KR20110134707A - Real time locating system and method using directional antennas - Google Patents

Real time locating system and method using directional antennas Download PDF

Info

Publication number
KR20110134707A
KR20110134707A KR1020100054433A KR20100054433A KR20110134707A KR 20110134707 A KR20110134707 A KR 20110134707A KR 1020100054433 A KR1020100054433 A KR 1020100054433A KR 20100054433 A KR20100054433 A KR 20100054433A KR 20110134707 A KR20110134707 A KR 20110134707A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
tag
information
readers
reader
tracking result
Prior art date
Application number
KR1020100054433A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101121907B1 (en
Inventor
유남식
조영빈
Original Assignee
엘지이노텍 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지이노텍 주식회사 filed Critical 엘지이노텍 주식회사
Priority to KR1020100054433A priority Critical patent/KR101121907B1/en
Publication of KR20110134707A publication Critical patent/KR20110134707A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101121907B1 publication Critical patent/KR101121907B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S11/00Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation
    • G01S11/02Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using radio waves
    • G01S11/06Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using radio waves using intensity measurements
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S11/00Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation
    • G01S11/02Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using radio waves
    • G01S11/08Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using radio waves using synchronised clocks
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S3/00Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/02Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using radio waves
    • G01S3/04Details
    • G01S3/12Means for determining sense of direction, e.g. by combining signals from directional antenna or goniometer search coil with those from non-directional antenna
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/0294Trajectory determination or predictive filtering, e.g. target tracking or Kalman filtering
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/04Position of source determined by a plurality of spaced direction-finders

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

PURPOSE: A real-time global position tracing system and method are provided to firstly trace the direction of a tag using the intensity of a signal which is income and to secondly trace a location of the tag using a time and direction of arrival mode. CONSTITUTION: A real-time global position tracing system comprises a tag(210), a plurality of readers(220a-220d), a plurality of directional antennas(230a-230d), and a controller(240). The tag is attached to a position tracking target object. A plurality of readers receives information from the tag and transmits the information of the tag, the intensity of a signal, and reader information to an upper layer. A plurality of directional antennae is installed in a plurality of readers and receives transmission information from the tag. The directional antenna receives information which is transmitted from the upper layer and transmits the information to the tag as the form of a propagation signal. The controller analyzes the information about the tag and calculates and traces a location of the tag.

Description

지향성 안테나를 이용한 실시간 위치추적 시스템 및 방법{Real time locating system and method using directional antennas}Real time locating system and method using directional antennas

본 발명은 실시간 위치추적 시스템에 관한 것으로서, 더 상세하게는 지향성 안테나를 통해 입사된 신호의 세기를 이용하여 태그의 방향을 1차적으로 추적한 후, TDOA 방식을 이용하여 태그의 위치를 2차적으로 파악함으로써 위치 추적의 정확도를 한층 높일 수 있는 지향성 안테나를 이용한 실시간 위치추적 시스템 및 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a real-time location tracking system, and more specifically, the direction of the tag is primarily tracked by using the strength of the signal incident through the directional antenna, and then the position of the tag is secondary by using the TDOA method. The present invention relates to a real-time location tracking system and method using a directional antenna that can further improve the accuracy of location tracking.

현재, 이동통신 시스템에서는 단말기의 실제 위치를 추적하여 E-911과 같은 재난 시에 구조를 위한 위치 기반 서비스가 각광을 받고 있으며, 미국 및 여러 국가에서는 각종 이동통신 장비의 요구사항에 이를 위한 기능을 필수적으로 탑재할 것을 추가적으로 명시하고 있다. 특히, 전파 환경이 열악한 장소에서 저가로 통신 지역 확대를 위한 방식 중의 하나인 중계기 도입에 관한 건이 최근 미국 시장에서도 본격적으로 고려되고 있으며, 따라서, 중계기에 의한 위치 왜곡 현상을 해결하는 방식에 관한 연구가 중요한 현안으로 대두하고 있다.At present, the mobile communication system tracks the actual location of the terminal and receives location-based services for rescue in the event of a disaster such as E-911, and in the United States and various countries, functions for various mobile communication equipments are required. It additionally specifies what to mount. In particular, the introduction of the repeater, which is one of the methods for expanding the communication area at low cost in a poor radio wave environment, is considered in earnest in the US market recently. It is an important issue.

종래의 단말기 위치 추적 기술로는 GPS 수신기를 단말기 내에 장착하여 사용자의 위치를 추적하는 단말기 기반의 위치 추적기술과, 역방향 링크 상에서 3개 이상의 수신기와 하나의 송신기(순방향 링크에서는 3개 이상의 송신기와 하나의 수신기)를 이용하여 송신기의 위치를 추적하는 네트워크 기반의 위치 추적기술, 그리고 위의 두 가지 방식을 혼합하여 사용하는 하이브리드(Hybrid) 방식인 SnapTrack(현재 Qualcom)의 지피에스원(GPSone) 방식으로 분류된다.Conventional terminal location tracking techniques include a terminal-based location tracking technology that tracks a user's location by mounting a GPS receiver in the terminal, and three or more receivers and one transmitter on the reverse link (three or more transmitters and one on the forward link). Network-based location tracking technology that tracks the location of the transmitter using the receiver, and the hybrid method of SnapTrack (now Qualcom) 's GPSone method, which uses a combination of the above two methods. do.

단말기 기반의 위치 추적기술은 신호원과 수신기 사이의 전파도달 시간 (time of arrival)을 측정하여 수신기와 신호원 사이의 거리를 알게 되는 측위 방식으로, 3개 이상의 GPS(Global Positioning System) 위성에서 송신된 신호의 소요 시간 및 GPS 송신기의 정확한 위치 등을 이용하여 각 GPS 위성까지의 거리를 계산하여 수신기의 위도 및 경도를 찾게 된다. 이러한 GPS 위성을 이용한 단말기의 위치 추적방식은 단말기가 3개 이상의 GPS 위성 신호를 구별하여 수신할 수 있어야 하고, 정확한 동기화가 필수적이며, 신호가 언제 출발했는지를 알기 위해 시각 표시를 해야 한다. 또한, 위성들로부터 수신된 데이터를 실시간으로 처리해야 하는 등 상당히 복잡한 수신 장치와 연산 장치들을 필요로 하는 단점이 있다.Terminal-based positioning technology measures the time of arrival between a signal source and a receiver and finds the distance between the receiver and the signal source. It is transmitted from three or more Global Positioning System (GPS) satellites. Using the time required for the signal and the exact position of the GPS transmitter, the distance to each GPS satellite is calculated to find the latitude and longitude of the receiver. The location tracking method of the terminal using the GPS satellites must be able to distinguish and receive three or more GPS satellite signals, accurate synchronization is essential, and visual indication to know when the signal started. In addition, there is a disadvantage in that it requires quite complex receiving and computing devices, such as processing data received from satellites in real time.

네트워크 기반의 위치 추적기술은 다수의 기지국에서 수신된 신호의 상대적인 시간 또는 신호의 도래각에 의한 사용자의 위치를 추적하는 기지국 중심의 위치 추적 방식으로 TOA(Time of Arrival) 방식, TDOA(Time Difference of Arrival) 방식과 AOA(Angle of Arrival) 방식이 있다. Network-based location tracking technology is a base station-based location tracking method that tracks a user's location by the relative time of signals received from a plurality of base stations or the angle of arrival of the signal, and is a time of arrival (TOA) method and a time difference of TDOA (TDOA). Arrival method and AOA (Angle of Arrival) method are available.

TOA 방식은 단말기와 기지국 간의 전파 지연시간을 측정하여 거리를 구하는 방식으로 다수의 기지국에서 측정된 거리로부터 각 기지국을 중심으로 한 원들이 겹치는 점을 구하여 단말기의 위치를 결정한다.The TOA method calculates the distance by measuring the propagation delay time between the terminal and the base station. The TOA method determines the position of the terminal by obtaining the points where circles around each base station overlap from the distances measured by the plurality of base stations.

TDOA 방식은 서로 다른 곳에서 송신한 신호의 도달 시간차를 이용하여 위치를 결정하는 방식으로 다수의 기지국에서 단말기까지 거리의 차에 비례하는 전파 도달 시간 차가 측정되고, 마주하는 두 개의 기지국에서 거리 차가 일정한 곳, 즉 두 개의 기지국을 초점으로 하는 쌍곡선을 두 개 이상 그리게 되며, 이러한 쌍곡선이 겹치는 지역을 선택함으로써 단말기의 위치를 결정할 수 있다. TDOA 방식의 위치 측정은 일반적으로 상호 상관 방법을 사용하여 상관 값이 가장 클 때의 시간차를 이용하여 삼각 측량법에 의해 단말기의 위치를 결정한다.The TDOA method determines a location by using arrival time differences of signals transmitted from different places, and a propagation time difference that is proportional to the difference of distances from a plurality of base stations to a terminal is measured, and the distance difference is constant at two base stations. Two or more hyperbolas are drawn, i.e., two base stations are in focus, and the location of the terminal can be determined by selecting an area where the hyperbolas overlap. In general, the TDOA position measurement uses a cross correlation method to determine the position of the terminal by triangulation using the time difference when the correlation value is the largest.

AOA 방식은 신호원에서 수신기로부터 보내온 신호의 도래각을 측정하여 위치를 결정하는 측위 방식이다. 도심지역에서와 같이 페이딩(fading) 환경에서는 실제 의 가시선(line of sight) 신호의 경로가 다중경로 성분에 의해서 방해될 수 있다.이러한 경우에 AOA 방식은 신호의 세기가 제일 강한 다중경로 성분방향으로 결정이 되므로 그에 따른 위치 측정오차가 발생하며, 또한 가시선 신호 성분이 있다고 할지라도 다중 경로는 각도의 측정을 간섭하는 방해 요인으로 작용한다. 따라서, AOA의 작은 변화에도 기지국(base station)과 이동국(mobile station)의 거리가 멀수록 측정 거리 오차가 커지는 단점이 있다.The AOA method is a positioning method that determines a position by measuring an angle of arrival of a signal sent from a receiver at a signal source. In a fading environment, as in urban areas, the path of the actual line of sight signal may be interrupted by the multipath component. In this case, the AOA approach is directed toward the multipath component where the signal strength is strongest. As a result of the determination, positioning errors occur accordingly, and even if there are visible signal components, the multipath acts as a disturbing factor that interferes with the measurement of the angle. Therefore, even with a small change in the AOA, the farther the distance between the base station and the mobile station is, the larger the measurement distance error becomes.

하이브리드 방식의 위치 추적기술은 GPS 방식의 정확성을 반영하면서 GPS 방식의 최대 단점인 음영지역 문제를 기존의 네트워크 방식의 TDOA 기법을 사용하여 보완하도록 고려된 알고리즘으로 두 가지 방식의 위치 추적시스템의 장점을 최대한 살린 우수한 위치 추적기술이다. 하지만, 이 방식은 다양한 중계기를 사용하고 있는 이동통신 시스템에서 다음과 같은 문제가 발생할 수 있다. The hybrid location tracking technology is an algorithm that considers the accuracy of the GPS method and compensates the shadow area problem, which is the biggest disadvantage of the GPS method, using the existing network-based TDOA method. Excellent location tracking technology that makes the most of it. However, this method may cause the following problems in mobile communication systems using various repeaters.

즉, 중계기는 일반적으로 전파 환경이 열악한 장소에 설치된다. 따라서, GPS신호의 수신이 용이하지 않을 수 있으며, 중계기의 실제 위치와 안테나의 위치에 따라 최대 수 km의 편차가 존재한다. 이러한 경우에 전파지연에 의해 중계기의 셀(cell) 내에서 서비스되는 단말기의 위치 추적에 큰 오차가 발생한다.That is, the repeater is generally installed in a place where the radio wave environment is poor. Therefore, the reception of the GPS signal may not be easy, and there is a maximum deviation of several km depending on the actual position of the repeater and the position of the antenna. In this case, due to the propagation delay, a large error occurs in the tracking of the location of the terminal serviced in the cell of the repeater.

최근 RFID(Radio Frequency IDentification)에 대한 관심과 투자 및 기술 개발이 증가하고 있다. 특히, 자체적인 내부 배터리 및 송신 장치를 내장하고 있는 능동형 RFID는 장거리의 데이터 전송이 가능해 환경감시, 군용, 의료 등 다양한 분야에서 활용되고 있다. 현재 이러한 능동형 RFID 응용의 하나로 태그(tag)가 부착되어 있는 대상의 위치를 실시간으로 확인할 수 있는 실시간 위치 추적 시스템 (Real Time Locating Systems, RTLS)이 새로이 부각되고 있다. Recently, interest and investment in RFID (Radio Frequency IDentification) and technology development are increasing. In particular, active RFID, which has its own internal battery and a transmission device, is used in various fields such as environmental monitoring, military, and medical care because it can transmit data over a long distance. Currently, one of such active RFID applications is real time locating systems (RTLS), which can identify the location of a tag attached in real time.

도 1은 종래 실시간 위치추적 시스템의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.1 is a view schematically showing the configuration of a conventional real-time location tracking system.

도 1을 참조하면, 종래 실시간 위치추적 시스템(대한민국 등록특허공보 등록번호:10-0864939 참조)에 있어서, 태그(110)는 부착되어 있는 각각의 대상을 구별하기 위해 고유 ID를 가지고 있고 일정한 주기로 자신의 정보를 주위로 송출하고 리더(120)로부터 전송된 명령을 분석하여 실행한다. Referring to FIG. 1, in the conventional real-time location tracking system (see Korean Patent Publication No. 10-0864939), the tag 110 has a unique ID to distinguish each object to which it is attached and has its own at regular intervals. It sends out the information of the surroundings and analyzes and executes the command transmitted from the reader 120.

리더(120)는 태그(110), 싱크(sink)(130) 및 다른 리더와의 무선 통신 기능을 구비하여 상기 구성요소들 사이의 통신을 중계한다. 이러한 리더(120)도 또한 각기 고유 ID를 가지고 있어서 다른 리더와 구별이 되고, 일정한 간격으로 설치되어 있으며, 자신의 위치에 대한 정보를 보유하고 있다. 리더(120)는 태그(110)가 송출하는 정보를 받았을 때 태그(110)의 정보, 신호 세기 정보(수신신호 강도), 리더(120) 자신의 정보를 싱크(130)로 전송해 주고, 싱크(130)로부터 정보를 받았을 때는 이를 태그(110)로 전송한다. The reader 120 has a wireless communication function with the tag 110, the sink 130, and other readers to relay communications between the components. Each of these readers 120 also has a unique ID to distinguish it from other readers, which are installed at regular intervals, and hold information about their location. When the reader 120 receives the information transmitted by the tag 110, the reader 120 transmits information of the tag 110, signal strength information (received signal strength), and information of the reader 120 to the sink 130. When the information is received from 130, it is transmitted to the tag (110).

싱크(130)는 리더(120)와 서버(140) 사이에서 중계 역할을 하는 또 다른 리더로서 기능을 한다. 싱크(130)는 고유 ID를 가지고 있어서 다른 싱크(130) 및 리더 (120)와 구별이 되고 하나 이상의 리더(120)와 통신할 수 있는 곳에 설치되어 있으며, 자신의 위치에 대한 정보를 보유하고 있다. 싱크(130)는 리더(120)로부터 정보를 받으면, 이를 서버(140)로 전송하고, 서버(140)로부터 정보를 받으면 이를 리더 (120)로 전송한다. 싱크(130)는 리더(120)와 무선으로 통신하며, 서버(140)와는 시리얼 또는 이더넷 등의 유선으로 통신하며 경우에 따라 무선 통신도 가능하다.The sink 130 functions as another leader serving as a relay between the reader 120 and the server 140. The sink 130 has a unique ID and is installed in a place where it can be distinguished from other sinks 130 and readers 120 and communicate with one or more readers 120, and holds information about its location. . When the sink 130 receives information from the reader 120, the sink 130 transmits the information to the server 140, and when receiving the information from the server 140, the sink 130 transmits the information to the reader 120. The sink 130 wirelessly communicates with the reader 120, and communicates with the server 140 by wire such as serial or Ethernet, and wireless communication may be possible in some cases.

서버(140)는 충분한 계산능력을 갖춘 소형 컴퓨터(또는 소프트웨어 애플리케이션)로서, 사용자의 명령을 입력받아 싱크(130)를 통해 리더(120)에 명령을 전송하거나, 리더(120)를 통해 싱크(130)로부터 받은 태그(110)에 관한 정보를 분석하여 태그(110)의 위치를 계산 및 저장, 추적하고, 결과 정보를 직접 또는 클라이언트(150)를 통해, 예를 들면 그래픽과 같은 방법으로 디스플레이하는 기능을 수행한다.The server 140 is a small computer (or software application) with sufficient computing power. The server 140 receives a user's command and transmits the command to the reader 120 through the sink 130 or the sink 130 through the reader 120. Analyze the information about the tag 110 received from the) to calculate, store and track the location of the tag 110, and display the resulting information directly or through the client 150, for example in a graphic manner Do this.

그런데, 이상과 같은 RTLS를 기반으로 한 종래 이동통신 단말기의 실시간 위치 추적 시스템은 주로 TDOA 방식을 사용하고 있다. 따라서, 서로 다른 곳에서 송신한 신호의 도달 시간차 만을 가지고 위치를 추적하게 되는바, 이때 여러 가지 전파 지연 요소 등으로 인해 위치 추적의 정확도를 높이는데 있어서 한계가 있다. 또한, 다수의 리더 중 하나의 리더만 오동작을 일으켜도 위치 추적 에러(error)율이 상당히 높게 나타난다는 것이 하나의 문제점으로 지적되고 있다.
However, the real-time location tracking system of the conventional mobile communication terminal based on the RTLS as described above mainly uses the TDOA method. Therefore, since the location is tracked only by the time difference of arrival of signals transmitted from different places, there are limitations in increasing the accuracy of the location tracking due to various propagation delay factors. In addition, it is pointed out as a problem that even if only one of the plurality of readers malfunctions, the tracking error rate is significantly higher.

본 발명은 이상과 같은 사항을 감안하여 창출된 것으로서, 지향성 안테나를 통해 입사된 신호의 세기를 이용하여 태그(tag)의 방향을 1차적으로 추적한 후, TDOA 방식을 이용하여 태그의 위치를 2차적으로 추적함으로써 위치 추적의 정확도를 한층 높일 수 있는 지향성 안테나를 이용한 실시간 위치추적 시스템 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
The present invention has been made in view of the above-described matters, and primarily tracks the direction of a tag using the strength of a signal incident through a directional antenna, and then uses the TDOA method to determine the position of the tag. It is an object of the present invention to provide a real-time location tracking system and method using a directional antenna that can further improve the accuracy of location tracking by tracking automatically.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 지향성 안테나를 이용한 실시간 위치추적 시스템은,Real-time location tracking system using a directional antenna according to the present invention to achieve the above object,

위치추적 대상 물체에 각각 부착되는 것으로, 각각의 대상 물체를 구별하기 위해 고유 ID를 각각 가지며, 미리 설정된 주기로 자신의 정보를 주위로 송출하는 태그;A tag which is attached to the location tracking target object, each having a unique ID to distinguish each target object, and transmits its information around at a predetermined period;

다른 리더와의 구별을 위해 각각 고유 ID를 가지고, 상호 일정한 간격으로 설치되며, 상기 태그로부터 송출된 정보를 수신하여 그 태그의 정보와, 신호 세기 정보(수신신호 강도) 및 리더 자신의 정보를 상위 계층으로 전송하고, 상위 계층으로부터의 정보를 수신하여 상기 태그로 전송하는 복수의 리더; Each of them has a unique ID to be distinguished from other readers, and they are installed at regular intervals, and receive information transmitted from the tag and differ from the information of the tag, signal strength information (received signal strength), and the reader's own information. A plurality of readers for transmitting to a layer and receiving information from an upper layer and transmitting the information to the tag;

상기 복수의 리더에 각각 설치되며, 상기 태그로부터의 송출 정보(전파 신호)를 수신하고, 상위 계층으로부터 상기 리더로 전송된 정보를 수신하여 전파 신호 형태로 상기 태그로 전송하는 복수의 지향성 안테나; 및A plurality of directional antennas respectively installed in the plurality of readers, for receiving transmission information (radio signals) from the tag, receiving information transmitted from the upper layer to the reader, and transmitting the received information to the tag in the form of radio signals; And

사용자에 의해 입력된 명령에 따라 상기 리더에 명령을 전송하거나, 상기 리더로부터 전송받은 상기 태그에 관한 정보를 분석하여 태그의 위치를 계산 및 추적하는 제어부를 포함하며,A control unit for transmitting a command to the reader according to a command input by a user, or calculating and tracking the position of a tag by analyzing information about the tag received from the reader,

상기 리더는 상기 복수의 지향성 안테나를 통해 입사된 신호 세기 정보를 이용하여 태그의 방향성을 1차적으로 추적하고, 상기 제어부는 TDOA 방식을 이용하여 태그의 위치를 2차적으로 추적하여, 상기 리더에 의한 1차 추적 결과와 상기 제어부에 의한 2차 추적 결과를 바탕으로 최종 위치 추적 결과를 채택하는 점에 그 특징이 있다.The reader primarily tracks the directionality of the tag by using the signal strength information incident through the plurality of directional antennas, and the controller secondly tracks the position of the tag by using the TDOA method. It is characterized in that the final position tracking result is adopted based on the first tracking result and the second tracking result by the controller.

여기서, 상기 2차 추적 결과가 상기 1차 추적 결과의 범위 안에 있는 경우만 2차 추적 결과를 최종 위치 추적 결과로서 채택한다.Here, the secondary tracking result is adopted as the final position tracking result only when the secondary tracking result is within the range of the primary tracking result.

또한, 상기 복수의 지향성 안테나는 각각 서로 다른 방향을 지향하도록 설치된 복수의 단위 안테나의 어레이(array)로 구성된다.In addition, the plurality of directional antennas are composed of an array (array) of a plurality of unit antennas installed so as to point in different directions, respectively.

또한, 상기 복수의 리더는 상기 복수의 지향성 안테나를 이용하여 태그의 방향성을 1차적으로 추적함에 있어서, 각각 자신에게 설치된 안테나 어레이의 복수의 단위 안테나를 미리 설정된 시간 간격으로 스위칭하면서, 각 단위 안테나에 의해 수신되는 신호의 크기를 서로 비교하고, 그 중에서 신호의 크기가 제일 큰 단위 안테나를 선택하여 그 해당 단위 안테나가 지향하는 방향으로 태그의 방향성을 결정하며, 이와 같은 방식으로 적어도 3개의 리더에 의해 결정된 방향들이 상호 겹치는 영역 내에 신호원(태그)이 존재하는 것으로 판단한다.Further, when the plurality of readers primarily track the directionality of the tag by using the plurality of directional antennas, each of the plurality of readers may switch to each unit antenna while switching the plurality of unit antennas of the antenna array installed thereon at predetermined time intervals. The size of the received signal is compared with each other, and the unit antenna having the largest signal is selected among them, and the direction of the tag is determined in the direction that the corresponding unit antenna is oriented. It is determined that the signal source (tag) exists in an area where the determined directions overlap with each other.

또한, 상기 제어부는 TDOA 방식을 이용하여 태그의 위치를 2차적으로 추적함에 있어서, 상기 태그로부터의 송출 신호가 각 리더에 도착한 시간들(t1,t2,t3 , ..,tn)의 차이와 전파속도를 이용하여 각 리더와 신호원(태그)이 존재할 수 있는 영역 간의 거리(각 리더로부터 신호원 존재 가능 영역까지의 반경)(d1,d2,d3 ,..,dn)를 계산하고, 상기 계산된 복수의 거리(반경) 중에서 적어도 3개의 반경 곡선이 교차하는 지점을 태그의 위치로 판단한다. In addition, the controller secondly tracks the position of the tag by using a TDOA method, and the times (t 1 , t 2 , t 3 , .., t n ) when the transmission signal from the tag arrives at each reader. Distance between each reader and the area where the signal source (tag) can exist (radius from each reader to the area where signal source can exist) using the difference of and propagation speed (d 1 , d 2 , d 3 , .., d n ) is calculated and the point where at least three radial curves intersect among the calculated distances (radius) is determined as the position of the tag.

또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 지향성 안테나를 이용한 실시간 위치추적 방법은,In addition, a real-time location tracking method using a directional antenna according to the present invention to achieve the above object,

태그, 복수의 리더, 복수의 지향성 안테나 및 제어부를 구비하는 지향성 안테나를 이용한 실시간 위치추적 시스템을 기반으로 한 실시간 위치추적 방법으로서,A real-time location tracking method based on a real-time location tracking system using a directional antenna having a tag, a plurality of readers, a plurality of directional antennas and a control unit,

a) 상기 복수의 리더에 각각 설치된 복수의 지향성 안테나를 통해 상기 태그로부터 송출되는 정보(전파 신호)를 수신하는 단계;a) receiving information (radio signals) transmitted from the tag through a plurality of directional antennas respectively installed in the plurality of readers;

b) 상기 복수의 지향성 안테나를 통해 입사된 신호의 세기를 이용하여 상기 복수의 리더에 의해 상기 태그의 방향성을 1차적으로 추적하는 한편 상기 태그에 관한 정보와, 신호 세기 정보 및 리더 자신의 정보를 상기 제어부로 전송하는 단계;b) the directionality of the tag is primarily tracked by the plurality of readers by using the intensity of the signal incident through the plurality of directional antennas, while the information about the tag, the signal strength information, and the reader's own information are tracked. Transmitting to the control unit;

c) 상기 리더로부터 전송된 태그에 관한 정보를 상기 제어부에 의해 수신하여 분석하고, 분석 결과를 바탕으로 태그의 위치를 계산 및 2차 추적하는 단계; 및c) receiving and analyzing the information about the tag transmitted from the reader by the controller, and calculating and performing secondary tracking of the position of the tag based on the analysis result; And

d) 상기 리더에 의한 1차 추적 결과와 상기 제어부에 의한 2차 추적 결과를 바탕으로 상기 제어부에 의해 최종 추적 결과를 채택하는 단계를 포함하는 점에 그 특징이 있다. d) adopting a final tracking result by the control unit based on the primary tracking result by the leader and the secondary tracking result by the control unit.

여기서, 상기 단계 d)는,Here, step d),

d-1) 상기 제어부에 의해 상기 2차 추적 결과가 상기 1차 추적 결과의 범위 안에 있는지 판별하는 단계;d-1) determining, by the controller, whether the secondary tracking result is within a range of the primary tracking result;

d-2) 상기 판별에서, 상기 2차 추적 결과가 상기 1차 추적 결과의 범위 안에 없으면, 위치 추적을 실패로 처리하고 재추적을 실행하는 단계; 및d-2) in the determination, if the secondary tracking result is not within the range of the primary tracking result, treating the location tracking as a failure and executing retracking; And

d-3) 상기 판별에서, 상기 2차 추적 결과가 상기 1차 추적 결과의 범위 안에 있으면, 2차 추적 결과를 최종 위치 추적 결과로서 채택하는 단계를 포함한다.d-3) in the determination, if the secondary tracking result is within the range of the primary tracking result, adopting the secondary tracking result as the final location tracking result.

또한, 상기 단계 b)에서 상기 복수의 리더에 의해 상기 태그의 방향성을 1차적으로 추적함에 있어서, 상기 복수의 리더는 각각 자신에게 설치된 안테나 어레이의 복수의 단위 안테나를 미리 설정된 시간 간격으로 스위칭하면서, 각 단위 안테나에 의해 수신되는 신호의 크기를 서로 비교하고, 그 중에서 신호의 크기가 제일 큰 단위 안테나를 선택하여 그 해당 단위 안테나가 지향하는 방향으로 태그의 방향성을 결정하며, 이와 같은 방식으로 적어도 3개의 리더에 의해 결정된 방향들이 상호 겹치는 영역 내에 신호원(태그)이 존재하는 것으로 판단한다.In the step b), the plurality of readers primarily track the direction of the tag by the plurality of readers, and the plurality of readers respectively switch the plurality of unit antennas of the antenna array installed therein at predetermined time intervals. Compare the magnitudes of the signals received by each unit antenna to each other, select the unit antenna having the largest signal size from among them, and determine the directionality of the tag in the direction that the unit antenna is directed to. It is determined that a signal source (tag) exists in a region where directions determined by two readers overlap each other.

또한, 상기 단계 c)에서 상기 제어부에 의한 태그의 위치 계산 및 2차 추적은, 상기 태그로부터의 송출 신호가 각 리더에 도착한 시간들(t1,t2,t3 ,..,tn)의 차이와 전파속도를 이용하여 각 리더와 신호원(태그)이 존재할 수 있는 영역 간의 거리(각 리더로부터 신호원 존재 가능 영역까지의 반경)(d1,d2,d3 ,..,dn)를 계산하고, 상기 계산된 복수의 거리(반경) 중에서 적어도 3개의 반경 곡선이 교차하는 지점을 태그의 위치로 판단한다.
In addition, in step c), the position calculation and the secondary tracking of the tag by the control unit include time (t 1 , t 2 , t 3 , .., t n ) when the transmission signal from the tag arrives at each reader. Distance between each reader and the area where the signal source (tag) can exist (radius from each reader to the area where signal source can exist) using the difference of and propagation speed (d 1 , d 2 , d 3 , .., d n ) is calculated and the point where at least three radial curves intersect among the calculated distances (radius) is determined as the position of the tag.

이와 같은 본 발명에 따르면, 태그로부터의 송출 신호를 수신하는 복수의 리더에 지향성 안테나를 각각 설치하고, 그 지향성 안테나를 통해 입사된 신호의 세기를 이용하여 태그(tag)의 방향을 1차적으로 추적한 후, TDOA 방식을 이용하여 태그의 위치를 2차적으로 추적함으로써 위치 추적의 정확도를 한층 높일 수 있는 장점이 있다.
According to the present invention, the directional antennas are respectively installed in a plurality of readers receiving the transmission signal from the tag, and the direction of the tag is primarily tracked using the intensity of the signal incident through the directional antenna. Afterwards, the tracking of the position of the tag secondary using the TDOA method can further increase the accuracy of the position tracking.

도 1은 종래 실시간 위치추적 시스템의 구성을 개략적으로 보여주는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 지향성 안테나를 이용한 실시간 위치추적 시스템의 구성을 개략적으로 보여주는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 지향성 안테나를 이용한 실시간 위치추적 방법의 실행과정을 보여주는 흐름도.
도 4는 본 발명에 따른 지향성 안테나를 이용한 실시간 위치추적 방법에 있어서, 지향성 안테나를 이용한 태그의 1차 위치 추적 과정을 보여주는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 지향성 안테나를 이용한 실시간 위치추적 방법에 있어서, TDOA 방식을 이용한 태그의 2차 위치 추적 과정을 보여주는 도면.
1 is a view schematically showing the configuration of a conventional real-time location tracking system.
2 is a view schematically showing the configuration of a real-time location tracking system using a directional antenna according to the present invention.
3 is a flowchart showing an execution process of a real-time location tracking method using a directional antenna according to the present invention.
4 is a view showing a first position tracking process of a tag using a directional antenna in a real-time location tracking method using a directional antenna according to the present invention.
5 is a view showing a second position tracking process of a tag using a TDOA method in a real-time location tracking method using a directional antenna according to the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 지향성 안테나를 이용한 실시간 위치추적 시스템의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.2 is a view schematically showing the configuration of a real-time location tracking system using a directional antenna according to the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 지향성 안테나를 이용한 실시간 위치추적 시스템은 태그(210), 복수의 리더(220a∼220d), 복수의 지향성 안테나(230a∼230d), 제어부(240)를 포함한다.2, a real-time location tracking system using a directional antenna according to the present invention includes a tag 210, a plurality of readers 220a to 220d, a plurality of directional antennas 230a to 230d, and a controller 240. .

상기 태그(210)는 위치추적 대상 물체에 각각 부착되는 것으로, 각각의 대상 물체를 구별하기 위해 고유 ID를 각각 가지며, 미리 설정된 주기로 자신의 정보를 주위로 송출한다. 여기서, 이와 같은 태그(210)는 하드웨어 부분과 소프트웨어 부분을 가지며, 하드웨어 부분은 기본적으로 연산을 수행하는 프로세서와 무선 통신을 위한 RF칩을 포함하는 RF 모듈로 구성되고, 소프트웨어 부분은 무선 프로토콜과 응용 프로그램으로 구성된다.The tag 210 is attached to each location tracking target object, has a unique ID to distinguish each target object, and transmits its information around at a predetermined cycle. Here, the tag 210 has a hardware portion and a software portion, and the hardware portion is basically composed of an RF module including an RF chip for wireless communication with a processor performing an operation, and the software portion includes a wireless protocol and an application. It consists of a program.

상기 복수의 리더(220a∼220d)는 다른 리더와의 구별을 위해 각각 고유 ID를 가지고, 상호 일정한 간격으로 설치되며, 상기 태그(210)로부터 송출된 정보를 수신하여 그 태그의 정보와, 신호 세기 정보(수신신호 강도) 및 리더 자신의 정보를 상위 계층(여기서는 제어부(240))으로 전송하고, 상위 계층으로부터의 정보를 수신하여 상기 태그(210)로 전송한다. 이와 같은 복수의 리더(220a∼220d)도 하드웨어와 소프트웨어를 가지며, 하드웨어는 프로세서와 RF 모듈을 포함하고, 소프트웨어는 무선 프로토콜과 응용 프로그램을 포함한다. 또한, 이와 같은 리더(220a∼220d)는 RTLS 시스템의 사양에 맞추어 적절한 사양의 능동형 RFID 디바이스로 설계될 수 있다. The plurality of readers 220a to 220d each have a unique ID to be distinguished from other readers, are installed at regular intervals, and receive information transmitted from the tag 210 to receive information of the tag and signal strength. The information (received signal strength) and the reader's own information are transmitted to the upper layer (here, the control unit 240), and the information from the upper layer is received and transmitted to the tag 210. The plurality of readers 220a to 220d also have hardware and software, the hardware includes a processor and an RF module, and the software includes a wireless protocol and an application program. In addition, the readers 220a to 220d may be designed as active RFID devices having appropriate specifications in accordance with the specifications of the RTLS system.

상기 복수의 지향성 안테나(230a∼230d)는 상기 복수의 리더(220a∼220d)에 각각 설치되며, 상기 태그(210)로부터의 송출 정보(전파 신호)를 수신하고, 상위 계층(즉, 제어부(240))으로부터 상기 리더(220a∼220d)로 전송된 정보를 수신하여 전파 신호 형태로 상기 태그(210)로 전송한다. 이와 같은 지향성 안테나로는 야기 안테나(Yagi antenna)가 사용될 수 있다.The plurality of directional antennas 230a to 230d are installed in the plurality of readers 220a to 220d, respectively, to receive transmission information (propagation signals) from the tag 210 and to receive higher layers (that is, the control unit 240). )) And transmits the information transmitted to the readers 220a to 220d to the tag 210 in the form of a radio signal. Yagi antenna may be used as the directional antenna.

상기 제어부(240)는 사용자의 명령을 입력받아 상기 리더(220a∼220d)에 명령을 전송하거나, 상기 리더(220a∼220d)로부터 전송받은 상기 태그(210)에 관한 정보를 분석하여 태그(210)의 위치를 계산 및 추적한다. 여기서, 이와 같은 제어부(240)는 CPU로서의 기능을 수행하는 것으로서, 일반 범용 마이크로프로세서나 개인용 PC 등이 사용될 수 있다. 또한, 제어부(240)와 리더(220a∼220d) 간의 신호(정보) 송수신이 본 도 2에는 유선 통신 방식에 의해 이루어지는 것으로 도시되어 있으나, 이와 같이 반드시 유선 통신 방식으로 한정되는 것은 아니며, 경우에 따라서는 무선 통신 방식에 의해 이루어지도록 구성될 수도 있다.The control unit 240 receives a user's command and transmits a command to the readers 220a to 220d, or analyzes information about the tag 210 received from the readers 220a to 220d, and then tags 210. Calculate and track your location. In this case, the controller 240 performs a function as a CPU, and a general general purpose microprocessor or a personal PC may be used. In addition, although the signal (information) transmission and reception between the control unit 240 and the readers 220a to 220d is illustrated in FIG. 2 by the wired communication method, the present invention is not necessarily limited to the wired communication method. May be configured by a wireless communication scheme.

이상과 같은 구성을 갖는 본 발명의 지향성 안테나를 이용한 위치추적 시스템에 있어서, 상기 리더(220a∼220d)는 상기 복수의 지향성 안테나(230a∼230d)를 통해 입사된 신호 세기 정보(수신신호 강도)를 이용하여 태그(210)의 방향성을 1차적으로 추적하고, 상기 제어부(240)는 TDOA 방식을 이용하여 태그(210)의 위치를 2차적으로 추적하여, 상기 리더(220a∼220d)에 의한 1차 추적 결과와 상기 제어부(240)에 의한 2차 추적 결과를 바탕으로 최종 위치 추적 결과를 채택한다.In the position tracking system using the directional antenna of the present invention having the configuration as described above, the reader (220a to 220d) receives the signal strength information (received signal strength) incident through the plurality of directional antennas (230a to 230d) The direction of the tag 210 is primarily tracked by using the controller 210, and the control unit 240 secondly tracks the position of the tag 210 by using a TDOA method, and is primarily used by the readers 220a to 220d. The final position tracking result is adopted based on the tracking result and the secondary tracking result by the controller 240.

여기서, 상기 2차 추적 결과가 1차 추적 결과의 범위 안에 있는 경우만 최종위치 추적 결과로서 채택한다.Here, only the second tracking result is adopted as the final position tracking result when it is within the range of the first tracking result.

또한, 상기 복수의 지향성 안테나(230a∼230d)는 각각 서로 다른 방향을 지향하도록 설치된 복수의 단위 안테나의 어레이(array)로 구성된다.In addition, the plurality of directional antennas 230a to 230d each include an array of a plurality of unit antennas installed so as to point in different directions.

또한, 상기 복수의 리더(220a∼220d)는 상기 복수의 지향성 안테나(230a∼230d)를 이용하여 태그(210)의 방향성을 1차적으로 추적함에 있어서, 각각 자신에게 설치된 안테나 어레이의 복수의 단위 안테나를 미리 설정된 시간 간격으로 스위칭하면서, 각 단위 안테나에 의해 수신되는 신호의 크기를 서로 비교하고, 그 중에서 신호의 크기가 제일 큰 단위 안테나를 선택하여 그 해당 단위 안테나가 지향하는 방향으로 태그(210)의 방향성을 결정하며, 이와 같은 방식으로 적어도 3개의 리더에 의해 결정된 방향들이 상호 겹치는 영역 내에 신호원(태그)이 존재하는 것으로 판단한다(도 4 참조).In addition, the plurality of readers 220a to 220d primarily track the directivity of the tag 210 by using the plurality of directional antennas 230a to 230d, respectively, and each of a plurality of unit antennas of an antenna array installed in the reader. While switching at a predetermined time interval, the size of the signal received by each unit antenna is compared with each other, the unit antenna having the largest signal size is selected from among the tag 210 in the direction that the unit antenna is directed In this way, it is determined that the signal source (tag) exists in an area where the directions determined by the at least three readers overlap each other (see FIG. 4).

또한, 상기 제어부(240)는 TDOA 방식을 이용하여 태그(210)의 위치를 2차적으로 추적함에 있어서, 상기 태그(210)로부터의 송출 신호가 각 리더(220a∼220d)에 도착한 시간들(t1,t2,t3,..,tn)의 차이와 전파 속도를 이용하여 각 리더(220a∼220d)와 신호원(태그)이 존재할 수 있는 영역 간의 거리(각 리더로부터 신호원 존재 가능 영역까지의 반경)(d1,d2,d3 ,..,dn)를 계산하고, 상기 계산된 복수의 거리(반경) 중에서 적어도 3개의 반경 곡선이 교차하는 지점을 태그(210)의 위치로 판단한다. 이상의 기술내용에 대해서는 뒤에서 다시 설명된다.In addition, when the control unit 240 secondly tracks the position of the tag 210 using the TDOA method, the times t when the transmission signal from the tag 210 arrives at each of the readers 220a to 220d. The distance between each reader 220a to 220d and the area where the signal source (tag) can exist (signal source can exist from each reader) using the difference of 1 , t 2 , t 3, .., t n and the propagation speed The radius to the area) (d 1 , d 2 , d 3 , .., d n ), and the point at which at least three radius curves intersect among the calculated plurality of distances (radius) of the tag 210. Judging by the location. The above description will be described later.

그러면, 이상과 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 지향성 안테나를 이용한 실시간 위치추적 시스템을 기반으로 한 실시간 위치추적 방법에 대하여 설명해 보기로 한다.Then, a real-time location tracking method based on a real-time location tracking system using a directional antenna according to the present invention having the above configuration will be described.

도 3은 본 발명에 따른 지향성 안테나를 이용한 실시간 위치추적 방법의 실행과정을 보여주는 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating an execution process of a real-time location tracking method using a directional antenna according to the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 지향성 안테나를 이용한 실시간 위치추적 방법은, 태그(210), 복수의 리더(220a∼220d), 복수의 지향성 안테나(230a∼230d) 및 제어부(240)를 구비하는 지향성 안테나를 이용한 실시간 위치추적 시스템을 기반으로 한 실시간 위치추적 방법으로서, 먼저 상기 복수의 리더(220a∼220d)에 각각 설치된 복수의 지향성 안테나(230a∼230d)를 통해 상기 태그(210)로부터 송출되는 정보(전파 신호)를 수신한다(단계 S301).Referring to FIG. 3, a real-time location tracking method using a directional antenna according to the present invention includes a tag 210, a plurality of readers 220a to 220d, a plurality of directional antennas 230a to 230d, and a controller 240. A real-time location tracking method based on a real-time location tracking system using a directional antenna, which is first transmitted from the tag 210 through a plurality of directional antennas 230a to 230d installed in the plurality of readers 220a to 220d, respectively. The received information (radio signal) is received (step S301).

그런 후, 상기 복수의 지향성 안테나(230a∼230d)를 통해 입사된 신호의 세기를 이용하여, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 리더(220a∼220d)에 의해 상기 태그(210)의 방향성을 1차적으로 추적하는 한편, 상기 태그(210)에 관한 정보와, 신호 세기 정보 및 리더 자신의 정보를 상기 제어부(240)로 전송한다(단계 S302).Then, by using the strength of the signal incident through the plurality of directional antennas 230a to 230d, as shown in FIG. 4, the directionality of the tag 210 by the plurality of readers 220a to 220d. Is primarily tracked, and the information about the tag 210, the signal strength information, and the reader's own information are transmitted to the controller 240 (step S302).

그런 다음, 상기 리더(220a∼220d)로부터 전송된 태그(210)에 관한 정보를 상기 제어부(240)에 의해 수신하여 분석하고, 분석 결과를 바탕으로 태그(210)의 위치를 계산 및 2차 추적한다(단계 S303).Then, the controller 240 receives and analyzes the information about the tag 210 transmitted from the readers 220a to 220d and calculates and positions the tag 210 based on the analysis result. (Step S303).

그리고, 상기 리더(220a∼220d)에 의한 1차 추적 결과와 상기 제어부(240)에 의한 2차 추적 결과를 바탕으로 상기 제어부(240)에 의해 최종 추적 결과를 채택한다. 여기서, 이에 대해 조금 더 상세히 설명해 보기로 한다.The final tracking result is adopted by the controller 240 based on the primary tracking result by the readers 220a to 220d and the secondary tracking result by the controller 240. Here, it will be described in more detail.

먼저, 상기 제어부(240)에 의해 상기 2차 추적 결과가 상기 1차 추적 결과의 범위 안에 있는지 판별한다(단계 S304).First, the control unit 240 determines whether the secondary tracking result is within the range of the primary tracking result (step S304).

상기 판별에서, 상기 2차 추적 결과가 상기 1차 추적 결과의 범위 안에 없으면, 위치 추적을 실패로 처리하고 재추적을 실행한다(단계 S305).In the determination, if the secondary tracking result is not within the range of the primary tracking result, the position tracking is treated as a failure and retrace is executed (step S305).

그리고, 상기 판별에서, 상기 2차 추적 결과가 상기 1차 추적 결과의 범위 안에 있으면, 2차 추적 결과를 최종 위치 추적 결과로서 채택한다(단계 S306).And, in the determination, if the secondary tracking result is within the range of the primary tracking result, the secondary tracking result is adopted as the final position tracking result (step S306).

여기서, 상기 단계 S302에서 상기 복수의 리더(220a∼220d)에 의해 상기 태그(210)의 방향성을 1차적으로 추적함에 있어서, 상기 복수의 리더(220a∼220d)는 각각 자신에게 설치된 안테나 어레이의 복수의 단위 안테나를 미리 설정된 시간 간격으로 스위칭하면서, 각 단위 안테나에 의해 수신되는 신호의 크기를 서로 비교하고, 그 중에서 신호의 크기가 제일 큰 단위 안테나를 선택하여 그 해당 단위 안테나가 지향하는 방향으로 태그의 방향성을 결정하며, 이와 같은 방식으로 적어도 3개의 리더에 의해 결정된 방향들이 상호 겹치는 영역 내에 신호원(태그)이 존재하는 것으로 판단한다.Here, in tracking the direction of the tag 210 primarily by the plurality of readers 220a through 220d in the step S302, the plurality of readers 220a through 220d each have a plurality of antenna arrays installed therein. Switching the unit antennas at predetermined time intervals, comparing the magnitudes of the signals received by each unit antenna with each other, selecting the unit antenna having the largest signal size among them, and tagging the unit antenna in the direction of the unit antenna. In this way, it is determined that the signal source (tag) exists in an area where the directions determined by the at least three readers overlap each other.

또한, 상기 단계 S303에서 상기 제어부(240)에 의한 태그(210)의 위치 계산 및 2차 추적은, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 태그(210)로부터의 송출 신호가 각 리더에 도착한 시간들(t1,t2,t3,..,tn)의 차이와 전파속도를 이용하여 각 리더 (220a∼220d)와 신호원(태그(210))이 존재할 수 있는 영역 간의 거리(각 리더(220a∼220d)로부터 신호원 존재 가능 영역까지의 반경)(d1,d2,d3 ,..,dn)를 계산하고, 상기 계산된 복수의 거리(반경)(d1,d2,d3 ,..,dn) 중에서 적어도 3개의 반경(예를 들면, d2, d3, d4) 곡선이 교차하는 지점을 태그(210)의 위치로 판단한다. In addition, in step S303, the position calculation and the second tracking of the tag 210 by the controller 240 are performed by the time when the transmission signal from the tag 210 arrives at each reader, as shown in FIG. 5. Distance between each reader 220a to 220d and the region where the signal source (tag 210) can exist using the difference of (t 1 , t 2 , t 3, .., t n ) and the propagation speed (D 1 , d 2 , d 3 , .., d n ) from (220a to 220d) to a signal source presence possible region, and calculate the plurality of calculated distances (radius) (d 1 , d 2). The position at which the tag 210 intersects at least three radius (eg, d 2 , d 3 , d 4 ) curves among, d 3 , .., d n ) is determined.

이상의 설명에서와 같이, 본 발명에 따른 지향성 안테나를 이용한 실시간 위치추적 시스템 및 방법은 태그로부터의 송출 신호를 수신하는 복수의 리더에 지향성 안테나를 각각 설치하고, 그 지향성 안테나를 통해 입사된 신호의 세기를 이용하여 태그(tag)의 방향을 1차적으로 추적한 후, TDOA 방식을 이용하여 태그의 위치를 2차적으로 추적함으로써 위치 추적의 정확도를 한층 높일 수 있는 장점이 있다. As described above, in the real-time position tracking system and method using a directional antenna according to the present invention, each of the directional antenna to install a plurality of readers for receiving the signal transmitted from the tag, the strength of the signal incident through the directional antenna After tracking the direction of the tag (primary) by using the TDOA method, and tracking the position of the tag secondary by using the TDOA method has the advantage of further improving the accuracy of the location tracking.

이상, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변경, 응용될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 다음의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
As mentioned above, although the present invention has been described in detail with reference to the preferred embodiment, the present invention is not limited thereto, and it will be apparent to those skilled in the art that various changes and applications can be made without departing from the technical spirit of the present invention. Accordingly, the true scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of the same should be construed as being included in the scope of the present invention.

110, 210...태그 120,220a∼220d...리더
130...싱크 140...서버
150...클라이언트
230a∼230d...지향성 안테나 240...제어부
110, 210 ... tags 120, 220a to 220d ... readers
130 ... sink 140 ... server
150 ... Client
230a to 230d ... directional antenna 240 ... control unit

Claims (9)

위치추적 대상 물체에 각각 부착되는 것으로, 각각의 대상 물체를 구별하기 위해 고유 ID를 각각 가지며, 미리 설정된 주기로 자신의 정보를 주위로 송출하는 태그;
다른 리더와의 구별을 위해 각각 고유 ID를 가지고, 상호 일정한 간격으로 설치되며, 상기 태그로부터 송출된 정보를 수신하여 그 태그의 정보와, 신호 세기 정보 및 리더 자신의 정보를 상위 계층으로 전송하고, 상위 계층으로부터의 정보를 수신하여 상기 태그로 전송하는 복수의 리더;
상기 복수의 리더에 각각 설치되며, 상기 태그로부터의 송출 정보를 수신하고, 상위 계층으로부터 상기 리더로 전송된 정보를 수신하여 전파 신호 형태로 상기 태그로 전송하는 복수의 지향성 안테나; 및
사용자에 의해 입력된 명령에 따라 상기 리더에 명령을 전송하거나, 상기 리더로부터 전송받은 상기 태그에 관한 정보를 분석하여 태그의 위치를 계산 및 추적하는 제어부를 포함하며,
상기 리더는 상기 복수의 지향성 안테나를 통해 입사된 신호 세기 정보를 이용하여 태그의 방향성을 1차적으로 추적하고, 상기 제어부는 TDOA 방식을 이용하여 태그의 위치를 2차적으로 추적하여, 상기 리더에 의한 1차 추적 결과와 상기 제어부에 의한 2차 추적 결과를 바탕으로 최종 위치 추적 결과를 채택하는, 지향성 안테나를 이용한 실시간 위치추적 시스템.
A tag which is attached to the location tracking target object, each having a unique ID to distinguish each target object, and transmits its information around at a predetermined period;
Each of them has a unique ID to be distinguished from other readers, and is installed at regular intervals, and receives information transmitted from the tag, and transmits the information of the tag, the signal strength information, and the reader's own information to a higher layer. A plurality of readers for receiving information from an upper layer and transmitting the received information to the tag;
A plurality of directional antennas respectively installed in the plurality of readers, receiving the transmission information from the tag, receiving the information transmitted from the upper layer to the reader, and transmitting the received information to the tag in the form of a radio signal; And
A control unit for transmitting a command to the reader according to a command input by a user, or calculating and tracking the position of a tag by analyzing information about the tag received from the reader,
The reader primarily tracks the directionality of the tag by using the signal strength information incident through the plurality of directional antennas, and the controller secondly tracks the position of the tag by using the TDOA method. And a final position tracking result based on the first tracking result and the second tracking result by the controller.
제1항에 있어서,
상기 2차 추적 결과가 상기 1차 추적 결과의 범위 안에 있는 경우만 2차 추적 결과를 최종 위치 추적 결과로서 채택하는, 지향성 안테나를 이용한 실시간 위치추적 시스템.
The method of claim 1,
And employing the secondary tracking result as the final location tracking result only if the secondary tracking result is within the range of the primary tracking result.
제1항에 있어서,
상기 복수의 지향성 안테나는 각각 서로 다른 방향을 지향하도록 설치된 복수의 단위 안테나의 어레이(array)로 구성되는, 지향성 안테나를 이용한 실시간 위치추적 시스템.
The method of claim 1,
The plurality of directional antennas are composed of an array of a plurality of unit antennas (array) each installed to direct a different direction, real-time positioning system using a directional antenna.
제3항에 있어서,
상기 복수의 리더는 상기 복수의 지향성 안테나를 이용하여 태그의 방향성을 1차적으로 추적함에 있어서, 각각 자신에게 설치된 안테나 어레이의 복수의 단위 안테나를 미리 설정된 시간 간격으로 스위칭하면서, 각 단위 안테나에 의해 수신되는 신호의 크기를 서로 비교하고, 그 중에서 신호의 크기가 제일 큰 단위 안테나를 선택하여 그 해당 단위 안테나가 지향하는 방향으로 태그의 방향성을 결정하며, 이와 같은 방식으로 적어도 3개의 리더에 의해 결정된 방향들이 상호 겹치는 영역 내에 신호원이 존재하는 것으로 판단하는, 지향성 안테나를 이용한 실시간 위치추적 시스템.
The method of claim 3,
When the plurality of readers primarily track the direction of the tag by using the plurality of directional antennas, the plurality of readers are received by each unit antenna while switching the plurality of unit antennas of the antenna array installed thereon at predetermined time intervals. The size of the signal is compared with each other, and the unit antenna having the largest signal is selected among them, and the directivity of the tag is determined in the direction that the corresponding unit antenna is directed. In this way, the direction determined by the at least three readers is determined. A real-time location tracking system using a directional antenna, which determines that the signal source exists in the area where they overlap.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 TDOA 방식을 이용하여 태그의 위치를 2차적으로 추적함에 있어서, 상기 태그로부터의 송출 신호가 각 리더에 도착한 시간들(t1,t2,t3,..,tn)의 차이와 전파속도를 이용하여 각 리더와 신호원이 존재할 수 있는 영역 간의 거리(각 리더로부터 신호원 존재 가능 영역까지의 반경)(d1,d2,d3 ,..,dn)를 계산하고, 상기 계산된 복수의 거리(반경) 중에서 적어도 3개의 반경 곡선이 교차하는 지점을 태그의 위치로 판단하는, 지향성 안테나를 이용한 실시간 위치추적 시스템.
The method of claim 1,
The control unit tracks the position of the tag secondly by using the TDOA method, and the difference between the times (t 1 , t 2 , t 3, .., t n ) when the signal transmitted from the tag arrives at each reader. Calculate the distance (radius from each reader to the area where signal source can exist) (d 1 , d 2 , d 3 , .., d n ) between each reader and the area where signal source can exist. And determining a location of a tag at a point where at least three radial curves intersect among the calculated plurality of distances (radius).
태그, 복수의 리더, 복수의 지향성 안테나 및 제어부를 구비하는 지향성 안테나를 이용한 실시간 위치추적 시스템을 기반으로 한 실시간 위치추적 방법으로서,
a) 상기 복수의 리더에 각각 설치된 복수의 지향성 안테나를 통해 상기 태그로부터 송출되는 정보를 수신하는 단계;
b) 상기 복수의 지향성 안테나를 통해 입사된 신호의 세기를 이용하여 상기 복수의 리더에 의해 상기 태그의 방향성을 1차적으로 추적하는 한편 상기 태그에 관한 정보와, 신호 세기 정보 및 리더 자신의 정보를 상기 제어부로 전송하는 단계;
c) 상기 리더로부터 전송된 태그에 관한 정보를 상기 제어부에 의해 수신하여 분석하고, 분석 결과를 바탕으로 태그의 위치를 계산 및 2차 추적하는 단계; 및
d) 상기 리더에 의한 1차 추적 결과와 상기 제어부에 의한 2차 추적 결과를 바탕으로 상기 제어부에 의해 최종 추적 결과를 채택하는 단계를 포함하는 지향성 안테나를 이용한 실시간 위치추적 방법.
A real-time location tracking method based on a real-time location tracking system using a directional antenna having a tag, a plurality of readers, a plurality of directional antennas and a control unit,
a) receiving information transmitted from the tag through a plurality of directional antennas respectively installed in the plurality of readers;
b) the directionality of the tag is primarily tracked by the plurality of readers by using the intensity of the signal incident through the plurality of directional antennas, while the information about the tag, the signal strength information, and the reader's own information are tracked. Transmitting to the control unit;
c) receiving and analyzing the information about the tag transmitted from the reader by the controller, and calculating and performing secondary tracking of the position of the tag based on the analysis result; And
d) adopting a final tracking result by the control unit based on the primary tracking result by the reader and the secondary tracking result by the control unit.
제6항에 있어서,
상기 단계 d)는,
d-1) 상기 제어부에 의해 상기 2차 추적 결과가 상기 1차 추적 결과의 범위 안에 있는지 판별하는 단계;
d-2) 상기 판별에서, 상기 2차 추적 결과가 상기 1차 추적 결과의 범위 안에 없으면, 위치 추적을 실패로 처리하고 재추적을 실행하는 단계; 및
d-3) 상기 판별에서, 상기 2차 추적 결과가 상기 1차 추적 결과의 범위 안에 있으면, 2차 추적 결과를 최종 위치 추적 결과로서 채택하는 단계를 포함하는 지향성 안테나를 이용한 실시간 위치추적 방법.
The method of claim 6,
Step d),
d-1) determining, by the controller, whether the secondary tracking result is within a range of the primary tracking result;
d-2) in the determination, if the secondary tracking result is not within the range of the primary tracking result, treating the location tracking as a failure and executing retracking; And
d-3) in the determination, if the secondary tracking result is within the range of the primary tracking result, adopting the secondary tracking result as the final location tracking result.
제6항에 있어서,
상기 단계 b)에서 상기 복수의 리더에 의해 상기 태그의 방향성을 1차적으로 추적함에 있어서, 상기 복수의 리더는 각각 자신에게 설치된 안테나 어레이의 복수의 단위 안테나를 미리 설정된 시간 간격으로 스위칭하면서, 각 단위 안테나에 의해 수신되는 신호의 크기를 서로 비교하고, 그 중에서 신호의 크기가 제일 큰 단위 안테나를 선택하여 그 해당 단위 안테나가 지향하는 방향으로 태그의 방향성을 결정하며, 이와 같은 방식으로 적어도 3개의 리더에 의해 결정된 방향들이 상호 겹치는 영역 내에 신호원이 존재하는 것으로 판단하는 지향성 안테나를 이용한 실시간 위치추적 방법.
The method of claim 6,
In the step b) primarily tracking the directionality of the tag by the plurality of readers, the plurality of readers each switch a plurality of unit antennas of the antenna array installed therein at predetermined time intervals, Compare the magnitudes of the signals received by the antennas with each other, select the unit antenna with the largest signal, and determine the directionality of the tag in the direction that the unit antennas are facing. Real-time location tracking method using a directional antenna to determine that the signal source exists in the region where the directions determined by the overlap.
제6항에 있어서,
상기 단계 c)에서 상기 제어부에 의한 태그의 위치 계산 및 2차 추적은, 상기 태그로부터의 송출 신호가 각 리더에 도착한 시간들(t1,t2,t3,..,tn)의 차이와 전파속도를 이용하여 각 리더와 신호원이 존재할 수 있는 영역 간의 거리(각 리더로부터 신호원 존재 가능 영역까지의 반경)(d1,d2,d3 ,..,dn)를 계산하고, 상기 계산된 복수의 거리(반경) 중에서 적어도 3개의 반경 곡선이 교차하는 지점을 태그의 위치로 판단하는 지향성 안테나를 이용한 실시간 위치추적 방법.
The method of claim 6,
In the step c), the position calculation and the secondary tracking of the tag by the control unit include a difference between the times t 1 , t 2 , t 3, .., t n when the transmission signal from the tag arrives at each reader. Calculate the distance (radius from each reader to the area where signal source can exist) (d 1 , d 2 , d 3 , .., d n ) between each reader and the area where signal source can exist. And determining a point where at least three radius curves intersect among the calculated distances (radius) as a position of a tag.
KR1020100054433A 2010-06-09 2010-06-09 Real time locating system and method using directional antennas KR101121907B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100054433A KR101121907B1 (en) 2010-06-09 2010-06-09 Real time locating system and method using directional antennas

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100054433A KR101121907B1 (en) 2010-06-09 2010-06-09 Real time locating system and method using directional antennas

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110134707A true KR20110134707A (en) 2011-12-15
KR101121907B1 KR101121907B1 (en) 2012-03-20

Family

ID=45501902

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100054433A KR101121907B1 (en) 2010-06-09 2010-06-09 Real time locating system and method using directional antennas

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101121907B1 (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104833950A (en) * 2014-02-07 2015-08-12 三菱电机株式会社 Position detection system
KR20180101042A (en) * 2017-03-03 2018-09-12 주식회사 엠엘코어 Apparatus and method for tracking ball by using rfid
KR20190114008A (en) * 2017-03-02 2019-10-08 마이크론 테크놀로지, 인크. Method and apparatus for determining real time location information of RFID device
KR20200000882A (en) * 2018-06-26 2020-01-06 위탐주식회사 Apparatus and system for measuring relative positions
KR20210052046A (en) * 2019-10-31 2021-05-10 빌리브마이크론(주) Location recognition system using wireless signal and location recognition method therefor
KR20220141560A (en) * 2021-04-13 2022-10-20 주식회사 엑시노스 Firefighter location tracking system and method
KR20230064286A (en) * 2021-11-03 2023-05-10 주식회사 디에프알씨 System and method for localization of mobile devices
US11677685B2 (en) 2017-03-02 2023-06-13 Micron Technology, Inc. Methods and apparatuses for processing multiple communications signals with a single integrated circuit chip

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100315309B1 (en) * 1999-02-22 2001-12-28 조정남 System and method for locating wireless communication terminal, and method for supplying power of wireless communication terminal
US7174172B2 (en) * 2005-02-25 2007-02-06 Symbol Technologies, Inc. System and method for asset location in wireless networks
KR100759589B1 (en) * 2006-07-21 2007-09-18 강릉대학교산학협력단 Service system and method for location information
KR100882590B1 (en) * 2006-12-04 2009-02-12 한국전자통신연구원 Device and method for measuring location

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104833950A (en) * 2014-02-07 2015-08-12 三菱电机株式会社 Position detection system
KR20190114008A (en) * 2017-03-02 2019-10-08 마이크론 테크놀로지, 인크. Method and apparatus for determining real time location information of RFID device
US11055657B2 (en) 2017-03-02 2021-07-06 Micron Technology, Inc. Methods and apparatuses for determining real-time location information of RFID devices
US11677685B2 (en) 2017-03-02 2023-06-13 Micron Technology, Inc. Methods and apparatuses for processing multiple communications signals with a single integrated circuit chip
US11783287B2 (en) 2017-03-02 2023-10-10 Micron Technology, Inc. Methods and apparatuses for determining real-time location information of RFID devices
KR20180101042A (en) * 2017-03-03 2018-09-12 주식회사 엠엘코어 Apparatus and method for tracking ball by using rfid
KR20200000882A (en) * 2018-06-26 2020-01-06 위탐주식회사 Apparatus and system for measuring relative positions
KR20210052046A (en) * 2019-10-31 2021-05-10 빌리브마이크론(주) Location recognition system using wireless signal and location recognition method therefor
KR20220141560A (en) * 2021-04-13 2022-10-20 주식회사 엑시노스 Firefighter location tracking system and method
KR20230064286A (en) * 2021-11-03 2023-05-10 주식회사 디에프알씨 System and method for localization of mobile devices

Also Published As

Publication number Publication date
KR101121907B1 (en) 2012-03-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101121907B1 (en) Real time locating system and method using directional antennas
CA2599406C (en) System and method for asset location in wireless networks
CN104010361A (en) Positioning system and method
KR20110121179A (en) Apparatus and method for estimating relative location in terminal
US9226114B2 (en) Method and system of incorporating passive-based proximity data for position determination
KR101374589B1 (en) Method of tracking position and apparatus performing the same
CN113055949B (en) Positioning method, apparatus, device and medium
Wahab et al. Indoor positioning system: A review
TW201346309A (en) RSS-based DoA indoor location estimation system and method
KR20150137805A (en) Indoor localization system and method using ratio of relative received signal strength indicator of radio signal
CN102395198A (en) Signal intensity-based node positioning method and device for wireless sensing network
CN104981012A (en) Indoor positioning system based on multiple existing communication networks
KR101352361B1 (en) Method and mobile radio terminal device to determine position within mobile radio networks by means of direction finding
KR101118267B1 (en) System and method for estimating the location of tags based on UWB
CN102870003A (en) Method, and apparatus for determining the position using radio signals
US10536920B1 (en) System for location finding
US20230266425A1 (en) Estimating a Location of a User Equipment
KR20220086821A (en) User terminal and location estimation method using the same
KR100397326B1 (en) Derive method of distance for position -tracking
Wang et al. Arpap: A novel antenna-radiation-pattern-aware power-based positioning in rf system
KR102657785B1 (en) System and method for localization of mobile devices
US20220099789A1 (en) Positioning system deployment
KR20120019999A (en) Chipset for tracking position and method for driving of chipset for tracking position and terminal
KR20220099327A (en) A method for estimating indoor location of terminal using angle of arrive and received signal strength
CN117368952A (en) Fusion positioning method, device, equipment, storage medium and chip of user equipment

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150107

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160107

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170105

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180105

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190114

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200204

Year of fee payment: 9