KR101026762B1 - 무인대여 자전거의 위치 표시 시스템 - Google Patents

무인대여 자전거의 위치 표시 시스템 Download PDF

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Abstract

도난 또는 방치된 무인대여 자전거에 탑재된 근거리 무선통신 모듈과 통신할 수 있도록 이동형 중계기를 이동시킴으로써, 정차 또는 주행중인 무인대여 자전거의 위치를 웹-기반 지도상에 표시할 수 있는 무인대여 자전거의 위치 표시 시스템이 제공된다. 무인대여 자전거의 위치 표시 시스템은, 무인대여 자전거에 탑재되며, 무인대여 자전거의 위치정보를 생성하는 GPS 모듈; 무인대여 자전거의 위치정보를 근거리 통신 반경에서 무선통신하는 근거리 무선통신 모듈; 무인대여 자전거의 고유 식별번호 및 대여 정보를 제공받고, 무인대여 자전거에 탑재된 근거리 무선통신 모듈의 통신 반경에 진입하도록 이동하며, 근거리 무선통신 모듈에 근접하게 이동하여 통신 반경 내에서 무인대여 자전거의 위치정보를 수신하는 이동형 중계기; 및 무인대여 자전거에 고유 식별번호(ID)를 할당하고 대여 정보를 생성하며, 이동형 중계기로부터 수신된 무인대여 자전거의 위치정보에 따라 웹-기반 지도상에 무인대여 자전거의 위치를 표시하는 자전거 무선대여 모듈을 포함하되, 자전거 무선대여 모듈은 네트워크를 경유하여 다운로드된 웹-지도상에 무인대여 자전거의 위치를 표시하는 것을 특징으로 한다.
무인대여, 자전거, 이동형 중계기, 위치 표시, 근거리 무선통신, 지도

Description

무인대여 자전거의 위치 표시 시스템 {System for displaying position of unmmaned rental bicycle}
본 발명은 무인대여 자전거에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 근거리 무선통신 모듈 간의 통신을 이용하여 도난 또는 방치된 무인대여 자전거의 위치를 표시하는 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 자전거는 생활 스포츠에 사용하는 운동기구로서 널리 사용되고 있을 뿐만 아니라 도심지의 근거리 교통에도 매우 유익하게 사용하고 있는 교통수단이다. 특히, 교통 체증을 감소시키고 이에 따른 공해 방지에 효과적이어서 선진국에서는 자전거의 이용을 적극 활성화시키고 도심에는 자전거 전용도로를 만들어 환경 보호, 교통 체증의 해소, 및 국민 건강에 매우 많은 도움을 주고 있는 실정이다.
그러나 이러한 자전거는 외부로 노출되어 있기 때문에 도난이 용이하게 발생하고 있고, 자전거의 도난을 방지하기 위해 잠금장치를 사용할 경우에도 자전거의 무게가 가볍기 때문에 도난 방지가 용이하지 않다는 문제점이 있다.
한편, 최근 자전거 대여소가 생겨나고 있지만, 대부분 수작업에 의하여 자전 거의 대여 및 회수를 담당하고 있으므로, 이를 해결하기 위하여 다수의 자전거 대여소를 통합적으로 관리할 수 있는 통신망을 이용한 자전거 대여 관리 방법 및 시스템이 제공되고 있다.
한편, 관련 기술로서, 대한민국 특허출원번호 제2008-0034641호(출원일: 2008년04월15일)에는 "휴대폰 인증을 이용한 RFID 자전거 무인대여 시스템 및 그 방법"이 개시되어 있는데, 이에 따르면, 자전거 무인대여시스템에 대한 사전 등록절차 없이 휴대폰을 이용하여 사용자를 인증함으로써, 휴대폰 소유자라면 누구든지 자전거 무인대여시스템으로부터 자전거를 대여할 수 있을 뿐만 아니라 휴대폰을 이용하여 이용요금에 대한 간편 결제가 가능하게 한다.
도 1은 종래의 기술에 따른 자전거 무인대여 시스템의 개략적인 구성도이고, 도 2는 종래의 기술에 따른 자전거 무인대여 시스템의 자전거 거치대를 예시하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 기술에 따른 자전거 무인대여 시스템(10)은, 무인대여 자전거(11), RFID 태그(12), 자전거 거치대(13), 자전거 무인대여 모듈(14) 및 자전거 로킹부(15)를 포함하며, 상기 자전거 무인대여 모듈(14)은 인증부(14-1), RFID 리더(14-2), 제어부(14-3), 메모리(14-4) 및 표시부(14-5)를 포함할 수 있다.
먼저, 무인대여 자전거(11)는 자전거 거치대(13)에 부착된 자전거 로킹부(15)에 의해 잠긴 상태로 거치되어 있고, 또한, 무인대여 자전거(11)는 RFID 태그(12)를 탑재하여 상기 자전거 거치대(13)에 탑재된 근거리 RFID 리더(14-2)와 통 신함으로써 무인대여 자전거(11)의 로킹 및 해제가 제어될 수 있다.
만일, 자전거(11)를 무인대여하기 위한 사용자가 자전거 무인대여 모듈(14)의 인증부(14-1)를 통해 휴대폰 또는 신용카드 등을 사용하여 정해진 절차에 따라 인증과 사용 절차를 거치게 되면, 도 2에 도시된 바와 같이, 자전거 거치대(13)에 거치된 자전거(11)를 무인 대여할 수 있다. 즉, 자전거 거치대(13)의 자전거 로킹부(15)에 의해 잠긴 상태의 자전거(11)는 전술한 인증 및 사용 절차가 정상적으로 수행되면, 상기 자전거 로킹부(15)의 잠금이 해제되고, 이에 따라 상기 자전거 무인대여 모듈(14)로부터 자전거(11)를 정상적으로 무인 대여할 수 있다.
한편, 도 3은 종래의 기술에 따른 도난 상태의 자전거와 무선대여 모듈 사이에 근거리 무선통신이 수행되지 않는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, RFID 태그(12)를 탑재한 자전거(11)가, 도면부호 A로 도시된 바와 같이, 상기 자전거 로킹부(15)의 잠금이 해제되거나 또는 강제적으로 도난당한 경우, 상기 자전거 거치대(13)에 탑재된 RFID 리더(14-2)의 통신 반경으로부터 벗어나게 되고, 상기 자전거(11)의 RFID 태그(12) 및 상기 자전거 거치대(13)의 RFID 리더(14-2) 사이에 무선통신이 불가능해지게 된다. 예를 들면, 상기 자전거(11)가 도난당한 상태라면, 비록 상기 자전거(11)가 RFID 태그(12)를 탑재하고 있더라도 상기 자전거 무인대여 모듈(14)이 자전거(11)의 위치를 추적하여 표시할 수 없다는 문제점이 있다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 도난 또는 방치된 무인대여 자전거에 탑재된 근거리 무선통신 모듈과 통신할 수 있도록 이동형 중계기를 이동시킴으로써, 정차 또는 주행중인 무인대여 자전거의 위치를 웹-기반 지도상에 표시할 수 있는 무인대여 자전거의 위치 표시 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 도난 상태의 무인대여 자전거에 탑재된 근거리 무선통신 모듈과 통신할 수 있는 이동형 중계기를 정상적으로 대여된 무인대여 자전거에 탑재하여 이동시킴으로써, 도난 또는 방치된 무인대여 자전거의 위치를 추적하여 표시할 수 있는 무인대여 자전거의 위치 표시 시스템을 제공하기 위한 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 무인대여 자전거의 위치 표시 시스템은, 자전거 거치대로부터 이탈되어 방치 또는 도난 상태의 무인대여 자전거의 위치를 추적하여 표시하는 무인대여 자전거의 위치 표시 시스템에 있어서, 상기 무인대여 자전거에 탑재되며, 적어도 3개의 GPS 위성과 통신하여 상기 무인대여 자전거의 위치정보를 생성하는 GPS 모듈; 상기 무인대여 자전거에 탑재되며, 상기 생성된 무인대여 자전거의 위치정보를 근거리 통신 반경에서 무선통신하는 근거리 무선통신 모듈; 상기 무인대여 자전거의 고유 식별번호 및 대여 정보를 제공받고, 상기 무인대여 자전거에 탑재된 근거리 무선통신 모듈의 통신 반경에 진입하도록 이동하며, 상기 근거리 무선통신 모듈에 근접하게 이동하여 상 기 통신 반경 내에서 상기 무인대여 자전거의 위치정보를 수신하는 적어도 하나 이상의 이동형 중계기; 및 상기 무인대여 자전거에 고유 식별번호(ID)를 할당하고 대여 정보를 생성하며, 상기 적어도 하나 이상의 이동형 중계기로부터 수신된 무인대여 자전거의 위치정보에 따라 웹-기반 지도상에 무인대여 자전거의 위치를 표시하는 자전거 무선대여 모듈을 포함하되, 상기 자전거 무선대여 모듈은 네트워크를 경유하여 다운로드된 웹-지도상에 표시하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 적어도 하나 이상의 이동형 중계기는 각각, 상기 무인대여 자전거에 탑재된 근거리 무선통신 모듈과 근거리에서 무선통신하여 상기 무인대여 자전거의 위치정보를 수신하는 근거리 무선통신 모듈; 상기 수신된 위치정보에 따라 상기 무인대여 자전거의 위치정보를 확인하는 중계기 제어부; 및 상기 중계기 제어부에서 확인된 상기 무인대여 자전거의 위치정보를 상기 자전거 무선대여 모듈에게 무선통신으로 제공하는 무선통신 모듈을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 자전거 무선대여 모듈은, 상기 이동형 중계기의 무선통신 모듈로부터 상기 무인대여 자전거의 위치정보를 무선으로 수신하는 무선통신 모듈; 상기 수신된 무인대여 자전거의 위치정보를 웹-기반 지도상에 표시할 수 있도록 그래픽 형식으로 처리하는 위치정보 처리부; 네트워크를 경유하여 웹-지도를 다운로드하는 지도 다운로드부; 상기 위치정보 처리부의 위치정보 처리 및 상기 웹-기반 지도의 다운로드 동작을 제어하는 무인대여 모듈 제어부; 상기 다운로드된 웹-기반 지도 및 상기 그래픽 형식으로 처리된 무인대여 자전거의 위치정보를 저장하는 메모리; 및 상기 다운로드된 웹-기반 지도상에 상기 그래픽 형식으로 처리된 무인대 여 자전거의 위치정보를 표시하는 웹-기반 지도 표시부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 적어도 하나 이상의 이동형 중계기는 각각 쓰레기 수거 차량, 경찰 차량, 공공기관 업무 차량을 포함하는 관용차량에 탑재되어 관할 구역 내에서 규칙적으로 또는 임의적으로 이동하면서 상기 무인대여 자전거에 탑재된 근거리 무선통신 모듈과 통신하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 근거리 무선통신 모듈은 지그비(Zigbee), 블루투스(Bluetooth) 및 UWB(Ultra-wideband) 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
본 발명에 따르면, 도난 또는 방치된 무인대여 자전거에 탑재된 근거리 무선통신 모듈과 통신할 수 있도록 이동형 중계기를 이동시킴으로써, 정차 또는 주행중인 무인대여 자전거의 위치를 웹-기반 지도상에 표시할 수 있다.
본 발명에 따르면, 이동형 중계기가 쓰레기 수거 차량, 경찰 차량, 공공기관 업무 차량을 포함하는 관용차량에 탑재됨으로써, 관할 구역 내에서 도난 또는 방치된 무인대여 자전거의 위치를 용이하게 표시 및 추적하여 회수할 수 있다.
본 발명에 따르면, 도난 상태의 무인대여 자전거에 탑재된 근거리 무선통신 모듈과 통신할 수 있는 이동형 중계기를 정상적으로 대여된 무인대여 자전거에 탑재하여 이동시킴으로써, 도난 또는 방치된 무인대여 자전거의 위치를 추적하여 표시할 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
본 발명의 실시예로서, 무인대여 자전거에 탑재된 근거리 무선통신 모듈의 통신 반경에 진입할 수 있는 이동형 중계기를 관용차량 내에 탑재한 후 이동시키고, 웹-기반 지도를 다운로드하여 웹-기반 지도상에 무인대여 자전거의 위치를 표시할 수 있는 무인대여 자전거의 위치 표시 시스템이 제공된다. 또한, 또한, 본 발명의 다른 실시예로서, 도난 상태의 무인대여 자전거에 탑재된 근거리 무선통신 모듈과 통신할 수 있는 이동형 중계기를 정상적으로 대여된 무인대여 자전거에 탑재하여 이동시킴으로써, 도난 또는 방치된 무인대여 자전거의 위치를 추적하여 표시할 수 있는 무인대여 자전거의 위치 표시 시스템이 제공된다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무인대여 자전거의 위치 표시 시스템의 동 작을 개략적으로 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 무인대여 자전거의 위치 표시 시스템의 구체적인 구성도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 무인대여 자전거의 위치 표시 시스템(100)은, 무선대여 자전거(110), GPS 모듈(120), 근거리 무선통신 모듈(130), 관용차량(140), 이동형 중계기(150), 키오스크(170), 관제서버(180) 및 지도 표시부(190)를 포함할 수 있다. 여기서, 무인대여 자전거의 위치 표시를 상기 키오스크(170), 관제서버(180) 및 지도 표시부(190)에 의해 구현함으로써, 지도는 자전거 관제서버(180)에서 WEB 환경으로 볼 수 있지만, 본 발명의 실시예에서는 도 5에 도시된 자전거 무인대여 모듈(160)에 의해 구현되는 것을 설명하기로 한다.
또한, 상기 이동형 중계기(150)는 무선통신 모듈(151), 근거리 무선통신 모듈(152) 및 제어부(153)를 포함할 수 있지만, 이에 국한되는 것은 아니다.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 무인대여 자전거의 위치 표시 시스템(100)은, 자전거 거치대로부터 이탈되어 방치 또는 도난 상태의 무인대여 자전거(110)의 위치를 추적하는 무인대여 자전거의 위치 표시 시스템으로서, 관용차량(140) 내에 탑재된 이동형 중계기(150)를 통해서 상기 무인대여 자전거(110)에 탑재된 근거리 무선통신 모듈(130)로부터 상기 무인대여 자전거(110)의 위치정보를 수신함으로써, 그 위치를 추적하게 된다.
자전거 무선대여 모듈(160)은 상기 무인대여 자전거(110)에 고유 식별번호(ID)를 할당하고 대여 정보를 생성하며, 상기 적어도 하나 이상의 이동형 중계기(150)로부터 수신된 무인대여 자전거(110)의 위치정보에 따라 웹-기반 지도상에 무인대여 자전거(110)의 위치를 표시한다. 즉, 상기 자전거 무선대여 모듈(160)은 네트워크를 경유하여 다운로드된 웹-지도상에 고정 또는 주행중인 상기 무인대여 자전거(110)의 위치를 표시한다.
이때, 이동형 중계기(150)는 상기 자전거 무인대여 모듈(160)로부터 도난 또는 방치된 무인대여 자전거(110)의 고유 식별번호(ID) 및 위치정보를 제공받고, 또한, 상기 이동형 중계기(150)는 각각 쓰레기 수거 차량, 경찰 차량, 공공기관 업무 차량을 포함하는 관용차량(140)에 탑재되어 관할 구역 내에서 규칙적으로 또는 임의적으로 이동하면서 상기 무인대여 자전거(110)에 탑재된 근거리 무선통신 모듈(130)의 통신 반경에 진입할 경우, 상기 근거리 무선통신 모듈(130)로부터 무인대여 자전거(110)의 위치정보를 수신할 수 있게 된다. 이때, GPS 모듈(120)은 상기 무인대여 자전거(110)에 탑재되며, 적어도 3개의 GPS 위성과 통신하여 상기 무인대여 자전거(110)의 위치정보를 생성할 수 있지만, 이에 국한되는 것은 아니다.
여기서, 근거리 무선통신 모듈(130)은, 예를 들면, 지그비(Zigbee), 블루투스(Bluetooth) 및 UWB(Ultra-wideband) 중에서 선택될 수 있지만, 근거리에서 무선통신이 가능한 어떠한 경우도 가능하다. 본 발명의 실시예에서는 근거리 무선통신 모듈(130)이 지그비(Zigbee)를 통해 구현된 예가 설명된다.
도 5를 참조하면, 상기 자전거 무선대여 모듈(150)은 무선통신 모듈(161), 위치정보 처리부(162), 지도 다운로드부(163), 무인대여 모듈 제어부(164), 메모리(165) 및 웹-기반 지도 표시부(166)를 포함할 수 있으며, 상기 자전거 무선대여 모듈(160)은 상기 무인대여 자전거(110)에 고유 식별번호(ID)를 할당하고 대여 정 보를 생성한다. 여기서, 고유 식별번호는 각각의 무인대여 자전거(110)를 구별하기 위해서 할당되며, 대여 정보는 상기 무인대여 자전거(110)가 정상적으로 대여되었는지, 정상적으로 대여된 후 반납되지 않고 방치된 것인지 아니면, 도난 상태인지를 구별하는 정보를 포함한다.
구체적으로, 상기 자전거 무선대여 모듈(160)의 무선통신 모듈(161)은 상기 이동형 중계기(150)의 무선통신 모듈(151)로부터 상기 무인대여 자전거(110)의 위치정보를 무선으로 수신하고, 또한, 상기 자전거 무선대여 모듈(160)의 위치정보 처리부(162)는 상기 수신된 무인대여 자전거(110)의 위치정보를 웹-기반 지도상에 표시할 수 있도록 그래픽 형식으로 처리한다.
상기 자전거 무선대여 모듈(160)의 지도 다운로드부(163)는 네트워크를 경유하여 웹-지도를 다운로드한다. 여기서, 웹-지도는 인터넷 등을 통해 구글, 네이버 등의 웹-지도를 제공하는 웹사이트로부터 다운로드 받을 수 있지만, 이에 국한되는 것은 아니다.
상기 자전거 무선대여 모듈(160)의 무인대여 모듈 제어부(164)는 상기 위치정보 처리부(162)의 위치정보 처리 및 상기 웹-기반 지도의 다운로드 동작을 제어하며, 상기 자전거 무선대여 모듈(160)의 메모리(165)는 상기 다운로드된 웹-기반 지도 및 상기 그래픽 형식으로 처리된 무인대여 자전거의 위치정보를 저장한다.
상기 자전거 무선대여 모듈(160)의 웹-기반 지도 표시부(166)는 상기 다운로드된 웹-기반 지도상에 상기 그래픽 형식으로 처리된 무인대여 자전거(110)의 위치정보를 표시한다.
한편, 상기 무인대여 자전거(110)에 탑재된 근거리 무선통신 모듈(130)은 상기 무인대여 자전거에 탑재되며, 상기 GPS 모듈(120)로부터 생성된 무인대여 자전거(110)의 위치정보를 근거리 통신 반경에서 무선통신하게 된다. 즉, 근거리 무선통신 모듈(130)은 정해진 통신 반경에서만 위치정보를 포함하는 근거리 무선신호를 송신할 수 있으므로, 상기 이동형 중계기(150)가 상기 통신 반경에 들어올 경우, 상기 이동형 중계기(150)에게 근거리 무선신호를 송신할 수 있다.
상기 이동형 중계기(150)가 상기 무인대여 자전거(110)에 탑재된 근거리 무선통신 모듈(130)의 통신 반경에 접근할 경우, 상기 이동형 중계기(150)의 근거리 무선통신 모듈(152)은 상기 무인대여 자전거(110)에 탑재된 근거리 무선통신 모듈(130)로부터 상기 무인대여 자전거(110)의 위치정보를 수신하게 된다.
적어도 하나 이상의 이동형 중계기(150)는 상기 자전거 무선대여 모듈(160)로부터 상기 무인대여 자전거(110)의 고유 식별번호 및 대여 정보를 제공받고, 상기 무인대여 자전거(110)에 탑재된 근거리 무선통신 모듈(130)의 통신 반경에 진입하도록 이동하며, 상기 통신 반경 내에서 상기 무인대여 자전거(110)의 위치정보를 수신하게 된다. 이때, 상기 적어도 하나 이상의 이동형 중계기(150)는 각각 상기 근거리 무선통신 모듈(130)에 근접하여 상기 무인대여 자전거의 위치를 추적하게 된다. 이때, 상기 이동형 중계기(150)는 각각 쓰레기 수거 차량, 경찰 차량, 공공기관 업무 차량을 포함하는 관용차량(140)에 탑재되어 관할 구역 내에서 규칙적으로 또는 임의적으로 이동하면서 상기 무인대여 자전거(110)에 탑재된 근거리 무선통신 모듈(130)과 통신하게 된다. 예를 들면, 관용차량(140)에서 도난 자전거 발 견시 LED로 표시할 수 있으며, 즉, 도난 자전거 발견시 LED가 켜지고 키오스크 또는 다른 자전거에 전달하는 경우, LED가 초기상태(꺼짐)가 될 수 있다.
구체적으로, 상기 이동형 중계기(150)의 근거리 무선통신 모듈(152)은 상기 무인대여 자전거(110)에 탑재된 근거리 무선통신 모듈(130)과 근거리에서 무선통신하여 상기 무인대여 자전거(110)의 위치정보를 수신한다.
상기 이동형 중계기(150)의 제어부(153)는 상기 수신된 위치정보에 따라 상기 무인대여 자전거(110)의 위치정보를 확인하게 된다.
또한, 상기 이동형 중계기(150)의 무선통신 모듈(151)은 상기 제어부(153)에서 확인된 상기 무인대여 자전거(110)의 위치정보를 상기 자전거 무선대여 모듈(160)에게 무선통신으로 제공한다.
또한, 상기 이동형 중계기(150)는 신호감도 확인부(도시되지 않음)를 추가로 구비함으로써, 상기 근거리 무선통신 모듈(130)로부터 송신되는 신호의 감도에 따라 상기 무인대여 자전거(110)의 위치를 추적할 수도 있다.
따라서 본 발명의 실시예에 따른 무인대여 자전거 위치 표시 시스템(100)은 도난 또는 방치된 무인대여 자전거(110)에 탑재된 근거리 무선통신 모듈(130)과 통신할 수 있도록 중계기(150)를 이동시킴으로써, 정차 또는 주행중인 무인대여 자전거(110)의 위치를 용이하게 추적 및 표시할 수 있게 된다. 예를 들면, Web Server를 구축하여 관제실에서 운영시스템에 대한 사용 현황을 모니터링하고, 운영자가 사무실 PC 또는 무선 LAN을 이용하여 분실자전거의 위치를 지도로 확인할 수 있다.
한편, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 무인대여 자전거 위치 표시 시스템에 서 GPS 모듈의 위치정보 생성을 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 현재 GPS 모듈(120)이 탑재된 무인대여 자전거(110)의 위치를 GPS 위성에서 보내는 신호를 분석 및 계산함으로써, 현재 무인대여 자전거(110)가 있는 곳의 위도와 경도를 계산해 내는 시스템을 GPS 시스템이라고 한다.
구체적으로, 하늘에는 다수의 GPS 위성이 있는데, GPS 모듈(120)은 적어도 GPS 위성 3개(210, 220, 230)를 선택해서 전파로 데이터를 수신하게 된다. 이때, 수신되는 데이터는 GPS 위성(210, 220, 230)의 위치 및 시간일 수 있다. 예를 들면, 제1 GPS 위성(210)에서 보낸 신호를 이용하여 무인대여 자전거(110)가 현재 제1 GPS 위성(210)과 거리가 얼마라는 것을 알 수 있다. 마찬가지 방법으로 제2 및 제3 GPS 위성(220, 230)에게서도 각각의 GPS 위성(210)의 위치와 무인대여 자전거(110)가 있는 곳까지의 거리를 계산하게 된다. 이에 따라, 제1 GPS 위성(210)을 중심으로 하고 제1 GPS 위성(210)으로부터 계산한 무인대여 자전거(110)의 거리를 반경으로 하는 원을 하나 그릴 수 있다. 또한, 제2 GPS 위성(220)을 중심으로 하고 제2 GPS 위성(220)로부터 계산한 무인대여 자전거(110)의 거리를 반경으로 하는 원을 또 하나 그릴 수 있다. 마지막으로 제3 GPS 위성(230)을 중심으로 하고 제3 GPS 위성(230)로부터 계산한 무인대여 자전거(110)의 거리를 반경으로 하는 원을 또 하나 그릴 수 있다. 이와 같이, 세 개의 원을 그리면 반드시 서로 교차하는 하나의 점을 찾을 수 있는데, 이 점의 위도와 경도나 현재 무인대여 자전거(110)가 있는 곳의 위도 및 경도가 된다. 이렇게 해서 찾아낸 위도 및 경도가 무인대여 자전거(110)의 위치정보가 된다.
후속적으로, 상기 무인대여 자전거(110)의 위치정보는 상기 근거리 무선통신 모듈(130) 내에 내정된 무선 안테나를 통해 본 발명의 실시예에 따른 이동형 중계기(150)로 전달될 수 있다.
한편, 유비쿼터스 센서 네트워크(Ubiquitous Sensor Network: USN)이란 모든 사물에 무선통신 모듈을 부착해 인터넷에 연결하여 정보를 인식 및 관리하는 네트워크를 말한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 근거리 무선통신 모듈들 간의 통신 및 위치인식을 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 근거리 무선통신 모듈인 지그비(Zigbee) 모듈(120)이 PCB 상에 구현된 것을 예시하는 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 근거리 무선통신 모듈은 지그비(Zigbee) 모듈(152)로 구현될 수 있으며, 이때, 지그비 모듈(152)은, 무선 안테나(152-1), RF 수신부(152-2), 위상동기회로(PLL; Phase Locked Loop)(152-3), 전력제어회로(152-4), RF 송신부(152-5), MAC 처리부(152-6) 및 모듈 제어부(152-7)를 포함하며, 또한, 무인대여 자전거(110)에 탑재된 근거리 무선통신 모듈(130)도 동일한 구성을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 근거리 무선통신 모듈, 예를 들면, 지그비 모듈(152)은 무선으로 통신할 수 있는 통신 방법을 기반으로 하여 무인대여 자전거(110)에 탑재된 근거리 무선통신 모듈(130)과 통신하는 역할을 수행하며, 통신시에는 근거리 무선통신 모듈(130, 152) 각각의 위치 정보를 기반으로 하여 통신해야 한다. 또한, 근거리 무선통신 모듈(130, 152)끼리도 통신이 가능하게 함으로써, 근거리 무선통신 모듈(152)의 상위 시스템인 이동형 중계기(150)까지 근거리 무선통신 모듈(152)을 통하여 정보의 전달이 가능하여야 한다.
구체적으로, 상기 RF 수신부(152-2), RF 송신부(152-5), 위상동기회로(152-3) 및 전력제어회로(152-4)는 지그비 프로토콜 스택의 PHY 계층에 해당되는 동작을 처리하는 구성부들로서 RF 통신 구조와 네트워크 토폴리지를 결정한다.
상기 RF 수신부(152-2)와 RF 송신부(152-5)는 증폭기, 필터 등을 구비하여 해당 대역의 주파수 신호를 처리하는데, 위상동기회로(152-3)는 RF 수신부(152-2)와 RF 송신부(152-5)가 중간 주파수 신호를 합성하도록 기준 주파수 신호를 제공하고, 전력제어회로(152-4)는 수신 신호의 세기를 판별하여 송신 전력량을 조정하는 기능을 수행한다. 이때, IEEE 802.15.4 표준은 2가지 종류(2.4GHz, 866/915MHz)의 PHY 계층을 정의하며, 2.4GHz 대역에는 16채널, 902MHz 내지 928MHz 대역에는 10채널, 868MHz 내지 870MHz 대역에는 1개 채널이 할당된다.
상기 RF 수신부(152-2)와 RF 송신부(152-5)는 DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum)를 이용하며, 2.4GHz 대역의 경우, 32 PN 코드 길이의 O-QPSK (Offset-Quadrature Phase-Shift Keying) 변조 방식이 사용되고, 1 GHz 이하 대역의 경우 15 PN 코드 길이의 BPSK(Binary Phase-Shift Keying) 변조 방식이 이용될 수 있지만, 이에 국한되는 것은 아니다.
이와 같이 아날로그 신호가 처리되면, 상기 RF 수신부(152-2)와 RF 송신부(152-5)는 베이스밴드 영역의 디지털 신호를 처리하는데, RF 수신부(152-2)의 경우 디지털 신호의 동기화(Synchronization), 역확산(Despreading), 복조, 디지털 필터링 등을 처리하고, RF 송신부(152-5)의 경우 확산, 신호 정형(Pulse Shaping) 등을 처리한다. 이때, BPSK 변조 방식이 사용되는 경우, RF수신부(152-2)와 RF송신부(152-5)가 구성하는 베이스밴드 처리 경로(Path)는 하나로 통합 구현가능하다.
상기 MAC(Media Access Controller) 처리부(152-6)는 PHY 계층의 디지털 처리가 끝나면, 전송된 데이터 프레임 구조를 해석하여 프레임을 승인하고, 에러를 감지하여(Error Detection; CRC 또는 Checksum을 통하여 감지함) 재전송 여부를 결정하며, 패킷 라우팅을 처리한다.
즉, 상기 MAC 처리부(152-6)는 초기의 하드웨어적 네트워크 연결을 처리하는 구성부로서, 시간 동기를 위한 비콘 및 GTS(Guaranteed Time Slot; 충돌/지연 방지를 가능케 함)와 관련된 부가적 프레임 구조를 제공하며, CSMA-CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) 방식으로 채널 접속을 처리한다.
또한, 상기 제어부(152-7)는 나머지 MAC 계층의 기능(상기 MAC 처리부(Hardware-MAC)와 대응하여 "Software-MAC"이라 함), 네트워크 계층의 기능, 프레임워크 계층의 기능을 수행하여 네트워크 토폴로지를 구성하고, 응용 계층의 기능을 수행하여 소정의 데이터를 전송할 수 있다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 지그비(Zigbee) 모듈(152)이 PCB 상에 구현된 것을 예시하며, 본 발명의 실시예에 따른 지그비(Zigbee) 모듈(152)은 유/무선통신 모듈을 추가로 포함하여 위치 추적 클라이언트와 유/무선으로 통신할 수 있다. 이때, 무선 안테나(152-1)는 다이폴 안테나로 구현될 수 있다.
한편, 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무인대여 자전거의 위치 표시 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 무인대여 자전거의 위치 표시 시스템은, 자전거 거치대로부터 이탈되어 방치 또는 도난 상태의 제1 무인대여 자전거(110a)의 위치를 정상 대여된 제2 무인대여 자전거(110b)를 이용하여 추적하는 무인대여 자전거의 위치 표시 시스템으로서, 무선대여 자전거(110a, 110b), GPS 모듈(120a, 120b), 근거리 무선통신 모듈(130a, 130b), 이동형 중계기(150) 및 자전거 무인대여 모듈(160)을 포함할 수 있다. 전술한 도 4를 참조하여 설명된 실시예와 비교하면, 상기 이동형 중계기(150)는 정상적으로 대여된 적어도 하나 이상의 제2 무인대여 자전거(110b)에 탑재된다. 다시 말하면, 정상 대여된 제2 무인대여 자전거(110b)가 이동형 중계기 역할을 하게 된다. 따라서 상기 제2 무인대여 자전거(110b)가 상기 제1 무인대여 자전거(110a)의 통신 반경에 진입시, 상기 제1 무인대여 자전거(110a)의 위치를 추적하고, 상기 제2 무인대여 자전거(110b)의 반납시 상기 자전거 무선대여 모듈(160)에게 추적된 상기 제1 무인대여 자전거(110a)의 위치정보를 제공할 수 있다.
한편, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 무인대여 자전거 위치 표시 시스템에서 이동형 중계기가 탑재된 관용차량이 무인대여 자전거의 위치를 추적하는 것을 예시하는 도면이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 무인대여 자전거 위치 표시 시스템에서 이동형 중계기가 각각 탑재된 관용차량(141, 142)이 관할 구역 내에서 규칙적으로 또는 임의적으로 이동하면서 무인대여 자전거(111, 112)로부터 위치정보 를 수신하게 된다. 여기서, 관용차량(141, 142)은 각각 쓰레기 수거 차량, 경찰 차량, 공공기관 업무 차량을 포함할 수 있지만, 이에 국한되는 것은 아니고, 전술한 이동형 중계기를 탑재할 수 있다면, 어떠한 이동 차량도 가능하다.
여기서, 무인대여 자전거(111, 112)는 각각의 통신 반경(D1, D2)에서만 신호를 송신할 수 있으므로, 예를 들면, 제1 관용차량(131)이 무인대여 자전거(111)의 통신 반경(D1) 내에 진입한 상태이기 때문에 제1 관용차량(141)에 탑재된 이동형 중계기는 상기 무인대여 자전거(111)의 근거리 무선통신 모듈로부터 위치정보를 수신할 수 있다. 그런데, 제2 관용차량(142)은 무인대여 자전거(112)의 통신 반경(D2) 내에 진입한 상태가 아니기 때문에 상기 무인대여 자전거(112)의 근거리 무선통신 모듈로부터 위치정보를 수신할 수 없지만, 계속 우측으로 진행하여 무인대여 자전거(112)의 통신 반경(D2) 내에 진입하게 될 경우에는 상기 무인대여 자전거(112)의 근거리 무선통신 모듈로부터 위치정보를 수신할 수 있게 된다.
또한, 무인대여 자전거(111, 112)는 정상적으로 대여된 경우, 정상적으로 대여되었지만 반납되지 않고 방치된 경우, 또는 도난 상태인 경우 등으로 구분될 수 있으며, 소정 공간에 정차되거나 또는 주행중인 상태여도 무방하다. 즉, 이동형 중계기는 상기 무인대여 자전거의 대여 정보에 근거하여 방치 또는 도난 상태의 무인대여 자전거의 위치를 추적하여 표시할 수 있다.
한편, 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무인대여 자전거 위치 표시 시스템에서 정상 대여된 무인대여 자전거가 이동형 중계기를 탑재하여 도난 상태의 무인대여 자전거의 위치를 추적하는 것을 예시하는 도면이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 무인대여 자전거 위치 표시 시스템에 있어서, 정상적으로 대여된 적어도 하나 이상의 제2 무인대여 자전거(113, 114)에 상기 이동형 중계기가 탑재되어, 상기 제2 무인대여 자전거(113, 114)가, 전술한 도 10에 도시된 바와 유사하게, 상기 제1 무인대여 자전거(111, 112)의 근거리 무선통신 모듈(130)의 통신 반경에 진입시, 상기 제1 무인대여 자전거(111, 112)의 위치를 추적하게 되며, 이후, 상기 제2 무인대여 자전거(113, 114)의 반납시 상기 자전거 무선대여 모듈(160)에게 추적된 상기 제1 무인대여 자전거(111, 112)의 위치정보를 제공할 수 있다.
한편, 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 무인대여 자전거 위치 표시 시스템에서 웹-기반 지도상에 무인대여 자전거가 표시되는 것을 예시하는 도면이다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 무인대여 자전거 위치 표시 시스템(100)에서, 전술한 자전거 대여 모듈(160)의 웹-기반 지도 표시부(156)는 모니터 화면(400)상에, 예를 들면, 네이버를 통해 다운로드된 웹-기반 지도상에 도면부호 E 및 F로 도시된 바와 같이 무인대여 자전거의 위치를 표시할 수 있다. 이때, 무인대여 자전거의 ID, 분실 위치 및 현재 위치 등이 구체적으로 함께 표시될 수 있다. 만일, 상기 무인대여 자전거가 정차 또는 주행중인 경우에 무관하게 전술한 이동형 중계기가 상기 무인대여 자전거에 탑재된 근거리 무선통신 모듈의 통신 반경에 있는 경우라면, 상기 무인대여 자전거의 위치를 추적하여 표시할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않 고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 종래의 기술에 따른 자전거 무인대여 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2는 종래의 기술에 따른 자전거 무인대여 시스템의 자전거 거치대를 예시하는 도면이다.
도 3은 종래의 기술에 따른 도난 상태의 자전거와 무선대여 모듈 사이에 근거리 무선통신이 수행되지 않는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무인대여 자전거의 위치 표시 시스템의 동작을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 무인대여 자전거의 위치 표시 시스템의 구체적인 구성도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 무인대여 자전거 위치 표시 시스템에서 GPS 모듈의 위치정보 생성을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 근거리 무선통신 모듈들 간의 통신 및 위치인식을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 근거리 무선통신 모듈인 지그비(Zigbee) 모듈(120)이 PCB 상에 구현된 것을 예시하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무인대여 자전거의 위치 표시 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 무인대여 자전거 위치 표시 시스템에서 이동형 중계기가 탑재된 관용차량이 무인대여 자전거의 위치를 추적하는 것을 예시하 는 도면이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무인대여 자전거 위치 표시 시스템에서 정상 대여된 무인대여 자전거가 이동형 중계기를 탑재하여 도난 상태의 무인대여 자전거의 위치를 추적하는 것을 예시하는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 무인대여 자전거 위치 표시 시스템에서 웹-기반 지도상에 무인대여 자전거가 표시되는 것을 예시하는 도면이다.
< 도면부호의 간단한 설명 >
100: 위치 표시 시스템 110: 무인대여 자전거
120: GPS 모듈 130: 근거리 무선통신 모듈
140: 관용 차량 150: 이동형 중계기
160: 자전거 무인대여 모듈 170: 키오스크
120: 관제 서버 190: 지도 표시부
210, 220, 230: GPS 위성 151: 무선통신 모듈
152: 근거리 무선통신 모듈 153: 중계기 제어부
161: 무선통신 모듈 162: 위치정보 처리부
163: 지도 다운로드부 164: 무인대여 모듈 제어부
165: 메모리 166: 웹-기반 지도 표시부

Claims (5)

  1. 자전거 거치대로부터 이탈되어 방치 또는 도난 상태의 무인대여 자전거의 위치를 추적하여 표시하는 무인대여 자전거의 위치 표시 시스템에 있어서,
    상기 무인대여 자전거에 탑재되며, 적어도 3개의 GPS 위성과 통신하여 상기 무인대여 자전거의 위치정보를 생성하는 GPS 모듈;
    상기 무인대여 자전거에 탑재되며, 상기 생성된 무인대여 자전거의 위치정보를 근거리 통신 반경에서 무선통신하는 근거리 무선통신 모듈;
    상기 무인대여 자전거의 고유 식별번호 및 대여 정보를 제공받고, 상기 무인대여 자전거에 탑재된 근거리 무선통신 모듈의 통신 반경에 진입하도록 이동하며, 상기 근거리 무선통신 모듈에 근접하게 이동하여 상기 통신 반경 내에서 상기 무인대여 자전거의 위치정보를 수신하는 적어도 하나 이상의 이동형 중계기; 및
    상기 무인대여 자전거에 고유 식별번호(ID)를 할당하고 대여 정보를 생성하며, 상기 적어도 하나 이상의 이동형 중계기로부터 수신된 무인대여 자전거의 위치정보에 따라 웹-기반 지도상에 무인대여 자전거의 위치를 표시하는 자전거 무선대여 모듈
    을 포함하되,
    상기 자전거 무선대여 모듈은 네트워크를 경유하여 다운로드된 웹-지도상에 표시하는 것을 특징으로 하는 무인대여 자전거의 위치 표시 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나 이상의 이동형 중계기는 각각,
    상기 무인대여 자전거에 탑재된 근거리 무선통신 모듈과 근거리에서 무선통신하여 상기 무인대여 자전거의 위치정보를 수신하는 근거리 무선통신 모듈;
    상기 수신된 위치정보에 따라 상기 무인대여 자전거의 위치정보를 확인하는 중계기 제어부; 및
    상기 중계기 제어부에서 확인된 상기 무인대여 자전거의 위치정보를 상기 자전거 무선대여 모듈에게 무선통신으로 제공하는 무선통신 모듈
    을 포함하는 무인대여 자전거의 위치 표시 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 자전거 무선대여 모듈은,
    상기 이동형 중계기의 무선통신 모듈로부터 상기 무인대여 자전거의 위치정보를 무선으로 수신하는 무선통신 모듈;
    상기 수신된 무인대여 자전거의 위치정보를 웹-기반 지도상에 표시할 수 있도록 그래픽 형식으로 처리하는 위치정보 처리부;
    네트워크를 경유하여 웹-지도를 다운로드하는 지도 다운로드부;
    상기 위치정보 처리부의 위치정보 처리 및 상기 웹-기반 지도의 다운로드 동작을 제어하는 무인대여 모듈 제어부;
    상기 다운로드된 웹-기반 지도 및 상기 그래픽 형식으로 처리된 무인대여 자전거의 위치정보를 저장하는 메모리; 및
    상기 다운로드된 웹-기반 지도상에 상기 그래픽 형식으로 처리된 무인대여 자전거의 위치정보를 표시하는 웹-기반 지도 표시부
    를 포함하는 무인대여 자전거의 위치 표시 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 이동형 중계기는 각각 쓰레기 수거 차량, 경찰 차량, 공공기관 업무 차량을 포함하는 관용차량에 탑재되어 관할 구역 내에서 규칙적으로 또는 임의적으로 이동하면서 상기 무인대여 자전거에 탑재된 근거리 무선통신 모듈과 통신하는 것을 특징으로 하는 무인대여 자전거의 위치 표시 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 근거리 무선통신 모듈은 지그비(Zigbee), 블루투스(Bluetooth) 및 UWB(Ultra-wideband) 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 무인대여 자전거의 위치 표시 시스템.
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