KR101268564B1 - 파티클 필터 기반의 단말의 위치 측정 장치 및 방법과 이를 기록한 기록 매체 - Google Patents

파티클 필터 기반의 단말의 위치 측정 장치 및 방법과 이를 기록한 기록 매체 Download PDF

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Abstract

파티클 필터 기반의 단말의 위치 측정 장치 및 방법과 이를 기록한 기록 매체가 개시된다. 개시된 단말의 위치 측정 장치는 위치측정 대상지역에 존재하는 단말이 현재 시점에서 수신한 k(1 이상의 정수임)개의 무선신호의 수신세기를 이용하여 현재 시점에서의 후보위치인 nt(2 이상의 정수임)개의 파티클들 각각과 대응되는 위치에 상기 단말이 존재할 확률(nt개의 존재 확률들)을 산출하는 존재 확률 산출부; 상기 nt개의 파티클들의 사후 확률(nt개의 사후 확률들)을 산출하는 사후 확률 산출부; 상기 nt개의 존재 확률들을 이용하여 상기 nt개의 사후 확률들을 보정하는 사후 확률 보정부; 및 상기 nt개의 파티클들 중 상기 보정된 사후 확률이 기 설정된 임계값보다 작은 적어도 하나의 파티클을 제거한 후 상기 제거된 파티클 수만큼 새로운 파티클을 선정하여 상기 nt개의 파티클들을 갱신하는 파티클 갱신부를 포함하되, 상기 nt개의 존재 확률들 및 nt개의 사후 확률들의 산출, 상기 nt개의 사후 확률들의 보정, 상기 nt개의 파티클들의 갱신은 상기 임계값보다 큰 사후 확률을 가지는 파티클이 하나만 존재할 때까지 반복적으로 수행되며, 상기 존재하는 하나의 파티클과 대응되는 위치가 현재 시점에서의 상기 단말의 위치로 추정된다.

Description

파티클 필터 기반의 단말의 위치 측정 장치 및 방법과 이를 기록한 기록 매체{Apparatus, Method and Recoding media for tracking location of mobile device based on particle filter}
본 발명의 실시예들은 단말의 위치 측정 장치 및 방법과 이를 기록한 기록매체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 파티클 필터를 이용하여 실내 공간에서 단말(사용자)의 실제 위치를 정확하고 빠르게 측정(추적)할 수 있는 장치 및 방법과 이를 기록한 기록매체에 관한 것이다.
최근 사용자의 위치 정보를 바탕으로 서비스를 제공하는 위치 기반 서비스(Location Based Service: LBS)가 많은 관심을 받고 있다. 특히, 근래에는 스마트폰에 탑재되는 센서를 활용하여 사용자의 위치를 추적하여 LBS를 제공하는 서비스가 늘어나고 있는 추세이다.
일반적으로 건물 외부 환경에서는 GPS(Global Positioning System)를 활용하여 비교적 쉽게 사용자의 위치를 추적하는 것이 가능하나, 아직까지 GPS 신호가 수신되지 않은 실내 환경에서 사용자 위치 추적을 위한 방법을 제시되지 못하고 있는 실정이다.
한편, 스마트폰, 태블릿 PC 등과 같은 통신기기들이 대중화됨에 따라 무선 통신용 WiFi 신호의 수신세기를 이용하여 단말의 위치를 측정하는 방법에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
현재 실내 공간에서 WiFi 신호 지도를 이용하는 방법이 제시되고 있으나, WiFi 신호 지도를 이용하는 종래의 방법들은 k-NN, 신경망, 나이브 베이지안 필터 등과 같이 이전의 사용자 위치 정보나 사용자 이동 모델을 실시간 위치 추적에 활용하지 못하는 방법들이 대부분이다.
또한, 사용자의 이전 위치 정보와 이동 모델을 이용할 수 있는 확률적 접근 방법인 칼만 필터는 매번 가능한 모든 후보 위치들을 대상으로 우도(likelihood)를 계산하여야 하기 때문에, 실내 공간이 넓고 복잡한 경우 실시간 위치 추적을 위해 요구되는 계산 복잡도가 매우 높아져, 위치 추적기의 성능과 효율성이 낮은 한계점이 있다.
공개특허 제2010-0124649호는 이동 단말의 위치 측정 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, “이동 단말의 위치 측정 방법은 복수의 액세스 포인트로부터 상기 이동 단말로 전송된 복수의 무선신호의 수신세기 값을 측정하는 단계; 확장 칼만 필터를 이용하여, 제1 시점(time point)에서의 상기 복수의 무선 신호의 수신세기 값으로부터 상기 제1 시점에서의 상기 이동 단말의 제1 위치를 연산하는 단계; 및 파티클 필터를 이용하여, 상기 제1 시점에서의 상기 이동 단말의 위치 및 제2 시점에서 수신된 상기 복수의 무선신호의 수신세기 값으로부터 상기 제2 시점에서의 상기 이동 단말의 제2 위치를 연산하는 단계를 포함한다.”는 점을 개시하고 있으나, 이는 칼만필터를 이용하기 때문에 복잡도가 여전히 높은 문제점이 있다.
또한, WiFi 신호의 수신세기를 이용한 종래의 위치 측정 방법 중 대표적인 방법으로 가우시안 프로세스(Gaussian Process) 기반의 위치 측정 방법이 있다.
종래의 가우시안 프로세서 기반의 위치 측정 방법은 위치측정 대상지역인 실내 지역을 다수의 셀로 구획하고, 실내 지역에 WiFi 신호를 전송하는 다수의 액세스 포인트(AP: Access Point)가 존재하며, 다수의 셀 각각에서 수신되는 다수의 WiFi 신호의 수신 강도가 도 1에 도시된 바와 같이 가우시안 확률 분포를 가진다는 가정에 기초하여 단말의 위치를 측정하는 방법이다. 이 때, 종래의 가우시안 프로세서 기반의 위치 측정 방법은 다수의 액세스 포인트에서 미리 전송된 WiFi 신호를 이용하여 생성되는 WiFi 신호 지도를 이용하여 단말의 위치를 측정하는데, 다수의 셀 중 임의의 셀에서 특정 수신세기의 WiFi 신호가 측정될 우도(likelihood)는 아래의 수학식 1과 같이 표현된다.
Figure 112012006301793-pat00001
여기서, s는 측정된 WiFi 신호의 수신세기, l은 상기 임의의 셀,
Figure 112012006301793-pat00002
는 상기 임의의 셀에서 수신세기가 s인 WiFi 신호가 측정될 우도, d는 상기 임의의 셀에서 미리 측정된 WiFi 신호들의 수신세기의 표준편차, m는 상기 임의의 셀에서 미리 측정된 WiFi 신호들의 수신세기의 평균을 각각 의미하며, WiFi 신호들의 수신세기의 평균/표준편차는 WiFi 신호 지도를 통해 도출된다.
또한, 종래의 가우시안 프로세서 기반의 위치 측정 방법은 상기한 수학식 1을 이용하여 다수의 셀 각각에 단말이 위치할 확률을 산출하며, 이는 아래의 수학식 2와 같이 표현된다.
Figure 112012006301793-pat00003
여기서,
Figure 112012006301793-pat00004
는 단말이 상기 임의의 셀에 위치할 확률, sj는 상기 임의의 셀에서 측정된 다수의 WiFi 신호의 수신세기 중 j번째 WiFi 신호의 수신세기를 각각 의미한다.
상기 수학식 2와 같이 산출되는 단말의 위치 확률은 다수의 셀 모두에 대해 산출되며, 종래의 가우시안 프로세서 기반의 위치 측정 방법은 다수의 셀 각각에 대한 단말의 위치 확률 중에서 가장 높은 확률을 가지는 셀을 단말이 위치하는 지역으로 선택한다.
그러나, 앞서 설명한 종래의 가우시안 프로세서 기반의 위치 측정 방법은 상기한 수학식 2에 표시된 바와 같이 각 WiFi 신호에 대한 우도 값을 모두 곱함으로써 다수의 셀 각각에 단말이 위치할 확률을 산출하는데, 이 경우 각 신호에 대한 우도 값은 1 이하의 소수점의 값을 가지므로, 각 셀에서 수신된 WiFi 신호의 개수가 많을수록 각 셀에 대한 단말 위치 확률이 정확하게 산출되지 않는다는 문제점이 있었다.
상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 실내 공간에서 단말(사용자)의 실제 위치를 정확하고 빠르게 측정(추적)할 수 있는 장치 및 방법과 이를 기록한 기록매체를 제안하고자 한다.
본 발명의 다른 목적들은 하기의 실시예를 통해 당업자에 의해 도출될 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 위치측정 대상지역에 존재하는 단말이 현재 시점에서 수신한 k(1 이상의 정수임)개의 무선신호의 수신세기를 이용하여 현재 시점에서의 후보위치인 nt(2 이상의 정수임)개의 파티클들 각각과 대응되는 위치에 상기 단말이 존재할 확률(nt개의 존재 확률들)을 산출하는 존재 확률 산출부; 상기 nt개의 파티클들의 사후 확률(nt개의 사후 확률들)을 산출하는 사후 확률 산출부; 상기 nt개의 존재 확률들을 이용하여 상기 nt개의 사후 확률들을 보정하는 사후 확률 보정부; 및 상기 nt개의 파티클들 중 상기 보정된 사후 확률이 기 설정된 임계값보다 작은 적어도 하나의 파티클을 제거한 후 상기 제거된 파티클 수만큼 새로운 파티클을 선정하여 상기 nt개의 파티클들을 갱신하는 파티클 갱신부를 포함하되, 상기 nt개의 존재 확률들 및 nt개의 사후 확률들의 산출, 상기 nt개의 사후 확률들의 보정, 상기 nt개의 파티클들의 갱신은 상기 임계값보다 큰 사후 확률을 가지는 파티클이 하나만 존재할 때까지 반복적으로 수행되며, 상기 존재하는 하나의 파티클과 대응되는 위치가 현재 시점에서의 상기 단말의 위치로 추정되는 것을 특징으로 하는 단말의 위치 측정 장치가 제공된다. .
상기 단말의 위치 측정 장치는 상기 nt개의 파티클들을 선정하는 파티클 선정부를 더 포함하되, 상기 파티클 선정부는 조건부 확률에 기반하여 이전 시점에서의 후보위치인 nt-1(2 이상의 정수임)개의 파티클들을 이동시켜 상기 nt개의 파티클들을 선정할 수 있다.
상기 위치측정 대상지역은 다수의 셀로 구획되고, 상기 존재 확률 산출부는 상기 k개의 무선신호의 수신세기 및 상기 다수의 셀들 중 nt개의 파티클들 각각과 대응되는 위치에서 미리 측정된 무선신호들의 수신세기의 평균/표준편차를 이용하여 현재 시점에서 상기 단말이 상기 nt개의 파티클들 각각과 대응되는 위치에 존재할 확률을 산출할 수 있다.
상기 존재 확률 산출부는 상기 nt개의 파티클들 각각과 대응되는 위치 중 i번째 파티클과 대응되는 위치에서의 상기 평균/표준편차와 상기 k개의 무선신호의 수신세기 각각을 이용하여 현재 시점에서의 상기 i번째 파티클과 대응되는 위치에서의 상기 k개의 무선신호 각각에 대한 수신 우도(likelihood)(k개의 우도)를 산출하고, 상기 k개의 우도의 로그값을 합산한 값을 이용하여 현재 시점에서 상기 단말이 상기 i번째 파티클과 대응되는 위치에 존재할 확률을 산출할 수 있다.
상기 존재 확률 산출부는 상기 k개의 우도의 로그값 각각에 제1 비율을 곱한 값을 합산한 값을 이용하여 현재 시점에서 상기 단말이 상기 i번째 파티클과 대응되는 위치에 존재할 확률을 산출하되, 상기 k개의 우도의 로그값 중 j번째 우도의 로그값에 곱해지는 제1 비율(j번째 제1 비율)은 상기 k개의 무선신호 중 j번째 무선신호를 전송한 액세스 포인트에서 상기 i번째 파티클과 대응되는 위치에서의 상기 평균/표준편차의 산출을 위해 전송한 테스트 무선신호의 전송 횟수와 상기 전송된 테스트 무선신호 중 상기 평균/표준편차의 산출에 이용된 테스트 무선신호의 개수의 비율일 수 있다.
상기 존재 확률 산출부는 상기 k개의 우도의 로그값을 합산한 값에 제2 비율을 곱한 값을 이용하여 현재 시점에서 상기 단말이 상기 i번째 파티클과 대응되는 위치에 존재할 확률을 산출하되, 상기 k개의 무선신호는 상기 위치측정 대상지역에 존재하는 다수의 액세스 포인트 중 적어도 일부의 액세스 포인트에서 전송된 것이고, 상기 제2 비율은 상기 다수의 액세스 포인트의 개수와 상기 적어도 일부의 액세스 포인트의 개수의 비율일 수 있다.
상기 존재 확률 산출부는 상기 k개의 우도의 로그값 각각에 제1 비율을 곱한 값을 합산한 값에 제2 비율을 곱한 값을 현재 시점에서 상기 단말이 상기 i번째 파티클과 대응되는 위치에 존재할 확률로서 산출하되, 상기 k개의 우도의 로그값 중 j번째 우도의 로그값에 곱해지는 제1 비율(j번째 제1 비율)은 상기 k개의 무선신호 중 j번째 무선신호를 전송한 액세스 포인트에서 상기 i번째 파티클과 대응되는 위치에서의 상기 평균/표준편차의 산출을 위해 전송한 테스트 무선신호의 전송 횟수와 상기 전송된 테스트 무선신호 중 상기 평균/표준편차의 산출에 이용된 테스트 무선신호의 개수의 비율이고, 상기 k개의 무선신호는 상기 위치측정 대상지역에 존재하는 다수의 액세스 포인트 중 적어도 일부의 액세스 포인트에서 전송된 것이고, 상기 제2 비율은 상기 다수의 액세스 포인트의 개수와 상기 적어도 일부의 액세스 포인트의 개수의 비율일 수 있다.
상기 i번째 파티클과 대응되는 위치에서의 상기 k개의 우도는 아래의 수학식과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112012006301793-pat00005
여기서, sj는 상기 k개의 무선신호 중 j번째 무선신호의 수신세기, li는 상기 i번째 파티클과 대응되는 위치,
Figure 112012006301793-pat00006
는 상기 i번째 파티클과 대응되는 위치에서의 상기 k개의 우도 중 j번째 우도(상기 i번째 파티클과 대응되는 위치에서 상기 j번째 무선신호가 수신될 우도), di는 상기 i번째 파티클과 대응되는 위치에서의 상기 무선신호들의 수신세기의 표준편차, mi는 상기 i번째 파티클과 대응되는 위치에서의 상기 무선신호들의 수신세기의 평균, ε은 보정 상수를 각각 의미함.
상기 존재 확률 산출부는 아래의 수학식을 이용하여 현재 시점에서 상기 단말이 상기 i번째 파티클과 대응되는 위치에 존재할 확률을 산출할 수 있다.
Figure 112012006301793-pat00007
여기서,
Figure 112012006301793-pat00008
는 현재 시점(t)에서 상기 단말이 상기 i번째 파티클과 대응되는 위치에 존재할 확률, T1은 상기 적어도 일부의 액세스 포인트의 개수, T2는 상기 다수의 액세스 포인트의 개수, SC1은 상기 j번째 무선신호를 전송한 액세스 포인트에서 상기 i번째 파티클과 대응되는 위치에서의 상기 평균/표준편차의 산출을 위해 전송한 테스트 무선신호의 전송 횟수, SC2는 상기 전송된 테스트 무선신호 중 상기 평균/표준편차의 산출에 이용된 테스트 무선신호의 개수를 각각 의미함.
상기 사후 확률 보정부는 상기 nt개의 사후 확률들 각각에 대응되는 존재 확률을 곱하여 상기 nt개의 사후 확률들 각각을 보정할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 위치측정 대상지역에 존재하는 단말이 현재 시점에서 수신한 k(1 이상의 정수임)개의 무선신호의 수신세기를 이용하여 현재 시점에서의 후보위치인 nt(2 이상의 정수임)개의 파티클들 각각과 대응되는 위치에 상기 단말이 존재할 확률(nt개의 존재 확률들)을 산출하는 단계; 상기 nt개의 파티클들의 사후 확률(nt개의 사후 확률들)을 산출하는 단계; 상기 nt개의 존재 확률들을 이용하여 상기 nt개의 사후 확률들을 보정하는 단계; 및 상기 nt개의 파티클들 중 상기 보정된 사후 확률이 기 설정된 임계값보다 작은 적어도 하나의 파티클을 제거한 후 상기 제거된 파티클 수만큼 새로운 파티클을 선정하여 상기 nt개의 파티클들을 갱신하는 단계를 포함하되, 상기 nt개의 존재 확률들 및 nt개의 사후 확률들의 산출, 상기 nt개의 사후 확률들의 보정, 상기 nt개의 파티클들의 갱신은 상기 임계값보다 큰 사후 확률을 가지는 파티클이 하나만 존재할 때까지 반복적으로 수행되며, 상기 존재하는 하나의 파티클과 대응되는 위치가 현재 시점에서의 상기 단말의 위치로 추정되는 것을 특징으로 하는 단말의 위치 측정 방법이 제공된다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 단말의 위치를 측정하기 위해 디지털 처리 장치에 의해 실행될 수 있는 명령어들의 프로그램이 유형적으로 구현되어 있으며, 디지털 처리 장치에 의해 판독될 수 있는 기록매체로서, 위치측정 대상지역에 존재하는 단말이 현재 시점에서 수신한 k(1 이상의 정수임)개의 무선신호의 수신세기를 이용하여 현재 시점에서의 후보위치인 nt(2 이상의 정수임)개의 파티클들 각각과 대응되는 위치에 상기 단말이 존재할 확률(nt개의 존재 확률들)을 산출하는 단계; 상기 nt개의 파티클들의 사후 확률(nt개의 사후 확률들)을 산출하는 단계; 상기 nt개의 존재 확률들을 이용하여 상기 nt개의 사후 확률들을 보정하는 단계; 및 상기 nt개의 파티클들 중 상기 보정된 사후 확률이 기 설정된 임계값보다 작은 적어도 하나의 파티클을 제거한 후 상기 제거된 파티클 수만큼 새로운 파티클을 선정하여 상기 nt개의 파티클들을 갱신하는 단계를 수행하되, 상기 nt개의 존재 확률들 및 nt개의 사후 확률들의 산출, 상기 nt개의 사후 확률들의 보정, 상기 nt개의 파티클들의 갱신은 상기 임계값보다 큰 사후 확률을 가지는 파티클이 하나만 존재할 때까지 반복적으로 수행되며, 상기 존재하는 하나의 파티클과 대응되는 위치가 현재 시점에서의 상기 단말의 위치로 추정되는 것을 특징으로 하는 기록 매체가 제공된다.
본 발명에 따르면, 실내 공간에서 단말(사용자)의 실제 위치를 정확하고 빠르게 측정(추적)할 수 있게 된다.
도 1은 종래의 가우시안 프로세스 기반의 위치 측정 방법의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 장치의 개략적인 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라서 가속도 센서를 이용하여 단말의 이동 거리를 산출하는 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 무선신호 지도의 제작 시 위치측정 대상지역에서 셀 별로 수신된 테스트 무선신호의 개수 및 해당 테스트 무선신호의 수신세기의 일례를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 위치 측정 방법의 전체적인 흐름을 도시한 순서도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 위치 측정 장치(이하, "위치 측정 장치"라고 함)는 단말 또는 액세스 포인트에 구비될 수 있는 장치이다. 만약, 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 장치가 단말 측에 구비되는 경우, 단말은 무선 통신부를 통해 수신된 무선신호의 수신세기를 이용하여 자신의 위치를 직접 측정한 후 디스플레이부를 통해 해당 정보를 사용자에게 제공할 수 있다. 반대로, 본 발명이 일 실시예에 따른 위치 측정 장치가 액세스 포인트에 구비되는 경우, 액세스 포인트는 단말로부터 무선신호의 수신세기에 대한 정보를 수신하고, 이를 이용하여 단말이 위치를 측정한 후, 측정 결과를 단말로 전송할 수 있다.
이하에서는 설명의 편의를 위해 위치 측정 장치가 단말 측에 구비된 실시예를 중심으로 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 장치의 개략적인 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 장치는 파티클 선정부(210), 존재 확률 산출부(220), 사후 확률 산출부(230), 사후 확률 보정부(240), 파티클 갱신부(250) 및 위치 결정부(260)를 포함할 수 있다. 이하, 각 구성 요소 별로 그 기능을 상술하기로 한다.
먼저, 파티클 선정부(210)는 위치측정 대상지역에 존재하는 단말의 현재 시점에서의 후보위치인 nt(2 이상의 정수임)개의 파티클들을 선정한다.
보자 상세하게, 파티클 선정부(210)는 단말(사용자)의 위치 측정이 시작되는 경우, 위치측정 대상지역 상에서의 사용자의 후보위치인 다수 개의 파티클들을 랜덤하게 선정한다. 이 때, 위치측정 대상지역은 다수의 셀로 구획되며, 랜덤하게 선정된 다수의 파티클들은 다수의 셀 중 임의의 셀에 각각 위치할 수 있다.
그리고, 단말이 이동하는 경우, 파티클 선정부(210)는 실시간으로 단말의 위치를 측정하기 위해 소정의 이동 모델을 이용하여 이전 시점에 선정된 파티클들 중 적어도 일부의 파티클의 위치를 이동시킨다.
일례로서, 다수 개의 파티클들 각각은 아래의 수학식 3과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112012006301793-pat00009
여기서, pa는 다수 개의 파티클들 중 a(1 이상의 정수임)번째 파티클, xa 및 ya는 해당 파티클(pa)에 의해 정의되는 단말(사용자)의 위치에 대한 2차원 좌표, da는 단말의 이동 거리를 각각 의미한다.
그리고, θa는 단말의 이동 방향을 의미하며, 이는 계산의 복잡도를 낮추기 위해 동서남북의 4개의 방향으로 정의될 수 있다(θa∈{North, East, South, West}). 또한, wa는 해당 파티클(pa)과 대응되는 위치에 단말이 존재할 확률을 의미한다(wa에 대해서는 아래에서 보다 상세하게 설명하기로 한다).
본 발명의 일 실시예에 따르면, 단말의 이동 거리(da) 및 이동 방향(θa)은 단말에 구비된 하나 이상의 센서를 통해 획득되는 센싱 데이터를 통해 산출될 수 있다.
일례로서, 단말은 가속도 센서를 구비하고, 가속도 센서는 지면과 수직한 방향(즉, 중력 방향)의 가속도 데이터를 획득하며, 단말의 이동 거리(da)는 획득된 가속도 데이터를 이용하여 산출될 수 있다.
보다 상세하게, 획득된 가속도 데이터는 도 3에 도시된 바와 같이 그래프로 표시될 수 있고, 단말을 소지한 사용자가 걷는 경우 사용자의 발이 땅에 닿는 시점에 중력 방향으로의 가속도가 최대가 되므로, 가속도 그래프에서의 피크점은 단말을 소지한 사용자의 발이 땅에 닿는 시점과 대응된다. 따라서, 단말의 이동 거리(da)는 가속도 그래프에서의 피크점의 개수와 사용자의 보폭을 이용하여 획득될 수 있다.
다른 일례로서, 단말은 방향 센서를 구비하고, 단말의 이동 방향은 방향 센서를 통해 획득되는 방향 데이터를 이용하여 산출될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 파티클 선정부(210)는 조건부 확률에 기반하여 이전 시점에서의 후보위치인 nt -1(2 이상의 정수임)개의 파티클들을 이동시켜 nt개의 파티클들을 선정할 수 있다. 즉, 현재 시점(t)에서의 파티클들 각각은 아래의 수학식 4와 같이 이전 시점(t-1)에서의 파티클들에 기초하여 결정될 수 있다.
Figure 112012006301793-pat00010
다음으로, 존재 확률 산출부(220)는 위치측정 대상지역에 존재하는 단말이 현재 시점에서 수신한 k(1 이상의 정수임)개의 무선신호의 수신세기를 이용하여 현재 시점에서의 후보위치인 nt개의 파티클들 각각과 대응되는 위치에 단말이 존재할 확률(즉, nt개의 존재 확률들)을 산출한다.
보다 상세하게, 위치측정 대상대상 지역에는 무선신호(일례로, WiFi 신호)를 전송하는 다수의 액세스 포인트가 존재하고, 단말은 다수의 액세스 포인트 중에서 적어도 일부인 k개의 액세스 포인트에서 전송된 무선신호를 수신하며, 존재 확률 산출부(220)는 k개의 무선신호의 수신세기 및 다수의 셀들 중 nt개의 파티클들 각각과 대응되는 위치에서 미리 측정된 무선신호들의 수신세기의 평균/표준편차를 이용하여 현재 시점에서 단말이 nt개의 파티클들 각각과 대응되는 위치에 존재할 확률을 산출한다.
여기서, 다수의 셀들 각각에서 미리 측정된 무선신호들의 수신세기의 평균/표준편차는 위치측정 대상지역을 대상으로 제작된 무선신호 지도로부터 획득될 수 있다. 무선신호 지도는 위치측정 대상지역을 다수의 셀로 분할한 위상 지도를 기반으로 제작된 지도로서, 각 셀에서 미리 측정된 하나 이상의 테스트 무선신호의 수신세기를 이용하여 제작된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 존재 확률 산출부(220)는 nt개의 파티클들 각각과 대응되는 위치 중 i(1 이상의 정수임)번째 파티클과 대응되는 위치에서 미리 측정된 평균/표준편차와 k개의 무선신호의 수신세기 각각을 이용하여 i번째 파티클과 대응되는 위치에서의 k개의 무선신호 각각에 대한 수신 우도(likelihood)(즉, k개의 우도)를 산출하고, k개의 우도의 로그값을 합산한 값을 이용하여 단말이 i번째 파티클과 대응되는 위치에 존재할 확률을 산출할 수 있다.
여기서, i번째 파티클과 대응되는 위치에서의 k개의 우도는 아래의 수학식 5와 같이 표현될 수 있고, 단말이 i번째 파티클과 대응되는 위치에 존재할 확률은 아래의 수학식 6과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112012006301793-pat00011
여기서, sj는 k개의 무선신호 중 j번째 무선신호의 수신세기, li는 i번째 파티클과 대응되는 위치,
Figure 112012006301793-pat00012
는 i번째 파티클과 대응되는 위치에서의 k개의 우도 중 j번째 우도(i번째 셀에서 j번째 무선신호가 수신될 우도), di는 i번째 파티클과 대응되는 위치에서의 무선신호들의 수신세기의 표준편차, mi는 i번째 파티클과 대응되는 위치에서의 무선신호들의 수신세기의 평균, ε는 보정 상수를 각각 의미함.
Figure 112012006301793-pat00013
앞서 설명한 바와 같이, 우도 값은 소수점 이하의 값을 가지므로, 종래 기술과 같이 각 무선신호에 대한 우도를 모두 곱하여 단말이 특정 위치에 존재할 확률을 산출하는 경우, 수신된 무선신호의 개수가 많아질수록 해당 셀에 위치할 확률이 정확하게 산출되지 않는 문제점이 발생하는바, 발명에서는 각 우도의 로그값을 모두 더함으로써 상기한 종래기술의 문제점을 해결한다.
한편, 도 4는 무선신호 지도의 제작 시 위치측정 대상지역에서 셀 별로 수신된 테스트 무선신호의 개수 및 해당 테스트 무선신호의 수신세기의 일례를 도시한 도면이다(도 4의 (a) 내지 (c)는 서로 다른 셀에서의 테스트 무선신호의 수신세기를 표시하고 있음).
도 4를 참조하면, 특정 위치(셀)에서만 수신되는 무선신호가 존재하는 반면 위치측정 대상지역 전체에서 수신되는 무선신호도 존재한다. 이는 다수의 액세스 포인트 각각에서 전송되는 무선신호의 전송세기가 서로 상이하기 때문에 나타나는 현상이다. 이를 참조할 때, 무선신호 지도의 제작 시 특정 셀에서의 무선신호의 수신세기의 평균/표준편차를 구함에 있어 해당 셀에서의 무선신호의 수신세기의 평균/표준편차에 산출된 무선신호의 개수가 많을수록 해당 셀에서 의미있는 데이터가 더 많이 수집되었고, 이러한 셀에 단말이 위치할 확률이 높다는 사실을 확인할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 존재 확률 산출부(220)는 k개의 우도의 로그값 각각에 제1 비율을 곱한 값을 합산한 값을 이용하여 단말이 i번째 파티클과 대응되는 위치에 위치할 확률을 산출할 수 있다. 이 때, k개의 우도의 로그값 중 j번째 우도의 로그값에 곱해지는 제1 비율(j번째 제1 비율)은 k개의 무선신호 중 j번째 무선신호를 전송한 액세스 포인트에서 i번째 파티클과 대응되는 위치에서의 평균/표준편차의 산출을 위해 전송한 테스트 무선신호의 전송 횟수와 상기 전송된 테스트 무선신호 중 평균/표준편차의 산출에 이용된 테스트 무선신호의 개수의 비율일 수 있다.
이와 같은 경우, 단말이 i번째 파티클과 대응되는 위치에 위치할 확률은 아래의 수학식 7과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112012006301793-pat00014
여기서, SC1은 j번째 무선신호를 전송한 액세스 포인트에서 i번째 파티클과 대응되는 위치에서의 상기 평균/표준편차의 산출을 위해 전송한 테스트 무선신호의 전송 횟수, SC2는 상기 전송된 테스트 무선신호 중 평균/표준편차의 산출에 이용된 테스트 무선신호의 개수를 각각 의미한다.
또한, 도 4를 참조하면, 특정 셀에서 수신된 무선신호의 개수가 많을수록 해당 셀에 단말이 위치할 확률은 높아짐을 확인할 수 있다.
따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 존재 확률 산출부(220)는 k개의 우도의 로그값을 합산한 값에 제2 비율을 곱한 값을 이용하여 단말이 i번째 파티클과 대응되는 위치에 존재할 확률을 산출하되, k개의 무선신호는 위치측정 대상지역에 존재하는 다수의 액세스 포인트 중 적어도 일부의 액세스 포인트에서 전송된 것이고, 제2 비율은 다수의 액세스 포인트의 개수와 적어도 일부의 액세스 포인트의 개수의 비율일 수 있다.
이와 같은 경우, 단말이 i번째 파티클과 대응되는 위치에 존재할 확률은 아래의 수학식 8과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112012006301793-pat00015
여기서, T1은 상기 적어도 일부의 액세스 포인트의 개수, T2는 상기 다수의 액세스 포인트의 개수를 각각 의미한다.
종합하면, 존재 확률 산출부(220)는 k개의 우도의 로그값 각각에 제1 비율을 곱한 값을 합산한 값에 제2 비율을 곱한 값을 단말이 i번째 파티클과 대응되는 위치에 존재할 확률로서 산출할 수 있으며, 이는 아래의 수학식 9와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112012006301793-pat00016
계속하여, 사후 확률 산출부(230)는 nt개의 파티클들의 사후 확률(Posterior Probability)(즉, nt개의 사후 확률들)을 산출한다. 일례로서, nt개의 파티클들 각각의 사후 확률은 아래의 수학식 10에 기초하여 산출될 수 있다.
Figure 112012006301793-pat00017
여기서,
Figure 112012006301793-pat00018
는 현재 시점(t)에서의 파티클의 사후 확률,
Figure 112012006301793-pat00019
는 이전 시점(t-1)에서의 파티클의 사후 확률, l은 파티클의 위치, d는 파티클의 이동 거리를 각각 의미한다.
파티클의 사후 확률을 산출하는 내용은 당업자에게 널리 알려진 사항이므로, 이에 대한 보다 상세한 설명은 생략하기로 한다.
다음으로, 사후 확률 보정부(240)는 nt개의 존재 확률들을 이용하여 nt개의 사후 확률들을 보정한다. 이러한 사후 확률의 보정은 단말의 위치를 보다 정확하게 측정하기 위해 수행된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 사후 확률 보정부(240)는 nt개의 사후 확률들 각각에 대응되는 존재 확률을 곱하여 nt개의 사후 확률들 각각을 보정할 수 있다. 이는 아래의 수학식 11과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112012006301793-pat00020
여기서,
Figure 112012006301793-pat00021
은 상기한 수학식 6 내지 수학식 9를 통해 산출될 수 있다.
계속하여, 파티클 갱신부(250)는 nt개의 파티클들 중 상기 보정된 사후 확률이 기 설정된 임계값보다 작은 적어도 하나의 파티클을 제거한 후 제거된 파티클 수만큼 새로운 파티클을 선정하여 nt개의 파티클들을 갱신한다.
일례로서, 파티클 갱신부(250)는 아래의 수학식 12와 같이 nt개의 보정된 사후 확률의 합이 1이 되도록 정규화(normalization)하고, 정규화된 보정 사후 확률과 기 설정된 정규 임계값을 이용하여 상기한 파티클의 갱신을 수행할 수 있다.
한편, 앞서 설명한 존재 확률 산출부(220)의 nt개의 존재 확률들의 산출, 사후 확률 산출부(230)의 nt개의 사후 확률들의 산출, 사후 확률 보정부(240)의 nt개의 사후 확률들의 보정 및 파티클 갱신부(250)의 갱신은 임계값보다 큰 사후 확률을 가지는 파티클이 하나만 존재할 때까지 반복적으로 수행된다.
마지막으로, 위치 결정부(260)는 상기 존재하는 하나의 파티클과 대응되는 위치가 현재 시점에서의 상기 단말의 위치로 추정한다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 장치(200)는 무선신호의 수신세기를 이용하여 산출되는 존재 확률을 이용하여 사후 확률을 보정함으로써 단말의 위치를 보다 빠르고 정확하게 산출하는 장점이 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 위치 측정 방법의 전체적인 흐름을 도시한 순서도이다. 이하, 각 단계 별로 수행되는 과정을 설명하기로 한다.
먼저, 단계(S510)에서는 현재 시점에서의 단말의 후보위치인 nt개의 파티클들을 선정한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 단계(S510)에서는 조건부 확률에 기반하여 이전 시점에서의 후보위치인 nt -1개의 파티클들을 이동시켜 nt개의 파티클들을 선정할 수 있다.
다음으로, 단계(S520)에서는 단말이 현재 시점에서 수신한 k개의 무선신호의 수신세기를 이용하여 nt개의 파티클들 각각과 대응되는 위치에 단말이 존재할 확률(nt개의 존재 확률들)을 산출한다.
즉, 단계(S520)에서는 k개의 무선신호의 수신세기 및 상기 다수의 셀들 중 nt개의 파티클들 각각과 대응되는 위치에서 미리 측정된 무선신호들의 수신세기의 평균/표준편차를 이용하여 현재 시점에서 단말이 nt개의 파티클들 각각과 대응되는 위치에 존재할 확률을 산출할 수 있다.
보다 상세하게, 단계(S520)에서는 다수의 셀들 중 i번째 파티클과 대응되는 위치에서의 평균/표준편차와 k개의 무선신호의 수신세기 각각을 이용하여 현재 시점에서의 i번째 파티클과 대응되는 위치에서의 k개의 무선신호 각각에 대한 수신 우도(k개의 우도)를 산출하고, k개의 우도의 로그값을 합산한 값을 이용하여 현재 시점에서 단말이 i번째 파티클과 대응되는 위치에 존재할 확률을 산출할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 단계(S520)에서는 k개의 우도의 로그값 각각에 제1 비율을 곱한 값을 합산한 값을 이용하여 현재 시점에서 단말이 i번째 파티클과 대응되는 위치에 존재할 확률을 산출하되, k개의 우도의 로그값 중 j번째 우도의 로그값에 곱해지는 제1 비율(j번째 제1 비율)은 k개의 무선신호 중 j번째 무선신호를 전송한 액세스 포인트에서 i번째 파티클과 대응되는 위치에서의 평균/표준편차의 산출을 위해 전송한 테스트 무선신호의 전송 횟수와 전송된 테스트 무선신호 중 평균/표준편차의 산출에 이용된 테스트 무선신호의 개수의 비율일 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 단계(S520)에서는 k개의 우도의 로그값을 합산한 값에 제2 비율을 곱한 값을 이용하여 현재 시점에서 단말이 i번째 파티클과 대응되는 위치에 존재할 확률을 산출하되, k개의 무선신호는 위치측정 대상지역에 존재하는 다수의 액세스 포인트 중 적어도 일부의 액세스 포인트에서 전송된 것이고, 제2 비율은 다수의 액세스 포인트의 개수와 적어도 일부의 액세스 포인트의 개수의 비율일 수 있다.
계속하여, 단계(S530)에서는 nt개의 파티클들의 사후 확률(nt개의 사후 확률들)을 산출하고, 단계(S540)에서는 nt개의 존재 확률들을 이용하여 nt개의 사후 확률들을 보정하며, 단계(S550)에서는 nt개의 파티클들 중 보정된 사후 확률이 기 설정된 임계값보다 작은 적어도 하나의 파티클을 제거한 후 제거된 파티클 수만큼 새로운 파티클을 선정하여 nt개의 파티클들을 갱신한다.
다음으로, 단계(S560)에서는 임계값보다 큰 사후 확률을 가지는 파티클이 하나만 존재하는지를 판단한다.
만약, 존재하는 파티클이 2 이상인 경우, 단계(S520) 내지 단계(S550)이 반복되어 수행된다. 반대로, 존재하는 파티클이 하나인 경우, 단계(S570)에서는 해당 파티클과 대응되는 위치를 현재 시점에서의 단말의 위치로 추정한다.
지금까지 본 발명에 따른 단말의 위치 측정 방법의 실시예들에 대하여 설명하였고, 앞서 도 2에서 설명한 단말의 위치 측정 방법(200)에 관한 구성이 본 실시예에도 그대로 적용 가능하다. 이에, 보다 상세한 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 발명의 실시예들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 일 실시예들의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (17)

  1. 위치측정 대상지역에 존재하는 단말이 현재 시점에서 수신한 k(1 이상의 정수임)개의 무선신호의 수신세기를 이용하여 현재 시점에서의 후보위치인 nt(2 이상의 정수임)개의 파티클들 각각과 대응되는 위치에 상기 단말이 존재할 확률(nt개의 존재 확률들)을 산출하는 존재 확률 산출부;
    상기 nt개의 파티클들의 사후 확률(nt개의 사후 확률들)을 산출하는 사후 확률 산출부;
    상기 nt개의 존재 확률들을 이용하여 상기 nt개의 사후 확률들을 보정하는 사후 확률 보정부; 및
    상기 nt개의 파티클들 중 상기 보정된 사후 확률이 기 설정된 임계값보다 작은 적어도 하나의 파티클을 제거한 후 상기 제거된 파티클 수만큼 새로운 파티클을 선정하여 상기 nt개의 파티클들을 갱신하는 파티클 갱신부를 포함하되,
    상기 nt개의 존재 확률들 및 nt개의 사후 확률들의 산출, 상기 nt개의 사후 확률들의 보정, 상기 nt개의 파티클들의 갱신은 상기 임계값보다 큰 사후 확률을 가지는 파티클이 하나만 존재할 때까지 반복적으로 수행되며, 상기 존재하는 하나의 파티클과 대응되는 위치가 현재 시점에서의 상기 단말의 위치로 추정되는 것을 특징으로 하는 단말의 위치 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 nt개의 파티클들을 선정하는 파티클 선정부를 더 포함하되,
    상기 파티클 선정부는 조건부 확률에 기반하여 이전 시점에서의 후보위치인 nt -1(2 이상의 정수임)개의 파티클들을 이동시켜 상기 nt개의 파티클들을 선정하는 것을 특징으로 하는 단말의 위치 측정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 위치측정 대상지역은 다수의 셀로 구획되고,
    상기 존재 확률 산출부는 상기 k개의 무선신호의 수신세기 및 상기 다수의 셀들 중 nt개의 파티클들 각각과 대응되는 위치에서 미리 측정된 무선신호들의 수신세기의 평균/표준편차를 이용하여 현재 시점에서 상기 단말이 상기 nt개의 파티클들 각각과 대응되는 위치에 존재할 확률을 산출하는 것을 특징으로 하는 단말의 위치 측정 장치.
  4. 청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제3항에 있어서,
    상기 존재 확률 산출부는 상기 nt개의 파티클들 각각과 대응되는 위치 중 i번째 파티클과 대응되는 위치에서의 상기 평균/표준편차와 상기 k개의 무선신호의 수신세기 각각을 이용하여 현재 시점에서의 상기 i번째 파티클과 대응되는 위치에서의 상기 k개의 무선신호 각각에 대한 수신 우도(likelihood)(k개의 우도)를 산출하고, 상기 k개의 우도의 로그값을 합산한 값을 이용하여 현재 시점에서 상기 단말이 상기 i번째 파티클과 대응되는 위치에 존재할 확률을 산출하는 것을 특징으로 하는 단말의 위치 측정 장치.
  5. 청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제4항에 있어서,
    상기 존재 확률 산출부는 상기 k개의 우도의 로그값 각각에 제1 비율을 곱한 값을 합산한 값을 이용하여 현재 시점에서 상기 단말이 상기 i번째 파티클과 대응되는 위치에 존재할 확률을 산출하되,
    상기 k개의 우도의 로그값 중 j번째 우도의 로그값에 곱해지는 제1 비율(j번째 제1 비율)은 상기 k개의 무선신호 중 j번째 무선신호를 전송한 액세스 포인트에서 상기 i번째 파티클과 대응되는 위치에서의 상기 평균/표준편차의 산출을 위해 전송한 테스트 무선신호의 전송 횟수와 상기 전송된 테스트 무선신호 중 상기 평균/표준편차의 산출에 이용된 테스트 무선신호의 개수의 비율인 것을 특징으로 하는 단말의 위치 측정 장치.
  6. 청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제4항에 있어서,
    상기 존재 확률 산출부는 상기 k개의 우도의 로그값을 합산한 값에 제2 비율을 곱한 값을 이용하여 현재 시점에서 상기 단말이 상기 i번째 파티클과 대응되는 위치에 존재할 확률을 산출하되,
    상기 k개의 무선신호는 상기 위치측정 대상지역에 존재하는 다수의 액세스 포인트 중 적어도 일부의 액세스 포인트에서 전송된 것이고, 상기 제2 비율은 상기 다수의 액세스 포인트의 개수와 상기 적어도 일부의 액세스 포인트의 개수의 비율인 것을 특징으로 하는 단말의 위치 측정 장치.
  7. 청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제4항에 있어서,
    상기 존재 확률 산출부는 상기 k개의 우도의 로그값 각각에 제1 비율을 곱한 값을 합산한 값에 제2 비율을 곱한 값을 현재 시점에서 상기 단말이 상기 i번째 파티클과 대응되는 위치에 존재할 확률로서 산출하되,
    상기 k개의 우도의 로그값 중 j번째 우도의 로그값에 곱해지는 제1 비율(j번째 제1 비율)은 상기 k개의 무선신호 중 j번째 무선신호를 전송한 액세스 포인트에서 상기 i번째 파티클과 대응되는 위치에서의 상기 평균/표준편차의 산출을 위해 전송한 테스트 무선신호의 전송 횟수와 상기 전송된 테스트 무선신호 중 상기 평균/표준편차의 산출에 이용된 테스트 무선신호의 개수의 비율이고,
    상기 k개의 무선신호는 상기 위치측정 대상지역에 존재하는 다수의 액세스 포인트 중 적어도 일부의 액세스 포인트에서 전송된 것이고, 상기 제2 비율은 상기 다수의 액세스 포인트의 개수와 상기 적어도 일부의 액세스 포인트의 개수의 비율인 것을 특징으로 하는 단말의 위치 측정 장치.
  8. 청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제7항에 있어서,
    상기 i번째 파티클과 대응되는 위치에서의 상기 k개의 우도는 아래의 수학식과 같이 표현되는 것을 특징으로 하는 단말의 위치 측정 장치.

    Figure 112012006301793-pat00022


    여기서, sj는 상기 k개의 무선신호 중 j번째 무선신호의 수신세기, li는 상기 i번째 파티클과 대응되는 위치,
    Figure 112012006301793-pat00023
    는 상기 i번째 파티클과 대응되는 위치에서의 상기 k개의 우도 중 j번째 우도(상기 i번째 파티클과 대응되는 위치에서 상기 j번째 무선신호가 수신될 우도), di는 상기 i번째 파티클과 대응되는 위치에서의 상기 무선신호들의 수신세기의 표준편차, mi는 상기 i번째 파티클과 대응되는 위치에서의 상기 무선신호들의 수신세기의 평균, ε은 보정 상수를 각각 의미함.
  9. 청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제8항에 있어서,
    상기 존재 확률 산출부는 아래의 수학식을 이용하여 현재 시점에서 상기 단말이 상기 i번째 파티클과 대응되는 위치에 존재할 확률을 산출하는 것을 특징으로 하는 단말의 위치 측정 장치.

    Figure 112012006301793-pat00024


    여기서,
    Figure 112012006301793-pat00025
    는 현재 시점(t)에서 상기 단말이 상기 i번째 파티클과 대응되는 위치에 존재할 확률, T1은 상기 적어도 일부의 액세스 포인트의 개수, T2는 상기 다수의 액세스 포인트의 개수, SC1은 상기 j번째 무선신호를 전송한 액세스 포인트에서 상기 i번째 파티클과 대응되는 위치에서의 상기 평균/표준편차의 산출을 위해 전송한 테스트 무선신호의 전송 횟수, SC2는 상기 전송된 테스트 무선신호 중 상기 평균/표준편차의 산출에 이용된 테스트 무선신호의 개수를 각각 의미함.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 사후 확률 보정부는 상기 nt개의 사후 확률들 각각에 대응되는 존재 확률을 곱하여 상기 nt개의 사후 확률들 각각을 보정하는 것을 특징으로 하는 단말의 위치 측정 장치.
  11. 위치측정 대상지역에 존재하는 단말이 현재 시점에서 수신한 k(1 이상의 정수임)개의 무선신호의 수신세기를 이용하여 현재 시점에서의 후보위치인 nt(2 이상의 정수임)개의 파티클들 각각과 대응되는 위치에 상기 단말이 존재할 확률(nt개의 존재 확률들)을 산출하는 단계;
    상기 nt개의 파티클들의 사후 확률(nt개의 사후 확률들)을 산출하는 단계;
    상기 nt개의 존재 확률들을 이용하여 상기 nt개의 사후 확률들을 보정하는 단계; 및
    상기 nt개의 파티클들 중 상기 보정된 사후 확률이 기 설정된 임계값보다 작은 적어도 하나의 파티클을 제거한 후 상기 제거된 파티클 수만큼 새로운 파티클을 선정하여 상기 nt개의 파티클들을 갱신하는 단계를 포함하되,
    상기 nt개의 존재 확률들 및 nt개의 사후 확률들의 산출, 상기 nt개의 사후 확률들의 보정, 상기 nt개의 파티클들의 갱신은 상기 임계값보다 큰 사후 확률을 가지는 파티클이 하나만 존재할 때까지 반복적으로 수행되며, 상기 존재하는 하나의 파티클과 대응되는 위치가 현재 시점에서의 상기 단말의 위치로 추정되는 것을 특징으로 하는 단말의 위치 측정 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 nt개의 파티클들을 선정하는 단계를 더 포함하되,
    상기 파티클을 선정하는 단계는 조건부 확률에 기반하여 이전 시점에서의 후보위치인 nt -1(2 이상의 정수임)개의 파티클들을 이동시켜 상기 nt개의 파티클들을 선정하는 것을 특징으로 하는 단말의 위치 측정 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 위치측정 대상지역은 다수의 셀로 구획되고,
    상기 존재 확률들을 산출하는 단계는 상기 k개의 무선신호의 수신세기 및 상기 다수의 셀들 중 nt개의 파티클들 각각과 대응되는 위치에서 미리 측정된 무선신호들의 수신세기의 평균/표준편차를 이용하여 현재 시점에서 상기 단말이 상기 nt개의 파티클들 각각과 대응되는 위치에 존재할 확률을 산출하는 것을 특징으로 하는 단말의 위치 측정 방법.
  14. 청구항 14은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제13항에 있어서,
    상기 존재 확률들을 산출하는 단계는 상기 다수의 셀들 중 i번째 파티클과 대응되는 위치에서의 상기 평균/표준편차와 상기 k개의 무선신호의 수신세기 각각을 이용하여 현재 시점에서의 상기 i번째 파티클과 대응되는 위치에서의 상기 k개의 무선신호 각각에 대한 수신 우도(k개의 우도)를 산출하고, 상기 k개의 우도의 로그값을 합산한 값을 이용하여 현재 시점에서 상기 단말이 상기 i번째 파티클과 대응되는 위치에 존재할 확률을 산출하는 것을 특징으로 하는 단말의 위치 측정 방법.
  15. 청구항 15은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제14항에 있어서,
    상기 존재 확률들을 산출하는 단계는 상기 k개의 우도의 로그값 각각에 제1 비율을 곱한 값을 합산한 값을 이용하여 현재 시점에서 상기 단말이 상기 i번째 파티클과 대응되는 위치에 존재할 확률을 산출하되,
    상기 k개의 우도의 로그값 중 j번째 우도의 로그값에 곱해지는 제1 비율(j번째 제1 비율)은 상기 k개의 무선신호 중 j번째 무선신호를 전송한 액세스 포인트에서 상기 i번째 파티클과 대응되는 위치에서의 상기 평균/표준편차의 산출을 위해 전송한 테스트 무선신호의 전송 횟수와 상기 전송된 테스트 무선신호 중 상기 평균/표준편차의 산출에 이용된 테스트 무선신호의 개수의 비율인 것을 특징으로 하는 단말의 위치 측정 방법.
  16. 청구항 16은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제14항에 있어서,
    상기 존재 확률들을 산출하는 단계는 상기 k개의 우도의 로그값을 합산한 값에 제2 비율을 곱한 값을 이용하여 현재 시점에서 상기 단말이 상기 i번째 파티클과 대응되는 위치에 존재할 확률을 산출하되,
    상기 k개의 무선신호는 상기 위치측정 대상지역에 존재하는 다수의 액세스 포인트 중 적어도 일부의 액세스 포인트에서 전송된 것이고, 상기 제2 비율은 상기 다수의 액세스 포인트의 개수와 상기 적어도 일부의 액세스 포인트의 개수의 비율인 것을 특징으로 하는 단말의 위치 측정 방법.
  17. 단말의 위치를 측정하기 위해 디지털 처리 장치에 의해 실행될 수 있는 명령어들의 프로그램이 유형적으로 구현되어 있으며, 디지털 처리 장치에 의해 판독될 수 있는 기록매체로서,
    위치측정 대상지역에 존재하는 단말이 현재 시점에서 수신한 k(1 이상의 정수임)개의 무선신호의 수신세기를 이용하여 현재 시점에서의 후보위치인 nt(2 이상의 정수임)개의 파티클들 각각과 대응되는 위치에 상기 단말이 존재할 확률(nt개의 존재 확률들)을 산출하는 단계;
    상기 nt개의 파티클들의 사후 확률(nt개의 사후 확률들)을 산출하는 단계;
    상기 nt개의 존재 확률들을 이용하여 상기 nt개의 사후 확률들을 보정하는 단계; 및
    상기 nt개의 파티클들 중 상기 보정된 사후 확률이 기 설정된 임계값보다 작은 적어도 하나의 파티클을 제거한 후 상기 제거된 파티클 수만큼 새로운 파티클을 선정하여 상기 nt개의 파티클들을 갱신하는 단계를 수행하되,
    상기 nt개의 존재 확률들 및 nt개의 사후 확률들의 산출, 상기 nt개의 사후 확률들의 보정, 상기 nt개의 파티클들의 갱신은 상기 임계값보다 큰 사후 확률을 가지는 파티클이 하나만 존재할 때까지 반복적으로 수행되며, 상기 존재하는 하나의 파티클과 대응되는 위치가 현재 시점에서의 상기 단말의 위치로 추정되는 것을 특징으로 하는 기록 매체.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150105106A (ko) * 2014-03-07 2015-09-16 고려대학교 산학협력단 위치 추정 시스템, 방법, 및 상기 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 판독 가능한 프로그램을 기록한 매체
CN112017310A (zh) * 2020-07-20 2020-12-01 广州市凌特电子有限公司 具有电磁干扰的情况下的车辆监测方法和路网监测系统
KR20200140184A (ko) * 2019-06-05 2020-12-15 성균관대학교산학협력단 무선 신호세기 기반의 파티클 필터를 이용한 실내 위치추적 방법 및 장치
US11290850B2 (en) 2019-06-05 2022-03-29 Research & Business Foundation Sungkyunkwan University Methods and apparatuses for indoor positioning using particle filter based on intensity of radio signal
KR102386226B1 (ko) * 2020-11-05 2022-04-14 (주)피플앤드테크놀러지 격자 기반 파티클 필터를 이용한 실내 측위 시스템 및 그 방법
KR102412323B1 (ko) * 2021-12-08 2022-06-24 (주)피플앤드테크놀러지 수정 파티클 필터를 이용한 연속적 실내 위치 추정 방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100809352B1 (ko) 2006-11-16 2008-03-05 삼성전자주식회사 파티클 필터 기반의 이동 로봇의 자세 추정 방법 및 장치
JP2011099753A (ja) 2009-11-05 2011-05-19 National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology 測位装置、及びこれを用いたセンサ情報の統合解析による見守りシステム

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100809352B1 (ko) 2006-11-16 2008-03-05 삼성전자주식회사 파티클 필터 기반의 이동 로봇의 자세 추정 방법 및 장치
JP2011099753A (ja) 2009-11-05 2011-05-19 National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology 測位装置、及びこれを用いたセンサ情報の統合解析による見守りシステム

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150105106A (ko) * 2014-03-07 2015-09-16 고려대학교 산학협력단 위치 추정 시스템, 방법, 및 상기 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 판독 가능한 프로그램을 기록한 매체
KR101596323B1 (ko) * 2014-03-07 2016-03-07 고려대학교 산학협력단 위치 추정 시스템, 방법, 및 상기 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 판독 가능한 프로그램을 기록한 매체
KR20200140184A (ko) * 2019-06-05 2020-12-15 성균관대학교산학협력단 무선 신호세기 기반의 파티클 필터를 이용한 실내 위치추적 방법 및 장치
KR102362817B1 (ko) * 2019-06-05 2022-02-15 성균관대학교산학협력단 무선 신호세기 기반의 파티클 필터를 이용한 실내 위치추적 방법 및 장치
US11290850B2 (en) 2019-06-05 2022-03-29 Research & Business Foundation Sungkyunkwan University Methods and apparatuses for indoor positioning using particle filter based on intensity of radio signal
CN112017310A (zh) * 2020-07-20 2020-12-01 广州市凌特电子有限公司 具有电磁干扰的情况下的车辆监测方法和路网监测系统
KR102386226B1 (ko) * 2020-11-05 2022-04-14 (주)피플앤드테크놀러지 격자 기반 파티클 필터를 이용한 실내 측위 시스템 및 그 방법
KR102412323B1 (ko) * 2021-12-08 2022-06-24 (주)피플앤드테크놀러지 수정 파티클 필터를 이용한 연속적 실내 위치 추정 방법

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