KR101015982B1 - 인비저블 전자울타리 시스템 및 그의 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 인비저블 전자울타리 시스템 및 그의 제어방법을 제공하기 위한 것으로, 네트워크 구성이 가능한 양방향 통신 RF 모뎀 모듈을 이용하여 제어장치(200)의 활동 영역을 인비저블 펜스(invisible fence)인 제한영역 내로 규제하도록 제어하는 무선제어 단말기(100)와; 상기 무선제어 단말기(100)에서 제공하는 명령을 받아 수행하는 제어장치(200);를 포함하여 구성함으로서, 무선통신을 이용하여 대상물의 활동을 일정영역의 범위로 규제할 수 있게 되는 것이다.
인비저블, 전자울타리, 양방향 무선통신 RF modem, 무선신호, 동물활동, 애완동물

Description

인비저블 전자울타리 시스템 및 그의 제어방법{System for invisible electronic fence and control method thereof}
본 발명은 전자울타리에 관한 것으로, 특히 무선통신을 이용하여 대상물의 활동을 일정영역의 범위로 규제하기에 적당하도록 한 인비저블 전자울타리 시스템 및 그의 제어방법에 관한 것이다.
본 발명에서 사용하는 인비저블 전자울타리(Invisible electronic Fence, I-Fence)란 애완동물, 사냥견, Working dog, 사람을 포함하여 움직이는 대상물을 정해진 영역을 정하여 그 범위 안에서 활동하도록 영역을 한정하고 그 범위를 벗어나면 지정된 통신규약에 부합하는 제어신호(signal)를 방사하여 그 위치를 감시하고 추적하는 시스템을 의미한다.
종래기술은 해당영역 내에 있는 지반에 전자울타리 와이어(Electric fence wire)를 매설하여 울타리(Fence, 또는 펜스)를 설치하는 방법을 이용하고 있다.
그래서 전자울타리 와이어(Electric Fence Wire) 내에서 얻어지는 무선신호 를 이용하여 동물에게 전기적인 충격, 진동 또는 충격과 진동을 동시에 전달하게 된다.
그리고 송신기에는 전자울타리 와이어(Electric Fence Wire)에 낙뢰 같은 에너지로부터 보호하기 위한 낙뢰보호회로가 구비되어 있다.
그래서 전자울타리를 이탈 후 다시 돌아올 때 전기적인 충격이 발생하므로 전기적인 충격을 받으면 애완동물(Dog 등)은 주인이 원하지 않는 것으로 간주하여 목적지로부터 이탈하게 된다.
종래기술의 관련 특허는 다음과 같다.
[1] 미국특허 US 제6,269,776호는 무선신호를 송출하기 위하여 와이어를 설치하는 방법의 특허이다.
[2] 미국특허 US 제5,381,129호는 동물 활동영역의 중심에 무선신호를 송출하는 송신기를 설치하고 안테나를 통해서 무선신호를 송출하여 그 안테나로부터 일정거리이상으로 멀어지게 되면 무선신호를 수신하지 못하게 됨에 따라 동물의 몸에 부착된 수신기에 전기적 충격을 발생시켜 이탈되지 못하게 하는 무선통신 방법을 사용하고 있다.
[3] 한국특허등록 KR 제10-0718841호는 애완동물이 전자울타리를 이탈한 후 되돌아오고자 하는 경우 일시적으로 전자울타리에 접근할 때 발생하는 전기적인 충격을 일시적으로 중지시키는 기술이 기재되어 있다.
또한 [4] 미국특허 US 제5,605,116호, [5] 한국실용등록 제20-0177396호가 유사기술로 기재되어 있다.
그러나 이러한 종래기술들은 다음과 같은 문제점이 있다.
즉, 대상물이 급격히 제한영역을 이탈하는 경우 제어가 불가능하며, 이후 통제 불가능한 상태에 이르게 된다.
또한 전선을 넓은 지역에 매설하여야 하므로 시간과 비용이 많이 소요된다.
또한 전선의 경우 동물에 한정하여 비저블 펜스(Visible fence)가 가능하며, 매설지점이 동물에 노출될 경우 동물에 의하여 파손될 수도 있다.
또한 무선제어 단말기(Master Terminal)과 제어장치(Asset unit)들 간 통신이 일률적으로 적용되므로 개별 관리가 불가하다.
또한 지면이 굴곡(요철)이 있는 경우 전선 매설이 어렵고 또한 경계영역 및 한계영역 설정이 어렵다.
또한 안전영역을 이탈할 경우 직접적으로 전기적인 충격을 가하므로 동물에게 과도한 전기적 충격을 주게 된다.
또한 대상물이 경계영역을 이탈한 경우, 대상물의 위치추적이 불가능하다.
또한 전선 단락시 해당 위치 추적이 어려워 인적, 시간적 손실(loss)이 발생한다.
이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것 으로, 본 발명의 목적은 무선통신을 이용하여 대상물의 활동을 일정영역의 범위로 규제할 수 있는 인비저블 전자울타리 시스템 및 그의 제어방법을 제공하는데 있다.
또한 본 발명의 다른 목적은 Local/Personal area network 구성이 가능한 무선 통신 기법을 이용하여 인비저블 무선 펜스(Invisible radio fence)를 설치하여 움직이는 물체의 활동 영역을 일정 범위내(제한영역)로 규제하는 인비저블 전자울타리 시스템 및 그의 제어방법을 제공하는데 있다.
또한 본 발명의 또다른 목적은 경계를 따라 설정한 경계표시신호에 의해 대상물이 제한영역의 경계에 접근하면 그 대상물에 부착된 수신기에서 정해진 신호(진동, 음성, 기계음, 전기적 충격)를 제어대상 단말기로 전달할 수 있는 인비저블 전자울타리 시스템 및 그의 제어방법을 제공하는데 있다.
또한 본 발명의 또다른 목적은 대상물이 제한영역을 벋어나지 못하도록 신호(Electric stimulation or warning sound)를 제공할 수 있는 인비저블 전자울타리 시스템 및 그의 제어방법을 제공하는데 있다.
또한 본 발명의 또다른 목적은 대상물의 움직인 위치와 거리 및 시간을 무선제어단말기 상의 LCD화면(전광판)에 표시하거나 컴퓨터를 이용하여 관리할 수 있는 인비저블 전자울타리 시스템 및 그의 제어방법을 제공하는데 있다.
또한 본 발명의 또다른 목적은 대상물의 현재 위치/상태를 무선제어단말기 상의 LCD화면(전광판)에 표시(Invisible fence 이탈시에도 현재 위치 표시) 할 수 있는 인비저블 전자울타리 시스템 및 그의 제어방법을 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 인비저블 전자울타리 시스템의 개념도이다.
이에 도시된 바와 같이, 양방향 통신 RF 모뎀 모듈을 이용하여 제어장치(200)의 활동 영역을 인비저블 펜스(invisible fence)인 제한영역 내로 규제하도록 제어하는 무선제어 단말기(100)와; 상기 무선제어 단말기(100)에서 제공하는 명령을 받아 수행하는 제어장치(200);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
도 2는 도 1에서 무선제어 단말기의 일 예를 보인 상세블록도이다.
이에 도시된 바와 같이, 상기 무선제어 단말기(100)는, 상기 무선제어 단말기(100)의 동작 상태를 표시하는 LCD 및 GUI(101)와; 상기 무선제어 단말기(100)에서 자신의 상태 및 제어장치들의 상태를 표시하고 알려줄 수 있는 오디오 알림, 상태 표시 LED 및 진동 알림(102)과; 상기 무선제어 단말기(100)의 동작을 제어하고 정보 및 명령을 저장하는 CPU 및 메모리(103)와; 상기 무선제어 단말기(100)에서의 위치정보 처리를 수행하는 GPS(104)와; 상기 무선제어 단말기(100)에 대해 사용자가 명령을 입력하도록 하는 키패드 및 버튼(105)과; 상기 무선제어 단말기(100)에서 상기 제어장치(200)와 통신을 수행하도록 하는 RF 모뎀(106)과; 상기 무선제어 단말기(100)의 전원을 관리하는 PM(Power Manager)(107)과; 상기 무선제어 단말기(100)에서의 진단 및 모니터링을 수행할 수 있도록 하는 진단 및 모니터링 포트(Diagnosis & Monitoring port)(108)와; 상기 무선제어 단말기(100)에서 전원을 공급하는 배터리(Battery)(109);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
도 3은 도 1에서 무선제어 단말기의 다른 예를 보인 상세블록도이다.
이에 도시된 바와 같이, 상기 무선제어 단말기(100)는, 상기 무선제어 단말기(100)의 동작을 제어하는 CPU(110)와; 상기 CPU(110)의 제어를 받고 무선 통신 처리를 수행하는 양방향 통신 RF 모뎀 모듈(120)과; 상기 CPU(110)의 제어를 받고 위치정보 처리를 수행하는 GPS 모듈(130)과; 상기 CPU(110)의 제어를 받아 명령 및 정보를 저장하는 메모리(140)와; PS 성능을 보완하여 정확한 위치추적이 가능하도록 상기 CPU(110)의 제어를 받는 가속도 센서 및 전자 나침반(150)과; 상기 CPU(110)의 제어에 따라 상기 무선제어 단말기(100)에서의 인비저블 전자울타리 동작에 대한 상황을 표시하는 디스플레이 장치인 LCD 모듈(160);을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
도 4는 도 1에서 제어장치의 일 예를 보인 상세블록도이다.
이에 도시된 바와 같이, 상기 제어장치(200)는, 상기 제어장치(200)에서 위치정보 처리를 수행하는 GPS(201)와; 상기 제어장치(200)의 상태를 알리는 상태 LED 및 오디오 알림(202)과; 상기 무선제어 단말기(100)에서의 제어에 따라 전기 충격이 발생하도록 하는 전기 자극부(Electric stimulation)(203)와; 상기 무선제어 단말기(100)에서의 제어에 따라 진동이 발생하도록 하는 진동 구동부(Electric vibration)(204)와; 상기 무선제어 단말기(100)에서의 제어에 따라 혼 소리(Horn Sound)가 발생하도록 하는 혼(Horn)부(205)와; 상기 무선제어 단말기(100)에서의 제어에 따라 동영상 혹은 정지화면을 촬영할 수 있도록 하는 카메라 모듈(206)과; 상기 제어장치(200)의 전원을 관리하는 PM(Power Manager)(207)과; 상기 제어장치(200)에서의 진단 및 모니터링이 수행되도록 하는 진단 및 모니터링 포트(Diagnosis & Monitoring port)(208)와; 상기 제어장치(200)에 전원을 공급하는 배터리(Battery)(209)와; CPU 및 메모리(211)와 RF 트랜시버(RF Transceiver)(212)를 구비하고, 상기 무선제어 단말기(200)와의 무선통신을 수행하는 양방향 통신 RF 모뎀 모듈(210);을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
도 5는 도 1에서 제어장치의 다른 예를 보인 상세블록도이다.
이에 도시된 바와 같이, 상기 제어장치(200)는, 상기 제어장치(200)와 상기 무선제어 단말기(100)와의 무선 통신을 처리하는 양방향 통신 RF 모뎀 모듈(210)과; 상기 제어장치(200)에서의 위치정보 처리를 수행하는 GPS 모듈(220)과; 상기 양방향 통신 RF 모뎀 모듈(210)에서 처리된 정보를 저장하는 옵션 메모리(230)와; 상기 제어장치(200)의 전원 관리 및 리셋 관리를 수행하는 전원 및 리셋(240)과; 상기 제어장치(200)의 상태를 표시하는 LED 및 오디오 알림(Audio Alarm)(251) 과 ; 상기 제어장치(200)에서의 진단 및 모니터링을 수행할 수 있도록 하는 DM(Diagnosis & Monitoring) 포트(252)와; 상기 제어장치(200)에서의 제어에 따라 녹음된 음성 혹은 직접 음성을 전달하는 부저(Buzzer) 혹은 스피커(Speaker)(253)와; 상기 제어장치(200)의 이벤트 발생시 단말기의 요청에 따라 동영상 또는 정지영상을 촬영하고 음성녹음을 수행하여 상기 무선제어 단말기(100)로 무선 전송되도록 하는 카메라모듈(254)과; 상기 제어장치(200)에서의 제어에 따라 혼(Horn)을 발생하도록 하는 혼(Horn)부(255)와; 상기 제어장치(200)에서의 제어에 따라 진동을 발생하도록 하는 진동자(256)와 상기 무선제어 단말기(100)에서의 제어에 따라 전기 충격이 발생하도록 하는 전기 자극 전극(257)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 무선제어 단말기(100)는, 복수개의 상기 제어장치(200) 들 각각에 대한 그룹 관리를 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 무선제어 단말기(100)는, 기본적으로 복수개의 제어장치를 스타 네트워크에 의해 구성하여 양방향 통신 RF 통신 방식을 이용하여 연결/관리 하는 것을 특징으로 한다. 또한, 트리(Tree) 구조 또는 메쉬 네트워크(Mesh network)를 구성하여 여러개의 스타 네트워크(star netwrok)를 묶어서 통신 영역을 넓힐 수 있다.
상기 제어장치(200)는, 도 19에 도시된 바와 같이, 안테나가 포함되여 가벼운 윗부분과 배터리 및 PCB가 포함되어 무거운 아랫부분으로 구분되어 구성되도록 하고, 상기 무거운 아랫부분에 충전회로를 포함하는 배터리를 위치시키고, 상기 가벼운 윗부분에 대부분의 회로를 구성시키며, 또한 회로 및 GPS안테나는 통신감도를 높이기 위해서 상기 제어장치(200)의 상기 가벼운 윗부분에 위치하도록 하며, 상기 무거운 아랫부분의 상기 배터리는 이에 맞춰 균형을 갖도록 이동이 가능하도록 하는 구조를 갖도록 하는 것을 특징으로 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 인비저블 전자울타리 시스템의 제어방법을 보인 흐름도이다.
이에 도시된 바와 같이, 인비저블 전자울타리 시스템이 시작되면 무선제어 단말기(Master terminal)(100) 및 제어장치(Asset device)(200)의 전원(Power)이 온(On) 되도록 하는 제 1 단계(ST1)와; 상기 제 1 단계 후 어떤 모드에 의해 동작하도록 선택되는지를 판별하는 제 2 단계(ST2)와; 상기 제 2 단계에서 펜스(Fence) 모드, 트래킹(Tracking) 모드, 트레이닝 모드(Training) 중에서 선택된 모드에 따라 상기 인비저블 전자울타리 시스템이 동작하도록 하는 제 3 단계(ST3);를 포함하여 수행하는 것을 특징으로 한다.
도 7은 도 6에서 펜스 모드의 동작예를 보인 상세흐름도이다.
이에 도시된 바와 같이, 상기 제 3 단계에서 펜스 모드는, 양방향 통신 RF 모뎀 모듈로 네트워크를 구성하는 제 11 단계(ST11)와; 상기 제 11 단계 후 등록 ID check 및 미등록 ID 추가를 수행하고, 그룹(Group) ID 및 asset ID 설정을 수행하는 제 12 단계(ST12)와; 상기 제 12 단계 후 상기 제어장치(200)의 초기조건을 설정하여 상기 제어장치(Collar)(200)의 동작 모드를 설정하는 제 13 단계(ST13)와; 상기 제 13 단계 후 상기 무선제어 단말기(100)는 상기 제어장치(200)로 Reference 위치 전송을 수행하여 상기 무선제어 단말기(100)의 위치 확인 후 상기 제어장치(200)에 위치정보를 제공하는 제 14 단계(ST14)와; 상기 제 14 단계 후 상기 제어장치(200)는 자신의 정보(위치, 상태)를 상기 무선제어 단말기(100)에 설정 조건에 해당하는 시점에서 또는 미리 설정된 주기로 주기적으로 전송하고, 상기 무선제어 단말기(100)는 상기 제어장치(200)로부터 전송받은 정보가 미리 설정된 조건을 만족하는지 판단하여 미리 설정된 조건을 만족하면 상기 제어장치(200)에 설정된 1차 명령어 전달을 수행하고, 이벤트를 유지할 것으로 판별하면 2차 이후 경고 명령어를 전달하고, 다시 이벤트를 유지할 것으로 판별하면 3차 경고 명령어를 전달하고, 계속 한계지점에서 이벤트를 유지하고 있는지를 확인하여 계속 유지하고 있다고 판단하면 펜스를 넘어갔다는 리포트를 단말기(100)에 전달하고 단말기(100)로부터 직접 명령을 전달받아 수행하는 제 15 단계(ST15 ~ ST25);를 포함하여 수행하는 것을 특징으로 한다.
도 8은 도 6에서 트래킹 모드에 대한 동작 예를 보인 상세흐름도이다.
이에 도시된 바와 같이, 상기 제 3 단계에서 트래킹 모드는, 양방향 통신 RF 모뎀 모듈로 네트워크를 구성하는 제 31 단계(ST31)와; 상기 제 31 단계 후 등록 ID 확인 및 미등록 ID 추가를 수행하고, Group ID 및 asset ID 설정을 수행하는 제 32 단계(ST32)와; 상기 제 32 단계 후 단말기(100)에서 전송 주기를 포함하는 초기조건을 제어장치(200)에 전송하는 제 33 단계(ST33)와; 상기 제 33 단계 후 현재 등록된 제어장치(200)의 상태 및 위치정보를 포함하는 리포트를 제어장치(200)로부터 받는 제 34 단계(ST34)와; 상기 제 34 단계 후 상기 무선제어 단말기(100)는 상기 제어장치(200)로부터 전송받은 정보가 미리 설정된 조건을 만족하는지 판단하여(ST35) 미리 설정된 조건을 만족하면 상기 제어장치(200)에 설정된 명령어 전달을 수행하고(ST36), 해당 제어장치(200)를 선택하여(ST38) 직접 명령어를 전달할 수 있도록 하는 제 35 단계(ST39);를 포함하여 수행하며, 상기 제어장치(Asset device)(200)가 제공하는 상태 및 리포트 내용은 현재 위치 및 상기 무선제어 단말기(100)로부터의 거리, 상태(on point or run), 이탈시간, 이탈경로 등을 포함하여 수행하는 것을 특징으로 한다.
도 9는 도 6에서 트레이닝 모드의 동작 예를 보인 상세흐름도이다.
이에 도시된 바와 같이, 상기 제 3 단계에서 트레이닝 모드는, 양방향 통신 RF 모뎀 모듈로 네트워크를 구성하는 제 41 단계(ST41)와; 상기 제 41 단계 후 등록 ID 확인 및 미등록 ID 추가를 수행하고, Group ID 및 asset ID 설정을 수행하는 제 42 단계(ST42)와; 상기 제 42 단계 후 펜스 모드를 사용할 것인지 판별하는 제 43 단계(ST43)와; 상기 제 43 단계에서 펜스모드 사용 시 펜스모드에 의한 제어동작을 수행하여 상기 제어장치(200)에 대한 직접 명령이 가능하도록 하는 제 44 단계(ST44, ST13 ~ ST25)와; 상기 제 43 단계에서 펜스모드 불사용 시 상기 제어장치(200)에 대하여 직접 제어명령을 전달하도록 하는 제 45 단계(ST45);를 포함하여 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 3 단계는, 상기 무선제어 단말기(100)에 설정된 시나리오에 따라 대상물(사람, 동물, 기타 움직이는 목적물)에게 직접 스피커를 통한 음성 전달(무선통신 data rate 의 제한으로 불가능할 수도 있음) 혹은 녹음된 음성을 전달하는 것(가능)을 포함하여 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 3 단계는, 상기 무선제어 단말기(100)에서 상기 제어장치(200)에 진동, 단계적 전기 자극, 혼 소리(Horn Sound), 경적소리(beep sound), 및 LED 램프 점멸(독립적 동작 또는 다른 명령과 복합동작을 포함)을 전달하는 것을 포함하여 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 3 단계는, 상기 무선제어 단말기(100)에서 상기 제어장치(200)에 동영상 혹은 정지영상 촬영을 명령하여 상기 제어장치(200)가 그 명령을 수행한 후 상기 무선 제어단말기(100)에게 전달하도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 3 단계는, 상기 제어장치(200)에서 이벤트 발생시 설정된 조건에 따라 직접 상기 제어장치(200)에서 명령을 수행하고, 이에 대한 리포트를 동시에 상 기 무선제어 단말기(100)로 제공하고, 상기 무선제어 단말기(100)에서 상기 제어장치(200)에서 정보를 요청하여 해당 정보를 받도록 하는 것을 포함하여 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 3 단계는, 상기 무선제어 단말기(100)를 중심으로 상기 제어장치(200)가 위치하는 경우, 상기 무선제어 단말기(100)와 상기 제어장치(200)는 서로 가지고 있는 위치정보를 자체 GPS 위치 정보와 비교하여 거리 및 방위각을 계산하고 설정된 조건에 따라 명령을 전달하는 것을 포함하여 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 3 단계는, 관리대상인 목적물의 일괄 관리를 위해서 상기 무선제어 단말기(100) 내의 메모리를 이용하여 컴퓨터 내에서 이탈횟수, 이탈방향 추적, 시기, 이탈 위치 중에서 하나 이상을 포함한 목적물의 특성을 분석하여 표시하고, 관리대상인 상기 제어장치(200)의 펜스 내 존재 또는 이탈 정보를 포함한 현재 상태를 상기 무선제어 단말기(100)를 이용하여 가시적으로 표시하는 것을 포함하여 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 3 단계는, 상기 펜스모드에서 전기적 자극(Electric stimulation)의 강도를 일정레벨까지로 나눌 수 있는 상기 제어장치(200)가 펜스에 접근할수록 전기적 자극(Electric stimulation)의 강도가 점차적으로 증가되도록 하며, 한계 인비저블 전자울타리에서 전기적 자극(Electric stimulation)의 강도가 가장 크게 작동하도록 제어하는 것을 포함하여 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 3 단계는, 한 화면에 전자울타리의 영역(coverage)을 표시하고 해당 영역(coverage)내에서 상기 제어장치(200)의 분포상태 및 상황을 감시할 수 있도록 하고, 기본적인 나침반 기능을 기준으로 절대좌표 및 상대거리를 표시할 수 있도록 하여 상기 펜스 모드와 상기 트래킹 모드의 화면을 한꺼번에 출력시키는 것을 포함하여 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 3 단계는, 상기 무선제어 단말기(100)의 동작을 위한 키는 훈련 모드(트레이닝 모드, Training Mode)에서 제어장치에 RF 신호로 직접 명령을 수행하도록 하는 훈련키 영역(Training Key area)와 위치추적 모드(트래킹 모드, Tracking mode) 또는 울타리 모드(펜스모드, Fence mode)에서 환경설정을 위해 사용하도록 하는 동작키 영역(Operation Key area)로 분리하여 제어하는 것을 포함하여 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 3 단계는, 상기 무선제어 단말기(100)에서 전달되는 음성 이름호출 및 명령어는 코드화되어 전달되도록 하며, 해당되는 상기 제어장치(200)는 해당 코드를 인식하고 지정한 명령을 물리적으로 변화시켜 설정된 명령을 수행하도록 하는 것을 포함하여 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 3 단계는, 상기 제어장치(200)가 최종 한계펜스에서 3차 경고 영역(Warning Zone) 유지시 또는 펜스 이탈시 미리 설정된 일정시간 동안 전기자극을 받으며, 일정시간 이후에는 미리 설정한 다른 일정시간 마다 진동과 LED 램프가 같이 작동하며, 다시 되돌아오는 경우 1차 경고 영역(Warning Zone)에 도달할 때까지 2차 경고 명령어와 3차 경고 명령어가 작동하지 않도록 제어하는 것을 포함하여 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 3 단계는, 상기 무선제어 단말기(100)에서 상기 제어장치(200)로 전달되는 명령 중에서 라이징(Rising) 명령이 전달되면, 바로 이전에 작동된 세기의 전기자극의 세기에서부터 시작하여 최대 설정값까지 올라가도록 라이징(Rising) 명령을 수행하고, 최대값까지 도달되면 자동으로 진동으로 전환되어 역으로 높은 단계에서 낮은 단계로 낮아지면서 라이징(Rising) 명령을 수행하도록 제어하는 것을 포함하여 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 인비저블 전자울타리 시스템 및 그의 제어방법은 무선을 이용하여 대상물의 활동을 일정영역의 범위로 규제할 수 있는 효과가 있게 된다.
또한 본 발명은 네트워크 구성이 가능한 양방향 무선 통신기법을 이용하여 인비저블 무선 펜스(Invisible radio fence)를 설치하여 움직이는 물체의 활동 영역을 일정 범위내(제한영역)로 규제할 수 있다.
또한 본 발명은 경계를 따라 설정된 무선 경계표시신호에 대하여 대상물이 제한영역의 경계에 접근하면 그 대상물에 부착된 수신기에서 정해진 신호(진동, 음성, LED 점등(blinking) 등의 시각적 알림(visible alarm), 동물의 경우 전기적인 자극)을 전달할 수 있다.
또한 본 발명은 대상물이 제한영역을 벋어나지 못하도록 신호(Electric stimulation or warning sound)를 제공할 수 있다.
또한 본 발명을 대상물의 상태를 시각적으로 제어할 수 있도록 동영상 혹은 정지화면을 촬영하여 전달할 수 있다.
또한 본 발명은 대상물의 움직인 위치와 거리 및 시간을 무선제어 단말기의 디스플레이 장치인 LCD화면(전광판)에 표시하고 컴퓨터에서 관리할 수 있다.
또한 본 발명은 대상물의 현재 위치/상태정보를 무선제어 단말기의 디스플레이 장치인 LCD화면(전광판)에 표시(Invisible fence 이탈시에도 현재 위치 표시하고 컴퓨터에서 관리할 수 있다.
이에 따라 본 발명은 대상물의 분실위험을 제거할 수 있고, 분실 후에도 위치추적을 통하여 쉽게 찾을 수 있게 된다.
또한 본 발명은 종래의 유선 전자울타리에 비하여 설치 용이하고 정확한 위치파악이 가능하고, 대상물이 동물뿐만 아니라 사람을 포함하여 움직이는 대상물은 모두 적용 가능하며, 무선통신을 통한 제어이므로 설치구역에 장애를 받지 않는 장점이 있다.
이와 같이 구성된 본 발명에 의한 인비저블 전자울타리 시스템 및 그의 제어방법의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있으며, 이에 따라 각 용어의 의미는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 할 것이다.
먼저 본 발명은 무선을 이용하여 대상물의 활동을 일정영역의 범위로 규제하고자 한 것이다.
본 발명에서 사용하는 개념을 정의하면 다음과 같다.
- I-Fence(Invisible Fence) : 무선(Radio Frequency)을 이용한 울타리를 말하며, 일명 '전자울타리'라고 한다. 본 발명에 의한 i-fence는 양방향 RF 무선통신 솔루션 기술과 GPS 기술을 적용한 전자울타리를 의미한다. 이러한 I-Fence는 애완동물, 사냥견, Working dog, 사람을 포함하여 움직이는 대상물을 정해진 영역을 정하여 그 범위 안에서 활동하도록 영역을 한정하고 그 범위를 벗어나면 지정된 신호를 방사하여 감시하는 시스템을 의미한다.
- 자유구역 : 제한하고자 하는 영역 내에서 대상물이 자유로이 활동할 수 있는 공간을 말한다.
- 경계영역 : 지정하는 전자울타리를 넘어서지 않는 구역으로 무선제어 단말기(Master terminal)로부터 경고 메시지를 받는 구역을 말하며, 이때 경고 메시지는 자체적으로 발생할 수도 있다.(fence mode)
- 제한영역 : RF(Radio Frequency)를 이용한 전자울타리가 구성되는 영역 중에서 최종적으로 통제하고자 하는 구역이며, 가능하면 이 구역을 벗어나지 못하도록 다양한 경고 메시지를 전달하여 제어하게 된다.
- 양방향 통신 RF 모뎀 : 양방향 통신 및 네트워크 구성이 가능한 최신 통신기술이 적용된 무선 모뎀을 의미한다.
- GPS 모듈 : GPS(Global Positioning System)으로 GPS 칩셋(chipset)을 추가하면서 위치정보를 얻을 수 있다.
- 가속도 센서 및 전자 나침반 : GPS 정보의 위치 보정에 사용할 수 있도록 추가 구현한다.
- 무선제어 단말기(Master terminal) : 본 발명에서 주 제어장치(Control Tower) 역할 및 감시기능을 하는 관제시스템을 의미한다.
-제어장치(Asset device or Asset) : 목적물에게 부착하는 부착물을 의미한다.(본 발명에서는 Collar로도 표현됨)
- 콜러(Collar, 제어장치) : 본 발명에서는 제어장치(200)를 의미하며, 무선제어 단말기(Master terminal)와 대비되는 개념으로, 무선제어 단말기(Master terminal)의 지배를 받아 자신의 위치/상태 정보 등을 무선으로 보고하며 무선제어 단말기(Master terminal)에서 제공하는 명령을 받아 수행하는 역할을 한다.
또한 본 발명의 주요 구성품인 무선제어 단말기(Master terminal)와 제어장치(Asset device or Asset)는 다음의 기능을 수행한다.
- 무선제어 단말기(Master terminal): 대상물의 움직임을 감시하는 장치로서 LCD 디스플레이를 장착하고 제어장치에서 제공하는 무선신호를 받아 적정한 제어를 수행하는 장치(100)이며, 도 29에서 보인 바와 같이 직접 명령키를 가지는 트레이닝(Training) 모드 키와 환경 설정 및 트래킹(Tracking) 모드, 펜스(Fence)모드의 기능을 가지는 키를 분리하도록 하는 구조를 가진다.
- 제어장치(Asset device or Asset) : 대상물에 장착된 제어장치를 의미하며(200), 대상물의 움직임에 대한 정보(위치, 시간, 단말기와의 거리, 이동경로 등)를 무선제어 단말기(100)에 제공하고, GPS 모듈을 채용하여 정확한 방위정보를 무선제어 단말기(100)에 제공한다. 또한 제한영역을 벗어나게 되면 지정된 신호(음성, 진동, 동물의 경우 전기 자극추가)를 전달하며, 무선제어 단말기로부터 직접 명령(음성, 진동, 전기자극)을 받아 그 명령을 수행하는 장치이다.
또한 본 발명은 인비저블 펜스(Invisible Fence)의 개념을 구현하고자 다음과 같은 기술이 적용되며, 그 세부 내용은 다음과 같다.
- 인비저블 펜스(Invisible Fence)를 설정하고자 하는 지역의 지리정보(GPS), 양방향 무선 RF 통신기술을 적용하여 상호간의 위치를 확인 하고, 기 설정된 인비저블 펜스(Invisible Fence) 내에 목적물을 가두고 관리하는 기술.
- 무선제어 단말기(Master terminal)와 각 제어장치(Asset)간의 통신은 네트워크 구성이 가능한 양방향 무선 RF통신 기술을 사용하고 외부 파워 앰프(Power amp) 등을 추가하여 출력을 높이면 관리 가능영역을 LOS(Line Of Sight) 높이는 기술
- 무선제어 단말기(Master terminal)에 GPS 모듈을 내장하여 기준점이 되는 위치정보(reference Location)를 확보.
- 무선제어 단말기(Master terminal)에서는 제어장치(Asset)로부터 양방향 무선 RF 통신 모뎀기술을 사용하여 각 GPS 정보를 수집하여 각 제어장치(Asset)의 방위각, 거리 등 계산.
- 제어장치(Asset)로부터 전송된 위치/방위 정보가 무선제어 단말기(Master terminal)에 미리 설정된 경계영역(boundary)을 벗어나는 경우 제어장치(Asset)내의 오디오 알림, 진동이나 전기적 자극을 동작시켜 목적물 관리하는 기술.
- 네트워크 구성이 가능한 양방향 무선 RF 모뎀 기술을 적용하여 하나의 무선제어 단말기(Master terminal)가 복수개의 제어장치를 관리토록 하는 기술.
- 무선제어 단말기(Master terminal)는 GPS 모듈과 네트워크 구성이 가능한 양방향 무선 RF 모뎀기술을 기준으로 상기 기능을 가지도록 개발하는 기술.
- 제어장치(Asset device)내에서 GPS 모듈과 네트워크 구성이 가능한 양방향 무선 RF 모뎀기술을 이용하여 일정 조건에서 Vibration 구동 기술.
- 제어장치(Asset device)내에서 GPS 모듈과 네트워크 구성이 가능한 양방향 무선 RF 모뎀기술을 이용하여 일정 조건에서 Beep Sound 구동 기술.
- 제어장치(Asset device)내에서 GPS 모듈과 네트워크 구성이 가능한 양방향 무선 RF 모뎀기술을 이용하여 일정 조건에서 Stimulation 구동 기술.
- 제어장치(Asset device)내에서 GPS 모듈과 네트워크 구성이 가능한 양방향 무선 RF 모뎀기술을 이용하여 일정 조건에서 혼(Horn) 구동 기술.
- 무선제어 단말기(Master terminal)에서 호명된 제어장치(Asset device)가 자신을 자체 인식하고 주어진 명령(Vibration, Sound or electric stimulation)을 수행하도록 하는 기술.
- 무선제어 단말기(Master terminal)에서 주어지는 명령에 따라 제어장치(Asset device)에서 동영상 혹은 정지영상을 촬영하여 무선제어 단말기(Master terminal)에 전달하여 표시하는 기술
- 무선제어 단말기(Master terminal)에서 GPS 모듈과 네트워크 구성이 가능한 양방향 무선 RF 모뎀기술을 통하여 녹음된 음성(Recorded Voice) 혹은 직접 음성을 전달하는 기술.
- 제어장치(Asset device)내에서 GPS 모듈과 네트워크 구성이 가능한 양방향 무선 RF 모뎀기술을 이용하여 일정 조건에서 LED 구동 기술.
이러한 본 발명은 다음과 같은 특징은 갖는다.
먼저 가로/세로 수 마일 범위 내에서 모니터링 하고자 하는 제어장치(Asset device)의 GPS 정보/현재상태 정보를 수집하고, 수집 정보에 대해 대응하기 위해서 일정 통신범위를 갖는 무선적용 솔루션이 구현된다.
또한 무선제어 단말기(Maser Terminal)(100)의 구성은 CPU, 네트워크 구성이 가능한 양방향 무선 RF 모뎀, GPS 모듈, LCD 표시장치 등을 갖춘 이동전화 단말기 형상으로 이루어질 수 있다.
또한 제어장치(Asset device)(200)의 구성은 GPS 수신기와 네트워크 구성이 가능한 양방향 무선 RF 모뎀으로 이루어질 수 있다.
또한 적용 솔루션에서 무선제어 단말기(100)와 제어장치(200) 간의 통신은 네트워크 구성이 가능한 양방향 무선 RF 모뎀 기술을 사용하고, 네트워크 구성이 가능한 양방향 무선 RF 모뎀 기술에서 적정한 통신거리는 확보된다.
또한 무선제어 단말기(100)와 제어장치(200)에 GPS 모듈을 내장하여 위치정보를 수집한다.
또한 무선제어 단말기(100)에서는 제어장치(200)로부터 각 GPS 정보를 수집하여 각 제어장치(200)들의 방위각, 거리 등을 계산한다.
또한 제어장치(200)의 위치정보가 무선제어 단말기(100)의 미리 설정된 조건 또는 경계영역(boundary)을 벗어나는 경우 오디오 알림 / 시각적 알림 / 진동 알림 / 전기적 자극을 발생하고, 무선제어 단말기(100)와 제어장치(200)의 위치/상태 정보를 확인한다.
또한 수동 모드(Manual mode)는 트레이닝 모드(training mode)로서 해당 제어장치(200)에 직접 명령(Command)을 전송한다.
또한 많은 수의 제어장치(200)를 관리하기 위해, 조정자(Coordinator) 역할을 하는 하나의 무선제어 단말기(100)가 스타 네트워크(Star network)를 구성하여 통신 가능한 관리영역내의 많은 제어장치(200)들을 관리한다.
또한 관리영역 및 수량 확장성은 메쉬/트리 네트워크(Mesh / Tree network) 를 구성하여 통로 기능을 사용할 수 있도록 하면 관리 영역 및 관리수량은 더 늘어나게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 인비저블 전자울타리 시스템의 개념도이다.
무선제어 단말기(Master terminal)(100)와 각 제어장치(Asset device)(200) 간의 통신은 네트워크 구성이 가능한 양방향 무선통신 기술을 사용하며, 무선 모뎀과 RF 신호 증폭기 및 High-gain 안테나를 이용하여 FCC 인증의 무선출력 규정에 부합하는 출력을 조정하여 LOS(Line Of Sight) 무선통신이 가능한 범위를 설정할 수 있다.
무선제어 단말기(100)에서는 유효영역(coverage) 내의 단말의 위치정보 및 상태정보를 주기적으로 보고 받아서 모니터링/관리할 수 있다.
초기 네트워크 구성시 스타 네트워크를 구성하여 하나의 무선제어 단말기(100)에서 관리 그룹을 형성한다.
또한 각 제어장치(200)에 ID 를 부여하여 각 무선제어 단말기(100) 내의 관리 그룹을 설정하여 운용한다.
각 제어장치(200)는 동작 모드에 따라 주기적으로 위치정보 및 상태정보를 송신하거나 기 설정된 이벤트(event) 발생시 위치정보 및 관련 알림(alarm) 정보를 송신하도록 운용한다.
도 2는 도 1에서 무선제어 단말기의 일 예를 보인 상세블록도이다.
그래서 무선제어 단말기(100)는 LCD GUI(101), 오디오 상태 LED(102), CPU 및 메모리(103), GPS(104), 키패드 및 버튼(105), RF 트랜시버(106), PM(Power Manager)(107), 진단 및 모니터링 포트(Diagnosis & Monitoring port)(108), 배터리(Battery)(109)로 구성할 수 있다.
CPU는 RISC 마이크로프로세서를 사용하고, 시스템 메모리(System memory)는 운영체제와 어플리케이션용으로 NOR / SRAM 또는 NAND 또는 SDRAM을 사용할 수 있다.
LCD는 2.8인치 LCD 와 그래픽 GUI를 사용할 수 있다.
또한 양방향 무선통신 모뎀 모듈을 포함하여 구성한다.
GPS 모듈은 GPS 위성의 위치정보를 수신할 수 있는 수신기 모듈을 사용할 수 있다. 위치정보의 해상도 확보를 위하여 가속도 센서 및 전자 나침반 기능을 추가하여 구성한다
네트워크는 스타 네트워크(Star network)를 구성하고 조정자(Coordinator)를 사용할 수 있고, 그룹(Group) ID와 개별 ID 부여로 그룹관리를 수행한다.
CPU(103)는 제어 장치(200)의 위치, 상태 LOG의 저장 및 관리 기능을 수행하 고, 로그 데이터의 저장 및 분석을 위해 내부 메모리와 외부 (마이크로) SD-카드 인터페이스를 사용할 수 있다.
오디오 장치에서는 부저(Buzzer) 또는 스피커(Speaker)를 사용할 수 있다.
시각적 알림(Visible Alarm)은 LCD 또는 LED 점등(blinking)을 사용하거나 진동 알림(Vibration alarm) 또는 혼(Horn)을 사용할 수 있다.
전원은 일반적인 AA battery x 2 또는 리튬이온(Li-ion) battery를 사용할 수 있다.
진단 및 모니터링 포트는 업그레이드 및 AS를 위해 사용한다.
도 3은 도 1에서 무선제어 단말기의 다른 예를 보인 상세블록도이다.
그래서 무선제어 단말기(100)는, CPU(110), 양방향 통신 RF 모뎀 모듈(120), GPS 모듈(130), 메모리(140), 전자 나침반(Electronic Compass)(150), LCD 모듈(160), LED(171), 키 버튼(172), USB 포트(173), 부저 또는 스피커(174), 진동자(Vibrator)(175)를 포함하여 구성할 수 있다.
도 4는 도 1에서 제어장치의 일 예를 보인 상세블록도이다.
그래서 제어장치(200)는 GPS(201), 상태 LED 오디오 알림(202), 전기 자극부(Electric Stimulation)(203), 진동(Vibration(204), 혼(Horn)(205), 카메라 모듈(Camera module)(206), PM(Power Manager)(207), 진단 및 모니터링 포트(Diagnosis & Monitoring port)(208), 배터리(Battery)(209), 양방향 통신 RF 모뎀 모듈(210)을 구비할 수 있다. 또한 양방향 통신 RF 모뎀 모듈(210)은 CPU 및 메모리(211), RF 트랜시버(RF Transceiver)(212)로 구성할 수 있다.
도 5는 도 1에서 제어장치의 다른 예를 보인 상세블록도이다.
그래서 제어장치(200)는 양방향 통신 RF 모뎀 모듈(210), GPS 모듈(220), 옵션 메모리(230), 전원 및 리셋(240), LED 또는 오디오 알림(251), DM(Diagnosis & Monitoring) 포트(252),부저 또는 스피커(253), 카메라 모듈(254), 혼(Horn)(255), 진동(Vibration)(256), 전기 자극 전극(257)을 포함하여 구성할 수 있다.
이와 같이 제어장치(200)는 양방향 통신 RF 모뎀을 채용하며, 양방향 통신 RF 모뎀 내의 CPU 에서 기본 기능이 구현된다. 또한 기능에 따라 CPU의 추가가 가능하다.
또한 오디오 및 비저블(Audio/visible) 알림 및 진동(Alarm/Vibration)이 가능하고, 전기 자극 전극(stimulation Electrode)을 포함할 수 있다.
또한 위치 정보를 위해 GPS 모듈을 채용할 수 있다.
또한 배터리 전원을 포함할 수 있는 데, 이는 건전지(Disposable AA Battery)를 사용하거나 재충전 가능한 리튬-이온(Li-ion), 리튬-폴리머(Li-Polymer), 니켈-수소(Ni-MH) 배터리를 사용할 수 있다. 또한 배터리 전원의 내부에는 충전회로가 내장될 수 있다.
또한 진단 및 모니터링 포트는 업그레이드 및 사후관리(After Service, AS)를 위해 사용한다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 의한 인비저블 전자울타리 시스템의 제어방법을 보인 흐름도이다.
먼저 시스템이 시작되면 무선제어 단말기(Master terminal)(100) 및 제어장치(Asset device)(200)의 전원(Power)이 온(On) 되도록 한다(ST1).
그리고 어떤 모드에 의해 동작하도록 선택되는지를 판별한다(ST2).
그래서 선택된 모드에 따라 인비저블 전자울타리 시스템이 동작하도록 한다(ST3).
이때의 동작 모드는 펜스(Fence) 모드, 트래킹(Tracking) 모드, 트레이닝(Training) 모드가 포함될 수 있다.
도 7은 도 6에서 펜스 모드의 동작예를 보인 상세흐름도이다.
펜스 모드가 시작되면, 무선제어 단말기(100)와 제어장치(200) 사이에 네트워크를 구성한다(ST11).
그리고 등록 ID 확인 및 미등록 ID 추가를 수행한다. 이때 그룹(Group) ID 및 asset ID 설정을 수행한다(ST12).
그런 다음 각 제어장치(Asset device)(200)의 동작 모드를 설정한다. 이때 설정하는 동작 모드는 초기 상태(Initial Condition)가 된다.
이를 위해 먼저 기준 위치(Reference position)를 저장한다. 그리고 이벤트(Event) 발생조건의 설정 및 저장을 수행한다. 이때 동작영역 및 영역별 액션(action) 방법을 결정한다.(ST13~ST14)
또한 GPS 정보 및 보고 주기를 설정하고 저장한다. 이때 펜스 모드(Fence mode)는 무선제어 단말기(100)에서 조작하도록 하되, 이벤트가 발생하는 경우에 주로 전달이 이루어지도록 설정하고, 트래킹 모드(tracking mode)에서는 보고 주기를 무선제어 단말기(100)에서 조작하도록 하되 빠른 주기를 갖도록 설정한다.
또한 전달하는 명령(Command)의 종류를 설정한다. 이는 각 영역별 명령의 종류 설정을 포함한다. 이때 각 영역은 진동, 녹음된 음성, 스피커 또는 경적음, 전기적 자극 등이 포함된다(ST13).
그리고 기준점 위치 전송을 수행하여 무선제어 단말기(100)의 위치 확인 후 제어장치(200)에 위치정보를 제공한다(ST14).
그러면 이벤트 리포트 전송에 의해 제어장치(200)는 자신의 정보(위치, 상태)를 무선제어 단말기(100)에 전송한다(ST15).
이에 따라 무선제어 단말기(100)는 제어장치(200)로부터 전송받은 정보가 미리 설정된 조건을 만족하는지 판단한다(ST16).
No인 경우, 설정된 주기에 따라 report를 제공하고 이탈여부를 다시 묻는다.
Yes인 경우, 제어장치(200)에 설정된 1차 명령어(녹음된 음성 또는 LED 점멸과 함께 울리는 경적음 등)를 수행한다. 또한 무선제어 단말기(100)에게는 상태(status) 및 경고메시지(warning message)를 제공한다(ST17).
또한 이벤트를 유지할 것인지 판별한다(ST18).
그래서 이벤트를 유지할 것으로 판별하면, 2차 이후 경고 명령(진동)을 전달한다. 이때 무선제어 단말기(100)에게는 상태(status) 및 경고메시지(warning message)를 제공한다(ST19).
다시 이벤트를 유지할 것인지 판별한다(ST20).
그래서 이벤트를 유지할 것으로 판별하면, 3차 경고 명령(동물에게는 전기적 자극, 사람에게는 음성과 진동 등)을 전달한다. 여기서 제어장치(200)가 한계 울타리 영역에 가까이 접근할수록 그 세기는 증가한다. 동시에 무선제어 단말기(100)에게는 계속적으로 상태정보(위치, 상태, 이탈경로, 시각 등)를 제공한다. 단, 소리와 자극(혹은 음성과 진동)을 10초간만 제공할 수 있다. 10초 이후에는 일정한 간격을 두고 소리, LED, 혹은 전기 자극을 반복적으로 동작하도록 한다. 이때 무선제어 단말기(100)에게는 상태(status) 및 경고메시지(warning message)를 계속 제공한다(ST21).
다시 이벤트를 유지하고 있는지를 판별한다(ST22).
이 단계에서 이벤트를 계속 유지하고 있는 것으로 판별하면, 최종 한계울타리를 넘어간 것으로 간주하며, 해당 제어장치(Asset device)(200)의 정보(위치, 거리, 움직이는 방향, 시간 등)을 단말기(100)의 화면에 보여주고 해당 제어장치(Asset device)를 직접 선택하여(ST24) 원하는 명령을 제어장치(100)에 전달하도록 한다.(ST25)
여기서 이벤트 조건이란 기 설정된 조건에 만족하는 경우, 즉, 인비저블 펜스(Invisible Fence) (설정 boundary parameter)를 넘어선 경우로서 이를 이벤트라고 한다.
도 8은 도 6에서 트래킹 모드의 동작 예를 보인 상세흐름도이다.
먼저 트래킹 모드(Tracking mode)가 시작되면, WPAN 모뎀으로 네트워크를 구성한다(ST31).
그리고 등록 ID 확인 및 미등록 ID 추가를 수행한다. 이때 그룹(Group) ID, asset ID 설정을 수행할 수 있다(ST32).
그런 다음 각 제어장치(200)의 동작 모드(Initial Condition)를 설정하는데, 여기에는 무선 단말기(100)에 제공하는 리포트 주기, 이벤트 발생시 작동되는 알림 신호, 이벤트를 정하기 위한 최종 한계 전자울타리의 반경을 정할 수 있다(ST33). 또한 트래킹 모드(Tracking mode) 사용에는 기준점(Reference position)이 움직이므로 별도로 설정하지 않으며, 그 영역은 무선 단말기(100)가 움직임에 따라 제어장치(200)를 추적하는 가시영역도 같이 움직인다(ST33).
그리고 한계 전자울타리 이탈 여부를 판별한다(ST35)
이때 한계 전자울타리를 이탈하게 되면 해당 제어장치(Asset device)(200)에서는 자체적으로 초기 경고 메시지(경적음, 진동, 전기자극 혹은 녹음된 음성)가 작동되며(ST36), 동시에 해당 제어장치(200)를 추적하여 정보(현재 위치, 상태, 이탈시간, 이탈경로 등)를 무선 단말기(100)로 송신하며, 무선단말기(100)에서는 그 내용을 보여준다(ST37).
그리고 해당 제어장치(Asset device)(200)의 ID를 선정하여(ST38) 직접 명령을 전달하도록 한다(ST39). 여기서 직접 명령이란 녹음 가능한 음성, 스피커를 이용한 음성 전달, 진동 전달, 순간적(Nick) 혹은 지속적인(Continuous) 전기자극, 동영상 혹은 정지화면 촬영명령 전달 등이다(ST39).
도 9는 도 6에서 트레이닝 모드의 동작 예를 보인 상세흐름도이다.
먼저 트레이닝 모드(Training mode)가 시작되면, WPAN 모뎀으로 네트워크를 구성한다(ST41)
그리고 등록 ID 확인 및 미등록 ID 추가를 수행한다. 이때 그룹(Group) ID, asset ID 설정을 포함한다(ST42).
다음 단계로 펜스 모드(Fence mode) 사용 여부를 판별하며(ST43), 펜스 모드(Fence mode)는 ST13에서 ST25단계를 포함하며(ST44), 해당 제어장치(100)에 직접 명령을 전달할 수 있다. 또한 펜스 모드(Fence mode)를 사용하지 않고 해당 제어장치(100)에게 직접 명령을 전달 할 수 있다(ST45).
트레이닝 모드(Training mode)에서 모든 직접 명령은 도 29에서 도시한 무선제어 단말기의 제어명령 키의 "Training mode Control Zone"을 사용한다.
트레이닝 모드(Training mode) 에서도 펜스 모드(Fence mode)를 사용하게 되면 해당 제어장치(Asset device)(200)를 추적하여 전자울타리 이내에 존재하는 또는 전자울타리를 이탈하는 모든 제어장치(Asset device)(200)의 정보(현재 위치, 상태, 이탈시간, 이탈경로 등)를 실시간으로 무선제어 단말기(100)에서 확인 및 관리가 가능하다.
제어영역 내의 모든 제어장치들의 상태 및 위치정보를 무선제어 단말기(100)에서 확인하고 특정 제어장치(Asset device)(200)의 ID를 선정하여 무선제어 단말기(100)의 사용자가 직접 해당 제어장치(200)로 직접 제어명령을 전달한다(ST45).
여기서 직접 명령이란 녹음 가능한 음성, 스피커를 이용한 음성 전달, 진동 전달, 순각적인 전기자극, 지속적인 전기자극 전달 등이다(ST45).
도 10은 본 발명의 각 관리영역별 적용하는 예를 보인 개념도이다.
제어장치(Asset device 혹은 collar) 및 무선제어 단말기(Master terminal)(100)의 주요 기능은 다음과 같다.
- 경적음(Beep sound) 전달 기능,
- 진동(Vibration) 전달 기능,
- 전기적 자극(Electric stimulation) 전달 기능,
- 혼 소리(Horn Sound) 전달기능,
- 녹음된 음성 전달 기능,
- 직접 음성 전달 기능,
- 정지영상 및 동영상 전달기능,
- 무선제어 단말기(Master terminal)(100)에 주기적 또는 이벤트 발생시 제어장치(200)의 상태정보(배터리 잔량, 통신감도, 제어장치의 위치, 상태 등)를 리포트하는 기능
- 무선제어 단말기(Master terminal)(100)에 제어장치(asset device)(200)로부터 보고받은 Battery 잔량 및 통신감도 등의 상태를 표시
- 무선제어 단말기(Master terminal)(100)에 제어장치(asset device)(200)로부터 보고받은 각 제어장치(200)의 위치정보, 이동속도, 이동 방향 등을 표시
- 무선제어 단말기(Master terminal)(100)에 제어장치(asset device)(200)의 현재의 위치 및 동작상태(Run, Scoring, sleep, stop, struggle)를 표시
- 제어장치(200)가 움직이면 혼(Horn)이 안 울리고, 움직이지 않고 정지해있으면 혼 소리를 울리는 기능 : RUN & Point 기능
- 인비저블 펜스(Invisible Fence) 이탈시 무선제어 단말기(100)에 경고 메시지 및 현재 위치 표시(방위, 이탈거리, 상태 표시) 기능
- 무선제어 단말기(Master terminal)(100)에서 제어장치(asset device 혹은 collar)의 이름이 호명되면 호명된 제어장치는 자신의 이름을 자체 인식하고 전달 된 명령을 수행하는 기능
또한 작동 절차를 3가지 경우로 구분하여 설명하면 다음과 같다.
1) 자유영역(Free zone)에서 인비저블 펜스(Invisible Fence)로 접근하는 경우
- 1차 경고 : 녹음가능한 음성 혹은 LED 점멸을 수반하는 경적음
- 2차 경고 : 주기적으로 진동 전달
여기서 1차, 2차 경고메시지 메뉴는 사용자가 선택하여 그 순서를 바꿀 수 있다. 예) 1차-소리, 2차-진동, 혹은 소리만, 진동만 설정가능.
- 3차 경고 : 전기 충격 발생(전자울타리에 가까울수록 충격 레벨 증가).
2) 인비저블 펜스(Invisible Fence)를 벗어난 경우
해당 제어장치(Asset device 혹은 Collar)는 인비저블 펜스(Invisible Fence) 밖으로 이탈한 경우이다. 이때부터는 전자울타리를 이탈한 것으로 간주하여 지속적인 전기 자극을 전달하지 않고, 일정한 주기를 가지고 음성, 진동 혹은 전기 자극을 번갈아가며 작동시킨다. 동시에 무선제어 단말기(200)에는 제어장치의 정보(무선단말기와의 거리, 이동경로, 방향, 시간 등)를 주기적으로 제공한다.
컴퓨터가 연결되어 있는 경우, 혹은 경고 표시판(warning board)이 설치되어 있는 경우, 경고 메시지를 제공할 수 있다.
3) 되돌아오고자 하는 경우
인비저블 펜스(Invisible Fence)를 지나 3차 경고 영역(3rd Warning Zone)에 진입하게 되면 3차 경고 메시지인 전기 자극이 'off'되며, 1차 경고 영역(1st warning zone)까지 진입하는 순간 3차 경고 영역(3rd Warning Zone)이 'on'된다. 2차 경고 영역(2nd Warning Zone) 또한 'ON'으로 전환된다.
도 11은 도 1을 펜스 모드에 적용시 일 작동예를 보인 개념도이다.
먼저 도 11에서의 설정은 다음과 같다. 즉, 무선제어 단말기(Master terminal)를 기준으로 전자울타리 영역을 R1, R2, R3로 구분하여 전자울타리(fence)를 설치한다(무선제어 단말기에서 조정).
이러한 설정 영역 내에서의 기능을 4가지로 구분하여 설명하면 다음과 같다.
1) R1 : 자유영역(Free Zone) & 1차 경고 영역(1st warning zone)
제어장치 a, b는 간헐적으로 무선제어 단말기(Master terminal)로 위치정보를 전송한다. 자유영역(R1)을 벗어나면 무선제어 단말기(Master terminal)에 자유영역을 이탈했다는 메시지와 제어장치(200)(c,d,e)에는 경적음(Beep sound)과 LED 점멸이 같이 작동하도록 전달한다.
2) R2 : 2차 경고 영역(2nd Warning Zone)
이 구역에서는 무선제어 단말기(Master terminal)의 LCD 디스플레이 상에 '2차 경고 영역 이탈'정보를 전달한다. 또한 이탈 제어장치(Asset) f, g의 위치를 뿌려준다.
한편 이탈된 제어장치(Asset) f, g는 자유영역 이탈시 기 설정된 경고 메시지로 주기적으로 진동을 전달한다.
3) R3 : 인비저블 펜스의 한계 영역
한계영역에 도달된 제어장치(200) f, g 에게는 전기 자극이 전달되며, 한계영역에 접근할수록 그 세기는 점점 커진다. 여기서 전기 자극은 을 10초를 넘지 않도록 제공한다. 이후에 제어장치(200)가 전자울타리를 넘은 것으로 간주되면 음성, 진동, 전기자극 등을 일정한 주기를 가지고 반복 전달할 수 있도록 한다.
한편 무선제어 단말기(Master terminal)(100)에게는 이탈 제어장치(200)의 위치 정보 및 '한계영역(Limit Line)'을 이탈했다는 메시지를 전달한다다.
또한 해당 제어장치(200)를 선택하여 직접 신호 정보(전기자극 혹은 진동)를 전달할 수 있다. 이는 필요시만 사용하도록 한다.
또한 해당영역을 벗어나게 되면 제어 명령은 중단하게 된다.
4) 이탈한 제어장치의 return시 signal
제어장치 h는 한계영역(Limit Line)을 완전히 이탈한 상태로, 무선제어 단말기(Master terminal)에서는 해당 제어장치(Asset)의 위치추적이 가능토록 한다.
제어장치 h가 돌아오면 R2,R3 영역의 경고 메시지가 해제되고, R1 영역내에 들어오면 다시 R2, R3 영역이 활성화 모드(active mode)로 전환된다.
네트워크 구성이 가능한 RF 양방향 통신 무선 모뎀을 사용하여 I-Fence system을 구성하는 것에 대해 설명하면 다음과 같다.
먼저 기본적으로 하나의 무선제어 단말기(Master terminal)로부터 스타 네트워크를 구성하여 제어장치(Asset device)를 관리한다.
하나의 무선제어 단말기(Master terminal)가 구성된 네트워크 상에서 조정자(Coordinator)의 역할을 수행한다.
또한 네트워크 ID / 그룹(Group) ID / Device ID 부여로 그룹 관리가 가능하다.
또한 무선제어 단말기(Master terminal)를 중심으로 양방향 통신이 가능하여 LOS(Line of Sight) 영역 내에 제어장치(Asset device)가 위치하는 경우 각 제어장치(Asset device)로부터 주기적으로 받은 위치 정보를 현재 무선제어 단말기(Master terminal)의 GPS 위치정보와 비교하여 거리 및 방위각을 계산하여 각 제어장치(Asset device)의 위치 및 상태 정보를 모니터링 할 수 있다.
또한 제어장치(Asset device)에서 확인된 GPS 위치/방위 정보가 미리 설정된 조건에서 벗어나는 이벤트가 발생하는 경우, 미리 설정된 시나리오에 따라 제어장치(Asset device)에서 무선제어 단말기(Master terminal)로 알림을 발생하여 전송하고, 각 제어장치(Asset device)의 위치정보/상태정보를 무선제어 단말기(Master terminal)로 전송하고 무선제어 단말기(Master terminal)에서 전송 데이터를 판단하여 해당 응답에 대응한다.
또한 무선제어 단말기(Master terminal)에서 각 제어장치(Asset device)로부터 위치정보 및 상태정보를 기 설정한 특정주기로 주기적으로 수신받아 내부 설정된 조건에 따라 알림을 발생시키고 사용자가 해당 응답에 대응하도록 한다.
또한 수 개의 무선제어 단말기(Master terminal)를 구현하고, 트리/메쉬 네트워크 등의 네트워크 구성방식을 적용/구성하여 운용하면 라우팅 기능을 이용하여 유효영역(coverage) 및 모니터링 가능한 제어장치(Asset device)의 수를 확장할 수 있다.
즉, 무선제어 단말기(Master terminal, 100)에 조정자(Coordinator) 기능 + 중계기 기능을 설정하면 무선제어 단말기(Master terminal, 100) 간 통신 또는 각 무선제어 단말기(Master terminal)와 본부(Headquarter) 간 양방향 통신을 이용하면 본부의 주 무선제어 단말기(Headquarter Master terminal) 또는 컴퓨터에서 전체적으로 단말의 상태 상황을 관리할 수 있다.
또한 각 무선제어 단말기(Master terminal)에서의 관리 데이터를 본부의 주 무선제어 단말기(Headquarter Master terminal)로 전송하면 본부의 주 무선제어 단말기(Headquarter Master terminal)에서 이를 취합 관리할 수 있다.
도 12는 도 11의 펜스 모드의 동작을 보인 흐름도이다.
적용하는 양방향 무선통신 방식의 네트워크 구성 프로토콜에 맞게 무선제어단말기와 제어장치간 네트워크가 구성되며, 무선제어단말장치와 제어장치 간에서는 네트워크형태 구성을 통한 그룹 형성과 Device ID 부여를 통하여 하나의 양방향 통신 가능한 그룹을 구성한다.
그러면 무선제어 단말기(100)는 자신의 GPS 정보를 이용하여 조정자(Coordinator) 기준점(Reference Position) 위치 지정을 수행한다(ST58).
그런 다음 무선제어 단말기(100)는 제어장치(200)로 기준점(Reference Position)을 전송하고(ST59), 동작조건을 전송한다(ST60).
또한 제어장치(200)는 기준점을 저장하고, 동작영역(Working Boundary)을 계산하여 저장하고, 이벤트 발생조건을 저장하고, GPS /상태정보 보고 주기를 저장하고, GPS / 상태정보 감시를 수행한다(ST61).
또한 제어장치는 Initial GPS/상태정보 보고를 수행하고, 주기적으로 정보를 송신하며, 이벤트 발생시 알림(Alarm) 전송을 수행한다(ST62).
그래서 무선제어 단말기(100)는 제어장치(200)로부터 수신(Receive) 승인(ST63), 제어장치의 초기 GPS/상태정보 전송(ST54)을 받으면, 클라이언트 디바이스 리스트 작성(Client devices List-up)을 수행하고, 초기 파라미터 설정(Initial parameter setup)을 수행하며, 이력(History) 저장을 수행한다(ST64)
도 13은 도 1을 펜스 모드에 적용시 다른 작동예를 보인 개념도이다.
그래서 초기 기준점 설정(reference position setting)을 수행한다.
그리고 무선제어 단말기(Master terminal)가 초기 기준점 위치를 확정하고, 각 제어장치(Asset device)로 설정값을 전송한다. 이때 설정값 전송은 다음과 같다.
- 초기 기준점 위치(reference position)
- 한계 경계영역의 값(Boundary limit rule value) 1 / 2 / 3 설정
- 이벤트 발생 조건 전송 [boundary 벗어나는 조건]
- 각 제어장치(Asset device) 위치정보 보고 주기 설정
또한 무선제어 단말기(Master terminal)는 초기 설정위치를 기준점으로 설정하고, 통신가능 유효영역(coverage) 내에서 임의 이동이 가능하다. 이때 제어장치들과의 LOS(Line Of Sight) 통신가능영역을 벗어나면 통신구역 외에 있는 제어장치(Asset device)에 대한 정보 수신은 불가하게 된다.
각 제어장치(Asset device)는 무선제어 단말기(Master terminal)의 위치와 무관하게 초기 기준점 위치로부터의 조건 반경 이내에 존재하는 경우는 주기적인 위치/상태정보를 전송한다.
또한 설정조건에 따른 이벤트 발생시에는 주기와 관계없이 무선제어 단말기(Master terminal)로 알림 신호를 전송한다.
또한 무선제어 단말기(Master terminal)는 현재의 자신의 위치에서부터 이벤트를 발생시킨 제어장치(Asset device)를 확인하고 감시하는 것이 가능하다.
또한 이는 이벤트를 기준으로 한 동작이므로 전력 소모 효율화를 도모할 수 있다.
또한 무선제어 단말기(Master terminal)의 이동 은 어디나 가능하나, 제어장치(Asset device)와의 LOS(Line Of Sight) 통신 가능영역을 벗어나면 정보수집이 불가하게 된다.
이러한 펜스 모드의 세부운용 시나리오는 다음과 같다.
먼저 펜스 모드는 양떼 목장 및 소 목장과 같이 제어장치(Asset device)의 움직임이 시간에 따라 그리 크지 않은 제어장치(Asset) 관리의 경우에 적합하다다.
무선제어 단말기(Master terminal)의 초기 설정위치(Reference position)를 각 제어장치(Asset device)로 전송하고, 제어장치(Asset device)는 무선제어 단말기(Master terminal)의 설정 위치로 부터 이동 가능한 유효 반경의 이벤트 조건을 설정한다.
또한 각 제어장치(Asset device)는 주기적으로 자신의 GPS 정보 확인 후 설정위치(reference position)로 부터 거리 계산하고, 설정위치(reference position)에 대한 설정조건 대비 이벤트가 발생하는 경우만 자신의 위치정보 및 상태정보를 송신한다.
각 제어장치(Asset device)는 현재 무선제어 단말기(Master terminal)의 위치와 관계없이 초기 설정위치(reference position)를 기준으로 일정 경계영역의 조건 내에서 조건 동작하므로 이벤트 발생시의 무선제어 단말기(Master terminal)의 위치는 무관하게 된다.
무선제어 단말기(Master terminal)가 감시를 위하여 초기 기준점 설정 위치에서 벗어나더라도 통신가능범위에 있으면 이벤트를 발생시킨 제어장치(Asset device)로부터 받은 위치 정보를 자체 무선제어 단말기(Master terminal)의 현재 GPS 위치 정보와 비교하여 거리 및 방위각을 계산하여 위치 추적이 가능하다.
초기 설정위치 대비 설정된 경계영역(boundary)을 벗어나지 않는 경우는 이벤트 미발생상태 이므로 이벤트를 송신하지 않는다. 이를 통해 전력 소모의 효율화를 도모할 수 있다.
단, 주기적으로 자신의 위치 정보는 무선제어 단말기(Master terminal)로 송신하여 전체 관리 가능하도록 한다. 무선제어 단말기(Master terminal)의 사용자는 각 제어장치(Asset device)의 행동 양상을 감안하여 제어장치(Asset device)의 위치정보 및 상태정보의 보고주기를 설정할 수 있다. 그래서 30초 / 1분 / 3분 / 5분 등으로 설정하여 전력소모의 효율화를 도모할 수 있다.
도 14는 도 13의 펜스 모드의 동작을 보인 흐름도이다.
먼저 무선제어 단말기(100)는 GPS 정보를 이용하여 초기설정(initial reference) 위치 지정을 수행한다(ST71). 그리고 무선제어 단말기(100)는 제어장치(200)로 초기조건(Initial Condition)과 파라미터(Parameter)를 전송하고, 설정 승인 및 보고내용을 전송받는다(ST72).
또한 제어장치(200)는 설정위치(reference position)를 저장하고, 동작영역을 계산하여 저장하며, 이벤트 발생 조건을 저장하고, GPS 및 상태정보 보고 주기를 저장한다(ST73).
그래서 제어장치(200)는 GPS 정보 수집 후 주기적으로 위치간 격차(Position Difference)를 계산하여(ST74), 주기적으로 GPS 및 상태정보 보고를 무선제어 단말기(100)로 전송한다.
또한 제어장치(200)는 설정조건을 검색하여 이벤트 발생을 수행하고(ST76), 1차 알림발생 보고(1st Alarm Event Report)를 무선제어 단말기(100)로 전송한다.
그러면 무선제어 단말기(100)는 GPS 및 상태정보를 분석하고, 정보를 저장하고, 명령어 발생(Command generation)을 수행한다..
그런 다음 무선제어 단말기(100)는 제어장치(200)로 적절한 행동을 위한 첫 번째 명령(1st Command for proper action)을 전송한다. 그러면 제어장치(200)는 명령에 따른 행동(Action by command)을 수행하고, 승인 및 보고(Report)를 전송한다(ST80). 그래서 제어장치는 무선제어 단말기(100)로 명령에 대한 응답(Command response) 승인 및 결과보고(result report)를 전송한다(ST81).
또한 제어장치(200)는 주기적으로 위치간 격차(Position Difference)를 계산하여(ST82), 주기적인 GPS 및 상태정보를 무선제어 단말기(100)로 전송한다(ST83).
그러면 무선제어 단말기(100)는 GPS 및 Status 정보를 분석하고, 주기적인 정보를 저장한다(ST84).
또한 제어장치(200)는 위치간 격차(Position Difference)를 계산하고, 설정조건을 검색하고, 이벤트 발생을 수행한다(ST85).
그리고 제어장치(200)에서 무선제어 단말기(100)로 N-th Alarm Event Alarm 이 전송된다(ST86).
그러면 무선제어 단말기(100)는 GPS 및 Status 정보를 분석하고, 정보를 저장하며, 명령어 발생(Command generation)을 수행한다(ST87).
또한 무선제어 단말기(100)는 제어장치(200)로 적절한 행동을 위한 N번째 명령(N-th Command for proper action)을 전송하게 되고(ST88), 제어장치(200)는 명령에 따른 행동(Action by command)을 수행하며, 승인 및 보고 정보를 전송한다(ST89).
또한 제어장치(200)의 명령에 대한 응답(Command response) 승인 및 결과보고(result report)는 무선제어 단말기(100)로 전송된다(ST90).
도 15는 도 1을 트래킹 모드에 적용시 일 작동예를 보인 개념도이다.
먼저 각 제어장치(Asset device)는 주기적인 위치/상태정보만을 전송한다.
또한 무선제어 단말기(Master terminal)는 각 제어장치(Asset device)가 전송하는 주기적인 위치정보와 상태정보를 분석하여 무선제어 단말기(Master terminal) 내 시나리오에 따라 설정조건에 부합하는지 여부를 판단한다.
무선제어 단말기(Master terminal)에서 모든 제어장치(Asset device)의 위치 및 상태정보를 모니터링하고 관리하며, 설정조건에 따른 이벤트를 사용자에게 알림(alarm)으로 알려준다.
사용자는 알림(alarm) 확인 후 해당하는 명령어를 제어장치(Asset device)로 전송하고 제어장치(Asset device)는 무선제어 단말기(Master terminal)로부터 명령어를 받으면 해당 동작(sound, vibration, electric stimulation, Recording 등)을 수행한다.
제어장치(Asset device)는 설정된 주기로 위치 및 상태정보를 전송하므로 항상 모뎀 및 GPS ON 상태를 유지한다. 이때 데이터 전송주기가 짧기 때문에 전력 소모가 많게 된다.
모든 제어장치(Asset device)에 대한 모니터링/관리 및 이벤트 발생여부는 무선제어 단말기(Master terminal)가 판단하므로 시스템 관리관점에서 운용효율은 좋게 된다.
무선제어 단말기(Master terminal)와 제어장치(Asset device) 간의 통신 가능 거리는 최대 경계영역(boundary)과 동일하다. 이는 무선제어 단말기(Master terminal)가 움직이는 반경이 경계영역이기 때문이다.
무선제어 단말기(Master terminal)가 이동하는 경우에 대해서 제어장치(Asset device)를 같이 이동할 수 있도록 관리하는 것도 가능하다.
또한 트래킹 모드의 세부운용 시나리오는 다음과 같다.
먼저 이러한 트래킹 모드는 사냥견(Hunting dog)과 같이 제어장치(Asset device)의 움직임이 빠른 경우의 제어장치 관리에 사용한다.
그래서 초기 무선제어 단말기(Master terminal)에서 제어장치(Asset device)의 위치정보 및 상태정보 보고 주기를 설정한다.
각 제어장치(Asset device)는 자신의 GPS 정보 확인 후 무선제어 단말기(Master terminal)로 자신의 위치정보 및 상태정보를 주기적으로 송신한다.
무선제어 단말기(Master terminal)는 움직이는 제어장치(Moving Asset)로부터 주기적으로 정보를 수신하고 이를 자신의 위치정보와 비교하여 어느 위치에 있는지 확인한다. 이때 일정시간 정보수신이 없거나 같은 위치의 정보인 경우 알림(alarm)을 발생한다.
또한 임의로 제어장치(Asset device)를 설정하여 정보를 요청할 수 있다.
주기적으로 수신된 각 제어장치(Asset device)의 위치 정보는 무선제어 단말기(Master terminal)에서 전체 관리한다.
설정된 경계영역을 벗어나는 경우 무선제어 단말기(Master terminal)에서 계산하여 알림(alarm)을 발생시킨다.
해당 알림(alarm)의 상태에 따라 사용자가 해당 제어장치(Asset device)로 다양한 명령어(전기자극, 진동, 음성)를 송신한다.
제어장치(Asset device)는 무선제어 단말기(Master terminal)가 전송하는 명령어에 대해 응답한다.
무선제어 단말기(Master terminal)의 사용자는 각 제어장치(Asset device)의 행동 유형을 감안하여 제어장치(Asset device)의 위치정보 및 상태정보의 보고 주기를 설정할 수 있다.
무선제어 단말기(Master terminal)는 제어장치(Asset device)로부터 받은 위치 정보를 자체 GPS 위치 정보 기준점과 비교하여 거리 및 방위각을 계산하여 위치 추적(tracking)하여 모니터링하거나 제어(Control)하는 것이 가능하다.
무선제어 단말기(Master terminal)의 전체 모니터링 유효영역(coverage)은 양방향무선 통신가능반경과 동일하다.
도 16은 도 15의 트래킹 모드의 동작을 보인 흐름도이다.
먼저 무선제어 단말기(100)는 동작조건(Operation condition) 전송을 수행하여(ST91), 초기조건(Initial Condition) 및 파라미터(Parameter)를 제어장치(200)로 전송한다(ST92).
그러면 제어장치(200)는 동작 경계영역을 계산하여 저장하고, GPS 및 상태정보 보고 주기를 저장하며(ST93), 무선제어 단말기(100)로 설정 승인 및 보고내용을 전송한다.
또한 제어장치(200)는 GPS 정보를 수집하고, 상태정보 데이터(Status data)를 수집하며, 보고 주기를 확인하고, 주기적으로 위치 및 상태 보고를 작성하고, 긴급 알림(emergency alarm)을 작성한다(ST94).
그리고 제어장치(200)는 주기적으로 GPS 및 상태정보 보고(Status Report)를 무선제어 단말기(100)로 전송한다(ST95).
무선제어 단말기(100)는 GPS 및 상태정보를 분석하고, 정보 저장을 수행한다(ST96).
또한 무선제어 단말기(100)는 자신의 위치를 수집하고, 위치간 격차(Position Difference)를 계산하며, 설정조건을 검색한다(ST97).
그래서 무선제어 단말기(100)에서 알림 이벤트가 발생하면(ST98), 무선제어 단말기(100)는 알림 이벤트를 처리한다(ST99).
또한 무선제어 단말기(100)는 적절한 행동을 위한 명령(Command for proper action)을 제어장치(200)에 전송하고, 제어장치(200)는 명령에 의한 행동(Action by command)을 수행하며, 승인 및 보고를 전송한다(ST101). 그러면 명령어 응답 승인 및 결과보고는 제어장치(200)에서 무선제어 단말기(100)로 전송된다(ST102).
또한 제어장치(200)는 주기적으로 위치 및 상태 보고를 작성하고, 긴급 알림(emergency alarm)을 발생시킨다(ST103).
그러면 제어장치(200)에서 무선제어 단말기(100)로 주기적으로 GPS 및 상태정보 보고(Status Report)가 전송되고(ST104), 무선제어 단말기(100)는 GPS 및 상태 정보를 분석하고, 정보 저장을 수행한다(ST105).
도 17은 본 발명에서 음성처리를 수행하는 예를 보인 개념도이다.
무선제어 단말기(Master terminal)에서 전달되는 음성 이름 명령(Voice Name command)으로도 작동하는 제어장치(Asset device)로 음성명령을 물리적 명령으로 변환시키도록 한다.
제어장치(Asset device)가 통신반경 내에 있는 경우 음성으로 이미 저장되어 있는 제어장치(Asset device)의 이름과 명령을 부르면(ST111), 해당코드가 전송된다(ST112). 그러면 해당 제어장치(Asset device)에서는 이미 코드(code)로 저장되어 있는 음성명령(정지, 돌아와, 등등)을 해당 제어장치(Asset device)로 전달하여 해당 명령을 수행하게 된다(ST113).
또한 본 발명은 카메라 모듈을 추가적으로 장착할 수 있다.
즉, 트래킹 모드(Tracking mode)에서 제어장치(Asset device)를 가지고 이동하는 목적물(사냥견, 사람, 기타 목적물)이 긴급한 상황이 발생한 경우, 제어장치(Asset device)에 설치되어 있는 카메라를 통하여 현지 상황을 동영상 혹은 정지화면으로 촬영하여 무선제어 단말기(Master terminal)에 전달하여 표시가 가능도록 한다.
이를 위한 설치방법은 제어장치(Asset device)와 일체형으로 설치할 수도 있고, 유/무선을 통한 분리형으로 설치할 수도 있다.
이때의 기본기능은 카메라 모듈에 의한 동영상 또는 정지영상의 촬영이 가능하고, 음성녹음을 포함한다.
또한 무선제어 단말기(Master terminal)에서는 미리 설정한 조건(촬영 매수, 촬영시간)의 동영상 또는 정지영상을 촬영하여 일시 저장할 수 있는 메모리를 포함할 수 있다.
이때 메모리의 위치는 카메라 모듈 내부 혹은 분리형으로 설치될 경우 제어장치(Asset device) 본체에 설치할 수 있다.
이때 디바이스별 프로세스(process)는 다음과 같다.
- 제어장치(Asset device) : 무선제어 단말기(Master terminal)로부터 요청이 있을 경우, 미리 설정한 조건(촬영 매수, 촬영시간)의 동영상 또는 정지영상을 촬영하여 무선제어 단말기(Master terminal)로 무선 전송한다.
- 무선제어 단말기(Master terminal) : 사용자가 필요하다고 생각할 때 제어장치(Asset device)에 촬영 및 전송 요청하여, 회신된 동영상 또는 정지영상을 LCD에 표시하여 보여주고, 또한 저장 가능하다.
또한, 각 무선제어 단말기 및 제어장치의 위치 정보 및 이동정보에 대한 신뢰도를 높이기 위하여 전자나침반 및 가속도 센서를 추가 장착할 수 있다.
가속도 센서는 제어장치의 이동 가속도를 측정하여 이를 GPS 수신정보와 결합하여 좀 더 정확한 위치정보를 추출할 수 있으며 전자나침반은 지자기센서를 이용하여 무선제어 단말기 자체의 위치정보와 수신된 제어장치의 위치정보를 이용 정확한 방위정보를 추출하여 제공할 수 잇다.
도 18은 본 발명에서 펜스 범위를 확장하는 예를 보인 개념도이다. 도 18에서 (a)는 하나의 무선제어 단말기를 이용한 작은 영역에 적용한 예를 보인 것이고, (b)는 양방향 통신 RF 모뎀 솔루션을 사용한 다수개의 무선제어 단말기에 펜스 범위를 확장하여 넓은 영역에 적용한 예를 보인 것이다.
그래서 통신거리 확보를 위하여 수 개의 무선제어 단말기를 운용하고 각 무선제어 단말기에 라우터 기능을 추가하면 무선통신 운용 영역 확장이 가능하다.
이를 위해 각 무선제어 단말기에 ID 를 부여하여 각 무선제어 단말기(Master terminal)내의 관리 그룹을 설정하여 운용한다.
무선제어 단말기는 기본적으로 스타 네트워크를 구성하고 부가적으로 중계기 기능을 구현하고 트리/메쉬 네트워크 등을 구현한다면 면 수 개의 무선제어 단말기(Master terminal)의 정보를 하나의 HQ(Headquarter) 무선제어 단말기(Master terminal)에서 수집하여 감시가 가능한 구조로 구현할 수 있다.
무선제어 단말기(Master terminal)는 자신의 유효영역(coverage) 내의 단말기를 통제/감시하는 기능과 관리 정보 및 상태를 HQ 무선제어 단말기로 전송하는 기능을 갖도록 구현할 수 있다.
HQ(Headquarter) 무선제어 단말기(Master terminal)에서는 전체 유효영역(coverage) 내의 단말의 상태를 관리한다.
HQ(Headquarter)의 감시 프로그램은 운용 시나리오에 따라 프로그램화 된다.
도 18의 (a)에서와 같이 하나의 Master Post 구현/운용 구조에서의 동작은 다음과 같다.
도 18의 (a)와 같이 하나의 무선제어 단말기(Master terminal)를 중심으로 기본적으로 스타 네트워크를 구성하고 제어장치(Asset device)가 위치하는 경우 각 제어장치(Asset device)로부터 받은 위치 정보를 자체 GPS 위치정보 기준점과 비교하여 거리 및 방위각 계산을 수행한다.
제어장치(Asset device)로부터 전송된 위치/방위 정보가 무선제어 단말기(Master terminal)에 미리 설정된 경계영역을 벗어나는 경우 미리 무선제어 단말기(Master terminal)에 설정된 시나리오에 따라 제어장치(Asset device) 내의 오디오 알림 이나 자극전봉(stimulus electrode)을 동작시키도록 무선제어 단말기(Master terminal)에서 무선제어(별도의 정의된 기능에 따라 동작)를 수행한다.
무선제어 단말기(Master terminal)의 유효 제어영역은 모뎀의 출력 파워와 LOS에 따라 결정되며, 원형 혹은 임의 영역의 유효영역(coverage)에서 동작한다.
또한 도 18의 (b)에서와 같이 수 개의 Master Post 구현/운용 구조에서의 동작은 다음과 같다.
먼저 무선통신 모뎀과 GPS 모듈을 채용한 수개의 무선제어 단말기(Master terminal)를 도 18의 (b)에서와 같이 설정하고 트리/메쉬 네트워크를 구성하는 경우 유효영역(coverage)은 산술적으로 늘어날 수 있으며 중첩되는 부분은 운용 시나리오 상에서 알고리듬으로 처리한다.
또한 각 무선제어 단말기(Master terminal)의 제어범위는 도 18의 (a)에서와 같은 하나의 무선제어 단말기(Master terminal)의 동작과 동일하며 각 제어장치(Asset device)로부터 방위각 및 거리 등의 위치 정보에 따라 각 무선제어 단말기(Master terminal)가 관리하는 구조이다.
각 무선제어 단말기(Master terminal)에서의 관리 데이터를 Headquarter(HQ) 무선제어 단말기(Master terminal)로 전송하면 무선제어 단말기(Master terminal)에서 이를 취합 관리할 수 있다.
각 무선제어 단말기(Master terminal)에 중계기 기능을 설정하면 무선제어 단말기(Master terminal) 간 / 무선제어 단말기(Master terminal)와 Headquarter 간 통신을 이용 전체적으로 단말의 상태 상황을 관리할 수 있다.
무선제어 단말기(Master terminal)의 RF 안테나를 지향성을 갖도록 구현하여 적용하면 임의형상의 유효영역(coverage) 및 거리 확보가 가능하다.
유효영역(coverage) 확보를 위하여 4~6개의 무선제어 단말기를 운용하면 각 경계영역 별로 통제/감시가 가능하며 각 무선제어 단말기에 중계기 기능을 같이 구현하고 트리/메쉬 네트워크를 구성하면 하나의 Headquarter 무선제어 단말기(Master terminal)에서 관리할 수 있다.
도 19는 본 발명에서 제어장치의 구성예를 보인 개념도이다.
그래서 제어장치의 기본 개념은 다음과 같다.
즉, i-Fence의 제어장치(Asset device)는 양방향 무선통신 모뎀 모듈과 GPS 모듈을 포함하여 이들 구동할 수 있도록 하는 회로와 주 전원에 사용되는 배터리가 포함된다.
또한 GPS 수신기의 경우 송수신을 원활하게 하기 위해서는 안테나의 방향이 위성을 가리켜야 하므로 하늘방향을 가리킬 때 수신감도가 가장 증가한다.
제어장치(Asset device)의 특성상 개의 목에 장착시에는 제어장치(Asset device)가 가벼우며, 원활한 위성통신을 위해서는 돌아가지 말아야 하므로 무게중심을 적정하게 유지할 필요가 있다.
균형추 역할을 하도록 충전회로를 포함하는 배터리를 아래에 장착하고 안테나를 포함하는 모든 회로는 상측에 분리하여 배출하므로 원활한 통신환경을 만든다.
도 19에서 상위 부분과 하위 부분의 구성은 다음과 같다.
- 상위 부분(Upper part) : GPS 모듈, 무선통신 모뎀, GPS 패치 안테나, 무선통신 RF 안테나, 기타 회로
- 하위 부분(Lower part) : 충전용 배터리, 충전회로, 전극봉과 충격전달 회로
무선제어 단말기(100)의 GUI 모드 및 버튼 할당을 수행한다.
먼저 사용자의 편의를 위해 펜스 모드(Fence mode), 트래킹 모드(Tracking Mode), 트레이닝 모드(Training Mode)를 제공한다.
기본 모드로 설정된 후에는 Power-On시 항상 설정된 모드로 동작하며 메뉴와 버튼을 통해서 모드를 변경 할 수 있다.
메뉴의 구성은 다음과 같다.
- Mode Menu : 각 모드에 맞는 메뉴를 제공한다.
- Asset : 제어장치(Asset)를 관리하기 위한 메뉴를 제공한다.
- Setup : 시스템을 설정하기 위한 메뉴를 제공한다.
- Group : 그룹을 관리하기 위한 메뉴를 제공한다.
- Mark : GPS를 이용하여 위치를 설정, 표시하고 관리하기 위한 메뉴를 제공한다.
또한 버튼(Key)의 할당은 다음과 같다.
- Mode : 펜스 모드(Fence mode), 트래킹 모드(Tracking Mode), 트레이닝 모드(Training Mode)를 선택 할 수 있다.
- 방향표시 버튼(좌, 우, 위, 아래) : 방향키로 메뉴 동작 및 키패드에서 사용한다.
- Menu : 해당 모드에 대한 메뉴를 나타낸다.
- Enter(Select) 버튼 : 선택한 Mode, 선택한 Menu, 선택한 버튼을 입력한다.
- Stimulation 버튼 : 전기자극을 수행한다.
- Vibration 버튼 : 진동을 수행한다.
- Sound 버튼 : 음성을 수행한다.
- Compass 버튼 : 나침반 모드(Compass Mode)로 전환한다.
- Make 버튼 : 현 GPS 정보를 저장하고, 저장된 정보를 관리 한다.
트레이닝 모드는 특정 제어장치에 대한 제제를 바로 할 수 있게 한 것이다. 제어장치를 가시거리 안에서 사용함을 원칙으로 하며, 오직 선택된 제어장치만을 관리 할 수 있다.
제어장치를 지정하게 되면 Power Off/On시도 지정된 제어장치가 자동 선택 될 수 있게 한다.
지정된 제어장치에게 메뉴 혹은 버튼으로 전기 자극, 진동, 소리 등을 쉽게 지정할 수 있다.
트래킹 모드(Tracking Mode, 이는 Hunting Mode임)는 빠르게 움직이는 제어장치를 관리할 수 있게 한 것이다.
이는 선택된 다수의 제어장치를 관리 할 수 있다. 즉, 무선제어 단말기에서 차례로 정보를 요청한다.
일정시간 이상 한자리에 머물러 있는 경우 혹은 한동안 예정된 보고가 없는 경우에는 알림을 무선제어 단말기(Master terminal)에 전송한다.
제어장치를 지정하게 되면 Power Off/On시도 지정된 제어장치가 자동 선택 될 수 있게 한다.
지정된 제어장치에게 메뉴 혹은 버튼으로 전기자극, 진동, 소리 등을 쉽게 지정할 수 있다.
또한 GPS 정보를 이용하여 새의 위치를 표시할 수 있고 관리 할 수 있다.
도 20은 무선제어 단말기에서 트래킹 모드의 메뉴예를 보인 표이다.
이는 Start, Pause, Resume, Stop으로 구성할 수 있다.
도 21은 무선제어 단말기에서 펜스 모드에서 기본 화면의 처리예를 보인 개념도이다.
그래서 펜스 모드(Fence Mode)는 느리게 움직이는 다수의 제어장치를그룹으로 관리 한다.
또한 제어장치를 지정하여 전기자극, 진동, 소리 제제를 할 수 있다.
또한 전자울타리(fence)의 종류는 원형 펜스(Circle Fence), 사용자 지정형상 펜스(User Drawing Fence), GPS 데이터 기준 움직이는 펜스(GPS Input Fence)의 3가지로 구성 할 수 있다.
그래서 선택된 전자울타리(fence)가 기본 화면이 된다.
도 22는 무선제어 단말기에서 펜스 모드의 일 메뉴예를 보인 표이다.
그래서 메뉴는 New 선택시, Name, Type, Boundary로 구성할 수 있다. 또한 Type에는 Circle, User Input, Marked Position으로 구성할 수 있다. 또한 Boundary는 1st Boundary, 2nd Boundary, 3rd Boundary로 구성할 수 있으며, 그 각각은 On/Odd, 1Sec~30Min, Shock/Vib/Snd로 구성할 수 있다.
도 23은 무선제어 단말기에서 펜스 모드의 다른 메뉴예를 보인 표이다.
그래서 메뉴는 List와 Set으로 구성할 수 있으며, List에는 View, Delete, Select를 서브메뉴로 구성할 수 있고, Set에는 To All, To Group, To Device의 서브메뉴로 구성할 수 있다.
도 24는 무선제어 단말기에서 컴퍼스 모드의 기본 화면의 구성예를 보인 개념도이다.
이는 한 화면에 전자울타리(fence)의 유효영역(coverage)을 표시하고 해당 유효영역(coverage)내에서 제어장치(200)의 분포상태 및 상황을 감시할 수 있도록 하고, 기본적인 나침반 기능을 기준으로 절대좌표 및 상대거리를 표시할 수 있도록 한다.
도 25는 무선제어 단말기에서 제어장치(asset)를 관리하기 위한 제어장치 메뉴의 예를 보인 표이다.
이는 제어장치를 관리하기 위한 메뉴이다.
도 26은 무선제어 단말기에서 그룹을 관리하기 위한 메뉴인 그룹 메뉴의 예를 보인 표이다.
이는 그룹을 관리하기 위한 메뉴이다.
도 27은 무선제어 단말기에서 시스템을 관리하기 위한 셋업 메뉴의 예를 보인 표이다.
이는 시스템을 관리하기 위한 메뉴이다.
도 28은 무선제어 단말기에서 마크 메뉴의 예를 보인 표이다.
이는 현 위치의 GPS 정보를 마크(Mark)하고, 이미 마크된 리스트를 관리하기 위한 메뉴이다.
도 29는 무선제어 단말기에서 모드별 제어명령 버튼 구성의 예를 보인 개념도이다.
이는 트레이닝 모드(Training mode)에 사용되는 직접 명령키와 펜스 모드와 트래킹 모드에서 사용되는 제어버튼으로 구성되며, 모든 모드에서 제어가 가능하다.
이와 같이 본 발명은 다음과 같은 기능을 구현하였다.
- 네트워크 구성이 가능한 양방향 무선통신 솔루션을 이용한 인비저블 펜스 구현.
- 인비저블 펜스 기능을 가지는 동시에 목적물의 트래킹 기능을 가지고 동물 훈련을 공용으로 사용 가능한 기능을 가지도록 구현. 여기서 Menu의 구성은 인비저블 펜스 모드(Invisible fence mode), 트래킹 모드(Tracking mode) 및 직접 명령어를 전달하기 위한 트레이닝 모드 버튼(Training mode button)을 직접 설치한다.
- 무선제어 단말기(Master terminal)에 설정된 시나리오에 따라 대상물(사람, 동물, 기타 움직이는 목적물)에게 직접 스피커를 통한 음성 전달 혹은 녹음된 음성을(recorded voice command and one way voice communication) 전달하는 기술(예, "stop", "Get Back").
- 해당 제어장치에 진동, 전기적 자극, 혼 소리(Horn Sound), 경적음 소리, LED 점멸등을 전달하는 방법과 전달하는 과정에서 인비저블 펜스에 가까이 접근할수록 각 동작들을 변화시키는 기술.
- 펜스 모드(Fence mode)에서는 제어장치에서 이벤트 발생시 설정된 조건에 따라 직접 자신이 명령어를 수행하고, 이에 대한 리포트를 동시에 무선제어 단말기(Master terminal)에 제공하는 기술과 무선제어 단말기(Master terminal)에서 제어장치(Asset device)에 정보를 요청하여 해당정보를 받도록 하는 기술.
- 트래킹 모드(Tracking mode)에서는 펜스 모드(Fence mode) 하에서 트래킹 모드(Tracking mode)를 설정, 사용하는 기술과 펜스 모드(Fence mode)를 사용하지 않는 경우 제어장치(Asset device)는 단지 자신의 정보만을 무선제어 단말기(Master terminal)에 전달하는 기술과 무선제어 단말기(Master terminal)에서 제어장치(Asset device)에 정보를 요청하여 해당정보를 받도록 하는 기술.
- 트래킹 모드(Tracking mode)에서 제어장치(Asset device)에 설치되어 있는 카메라를 통하여 현지 상황을 동영상 혹은 정지화면으로 촬영하여 무선제어 단말기(Master terminal)에 전달하여 표시가 가능도록 하는 기술.
- 무선제어 단말기(Master terminal)에서 전달되는 음성 이름 명령어(Voice Name command)로도 작동하는 제어장치(Asset device)로 음성명령을 물리적 명령으로 변환시키도록 하는 기술
- 무선제어 단말기(Master terminal)를 중심으로 제어장치(Asset device)가 위치하는 경우, 무선제어 단말기(Master terminal)와 각 제어장치(Asset device)는 서로 가지고 있는 위치정보를 자체 GPS 위치 정보 기준과 비교하여 거리 및 방위각을 계산하고 설정된 조건에 따라 명령을 전달 또는 수행하는 기술.
- 무선통신 모뎀만으로 인비저블 펜스를 구현하는 기술(이 경우, 방위 및 거리만 제공)
- 제어장치(Asset device) 내에서 GPS 기술과 양방향 무선통신 모뎀의 통신을 통하여 일정 인비저블 펜스에서 대상물이 전자울타리 이탈 후 복귀시 무선제어 단말기(Master terminal) 및 제어장치(Asset device)가 동작하는 기술.
- 인비저블 펜스(Invisible fence)의 설정기술과 그 흐름.
- 인비저블 펜스의 내부 H/W구성 및 구동 솔루션.
- 무선제어 단말기(Master terminal)에서의 데이터 관리 기술.
- 인비저블 펜스의 영역이 원이 아닌 자유영역을 지정하고 구성하는 기술술.
- 유효영역(coverage) 확대를 위해서 스타 네트워크 개념으로 2개 이상의 무선제어 단말기(Master terminal)를 운용하여 통제/감시 범위를 확장하여 관리하는 기술.
- 관리대상인 목적물의 일괄 관리를 위해서 무선제어 단말기(Master terminal)내 메모리를 이용하여 컴퓨터 내에서 목적물의 특성(이탈횟수, 이탈방향 추적, 시기, 이탈 위치 등)을 분석하고, 관리대상 제어장치(Asset device) 전체의 현재 상태(Fence내 존재, 이탈 정보 등)를 가시적으로 확인할 수 있는 기술(예, 제어장치 전자 현황판).
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 한정하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 따라서 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 응용할 수 있고, 이러한 응용도 하기 특허청구범위에 기재된 기술적 사상을 바탕으로 하는 한 본 발명의 권리범위에 속하게 됨은 당연하다 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 인비저블 전자울타리 시스템의 개념도이다.
도 2는 도 1에서 무선제어 단말기의 일 예를 보인 상세블록도이다.
도 3은 도 1에서 무선제어 단말기의 다른 예를 보인 상세블록도이다.
도 4는 도 1에서 제어장치의 일 예를 보인 상세블록도이다.
도 5는 도 1에서 제어장치의 다른 예를 보인 상세블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 인비저블 전자울타리 시스템의 제어방법을 보인 흐름도이다.
도 7은 도 6에서 펜스 모드의 동작예를 보인 상세흐름도이다.
도 8은 도 6에서 트래킹 모드의 동작예를 보인 상세흐름도이다.
도 9는 도 6에서 트레이닝 모드의 동작예를 보인 상세흐름도이다.
도 10은 본 발명을 동물인 경우에 적용하는 예를 보인 개념도이다.
도 11은 도 1을 펜스 모드에 적용시 일 작동예를 보인 개념도이다.
도 12는 도 11의 펜스 모드의 동작을 보인 흐름도이다.
도 13은 도 1을 펜스 모드에 적용시 다른 작동예를 보인 개념도이다.
도 14는 도 13의 펜스 모드의 동작을 보인 흐름도이다.
도 15는 도 1을 트래킹 모드에 적용시 일 작동예를 보인 개념도이다.
도 16은 도 15의 트래킹 모드의 동작을 보인 흐름도이다.
도 17은 본 발명에서 음성처리를 수행하는 예를 보인 개념도이다.
도 18은 본 발명에서 펜스 범위를 확장하는 예를 보인 개념도이다.
도 19는 본 발명에서 제어장치의 구성예를 보인 개념도이다.
도 20은 무선제어 단말기에서 트래킹 모드의 메뉴예를 보인 표이다.
도 21은 무선제어 단말기에서 펜스 모드에서 펜스영역의 설정방법을 보인 개념도이다.
도 22는 무선제어 단말기에서 펜스 모드의 일 메뉴예를 보인 표이다.
도 23은 무선제어 단말기에서 펜스 모드의 다른 메뉴예를 보인 표이다.
도 24는 무선제어 단말기에서 컴퍼스 모드의 기본 화면의 구성예를 보인 개념도이다.
도 25는 무선제어 단말기에서 제어장치(애셋)를 관리하기 위한 애셋 메뉴의 예를 보인 표이다.
도 26은 무선제어 단말기에서 그룹을 관리하기 위한 메뉴인 그룹 메뉴의 예를 보인 표이다.
도 27은 무선제어 단말기에서 시스템을 관리하기 위한 셋업 메뉴의 예를 보 인 표이다.
도 28은 무선제어 단말기에서 마크 메뉴의 예를 보인 표이다.
도 29는 무선제어 단말기에서 모드별 제어명령 버튼 구성의 예를 보인 개념도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 무선제어 단말기
200 : 제어장치
300 : 유효영역(coverage)

Claims (24)

  1. 네트워크 구성이 가능한 양방향 통신 RF modem 모듈을 이용하여 제어장치(200)의 활동 영역을 인비저블 펜스(invisible fence)인 제한영역 내로 규제하도록 제어하는 무선제어 단말기(100)와;
    상기 무선제어 단말기(100)에서 제공하는 명령을 받아 수행하는 제어장치(200);
    를 포함하여 구성되고,
    상기 무선제어 단말기(100)는 복수개로 구성되고, 복수개의 상기 제어장치(200) 각각에 대한 그룹 관리를 수행하고,
    상기 무선제어 단말기(100)는 스타 네트워크에 의해 복수개의 제어장치들과 양방향 통신 RF 모뎀 통신으로 연결되고,
    상기 무선제어 단말기(100)는 트리 구조 또는 메쉬 네트워크를 구성하여 여러 개의 스타 네트워크를 묶어서 상기 복수개의 상기 제어장치(200)에 대한 그룹 관리를 수행하고,
    상기 제어장치(200)는 GPS 안테나 모듈을 포함하여 상대적으로 가벼운 GPS 안테나 모듈부를 구성하고, 배터리 및 PCB를 포함하여 상대적으로 무거운 본체부로 구분되어 구성하고, 상기 본체부에 충전회로를 포함하는 배터리를 위치시키고, 상기 GPS 안테나 모듈부에 회로를 포함하여 구성시키며, 또한 상기 본체부는 동물의 목에 착용시 균형있게 밀착되고 이동이 가능한 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 인비저블 전자울타리 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 무선제어 단말기(100)는,
    상기 무선제어 단말기(100)의 동작 상태를 표시하는 LCD GUI(101)와;
    상기 무선제어 단말기(100)에서 상태를 표시하는 상태 LED(102)와;
    상기 무선제어 단말기(100)의 상태를 사용자에게 알려주기 위한 오디오 알림 장치, 또는 진동 알림 장치, 또는 시각적 알림 장치와;
    상기 무선제어 단말기(100)의 동작을 제어하고 정보 및 명령을 저장하는 CPU 및 메모리(103)와;
    상기 무선제어 단말기(100)에서의 위치정보 처리를 수행하는 GPS(104)와;
    상기 무선제어 단말기(100)에 대해 사용자가 명령을 입력하도록 하는 키패드 및 버튼(105)과;
    상기 무선제어 단말기(100)에서 상기 제어장치(200)와 통신을 수행하도록 하는 RF 모뎀(106)과;
    상기 무선제어 단말기(100)의 전원을 관리하는 PM(Power Manager)(107)과;
    상기 무선제어 단말기(100)에서의 진단 및 모니터링을 수행할 수 있도록 하는 진단 및 모니터링 포트(Diagnosis & Monitoring port)(108)와;
    상기 무선제어 단말기(100)에서 전원을 공급하는 배터리(Battery)(109);
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 인비저블 전자울타리 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 무선제어 단말기(100)는,
    상기 무선제어 단말기(100)의 동작을 제어하는 CPU(110)와;
    상기 CPU(110)의 제어를 받고 양방향 통신 RF 모뎀 통신 처리를 수행하는 네트워크 구성이 가능한 양방향 통신 RF 모뎀 모듈(120)과;
    상기 CPU(110)의 제어를 받고 위치정보 처리를 수행하는 GPS 모듈(130)과;
    상기 CPU(110)의 제어를 받아 명령 및 정보를 저장하는 메모리(140)와;
    GPS의 성능을 보완하여 정확한 위치추적이 가능하도록 상기 CPU(110)의 제어를 받는 가속도 센서 및 전자 나침반(150)과;
    상기 CPU(110)의 제어에 따라 상기 무선제어 단말기(100)에서의 인비저블 전자울타리 동작에 대한 상황을 표시하는 LCD 모듈(160);
    을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 인비저블 전자울타리 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어장치(200)는,
    상기 제어장치(200)에서 위치정보 처리를 수행하는 GPS(201)와;
    상기 제어장치(200)의 상태를 알리는 시각적으로 확인 가능한 상태 LED 및 오디오 알림(202)과;
    상기 무선제어 단말기(100)에서의 제어에 따라 전기 충격이 발생하도록 하는 전기 자극부(Electric stimulation)(203)와;
    상기 무선제어 단말기(100)에서의 제어에 따라 발진, 진동이 발생하도록 하는 진동 구동부(Electric Vibration)(204)와;
    상기 무선제어 단말기(100)에서의 제어에 따라 혼 소리(Horn Sound)가 발생하도록 하는 혼(Horn)부(205)와;
    상기 무선제어 단말기(100)에서의 제어에 따라 정지화면 혹은 동영상을 촬영할 수 있도록 하는 카메라 모듈부(Camera module)(206)와;
    상기 제어장치(200)의 전원을 관리하는 PM(Power Manager)(207)과;
    상기 제어장치(200)에서의 진단 및 모니터링이 수행되도록 하는 진단 및 모니터링 포트(Diagnosis & Monitoring port)(208)와;
    상기 제어장치(200)에 전원을 공급하는 배터리(Battery)(209)와;
    CPU 및 메모리(211)와 RF 트랜시버(RF Transceiver)(212)를 구비하고, 상기 무선제어 단말기(200)와의 양방향 무선 통신을 수행하는 양방향 통신 RF 모뎀 모듈(210);
    을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 인비저블 전자울타리 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어장치(200)는,
    상기 제어장치(200)와 상기 무선제어 단말기(100)와의 양방향 무선 통신을 처리하는 네트워크 구성이 가능한 양방향 통신 RF 모뎀(210)과;
    상기 제어장치(200)에서의 위치정보 처리를 수행하는 GPS 모듈(220)과;
    상기 양방향 통신 RF 모뎀(210)에서 처리된 정보를 저장하는 옵션 메모리(230)와;
    상기 제어장치(200)의 전원 관리 및 리셋 관리를 수행하는 전원 및 리셋(240)과;
    상기 제어장치(200)의 상태를 표시하는 LED 오디오 알림(251)과;
    상기 제어장치(200)에서의 진단 및 모니터링을 수행할 수 있도록 하는 DM(Diagnosis & Monitoring) 포트(252)와;
    상기 무선제어 단말기(100)에서의 제어에 따라 녹음된 음성(recordable voice) 혹은 코드화된 기계음향 혹은 직접 음성을 전달하는 부저(Buzzer) 혹은 스피커(Speaker)(253)와;
    상기 무선제어 단말기(100)에서의 제어를 받고, 상기 제어장치(200)의 이벤트 발생시 상기 무선제어 단말기(100)의 요청에 따라 동영상 또는 정지영상을 촬영하고 음성녹음을 수행하여 상기 무선제어 단말기(100)로 무선 전송되도록 하는 카메라 모듈(254)과;
    상기 무선제어 단말기(100)에서의 제어에 따라 혼(Horn)을 발생시키는 혼(Horn)부(255)와;
    상기 무선제어 단말기(100)에서의 제어에 따라 발진 또는 진동을 전달하도록 하는 진동자(Vibration)(256)와;
    상기 무선제어 단말기(100)에서의 제어에 따라 전기 충격이 발생하도록 하는 전기 자극 전극(257);
    을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 인비저블 전자울타리 시스템.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 인비저블 전자울타리 시스템이 시작되면 무선제어 단말기(Master terminal)(100) 및 제어장치(asset device)(200)의 전원(Power)이 온(On) 되도록 하는 제 1 단계(ST1)와;
    상기 제 1 단계 후 어떤 모드에 의해 동작하도록 선택되는지를 판별하는 제 2 단계(ST2)와;
    상기 제 2 단계에서 펜스(Fence) 모드, 트래킹(Tracking) 모드, 트레이닝(Training) 모드 중에서 선택된 모드에 따라 상기 인비저블 전자울타리 시스템이 동작하도록 하는 제 3 단계(ST3);
    를 포함하여 수행하는 것을 특징으로 하는 인비저블 전자울타리 시스템의 제어방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제 3 단계에서 펜스 모드는,
    양방향 통신 RF 모뎀으로 네트워크를 구성하는 제 11 단계(ST11)와;
    상기 제 11 단계 후 등록 ID 확인 및 미등록 ID 추가를 수행하고, 그룹 ID 및 asset ID 설정을 수행하는 제 12 단계(ST12)와;
    상기 제 12 단계 후 상기 제어장치(200)의 초기조건을 설정하여 상기 제어장치(Asset device)(200)의 동작 모드를 설정하는 제 13 단계(ST13)와;
    상기 제 13 단계 후 상기 무선제어 단말기(100)는 상기 제어장치(200)로 설정한 기준점 위치 전송을 수행하여 상기 무선제어 단말기(100)의 위치 확인 후 상기 제어장치(200)에 위치정보를 제공하는 제 14 단계(ST14)와;
    상기 제 14 단계 후 상기 제어장치(200)는 자신의 정보(위치, 상태)를 상기 무선제어 단말기(100)에 설정 조건에 해당하는 시점에서 또는 미리 설정된 주기로 주기적으로 전송하고, 상기 무선제어 단말기(100)는 상기 제어장치(200)로부터 전송받은 정보가 미리 설정된 조건을 만족하는지 판단하여 미리 설정된 조건을 만족하면 상기 제어장치(200)에 설정된 1차 경고 명령어 전달을 수행하고, 이벤트를 유지할 것으로 판별하면 2차 이후 경고 명령어를 전달하고, 다시 이벤트를 유지할 것으로 판별하면 3차 경고 명령어를 전달하고, 계속 한계지점에서 이벤트를 유지하고 있는지를 확인하여 계속 유지하고 있다고 판단하면 펜스를 넘어갔다는 리포트를 단말기(100)에 전달하고 단말기(100)로부터 직접 명령을 전달받아 수행하는제 15 단계(ST15 ~ ST25);
    를 포함하여 수행하는 것을 특징으로 하는 인비저블 전자울타리 시스템의 제어방법.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 제 3 단계에서 트래킹 모드는,
    양방향 통신 RF 모뎀으로 네트워크를 구성하는 제 31 단계(ST31)와;
    상기 제 31 단계 후 등록 ID 확인 및 미등록 ID 추가를 수행하고, Group ID 및 asset ID 설정을 수행하는 제 32 단계(ST32)와;
    상기 제 32 단계 후 단말기(100)에서 Report주기를 포함하는 초기조건을 제어장치(200)에 전송하는 제 33 단계(ST33)와;
    상기 제 33 단계 후 현재 등록된 제어장치(200)의 상태 및 위치정보를 포함하는 리포트를 제어장치(200)로부터 받는 제 34 단계(ST34)와;
    상기 제 34 단계 후 상기 무선제어 단말기(100)는 상기 제어장치(200)로부터 전송받은 정보가 미리 설정된 조건을 만족하는지 판단하여(ST35) 미리 설정된 조건을 만족하면 상기 제어장치(200)에 설정된 명령어 전달을 수행하고(ST36), 해당 제어장치(200)를 선택하여(ST38) 직접 명령어를 전달할 수 있도록 하는 제 35 단계(ST39);
    를 포함하여 수행하며,
    상기 제어장치(asset device)(200)가 제공하는 상태 및 리포트 내용은 현재 위치 및 상기 무선제어 단말기(100)로부터의 거리, 상태(on point or run), 이탈시간, 이탈경로 중에서 하나 이상을 포함하여 수행하는 것을 특징으로 하는 인비저블 전자울타리 시스템의 제어방법.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 제 3 단계에서 트레이닝 모드는,
    양방향 통신 RF 모뎀으로 네트워크를 구성하는 제 41 단계(ST41)와;
    상기 제 41 단계 후 등록 ID 확인 및 미등록 ID 추가를 수행하고, 그룹 ID 및 asset ID 설정을 수행하는 제 42 단계(ST42)와;
    상기 제 42 단계 후 펜스 모드를 사용할 것인지 판별하는 제 43 단계(ST43)와;
    상기 제 43 단계에서 펜스모드 사용 시 펜스모드에 의한 제어동작을 수행하여 상기 제어장치(200)에 대한 직접 명령이 가능하도록 하는 제 44 단계(ST44, ST13 ~ ST25)와;
    상기 제 43 단계에서 펜스모드 불사용 시 상기 제어장치(200)에 대하여 직접 제어명령을 전달하도록 하는 제 45 단계(ST45);
    를 포함하여 수행하는 것을 특징으로 하는 인비저블 전자울타리 시스템의 제어방법.
  14. 청구항 10에 있어서,
    상기 제 3 단계는,
    상기 무선제어 단말기(100)에 설정된 시나리오에 따라 대상물에게 직접 스피커를 통한 음성 전달 혹은 녹음된 음성을 전달하는 것을 포함하여 수행하는 것을 특징으로 하는 인비저블 전자울타리 시스템의 제어방법.
  15. 청구항 10에 있어서,
    상기 제 3 단계는,
    상기 무선제어 단말기(100)에서 상기 제어장치(200)에 진동, 단계적 전기 자극, 혼소리, 경적음, 및 LED 점멸(독립적 동작 또는 다른 명령과 복합동작을 포함)을 직접 전달하는 것을 포함하여 수행하는 것을 특징으로 하는 인비저블 전자울타리 시스템의 제어방법.
  16. 청구항 10에 있어서,
    상기 제 3 단계는,
    상기 제어장치(200)에서 이벤트 발생시 설정된 조건에 따라 직접 상기 제어장치(200)에서 명령을 수행하고, 이에 대한 리포트를 동시에 상기 무선제어 단말기(100)로 제공하고, 상기 무선제어 단말기(100)에서 상기 제어장치(200)로 정보를 요청하여 해당 정보를 받도록 하는 것을 포함하여 수행하는 것을 특징으로 하는 인비저블 전자울타리 시스템의 제어방법.
  17. 청구항 10에 있어서,
    상기 제 3 단계는,
    상기 무선제어 단말기(100)를 중심으로 상기 제어장치(200)가 위치하는 경우, 상기 무선제어 단말기(100)와 상기 제어장치(200)는 서로 가지고 있는 위치정보를 자체 GPS 위치 정보 기준점과 비교하여 거리 및 방위각을 계산하고 설정된 조건에 따라 명령을 전달하는 것을 포함하여 수행하는 것을 특징으로 하는 인비저블 전자울타리 시스템의 제어방법.
  18. 청구항 10에 있어서,
    상기 제 3 단계는,
    관리대상인 목적물의 일괄 관리를 위해서 상기 무선제어 단말기(100) 내의 메모리를 이용하여 컴퓨터 내에서 이탈횟수, 이탈방향 추적, 시기, 이탈 위치 중에서 하나 이상을 포함한 목적물의 특성을 분석하여 표시하고, 관리대상인 상기 제어장치(200)의 펜스 내 존재 또는 이탈 정보를 포함한 현재 상태를 상기 무선제어 단말기(100)를 이용하여 가시적으로 표시하는 것을 포함하여 수행하는 것을 특징으로 하는 인비저블 전자울타리 시스템의 제어방법.
  19. 청구항 10에 있어서,
    상기 제 3 단계는,
    상기 펜스모드에서 전기자극의 강도를 일정레벨까지로 나눌 수 있는 상기 제어장치(200)가 펜스에 접근할수록 전기자극의 강도가 점차적으로 증가되도록 하며, 한계 인비저블 전자울타리에서 전기자극의 강도가 가장 크게 작동하도록 제어하는 것을 포함하여 수행하는 것을 특징으로 하는 인비저블 전자울타리 시스템의 제어방법.
  20. 청구항 10에 있어서,
    상기 제 3 단계는,
    한 화면에 전자울타리의 유효영역을 표시하고 해당 유효영역(coverage)내에서 상기 제어장치(200)의 분포상태 및 상황을 감시할 수 있도록 하고, 기본적인 나침반 기능을 기준으로 절대좌표 및 상대거리를 표시할 수 있도록 하여 상기 펜스 모드와 상기 트래킹 모드의 화면을 한꺼번에 출력시키는 것을 포함하여 수행하는 것을 특징으로 하는 인비저블 전자울타리 시스템의 제어방법.
  21. 청구항 10에 있어서,
    상기 제 3 단계는,
    상기 무선제어 단말기(100)의 동작을 위한 버튼은 동물을 훈련시킬 때 사용되는 트레이닝 모드에서 제어장치에 RF 신호로 직접 명령을 수행하도록 하는 트레이닝 버튼 영역과, 동물의 위치추적이 사용되는 트래킹 모드와, 전자울타리를 관리하는 펜스 모드에서 환경설정을 위해 사용하도록 하는 동작버튼 영역으로 분리하여 제어하는 것을 포함하여 수행하는 것을 특징으로 하는 인비저블 전자울타리 시스템의 제어방법.
  22. 청구항 10에 있어서,
    상기 제 3 단계는,
    상기 무선제어 단말기(100)에서 전달되는 음성 이름호출 및 명령어는 코드화되어 전달되도록 하며, 해당되는 상기 제어장치(200)는 해당 코드를 인식하고 지정한 명령을 물리적으로 변화시켜 설정된 명령을 수행하는 것을 특징으로 하는 인비저블 전자울타리 시스템의 제어방법.
  23. 청구항 10에 있어서,
    상기 제 3 단계는,
    상기 제어장치(200)가 최종 한계펜스에서 3차 경고 영역 유지시 또는 펜스 이탈시 미리 설정된 일정시간 동안 전기자극을 받으며, 일정시간 이후에는 미리 설정한 일정시간 마다 진동과 LED 점멸이 같이 작동하며, 다시 되돌아오는 경우 1차 경고 명령 영역에 도달할때까지 2차 경고 명령과 경고 명령어가 작동하지 않도록 제어하는 것을 포함하여 수행하는 것을 특징으로 하는 인비저블 전자울타리 시스템의 제어방법.
  24. 청구항 10에 있어서,
    상기 제 3 단계는,
    상기 무선제어 단말기(100)에서 상기 제어장치(200)로 전달되는 명령 중에서 라이징(Rising) 명령이 전달되면, 바로 이전에 작동된 세기의 전기자극의 세기에서부터 시작하여 최대 설정값까지 올라가도록 라이징(Rising) 명령을 수행하고, 최대값까지 도달되면 자동으로 진동으로 전환되어 역으로 높은 단계에서 낮은 단계로 낮아지면서 라이징(Rising) 명령을 수행하도록 제어하는 것을 포함하여 수행하는 것을 특징으로 하는 인비저블 전자울타리 시스템의 제어방법.
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