 관심공간 내에서 정육면체의 꼭짓점에 위치하도록 배치될 수 있다.Wherein the radio position sensor has an antenna for transmitting the radio signal and can set the antenna radiation pattern such that the RSS in a region corresponding to the radio position sensor is equal to or greater than a predetermined threshold value, And may be positioned at the vertex of the cube within the three-dimensional space of interest.

그리고 상기 무선측위장치는 상기 복수의 무선위치센서로부터 오는 무선신호들을 수신하여 RSS를 측정하고, 상기 무선신호들에 포함된 식별번호를 추출하는 무선통신부, 상기 RSS 지도를 저장하고 있는 데이터베이스. 및 상기 RSS 지도와 상기 무선통신부에서 받은 측정된 RSS 및 추출한 식별번호를 바탕으로 위치를 추정하는 추정부를 포함할 수 있고, 이에 더하여 상기 샘플포인트에서 상기 복수의 무선위치센서로부터 오는 무선신호를 수신하여 상기 무선통신부가 측정한 RSS 및 추출한 식별번호를 바탕으로 상기 샘플포인트의 좌표, 큰 RSS를 가지는 순서대로 선택된 4개의 제 1 내지 제 4 무선위치센서 정보, 및 상기 선택된 4개의 제 1 내지 제 4 무선위치센서의 RSS를 포함하는 상기 RSS 지도를 생성하고 상기 데이터베이스에 저장하는 지도생성부를 더 포함할 수 있다.The wireless positioning device includes a wireless communication unit for receiving wireless signals from the plurality of wireless position sensors to measure RSS and extracting identification numbers included in the wireless signals, and a database storing the RSS map. And an estimator for estimating a position based on the RSS map, the measured RSS received from the wireless communication unit, and the extracted identification number, and further receives a wireless signal from the plurality of wireless position sensors at the sample point Four pieces of first to fourth pieces of wireless position sensor information selected in order of having coordinates of the sample point and a large RSS based on the RSS and the extracted identification number measured by the wireless communication unit, The map generating unit may generate the RSS map including the RSS of the position sensor and store the generated RSS map in the database.

또한, 상기 추정부는 상기 제 1 지점에서 상기 복수의 무선위치센서로부터 오는 무선신호의 RSS를 측정하고, 상기 제 1 지점에서 측정된 무선신호의 RSS들 중에서 큰 RSS를 가지는 순서대로 4개의 제 5 내지 제 8 무선위치센서를 선택하고, 상기 RSS 지도에서 상기 제 5 내지 제 8 무선위치센서와 상기 제 1 내지 제 4 무선위치센서가 동일한 샘플포인트를 추출하고, 추출된 상기 샘플포인트별로 상기 제 5 내지 제 8 무선위치센서의 RSS와 상기 제 1 내지 제 4 무선위치센서의 RSS 간의 유클리디안 거리를 계산하여 상기 유클리디안 거리가 가장 작은 샘플포인트를 상기 제 1 지점의 위치로 추정하거나 또는 (a) 일정시간 동안 동일한 식별번호에 대하여 미리 정해진 횟수 이상 수신하였는지를 판단하고, (b) 상기 일정시간 동안 수신한 동일한 식별번호를 가진 무선신호의 RSS가 기설정된 임계값 이상인지를 판단하고, (c) 상기 일정시간 동안 수신한 동일한 식별번호를 가진 무선신호 중 마지막 무선신호의 RSS가 기설정된 임계값 이상인지를 판단하고, 상기 (a), (b), (c)를 모두 만족하는 식별번호 중에서 RSS가 가장 큰 식별번호를 가지는 무선위치센서가 배치된 절대위치를 상기 제 1 지점의 위치로 추정할 수 있다.Also, the estimating unit measures the RSS of the radio signal coming from the plurality of radio position sensors at the first point, and the fourth to fifth < RTI ID = 0.0 > And the fifth to eighth wireless position sensors and the first to fourth wireless position sensors extract the same sample point in the RSS map, The Euclidean distance between the RSS of the eighth wireless position sensor and the RSS of the first to fourth wireless position sensors is calculated to estimate the sample point having the smallest Euclidean distance as the position of the first point, (B) determining whether the same identification number has been received more than a predetermined number of times for a predetermined period of time; (b) (C) determining whether the RSS of the last radio signal among the radio signals having the same identification number received for the predetermined period of time is greater than or equal to a preset threshold value, and (c) it is possible to estimate the absolute position at which the wireless position sensor having the largest identification number among the identification numbers satisfying all of (b) and (c) is located at the position of the first point.

한편, 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 3차원 관심공간 내의 절대위치에 배치되는 복수의 무선위치센서와 제 1 지점에 위치하는 무선측위장치를 포함하는 무선측위시스템에서 상기 무선측위장치에서 상기 제 1 지점의 위치를 추정하기 위한 무선위치추정 방법은 상기 3차원 관심공간 내에 복수의 샘플포인트를 설정하고, 상기 복수의 샘플포인트에서 상기 복수의 무선위치센서로부터 오는 무선신호들의 수신신호 세기(Received Signal Strength; RSS)를 측정한 결과를 바탕으로 상기 복수의 샘플포인트의 각각에 대하여 각 샘플포인트의 좌표, 큰 RSS를 가지는 순서대로 선택된 4개의 제 1 내지 제 4 무선위치센서 정보, 및 상기 선택된 4개의 제 1 내지 제 4 무선위치센서의 RSS를 포함하는 RSS 지도를 구성하는 단계, 상기 제 1 지점에서 상기 복수의 무선위치센서로부터 오는 무선신호의 RSS를 측정하는 단계, 상기 제 1 지점에서 측정된 무선신호의 RSS들 중에서 큰 RSS를 가지는 순서대로 4개의 제 5 내지 제 8 무선위치센서를 선택하는 단계, 상기 제 5 내지 제 8 무선위치센서와 상기 제 1 내지 제 4 무선위치센서가 동일한 샘플포인트를 추출하는 단계, 추출된 상기 샘플포인트별로 상기 제 5 내지 제 8 무선위치센서의 RSS와 상기 제 1 내지 제 4 무선위치센서의 RSS 간의 유클리디안 거리를 계산하는 단계, 및 상기 유클리디안 거리가 가장 작은 샘플포인트를 상기 제 1 지점의 위치로 추정하는 단계를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a wireless positioning system including a plurality of wireless position sensors disposed at absolute positions in a three-dimensional space of interest and a wireless positioning device positioned at a first location, A method of wireless location estimation for estimating a location of a first location comprises: setting a plurality of sample points within the three-dimensional interest space and determining a received signal strength of wireless signals from the plurality of wireless location sensors at the plurality of sample points Based on the result of the measurement of the received signal strength (RSS), four first to fourth wireless position sensor information selected in order having coordinates of each sample point, a large RSS and a large RSS for each of the plurality of sample points, Constructing an RSS map including RSS of four first through fourth wireless position sensors, Measuring the RSS of the radio signal coming from the value sensor, selecting four fifth to eighth radio position sensors in the order of having RSS among the RSSs of the radio signal measured at the first point, Wherein the first to fourth wireless position sensors and the first to fourth wireless position sensors extract the same sample point, and the RSS of the fifth to eighth wireless position sensors and the first to fourth wireless position sensors Calculating the Euclidean distance between the RSS of the position sensor and estimating the sample point having the smallest Euclidean distance as the position of the first point.

한편, 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 3차원 관심공간 내의 절대위치에 배치되는 복수의 무선위치센서와 제 1 지점에 위치하는 무선측위장치를 포함하는 무선측위시스템에서 상기 무선측위장치에서 제 1 지점의 위치를 추정하기 위한 무선위치추정 방법은 (a) 일정시간 동안 동일한 식별번호에 대하여 미리 정해진 횟수 이상 수신하였는 지를 판단하는 단계, (b) 상기 일정시간 동안 수신한 동일한 식별번호를 가진 무선신호의 수신신호 세기(Received Signal Strength; RSS)가 기 설정된 임계값 이상인지를 판단하는 단계, (c) 상기 일정시간 동안 수신한 동일한 식별번호를 가진 무선신호 중 마지막 무선신호의 RSS가 기설정된 임계값 이상인지를 판단하는 단계, 및 상기 (a), (b), (c)를 모두 만족하는 식별번호 중에서 RSS가 가장 큰 식별번호를 상기 제 1 지점의 위치로 추정하는 단계를 포함할 수 있고 여기서 상기 임계값은 상기 복수의 샘플포인트에서 측정된 상기 복수의 무선위치센서로부터 오는 무선신호를 수신하여 무선통신부가 측정한 RSS를 바탕으로 설정될 수 있다. According to another aspect of the present invention, there is provided a wireless positioning system including a plurality of wireless position sensors disposed at absolute positions in a three-dimensional space of interest and a wireless positioning device positioned at a first location, A wireless positioning method for estimating a position of a first point includes the steps of: (a) determining whether the same identification number has been received for a predetermined number of times over a predetermined period of time; (b) Determining whether a received signal strength (RSS) of a radio signal is equal to or greater than a predetermined threshold value; (c) determining whether RSS of the last radio signal among the radio signals having the same identification number Determining whether or not the first identification number satisfies all of the first identification numbers satisfying the conditions (a), (b), and (c) Estimating the position of the point by the wireless communication unit, wherein the threshold value may be set based on the RSS signal measured by the wireless communication unit by receiving a wireless signal from the plurality of wireless position sensors measured at the plurality of sample points have.

본 발명에 의하면, 조밀하게 설치되어 있는 무선위치센서간의 간섭을 최소화하고 무선 혼잡 및 수신 에러에 따른 측정 오류를 최소화하여 좀 더 정밀하게 위치를 추정할 수 있는 효과가 있다. According to the present invention, it is possible to minimize the interference between the densely installed wireless position sensors and to minimize the measurement error due to wireless congestion and reception errors, thereby estimating the position more accurately.

또한, 신호손실에 대한 다중체크를 통해 측정 신뢰도를 향상시키는 효과가 있다.It also has the effect of improving measurement reliability through multiple checks on signal loss.

도 1는 본 발명에서 제시하는 무선 측위 시스템이 적용될 수 있는 일 실시 예로서 자재선반(10)을 구비한 자재 창고에서 자재의 위치를 추정하는 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 핑거프린팅 기법을 설명하는 개념도이다.
도 3(a)와 3(b)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 방사 패턴을 튜닝하는 일 실시 예를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선측위장치(110, 110d, 110j, 110k)의 구조를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 RSS 지도를 바탕으로 무선측위장치의 위치를 추정하는 방법을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다중 체크 및 보팅을 이용한 무선측위장치의 위치를 추정하는 방법을 도시한 도면이다.
1 is a diagram illustrating a system for estimating the position of a material in a material warehouse having a material rack 10 according to an embodiment in which a wireless positioning system according to the present invention can be applied.
2 is a conceptual diagram illustrating a fingerprinting technique according to an embodiment of the present invention.
3 (a) and 3 (b) illustrate an embodiment of tuning an antenna radiation pattern according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating a structure of a wireless positioning apparatus 110, 110d, 110j, and 110k according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a method of estimating a position of a wireless positioning device based on an RSS map according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating a method of estimating a position of a wireless positioning apparatus using multiple check and voting according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same or similar components are denoted by the same reference numerals throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 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 is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another part in between . Also, when a part is referred to as "including " an element, it does not exclude other elements unless specifically stated otherwise.

어느 부분이 다른 부분의 "위에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 수반되지 않는다.If any part is referred to as being "on" another part, it may be directly on the other part or may be accompanied by another part therebetween. In contrast, when a section is referred to as being "directly above" another section, no other section is involved.

제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.The terms first, second and third, etc. are used to describe various portions, components, regions, layers and / or sections, but are not limited thereto. These terms are only used to distinguish any moiety, element, region, layer or section from another moiety, moiety, region, layer or section. Thus, a first portion, component, region, layer or section described below may be referred to as a second portion, component, region, layer or section without departing from the scope of the present invention.

여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시 예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to limit the invention. The singular forms as used herein include plural forms as long as the phrases do not expressly express the opposite meaning thereto. Means that a particular feature, region, integer, step, operation, element and / or component is specified and that the presence or absence of other features, regions, integers, steps, operations, elements, and / It does not exclude addition.

"아래", "위" 등의 상대적인 공간을 나타내는 용어는 도면에서 도시된 한 부분의 다른 부분에 대한 관계를 더욱 쉽게 설명하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 용어들은 도면에서 의도한 의미와 함께 사용 중인 장치의 다른 의미나 동작을 포함하도록 의도된다. 예를 들면, 도면 중의 장치를 뒤집으면, 다른 부분들의 "아래"에 있는 것으로 설명된 어느 부분들은 다른 부분들의 "위"에 있는 것으로 설명된다. 따라서 "아래"라는 예시적인 용어는 위와 아래 방향을 전부 포함한다. 장치는 90˚ 회전 또는 다른 각도로 회전할 수 있고, 상대적인 공간을 나타내는 용어도 이에 따라서 해석된다.Terms indicating relative space such as "below "," above ", and the like may be used to more easily describe the relationship to other portions of a portion shown in the figures. These terms are intended to include other meanings or acts of the apparatus in use, as well as intended meanings in the drawings. For example, when inverting a device in the figures, certain portions that are described as being "below" other portions are described as being "above " other portions. Thus, an exemplary term "below" includes both up and down directions. The device can be rotated by 90 degrees or rotated at different angles, and terms indicating relative space are interpreted accordingly.

다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms including technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Commonly used predefined terms are further interpreted as having a meaning consistent with the relevant technical literature and the present disclosure, and are not to be construed as ideal or very formal meanings unless defined otherwise.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

도 1는 본 발명에서 제시하는 무선 측위 시스템이 적용될 수 있는 일 실시 예로서 자재선반(10)을 구비한 자재 창고에서 자재의 위치를 추정하는 시스템을 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a system for estimating the position of a material in a material warehouse having a material rack 10 according to an embodiment in which a wireless positioning system according to the present invention can be applied.

자재창고는 자재를 적재하기 위하여 도 1에 도시된 것과 같은 위쪽으로 쌓여진 자재선반(10)을 사방 벽에 붙여 다수 개 구비할 수 있다. 그러므로 일반적으로 자재창고는 3차원 관심공간을 의미할 수 있다. 이러한 3차원 관심공간에서 자재의 위치를 추정하기 위해서는 3차원적 좌표 추정이 필요하다. The material warehouse can be provided with a plurality of material racks 10 stacked on top of each other on the four sides of the wall as shown in FIG. 1 to load the materials. Therefore, a material warehouse can generally mean a three-dimensional space of interest. In order to estimate the position of the material in the three-dimensional space of interest, three-dimensional coordinate estimation is required.

이를 위하여 본 발명이 제시하는 무선측위시스템은 3차원 관심공간인 자재창고 내의 고정되어 있고 위치 좌표가 알려지는 절대위치에 배치되는 무선위치센서(100a, 100j, 100k, 100l)를 포함할 수 있다. 일 예로서 자재창고의 자재선반(10)은 복수 개의 영역((10a 내지 10l)으로 구분될 수 있고, 각 영역(10a 내지 10l)을 대표할 수 있는 절대위치(예를 들면 각 영역의 입구 아래쪽 가운데)에 무선위치센서(100a, 100j, 100k, 100l)를 배치할 수 있다. 무선위치센서(100a, 100j, 100k, 100l)는 각각이 구별되는 식별번호를 구비하고 이를 포함하는 무선신호를 생성하여 방사할 수 있다. 그러면 상기 식별번호와 무선위치센서(100a, 100j, 100k, 100l)가 부착된 절대위치는 서로 대응되고, 상기 식별번호로부터 상기 식별번호를 구비한 무선위치센서(100a, 100j, 100k, 100l)의 절대위치 또는 3차원으로 표시되는 좌표를 획득할 수 있다. To this end, the wireless positioning system proposed by the present invention may include wireless position sensors 100a, 100j, 100k, and 100l that are fixed in a material warehouse of a three-dimensional space of interest and disposed at absolute positions where positional coordinates are known. As an example, the material rack 10 of the material warehouse can be divided into a plurality of areas (10a to 10l), and an absolute position that can represent each of the areas (10a to 101) (for example, The wireless position sensors 100a, 100j, 100k, and 100l may each have a distinct identification number and generate a wireless signal including the identification number 100a, 100j, 100k, 100j, 100k, and 100l correspond to each other, and the wireless position sensors 100a, 100j (100j, 100j, 100j) having the identification numbers correspond to the identification numbers, , 100k, 100l, or the coordinates displayed in three dimensions.

자재창고에 자재(20j, 20k)가 입하되면 자재 선반의 특정 위치에 적재될 수 있다. 그리고 적재된 위치를 추정하기 위하여 자재(20j, 20k)에는 본 발명이 제시하는 무선측위장치가 부착될 수 있다. 자재(20j, 20k)에 부착된 무선측위장치(110j, 110k)는 무선위치센서(100a, 100j, 100k, 100l)로부터 오는 무선신호를 수신하여 자신의 위치 또는 자신에게 가장 근접하는 무선위치센서를 추정할 수 있다. 이 위치 추정은 무선측위장치(110j, 110k)에서 수행될 수 있지만 무선측위장치(110j, 110k)가 수신한 무선신호 관련 정보를 서버로 전송하여 줌으로써 서버가 위치 추정을 할 수도 있다.Material (20j, 20k) can be loaded into a material warehouse at a specific location on the material shelf. In order to estimate the loaded position, the wireless positioning apparatus proposed by the present invention may be attached to the materials 20j and 20k. The wireless positioning devices 110j and 110k attached to the materials 20j and 20k receive wireless signals from the wireless position sensors 100a, 100j, 100k, and 100l and transmit wireless position sensors Can be estimated. The position estimation can be performed by the wireless positioning apparatuses 110j and 110k, but the server can perform position estimation by transmitting the wireless signal related information received by the wireless positioning apparatuses 110j and 110k to the server.

이러한 적용 예에서 무선 측위 오차를 최소화하기 위하여 본 발명에서는 무선신호 전송 안테나 튜닝과 핑거프린팅 기법을 사용한 3차원 관심공간에 대한 수신신호 세기(Received Signal Strength; RSS) 지도를 구성하고 다중체크 기법과 보팅(Voting)기법의 사용을 제시한다. In this application, in order to minimize the radio positioning error, the present invention constructs a received signal strength (RSS) map for a three-dimensional interest space using a radio signal transmission antenna tuning and a fingerprinting technique, (Voting) technique.

먼저, 무선신호 전송 안테나 튜닝과 핑거프린팅 기법을 활용한 RSS 지도 구성에 대하여 설명한다.First, an RSS map configuration using a wireless signal transmission antenna tuning and a fingerprinting technique will be described.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 핑거프린팅 기법을 설명하는 개념도이다.2 is a conceptual diagram illustrating a fingerprinting technique according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면 자재선반(10)의 각 적재 위치를 대표할 수 있는 절대위치에 무선위치센서(100a, 100b, 100d, 100e)들이 배치될 수 있다. 이때 무선측위장치(110d)가 4개의 무선위치센서(100a, 100b, 100d, 100e)로 이루어지는 4각형 영역 내의 제 1 지점에 위치하게 되면 상기 4개의 무선위치센서(100a, 100b, 100d, 100e)로부터 무선신호를 수신할 수 있고 각각에 대하여 RSS를 측정할 수 있다. 이때 상기한 4개의 무선위치센서(100a, 100b, 100d, 100e) 이외의 무선위치센서에서도 무선신호를 수신할 수 있으나 하기한 동작에 의하여 상기 4개의 무선위치센서(100a, 100b, 100d, 100e)만이 의미를 가질 수 있다.Referring to FIG. 2, the wireless position sensors 100a, 100b, 100d, and 100e may be disposed at an absolute position that can represent each loading position of the material rack 10. At this time, when the wireless positioning device 110d is positioned at a first point within a rectangular area consisting of four wireless position sensors 100a, 100b, 100d, and 100e, the four wireless position sensors 100a, 100b, 100d, Lt; RTI ID = 0.0 > RSS < / RTI > for each. At this time, the wireless position sensors other than the four wireless position sensors 100a, 100b, 100d, and 100e may receive the wireless signals. However, the four wireless position sensors 100a, 100b, 100d, Can only make sense.

도 2와 같은 상황에서 핑거프린팅 기법은 확률론적 모델링에 의하여 위치를 추정하는 방법으로서 우선 특정 샘플포인트들에서 무선위치센서들로부터 오는 무선신호의 RSS 값을 측정하여 데이터베이스화하고, 데이터베이스화된 샘플포인트의 RSS를 이용하여 위치를 추정하는 방법이라고 할 수 있다. 샘플포인트의 좌표는 (X1, Y1, Z1)의 3차원으로 표시될 수 있다. 여기서 Z축은 자재선반이라면 선반의 안쪽으로 들어가는 방향으로 표시될 수 있는다. 그리고 무선위치센서(100a, 100b, 100d, 100e)의 좌표인 절대위치도 3차원으로 표시될 수 있다. 일 예로 제 1 무선위치센서(100d)는 (100, 0, 0)일 수 있고, 제 1 무선위치센서(100a)는 (100, 100,0), 제 1 무선위치센서(100e)는 (300, 0,0), 제 1 무선위치센서(100b)는 (300, 100,0)일 수 있다. 그리고 샘플포인트는 3차원 관심공간 내에서 서로 면이 인접하게 놓인 정육면체의 각 꼭지점에 놓일 수 있다. 그러면 각 샘플포인트는 x축, y축, z축으로 서로 일정 거리를 가지도록 설정될 수 있다. 일 예로 (0,0,0), (40,0,0), (0, 40, 0), (0, 0, 40), (40, 40, 0), (0, 40, 40), (40, 0, 40), (40, 40, 40)일 수 있다. 이와 같은 샘플포인트에서 주변에 있는 무선위치센서(100a, 100b, 100d, 100e)로부터 오는 무선신호의 RSS를 측정하여 데이터베이스화 할 수 있다. 이 경우에 각 무선위치센서(100a, 100b, 100d, 100e)가 담당하는 영역(10a, 10b, 10d, 10e) 내에 있는 샘플포인트에서는 그 영역과 대응되는 무선위치센서로부터 오는 무선신호의 RSS가 다른 무선위치센서로부터 오는 무선신호의 RSS에 비교하였을 때, 가장 크면서도 특정 임계값 이상이 되도록 무선위치센서의 안테나 방사 패턴을 튜닝할 수 있다. In the situation shown in FIG. 2, the fingerprinting method is a method of estimating a position by probabilistic modeling. First, the RSS value of the wireless signal from the wireless position sensors at specific sample points is measured and databaseed, The position of the mobile terminal can be estimated by using the RSS of the mobile terminal. The coordinates of the sample point can be expressed in three dimensions of (X1, Y1, Z1). Here the Z axis can be displayed in the direction of entering the inside of the shelf if it is a material shelf. The absolute position, which is the coordinate of the wireless position sensors 100a, 100b, 100d, and 100e, can also be displayed in three dimensions. For example, the first wireless position sensor 100d may be (100,0,0), the first wireless position sensor 100a may be 100, 100,0, the first wireless position sensor 100e may be 300 , 0,0), and the first wireless position sensor 100b may be (300, 100, 0). And the sample points can be placed at each vertex of a cube placed adjacent to each other in a three-dimensional space of interest. Then, each sample point can be set to have a certain distance from each other in the x axis, the y axis, and the z axis. (0,0,0), (40,0,0), (0,40,0), (0,040), (40,40,0), (0,40,40), (40, 0, 40), (40, 40, 40). At this sample point, the RSS of the radio signal from the surrounding radio position sensors 100a, 100b, 100d and 100e can be measured and converted into a database. In this case, at the sample points in the regions 10a, 10b, 10d, and 10e of the wireless position sensors 100a, 100b, 100d, and 100e, the RSS of the wireless signal from the wireless position sensor corresponding to that region is different It is possible to tune the antenna radiation pattern of the wireless position sensor to be the largest and above a certain threshold when compared to the RSS of the wireless signal from the wireless location sensor.

도 3(a)와 3(b)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 방사 패턴을 튜닝하는 일 실시 예를 도시한 도면이다.3 (a) and 3 (b) illustrate an embodiment of tuning an antenna radiation pattern according to an embodiment of the present invention.

도 3(a)을 참조하면 무선위치센서가 자신과 대응되는 영역으로 무선신호를 방사하기 위하여 z축과 y축으로부터 양쪽으로 일정 각도(예를 들어 15도)에 한정되어 방사되도록 안테나 방사 패턴을 설정할 수 있다. 이렇게 설정하면 도 3(b)와 같은 안테나 방사 패턴을 구성할 수 있다. 또한, 안테나가 무선 신호를 전송하는 신호 세기가 중요할 수 있는데 상기 RSS 측정 동안 무선위치센서가 담당하는 영역(가령 100a의 경우 10a) 내에서 무선신호의 RSS가 미리 설정된 임계값 이상이 되도록 무선위치센서의 전송 신호 세기를 조정할 수 있다. 이처럼 안테나 방사 패턴을 튜닝하여 줌으로서 무선위치센서 간의 간섭을 최소화할 수 있고, 수신 에러에 따른 측정오류를 최소화할 수 있다.Referring to FIG. 3 (a), in order to radiate a radio signal to a region corresponding to the wireless position sensor, the antenna radiation pattern is limited to be limited to a certain angle (for example, 15 degrees) from both the z- Can be set. With this setting, the antenna radiation pattern as shown in Fig. 3 (b) can be constructed. Also, the strength of the signal transmitted by the antenna may be important. In the area of the area covered by the wireless position sensor during the RSS measurement (for example, 10a in the case of 100a), the RSS The transmission signal strength of the sensor can be adjusted. By tuning and zooming the antenna radiation pattern as described above, it is possible to minimize the interference between the wireless position sensors and to minimize the measurement error due to the reception error.

상기한 것처럼 안테나 방사 패턴을 튜닝하면서 자재창고와 같은 관심영역에 대한 RSS 지도를 데이터베이스화할 수 있다. 이러한 RSS 지도는 다음과 같은 표형태로 데이터베이스화될 수도 있다.As described above, while tuning the antenna radiation pattern, an RSS map of a region of interest such as a warehouse can be databaseized. The RSS map may be converted into a database in the following table format.

X 좌표X coordinate Y좌표Y coordinate Z좌표Z coordinate 1st FS1st FS 2nd FS2nd FS 3rd FS3rd FS 4th FS4th FS 1st RSS1st RSS 2nd RSS2nd RSS 3rd RSS3rd RSS 4th RSS4th RSS X1X1 Y1Y1 Z1Z1 12341234 12351235 12371237 12391239 -40-40 -70-70 -75-75 -80-80 X2X2 Y2Y2 Z2Z2 12391239 12341234 12351235 12361236 -60-60 -70-70 -70-70 -75-75 ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... XnXn YnYn ZnZn 12331233 12341234 12361236 12371237 -78-78 -81-81 -88-88 -90-90

여기서 처음 3열은 샘플 포인트의 X, Y, Z 좌표를 나타내며 다음 4열은 샘플포인트에서 측정된 RSS가 가장 큰 4개의 무선위치센서를 RSS 크기 순서에 따라 순차적으로 표시한 것이고 마지막 4열은 각 무선위치센서로부터 온 무선신호의 측정된 RSS이다. 그러므로 무선측위장치는, 특정위치에 놓였을 때, 주변의 무선위치센서로부터 오는 무선신호의 RSS를 측정하여 RSS가 큰 순서로 4개의 무선위치센서를 선택하고, 선택된 4개의 무선위치센서와 상기 [표 1]의 4열 내지 7열에 있는 무선위치센서와 동일한지를 비교하고, 동일하다면 상기 [표 1]의 8열 내지 11열에 있는 RSS와 상기 선택된 4개의 무선위치센서로부터 온 무선신호의 측정된 RSS에 대하여 유클리디안 거리를 계산하여, 가장 짧은 샘플포인트를 결정하고 그것을 이용하여 위치를 추정할 수 있고, 그 결과로부터 자신이 위치한 영역과 대응하는 무선위치센서를 결정할 수 있다.The first three rows represent the X, Y, and Z coordinates of the sample point, and the next four columns are the four wireless position sensors that have the largest RSS values measured at the sample point, in order of RSS size order. Is the measured RSS of the wireless signal from the wireless location sensor. Therefore, when the wireless positioning device is placed at a specific position, it measures the RSS of the wireless signal from the surrounding wireless position sensor, selects four wireless position sensors in order of increasing RSS, The same as the radio position sensor in the fourth to seventh column of Table 1, and if the same is true, the RSS in columns 8 to 11 of Table 1 and the measured RSS of the radio signal from the selected four radio position sensors The shortest sample point can be determined and the position can be estimated using the shortest sample point, and from the result, the wireless position sensor corresponding to the region in which it is located can be determined.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선측위장치(110, 110d, 110j, 110k)의 구조를 도시한 도면이다.FIG. 4 is a diagram illustrating a structure of a wireless positioning apparatus 110, 110d, 110j, and 110k according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면 무선측위장치(110, 110d, 110j, 110k)는 무선통신을 수행하는 무선통신부(113), RSS 지도를 저장하는 데이터베이스(115), 및 위치 추정을 수행하는 추정부(117)를 포함할 수 있다. 이에 더하여 RSS 지도를 생성하는 지도생성부를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4, the wireless positioning devices 110, 110d, 110j, and 110k include a wireless communication unit 113 that performs wireless communication, a database 115 that stores RSS maps, and an estimation unit 117 that performs position estimation. . ≪ / RTI > In addition, it may further include a map generation unit for generating an RSS map.

무선통신부(113)는 무선위치센서(100a, 100b, 100d, 100e, 100j, 100k, 100l)로부터 오는 무선신호를 수신하여 RSS를 측정하고, 무선신호에 포함된 식별번호를 추출할 수 있다. 또한, 만약 무선측위장치110, 110d, 110j, 110k)가 서버(미도시)와 연결될 수 있다면 서버와의 데이터통신을 위한 무선통신을 제공할 수 있다.The wireless communication unit 113 may receive the wireless signals from the wireless position sensors 100a, 100b, 100d, 100e, 100j, 100k, and 100l to measure the RSS and extract the identification numbers included in the wireless signals. Also, if the wireless positioning devices 110, 110d, 110j, and 110k can be connected to a server (not shown), wireless communication for data communication with the server can be provided.

데이터베이스(115)는 샘플포인트에서 미리 측정한 RSS 관련 정보인 RSS 지도를 저장하고 있다. 이때 데이터베이스에 저장되는 RSS 지도의 형식은 상기한 [표1]과 같을 수 있고, RSS 지도는 지도생성부(111)에서 직접 생성하거나 무선통신부(113)를 통해 서버(미도시)로부터 다운받아 저장할 수도 있다.The database 115 stores an RSS map, which is RSS related information measured in advance at a sample point. In this case, the format of the RSS map stored in the database may be the same as that of Table 1, and the RSS map may be generated directly by the map generation unit 111 or downloaded from the server (not shown) via the wireless communication unit 113 It is possible.

추정부(117)는 상기 데이터베이스에 저장되어 있는 RSS 지도와 무선통신부(113)에서 받은 측정된 RSS와 추출된 식별번호를 바탕으로 무선측위장치(110, 110d, 110j, 110k)가 놓인 위치를 추정할 수 있다. 추정 방법은 하기에서 설명하는 RSS 지도를 바탕으로 하는 추정 방법 또는 다중체크와 보팅(voting)을 이용한 추정 방법을 사용할 수 있다.The estimating unit 117 estimates the position of the wireless positioning apparatuses 110, 110d, 110j, and 110k based on the RSS map stored in the database, the measured RSS received from the wireless communication unit 113, can do. The estimation method may be an estimation method based on the RSS map described below or an estimation method using multiple checks and voting.

지도생성부(111)는 데이터베이스에 저장되는 RSS 지도를 생성할 수 있다. 지도생성부(111)는 설정된 샘플포인트에서 무선위치센서(100a, 100b, 100d, 100e, 100j, 100k, 100l)로부터 오는 무선신호를 수신하여 무선통신부(113)가 측정한 RSS 및 추출한 식별번호를 바탕으로 RSS 지도를 생성하고 이를 데이터베이스에 저장할 수 있다. 일 예로서 지도생성부(111)는 무선통신부(113)가 측정한 RSS를 바탕으로 가장 큰 RSS로 무선신호를 전송하는 무선위치센서부터 크기 순서로 4개의 무선위치센서를 선택하고, 상기 [표 1]처럼 샘플포인트 좌표, 선택된 무선위치센서 및 선택된 무선위치센서에서 전송한 무선신호의 RSS를 포함하는 RSS 지도를 생성할 수 있다.The map generation unit 111 can generate an RSS map stored in the database. The map generating unit 111 receives the radio signals from the radio position sensors 100a, 100b, 100d, 100e, 100j, 100k and 100l at the set sample points and outputs the RSS and the extracted identification numbers, which are measured by the radio communication unit 113, You can create an RSS map based on it and save it in the database. As an example, the map generating unit 111 selects four wireless position sensors from the wireless position sensor transmitting the wireless signal with the largest RSS based on the RSS measured by the wireless communication unit 113, 1] to generate an RSS map including sample point coordinates, RSS of the selected wireless location sensor, and RSS of the wireless signal transmitted from the selected wireless location sensor.

이렇게 생성되고 데이터베이스에 저장된 RSS 지도는 다른 무선측위장치에서 사용할 수 있도록 하기 위하여 무선통신부(113)를 통해 서버(미도시)로 전달될 수도 있다. The generated RSS map stored in the database may be transmitted to the server (not shown) through the wireless communication unit 113 so that the RSS map can be used by other wireless positioning devices.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 RSS 지도를 바탕으로 무선측위장치의 위치를 추정하는 방법을 도시한 도면이다.5 is a diagram illustrating a method of estimating a position of a wireless positioning device based on an RSS map according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 무선측위장치(110d)의 위치를 추정하기 위하여 먼저 RSS 지도를 구성(S510)한다. RSS 지도는 상기 [표1]에 보이는 바와 같이 샘플포인트의 좌표 및 샘플포인트에서 가장 큰 RSS를 가지는 4개의 무선위치센서 정보와 그 무선위치센서에 의한 RSS 정보를 포함할 수 있다. 무선위치센서 정보는 무선위치센서가 전송하는 무선신호에 포함된 식별번호일 수 있다.Referring to FIG. 5, an RSS map is first constructed (S510) to estimate the location of the wireless positioning device 110d. The RSS map may include four pieces of wireless position sensor information having the largest RSS at the coordinates and sample points of the sample point and RSS information by the wireless position sensor as shown in Table 1 above. The wireless location sensor information may be an identification number included in the wireless signal transmitted by the wireless location sensor.

무선측위장치(110d)가 3차원 관심공간 내의 제 1 지점에 놓이게 되면 주변의 무선위치센서로부터 오는 무선신호의 RSS를 측정(S520)한다. 그리고 측정된 RSS로부터 큰 RSS를 가지는 순서로 4개의 무선위치센서를 선택(S530)한다. 그리고 선택된 4개의 무선위치센서를 구성된 RSS 지도의 각 샘플포인트와 비교(S540)한다. 이때 무선신호로부터 획득한 무선위치센서의 식별번호와 RSS 지도상의 각 샘플포인트에 구성된 식별번호를 서로 비교하여 4개의 식별번호가 서로 동일한 샘플포인트를 추출하거나 또는 서로 동일하면서 그 크기의 순서도 동일한 샘플포인트를 추출한다. 이 샘플포인트에서의 RSS 4개와 무선측위장치(110d)에서 측정한 가장 큰 4개의 RSS를 이용하여 유클리디안 거리를 계산(S550)한다. 그리고 가장 작은 유클리디안 거리를 가지는 샘플포인트를 선택(S560)하여 자신의 위치 즉 무선측위장치가 놓여진 제 1 지점의 위치를 추정할 수 있다. 그리고 이 샘플포인트가 속한 영역(10d)과 대응되는 무선위치센서(100d)를 이용하여 무선측위장치(110d)가 적재된 영역을 표시할 수도 있다.When the wireless positioning device 110d is positioned at the first point within the three-dimensional space of interest, the RSS of the wireless signal from the surrounding wireless positioning sensor is measured (S520). Then, four wireless position sensors are selected in order from the measured RSS to the large RSS (S530). Then, the selected four wireless position sensors are compared with each sample point of the configured RSS map (S540). At this time, by comparing the identification number of the wireless position sensor obtained from the radio signal with the identification number formed at each sample point on the RSS map, sample points having the same identification number are extracted, or the same order of the sample points . The Euclidean distance is calculated using the four RSSs at this sample point and the four largest RSSs measured by the wireless positioning device 110d (S550). Then, a sample point having the smallest Euclidian distance is selected (S560) to estimate its own position, that is, the position of the first point on which the wireless positioning apparatus is placed. And the area where the wireless positioning device 110d is mounted may be displayed using the wireless position sensor 100d corresponding to the area 10d to which the sample point belongs.

상기한 바와 같이 안테나 튜닝과 병합한 핑거프린팅 기법으로 작성된 RSS 지도를 이용하여 무선측위장치의 위치를 추정할 수 있으나 무선환경이 수시로 변하는 것이 일반적이므로 단순히 RSS를 비교하는 방법을 사용하는 경우 어느 정도 오류가 있을 수도 있다. 이러한 오류를 최소화하기 위하여 본 발명에서는 다중 체크 및 보팅(Voting)을 이용한 방법을 추가적으로 제시한다.As described above, the position of the wireless positioning device can be estimated using the RSS map generated by the fingerprinting technique combined with the antenna tuning. However, since the wireless environment changes frequently, . In order to minimize such errors, the present invention additionally provides a method using multiple checks and voting.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다중 체크 및 보팅을 이용한 무선측위장치의 위치를 추정하는 방법을 도시한 도면이다.6 is a diagram illustrating a method of estimating a position of a wireless positioning apparatus using multiple check and voting according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 먼저 무선측위장치(110d, 110j, 110k)는 일정시간 동안 무선위치센서(100a, 100b, 100d, 100e, 100j, 100k, 1000l)로부터 오는 무선신호를 수신한다. 그동안에 동일한 식별번호를 가진 무선신호를 미리 정해진 횟수 이상 수신(S610)하였는지 판단한다. 그리고 상기 일정시간 동안 수신한 동일한 식별번호를 가진 무선신호의 RSS 평균이 기설정된 임계값 이상(S620)인지와 마지막으로 수신한 무선신호의 RSS가 기설정된 임계값이상(S630)인지를 확인한다. 여기서 기설정된 임계값은 전술한 안테나 튜닝과 핑거프린팅 기법을 사용하여 획득한 RSS 지도를 기반으로 설정할 수 있다. Referring to FIG. 6, first, the wireless positioning devices 110d, 110j, and 110k receive wireless signals from the wireless position sensors 100a, 100b, 100d, 100e, 100j, 100k, and 1000l for a predetermined period of time. It is determined whether the radio signal having the same identification number has been received a predetermined number of times or more (S610). Then, it is determined whether the RSS average of the radio signal having the same identification number received for the predetermined time is greater than or equal to a predetermined threshold value (S620) and RSS of the last received radio signal is greater than or equal to a preset threshold value (S630). Here, the predetermined threshold value can be set based on the RSS map acquired using the above-described antenna tuning and fingerprinting techniques.

상기 조건을 모두 만족한 다수의 식별번호에 대하여 RSS를 서로 비교(보팅)하여 RSS가 가장 큰 식별번호를 선택(S640)한다. 그러면 이 식별번호를 가진 무선위치센서와 대응되는 영역에 무선측위장치가 위치함을 확인할 수 있다. RSSs are compared with each other for a plurality of identification numbers satisfying all the above conditions (S640), and the identification number having the largest RSS is selected (S640). Then, it can be confirmed that the wireless positioning device is located in the area corresponding to the wireless position sensor having the identification number.

본 발명의 일 구현 예로서 무선위치센서(100a, 100j, 100k, 100l)는 주기적으로 400ms마다 1번씩의 무선신호를 전송하도록 설정될 수 있다. 이때의 송신 주기는 얼마나 빨리 무선위치센서를 인식할 필요가 있는 지와 평균 배터리 소모량을 얼마로 할 지에 따라 결정될 수 있다. 그러면 무선측위장치(110j, 110k)는 일정시간 동안 무선위치센서가 보내는 무선신호를 수신하는데, 이때의 일정시간은 무선위치센서(100a, 100j, 100k, 100l)의 전송주기보다 길면서 무선측위장치(110j, 110k)가 무선위치센서(100a, 100j, 100k, 100l)에 근접해 있음을 명백히 할 수 있는 정도의 시간이어야 한다. 일 예로서 상기 일정시간은 1.5초로 할 수 있다. 무선위치센서(100a, 100j, 100k, 100l)가 400ms마다 1번 전송(즉, 1.2초에 3번 전송)하므로 1.5초동안 3번이상 무선신호를 수신한다면 상기 무선위치센서(100a, 100j, 100k, 100l)가 근접해 있다는 것을 예상할 수 있다. 따라서 상기 미리 설정된 횟수는 3일 수 있다. 만약 일정시간을 2.2초로 한다면 상기 미리 설정된 횟수는 5일 수 있다. 즉, 미리 설정된 횟수는 상기 일정시간의 설정값과 무선위치센서(100a, 100j, 100k, 100l)의 무선신호 송신 주기에 따라 변할 수 있다. 그리고 식별번호가 미리 설정된 횟수이상 추출되었다 할지라도 설정한 임계값보다 평균 RSS가 작다면 무선측위장치(110j, 110k)가 무선위치센서(100a, 100j, 100k, 100l)에 근접해 있다고 볼 수 없다. 이때의 임계값은 핑거프린팅 기법에 의해 측정된 RSS를 바탕으로 설정될 수 있는데 일 예로서 핑거프린팅 기법에 의해 측정된 최저 RSS 값으로 정할 수 있다. 일 실시 예로 안테나 튜닝과 핑거프린팅 기법을 사용하여 -70dBm으로 설정할 수 있다.As one embodiment of the present invention, the wireless position sensors 100a, 100j, 100k, and 100l may be configured to periodically transmit one wireless signal every 400ms. The transmission period at this time can be determined by how fast the wireless position sensor needs to be recognized and how much the average battery consumption is. Then, the wireless positioning devices 110j and 110k receive the wireless signals transmitted by the wireless position sensor for a predetermined time, and the predetermined time is longer than the transmission period of the wireless position sensors 100a, 100j, 100k, and 100l, It should be a time enough to make it clear that the mobile stations 110j and 110k are close to the wireless position sensors 100a, 100j, 100k and 100l. For example, the predetermined time may be 1.5 seconds. If the wireless position sensors 100a, 100j, 100k, and 100l receive the wireless signals three times or more for 1.5 seconds since they are transmitted once every 400ms (i.e., three times in 1.2 seconds), the wireless position sensors 100a, 100j, , And 100l are close to each other. Therefore, the preset number of times may be three. If the predetermined time is 2.2 seconds, the preset number of times may be 5. That is, the preset number of times may be changed according to the set value of the predetermined time and the wireless signal transmission period of the wireless position sensors 100a, 100j, 100k, and 100l. Even if the identification number is extracted a predetermined number of times or more, if the average RSS is smaller than the set threshold value, the wireless positioning devices 110j and 110k can not be considered to be close to the wireless position sensors 100a, 100j, 100k, and 100l. The threshold value may be set based on the RSS measured by the fingerprinting method. For example, the threshold value may be set to the lowest RSS value measured by the fingerprinting method. In one embodiment, it can be set to -70 dBm using antenna tuning and fingerprinting techniques.

전술한 본 발명을 위치 추정 시스템에 적용한다면 무선위치센서의 안테나 튜닝, 핑거프린팅 기법을 사용한 임계값 설정, 및/또는 다중 검사에 의하여 위치 추정의 신뢰도를 높일 수 있을 것이다. If the present invention is applied to the position estimation system, the reliability of the position estimation can be enhanced by antenna tuning of the wireless position sensor, threshold setting using fingerprinting technique, and / or multiple test.

이상에서 주 예제로서 자재창고에서의 위치 추정을 들었으나 다른 응용에 본 발명에서 제시하는 위치 추정 시스템 또는 방법이 사용될 수 있음은 당연할 것이다.It should be appreciated that although the position estimation in the material warehouse has been described as a main example, the position estimation system or method disclosed in the present invention may be used for other applications.

본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the following claims and their equivalents. Only. It is intended that the present invention covers the modifications and variations of this invention provided they come within the scope of the appended claims and their equivalents. .

10: 자재선반
10a 내지 10l: 자재 적재 구역
20j, 20k: 자재
100a, 100b, 100d, 100e, 100j, 100k, 100l: 무선위치센서
110, 110d, 110j, 110k: 무선측위장치
10: Material Shelf
10a to 10l: Material loading zone
20j, 20k: Material
100a, 100b, 100d, 100e, 100j, 100k, 100l: wireless position sensors
110, 110d, 110j, 110k: wireless positioning device

Claims (10)

3차원 관심공간에서 위치를 추정하기 위한 무선측위시스템에 있어서,
상기 3차원 관심공간 내의 절대위치에 배치되고, 상기 절대위치와 대응되는 식별번호를 구비하고, 상기 식별번호가 포함되는 무선신호를 전송하는 무선위치센서; 및
상기 3차원 관심공간 내에서 설정되는 복수의 샘플포인트에서 복수의 상기 무선위치센서로부터 오는 무선신호의 수신신호 세기(Received Signal Strength; RSS)들을 측정하여 저장한 것인 RSS 지도를 바탕으로 상기 3차원 관심공간 내의 제 1 지점에 위치하고, 상기 제 1 지점에서 측정한 상기 복수의 무선위치센서로부터 오는 무선신호의 RSS와 상기 RSS 지도를 비교하여 상기 제 1 지점의 위치를 추정하는 무선측위장치;를 포함하는,
무선측위시스템.
1. A wireless positioning system for estimating a position in a three-dimensional space of interest,
A wireless position sensor which is disposed at an absolute position within the three-dimensional space of interest and has an identification number corresponding to the absolute position, the wireless position sensor transmitting the wireless signal including the identification number; And
The method of claim 1, further comprising the steps of: measuring a received signal strength (RSS) of a radio signal from a plurality of radio position sensors at a plurality of sample points set within the three- And a wireless positioning device located at a first location within the space of interest and comparing the RSS of the wireless signal from the plurality of wireless location sensors measured at the first location with the RSS map to estimate the location of the first location doing,
Wireless positioning system.
제 1항에 있어서, 상기 무선위치센서는,
상기 무선신호를 전송하기 위한 안테나를 구비하고,
상기 무선위치센서와 대응되는 영역 내에서의 RSS가 미리 설정된 임계값 이상이 되도록 상기 안테나 방사 패턴을 설정하는,
무선측위시스템.
The wireless communication system according to claim 1,
And an antenna for transmitting the radio signal,
And setting the antenna radiation pattern so that RSS within a region corresponding to the wireless position sensor is equal to or greater than a predetermined threshold value,
Wireless positioning system.
제 1 항에 있어서,
상기 샘플포인트들은 상기 3차원 관심공간 내에서 정육면체의 꼭짓점에 위치하도록 배치되는,
무선측위시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the sample points are positioned to be located at a vertex of a cube within the three-
Wireless positioning system.
제 1 항 내지 제 3 항에 있어서, 상기 무선측위장치는,
상기 복수의 무선위치센서로부터 오는 무선신호들을 수신하여 RSS를 측정하고, 상기 무선신호들에 포함된 식별번호를 추출하는 무선통신부;
상기 RSS 지도를 저장하고 있는 데이터베이스; 및
상기 RSS 지도와 상기 무선통신부에서 받은 측정된 RSS 및 추출한 식별번호를 바탕으로 위치를 추정하는 추정부;를 포함하는,
무선측위시스템.
The radio base station according to any one of claims 1 to 3,
A wireless communication unit for receiving RSS signals from the plurality of wireless position sensors and measuring RSS, and extracting identification numbers included in the wireless signals;
A database storing the RSS map; And
And an estimating unit that estimates a position based on the RSS map, the measured RSS received from the wireless communication unit, and the extracted identification number.
Wireless positioning system.
제 4 항에 있어서, 상기 무선측위장치는,
상기 샘플포인트에서 상기 복수의 무선위치센서로부터 오는 무선신호를 수신하여 상기 무선통신부가 측정한 RSS 및 추출한 식별번호를 바탕으로 상기 샘플포인트의 좌표, 큰 RSS를 가지는 순서대로 선택된 4개의 제 1 내지 제 4 무선위치센서 정보, 및 상기 선택된 4개의 제 1 내지 제 4 무선위치센서의 RSS를 포함하는 상기 RSS 지도를 생성하고 상기 데이터베이스에 저장하는 지도생성부;를 더 포함하는,
무선측위시스템.
5. The wireless communication system according to claim 4,
Receiving a radio signal from the plurality of radio position sensors at the sample point, and based on the RSS and the extracted identification number measured by the radio communication unit, the coordinates of the sample point, Further comprising: a map generator for generating and storing the RSS map including the RSS information of the first to fourth wireless position sensors and the RSS of the selected four first to fourth wireless position sensors,
Wireless positioning system.
제 5항에 있어서, 상기 추정부는,
상기 제 1 지점에서 상기 복수의 무선위치센서로부터 오는 무선신호의 RSS를 측정하고, 상기 제 1 지점에서 측정된 무선신호의 RSS들 중에서 큰 RSS를 가지는 순서대로 4개의 제 5 내지 제 8 무선위치센서를 선택하고, 상기 RSS 지도에서 상기 제 5 내지 제 8 무선위치센서와 상기 제 1 내지 제 4 무선위치센서가 동일한 샘플포인트를 추출하고, 추출된 상기 샘플포인트별로 상기 제 5 내지 제 8 무선위치센서의 RSS와 상기 제 1 내지 제 4 무선위치센서의 RSS 간의 유클리디안 거리를 계산하여 상기 유클리디안 거리가 가장 작은 샘플포인트를 상기 제 1 지점의 위치로 추정하는,
무선측위시스템.
6. The apparatus according to claim 5,
And an RSS reader for measuring RSS of a radio signal coming from the plurality of radio position sensors at the first point, Wherein the fifth to eighth wireless position sensors and the first to fourth wireless position sensors extract the same sample point in the RSS map, and the fifth to eighth wireless position sensors Estimating a sample point having the smallest Euclidean distance as a position of the first point by calculating an Euclidean distance between the RSS of the first wireless sensor and the RSS of the first to fourth wireless position sensors,
Wireless positioning system.
제 4 항에 있어서, 상기 추정부는,
(a) 일정시간 동안 동일한 식별번호에 대하여 미리 정해진 횟수 이상 수신하였는 지를 판단하고, (b) 상기 일정시간 동안 수신한 동일한 식별번호를 가진 무선신호의 RSS가 기 설정된 임계값 이상인지를 판단하고, (c) 상기 일정시간 동안 수신한 동일한 식별번호를 가진 무선신호 중 마지막 무선신호의 RSS가 기설정된 임계값 이상인지를 판단하고, 상기 (a), (b), (c)를 모두 만족하는 식별번호 중에서 RSS가 가장 큰 식별번호를 가지는 무선위치센서가 배치된 절대위치를 상기 제 1 지점의 위치로 추정하는,
무선측위시스템.
5. The apparatus according to claim 4,
(a) determining whether a predetermined number of times or more have been received for the same identification number for a predetermined period of time, (b) determining whether the RSS of the radio signal having the same identification number received for the predetermined period of time is greater than or equal to a preset threshold value, (c) determining whether the RSS of the last radio signal among the radio signals having the same identification number received for the predetermined period of time is greater than or equal to a preset threshold value, Estimating an absolute position at which a wireless position sensor having RSS with the largest identification number among the numbers is located at the position of the first point,
Wireless positioning system.
3차원 관심공간 내의 절대위치에 배치되는 복수의 무선위치센서와 제 1 지점에 위치하는 무선측위장치를 포함하는 무선측위시스템에서 상기 무선측위장치에서 상기 제 1 지점의 위치를 추정하기 위한 무선위치추정 방법에 있어서,
상기 3차원 관심공간 내에 복수의 샘플포인트를 설정하고, 상기 복수의 샘플포인트에서 상기 복수의 무선위치센서로부터 오는 무선신호들의 수신신호 세기(Received Signal Strength; RSS)를 측정한 결과를 바탕으로 상기 복수의 샘플포인트의 각각에 대하여 각 샘플포인트의 좌표, 큰 RSS를 가지는 순서대로 선택된 4개의 제 1 내지 제 4 무선위치센서 정보, 및 상기 선택된 4개의 제 1 내지 제 4 무선위치센서의 RSS를 포함하는 RSS 지도를 구성하는 단계;
상기 제 1 지점에서 상기 복수의 무선위치센서로부터 오는 무선신호의 RSS를 측정하는 단계;
상기 제 1 지점에서 측정된 무선신호의 RSS들 중에서 큰 RSS를 가지는 순서대로 4개의 제 5 내지 제 8 무선위치센서를 선택하는 단계;
상기 제 5 내지 제 8 무선위치센서와 상기 제 1 내지 제 4 무선위치센서가 동일한 샘플포인트를 추출하는 단계;
추출된 상기 샘플포인트 별로 상기 제 5 내지 제 8 무선위치센서의 RSS와 상기 제 1 내지 제 4 무선위치센서의 RSS 간의 유클리디안 거리를 계산하는 단계; 및
상기 유클리디안 거리가 가장 작은 샘플포인트를 상기 제 1 지점의 위치로 추정하는 단계;를 포함하는,
무선 위치추정 방법.
A wireless positioning system, comprising: a plurality of wireless position sensors disposed at an absolute position within a three-dimensional space of interest; and a wireless positioning device located at a first location, the wireless positioning device for estimating a position of the first location in the wireless positioning device In the method,
A plurality of sample points are set in the three-dimensional space of interest, and based on a result of measuring a received signal strength (RSS) of radio signals from the plurality of wireless position sensors at the plurality of sample points, The four first to fourth wireless position sensor information selected in order having the large RSS and the RSS of the four selected first to fourth wireless position sensors, Constructing an RSS map;
Measuring RSS of a wireless signal from the plurality of wireless position sensors at the first point;
Selecting four fifth to eighth radio position sensors in the order of having RSSs among the RSSs of the radio signals measured at the first point;
Extracting the same sample points by the fifth to eighth wireless position sensors and the first to fourth wireless position sensors;
Computing a Euclidean distance between RSS of the fifth to eighth wireless position sensors and RSS of the first to fourth wireless position sensors for each extracted sample point; And
Estimating a sample point having the smallest Euclidean distance as the position of the first point.
Wireless location estimation method.
3차원 관심공간 내의 절대위치에 배치되는 복수의 무선위치센서와 제 1 지점에 위치하는 무선측위장치를 포함하는 무선측위시스템에서 상기 무선측위장치에서 제 1 지점의 위치를 추정하기 위한 무선위치추정 방법에 있어서,
(a) 일정시간 동안 동일한 식별번호에 대하여 미리 정해진 횟수 이상 수신하였는지를 판단하는 단계;
(b) 상기 일정시간 동안 수신한 동일한 식별번호를 가진 무선신호의 수신신호 세기(Received Signal Strength; RSS)가 기설정된 임계값 이상인지를 판단하는 단계;
(c) 상기 일정시간 동안 수신한 동일한 식별번호를 가진 무선신호 중 마지막 무선신호의 RSS가 기설정된 임계값 이상인지를 판단하는 단계; 및
상기 (a), (b), (c)를 모두 만족하는 식별번호 중에서 RSS가 가장 큰 식별번호를 상기 제 1 지점의 위치로 추정하는 단계;를 포함하는,
무선 위치추정 방법.
A wireless positioning method for estimating a position of a first point in a wireless positioning device in a wireless positioning system including a plurality of wireless position sensors disposed at absolute positions within a three-dimensional space of interest and a wireless positioning device positioned at a first location In this case,
(a) determining whether a predetermined number of times or more have been received for the same identification number for a predetermined period of time;
(b) determining whether a received signal strength (RSS) of a radio signal having the same identification number received for the predetermined period of time is greater than or equal to a preset threshold value;
(c) determining whether the RSS of the last radio signal among the radio signals having the same identification number received for the predetermined period of time is greater than or equal to a preset threshold value; And
Estimating the identification number having the largest RSS among the identification numbers satisfying all of (a), (b), and (c) as the position of the first point.
Wireless location estimation method.
제 9 항에 있어서, 상기 임계값은,
상기 복수의 샘플포인트에서 측정된 상기 복수의 무선위치센서로부터 오는 무선신호를 수신하여 무선통신부가 측정한 RSS 를 바탕으로 설정되는,
무선 위치추정 방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the wireless communication unit is configured to receive wireless signals from the plurality of wireless position sensors measured at the plurality of sample points,
Wireless location estimation method.
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