KR100442367B1 - 블루투스 장치를 이용한 거리 측정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동통신 단말기에 구비된 블루투스 장치를 이용하여, 거리측정 또는 장애물 탐지가 가능하도록 하는, 블루투스를 이용한 거리 측정 장치에 관한 것으로, 비방향성 안테나 및 방향성 안테나를 각각 구비하고, 제어수단에서 출력되는 제어신호에 의해 상기 안테나(방향성 안테나, 비방향성 안테나)를 선택하는 안테나 스위칭 수단과; 상기 제어수단의 제어에 의해 상기 블루투스 장치로부터 거리 측정을 위한 신호를 순간적으로 송신하기 위한 거리신호 출력 스위칭 수단과; 상기 거리 측정용 신호에 대한 반사파가 수신되는 시간을 측정하기 위한 카운터를 추가로 포함하고, 상기 제어수단에서 상기 측정된 반사파 수신시간을 이용하여 대상 물체와의 거리를 계산하여 출력하도록 구성함으로써 달성할 수 있다.

Description

블루투스 장치를 이용한 거리 측정 장치{DISTANCE MEASUREMENT APPARATUS USING BLUETOOTH DEVICE}

본 발명은 블루투스 장치를 이용한 거리 측정 장치에 관한 것으로, 특히 이동통신 단말기에 구비된 블루투스 장치를 이용하여, 거리측정 또는 장애물 탐지가 가능하도록 하는, 블루투스 장치를 이용한 거리 측정 장치에 관한 것이다.

블루투스(Bluetooth)는 좁은 범위내에서 저렴한 비용으로 휴대용 PC, 휴대폰을 비롯한 이동가능한 장치들을 무선으로 연결하여 음성과 데이터를 주고 받게 해주는 기술을 말한다.

예를 들어, 블루투스 기술이 휴대폰과 노트북 속에 구현되면 현재 휴대폰과 노트북을 연결하기 위해 사용하는 성가신 케이블을 더 이상 사용하지 않아도 되며, 장치들을 케이블로부터 자유롭게 만들어 주는 것뿐 아니라, 기존의 데이터망과 주변장치들간의 인터페이스, 그리고 고정된 네트워크 하부구조로부터 멀리 떨어진 장치들간에 특별한 그룹을 형성시켜주는 보편적인 다리 역할을 제공한다.

또한, 잡음이 많은 라디오 주파수 환경에서 작동되도록 고안되었기 때문에, 블루투스는 빠른 인식과 주파수 호핑 방식을 사용함으로써 다른 신호들과의 간섭을 피하고, 같은 주파수대에서 작동하는 다른 시스템들과 비교하여 빠르고 짧은 패킷을 사용하여 안정적으로 데이터를 주고받을 수 있도록 구성되어 있다.

따라서, 최근에는 반도체 집적 기술의 발전으로, 이동통신 단말기에 블루투스를 더 부가하기 위한 연구가 진행되고 있으며, 일부에서는 이미 블루투스 장치가더 구비된 이동통신 단말기를 출시하고 있기도 하다.

그러나, 아직은 통신 분야에서 한정적으로 기술 개발이 이루어지고 있을 뿐, 블루투스 기술에 대한 응용 기술이 많이 개발되어 있지 않은 상태로, 이동통신 단말기에 블루투스 장치를 더 부가할 경우, 단말기 가격에 대한 부가가치가 낮아지게 되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로, 이동통신 단말기에 구비된 블루투스 장치를 이용하여, 거리측정 또는 장애물 탐지가 가능하도록 하는, 블루투스 장치를 이용한 거리 측정 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 비방향성 안테나 및 방향성 안테나를 각각 구비하고, 제어수단에서 출력되는 제어신호에 의해 상기 안테나(방향성 안테나, 비방향성 안테나)를 선택하는 안테나 스위칭 수단과; 상기 제어수단의 제어에 의해 상기 블루투스 장치로부터 거리 측정을 위한 신호를 순간적으로 송신하기 위한 거리신호 출력 스위칭 수단과; 상기 거리 측정용 신호에 대한 반사파가 수신되는 시간을 측정하기 위한 카운터를 추가로 포함하고, 상기 제어수단에서 상기 측정된 반사파 수신시간을 이용하여 대상 물체와의 거리를 계산하여 출력하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 개념을 설명하기 위한 개략적인 구성을 보인 예시도.

도 2는 본 발명을 이동통신 단말기에 적용할 경우, 안테나의 종류 및 부착 방법을 설명하기 위한 예시도.

도 3은 본 발명에 따른 블루투스 장치를 이용한 거리 측정 장치의 구성을 보인 블록도.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

100 : 모뎀 200 : 카운터

300 : 블루투스 칩 SW1 ~ SW3 : 제1 ~ 제3 스위칭 수단

블루투스는 주파수 호핑 다중 액세스(Frequency Hopping Multiple Access) 방식을 이용하고 있고 이미 칩 형태로 제품화 되어 있으며, 대부분의 블루투스 칩들은 테스트 모드로서 단일 주파수(Single frequency) 입/출력도 지원하고 있다.

또한, 블루투스는 시간분할 이중통신 방식(Time-Division Duplex)을 이용함으로써, 기존의 이동통신 단말기와는 달리 송수신 주파수를 서로 같이 사용하고 있다.

본 발명은 상기와 같은 특성을 이용하여 블루투스 주파수 대의 단일 특정 주파수의 펄스파를, 방향성 안테나를 통해 특정방향으로 내보내고, 반사파가 돌아오는 시간을 블루투스 칩에 내장된 RSSI(Receive Signal Strength Indicator)를 이용하여 측정함으로써 장애물과의 거리를 측정하는 기술에 관한 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

하기의 설명에서 구체적인 처리흐름과 같은 많은 특정 상세들은 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있으며, 이들 특정 상세들 없이 본 발명이 실시될 수 있다는 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

현재 블루투스 장치에서는 비방향성 안테나를 이용하게 되어 있으므로, 거리 측정용 방향성 안테나를 도1에 도시된 바와 같이 더 추가하고, 스위칭 회로(SW1)에 의해 거리 측정시에는 방향성 안테나를 선택하게 하고, 다른 경우(전화통화)에는 비방향성 안테나를 선택하게 한다.

예컨대, 방향성 안테나에는 간단한 형태의 링 안테나 또는 접착식안테나(Microstrip patch 등)를 이용할 수 있으며, 접착식 안테나는 도2에 도시된 바와 같이 이동통신 단말기의 뒷면에 간단히 부착이 가능하다.

도3은 본 발명에 따른 블루투스를 이용한 거리 측정 장치의 구성을 보인 블록도로서, 기존의 음성 통화를 위한 비방향성 안테나 외에 방향성 안테나가 더 추가되고, 모뎀(100)에서 출력되는 제어신호(control 신호)에 의해 상기 안테나(방향성 안테나, 비방향성 안테나)를 선택하는 제3 스위칭 수단(SW3)과, 상기 모뎀의 제어에 의해 상기 블루투스 칩(300)으로부터 거리 측정을 위한 신호를 순간적으로 송신하기 위한 제1 스위칭 수단(SW1)과, 상기 펄스파에 대한 반사파가 수신되는 시간을 측정하기 위한 카운터(200)를 추가로 포함하여 구성한다.이때, 상기 본 발명의 구성에서 음성신호는 모뎀(100)의 송/수신단(Tx/Rx)(미도시)을 통해서 비방향성 안테나를 이용하여 송수신되는데, 음성신호에 대한 신호선은 도면을 복잡하게 할 수 있고 또한, 거리 측정을 위한 본 발명의 요지를 흐릴 수 있으므로, 그에 대한 설명은 도면에서 생략하여 도면을 간편화하기로 한다.

그럼, 상기 도3을 참조하여 거리 측정을 위한 동작 방법에 대하여 설명하기로 한다.

먼저, 블루투스 칩(300)에서 송신모드를 선택하여 제2 스위칭 수단(SW2)을 송신단(TX pin)에 접속되게 하고, 모뎀(100)에서는 제어신호를 사용하여 제3 스위칭 수단(SW3)을 방향성 안테나로 선택한다.

이로써 거리측정을 초기화 작업이 완료되었다.

다음, 블루투스 칩(300)에서는 특정 단일 주파수의 신호를 발생시켜 송신 단자(TX pin)을 통해 계속 내보낸다.

이동통신 단말기의 모뎀(100)에서 범용 입출력 포트(GPIO) 등을 이용하여 짧은 펄스파를 발생하여, 제1 스위칭 수단(SW1)을 짧은 시간동안만 온 시키고, 동시에 카운터(200)를 동작시켜 카운팅을 시작한다.

상기 제1 스위칭 수단(SW1)이 온되는 동안 단일 주파수의 신호가 제1 스위칭 수단(SW1)과 제2 스위칭 수단(SW2), 대역 통과 필터(BPF)와 제3 스위칭 수단(SW3)의 경로를 통해 방향성 안테나로 전달되어진다.

모뎀(100)에서는 제1 스위칭 수단(SW1)에 전달되어지는 짧은 펄스파를 보낸 다음, 바로 블루투스 칩(300)에 명령을 보내서 블루투스 칩을 수신모드로 전환하여, 제2 스위칭 수단(SW2)을 수신 단자(RX pin)에 접속한다.

이에 따라, 방향성 안테나를 통해 방사되어진 신호가 대상 물체에 반사되어 다시 안테나에 수신되면, 이 신호는 대기하고 있던 블루투스 칩(300)의 RSSI에 의해 탐지되고, 이 신호가 모뎀으로 전달되면 모뎀에서 카운터로 정지 신호(STOP 신호)를 출력하여 카운팅을 정지하고, 그 동안 카운팅된 값을 읽어와 하기의 수학식 1에 의해 거리(L)를 계산한다.

거리(L)=(광속 * 카운트 값)/(2 * 클럭 주파수)

한편, 예상되는 문제점으로 블루투스 작동범위 내에 다른 블루투스 장치가 있을 경우, 이러한 다른 블루투스 장치에 의해 자기가 보낸 신호와 같은 주파수 신호가 안테나로 들어올 수 있으며, 이럴 경우 정확한 거리측정이 불가능하게 된다.

이러한 상황을 극복하기 위해서 하나의 주파수 신호를 한번 내보내서 거리를 측정하는 것이 아니라, 79개의 블루투스 주파수중 소정개의 주파수를 선택하고 일련의 순서에 따라 한 주파수씩 바꿔가며 측정을 한다.

측정한 결과 중 다른 측정치와 차이가 큰 측정결과가 있을 경우, 이 측정치를 배제하게 되면 한 주파수에서 에러가 나더라도 나머지 결과를 이용하여 정확한 결과를 얻을 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 블루투스 장치를 이용한 거리 측정 장치는, 이동통신 단말기에 구비된 블루투스 장치를 이용하여 거리측정 또는 장애물 탐지가 가능하도록 함으로써, 단말기의 부가가치를 높여 새로운 수요를 창출할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 블루투스 장치를 구비한 이동통신 단말기에 있어서,

   비방향성 안테나 및 방향성 안테나를 각각 구비하고,

   제어수단에서 출력되는 제어신호에 의해 상기 안테나(방향성 안테나, 비방향성 안테나)를 선택하는 안테나 스위칭 수단과;

   상기 제어수단의 제어에 의해 상기 블루투스 장치로부터 거리 측정을 위한 신호를 순간적으로 송신하기 위한 거리신호 출력 스위칭 수단과;

   상기 거리 측정용 신호에 대한 반사파가 수신되는 시간을 측정하기 위한 카운터를 추가로 포함하고,

   상기 제어수단에서 상기 측정된 반사파 수신시간을 이용하여 대상 물체와의 거리를 계산하여 출력하도록 구성된 것을 특징으로 하는 블루투스 장치를 이용한 거리 측정 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 대상 물체와의 거리는 다음 수학식에 의해 계산하는 것을 특징으로 하는 블루투스 장치를 이용한 거리 측정 장치.

   (수학식)

   거리(L)=(광속 * 카운트 값)/(2 * 클럭 주파수)
3. 제1항에 있어서, 상기 블루투스 장치에서 출력하는 거리 측정을 위한 신호는, 다른 블루투스 장치에 의한 간섭을 방지하기 위해서, 블루투스 규격에 의한 다수의 주파수중 소정개의 주파수를 선택하고, 일련의 순서에 따라 순차로 측정을 하여, 다른 측정치와 차이가 큰 측정결과를 배제한 나머지 측정치에 의해 거리를 계산하는 것을 특징으로 하는 블루투스 장치를 이용한 거리 측정 장치.