KR20110068340A - 관성 센서 기반의 실내 측위 장치 및 그 방법 - Google Patents

관성 센서 기반의 실내 측위 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 관성 센서 기반의 실내 측위 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 상세하게는 사용자가 실내로 이동시 실외에서 측위한 GPS(Global Positioning System) 위치 정보를 기반으로 관성 센서(예컨대, 가속도 센서 및 자이로 센서)를 이용하여 실내 측위를 수행하며 측위된 실내 측위값에 사용자의 패턴(예컨대, 사용자의 보행 패턴, 회전 패턴 및 수직 이동 패턴)을 적용하여 실내 측위 오차를 보정함으로써, 사용자의 다양한 동작에 따른 측위 오류 및 오차 발생을 줄일 수 있고, 그에 따라 실내 측위의 정확도를 향상시킬 수 있다.
관성 센서, 가속도 센서, 각속도 센서, 실내 측위, 사용자 패턴, 보행 패턴

Description

관성 센서 기반의 실내 측위 장치 및 그 방법{IN-DOOR POSITIONING APPARATUS AND METHOD BASED ON INERTIAL SENSOR}
본 발명은 관성 센서 기반의 실내 측위 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 사용자가 실내로 이동시 실외에서 측위한 GPS(Global Positioning System) 위치 정보를 기반으로 관성 센서(예컨대, 가속도 센서 및 자이로 센서)를 이용하여 실내 측위를 수행하며 측위된 실내 측위값에 사용자의 패턴(예컨대, 사용자의 보행 패턴, 회전 패턴 및 수직 이동 패턴)을 적용하여 실내 측위 오차를 보정함으로써, 사용자의 다양한 동작에 따른 측위 오류 및 오차 발생을 줄일 수 있고, 그에 따라 실내 측위의 정확도를 향상시킬 수 있는, 관성 센서 기반의 실내 측위 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
초기에 군사용으로 개발된 GPS(Global Positioning System) 기술은 최근 항법, 측량 및 지도제작 등의 민간용 목적으로 널리 사용되고 있다. 또한, GPS 수신기를 측위 센서로 이용하는 위치기반 서비스(LBS; Location Based Service)도 상용 화되고 있다.
그러나 GPS 수신기가 실내, 지하주차장, 지하철 및 터널 등지에서 GPS 위성신호를 수신할 수 없는 경우가 자주 발생한다. 이러한 이유로, GPS 수신기는 실내에서 사용자에게 연속적인 위치 정보를 제공하지 못하는 단점이 있다. 이에 따라, 실내 측위를 위한 기술 및 이를 기반으로 하는 서비스가 다양하게 연구되고 있다.
현재, 이동통신 단말기를 이용한 실내 측위 기술로는 GPS 기술과 이동통신 기술을 결합한 방식, GPS 기술과 관성 항법(INS; Inertial Navigation System) 기술을 결합한 방식 등이 알려져 있다.
특히, 이동통신 단말기의 사용자 인터페이스(UI; User Interface)가 제스처 기반으로 진화를 거듭하면서 가속도 센서 및 자이로스코프 등의 관성 센서를 탑재한 단말기가 증가하고 있고, 이에 따라, 관성 센서를 이용한 실내 측위 기술이 관심을 끌고 있다.
그러나 이러한 실내 측위 기술들은 공통으로 실내 측위의 오차 발생에 따라 정확도가 저하된다는 문제점을 안고 있다. 특히, 이동 단말기의 경우에 사용자의 패턴이 다양할 뿐만 아니라, 이동 단말기를 휴대한 사용자가 여러 동작을 취할 수 있다. 따라서 다양한 사용자의 패턴(예컨대, 사용자의 보행 패턴, 회전 패턴 및 수직 이동 패턴)이 변함에 따라, 실내 측정치의 오차 발생 가능성이 크다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 사용자가 실내로 이동시 실외에서 측위한 GPS(Global Positioning System) 위치 정보를 기반으로 관성 센서(예컨대, 가속도 센서 및 자이로 센서)를 이용하여 실내 측위를 수행하며 측위된 실내 측위값에 사용자의 패턴(예컨대, 사용자의 보행 패턴, 회전 패턴 및 수직 이동 패턴)을 적용하여 실내 측위 오차를 보정함으로써, 사용자의 다양한 동작에 따른 측위 오류 및 오차 발생을 줄일 수 있고, 그에 따라 실내 측위의 정확도를 향상시킬 수 있는, 관성 센서 기반의 실내 측위 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이를 위하여, 본 발명의 제1 측면에 따르면, 관성 센서를 이용한 실내 측위 장치는, 관성 센서를 이용한 실내 측위 장치에 있어서, GPS 위성 신호로부터의 측위 데이터를 이용하여 GPS 위치 정보를 생성하기 위한 GPS 신호처리부; 가속도 센서와 각속도 센서에서 측정된 가속도 및 각속도를 저역 통과 필터링시켜 가속도 데이터 및 각속도 데이터를 산출하기 위한 관성 센서 처리부; 상기 생성된 GPS 위치 정보를 실내 측위의 초기 위치 값으로 설정하고, 상기 설정된 GPS 위치 정보와 상기 산출된 가속도 데이터 및 각속도 데이터를 이용하여 제1 위치 정보를 산출하기 위한 측위부; 및 상기 산출된 가속도 데이터 및 각속도 데이터를 분석하여 기저장된 사용자 패턴 중에서 상기 분석 결과에 대응하는 사용자 패턴을 결정하고, 상기 결정된 사용자 패턴에 따라 상기 산출된 제1 위치 정보의 오차를 보정하여 제2 위치 정보를 산출하기 위한 오차 보정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 오차 보정부는, 상기 사용자 패턴을 사용자의 보행 패턴, 수직 이동 패턴 및 회전 패턴 중 어느 하나의 사용자 패턴으로 결정하는 것을 특징으로 한다.
상기 오차 보정부는, 상기 산출된 가속도 데이터로부터 이동 속도를 계산하고 상기 계산된 이동 속도 값에 따라, 사용자 패턴을 달리기 패턴, 걷기 패턴 또는 정지 패턴 중 어느 하나의 보행 패턴으로 결정하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 오차 보정부는, 상기 산출된 각속도 데이터가 z축 방향의 변화량을 가지면, 상기 실내 측위 장치의 이동을 수직 이동으로 판단하여 평지, 오르막 및 내리막 패턴 중 어느 하나의 사용자 패턴으로 분류하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 오차 보정부는, 상기 산출된 각속도 데이터가 x축 방향 및 y축 방향의 변화량을 가지면, 상기 실내 측위 장치의 이동을 수평 이동으로 판단하여 좌회전 및 우회전 중 어느 하나의 사용자 패턴으로 분류하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제2 측면에 따르면, 관성 센서를 이용한 실내 측위 방법은,　관성 센서를 이용한 실내 측위 방법에 있어서, GPS 위성 신호로부터의 측위 데이터를 이용하여 GPS 위치 정보를 생성하는 GPS 신호처리 단계; 가속도 센서와 각속도 센서에서 측정된 가속도 및 각속도를 저역 통과 필터링하여 가속도 데이터 및 각속도 데이터를 산출하는 가속도 및 각속도 산출 단계; 상기 생성된 GPS 위치 정보와, 상기 산출된 가속도 데이터 및 각속도 데이터를 이용하여 제1 위치 정보를 산출하는 측위 단계; 상기 산출된 가속도 데이터 및 각속도 데이터를 분석하여 기저장된 사용자 패턴 중에서 상기 분석 결과에 대응하는 사용자 패턴을 결정하는 사용자 패턴 결정 단계; 및 상기 결정된 사용자 패턴에 따라 상기 산출된 제1 위치 정보의 오차를 보정하여 제2 위치 정보를 산출하는 오차 보정 단계를 포함하는 관성 센서를 이용한 실내 측위 방법을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 사용자 패턴 결정 단계는, 상기 사용자 패턴을 사용자의 보행 패턴, 수직 이동 패턴 및 회전 패턴 중 어느 하나의 사용자 패턴으로 결정하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 사용자 패턴 결정 단계는, 상기 산출된 가속도 데이터로부터 이동 속도를 계산하고 상기 계산된 이동 속도 값에 따라, 사용자 패턴을 달리기 패턴, 걷기 패턴 또는 정지 패턴 중 어느 하나의 보행 패턴으로 결정하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 사용자 패턴 결정 단계는, 상기 산출된 각속도 데이터가 z축 방향의 변화량을 가지면, 사용자 패턴을 수직 이동으로 판단하여 평지, 오르막 및 내리막 패턴 중 어느 하나의 사용자 패턴으로 분류하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 사용자 패턴 결정 단계는, 상기 산출된 각속도 데이터가 x축 방향 및 y축 방향의 변화량을 가지면, 사용자 패턴을 수평 이동으로 판단하여 좌회전 및 우회전 중 어느 하나의 사용자 패턴으로 분류하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 사용자가 실내로 이동시 실외에서 측위한 GPS 위치 정보를 기반으로 관성 센서(예컨대, 가속도 센서 및 자이로 센서)를 이용하여 실내 측위를 수행하며 측위된 실내 측위값에 사용자의 패턴(예컨대, 사용자의 보행 패턴, 회전 패턴 및 수직 이동 패턴)을 적용하여 실내 측위 오차를 보정함으로써, 사용자의 다양한 동작에 따른 측위 오류 및 오차 발생을 줄일 수 있고, 그에 따라 실내 측위의 정확도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세하게 설명한다. 본 발명의 구성 및 그에 따른 작용 효과는 이하의 상세한 설명을 통해 명확하게 이해될 것이다. 본 발명의 상세한 설명에 앞서, 동일한 구성요소에 대해서는 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호로 표시하며, 공지된 구성에 대해서는 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 구체적인 설명은 생략하기로 함에 유의한다.
도 1 은 본 발명에 따른 실내 측위 장치의 일실시예 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 실내 측위 장치(100)는 GPS 수신처리부(110), 관성 센서 처리부(120), 측위부(130) 및 오차 보정부(140)를 포함한다. 여기서, GPS 수신처리부(110)는 GPS 측위부(111) 및 GPS 측위보정부(112)를 포 함한다. 또한, 관성 센서 처리부(120)는 가속도 센서(121), 자이로 센서(121) 및 전처리 필터(123)를 포함한다. 실내 측위 장치(100)는 사용자가 휴대할 수 있는 휴대 단말, 이동통신 단말 등이 포함된 사용자 단말에 탑재될 수 있다.
GPS 수신처리부(110)는 실외에서 GPS(Global Positioning System) 위성으로부터 GPS 위성 신호를 수신하고, 수신된 GPS 위성 신호를 이용하여 측위 데이터를 생성한다. 그리고 GPS 수신처리부(110)는 그 생성된 측위 데이터의 보정을 통해 초기 GPS 위치 정보를 생성한다.
GPS 수신처리부(110)를 구체적으로 살펴보면, GPS 측위부(111)는 실외에서 GPS 위성으로부터 GPS 위성 신호를 수신한다. 그리고 GPS 측위부(111)는 수신된 GPS 위성 신호를 이용하여 측위 데이터를 생성한다. GPS 측위부(111)는 생성된 측위 데이터를 GPS 측위보정부(112)로 전달한다.
그리고 GPS 측위보정부(112)는 GPS 측위부(111)로부터 전달된 GPS 측위 데이터를 보정하여 초기 GPS 위치 정보를 생성한다. 이어서, GPS 측위보정부(112)는 생성된 초기 GPS 위치 정보를 측위부(130)로 전달한다. 여기서, 초기 GPS 위치 정보는 실외에서 측위한 위치 정보로서, 실내 측위를 위한 초기 위치 값으로 이용된다.
한편, 관성 센서 처리부(120)는 관성 센서인 가속도 센서(121) 및 자이로 센서(121)와 전처리 필터(123)를 포함하며, 가속도 센서(121) 및 자이로 센서(122)에서 측정된 가속도 및 각속도를 전처리 필터(123)에서 저역 통과 필터링하여 측위부(130)로 전달한다.
관성 센서 처리부(120)를 구체적으로 살펴보면, 관성 센서 처리부(120)는 가 속도 센서(121)와 자이로 센서(122) 중 적어도 하나를 구비할 수 있다. 가속도 센서(121)는 실내 측위 장치(100)의 동작으로부터 가속도를 측정하고 이를 전처리 필터(123)로 전달한다. 또한, 자이로 센서(122)는 실내 측위 장치(100)의 동작으로부터 각속도를 측정하고 이를 전처리 필터(123)로 전달한다.
전처리 필터(123)는 가속도 센서(121)와 자이로 센서(122)에서 측정된 센싱 데이터에 대해서 소정의 전처리 과정 즉, 저역 통과 필터링(Low Pass Filtering) 과정을 수행하여 측위부(130)로 전달한다. 이는 가속도 센서(121) 및 자이로 센서(122)에서 발생한 측위 노이즈를 감소시키기 위함이다.
한편, 측위부(130)는 전처리 필터(123)로부터 전달된 가속도 센서(121)의 가속도를 적분하여 속도 및 거리를 산출한다. 또한, 측위부(130)는 전처리 필터(123)로부터 전달된 자이로 센서(122)의 각속도로부터 기울기를 산출한다. 측위부(130)는 이렇게 산출된 거리와 기울기 및 GPS 수신처리부(110)로부터 전달된 초기 GPS 위치 정보를 이용하여 실내 측위 장치(100)의 현재 위치와 방향에 해당하는 제1 위치 정보를 결정하게 된다. 바람직하게, 측위부(130)는 칼만 필터를 적용하여 오차를 제거한 후 측위를 수행한다.
또한, 측위부(130)는 가속도 센서(121)가 측정한 가속도 값으로부터 산출된 속도와 자이로 센서(122)가 측정한 각속도를 오차 보정부(140)로 전달한다.
오차 보정부(140)는 측위부(130)로부터 전달된 가속도와 각속도를 이용하여 사용자 패턴을 결정한다. 사용자 패턴은 사용자의 보행 패턴, 회전 패턴 및 수직 이동 패턴을 포함한다. 여기서, 사용자의 보행 패턴이란 달리기, 걷기, 정지, 오르 기 및 내려가기 등과 같이 사용자의 행동에 따라 분류된 동작 유형을 말한다. 또한, 사용자의 패턴에는 회전 패턴 및 수직 이동 패턴뿐만 아니라, 사용자가 사용자 단말을 주머니 속에 넣는 방식, 손으로 잡는 방식, 돌리는 방식 등 사용자의 휴대 방식에 따라 분류된 휴대 유형이 포함될 수 있다.
구체적으로, 오차 보정부(140)는 가속도 값의 크기에 따라 달리기, 걷기 및 정지 등의 보행 패턴을 결정한다. 또한, 오차 보정부(140)는 각속도 값의 크기에 따라 평지, 오르막 및 내리막 이동에 해당하는 수직 이동 패턴을 결정한다. 또한, 오차 보정부(140)는 좌회전 및 우회전 및 회전 개수 등의 회전 패턴을 결정한다.
그리고 오차 보정부(140)는 이러한 사용자의 패턴 판단에 따라 결정된 사용자의 패턴이 기저장된 특정 사용자의 패턴과 유사하면 해당 사용자의 패턴을 측위부(130)에서 측위된 제1 위치 정보에 적용하여 그 오차를 보정한다. 이는 측위부(130)에서 측위된 제1 위치 정보의 오차를 보정하여 더욱 정확한 위치 정보를 사용자에게 제공하기 위함이다.
예를 들어, 오차 보정부(140)는 가속도 센서(121)에서 측정된 가속도로부터 이동 속도를 계산하여 속도 값이 5m/s 이상일 때 보행 패턴을 달리기 패턴으로 적용한다. 또한, 오차 보정부(140)는 계산된 속도 값이 1m/s~5m/s일 때 보행 패턴을 걷기 패턴으로 적용한다. 또한, 오차 보정부(140)는 계산된 속도 값이 1m/s 이하일 때 보행 패턴을 정지 패턴으로 적용한다.
또한, 자이로 센서(122)에서 측정된 각속도 값이 z축 방향의 변화량을 가질 때, 오차 보정부(140)는 실내 측위 장치(100)의 이동을 수직이동으로 판단하여 평 지, 오르막 및 내리막 패턴 중 어느 하나의 수직 이동 패턴으로 분류하고 해당 사용자의 수직 이동 패턴을 오차 보정에 적용한다.
또한, 자이로 센서(122)에서 측정된 각속도 값이 x축 및 y축 변화량을 가질 때, 오차 보정부(140)는 실내 측위 장치(100)의 이동을 수평이동으로 판단하여 좌회전, 우회전 및 1회전 등의 회전 패턴으로 분류하고 오차 보정에 적용한다.
도 2 내지 도 4 는 본 발명에 따른 도 1의 관성 센서 처리부 및 측위부에서의 3축 방향의 가속도, 속도 및 위치 산출 과정에 대한 일실시예 설명도이다.
관성 센서 처리부(120)는 3축(예를 들어, x축, y축 및 z축) 가속도 센서(121)를 이용하여 실내 측위 장치(100)의 3축 가속도를 측정한다. 또한, 관성 센서 처리부(120)는 자이로 센서(122)를 이용하여 실내 측위 장치(100)의 각속도를 측정한다.
일반적으로, 실내 측위 장치(100)가 정지 상태에 있을 때, x축 가속도는 '0', y축 가속도는 '0' 및 z축 가속도는 중력가속도를 나타낸다. 다만, 실내 측위 장치(100)가 움직이지　않고　고정되어　있는　상황에서도　측위 노이즈의　영향과　적분 시 발생하는 오차는 실내 측위 장치(100)의 측위 오차를 발생시킨다.
도 2에 도시된 바와 같이, 관성 센서 처리부(120)는 가속도 센서(121)를 이용하여 정지 상태에서의 x축 방향의 가속도 데이터(210)를 측정한다. 관성 센서 처리부(120)는 측정된 x축 방향의 가속도 데이터(210)를 전처리 필터(123)로 저역 통과 필터링시켜 저역 통과 필터링된 신호(211)를 출력한다. 이는 가속도 센서(121)의 측정 노이즈를 감소시키기 위함이다. 측위부(130)는 관성 센서 처리부(120)에서 저역 통과 필터링된 가속도 데이터를 두 번 적분하여 x축 방향의 속도 및 위치 데이터(220 및 230)를 산출한다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 관성 센서 처리부(120)는 가속도 센서(121)를 이용하여 정지 상태에서의 y축 및 z축 방향의 가속도 데이터(310 및 410)를 측정한다. 여기서, y축 방향의 가속도 데이터(310)는 '0'을 평균으로 측정되고, z축 방향의 가속도 데이터(410)는 중력가속도를 평균으로 측정된다. 관성 센서 처리부(120)는 측정된 y축 및 z축 방향의 가속도 데이터(310 및 410)를 전처리 필터(123)로 저역 통과 필터링시켜 저역 통과 필터링된 신호(311 및 411)를 출력한다. 측위부(130)는 관성 센서 처리부(120)에서 저역 통과 필터링된 가속도 데이터(310 및 410)를 두 번 적분하여 y축 및 z축 방향의 속도 및 위치 데이터(320 및 330과, 420 및 430)를 산출한다.
도 5 는 본 발명에 따른 사용자의 보행 패턴 분류에 대한 일실시예 설명도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 오차 보정부(140)는 3축 가속도 센서를 이용하여 여러 움직임에 대한 사용자의 보행 패턴을 획득하고 "501" 내지 "513" 구간과 같이 특징화한다.
오차 보정부(140)는 측정된 3축 가속도 데이터로부터 자세변화와 활동 상태를 분류한다. 먼저, 정적인 상태와 동적인 상태를 분류하기 구분하기 위하여, 오차 보정부(140)는 가속도 데이터의 미분신호 벡터 크기(DVSM: Differential Signal Vector Magnitude)를 산출한다. 가속도 데이터의 미분신호 벡터 크기(DVSM)는 하기 의 [수학식 1]과 같이 나타난다.
Figure 112009077684128-PAT00001
여기서,
Figure 112009077684128-PAT00002
이고,
Figure 112009077684128-PAT00003
,
Figure 112009077684128-PAT00004
및
Figure 112009077684128-PAT00005
는 x축, y축 및 z축 방향의 가속도 신호를 나타낸다.
상기 [수학식 1]에 표시된 바와 같이, 오차 보정부(140)는 가속도 신호의 벡터 크기의 미분 후 절대치의 평균값을 통해 정적인 상태와 동적인 상태를 용이하게 구별할 수 있다.
오차 보정부(140)는 산출된 미분신호 벡터 크기에 따라 정적인 자세 또는 동적인 자세를 판별한다. 예를 들어, 정적인 경우에는 서 있을 때(501, 507), 않아 있을 때(502), 바로 누워있을 때(503), 왼쪽으로 누워있을 때(504), 오른쪽으로 누워있을 때(505) 및 뒤집어 누워있을 때(506)가 포함된다. 또한, 동적인 경우에는 걷고 있을 때(508), 뛰고 있을 때(509) 및 낙상이 발생했을 때(511, 512 및 513)의 경우가 포함된다.
도 6 은 본 발명에 따른 관성 센서 기반의 실내 측위 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
GPS 수신처리부(110)는 GPS 위성으로부터 수신된 GPS 위성 신호를 이용하여 측위 데이터를 생성한다(602).
그리고 GPS 수신처리부(110)는 측위 데이터의 보정을 통해 GPS 위치 정보를 생성한다(604).
한편, 실내 측위 장치(100)는 GPS 수신처리부(110)에서의 GPS 위성 신호의 수신 감도에 따라 실외에서 실내로 이동하는지 여부를 확인한다(606).
상기 확인 결과(606), 실외에서 실내로 이동하면, 실내 측위 장치(100)의 제어에 따라, 관성 센서 처리부(120)는 가속도 센서(121) 및 자이로 센서(122)를 이용하여 실내 측위 장치(100)의 가속도 및 각속도를 측정한다(608). 반면, 실외에서 실내로 이동하지 않으면, 실내 측위 장치(100)는 "602" 과정부터 다시 수행한다.
한편, 관성 센서 처리부(120)는 "608" 과정에서 측정된 가속도 및 각속도 데이터를 전처리 필터(123)를 통과시켜 저역 통과 필터링을 수행한다(610).
측위부(130)는 저역 통과 필터링된 가속도 및 각속도 측정치를 두 번 적분하여 3축 방향의 거리(x축 방향, y축 방향 및 z축 방향의 거리) 및 기울기를 산출한다(612).
측위부(130)는 GPS 수신처리부(110)에서의 "604" 과정을 통해 생성된 GPS 위치 정보와, "612" 과정에서 산출된 3축 방향의 거리 및 기울기를 이용하여 실내에서의 측위 과정을 수행하여 제1 위치 정보를 산출한다(614). 여기서, 제1 위치 정보는 오차 보정이 적용되지 않은 실내 측위값을 의미한다.
오차 보정부(140)는 "610" 과정에서 저역 통과 필터링된 가속도 및 각속도 측정치를 이용하여 사용자 패턴을 분석한다(616). 예를 들어, 오차 보정부(140)는 사용자 패턴 중에서 보행 패턴을 달리기, 걷기, 정지, 오르기 및 내려가기 등으로 구분한다. 또한, 오차 보정부(140)는 사용자 패턴 중에서 측정된 각속도 값이 z축 방향의 변화량을 가질 때, 수직이동으로 판단하여 평지, 오르막 및 내리막 패턴 중 어느 하나의 수직 이동 패턴으로 분류한다. 또한, 오차 보정부(140)는 측정된 각속도 값이 x축 및 y축 변화량을 가질 때, 수평이동으로 판단하여 좌회전, 우회전 및 1회전 등의 회전 패턴으로 분류한다. 부가적으로, 오차 보정부(140)는 사용자 패턴 중에서 사용자 단말을 주머니 속에 넣는 방식, 손으로 잡는 방식, 돌리는 방식 등에 해당하는 휴대 유형으로 구분할 수 있다.
그리고 오차 보정부(140)는 분석된 사용자 패턴과 대응되는 기저장된 사용자 패턴을 검색하고, 검색된 사용자 패턴에 따라 미리 설정된 오차 보정치를 적용하여 상기 산출된 제1 위치 정보의 오차를 보정한다(618).
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 명세서에 개시된 실시 예들은 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 특허청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술도 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석해야 할 것이다.
본 발명에 따른 관성 센서를 이용한 실내 측위 장치는 사용자의 다양한 동작 에 따른 측위 오류 및 오차 발생을 줄일 수 있고, 그에 따라 실내 측위의 정확도를 향상시킬 수 있는데 이용될 수 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 실내 측위 장치의 일실시예 구성도,
도 2 내지 도 4 는 본 발명에 따른 도 1의 관성 센서 처리부 및 측위부에서의 3축 방향의 가속도, 속도 및 위치 산출 과정에 대한 일실시예 설명도
도 5 는 본 발명에 따른 사용자의 보행 패턴 분류에 대한 일실시예 설명도,
도 6 은 본 발명에 따른 관성 센서 기반의 실내 측위 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
<　도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
110: GPS 수신처리부　　　　　　　　　　　　　　　　　111: GPS 수신부
112: GPS 측위보정부　　　　　　　　　　　　　　　　　120: 관성 센서 처리부
121: 가속도 센서　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　122: 자이로 센서
123; 전처리 필터　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　130: 측위부
140: 오차 보정부

Claims (10)

  1. 관성 센서를 이용한 실내 측위 장치에 있어서,
    GPS 위성 신호로부터의 측위 데이터를 이용하여 GPS 위치 정보를 생성하기 위한 GPS 신호처리부;
    가속도 센서와 각속도 센서에서 측정된 가속도 및 각속도를 저역 통과 필터링시켜 가속도 데이터 및 각속도 데이터를 산출하기 위한 관성 센서 처리부;
    상기 생성된 GPS 위치 정보를 실내 측위의 초기 위치 값으로 설정하고, 상기 설정된 GPS 위치 정보와 상기 산출된 가속도 데이터 및 각속도 데이터를 이용하여 제1 위치 정보를 산출하기 위한 측위부; 및
    상기 산출된 가속도 데이터 및 각속도 데이터를 분석하여 기저장된 사용자 패턴 중에서 상기 분석 결과에 대응하는 사용자 패턴을 결정하고, 상기 결정된 사용자 패턴에 따라 상기 산출된 제1 위치 정보의 오차를 보정하여 제2 위치 정보를 산출하기 위한 오차 보정부
    를 포함하는 관성 센서를 이용한 실내 측위 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 오차 보정부는,
    상기 사용자 패턴을 사용자의 보행 패턴, 수직 이동 패턴 및 회전 패턴 중 어느 하나의 사용자 패턴으로 결정하는 관성 센서를 이용한 실내 측위 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 오차 보정부는,
    상기 산출된 가속도 데이터로부터 이동 속도를 계산하고 상기 계산된 이동 속도 값에 따라, 사용자 패턴을 달리기 패턴, 걷기 패턴 또는 정지 패턴 중 어느 하나의 보행 패턴으로 결정하는 관성 센서를 이용한 실내 측위 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 오차 보정부는,
    상기 산출된 각속도 데이터가 z축 방향의 변화량을 가지면, 상기 실내 측위 장치의 이동을 수직 이동으로 판단하여 평지, 오르막 및 내리막 패턴 중 어느 하나의 사용자 패턴으로 분류하는 관성 센서를 이용한 실내 측위 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 오차 보정부는,
    상기 산출된 각속도 데이터가 x축 방향 및 y축 방향의 변화량을 가지면, 상 기 실내 측위 장치의 이동을 수평 이동으로 판단하여 좌회전 및 우회전 중 어느 하나의 사용자 패턴으로 분류하는 관성 센서를 이용한 실내 측위 장치.
  6. 관성 센서를 이용한 실내 측위 방법에 있어서,
    GPS 위성 신호로부터의 측위 데이터를 이용하여 GPS 위치 정보를 생성하는 GPS 신호처리 단계;
    가속도 센서와 각속도 센서에서 측정된 가속도 및 각속도를 저역 통과 필터링하여 가속도 데이터 및 각속도 데이터를 산출하는 가속도 및 각속도 산출 단계;
    상기 생성된 GPS 위치 정보와, 상기 산출된 가속도 데이터 및 각속도 데이터를 이용하여 제1 위치 정보를 산출하는 측위 단계;
    상기 산출된 가속도 데이터 및 각속도 데이터를 분석하여 기저장된 사용자 패턴 중에서 상기 분석 결과에 대응하는 사용자 패턴을 결정하는 사용자 패턴 결정 단계; 및
    상기 결정된 사용자 패턴에 따라 상기 산출된 제1 위치 정보의 오차를 보정하여 제2 위치 정보를 산출하는 오차 보정 단계
    를 포함하는 관성 센서를 이용한 실내 측위 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 사용자 패턴 결정 단계는,
    상기 사용자 패턴을 사용자의 보행 패턴, 수직 이동 패턴 및 회전 패턴 중 어느 하나의 사용자 패턴으로 결정하는 관성 센서를 이용한 실내 측위 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 사용자 패턴 결정 단계는,
    상기 산출된 가속도 데이터로부터 이동 속도를 계산하고 상기 계산된 이동 속도 값에 따라, 사용자 패턴을 달리기 패턴, 걷기 패턴 또는 정지 패턴 중 어느 하나의 보행 패턴으로 결정하는 관성 센서를 이용한 실내 측위 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 사용자 패턴 결정 단계는,
    상기 산출된 각속도 데이터가 z축 방향의 변화량을 가지면, 사용자 패턴을 수직 이동으로 판단하여 평지, 오르막 및 내리막 패턴 중 어느 하나의 사용자 패턴으로 분류하는 관성 센서를 이용한 실내 측위 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 사용자 패턴 결정 단계는,
    상기 산출된 각속도 데이터가 x축 방향 및 y축 방향의 변화량을 가지면, 사용자 패턴을 수평 이동으로 판단하여 좌회전 및 우회전 중 어느 하나의 사용자 패턴으로 분류하는 관성 센서를 이용한 실내 측위 방법.
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