KR100637707B1 - 위치 인식 태그 및 위치 인식 시스템과 위치 인식 방법 - Google Patents

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Abstract

위치 인식 태그, 위치 인식 시스템 및 위치 인식 방법이 개시된다. 적어도 세 곳 이상에 설치되어 초음파를 발생하고 무선통신을 수행하는 신호 발생 장치들을 이용하여 위치를 파악하는 위치 인식용 태그에 있어서, 기준 시각 설정부는 신호 발생 장치들 중 소정의 신호 발생 장치에게 초음파의 전송 기준 시각을 요청하여 수신한고, 초음파 수신부는 신호 발생 장치들로부터 일정 시간 간격으로 출력되는 초음파들을 수신하며, 비행시간 계산부는 초음파의 전송 기준 시각으로부터 초음파들을 수신할 때까지 걸린 초음파 비행 시간들을 계산한다. 따라서, 비행 시간들을 이용하여 위치 인식 태그의 위치를 파악할 수 있으며, 위치 인식 태그의 전력 소모를 최소화할 수 있다.
초음파 전송 기준 시각, 초음파, 비행 시간, 위치 인식 태그

Description

위치 인식 태그 및 위치 인식 시스템과 위치 인식 방법{Location recognization tag, location recognization system and location recognization method}
도 1a 내지 도 1c는 종래의 위치 인식 방법을 도시한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 위치 인식 시스템의 설치 예를 도시한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 위치 인식 태그 및 신호 발생 장치의 일 실시예의 구성을 도시한 블록도,
도 4a 내지 도 4d는 신호 발생 장치들에서 발생하는 초음파를 구분하기 위한 방법을 도시한 도면,
도 5는 신호 발생 장치로부터 출력되는 초음파의 주기를 도시한 도면,
도 6a는 본 발명에 따른 위치 인식 태그가 초음파 전송 기준 시각을 요청하고 수신하는 과정을 도시한 흐름도,
도 6b는 본 발명에 따른 위치 인식 태그가 위치 정보를 전송하고 초음파 전송 기준 시각을 수신하는 과정을 도시한 흐름도,
도 7은 본 발명에 따른 위치 인식 태그가 초음파의 비행시간을 계산하는 방법을 도시한 도면,
도 8은 본 발명에 따른 위치 인식 태그의 다른 실시예를 도시한 도면,
도 9는 본 발명에 따른 신호 발생 장치의 다른 실시예를 도시한 도면, 그리고,
도 10은 본 발명에 따른 위치 인식 방법의 일 실시예의 흐름을 도시한 흐름도이다.
본 발명은 소정의 공간에서 사람 및 사물에 대한 위치 정보를 파악하여 보안, 안전, 자산관리 및 빌딩 제어 시스템 연동 등을 통한 다양한 서비스를 제공하는 분야에서 사용하는 위치 인식 태그, 위치 인식 시스템 및 위치 인식 방법에 관한 것이다.
도 1a 내지 도 1c는 종래의 위치 인식 방법을 도시한 도면이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 신호 발생 장치(100)는 RF(Radio Frequency) 및 초음파를 발생하고, 위치 인식 태그(110)는 RF 및 초음파의 속도차를 이용하여 RF의 수신 시간을 기준으로 초음파의 비행시간을 구한다. 그리고, 초음파의 비행시간을 기초로 신호 발생 장치(100)와 위치 인식 태그(110) 사이의 거리를 계산한다.
도 1c를 참조하면, 도 1a에 도시된 신호 발생 장치(100)를 공간상의 여러 곳에 설치하고, 위치 인식 태그(110)는 여러 개의 신호 발생 장치(102,104,106)로부터 순차적으로 RF 및 초음파를 수신하여 각각의 신호 발생 장치(102,104,106)와의 거리를 계산하여 삼각법에 의해 공간상의 위치좌표를 산출할 수 있다.
그러나, 종래의 위치 인식 태그(110)는 RF 및 초음파를 수신하기 위한 수신 대기 상태를 계속하여 유지하여야 하며, 특히, RF 수신 대기 상태에 따라 많은 배터리 소모가 발생한다. 따라서, 실제 제품으로 상용화한 경우에, 1차 전지 사용시에는 잦은 배터리 교체로 인한 비용증가가 발생하고, 2차 전지 사용시에는 업무 프로세스에 충전을 반영해야 하고 충전하는 동안에는 위치인식을 이용한 다양한 서비스를 받지 못하는 등 많은 제약사항이 발생한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 전력 소모를 극소화하면서 위치 인식 태그의 이동에 따른 위치 인식을 실시간으로 할 수 있는 위치 인식 태그 및 위치 인식 시스템과 위치 인식 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 전력 소모를 극소화하면서 위치 인식 태그의 이동에 따른 위치 인식을 실시간으로 할 수 있는 위치 인식 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는 데 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 위치 인식 태그의 일 실시예는, 적어도 세 곳 이상에 설치되어 초음파를 발생하고 무선통신을 수행하는 신호 발생 장치들을 이용하여 위치를 파악하는 위치 인식용 태그에 있어서, 상기 무선 통신을 이용하여 상기 신호 발생 장치들 중 소정의 신호 발생 장치에게 상기 초음파의 전송 기준 시각을 요청하여 수신하는 기준시각 설정부; 상기 신호 발생 장치들로부터 일정 시간 간격으로 출력되는 초음파들을 수신하는 초음파 수신부; 및 상기 초음파의 전송 기준 시각으로부터 상기 초음파들을 수신할 때까지 걸린 초음파 비행 시간들을 계산하는 비행시간 계산부;를 포함한다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 위치 인식 시스템의 일 실시예는, 소정 영역에 위치한 위치 인식 태그로부터 초음파 전송 기준 시각을 요청 받으면 다음 초음파 발생까지 남은 시간인 초음파 전송 기준 시각을 계산하고 전송하는 기준시각 계산부; 상기 계산된 초음파 전송 기준 시각을 기준으로 상기 영역 내의 적어도 세 곳 이상의 위치에서 각각 일정한 시간 간격으로 초음파를 출력하는 초음파 발생부; 및 상기 초음파 전송 기준 시각과 상기 위치 인식 태그에 상기 초음파들이 도착한 시각과의 차를 기초로 상기 위치 인식 태그와의 거리를 계산하고, 상기 계산된 거리를 기초로 삼각법을 이용하여 상기 위치 인식 태그의 위치를 파악하는 위치 인식부;를 포함한다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 위치 인식 방법의 일 실시예는, 다수의 신호 발생 장치들이 설치된 소정의 공간에서 위치 인식 태그의 공간좌표를 파악하는 위치 인식 방법에 있어서, (a) 상기 위치 인식 태그가 최초 초음파 전송 기준 시각 정보가 없을 때 다음 초음파 발생까지 남은 시간인 초음파 전송 기준 시각을 요청하고 수신하는 단계; (b) 상기 신호 발생 장치들이 상기 초음파 전송 기준 시각을 기준으로 각각 초음파를 발생하는 단계; (c) 상기 위치 인식 태그가 상기 발생한 각각의 초음파를 수신하고, 상기 전송 기준 시각으로부터 상기 초음파를 수신할 때까지의 시간을 계산하는 단계; (d) 상기 계산된 시간을 기 초로 상기 신호 발생 장치들과 상기 위치 인식 태그 사이의 거리를 계산하는 단계; (e) 상기 계산된 거리를 포함하는 위치 정보를 신호 발생 장치로 전송하는 단계; 및 (f) 상기 신호 발생 장치로부터 ACK 신호와 함께 다음 초음파 발생까지 남은 시간인 초음파 전송 시각 정보를 수신하는 단계;를 포함한다.
이로써, 태그는 항시 RF 수신 대기 상태에 있을 필요가 없고 거리 정보를 전송할 때에만 RF 통신을 이용하므로 전력 소모를 최소화하는 위치 인식 태그 및 위치 인식 시스템을 구현할 수 있다.
이하에서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 위치 인식 태그, 위치 인식 시스템 및 위치 인식 방법에 관해 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 위치 인식 시스템의 설치 예를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 위치 인식 시스템은 다수의 신호발생장치(210,212,214,216,218,220,260) 및 위치 인식 태그(230)로 구성된다. 신호발생장치들(210,212,214,216,218,220,260)은 위치 인식 태그(230)의 공간상 좌표를 얻기 위하여 최소한 3개 이상이 공간상(A 공간:200)의 각각 다른 위치에 설치된다. 위치 인식 시스템이 위치 인식 태그(230)의 정확한 공간상의 좌표가 아니라 소정 영역(B 영역:250)에 위치 인식 태그가 존재하는지 여부만을 판단하고자 할 경우에는 하나의 신호발생장치(260)로 구성할 수 있다.
공간상의 서로 다른 위치에 존재하는 신호 발생 장치(210,212,214,216,218,220)는 제어장치(미도시)와 유선 또는 무선으로 연결되고, 제어 장치에 의해 RF 및 초음파 발생 주기, 신호 크기 등이 제어된다. 신호 발생 장치(210,212,214,216,218,220)와 제어장치는 RS485 또는 이더넷 등에 의해 연결될 수 있으며 블루투스(bluetooth), 적외선 통신 등 다양한 무선 통신 수단을 이용하여 연결될 수 있다.
이하에서 구체적으로, 본 발명에 따른 위치 인식 시스템에서 위치 인식 태그의 전력 소모를 최소화하는 구성에 대해 상세히 살펴본다.
도 3은 본 발명에 따른 위치 인식 태그(300) 및 신호 발생 장치(350)의 일 실시예의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3을 참조하면, 위치 인식 태그(300)는 기준시각 설정부(305), 초음파 수신부(310), 비행시간 계산부(315), 위치 파악부(320), 움직임 감지부(325), 인체 감지부(330), 표시부(335) 및 호출부(340)로 구성되며, 신호 발생 장치(350)는 기준시각 계산부(355), 초음파 발생부(360) 및 위치 파악부(365)로 구성된다. 위치 인식 태그(300)는 정확한 공간상의 좌표를 얻고자 할 경우에는 하나 이상의 신호 발생 장치로부터 초음파를 수신한다.
먼저, 위치 인식 태그(300)에 대해 살펴본다.
본 발명에 따른 위치 인식 태그(300)는 종래의 위치 인식 태그와 달리 항상 RF 및 초음파 수신 대기 상태에 존재하는 것이 아니라, 소정의 조건이 발생한 경우 또는 소정 주기마다 RF 통신을 이용하여 신호 발생 장치에 초음파 수신을 위한 초음파 전송 기준 시각을 요청한다.
위치 인식 태그(300)가 기준 시각을 요청하는 조건을 살펴보면 소정의 공간(도 2의 A, B 영역:200,250)에 처음으로 진입하는 경우 또는 위치 인식 태그(300)에 초음파 전송 기준 시각이 존재하지 않는 경우 등이다.
그리고, 위치 인식 태그(300)는 소정 주기마다 초음파 전송 기준 시각을 요청하는데, 이 경우에는 별도로 초음파 전송 기준 시각을 요청하는 것이 아니라 위치 인식 태그가 위치 정보를 신호 발생 장치에 전송하는 경우에 함께 초음파 전송 기준 시각을 요청하고, 위치 정보 전송에 대한 응신인 ACK 신호와 함께 전송 기준 시각을 수신한다.
위치 인식 태그(300)는 움직임 감지부(325)에 의한 위치 인식 태그(300)의 움직임 감도에 따라 가변적인 주기로 RF 통신을 이용하여 위치 정보를 신호 발생 장치(350)에 전송하며, 신호 발생 장치(350)로부터 위치 정보 수신에 대한 응답으로 ACK 신호를 수신할 때 초음파의 다음 발생 기준 시각까지 남은 시간 정보 및 필요시 한 사이클에 대한 시간 정보를 함께 수신한다. 이에 대하여는 도 6a 및 도 6b를 참조하여 상세히 설명한다.
기준 시각 설정부(305)는 위에서 살핀 바와 같이 위치 정보 전송 및 일정 조건에서 신호 발생 장치(350)로부터 다음 초음파 발생 시각까지 남은 시간을 나타내는 초음파 전송 기준 시각을 수신한다. 기준 시각 설정부(305)는 RF 통신을 이용하여 신호 발생 장치(350)와 통신하며, 위치 정보 전송 및 기준 시간을 수신하는 동안만 RF 수신 대기 상태에 있으며 그 외에는 RF 수신 대기 상태에 있지 않으므로 위치 인식 태그(300)의 전력 소모를 최소화할 수 있다.
본 발명에 따른 위치 인식 태그는 종래와 달리 초음파의 비행시간을 계산하기 위하여 항상 초음파와 함께 RF를 수신하는 것이 아니므로, 초음파 전송 시각을 나타내는 초음파 전송 기준 시각이 필요하다. 신호 발생 장치(350)는 주기적으로 초음파를 발생하므로 다음 초음파발생까지 남은 시간을 실시간으로 계산할 수 있다. 따라서, 위치 인식 태그(300)는 수신한 초음파 전송 기준 시각을 기준으로 실제 초음파 수신까지의 시간을 측정하여 초음파 비행시간을 계산할 수 있다.
본 발명에 따른 위치 인식 태그가 RF 통신을 수행하는 경우를 다시 살펴보면, 위치 인식 태그에 초음파 전송 기준 시각이 설정되어 있지 않을 경우에 초음파 전송 기준 시각을 요청하고 수신하는 경우 및 위치 인식 태그가 위치 정보를 전송하고 위치 정보 전송에 대한 ACK 신호를 수신하는 경우에 RF 통신을 수행한다. 따라서, 항상 RF 수신 대기 상태에 존재하는 것이 아니며, 또한, 위치 인식 태그가 위치 정보를 전송하고 ACK 신호를 수신하는 주기는 위치 인식 태그의 움직임 정도에 따라 그 주기를 길게 또는 짧게 조정 가능한다. 따라서, 본 발명에 따른 위치 인식 태그는 RF 통신에 의한 전력 소모를 최소화할 수 있다.
신호 발생 장치(350)가 다수개가 존재하는 경우에 각각의 신호 발생 장치는 일정한 간격(즉, 주기)으로 초음파를 발생하므로 위치 인식 태그는 어느 하나의 신호 발생 장치로부터 기준 시각을 수신하면 되고 모든 신호 발생 장치로부터 기준 시각을 수신할 필요가 없다.
다만, 다수개의 신호 발생 장치가 일정한 순서로 각각 초음파를 발생할 때 마지막 순서의 신호 발생 장치가 초음파를 발생한 후 다시 처음 순서의 신호 발생 장치가 초음파를 발생할 때의 간격이 신호 발생 장치들의 초음파 발생 간격과 다른 경우에는 처음 순서의 신호 발생 장치가 초음파를 발생한 후 다시 초음파를 발생 할 때까지의 한 사이클 시간이 필요하다.
한 사이클 시간이 필요한 경우에, 기준 시각 설정부(305)는 신호 발생 장치(350)로부터 초음파 전송 기준 시각 외에 한 사이클 시간도 함께 수신한다.
초음파 수신부(310)는 신호 발생 장치(다수개가 있는 경우 각각의 신호 발생 장치)(350)로부터 초음파를 수신한다. 삼각법에 의한 위치 계산을 위해서는 적어도 3개 이상의 신호 발생 장치가 필요하다. 이 때, 각각의 신호 발생 장치(350)로부터 출력되는 초음파의 진폭, 주파수, 펄스폭 또는 진폭 및 펄스폭을 달리하여 초음파가 어느 신호 발생 장치로부터 출력된 것인지 구분하도록 한다. 초음파의 구분에 대하여는 도 4a 내지 도 4d를 참조하여 상세히 설명한다.
비행 시간 계산부(315)는 기준 시각 요청부(305)가 신호 발생 장치(300)로부터 수신한 초음파 전송 기준 시각으로부터 초음파 수신부(310)가 초음파를 수신할 때까지의 시간, 즉 초음파 비행 시간을 계산한다.
위치 파악부(320)는 초음파의 속도(약 340m/s)와 초음파 비행 시간을 이용하여 신호 발생 장치(350)와 위치 인식 태그(300)와의 거리를 계산한다. 위치 인식 태그(300)가 소정 영역에의 존재 여부만을 판단하는 경우(도 2의 B 영역:250) 하나의 신호 발생 장치로부터 기준시각 정보 수신 및 초음파를 수신하여 거리를 측정할 수 있다. 위치 인식 태그의 공간상의 정확한 좌표를 알고자 할 경우(도 2의 A 영역:200)에, 위치 파악부(320)는 적어도 세 곳 이상의 신호 발생 장치와의 거리를 기초로 삼각법에 의해 좌표를 파악할 수 있다.
위치 파악부(320)는 파악된 위치 정보(각 신호 발생 장치와의 거리)를 신호 발생 장치(350)로 전송하며, 위치 정보의 전송주기는 움직임 감지부(325)에 의한 위치 인식 태그(300)의 움직임 정도에 따라 길게 또는 짧게 설정된다. 그리고, 위치 파악부(320)가 위치 정보를 신호 발생 장치(350)로 전송하면, 신호 발생 장치는 초음파 전송 기준 시각을 계산하여 ACK 신호와 함께 위치 인식 태그(300)로 전송하며, 기준 시각 설정부(305)는 수신한 초음파 기준 시각을 위치 인식 태그에 설정한다.
움직임 감지부(325)는 위치 인식 태그(300)의 움직임을 감지한다. 움직임 감지부(325)는 관성 센서(또는 가속도 센서)를 이용하여 위치 인식 태그(300)의 가속도를 감지한다. 기준 시각 설정부(305)는 움직임 감지부(325)에 의해 감지된 위치 인식 태그(300)의 움직임 정도를 기초로 위치 정보의 전송 주기를 짧게하거나 길게함으로써 위치 인식 태그의 실시간적인 정확한 위치를 파악할 수 있도록 한다. 예를 들어, 위치 인식 태그(300)의 움직임이 클 경우 기준 시각 요청 주기를 짧게 하여 위치 인식 태그에 대한 위치 인식 주기를 높인다.
인체 감지부(330)는 위치 인식 태그(300)의 인체로부터 이탈을 감지한다. 인체 감지부(330)는 위치 인식 태그(300)가 인체로부터 소정 거리 이상 멀어지면 이상 신호를 발생한다.
표시부(335)는 인체 감지부(330)가 이상 신호를 발생하면 음향 또는 램프 등을 이용하여 사용자로 하여금 인식할 수 있도록 표시한다. 또한, 표시부(335)는 위치 파악부(320)에 의해 파악된 위치 인식 태그(300)의 위치가 접근 금지 구역 등 소정의 보안 영역에 위치하면 사용자로 하여금 인식할 수 있도록 음향 또는 램프 등을 통해 표시한다. 한편, 표시부(335)는 전원 부족 상태를 표시한다.
호출부(340)는 긴급 상황 등이 발생하여 위치 인식 태그(300)를 소지한 사용자가 자신의 위치를 관리자 등에게 알리기 위하여 위치 인식 태그에 부착된 호출용 버튼을 누르면 호출 신호를 신호 발생 장치(350)로 전송한다. 호출부(340)의 호출 신호는 RF 통신을 이용하여 신호 발생 장치(350)로 전송한다.
다음으로, 신호 발생 장치(350)에 대해 살펴본다.
신호 발생 장치(350)는 소정의 영역에 위치한 위치 인식 태그(300)의 공간 좌표를 파악하거나, 위치 인식 태그(300)의 소정 영역에서의 존재 유무를 판단하기 위하여 RF 및 초음파를 발생한다.
기준 시각 계산부(335)는 위치 인식 태그(300)로부터 초음파 전송 기준 시각 요청 신호 또는 위치 정보를 수신하면 다음 초음파의 발생까지 남은 시간을 계산하여 위치 인식 태그(300)로 전송한다. 기준 시각 계산부(355)는 정보 처리 시간 및 RF 통신의 전송 시간을 고려하여 초음파 전송 기준 시간을 계산한다. 또한, 기준 시각 계산부(355)는 다수의 신호 발생 장치가 존재하는 경우 모든 신호 발생 장치들이 초음파를 발생할 때까지 걸리는 한 사이클의 시간 정보를 초음파 전송 기준 시각과 함께 위치 인식 태그(300)로 전송할 수 있다. 만약, 마지막 순서의 신호 발생 장치의 초음파 발생 후 처음 순서의 신호 발생 장치의 초음파 발생까지의 간격이 각각의 신호 발생 장치의 초음파 발생 간격과 동일하면 한 사이클 시간 정보의 전송을 생략할 수 있다.
초음파 발생부(360)는 초음파 전송 기준 시각을 기준으로 초음파를 발생한 다. 다수의 신호 발생 장치가 있는 경우에 각각의 초음파 발생부(360)는 일정 간격(주기)으로 초음파를 발생하며, 각각의 초음파 발생 제어는 각각의 신호 발생 장치(350)와 연결된 제어장치(미도시)에 의해 제어된다. 각각의 신호 발생 장치의 초음파 발생부(360)는 각각의 신호 발생 장치에 지정된 노드 어드레스 만큼 지연 후 정해진 초음파를 발생할 수 있다.
위치 파악부(365)는 위치 인식 태그(300)로부터 초음파 비행 시간 정보(또는 거리 정보)를 수신하면 초음파 비행 시간을 기초로 위치 인식 태그(300)와 각각의 신호 발생 장치들 사이의 거리를 계산하고 각각의 거리를 기초로 위치 인식 태그(300)의 공간 좌표를 파악한다. 위치 파악부(365)는 위치 인식 태그(300) 내에 존재(320)할 수 있으며, 이 경우에 신호 발생 장치(350)는 위치 인식 태그(300)의 위치 파악부(320)로부터 위치 정보만을 수신할 수 있다. 또는, 위치 인식 태그(300)는 위치 파악부(320)를 포함하지 않고, 신호 발생 장치(350)의 위치 파악부(365)가 위치 인식 태그(300)로부터 수신한 초음파 비생시간을 기초로 위치를 파악할 수 있다. 또는, 다수의 신호 발생 장치를 제어하는 제어 장치(미도시)가 위치 인식 태그(300)로부터 수신한 초음파 비행 시간을 기초로 위치 인식 태그(300)의 공간좌표를 계산할 수 있다. 다시 말하면, 위치 인식 태그(300)의 공간 좌표 파악은 위치 인식 태그(300), 신호 발생 장치(350) 또는 제어 장치(미도시) 중 어느 곳에서 수행하여도 가능하다.
도 4a 내지 도 4d는 신호 발생 장치들에서 발생하는 초음파를 구분하기 위한 방법을 도시한 도면이다. 도 4a는 내지 도 4d는 세 개의 신호 발생 장치들을 가정 한다.
도 4a는 각각의 신호 발생 장치에서 발생하는 초음파의 펄스 폭을 달리하여 각각의 초음파를 구분하는 경우를 나타낸다. 그리고, 도 4b는 진폭에 의해 각각의 초음파를 구분하는 경우를 나타내며, 도 4c는 주파수 변조에 의해 각각의 초음파를 구분하는 경우를 나타내고, 도 4d는 진폭 및 펄스폭을 이용하여 각각의 초음파를 구분하는 경우를 나타낸다.
각각의 신호 발생 장치는 제어 장치에 의해 제어되며 제어 장치는 각각의 신호 발생 장치의 초음파를 구분하기 위해 도 4a 내지 도 4d에 도시된 방법 외에 다른 방법을 사용할 수 있다.
도 5는 신호 발생 장치로부터 출력되는 초음파의 주기를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 세 개의 신호 발생 장치는 일정한 간격(T)으로 각각 제1 초음파, 제2 초음파 및 제3 초음파를 발생한다. 여기서, 제1 초음파 내지 제3 초음파는 도 4a 내지 도 4d에 도시된 것처럼 각각 진폭 또는 펄스 폭을 달리할 수 있다. 그리고, 제1 초음파 발생 후 다시 제1 초음파 발생까지의 한 사이클 시간도 정해진다. 제3 초음파 발생 후 다시 제1 초음파 발생까지의 간격이 제1 초음파 발생과 제2 초음파 발생사이의 간격과 동일 또는 상이하게 될 수 있으며, 상이한 경우에는 한 사이클 시간을 위치 인식 태그로 전송한다.
도 6a는 본 발명에 따른 위치 인식 태그가 초음파 전송 기준 시각을 요청하고 수신하는 과정을 도시한 흐름도이다.
본 발명의 위치 인식 태그(600)는 항상 RF 수신 대기 상태에 있는 것이 아니 라 필요한 경우만 신호 발생 장치(610)와 RF 통신을 수행하여 전력 소모를 최소화한다. 다시 말하면, 도 6에 도시된 본 발명의 위치 인식 태그(600)는 초음파 전송 기준 시각 요청 및 수신하는 과정 동안만 RF 통신을 수행하고, 그 외의 시간엔 RF 수신 대기 상태가 아니다.
도 6을 참조하면, 위치 인식 태그(600)는 항상 RF 수신 대기 상태에 있는 것이 아니라 위치 인식 태그에 초음파 전송 기준 시각이 설정되지 않은 경우에 RF 통신을 통해 신호 발생 장치(610)에 기준 시각 정보를 요청한다(S620). 신호 발생 장치(610)는 위치 인식 태그(600)의 기준 시각 요청에 대응하여 다음 초음파 발생까지 남은 시간인 초음파 전송 기준 시각을 정보 처리 시간 및 RF 전송 시간을 고려하여 계산한다(S630).
그리고, 신호 발생 장치(610)는 계산된 초음파 전송 기준 시각을 RF 통신을 이용하여 위치 인식 태그(600)로 전송한다(S640). 신호 발생 장치(610)는 다수의 신호 발생 장치의 초음파 발생의 한 사이클의 시간 정보도 초음파 전송 기준 시각과 함께 위치 인식 태그(300)로 전송할 수 있다.
위치 인식 태그(600)는 기준 시각 요청에 따른 응답을 정상적으로 받지 못한 경우에 신호 발생 장치(610)로 기준 시각 요청을 재시도한다. 기준 시각 요청을 소정 횟수 재 시도한 후에도 정상적인 응답을 받지 못한 경우에, 위치 인식 태그(600)는 에러 발생 상태를 소정의 표시 장치를 통해 표시한다.
도 6b는 본 발명에 따른 위치 인식 태그가 위치 정보를 전송하고 초음파 전송 기준 시각을 수신하는 과정을 도시한 흐름도이다.
도 6b를 참조하면, 위치 인식 태그(600)는 이미 설정된 초음파 기준 시각 정보 및 실제 초음파 수신 시간을 이용하여 신호 발생 장치(610)와의 거리를 계산하고, 계산된 거리 정보(즉, 위치 정보)를 신호 발생 장치(610)로 전송한다(S650).
신호 발생 장치는 위치 정보를 수신한 후에 다음 초음파 발생까지 남은 시간을 정보 처리 시간 및 RF 전송 시간을 고려하여 계산한다(S630). 그리고, 신호 발생 장치(610)는 거리 정보(위치 정보)를 수신에 대한 응답 신호인 ACK 신호와 함께 계산된 초음파 전송 기준 시각을 위치 인식 태그(600)로 전송한다(670).
도 6a 및 도 6b에서 살핀바와 같이, 본 발명에 따른 위치 인식 태그는 초기에 RF 통신을 통해 기준 시각을 설정한 후에는 위치 정보를 전송하는 경우에만 RF 통신을 수행하고 이 때 함께 기준 시각 정보를 수신하므로, 종래처럼 항상 RF 수신 대기 상태에 존재하는 것이 아니므로 전력 소모를 최소화할 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 위치 인식 태그가 초음파의 비행시간을 계산하는 방법을 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 위치 인식 태그는 신호 발생 장치로부터 다음 초음파 발생까지 남은 시간인 기준 시각 정보를 수신한다. 그리고, 위치 인식 태그는 신호 발생 장치들로부터 제1 초음파 내지 제3 초음파를 수신한다. 제1 초음파 내지 제3 초음파는 신호 발생 장치들로부터 일정 간격으로 출력된다. 제1 초음파 내지 제3 초음파는 도 4a 내지 도 4d에 도시된 바와 같이 각각 그 특성을 달리하므로 위치 인식 태그는 제1 초음파 내지 제3 초음파를 각각 구분할 수 있다.
위치 인식 태그는 신호 발생 장치가 초음파를 발생하는 기준 시각으로부터 제1 초음파, 제2 초음파 및 제3 초음파를 실제 수신할 때까지의 시간 간격(K1,K2,K3)을 계산한다. 시간 간격, 즉 초음파의 비행 시간을 계산하면, 초음파의 속도를 알고 있으므로 각각의 신호 발생 장치와의 거리 계산이 가능하다.
도 8은 본 발명에 따른 위치 인식 태그의 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 위치 인식 태그는 CPU(802), 메모리(804), 전원(806), 초음파 수신부(808), RS232 통신 모듈(810), RF 송수신부(812), 인체감지 센서(814), 가속도 센서(816), 부저(818), 램프(820) 및 호출용 버튼(822)으로 구성된다.
초음파 수신부(808)는 초음파를 수신하고, RS232 통신모듈(810) 및 RF 송수신부(812)는 외부와 각각 정해진 규약에 따라 통신을 수행한다. 가속도 센서(816)는 위치 인식 태그(800)의 움직임을 감지하여 위치 인식 태그(800)의 인식 주기를 합리적으로 설정하는데 사용되며, 인체 감지 센서(814)는 사원증과 같이 사람이 착용하는 경우 보안상 위치 인식 태그(800)를 방치한 경우를 감지하여 경보를 전송하고, 부저(818)는 위치 인식을 통하여 보안 위법이 발생한 경우 위치 인식 태그(800) 착용자에게 경보를 전송하다. 호출용 버튼(822)은 긴급상황 발생을 알리기 위해 사용하며 램프(820)는 전력이 부족한 경우 점멸을 통해 배터리 교환을 알리기 위해 사용한다.
도 9는 본 발명에 따른 신호 발생 장치의 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 신호 발생 장치(900)는 CPU(902), 메모리(904), 전원(906), 초음파 송신부(908), RS485 통신모듈(910), RF 송수신부(912)로 구성된다. RF 송수신부(912)는 다수 개가 존재할 수 있다. 초음파 송신부(908)는 일정한 간격으로 초음파를 발생하고, RF 송수신부(912)는 RF 신호를 발생하며, RS485 통신 모듈(910)은 규격에 따른 통신을 수행한다.
도 10은 본 발명에 따른 위치 인식 방법의 일 실시예의 흐름을 도시한 흐름도이다.
도 10을 참조하면, 위치 인식 태그는 필요한 경우에만 RF 통신을 활성화하고 RF 통신을 통해 초음파 전송 기준 시각을 신호 발생 장치에 요청한다(S1000). 초음파 전송 기준 시각 요청은 위치 인식 태그에 기준 시각이 설정되지 않은 경우 및 위치 인식 태그가 위치 정보를 전송하는 경우에 한다.
기준 시각 수신 후, 위치 인식 태그는 신호 발생 장치로부터 초음파를 수신하고(S1010), 기준 시각으로부터 초음파 수신까지의 시간, 즉 초음파 비행시간을 계산한다(S1020). 위치 인식 태그는 초음파 비행 시간을 이용하여 각각의 신호 발생 장치와의 거리를 계산하고, 계산된 거리를 기초로 삼각법에 의해 위치 인식 태그의 공간 좌표를 파악한다(S1030).
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매 체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명에 따르면, 위치 인식 태그를 필요한 경우만 RF 통신 활성화 상태를 유지하므로 종래의 RF 수신 대기 상태에 의한 전력 소모를 최소화한다. 또한, 신호 발생 장치들로부터 출력되는 각각의 초음파를 진폭 또는 펄스 폭을 다르게 함으로써 위치 인식 태그가 용이하게 초음파가 어느 신호 발생 장치로부터 발생되었는지 구분할 수 있도록 한다.
그리고, 위치 인식 태그의 움직임에 감지하여 위치 인식 태그의 인식 주기를 짧게 또는 길게 함으로써 정확한 위치 인식 태그의 공간상의 좌표 정보를 파악할 수 있을 뿐만 아니라, RF 통신에 의한 전력 소모도 최소화할 수 있다.

Claims (14)

  1. 적어도 세 곳 이상에 설치되어 초음파를 발생하고 무선통신을 수행하는 신호 발생 장치들을 이용하여 위치를 파악하는 위치 인식용 태그에 있어서,
    상기 무선 통신을 이용하여 상기 신호 발생 장치들 중 소정의 신호 발생 장치에게 상기 초음파의 다음 발생 시간까지 남은 시간인 전송 기준 시각을 요청하여 수신하는 기준시각 설정부;
    상기 신호 발생 장치들로부터 일정 시간 간격으로 출력되는 초음파들을 수신하는 초음파 수신부; 및
    상기 초음파의 전송 기준 시각으로부터 상기 초음파들을 수신할 때까지 걸린 초음파 비행 시간들을 계산하는 비행시간 계산부;를 포함하고,
    상기 신호 발생 장치들로부터 출력되는 초음파는 진폭, 주파수, 펄스폭, 진폭 및 주파수 중 적어도 하나가 상이한 것을 특징으로 하는 위치 인식용 태그.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 초음파들의 비행시간을 기초로 상기 신호 발생 장치들과의 각각의 거리를 계산하고, 상기 계산된 거리를 기초로 삼각법에 따라 위치를 파악하는 위치 파악부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 인식용 태그.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    움직임을 감지하는 움직임 감지부;를 더 포함하고,
    상기 기준 시각 요청부는 상기 감지된 움직임에 따라 상기 전송 기준 시각 요청의 주기를 설정하는 것을 특징으로 하는 위치 인식 태그.
  5. 제 1항에 있어서,
    인체로부터 소정 거리 이상의 이탈 여부를 감지하는 인체 감지부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 인식 태그.
  6. 제 1항에 있어서,
    시각적 표시장치 또는 청각적 표시장치를 이용하여 사용자에게 경보를 표시하는 표시부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 인식 태그.
  7. 소정 영역에 위치한 위치 인식 태그로부터 초음파 전송 기준 시각을 요청 받으면 다음 초음파 발생까지 남은 시간인 초음파 전송 기준 시각을 계산하고 전송하는 기준시각 계산부;
    상기 계산된 초음파 전송 기준 시각을 기준으로 상기 영역 내의 적어도 세 곳 이상의 위치에서 각각 일정한 시간 간격으로 초음파를 출력하는 초음파 발생부; 및
    상기 초음파 전송 기준 시각과 상기 위치 인식 태그에 상기 초음파들이 도착한 시각과의 차를 기초로 상기 위치 인식 태그와의 거리를 계산하고, 상기 계산된 거리를 기초로 삼각법을 이용하여 상기 위치 인식 태그의 위치를 파악하는 위치 인식부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 인식 시스템.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 초음파 발생부는 서로 다른 위치에서 출력되는 각각의 초음파의 진폭, 주파수, 펄스폭 또는 진폭 및 펄스폭을 달리하는 것을 특징으로 하는 위치 인식 시스템.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 기준 시각 계산부는 상기 무선 인식 태그와 RF 통신을 이용하여 상기 초음파 전송 기준 시각의 요청 및 전송을 수행하는 것을 특징으로 하는 위치 인식 시스템.
  10. 다수의 신호 발생 장치들이 설치된 소정의 공간에서 위치 인식 태그의 공간좌표를 파악하는 위치 인식 방법에 있어서,
    (a) 상기 위치 인식 태그가 최초 초음파 전송 기준 시각 정보가 없을 때 다음 초음파 발생까지 남은 시간인 초음파 전송 기준 시각을 요청하고 수신하는 단계;
    (b) 상기 신호 발생 장치들이 상기 초음파 전송 기준 시각을 기준으로 각각 초음파를 발생하는 단계;
    (c) 상기 위치 인식 태그가 상기 발생한 각각의 초음파를 수신하고, 상기 전송 기준 시각으로부터 상기 초음파를 수신할 때까지의 시간을 계산하는 단계;
    (d) 상기 계산된 시간을 기초로 상기 신호 발생 장치들과 상기 위치 인식 태그 사이의 거리를 계산하는 단계;
    (e) 상기 계산된 거리를 포함하는 위치 정보를 신호 발생 장치로 전송하는 단계; 및
    (f) 상기 신호 발생 장치로부터 ACK 신호와 함께 다음 초음파 발생까지 남은 시간인 초음파 전송 시각 정보를 수신하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 인식 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    (g) 가속도 센서를 이용하여 상기 위치 인식 태그의 움직임 정도를 감지하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 (a) 단계는 상기 위치 인식 태그의 움직임 정도를 기초로 상기 위치 정보의 전송 주기를 설정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 인식 방법.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 (b) 단계는 상기 각각의 신호 발생 장치들마다 다른 진폭 또는 펄스 폭을 가지는 초음파를 발생하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 인식 방법.
  13. 제 10항에 있어서,
    (h) 상기 계산된 거리를 기치로 삼각법에 의해 상기 위치 인식 태그의 공간 좌표를 파악하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 인식 방법.
  14. 제 10항의 위치 인식 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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