KR20110004494A - The apparatus of positioning of goods and the method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 물품의 3차원 위치정보를 이용한 측위 장치 및 측위 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a positioning device and a positioning method using the three-dimensional position information of the article.
종래 컨테이너나 하물 등과 같은 물품에 대한 감시 작업은 외부에 배치된 작업자를 통해 물품의 적재 위치 및 상태에 관한 정보를 수작업으로 체킹하는 방법을 주로 사용하여 왔다.Background Art [0002] Conventional monitoring of articles such as containers or loads has mainly used a method of manually checking information on the loading position and status of articles via an operator disposed outside.
기존의 3차원 위치측정 방식으로는 인공위성을 이용한 GPS(Global Positioning System)와 고도계를 이용한 3차원 측위 방식, 영상 이미지(이미지 프로세싱)를 이용한 3차원 측위 방식 및 GPS와 레이저를 이용한 3차원 측위 방식이 있다.Conventional three-dimensional positioning methods include GPS (Global Positioning System) using satellite and three-dimensional positioning method using altimeter, three-dimensional positioning method using image image (image processing), and three-dimensional positioning method using GPS and laser. have.
종래 선행기술로서 대한민국 공개특허 2005-70042(3차원의 초정밀 실시간 추적 및 위치파악 시스템 및 방법)에서는 목적물 또는 목적물의 움직임에 대한 GPS좌 표를 생성하여 이들의 위치를 파악하거나 또는 행동을 추적하는 방식이 제안된 바 있다.In the prior art, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2005-70042 (Three-dimensional ultra-precision real-time tracking and positioning system and method) generates a GPS coordinate of an object or movement of an object to determine their position or track their behavior. This has been proposed.
그러나, 이와 같이 GPS와 고도계를 이용한 3차원 측위 방식에 관해서 보면, 이 방식은 GPS 오차가 수평 또는 수직방향으로 10m 내외의 큰 오차범위를 갖고 초당 3cm 내외의 속도오차를 갖는다는 문제점이 있고, 또한 1초 단위로 들어오는 GPS 데이터를 이용하므로 1초 이하의 주기로 모니터링이 불가능하다는 문제점이 있으며, 별도의 고도계를 장착하여야 하므로 가격 상승의 요인이 된다는 문제점을 지니고 있다.However, with regard to the three-dimensional positioning method using GPS and altimeter, this method has a problem that the GPS error has a large error range of about 10m in the horizontal or vertical direction and a speed error of about 3cm per second. There is a problem in that monitoring is not possible in a cycle of 1 second or less because the GPS data is input in 1 second unit, and it has a problem of causing a price increase because a separate altimeter must be installed.
또한, 영상 이미지(이미지 프로세싱)를 이용한 3차원 측위 방식이 있으나, 이 방식은 눈, 비, 안개 등 외부 환경에 영향을 많이 받고, 영상처리 프로세서에 많은 리소스를 할당하여야 하므로 동시에 다수의 데이터를 처리하는데 한계가 있으며, 항상 렌즈를 청결히 하여야 하는 등 관리가 곤란한 문제점이 있다.In addition, there is a three-dimensional positioning method using a video image (image processing), but this method is affected by the external environment such as snow, rain, fog, and a lot of resources must be allocated to the image processing processor to process multiple data at the same time. There is a limit to this, there is a problem that is difficult to manage, such as always need to clean the lens.
또한 GPS와 레이저를 이용한 3차원 측위 방식이 있으나, 이 방식 또한 GPS 오차가 10m 내외의 큰 오차를 가진다는 문제점과, 1초 단위로 들어오는 GPS 데이터를 이용하므로 1초 이하의 주기로 모니터링이 불가능하다는 문제점이 있으며, 별도의 레이저 거리계를 장착하여야 하므로 가격 상승의 요인이 된다는 문제점을 지니고 있으며, 레이저의 특성상 눈, 비, 안개 등과 같은 악천후에는 에러가 발생하여 데이터를 신뢰할 수 없는 문제점을 지니고 있다.In addition, there is a three-dimensional positioning method using GPS and laser, but this method also has a problem that the GPS error has a large error of about 10m, and it is impossible to monitor in a period of 1 second or less because the GPS data is input in 1 second unit. In addition, since a separate laser rangefinder must be installed, it has a problem of causing a price increase. Due to the characteristics of the laser, an error occurs in bad weather such as snow, rain, and fog, and thus data cannot be trusted.
따라서 물품의 정확한 측위를 위해서는 각종 외부 환경에 방해를 받지 않고 위치 데이터를 실시간으로 처리하는 시스템의 개발이 요구되고 있다.Therefore, for accurate positioning of articles, it is required to develop a system that processes location data in real time without being disturbed by various external environments.
또한 물품이 다수 개인 경우, 내부에 위치한 물품의 경우에는 정확한 위치 확인이 곤란한 문제점이 있다.In addition, in the case of a large number of articles, there is a problem that it is difficult to determine the exact position of the article located inside.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 보다 적은 비용으로 보다 정확한 측위를 가능하게 하는 측위 장치 및 측위 방법을 제공함에 있다. 또한 본 발명의 목적은, 내부에 위치한 물품의 경우에도 정확한 측위를 가능하게 하는 측위 장치 및 측위 방법을 제공함에 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, an object of the present invention to provide a positioning device and a positioning method that enables more accurate positioning at a lower cost. It is also an object of the present invention to provide a positioning device and a positioning method for enabling accurate positioning even in the case of an article located therein.
본 발명에 의한 측위 장치는, 물품의 위치를 측정하기 위한 측위 장치에 있어서, 적어도 하나 이상의 상기 물품에 각각 부착되며, 상기 물품의 수평 좌표를 측정하기 위한 RF IC 및 상기 물품의 수직 좌표를 측정하기 위한 압력 센서를 포함하여 이루어지고, 상기 물품의 측위 정보를 산출하여 무선 신호 및 데이터를 송신하는 이동 장치(1); 제한된 공간에 고정되어 일정한 주기로 무선 신호 및 데이터를 송신하는 고정 장치(2); 상기 이동 장치(1)에서 송신되는 상기 물품의 측위 정보를 무선으로 수신하는 코디네이터(3); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The positioning device according to the present invention is a positioning device for measuring a position of an article, each of which is attached to at least one or more of the articles and measures an RF IC for measuring a horizontal coordinate of the article and a vertical coordinate of the article. A mobile device (1) comprising a pressure sensor for transmitting the wireless signal and data by calculating positioning information of the article; A fixed device (2) fixed in a confined space to transmit radio signals and data at regular intervals; A coordinator (3) for wirelessly receiving the positioning information of the article transmitted from the mobile device (1); Characterized in that comprises a.
이 때, 상기 이동 장치(1)는 가속도 센서 또는 속도 센서를 더 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다. 이 때, 상기 이동 장치(1)는 상기 가속도 센서 또는 상기 속도 센서에 의하여 측정된 가속도 또는 속도 값의 변화가 없을 시 신호 및 데이터 송신을 멈추는 슬립 모드(sleep mode)로 작동하고, 상기 가속도 센서 또는 상 기 속도 센서에 의하여 측정된 가속도 또는 속도 값의 변화가 발생되는 것이 감지되면 신호 및 데이터의 송신을 수행하는 것을 특징으로 한다.At this time, the moving device 1 preferably further comprises an acceleration sensor or a speed sensor. At this time, the mobile device 1 operates in a sleep mode that stops signal and data transmission when there is no change in the acceleration or speed value measured by the acceleration sensor or the speed sensor, and the acceleration sensor or When it is detected that a change in the acceleration or speed value measured by the speed sensor is generated, the signal and data are transmitted.
또한, 상기 고정 장치(2)는 상기 이동 장치(1)에서 측위 정보 산출 시 삼각 측량 방식을 사용하도록, 적어도 3개 이상이 구비되는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 고정 장치(2)는 비콘(beacon) 신호를 사용하는 것을 특징으로 한다.In addition, the
또한, 상기 측위 장치는 획득된 측위 정보 데이터를 확인 또는 가공하는 모니터링부(4); 를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 측위 장치는 획득된 측위 정보 데이터 또는 상기 모니터링부(4)에서 가공된 데이터를 데이터베이스화하여 저장하는 서버(5); 를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the positioning device includes a monitoring unit (4) for checking or processing the obtained positioning information data; And further comprising: In addition, the positioning device includes a server (5) for storing the obtained positioning information data or data processed by the
또한, 본 발명의 측위 방법은, 상술한 바와 같은 측위 장치를 사용하여 물품의 위치를 측정하는 측위 방법에 있어서, 상기 이동 장치(1)에 구비된 압력 센서에 의하여 측정된 기압 정보로부터 상기 물품의 수직 좌표를 구하는 수직 좌표 연산 단계; 상기 이동 장치(1) 및 상기 고정 장치(2) 간의 신호 왕복 시간으로부터 상기 이동 장치(1)와 상기 고정 장치(2) 간의 거리를 구하는 이동 거리 연산 단계; 상기 수직 좌표 연산 단계에서 산출된 수직 좌표 값 및 상기 이동 거리 연산 단계에서 산출된 거리 값으로부터 상기 이동 장치(1)의 수평 좌표를 구하는 수평 좌표 연산 단계; 를 포함하여 이루어져 상기 이동 장치(1)의 3차원 좌표 값을 산출하는 것을 특징으로 한다.Further, the positioning method of the present invention, in the positioning method for measuring the position of the article using the positioning device as described above, from the air pressure information measured by the pressure sensor provided in the moving device 1 of the article A vertical coordinate calculation step of obtaining a vertical coordinate; A moving distance calculating step of obtaining a distance between the moving device (1) and the fixed device (2) from the signal round trip time between the moving device (1) and the fixed device (2); A horizontal coordinate calculating step of obtaining a horizontal coordinate of the moving device (1) from the vertical coordinate value calculated in the vertical coordinate calculating step and the distance value calculated in the moving distance calculating step; It comprises a to calculate a three-dimensional coordinate value of the mobile device (1).
이 때, 상기 측위 방법은, 상기 수직 좌표 연산 단계 - 상기 이동 거리 연산 단계 - 상기 수평 좌표 연산 단계를 순차적으로 거쳐 구해지는 이동 거리를 사용하여 산출된 상기 이동 장치(1)의 3차원 좌표 값과, 상기 이동 장치(1)의 가속도 또는 속도를 이용하여 구해지는 이동 거리를 사용하여 산출된 상기 이동 장치(1)의 3차원 좌표 값과 비교됨으로써 상기 이동 장치(1)의 3차원 좌표 값의 보정이 이루어지는 보정 단계; 를 더 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.In this case, the positioning method includes a three-dimensional coordinate value of the mobile device 1 calculated using a moving distance obtained through the vertical coordinate calculation step-the movement distance calculation step-the horizontal coordinate calculation step sequentially. And correcting the three-dimensional coordinate value of the mobile device 1 by comparing it with the three-dimensional coordinate value of the mobile device 1 calculated using the moving distance obtained using the acceleration or the speed of the mobile device 1. A correction step made; It is preferred to further comprise a.
본 발명은 기존의 3차원 측위 방식에 비해 적은 비용으로 적은 오차를 얻을 수 있다. RF 특성상 외부 환경에 영향을 받기 때문에 이에 대한 보정을 위해 가속도 센서 또는 속도 센서를 이용하였으며, 수평 좌표에 비해 비교적 오차가 큰 수직 좌표에 대해서는 압력 센서를 이용함으로써 수직 좌표에 대한 정밀도를 높이는 효과를 지니고 있다.The present invention can obtain less error at a lower cost than the conventional three-dimensional positioning method. Acceleration sensor or speed sensor is used to compensate for this, because it is influenced by external environment due to RF characteristics, and the pressure sensor is used for vertical coordinates, which have a relatively large error compared to horizontal coordinates. have.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 물품의 측위 장치 및 측위 방법을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the positioning device and the positioning method of the article according to the present invention having the configuration as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 3차원 위치정보를 이용한 물품 측위를 위하여 RF IC와 압력 센서 및 가속도 센서 또는 속도 센서를 이용한 3차원 측위 장치 및 측위 방법에 관한 것 으로, 물품의 수평 좌표(x, y)는 RF IC를 이용하여 획득하고, 수직 좌표(z)는 압력 센서를 이용하여 획득하며, 3축 가속도 센서 또는 속도 센서를 이용하여 위치 데이터가 보정이 된다. 이러한 데이터는 서버 및 모니터링부(4)로 전송이 되어 활용된다. 즉 본 발명은 RF IC와 압력 센서, 가속도 센서( 또는 속도 센서)의 조합으로써 물품의 정확한 측위를 구하는 측위 장치 및 측위 방법으로, 보다 상세히 설명하자면 본 발명은 RF IC와 압력 센서에 의해 3축 위치 정보를 획득하고, 가속도 센서( 또는 속도 센서)에 의해 보정되는 것이 특징인 것이다. 물론, 가속도 센서 또는 속도 센서 없이 RF IC(수평 좌표 획득) 및 압력 센서(수직 좌표 획득)만을 사용하여 물품의 3차원 측위를 획득할 수도 있으나, 가속도 센서 또는 속도 센서에 의해 측정된 값을 사용하여 보정을 수행함으로써 보다 정확한 측위 정보를 구할 수 있다. 이하에서 이에 대하여 보다 상세히 설명한다.The present invention relates to a three-dimensional positioning device and positioning method using an RF IC, a pressure sensor and an acceleration sensor or a speed sensor for positioning the article using the three-dimensional position information, the horizontal coordinate (x, y) of the article is an RF IC The vertical coordinate z is obtained using a pressure sensor, and the position data is corrected using a three-axis acceleration sensor or a speed sensor. This data is transmitted to the server and the
도 1은 본 발명의 측위 장치의 기본적인 구성을 도시하고 있다. 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 측위 장치는 압력 센서 및 가속도 센서 또는 속도 센서가 내장되어 위치를 알리기 위한 이동 장치(Mobile Device, 1), 좌표의 기준이 되는 고정 장치(Static Device, 2), 그리고 상기 이동 장치(1)에서 위치정보를 수신하여 다시 PC나 서버로 전송해주는 코디네이터(Coordinator, 3)를 포함하여 이루어진다. 여기에, 역시 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 사용자가 획득된 측위정보를 쉽게 확인하고 이를 저장해 둘 수 있도록, 획득된 측위정보를 확인할 수 있게 해 주는 모니터링부(4) 및 이를 데이터베이스화하여 저장하는 서버(5)를 더 포함하 여 이루어질 수 있다. 각부에 대하여 상세히 설명하자면 다음과 같다.1 shows the basic configuration of the positioning device of the present invention. As shown in Figure 1, the positioning device of the present invention is a mobile device (1) for indicating the position of the built-in pressure sensor and acceleration sensor or speed sensor (Static Device, which is a reference of the coordinates) 2) and a coordinator 3 for receiving the location information from the mobile device 1 and transmitting the location information back to a PC or a server. Here, as shown in Figure 1, so that the user can easily check and store the acquired positioning information, the monitoring unit for enabling to check the obtained positioning information and the database to store it It may be made further comprising a server (5). The detailed description of each part is as follows.
상기 이동 장치(1)는 물품에 부착되는 장치로서 RF IC, 압력 센서가 내장되어 있으며, 가속도 센서 또는 속도 센서를 더 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 이동 장치(1)는 상기 RF IC, 가속도 센서 또는 속도 센서 및 압력 센서로부터 얻어진 물품의 위치 정보를 상기 코디네이터(3)에 전송한다.The mobile device 1 is a device attached to an article, a built-in RF IC, a pressure sensor, and may further include an acceleration sensor or a speed sensor. The mobile device 1 transmits the positional information of the article obtained from the RF IC, the acceleration sensor or the speed sensor and the pressure sensor to the coordinator 3.
상기 고정 장치(2)는 제한된 공간에 고정되어 일정한 주기로 비콘(beacon)신호 또는 무선데이터를 송신한다.The
상기 코디네이터(3)는 물품의 위치 정보를 무선으로 수신하여, 상기 수신 정보를 다시 이더넷이나 무선랜 등과 같은 통신망을 통하여 모니터링부(4)에 전송한다다.The coordinator (3) wirelessly receives the location information of the article, and transmits the received information back to the monitoring unit (4) through a communication network such as Ethernet or WLAN.
도 3은 상기 이동 장치(1), 상기 고정 장치(2) 및 상기 코디네이터(3)의 한 실시예의 구성을 간략한 시스템도로 도시한 것이며, 도 4는 상기 이동 장치(1), 상기 고정 장치(2) 및 상기 코디네이터(3) 각각에서 수행되는 작업의 한 실시예의 동작 단계를 흐름도로 도시한 것이다. 또한, 도 5는 상기 이동 장치(1) 및 상기 고정 장치(2)의 한 실시예의 구체적인 형상을 간략하게 도시한 것이다. 이하에서는 도 2를 참조하여 본 발명의 측위 장치 및 측위 방법을 상세히 설명하는데, 도 3 내지 도 5의 장치 또는 방법의 실시예는 하나의 실시예일 뿐인 바, 이하에서 설명하는 본 발명의 측위 장치 및 측위 방법은 도 3 내지 도 5의 실시예와 같이 구성된 경우에 한정되는 것은 아님을 미리 밝혀 둔다.FIG. 3 shows a schematic system diagram of an embodiment of the mobile device 1, the
도 2는 본 발명의 측위 원리를 설명하기 위한 도면이다. 도 2를 참조하여 본 발명의 측위 장치 및 측위 방법의 원리에 대해 이하에서 보다 상세히 설명한다.2 is a view for explaining the positioning principle of the present invention. The principle of the positioning device and the positioning method of the present invention will be described in more detail below with reference to FIG. 2.
상기 고정 장치(2)는 제한된 공간에 고정되어 일정한 주기로 제한된 공간 내에서 신호를 송수신하게 되는데, 이 공간이 바로 측위 영역이 된다. 물품에 부착되는 상기 이동 장치(1)에서는 측위 영역 내에서 무선 신호를 방출하며, 이 신호를 상기 고정 장치(2)에서 수신함으로써 물품의 측위 정보를 획득할 수 있게 된다. 상기 이동 장치(1)에서 상기 고정 장치(2)로 송신하는 신호에 대해서는 이후 보다 상세히 설명한다. 이 때, 물론 상기 이동 장치(1)에서 지속적으로 신호를 송신하도록 할 수도 있으나, 이 경우 상기 이동 장치(1)에서의 에너지 낭비가 너무 심해지므로, 상기 이동 장치(1)가 이동하는 경우에면 신호를 송신하도록 하는 것이 바람직하다. 즉, 이 때 상기 이동 장치(1)에 가속도 센서 또는 속도 센서가 구비시킴으로써, 상기 이동 장치(1)가 부착된 물품이 움직이면 가속도 센서 또는 속도 센서 값을 인지하여 슬립모드(Sleep Mode)로 있던 상기 이동 장치(1)가 활성화되게 함으로써 상기 이동 장치(1)에서의 에너지의 낭비를 크게 줄일 수 있다.The
일단 측위 영역 내에 상기 이동 장치(1)가 부착된 물품이 진입하게 되면 상기 이동 장치(1)는 무선신호를 방사하고, 각각의 상기 고정 장치(2)가 상기 무선신호를 수신한 후 다시 상기 이동 장치(1)로 전송을 하게 된다. 이 때, 상기 이동 장치(1)에서는, 상기 이동 장치(1)에 포함되어 있는 압력 센서를 이용하여 상기 이동 장치(1) 자신의 수직 좌표(z)를 획득하고, 수직 좌표 값 및 상기 고정 장치(2)로 보낸 신호의 응답이 다시 상기 이동 장치(1)로 돌아오는 시간 값을 이용하여 상기 이동 장치(1) 자신의 수평 좌표(x, y)를 획득하게 된다.Once the article to which the mobile device 1 is attached enters into the positioning region, the mobile device 1 emits a radio signal, and after each of the
본 발명의 측위 장치를 이용한 측위 방법은 다음과 같이 이루어진다. 먼저, 상기 이동 장치(1)에 구비된 압력 센서에 의하여 측정된 기압 정보로부터 상기 물품의 수직 좌표를 구하는 수직 좌표 연산 단계;가 수행되고, 상기 이동 장치(1) 및 상기 고정 장치(2) 간의 신호 왕복 시간으로부터 상기 이동 장치(1)와 상기 고정 장치(2) 간의 거리를 구하는 이동 거리 연산 단계;가 수행되며, 상기 수직 좌표 연산 단계에서 산출된 수직 좌표 값 및 상기 거리연산 단계에서 산출된 거리 값으로부터 상기 이동 장치(1)의 수평 좌표를 구하는 수평 좌표 연산 단계;가 수행되어, 최종적으로 상기 이동 장치(1), 즉 상기 이동 장치(1)가 부착되어 있는 물품의 측위 정보가 획득되게 되는 것이다.The positioning method using the positioning device of the present invention is performed as follows. First, a vertical coordinate calculation step of obtaining a vertical coordinate of the article from the air pressure information measured by the pressure sensor provided in the moving device 1; is performed, between the moving device 1 and the fixed device 2 A movement distance calculation step of obtaining a distance between the mobile device 1 and the fixed
먼저 상기 수직 좌표 연산 단계, 즉 물품의 높이, 즉 수직 좌표(z)를 구하는 방법에 대하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.First, the method of calculating the vertical coordinate operation, that is, the height of the article, that is, the vertical coordinate z will be described in more detail.
압력 센서로부터 받은 기압 정보를 P(Pa)라 하면,If the air pressure information received from the pressure sensor is P (Pa),
위 식에서 h는 수직 좌표(z)에 해당하는 값이며, T0는 표준대기온도, Tgradient는 고도당 온도변화량, P0는 표준대기압, R은 가스정수, g는 중력가속도이다. 위 식을 1976 US Standard Atmosphere 해발기준 데이터와 대기권층 고도 환산 공식을 Meter 기준으로 계산을 하면,Where h is the vertical coordinate (z), T 0 is the standard atmospheric temperature, T gradient is the temperature change per altitude, P 0 is the standard atmospheric pressure, R is the gas constant, and g is the gravitational acceleration. The above equation is calculated based on the 1976 US Standard Atmosphere Elevation Standard data and the atmospheric conversion equation.
와 같이 정의된다.Is defined as:
상술한 방법을 사용하여 상기 이동 장치(1)의 수직 좌표(z) 값, 즉 h 값을 구하게 된다.Using the method described above, the vertical coordinate z value, i.e., the h value of the mobile device 1 is obtained.
다음으로, 상기 이동 거리 연산 단계 및 상기 수평 좌표 연산 단계에 대하여 보다 상세히 설명한다. 먼저 개략적으로 설명하자면, 무선신호가 상기 이동 장 치(1)에서 상기 고정 장치(2)로 전송되었다가 다시 되돌아오는 시간을 측정하여 상기 이동 장치(1)와 상기 고정 장치(2) 간의 거리를 측정하고(이동 거리 연산 단계), 여러 개의 상기 고정 장치(2) 간의 거리를 3곳 이상 측정하여 삼각측량법을 사용하여 수평 좌표(x, y)를 얻어내게 된다(수평 좌표 연산 단계).Next, the moving distance calculating step and the horizontal coordinate calculating step will be described in more detail. First of all, the distance between the mobile device 1 and the fixed
상기 이동 거리 연산 단계에서는, 상기 고정 장치(2)와 상기 이동 장치(1) 간의 거리(D)를 왕복 시간(RTT: Round Trip Time)을 이용한 도달 시간(TOA; Time Of Arrival) 방식을 이용하여 산출한다. 여기에서, 왕복 시간을 이용한 도달 시간 방식이란, 상기 이동 장치(1)와 상기 고정 장치(2) 사이를 왕복하는데 걸리는 시간으로부터 신호가 상기 이동 장치(1)와 상기 고정 장치(2) 사이를 전송되는데 걸리는 시간을 얻는 방식이다.In the movement distance calculation step, the distance D between the
즉, 신호가 상기 이동 장치(1)에서 상기 고정 장치(2), 혹은 상기 고정 장치(2)에서 상기 이동 장치(1)로 비행하는데 걸리는 시간 t prop 이 서로 동일하다고 가정하고, 상기 고정 장치(2)에서 신호를 수신하여 상기 이동 장치(1)로 응답하는데 걸리는 시간을 t SD 라고 하면, 상기 이동 장치(1)와 상기 고정 장치(2) 사이를 왕복하는데 걸리는 시간 t RTT 는,That is, it is assumed that the time t prop for a signal to fly from the mobile device 1 to the fixed
와 같이 구해진다.Obtained as
위 식을 t prop 대해 정리하면, Summarizing the above expression for t prop ,
가 된다.Becomes
따라서 상기 이동 장치(1)와 상기 고정 장치(2) 간의 거리 D는 신호가 상기 이동 장치(1)에서 상기 고정 장치(2), 혹은 상기 고정 장치(2)에서 상기 이동 장치(1)로 비행하는데 걸리는 시간(t prop )에 전파속도(약 299790.2km/s)의 곱으로 구해진다. 즉,Thus, the distance D between the mobile device 1 and the fixed
상기 고정 장치(2)가 3개 구비되어 있는 경우, 상기 이동 장치(1)의 3차원 좌표를 (x, y, z) 이라 하고, 각각의 상기 고정 장치(2)의 3차원 좌표를 (x1, y1, z1), (x2, y2, z2), (x3, y3, z3)라 하며, 상기 이동 장치(1)와 각각의 상기 고정 장치(2) 간의 거리를 D1, D2, D3라 한다(도 2 참조).When three
이 때, 상기 이동 장치(1)의 수직 좌표(z) 값(H')은 상술한 바와 같이 상기 이동 장치에 구비된 압력 센서에서 측정되는 기압 정보로부터 산출될 수 있으며, 각각의 상기 고정 장치(2)의 수직 좌표(z) 값(H)은 미리 알려진 값이다. (도 2는 각각의 상기 고정 장치(2)의 수직 좌표 값(H)이 모두 동일한 경우를 도시하고 있다.) 따라서 상기 이동 장치(1)의 수평 좌표 값(x, y)은, 상기 이동 장치(1) 및 각각의 상기 고정 장치(2) 간의 수평 거리(D'1, D'2, D'3)에 관한 하기의 수학식으로부터 산출될 수 있게 된다.At this time, the vertical coordinate (z) value (H ') of the mobile device 1 can be calculated from the air pressure information measured by the pressure sensor provided in the mobile device, as described above, each of the fixed device ( The vertical coordinate z value H of 2) is a known value. (FIG. 2 shows the case where the vertical coordinate values H of each of the
상기 수학식 6에서, (x1, y1), (x2, y2), (x3, y3)는 모두 미리 알려진 값이며, D1, D2, D3는 상기 이동 거리 연산 단계에서 상기 수학식 5를 이용하여 미리 구해진 값이고, 상술한 바와 같이 H 및 H' 값 역시 미리 알려진 값이기 때문에, 상기 수학식 6을 정리함으로써 상기 이동 장치(1)의 수평 좌표 (x, y) 값을 구할 수 있다.In Equation 6, (x 1 , y 1 ), (x 2 , y 2 ), (x 3 , y 3 ) are all known values, and D 1 , D 2 , and D 3 are the movement distance calculation steps. Is a value obtained in
이 때, 상기 이동 장치(1) 및 상기 고정 장치(2)에 가속도 센서 또는 속도 센서가 더 구비될 경우, 3차원 가속도 센서 또는 속도 센서에서 수집된 가속도 또 는 속도 값을 이용하여 위와 같은 단계를 통해 구해진 상기 이동 장치(1)의 3차원 좌표 값(x, y, z)을 보정하는 것이 더욱 바람직하다. 보다 상세히 설명하자면 다음과 같다. 상술한 바와 같은 방식(즉 상기 이동 장치(1) 및 상기 고정 장치(2)의 신호 송수신 시간을 이용하는 삼각 측량 방식)으로 상기 이동 장치(1)가 이동된 거리를 구할 수도 있지만, 가속도 센서 또는 속도 센서를 이용하면 이 센서에서 측정된 값을 사용하여 독립적으로 상기 이동 장치(1)가 이동된 거리를 구할 수도 있다. 삼각 측량 방식으로 구해진 이동 거리를 사용하여 산출된 상기 이동 장치(1)의 3차원 좌표 값(x, y, z)과, 상기 가속도 센서 또는 속도 센서에서 측정된 값을 사용하여 구해진 이동 거리를 사용하여 산출된 상기 이동 장치(1)의 3차원 좌표 값(x, y, z)을 서로 비교하여, 어느 정도의 허용치 안에서 두 변위가 일치하게 되면 신뢰성 있는 데이터라 생각을 하고 그렇지 않으면 다시 측정을 함으로써, 측정된 데이터의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 보정이 된 데이터는 초기화시켜 다음 보정 신호의 수집을 준비하게 된다.At this time, if the mobile device 1 and the fixed
모든 데이터들은 신뢰성 확보를 위해 2차례 이상 수집할 수 있으며, 또한 상기 고정 장치(2)가 3개만 구비되는 것이 아니라 그 이상 구비되도록 하여 다양한 데이터를 수집 및 비교함으로써, 측정된 데이터의 신뢰성을 보다 향상시킬 수 있다.All data can be collected two or more times to ensure reliability. Also, the fixed
이렇게 얻어진 3차원 위치 정보는 상기 이동 장치(1)에 의해 무선통신으로 상기 코디네이터(3)로 전송이 되고, 상기 코디네이터(3)는 다시 무선랜이나 이더넷(Ethernet) 등의 통신망을 통하여 서버(5)나 모니터링부(4)로 전송이 되어 사용 자에 의해 여러 가지 용도로 사용될 수 있다. 상기 서버(5)에 저장된 데이터는 데이터베이스화되어 저장되며, 저장된 데이터들은 모니터링부(4)에 의해 다시 활용된다.The three-dimensional position information thus obtained is transmitted to the coordinator 3 by wireless communication by the mobile device 1, and the coordinator 3 is again connected to a
상기 가속도 센서 및 속도 센서는 또한, 다음과 같은 방식으로 사용될 수도 있다. 즉, 상기 가속도 센서 또는 상기 속도 센서에 의하여 측정된 가속도 또는 속도 값의 변화가 없을 시 신호 및 데이터 송신을 멈추는 슬립 모드(sleep mode)로 작동하고, 상기 가속도 센서 또는 상기 속도 센서에 의하여 측정된 가속도 또는 속도 값의 변화가 발생되는 것이 감지되면 신호 및 데이터의 송신을 수행하는 것이다. 따라서 움직임이 없는 경우에는 상기 이동 장치(1)가 슬립 모드로 작동함으로써 불필요한 배터리 소모를 줄일 수 있게 된다.The acceleration sensor and speed sensor may also be used in the following manner. That is, the device operates in a sleep mode that stops signal and data transmission when there is no change in the acceleration sensor or the speed value measured by the acceleration sensor or the speed sensor, and the acceleration measured by the acceleration sensor or the speed sensor. Alternatively, when it is detected that a change in the speed value is generated, transmission of signals and data is performed. Therefore, when there is no movement, the mobile device 1 operates in the sleep mode, thereby reducing unnecessary battery consumption.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and the scope of application of the present invention is not limited to those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Of course, various modifications can be made.
도 1은 본 발명의 측위 장치의 동작.1 is an operation of the positioning device of the present invention.
도 2는 본 발명의 측위 원리.2 is a positioning principle of the present invention.
도 3은 본 발명의 측위 장치 각 부의 구성 실시예.3 is a configuration example of each part of the positioning device of the present invention.
도 4는 본 발명의 측위 방법 각 부의 단계 실시예.Figure 4 is a step embodiment of each part of the positioning method of the present invention.
도 5는 본 발명의 이동 장치 및 고정 장치의 실시예.5 is an embodiment of a mobile device and a stationary device of the present invention.
**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**DESCRIPTION OF REFERENCE NUMERALS
1: 이동 장치1: shifting device
2: 고정 장치2: fixture
3: 코디네이터3: coordinator
4: 모니터링부4: monitoring unit
5: 서버5: server
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