KR102604366B1 - 측위 시스템 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

단말의 위치를 측위하는 측위 방법은, 기지국으로부터 빔포밍 기반으로 형성된 제1 무선 신호를 수신하는 단계, 상기 제1 무선 신호로부터 셀 아이디 및 빔 아이디를 획득하는 단계, 상기 제1 무선 신호의 수신 신호 세기를 획득하는 단계, 그리고 지도 내 각 지점에 대해 셀 아이디, 빔 아이디 및 수신 신호 세기를 매핑시킨 전자지도와, 상기 제1 무선 신호로부터 획득한 셀 아이디, 빔 아이디 및 수신 신호 세기를 비교하여 상기 단말의 제1 위치를 추정하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

측위 시스템 및 그 방법{SYSTEM AND METHOD FOR LOCATION MEASUREMENT}

실시 예는 측위 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

최근 모바일 핵심 서비스로 부각되고 있는 위치기반 서비스(Location-based Services, LBS)를 제공하기 위해서 가장 기본적으로 확보되어야 하는 기술이 측위 기술이다.

측위 시스템은 절대 측위 시스템과 상대 측위 시스템으로 분류된다.

절대 측위 시스템은 대상의 절대적인 위치를 추적하는 시스템이다. 대표적인 절대 측위 시스템으로는 위성 항법 시스템(Global Positioning System, GPS)이 있으며, 그 외에 무선랜 측위 시스템(Wi-Fi Positioning System, WPS) 등이 연구되고 있다.

상대 측위 시스템은 대상의 위치를 추적함에 있어서 대상의 초기 위치를 기준으로 상대적인 변화량을 추적하는 시스템으로, 추측 항법(dead reckoning) 시스템이라고도 한다. 대표적인 추측 항법 시스템으로는 보행자 추측 항법(Pedestrian Dead Reckoning, PDR) 시스템이 있다.

GPS는 위성으로부터 수신되는 복수의 위성신호들 간의 수신시각 차이를 이용하여 대상의 위치를 측위한다. GPS를 이용한 측위 기술은, 터널, 실내, 고층 빌딩 밀집 지역 등 위성신호의 수신이 어려운 지역에서는 측위가 불가하거나 그 오차가 매우 큰 단점이 있다. 또한, 위성신호를 수신하기 위해 소모되는 전력이 커서, 배터리를 사용하는 휴대 단말의 경우 상시 측위를 위해 사용하기 어려운 점이 있다.

WPS는 무선랜 액세스 포인트(Access Point, AP)로부터 수신되는 신호의 세기를 이용하여 대상의 위치를 측위한다. WPS는 충분한 수의 AP로부터 신호를 수신하지 못하면 측위 정확도가 떨어지는 단점이 있다.

PDR 시스템은 대상의 초기 위치에 대한 상대적인 이동을 측정하기 때문에 단말의 절대 위치를 알 수 없으며, 대상의 이동거리에 따라 오차가 누적되는 단점이 있다.

실시 예를 통해 해결하려는 과제는 측위 결과의 정확도를 향상시키기 위한 측위 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 실시 예에 따른 단말의 위치를 측위하는 측위 방법은, 기지국으로부터 빔포밍 기반으로 형성된 제1 무선 신호를 수신하는 단계, 상기 제1 무선 신호로부터 셀 아이디 및 빔 아이디를 획득하는 단계, 상기 제1 무선 신호의 수신 신호 세기를 획득하는 단계, 그리고 지도 내 각 지점에 대해 셀 아이디, 빔 아이디 및 수신 신호 세기를 매핑시킨 전자지도와, 상기 제1 무선 신호로부터 획득한 셀 아이디, 빔 아이디 및 수신 신호 세기를 비교하여 상기 단말의 제1 위치를 추정하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 실시 예에 따른 측위 시스템은 기지국으로부터 빔포밍 기반으로 형성된 제1 무선 신호를 수신하는 송수신기, 그리고 지도 내 각 지점에 대해 셀 아이디, 빔 아이디 및 수신 신호 세기를 매핑시킨 전자지도와, 상기 제1 무선 신호로부터 획득한 셀 아이디, 빔 아이디 및 수신 신호 세기를 비교하여 단말의 제1 위치를 추정하는 제1 측위 장치를 포함할 수 있다.

또한, 실시 예에 따른 측위 시스템은 관성 센서, 기지국으로부터 빔포밍 기반으로 형성된 제1 무선 신호를 수신하거나, 적어도 하나의 액세스 포인트로부터 제2 무선 신호를 수신하는 송수신기, 지도 내 각 지점에 대해 셀 아이디, 빔 아이디 및 수신 신호 세기를 매핑시킨 전자지도와, 상기 제1 무선 신호로부터 획득한 셀 아이디, 빔 아이디 및 수신 신호 세기를 비교하여 단말의 위치를 추정하는 제1 측위 장치, 상기 제2 무선 신호로부터 획득한 수신 신호 세기 또는 왕복 시간을 이용하여 상기 단말의 위치를 추정하는 제2 측위 장치, 상기 센싱 정보를 토대로 기준 위치에 대한 상기 단말의 상대적인 이동 정보를 획득하고, 상기 기준 위치에 대한 상기 단말의 상대적인 이동 정보를 토대로 상기 단말의 위치를 추정하는 제3 측위 장치, 그리고 각 측위 장치의 가용 여부에 따라서 상기 제1 측위 장치, 상기 제2 측위 장치 및 상기 제3 측위 장치 중 적어도 하나의 측위 장치의 측위 결과를 융합하여 상기 단말의 최종 위치를 획득하는 융합부를 포함할 수 있다.

실시 예에 의하면, 단말의 위치를 측위하기 위해 빔 아이디를 활용함으로써 측위 정확도를 개선할 수 있다. 또한, 다른 측위 장치들의 측위가 어렵거나 측위 정확도가 떨어지는 상황에서도, 빔 아이디를 이용한 측위 방법을 활용함으로써 측위 가용성을 향상시킬 수 있으며, 전력 사용이 많은 GPS 사용을 최소화하여 단말의 전력 소모를 최소화할 수 있다.

도 1은 실시 예에 따른 측위 시스템을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 실시 예에 따른 빔포밍 기반 측위부를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 실시 예에 따른 측위 시스템에서 추측 항법을 통해 단말의 위치를 측위하는 방법을 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 실시 예에 따른 측위 시스템에서 무선랜 기반으로 단말의 위치를 측위하는 방법을 개략적으로 도시한 것이다.
도 5는 실시 예에 따른 측위 시스템에서 빔포밍 기반으로 단말의 위치를 측위하는 방법을 개략적으로 도시한 것이다.
도 6은 실시 예에 따른 측위 시스템에서 하나 이상의 측위 결과를 융합한 측위 방법을 개략적으로 도시한 것이다.
도 7은 실시 예에 따른 측위 시스템에서 무선랜 기반의 측위 방법과 빔포밍 기반의 측위 방법을 융합하여 사용하는 일 예를 도시한 것이다.
도 8은 실시 예에 따른 측위 시스템에서 추측 항법과 빔포밍 기반의 측위 방법을 융합하여 사용하는 일 예를 도시한 것이다.
도 9는 실시 예에 따른 측위 시스템에서 빔포밍 기반의 측위 방법만을 사용하여 단말의 위치를 측위하는 일 예를 도시한 것이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 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 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

명세서 전체에서, 단말(terminal)은 이동 단말(mobile terminal, MT), 이동국(mobile station, MS), 진보된 이동국(advanced mobile station, AMS), 고신뢰성 이동국(high reliability mobile station, HR-MS), 가입자국(subscriber station, SS), 휴대 가입자국(portable subscriber station, PSS), 접근 단말(access terminal, AT), 사용자 장비(user equipment, UE) 등을 지칭할 수도 있고, MT, MS, AMS, HR-MS, SS, PSS, AT, UE 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.

또한, 기지국(base station, BS)은 진보된 기지국(advanced base station, ABS), 고신뢰성 기지국(high reliability base station, HR-BS), 노드B(node B), 고도화 노드B(evolved node B, eNodeB), 접근점(access point, AP), 무선 접근국(radio access station, RAS), 송수신 기지국(base transceiver station, BTS), MMR(mobile multihop relay)-BS, 기지국 역할을 수행하는 중계기(relay station, RS), 기지국 역할을 수행하는 중계 노드(relay node, RN), 기지국 역할을 수행하는 진보된 중계기(advanced relay station, ARS), 기지국 역할을 수행하는 고신뢰성 중계기(high reliability relay station, HR-RS), 소형 기지국[펨토 기지국(femto BS), 홈 노드B(home node B, HNB), 홈 eNodeB(HeNB), 피코 기지국(pico BS), 메트로 기지국(metro BS), 마이크로 기지국(micro BS) 등] 등을 지칭할 수도 있고, ABS, 노드B, eNodeB, AP, RAS, BTS, MMR-BS, RS, RN, ARS, HR-RS, 소형 기지국 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.

이하, 필요한 도면들을 참조하여 실시 예에 따른 측위 시스템 및 그 방법에 대해 상세하게 설명한다.

도 1은 실시 예에 따른 측위 시스템을 개략적으로 도시한 것이다. 또한, 도 2는 실시 예에 따른 빔포밍 기반 측위부를 개략적으로 도시한 것이다.

도 1을 참조하면, 실시 예에 따른 측위 시스템(100)은, 관성 센서(Inertial sensor, 110), 송수신기(120), 추측 항법부(130), 무선랜 기반 측위부(140), 빔포밍 기반 측위부(150) 및 융합부(160)를 포함할 수 있다. 실시 예에 따른 측위 시스템(100)은 단말 내에 구현될 수 있다.

관성 센서(110)는 물체의 움직임에 의한 관성력을 검출하여 움직이는 물체의 가속도, 속도, 방향, 거리 등을 제공하는 센서이다. 관성 센서(110)는 특정 위치를 기준점으로 하는 단말의 상대적인 이동 정보를 측정하기 위해 사용된다. 관성 센서(110)로는 각속도계, 가속도 센서, 지자기 센서, 자이로 센서 등 다양한 센서들이 포함될 수 있다.

송수신기(120)는 액세스 포인트(Access Point, AP) 또는 기지국으로부터 무선 신호를 수신한다.

추측 항법부(130)는 보행자 추측 항법(Pedestrian Dead Reckoning, PDR)을 통해 관성 센서(110)를 통해 획득되는 센싱 정보들을 토대로 단말의 이동 정보를 획득할 수 있다.

추측 항법부(130)는 지자기 센서 또는 자이로 센서를 통해 획득되는 센싱 정보들을 이용하여 단말의 이동 방향(heading)을 추정할 수 있다.

추측 항법부(130)는 가속도 센서를 통해 획득되는 센싱 정보를 이용하여 단말의 이동 거리를 추정할 수 있다. 추측 항법부(130)는 가속도 센서를 통해 획득되는 센성 정보를 이용하여 단말 사용자의 걸음 수를 획득한다. 그리고, 단말 사용자의 걸음 수에 보폭 추정치를 적용하여 단말의 이동 거리를 추정할 수 있다.

추측 항법부(130)는 단말의 이동 정보(예를 들어, 이동 방향 정보, 이동 거리 정보 등)를 토대로, 단말의 현재 위치를 추정할 수 있다. 추측 항법부(130)는 단말의 이동 정보를 토대로 기 설정된 기준 위치에 대한 단말의 상대적인 위치를 획득할 수 있다. 그리고, 추측 항법부(130)는 기준 위치에 대한 단말의 상대적인 위치를 토대로 단말의 현재 위치를 추정할 수 있다. 즉, 추측 항법부(130)는 기준 위치를 기준으로 단말이 이동 방향에 해당하는 방향으로 단말의 이동 거리만큼 이동한 위치를 단말의 현재 위치로 추정할 수 있다. 여기서, 기준 위치는 측위 시스템(100)에 의해 이전에 측정된 단말의 위치일 수 있다. 즉, 기준 위치는 측위 시스템(100)의 융합부(160)에서 이전에 출력된 단말의 위치일 수 있다. 단말의 현재 위치 추정에 상용되는 단말의 이동 정보는, 기준 위치가 측위된 시점부터 단말의 이동 방향 및 이동 거리를 누적하여 생성된다.

추측 항법부(130)는 추측 항법을 통해 단말의 현재 위치가 추정되면, 이를 반영한 확률 공간을 생성할 수 있다. 확률 공간은, 격자(grid) 단위 또는 무작위로 선택된 복수의 지점들로 구성되며, 각 지점에는 대응하는 위치정보(또는 좌표정보)가 매핑되어 있다.

추측 항법부(130)는 추측 항법을 통해 추정된 단말의 현재 위치를 토대로, 확률 공간 내 각 지점에 대해 단말이 위치할 확률을 매핑함으로써 단말의 현재 위치가 반영된 확률 공간을 생성할 수 있다.

추측 항법부(130)는 측위 결과에 대응하는 확률 공간이 생성되면, 이를 융합부(160)로 출력한다.

무선랜 기반 측위부(140)는 송수신기(120)를 통해 적어도 하나의 AP로부터 수신되는 무선 신호를 토대로 단말의 현재 위치를 추정할 수 있다.

무선랜 기반 측위부(140)는 각 AP로부터 수신되는 무선 신호의 수신 신호 세기를 전파지도(Fingerprint)와 비교함으로써 단말의 현재 위치를 추정할 수 있다. 무선랜 기반 측위부(140)에서 사용되는 전파지도는, 격자 구조 또는 무작위로 선택된 지도 내 각 지점에 대해, 각 AP로부터 수신되는 무선 신호의 수신 신호 세기를 매핑시킨 지도이다. 무선랜 기반 측위부(140)는 AP로부터 전파지도를 수신할 수 있다.

무선랜 기반 측위부(140)는 각 AP로부터 수신되는 무선 신호를 이용한 삼변측량을 통해서 단말의 현재 위치를 추정할 수도 있다. 이 경우, 무선랜 기반 측위부(140)는 적어도 하나의 AP로부터 수신되는 무선 신호의 수신 신호 세기 또는 왕복 시간(round trip time)을 측정하고, 이를 토대로 각 AP와 단말 사이의 거리를 추정할 수 있다. 그리고, 각 AP의 위치정보 및 각 AP와 단말 사이의 거리를 토대로 삼변 측량을 수행하여 단말의 현재 위치를 추정할 수 있다. 각 AP의 위치정보는 각 AP로부터 수신할 수 있다.

무선랜 기반 측위부(140)는 단말의 현재 위치가 추정되면, 이를 반영한 확률 공간을 생성할 수 있다. 즉, 무선랜 기반 측위부(140)는 추정된 단말의 현재 위치를 토대로, 확률 공간 내 각 지점에 대해 단말이 위치할 확률을 매핑함으로써 단말의 현재 위치가 반영된 확률 공간을 생성할 수 있다.

무선랜 기반 측위부(140)는 측위 결과에 대응하는 확률 공간이 생성되면, 이를 융합부(160)로 출력한다.

빔포밍 기반 측위부(150)는 송수신기(120)를 통해 기지국으로부터 수신되는 무선 신호를 토대로 단말의 현재 위치를 추정할 수 있다.

도 2를 참조하면, 빔포밍 기반 측위부(150)는 신호 세기 획득부(151), 전파지도 데이터베이스(152) 및 위치 추정부(153)를 포함할 수 있다.

신호 세기 획득부(151)는 기지국으로부터 수신되는 무선 신호의 수신 신호 세기를 획득할 수 있다. 기지국으로부터 수신되는 무선 신호는 빔포밍을 통해 생성된 밀리미터파 신호로서, 대응하는 셀 아이디(ID), 빔 ID 등을 포함할 수 있다.

전파지도 데이터베이스(152)는 전파지도를 포함할 수 있다. 전파지도 데이터베이스(152)에 포함된 전파지도는, 격자 구조 또는 무작위로 선택된 지도 내 각 지점에 대해, 대응하는 셀 아이디(ID), 빔 ID, 수신 신호 세기 등을 매핑시킨 지도이다. 전파지도 데이터베이스(152)에 저장되는 전파지도는 기지국으로부터 수신할 수 있다.

위치 추정부(153)는 기지국으로부터 수신되는 무선 신호의 셀 ID, 빔 ID 및 수신 신호 세기를 전파지도 데이터베이스(152)에 저장된 전파지도와 비교하여 단말의 현재 위치를 추정할 수 있다. 즉, 위치 추정부(153)는 기지국으로부터 수신된 무선 신호로부터 셀 ID 및 빔 ID를 검출하고, 전파지도 데이터베이스(152)에 저장된 전파지도로부터 이에 대응하는 영역을 검색한다. 그리고, 검색된 영역 내 각 지점에서의 신호 세기와 기지국으로부터 수신된 무선 신호의 수신 신호 세기를 비교하여 단말의 현재 위치를 추정할 수 있다.

위치 추정부(153)는 단말의 현재 위치가 추정되면, 이를 반영한 확률 공간을 생성할 수 있다. 즉, 위치 추정부(153)는 추정된 단말의 현재 위치를 토대로, 확률 공간 내 각 지점에 대해 단말이 위치할 확률을 매핑함으로써 단말의 현재 위치가 반영된 확률 공간을 생성할 수 있다.

위치 추정부(153)는 측위 결과에 대응하는 확률 공간이 생성되면, 이를 융합부(160)로 출력한다.

다시, 도 1을 보면, 융합부(160)는 추측 항법부(130), 무선랜 기반 측위부(140) 및 빔포밍 기반 측위부(150) 중 적어도 하나로부터 측위 결과에 대응하는 확률 공간을 수신한다. 그리고, 수신된 확률 공간들을 융합하여 단말의 현재 위치를 최종 결정할 수 있다.

융합부(160)는 각 측위 장치들(추측 항법부(130), 무선랜 기반 측위부(140), 빔포밍 기반 측위부(150))에 의해 생성된 확률 공간의 융합 시, 주의 환경으로 인해 사용이 불가능한 측위 장치는 배제할 수 있다. 예를 들어, 융합부(160)는 인접하는 AP가 없는 경우 무선랜 기반 측위부(140)는 사용이 불가능하다고 판단하여, 무선랜 기반 측위부(140)로부터 출력되는 확률 공간은 융합에서 배제할 수 있다.

융합부(160)는 각 측위 장치들에 의해 생성된 확률 공간들에 주위 환경에 따라서 서로 다른 가중치를 적용하여 융합할 수 있다.

융합부(160)는 단말에 인접한 AP의 개수 등을 토대로 무선랜 기반 측위부(140)의 측위 결과에 적용되는 가중치를 조절할 수 있다. 예를 들어, 융합부(160)는 단말이 다수의 AP로부터 무선 신호를 수신하는 경우 무선랜 기반 측위부(140)를 이용한 측위가 상대적으로 정확하다고 판단할 수 있다. 따라서, 융합부(160)는 무선랜 기반 측위부(140)에서의 측위 결과 즉, 무선랜 기반 측위부(140)에서의 확률 공간에 상대적으로 높은 가중치를 부여할 수 있다. 또한, 예를 들어, 융합부(160)는 단말 주변에 위치하는 AP의 개수가 매우 적은 경우 무선랜 기반 측위부(140)를 이용한 측위가 상대적으로 부정확하다고 판단할 수 있다. 따라서, 융합부(160)는 무선랜 기반 측위부(140)에서의 측위 결과에 상대적으로 낮은 가중치를 부여할 수 있다.

융합부(160)는 기준 위치에 대한 단말의 이동 거리에 따라서 추측 항법부(130)의 측위 결과에 적용되는 가중치를 조절할 수 있다. 기준 위치로부터의 단말의 이동 거리가 클수록 오차 누적으로 추측 항법부(130)를 이용한 측위의 정확도가 감소한다. 따라서, 융합부(160)는 기준 위치로부터의 단말의 이동 거리가 클수록 추측 항법부(130)의 측위 결과에 적용되는 가중치를 낮출 수 있다.

융합부(160)는 각 측위 장치에 대응하는 가중치가 결정되면, 각 측위 장치들에 의해 생성된 확률 공간에 대응하는 가중치를 적용한다. 그리고 가중치가 적용된 확률 공간들을 융합하여 융합 확률 공간을 생성한다.

융합부(160)는 융합 확률 공간을 토대로 단말의 최종 측위 결과를 출력한다. 즉, 융합 확률 공간 내 지점들 중 단말이 위치할 확률이 가장 높은 적어도 하나의 지점을 단말의 현재 위치로 최종 결정한다.

융합부(160)에서의 측위 결과는 추측 항법부(130)로 피드백되어, 추측 항법부(130)에서 단말의 상대적인 위치를 획득하기 위한 기준 위치로 사용될 수 있다.

전술한 구조의 측위 시스템(100)에서 추측 항법부(130), 무선랜 기반 측위부(140), 빔포밍 기반 측위부(150) 및 융합부(160)는 하나 이상의 중앙 처리 유닛(central processing unit, CPU)이나 기타 칩셋, 마이크로프로세서 등으로 구현되는 프로세서에 의해 수행될 수 있다.

도 3은 실시 예에 따른 측위 시스템에서 추측 항법을 통해 단말의 위치를 측위하는 방법을 개략적으로 도시한 것이다.

도 3을 참조하면, 측위 시스템(100)은 관성 센서(110)를 통해 센싱 정보들을 획득한다(S100).

또한, 측위 시스템(100)은 상기 S100 단계를 통해 획득한 센싱 정보들을 토대로 단말의 이동 방향 및 이동 거리를 포함하는 단말의 이동 정보를 획득한다(S110).

측위 시스템(100)은 단말의 이동 정보가 획득되면, 이를 토대로 측위 시스템(100)에서의 이전 측위 결과에 대응하는 기준 위치에 대한 단말의 상대적인 위치를 추정하여 단말의 현재 위치를 추정할 수 있다(S120).

도 4는 실시 예에 따른 측위 시스템에서 무선랜 기반으로 단말의 위치를 측위하는 방법을 개략적으로 도시한 것이다.

도 4를 참조하면, 측위 시스템(100)은 송수신기(120)를 통해 적어도 하나의 AP로부터 무선 신호를 수신한다(S200).

또한, 측위 시스템(100)은 상기 S200 단계를 통해 수신한 무선 신호의 수신 신호 세기 또는 왕복 시간을 획득한다(S210).

측위 시스템(100)은 상기 S210 단계를 통해 무선 신호의 수신 신호 세기 또는 왕복 시간이 획득되면, 이를 토대로 단말의 현재 위치를 추정할 수 있다(S220).

상기 S220 단계에서, 측위 시스템(100)은 각 AP로부터 수신되는 무선 신호의 수신 신호 세기를 전파지도와 비교하여 단말의 현재 위치를 추정할 수 있다. 여기서 사용되는 전파지도는 지도 내 각 지점에 대해, 각 AP로부터 수신되는 무선 신호의 수신 신호 세기를 매핑시킨 지도이다.

상기 S220 단계에서, 측위 시스템(100)은 각 AP로부터 수신되는 무선 신호의 수신 신호 세기 또는 왕복 거리를 토대로 단말과 각 AP 간의 거리를 추정할 수 있다. 그리고, 이를 토대로 삼변 측량을 수행하여 단말의 현재 위치를 추정할 수도 있다.

도 5는 실시 예에 따른 측위 시스템에서 빔포밍 기반으로 단말의 위치를 측위하는 방법을 개략적으로 도시한 것이다.

도 5를 참조하면, 측위 시스템(100)은 송수신기(120)를 통해 기지국으로부터 빔포밍을 통해 생성된 무선 신호를 수신한다(S300).

또한, 측위 시스템(100)은 상기 S300 단계를 통해 획득한 무선 신호로부터 셀 ID, 빔 ID 및 수신 신호 세기를 획득한다(S310).

측위 시스템(100)은 상기 S310 단계를 통해 획득한 셀 ID, 빔 ID 및 수신 신호 세기를 전파지도와 비교하여 단말의 현재 위치를 추정할 수 있다(S320).

상기 S320 단계에서 사용되는 전파지도는 지도 내 각 지점에 대해, 대응하는 셀 아이디(ID), 빔 ID, 수신 신호 세기 등을 매핑시킨 지도이다.

상기 S320 단계에서, 측위 시스템(100)은 상기 S310 단계를 통해 획득한 셀 ID 및 빔 ID에 대응하는 영역을 전파지도로부터 검색한다. 그리고, 검색된 영역 내 각 지점에서의 신호 세기와 기지국으로부터 수신된 무선 신호의 수신 신호 세기를 비교하여 단말의 현재 위치를 추정할 수 있다.

도 6은 실시 예에 따른 측위 시스템에서 하나 이상의 측위 결과를 융합한 측위 방법을 개략적으로 도시한 것이다.

도 6을 참조하면, 실시 예에 따른 측위 시스템(100)은 빔포밍 기반의 측위 장치를 포함하는 복수의 측위 장치를 이용하여, 단말의 현재 위치에 대응하는 확률 공간들을 생성한다(S400).

상기 S400 단계에서, 측위 시스템(100)은 도 3을 참조하여 설명한 추측 항법 기반의 측위 방법(S100 내지 S120)을 통해 단말의 현재 위치를 추정하고, 이를 반영한 확률 공간을 생성할 수 있다.

상기 S400 단계에서, 측위 시스템(100)은 도 4를 참조하여 설명한 무선랜 기반의 측위 방법(S200 내지 S220)을 통해 단말의 현재 위치를 추정하고, 이를 반영한 확률 공간을 생성할 수 있다.

상기 S400 단계에서, 측위 시스템(100)은 도 5를 참조하여 설명한 빔포밍 기반의 측위 방법(S300 내지 S320)을 통해 단말의 현재 위치를 추정하고, 이를 반영한 확률 공간을 생성할 수 있다.

측위 시스템(100)은 각 측위 장치에 의해 확률 공간이 생성되면, 측위 장치들에 의해 생성된 확률 공간들을 융합하여 하나의 융합 확률 공간을 생성한다(S410).

상기 S410 단계에서, 측위 시스템(100)은 측위 장치들 중 주위 환경에 의해 가용할 수 없는 측위 장치는 배제하고, 가용할 수 있는 측위 장치의 확률 공간만을 융합하여 융합 확률 공간을 생성할 수 있다.

상기 S410 단계에서, 측위 시스템(100)은 주위 환경에 따라서 융합 시 각 측위 장치의 확률 공간에 적용되는 가중치를 다르게 제어할 수 있다.

측위 시스템(100)은 융합 확률 공간이 생성되면, 이로부터 단말의 현재 위치를 최종 결정하여 측위 결과를 출력한다(S420).

실시 예에 따르면, 측위 시스템(100)은 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명한 측위 방법에서와 같이, 추측 항법부(130), 무선랜 기반 측위부(140) 및 빔포밍 기반 측위부(150) 중 어느 하나의 측위 장치만을 사용하여 단말 위치를 획득할 수도 있다. 또한, 측위 시스템(100)은 도 6을 참조하여 설명한 측위 방법에서와 같이, 두 개 이상의 측위 장치에서의 측위 결과를 융합하여 단말 위치를 획득할 수도 있다.

이하, 도 7 내지 도 9를 참조하여 측위 시스템(100)에서 하나 이상의 측위 장치를 선택적으로 사용하는 예들에 대해 설명하기로 한다.

도 7은 실시 예에 따른 측위 시스템에서 무선랜 기반의 측위 방법과 빔포밍 기반의 측위 방법을 융합하여 사용하는 일 예를 도시한 것이다.

도 7을 참조하면, 단말(TE)과 인접하게 위치하여 단말(TE)로 무선 신호를 송신할 수 있는 무선랜 AP(AP1, AP2)가 두 개 존재한다. 두 개의 무선랜 AP(AP1, AP2)들로부터 수신되는 무선 신호만으로는 단말의 위치를 특정 지점으로 특정하는 것이 어렵다. 따라서, 이와 같이 인접하는 무선랜 AP의 개수가 충분치 않은 경우, 빔포밍 기반의 측위 방법을 결합할 경우 측위 정확도를 향상시킬 수 있다.

기지국(BS)에서 밀리미터파 신호 기반의 빔포밍을 통해 빔을 형성하는 경우, 빔 폭이 매우 좁아 각 빔이 지원하는 영역 또한 매우 좁다. 이에 따라, 단말(TE)에서 수신되는 빔의 ID 및 신호 세기를 토대로 기지국(BS)을 기준으로 하는 단말(TE)의 상대적인 방향을 추정할 경우, 비교적 정확도가 높게 나타난다.

따라서, 두 개의 무선랜 AP(AP1, AP2)들로부터 수신되는 무선 신호들을 이용하여 단말(TE)이 있을 것으로 추정되는 영역과, 빔포밍 기반의 측위 방법으로 단말(TE)이 있을 것으로 추정되는 영역을 융합할 경우 측위 정확도를 개선할 수 있다.

도 8은 실시 예에 따른 측위 시스템에서 추측 항법과 빔포밍 기반의 측위 방법을 융합하여 사용하는 일 예를 도시한 것이다.

도 8을 참조하면, 추측 항법을 사용할 경우 기준 위치(801)로부터의 단말(TE)의 이동 거리(802)가 증가할수록 오차 누적으로 인해 측위 정확도가 감소한다. 이러한 경우, 기지국(BS1, BS2)으로부터 수신되는 하나 이상의 빔을 사용하는 빔포밍 기반의 측위 방법을 같이 융합하여 사용할 경우 추측 항법으로 인한 오차 누적을 해소하여 측위 정확도를 개선할 수 있다.

도 9는 실시 예에 따른 측위 시스템에서 빔포밍 기반의 측위 방법만을 사용하여 단말의 위치를 측위하는 일 예를 도시한 것이다.

도 9를 참조하면, 하나의 기지국(BS4)에서 송신된 하나의 빔(cell4, Beam1)만 이용하여 단말(TE)의 위치를 추정할 경우, 좁은 빔 폭으로 인해 기지국(BS4)을 기준으로 하는 단말(TE)의 상대적인 방향에 대한 오차가 비교적 작게 나타난다. 이에 비해, 기지국(BS4)과 단말(TE) 사이의 거리에 대한 오차는 방향에 대한 오차에 비해 상대적으로 크게 나타난다.

이 경우, 단말(TE)에서 수신 가능한 다른 빔(Cell3, beam2)이 있는 경우 오차 범위를 좁혀 비교적 정확한 측위가 가능하여 GPS를 사용한 측위를 대체할 수 있다.

전술한 바와 같이 실시 예에 따른, 측위 시스템(100)은 무선랜 기반의 측위 또는 추측 항법을 이용한 측위 결과와 빔포밍 기반의 측위 결과를 융합함으로써, 무선랜 기반의 측위 방법 또는 추측 항법의 측위 정확도를 개선할 수 있다. 무선랜 기반의 측위가 어렵거나 정확하지 않은 상황 또는 추측 항법의 오차가 누적된 상황에서 빔포밍 기반의 측위 결과를 활용할 수 있어 측위 가용성을 향상시킬 수 있다.

또한, 빔포밍 기반의 측위 방법으로 전력 사용이 많은 GPS 기반의 측위 방법을 대체할 수 있어, GPS 사용으로 인한 전력 소모를 최소화할 수 있다.

본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위해 기록매체에 기록된 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.

Claims (17)

1. 단말의 위치를 측위하는 방법에 있어서,
   기지국으로부터 빔포밍 기반으로 형성된 제1 무선 신호를 수신하는 단계,
   상기 제1 무선 신호로부터 셀 아이디 및 빔 아이디를 획득하는 단계,
   상기 제1 무선 신호의 수신 신호 세기를 획득하는 단계,
   지도 내 각 지점에 대해 셀 아이디, 빔 아이디 및 수신 신호 세기를 매핑시킨 전자지도와, 상기 제1 무선 신호로부터 획득한 상기 셀 아이디, 상기 빔 아이디 및 상기 수신 신호 세기를 비교하여 상기 단말의 제1 위치를 추정하는 단계,
   적어도 하나의 액세스 포인트로부터 제2 무선신호를 수신하는 단계,
   상기 제2 무선 신호의 수신 신호 세기 또는 왕복 시간을 획득하는 단계,
   상기 제2 무선 신호의 수신 신호 세기 또는 왕복 시간을 이용하여 상기 단말의 제2 위치를 추정하는 단계,
   관성 센서를 통해 센싱 정보를 획득하는 단계,
   상기 센싱 정보를 토대로 기준 위치에 대한 상기 단말의 상대적인 이동 정보를 획득하는 단계,
   상기 기준 위치에 대한 상기 단말의 상대적인 이동 정보를 토대로 상기 단말의 제3 위치를 획득하는 단계,
   상기 제1 위치를 토대로 각 지점에 대한 상기 단말이 위치할 확률을 포함하는 제1 확률 공간을 생성하는 단계,
   상기 제2 위치를 토대로 각 지점에 대한 상기 단말이 위치할 확률을 포함하는 제2 확률 공간을 생성하는 단계,
   상기 제3 위치를 토대로 각 지점에 대한 상기 단말이 위치할 확률을 포함하는 제3 확률 공간을 생성하는 단계, 및
   상기 제1 확률 공간, 제2 확률 공간 및 제3 확률 공간에 서로 다른 가중치를 적용하여 융합함으로써 융합 확률공간을 생성하는 단계;를 포함하되,
   상기 융합 확률 공간을 생성하는 단계는 상기 단말에 인접하는 AP가 없는 경우 제1 확률 공간에 가중치를 낮게 부여하거나, 상기 단말이 여러 개의 기지국으로부터 무선신호를 수신하면 상기 제1 확률 공간에 가중치를 높게 부여하거나, 상기 단말의 상대적인 이동 정보가 큰 경우 상기 제2 확률 공간에 가중치를 낮게 부여하는 단계를 포함하는 , 측위 방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 제1항에서,
   상기 제1 무선 신호는 밀리미터파 신호인 측위 방법.
9. 기지국으로부터 빔포밍 기반으로 형성된 제1 무선 신호를 수신하는 송수신기,
   지도 내 각 지점에 대해 셀 아이디, 빔 아이디 및 수신 신호 세기를 매핑시킨 전자지도와, 상기 제1 무선 신호로부터 획득한 셀 아이디, 빔 아이디 및 수신신호 세기를 비교하여 단말의 제1 위치를 추정하고, 상기 제1 위치를 토대로 각 지점에 대한 상기 단말이 위치할 확률을 포함하는 제1 확률 공간을 생성하는 제1 측위장치
   상기 송수신기는 적어도 하나의 액세스 포인트로부터 제2 무선 신호를 수신하며, 상기 제2 무선 신호로부터 획득한 수신 신호 세기 또는 왕복 시간을 이용하여 상기 단말의 제2 위치를 추정하고, 상기 제2 위치를 토대로 각 지점에 대한 상기 단말이 위치할 확률을 포함하는 제2 확률 공간을 생성하는 제2 측위장치 ,
   관성 센서,
   상기 관성 센서를 통해 획득한 센싱 정보를 토대로 기준 위치에 대한 상기 단말의 상대적인 이동 정보를 획득하고, 상기 기준 위치에 대한 상기 단말의 상대적인 이동 정보를 토대로 상기 단말의 제3 위치를 추정하고, 상기 제3 위치를 토대로 각 지점에 대한 상기 단말이 위치할 확률을 포함하는 제3 확률 공간을 생성하는 제3 측위장치 그리고,
   상기 제1 확률 공간, 상기 제2 확률 공간 및 제3 확률 공간에 서로 다른 가중치를 적용하여 융합함으로써 융합 확률 공간을 생성하는 융합부를 포함하되,
   상기 융합부는 상기 단말에 인접하는 AP가 없는 경우 상기 제1 확률 공간에 가중치를 낮게 부여하거나, 상기 단말이 여러 개의 기지국으로부터 무선신호를 수신하면 상기 제1 확률 공간에 가중치를 높게 부여하거나, 상기 단말의 상대적인 이동 정보가 큰 경우 상기 제2 확률 공간에 가중치를 낮게 부여하는, 측위 시스템.
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제
14. 제9항에서,
    상기 제1 무선 신호는 밀리미터파 신호인 측위 시스템.
15. 삭제
16. 제9항에서,
    상기 기준 위치는 상기 융합부에서 이전에 획득한 상기 단말의 최종 위치인 측위 시스템.
17. 삭제

Images