KR101176064B1 - 무선 주파수 인식 태그의 위치 추적 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무선 주파수 인식 태그와 이를 이용한 위치 추적 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 위치 추적을 위해 태그로부터 발신되는 블링크 신호의 도착시간 비교과정을 생략함으로써, 보다 빠른 위치 추적이 가능한 무선 주파수 인식 태그와 이를 이용한 위치 추적 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명은, 위치 추적을 위해 블링크 신호를 전송하는 무선 주파수 인식 태그에 있어서, 무선 주파수 인식 태그 자체의 태그 ID를 생성하는 태그 ID 생성부와, 블링크 신호를 구성하는 복수의 서브 블링크 신호들을 생성하는 블링크 생성부와, 생성된 서브 블링크 신호들 각각에 대한 서브 블링크 ID(Identification)들을 생성하는 서브 블링크 ID 생성부와, 생성된 서브 블링크 ID들을 상기 서브 블링크 신호들 각각에 삽입하는 서브 블링크 ID 삽입부와, 태그 ID와 서브 블링크 ID들이 삽입된 블링크 신호를 전송하는 전송부를 포함한다.
실시간 위치 추척 시스템(RTLS), 무선 주파수 인식 태그(RFID), 블링크, 위치 프로세서 엔진

Description

무선 주파수 인식 태그의 위치 추적 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TRACING OF RFID TAG}
본 발명은 무선 주파수 인식 태그와 이를 이용한 위치 추적 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 위치 추적을 위해 태그로부터 발신되는 블링크 신호의 도착시간 비교과정을 생략함으로써, 보다 빠른 위치 추적이 가능한 무선 주파수 인식 태그와 이를 이용한 위치 추적 장치 및 방법에 관한 것이다.
"본 발명은 지식경제부 IT성장동력기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제고유번호: 2008-S-040-01, 과제명: 실시간 위치 추적 기술개발]."
무선 주파수 인식(Radio Frequency Identification, 이하 "RFID"라 칭함) 기술은 무선으로 사람, 물건, 동물 등을 인식, 추적, 식별할 수 있는 기술이다. RFID 기술은 바코드 시스템과 마그네틱 카드 시스템처럼 우리 생활에 밀접하게 이용되고 있다. 또한, 생산 방식의 변화, 소비자 의식의 변화, 문화 및 기술의 진보, 바코드와 마그네틱 카드의 단점 해소 요구에 의해 개발된 시스템이다.
RFID 카드는 비접촉식 카드(Contactless Card)의 대표격으로 흔히 비접촉 카드를 말할 때 RFID 카드를 일컫는다. RFID 카드는 다른 접촉식 카드와는 달리 사용자가 카드를 리더(Reader)에 삽입하는 시간이 필요치 않으며 기계적인 접촉이 없기 때문에 마찰이나 손상이 없고 오염이나 환경의 영향이 적은 것이 특징이다.
RFID 시스템은 태그(Tag), 리더, 그리고 태그로부터 읽어 들인 데이터를 처리할 수 있는 데이터 처리 시스템으로 구성할 수 있다. 태그와 리더 사이의 데이터 통신은 무선 통신 방식에 의해서 이루어진다.
태그는 데이터를 저장하고 있는 메모리, IC 회로, 마이크로프로세서, 안테나 등을 내장하고 있으며 태그 내부의 에너지원의 존재 여부에 따라 능동형 태그(active tag)와 수동형 태그(passive tag)로 구분된다.
능동형 태그의 경우 자기 자신의 전원 공급 장치를 가지고 있기 때문에, 리더의 유도 전류에 의해서 전원을 공급받는 수동형 태그에 비해 훨씬 먼 거리에서도 인식이 가능하다.
리더 내부의 안테나는 지속적으로 전파를 발산하고 있어, ID(Identification)와 데이터가 저장된 태그가 그 전파 범위 안에 들어가면 자신이 지니고 있는 ID와 데이터를 안테나로 전송한다.
RFID 시스템은 고유 정보를 저장하는 RFID 태그(트랜스폰더), 판독 및 해독 기능을 수행하는 RFID 리더, 태그로부터 읽어 들인 데이터를 처리할 수 있는 호스트 컴퓨터(서버), 응용 소프트웨어 및 네트워크로 구성된다.
RFID 태그는 송신기(TRANSmitter)와 응답기(resPONDER)의 합성어인 트랜스폰더(TRANSPONDER)로도 부르는데, IC 칩과 안테나 회로로 구성되어 태그와 리더 사이의 안테나와 RF 모듈에 의해 무선 접속으로 통신이 이루어진다.
RFID 태그는 데이터를 저장하고 있는 메모리의 크기, 형태, 종류에 따라 구별할 수 있다. 특히 메모리 형태에서는 읽기 전용 형(read-only), 읽기/쓰기가 가능한 형(read/write), 그리고 한 번 쓰고 여러 번 읽기형(Write Once Read Many: WORM)으로 구분할 수 있다.
상기 서술한 바와 같이, 태그는 내부에 전원 공급 장치의 존재 여부에 따라 능동형 태그와 수동형 태그로 구분된다. 능동형 태그의 경우 자기 자신의 전원 공급 장치를 사용하여 데이터를 송/수신하고, 수동형 태그의 경우 리더의 유도 전류에 의해서 전원을 공급받아서 데이터를 송/수신한다.
따라서 능동형 태그는 수동형 태그에 비해 훨씬 먼 거리에서도 인식이 가능하다. 수동형 태그는 능동형 태그보다 가볍고 비용이 저렴하며, 동작 수명이 길다. 이러한 이유로 수동형 태그는 전송 시 오랜 시간과 자주 전송이 요구될 때, 데이터 저장에 제한이 없을 때 주로 사용한다.
하지만, 수동형 방식의 경우 인지하는 거리에 한계가 있기 때문에 보다 먼 거리까지 인지가 가능한 능동형 방식의 RFID를 이용한 시스템이 새롭게 대두되고 있다. 비교적 원거리에서도 인식이 가능한 능동형 방식은 전자태그 자체가 전원을 가져야 한다는 단점이 있지만, 수동형 방식에 비해 보다 편리하고 다양한 서비스를 제공해 줄 수 있는 장점이 있다. 능동형 방식에 사용되는 태그는 주파수 대역과 사용될 목적에 따라 다양한 형태로 만들어질 수 있다.
주파수 대역별로 살펴보면, 저주파 RFID 시스템(30KHz~500KHz)은 약 1.8m 이하의 짧은 전송 영역에서 사용되며, 고주파 RFID 시스템(850MHz~950MHz 및 2.4GHz~2.5GHz)은 27m 이상의 먼 거리의 전송 능력을 제공한다.
능동형 RFID 시스템에서 위치 추적은 아래와 같은 방법으로 동작한다.
실시간 위치 추척 시스템(Real-Time Locating System, 이하 "RTLS"라 칭함)은 최신의 RFID와 센서 기술 및 네트워크 기술을 접목하여, 실시간으로 사물 혹은 사람의 위치를 찾아주는 시스템을 말한다. 실시간이란 말은 능동형 RFID 태그가 자신의 정보를 블링크한 뒤 30초 이내에 위치를 계산하여 확인할 수 있는 것을 의미한다.
RTLS는 기본 기능과 함께 다양한 외부 시스템들과의 연계를 통한 고 부가가치의 멀티 서비스형 시스템이다. 그리고 현재 시장에 나와 있는 대부분의 RTLS는 기술적으로 2.45GHz의 주파수 대역의 무선 통신 기술을 사용하고 있는 능동형 RFID 시스템에 해당한다.
RTLS에서 위치를 결정하는데 사용되는 방법은 삼각법(Triangulation)과 핑거프린팅(Finger Printing) 방식이 있다. 사용의 편리성 및 장비운용 등의 이유로 실제 위치 추적 솔루션에는 삼각법이 주로 사용되고 있다.
삼각법에 의한 위치 추정은 거리 측정과 삼각법 연산의 두 단계로 구성된다. 이 중에서 삼각법 연산은 거리값만 주어지면 알고리즘적으로 구현되기 때문에 별다른 이슈가 없다. 반면에, 거리 측정에는 다양한 특성을 갖는 방식들이 존재하기 때문에, 위치 추적 시스템을 개발하거나 사용하는데 있어서는 다양한 거리 측정 방식에 대해 잘 이해하고 있는 것이 중요하다.
대표적인 거리 측정 방식에는 수신 신호의 세기를 이용하는 RSSI(Received Signal Strength Intensity) 방식과 신호가 장치 사이에서 전달되는데 걸린 시간을 이용하는 TOF(Time of Flight) 방식, 그리고 전파의 비행시간의 차이를 이용하는 TDOF(Time Difference of Flight) 방식, 전파의 도착 각도를 이용하는 AOA(Angle of Arrival) 방식, 그리고 전파의 도착 위상을 이용하는 POA(Phase of Arrival) 방식 등이 있다. 이중에서 RSSI 방식과 TOA(Time of Arrival) 및 TDOA(Time Difference of Arrival)라고도 불리는 TOF 및 TDOF 방식이 거리 측정에 주로 이용된다.
RTLS에서 위치 추적 방법에 대해서는 이하 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 ISO/IEC 24730-2에서 제안하고 있는 RTLS 태그로부터 전송되는 직접 확산 방식(Direct Sequence Spread Spectrum) 신호의 구조를 나타낸 것이다.
RTLS 태그는 도 1에 도시된 바와 같이 직접 확산 방식으로 변조된 블링크 신호를 최소 5초의 블링크 간격(Interval)으로 전송하게 된다. 각각의 블링크는 N개의 서브 블링크들로 구성되어 있으며, 서브 블링크는 ISO/IEC 24730-2에서 제안한 네가지 메시지 형식 중 한가지 형식을 선택하여 전송할 수 있다. 서브 블링크의 개수는 1개에서 8개까지 사용할 수 있으며, 시간 다이버시티(Diversity)를 얻기 위해 서브 블링크는 125ms
Figure 112012035110681-pat00001
16ms의 랜덤화된 서브 블링크 간격을 갖는다.
위치 프로세서 엔진에서는 RTLS 리더로부터 수신한 서브 블링크 도착시간 정보를 가지고 TDOA 알고리즘을 적용하여 위치계산을 한다. RTLS 태그의 위치계산을 위해서는 최소 3개 이상의 리더에서 수신한 서브 블링크 도착시간정보가 필요하다. 위치 프로세서 엔진에서는 이 서브 블링크 도착시간 정보들을 가지고 TDOA 알고리즘을 적용하기 위해 서브 블링크의 시간 차이를 계산한다. 이때, 정확한 계산을 하기 위해서는 다수의 리더에서 수신한 서브 블링크 도착시간 정보들을 N개의 서브 블링크 전송 중 동일 번째의 전송 횟수에 해당하는 서브 블링크 도착시간 정보들끼리 그룹화하는 작업이 필요하다. 만약, 그룹화를 잘못하게 된다면 서브 블링크 인터벌은 125ms
Figure 112012035110681-pat00002
16ms 정도의 시간차이 오차가 발생하게 되며, 이 시간정보를 가지고 RTLS 태그의 위치계산을 할 경우 ISO/IEC 24730-2에서 제안한 3m보다 훨씬 큰 위치오차를 야기시킬 수 있다.
도 2a는 ISO/IEC 24730-2 표준에 따라, 여러 개의 RTLS 태그에서 블링크를 전송하였을 때 위치 프로세서 엔진에서 각각의 RTLS 태그 위치를 계산하는 방법의 흐름도이다.
각각의 RTLS 태그는 고유 ID를 가지고 있는 능동형 RFID로서 위치를 확인하고자 하는 사물이나 사람 등과 같은 대상에 부착하여 일정한 주기로 자신의 정보를 리더에게 전송한다. 200단계에서 위치 프로세서 엔진은 다수의 리더들로부터 서브 블링크들의 도착시간 정보 및 태그 ID 값들을 전달받아 순차적으로 하나씩 그룹화를 시작한다. 그 다음에, 202단계에서 태그 ID 값들을 비교하여 동일한 태그 ID 별로 그룹을 할당한다. 태그 ID 별로 그룹이 할당되면, 현재의 도착시간정보와 할당된 태그 ID 그룹 내에 있는 이전 도착시간정보와의 비교를 통해 204단계에서 서브 블링크 그룹을 할당한다. 만약, 첫 번째 도착시간정보에 해당하여 비교할 이전 도착시간정보가 없을 경우에는 첫 번째 서브 블링크 그룹으로 할당한다.
그리고 206단계에서 이전 도착시간정보와 현재 도착시간정보의 차이가 10us 미만일 경우, RTLS 태그에서 전송된 N개의 서브 블링크 중 같은 횟수에서 송신된 서브 블링크의 도착시간정보로 간주한다. 따라서 210단계에서 해당 서브 블링크 도착시간정보를 이전 도착시간정보와 같은 서브 블링크 그룹으로 할당한다.
이때, 10us란, 탐색 간격은 전파 속도로 고려했을 때 RTLS 태그와 RTLS 리더가 최대 3Km 떨어졌을 때의 서브 블링크 도착시간이다. 또한, ISO/IEC 24730-2 표준에 정의된 RTLS 태그와 RTLS 리더의 인식거리인 300m보다 훨씬 큰 범위이므로 서브 블링크 도착시간정보 그룹화에 사용하기에 충분한 경계값으로 볼 수 있다.
만약, 208단계처럼 시간정보 차이가 10us 이상일 경우에는 같은 전송횟수에서 송신된 서브 블링크의 도착시간정보가 아닌 것으로 간주한다. 따라서 이전 도착시간정보에 해당하는 서브 블링크 그룹보다 다음 번째에 해당하는 서브 블링크 그룹으로 할당한다.
212단계에서 상기와 같은 과정을 반복하면서 리더로부터 전달받은 도착시간정보들과 태그 ID 값들에 대해서 각각 그룹화를 하게 된다. 그룹화 작업이 완료되면 도 2b와 같이 표시할 수 있다. 도 2b는 태그 ID 별로 그룹화된 Gtagi(222)에 서브 블링크 그룹 Gsubi(224)로 구성할 수 있다. Gtagi(222)는 위치 추적을 위해 사용되는 여러 개의 RTLS 태그의 개수에 해당하며, Gsubi(224)는 리더기에서 수신한 서브 블링크 도착시간정보의 개수에 해당한다. Gsubi(224)의 서브 블링크의 개수는 1개에서 8개까지 사용할 수 있다.
그룹화 작업이 모두 끝나면, 214단계에서 서브 블링크 도착시간정보의 수가 3개 이상인지를 파악한다. 만약, 서브 블링크 도착시간정보의 수가 3개 이상이면 218단계로 진행하고 TDOA 알고리즘을 적용하여 RTLS 태그의 위치계산을 한다. 위치계산된 RTLS 태그는 220단계에서 서버에 해당 태그 ID 및 태그 위치좌표를 전달한다.
만약, 서브 블링크 도착시간정보의 수가 3개 미만이면 위치 추적이 불가능하므로 216단계로 진행하여 위치계산을 하지 않고 해당 데이터를 폐기한다.
하지만, 전술한 방법은 위치 프로세서 엔진에서 RTLS 태그의 위치계산에 필요한 서브 블링크 도착시간정보를 그룹화하기 위해 별도의 알고리즘이 필요하다. 또한, 알고리즘을 통해 서브 블링크 도착시간정보들을 모두 비교해야 하므로 비효율적인 문제점이 있었다.
따라서 본 발명에서는 서브 블링크들의 도착시간 정보를 일일이 비교하지 않고, 빠르게 태그의 위치를 추적할 수 있도록 한 무선 주파수 인식 태그와 이를 이용한 위치 추적 장치 및 방법을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 장치는, 위치 추적을 위해 블링크 신호를 전송하는 무선 주파수 인식 태그에 있어서, 상기 무선 주파수 인식 태그 자체의 태그 ID를 생성하는 태그 ID 생성부와, 상기 블링크 신호를 구성하는 복수의 서브 블링크 신호들을 생성하는 블링크 생성부와, 상기 생성된 서브 블링크 신호들 각각에 대한 서브 블링크 ID(Identification)들을 생성하는 서브 블링크 ID 생성부와, 상기 생성된 서브 블링크 ID들을 상기 서브 블링크 신호들 각각에 삽입하는 서브 블링크 ID 삽입부와, 상기 태그 ID와 상기 서브 블링크 ID들이 삽입된 블링크 신호를 전송하는 전송부를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 방법은, 무선 주파수 인식 태그의 제어 방법으로, 상기 무선 주파수 인식 태그 자체의 태그 ID를 생성하는 과정과, 블링크 신호를 구성하는 복수의 서브 블링크 신호들을 생성하는 과정과, 상기 생성된 서브 블링크 신호들 각각에 대한 서브 블링크 ID(Identification)들을 생성하고, 상기 생성된 서브 블링크 ID들을 상기 서브 블링크 신호들 각각에 삽입하는 과정과, 상기 태그 ID와 상기 서브 블링크 ID들이 삽입된 블링크 신호를 전송하는 과정을 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 장치는, 블링크 신호를 전송하는 무선 주파수 인식 태그의 위치 추적 장치로서, 복수의 무선 주파수 인식 태그들 각각으로부터 상기 복수의 무선 주파수 인식 태그들 각각의 태그 ID(Identification)와 서브 블링크 ID가 포함된 복수의 서브 블링크 신호들을 수신하는 블링크 신호 수신부와, 상기 복수의 서브 블링크 신호들 각각의 태그 ID들, 서브 블링크 ID들, 상기 복수의 서브 블링크 신호들 각각의 도착시간정보들을 저장하는 저장부와, 상기 저장된 태그 ID들 중 동일한 태그 ID별로 그룹핑하는 제 1 그룹핑부와, 상기 저장된 서브 블링크 ID들 중 동일한 서브 블링크 ID별로 그룹핑하는 제 2 그룹핑부와, 상기 그룹핑된 서브 블링크 ID들의 개수가 셋 이상일 경우에 상기 무선 주파수 인식 태그의 위치 좌표를 계산하는 태그 위치 계산부를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 방법은, 블링크 신호를 전송하는 무선 주파수 인식 태그의 위치 추적 방법으로, 복수의 무선 주파수 인식 태그들 각각으로부터 상기 복수의 무선 주파수 인식 태그들 각각의 태그 ID(Identification)와 서브 블링크 ID가 포함된 복수의 서브 블링크 신호들을 수신하는 과정과, 상기 복수의 서브 블링크 신호들 각각의 태그 ID들, 서브 블링크 ID들, 상기 복수의 서브 블링크 신호들 각각의 도착시간정보들을 저장하는 과정과, 상기 저장된 태그 ID들 중 동일한 태그 ID별로 그룹핑하는 과정과, 상기 저장된 서브 블링크 ID들 중 동일한 서브 블링크 ID별로 그룹핑하는 과정과, 상기 그룹핑된 서브 블링크 ID들의 개수가 셋 이상일 경우에 상기 무선 주파수 인식 태그의 위치 좌표를 계산하는 과정을 포함한다.
본 발명을 적용하면, 실시간 위치 추적 시스템(RTLS)에서 태그로부터 발신되는 블링크 신호의 도착시간 비교과정을 생략함으로써, 보다 빠른 위치 추적이 가능하다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 또한, 이하에서 설명되는 각 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 사용된 것일 뿐이며, 각 제조 회사 또는 연구 그룹에서는 동일한 용도임에도 불구하고 서로 다른 용어로 사용될 수 있음에 유의해야 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 도 3은 위치 추적을 위해 블링크 신호를 전송하는 RTLS 태그의 구성요소를 도시한 것이다.
RTLS 태그는 태그 ID 생성부(300), 블링크 생성부(301), 서브 블링크 ID 생성부(308), 서브 블링크 ID 삽입부(302), 및 전송부(303)를 포함한다.
태그 ID 생성부(300)는 각 태그가 가지고 있는 고유한 ID 값을 의미한다. 태그는 부착되어 있는 각각의 대상을 구별하기 위해 고유 ID를 가지고 있고 일정한 주기로 자신의 정보를 리더기로 전송한다. 태그 ID 별로 정보를 구분하고, 주기적으로 태그의 정보를 리더로 전송함으로써 태그의 이동경로를 파악할 수 있다.
블링크 생성부(301)는 N개의 서브 블링크 신호를 발생한다. 서브 블링크의 개수(N)는 1개에서 8개까지 사용할 수 있으며, ISO/IEC24730-2에서 제안한 네 가지 메시지 형식 중 한가지 형식을 선택하여 전송할 수 있다.
서브 블링크 ID 생성부(308)는 각각의 서브 블링크의 시계열적 생성순서에 따라 서브 블링크 ID를 생성시킨다. 그리고 서브 블링크 ID 삽입부(302)는 서브 블링크 신호들 각각에 서브 블링크 ID 생성부(308)에서 생성된 서브 블링크 ID들을 삽입한다.
전송부(303)는 태그 ID 생성부(300)에서 생성된 태그 ID와 서브 블링크 ID 들이 삽입된 서브 블링크 신호를 직접 확산 방식으로 변조하여 리더들로 송신한다.
따라서 태그에서 송신된 서브 블링크 신호들이 리더에 도착하면 위치 프로세서 엔진이 서브 블링크 신호들을 도착시간 별로 비교하여 그룹화한 후 그 결과를 이용하여 태그의 위치를 추적하던 종래의 방법과 달리, 서브 블링크 신호들의 도착시간 비교의 과정을 생략하기 위해 블링크 신호를 구성하는 각각의 서브 블링크에 시계열적 생성순서에 따라 동일하게 생성된 서브 블링크 ID들을 서브 블링크 신호들 각각에 삽입시켜 전송하는 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 도 4는 위치 추적을 위해 블링크 신호를 전송하는 RTLS 태그의 신호처리 흐름도이다.
400단계에서 태그 ID 생성부(300)는 무선 주파수 인식 태그 자체의 태그 ID를 리더로 주기적으로 전송하기 위해 생성한다. 402단계에서 블링크 생성부(301)는 N개의 서브 블링크를 생성한다. 서브 블링크의 개수(N)는 1개에서 8개까지 사용할 수 있다. 403단계에서 서브 블링크 ID 생성부(308)는 서브 블링크의 시계열적 생성순서에 따라 서브 블링크 ID를 생성한다.
그리고 404단계로 진행하여 서브 블링크 ID 삽입부(302)는 서브 블링크 신호들 각각에 서브 블링크의 시계열적으로 생성순서에 따라 발생된 서브 블링크 ID들을 서브 블링크 신호들 각각에 삽입한다. 그런 다음에, 406단계에서 전송부(303)는 태그의 ID 정보, 서브 블링크 ID 들이 삽입된 서브 블링크 신호를 직접 확산 방식으로 변조하여 리더들로 송신한다.
본 발명의 실시 예에 따른 도 5는 RTLS 태그에서 발신되는 서브 블링크 신호의 구조를 도시한 것이다.
RTLS는 미국 표준인 ANSI/INCITS 371을 기초로 하여 국제표준인 ISO/IEC 24730에서 제정 중에 있다. 본 발명의 실시예는 ISO/IEC 24730-2 표준에서 제안한 152비트(bit) 프레임 구조 중 페이로드 3비트(501)를 사용하여 최대 8개까지의 서브 블링크 ID 정보를 저장하여 서브 블링크를 전송하는 것이다. 여기서, 서브 블링크 신호들 각각에 시계열적 생성순서에 따라 동일하게 생성된 서브 블링크 ID 정보들을 서브 블링크 신호들 각각에 부여할 수 있다.
예를 들어 설명하면, 도 1에 도시된 하나의 블링크 신호는 N개의 서브 블링크 신호들로 구성된다. 이때, 각각의 서브 블링크 신호들은 1부터 N까지의 서브 블링크에 시계열적 순서에 따라 생성된 서브 블링크 ID들을 서브 블링크 신호들 각각에 삽입한다. 이러한 구성을 통해 본 발명은 위치 프로세서 엔진은 서브 블링크 신호들의 도착시간을 일일이 비교하던 과정을 생략할 수 있다. 더욱 상세한 설명은 후술되는 본 발명의 따른 위치 추적 방법을 살펴보면서 설명하기로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 도 6은 서브 블링크 ID 정보가 포함된 서브 블링크 신호를 수신하였을 때 위치 프로세서 엔진이 태그의 위치를 산출하는 장치의 블록도이다.
블링크 신호 수신부(600)는 각각의 리더들을 통해 태그로부터 송신된 서브 블링크 ID 정보가 포함된 블링크 신호를 수신한다. 저장부(602)는 발송한 태그의 ID 정보와, 서브 블링크 ID 정보 및 각 서브 블링크의 도착시간정보를 연계하여 저장한다.
제1 그룹핑부(604)는 저장부(602)에 저장된 정보들을 태그 ID 별로 그룹핑한다. 태그 ID 별로 그룹핑하는 이유는 다수 다종의 태그로부터 발신된 블링크 신호를 태그별로 나누어 개별 태그의 이동경로를 알 수 있도록 하기 위함이다. 태그 ID 별로 그룹핑이 완료되면, 제2 그룹핑부(606)는 태그 ID별로 그룹핑된 정보들을 동일한 서브 블링크 ID별로 다시 그룹핑한다. 상기와 같이 동일한 서브 블링크 ID 별로 그룹핑하게 되면 다수의 리더가 하나의 서브 블링크 신호를 수신한 것처럼 서브 블링크 도착시간을 정확히 알 수 있다.
동일 서브 블링크 ID 별로 그룹핑이 완료되면, 각 서브 블링크 ID에 해당하는 서브 블링크 개수가 세 개 이상인지 확인한다. 만약, 서브 블링크의 개수가 세 개 미만일 경우, 평면상에서 위치추적이 불가능하므로 태그의 위치산출을 시도하지 않고 해당 데이터를 폐기한다. 그러나 서브 블링크가 개수가 셋 이상일 경우, 태그 위치 계산부(608)는 서브 블링크의 도착시간정보에 TDOA 등과 같은 방식을 이용하여 능동형 태그의 위치를 계산한다. 위치를 계산하는 방식은 TDOA 방식에 국한되지 않으며 RSSI 방식, TOA 방식, 그리고 TDOF 방식 등 여러 가지 방식을 사용할 수 있다.
이렇게 산출된 태그의 위치는 태그 위치좌표 전달부(610)를 통해 태그 ID 정보와 함께 태그 위치 이력을 관리하기 위한 별도의 서버로 전달할 수 있다. 상기 서버는 충분한 계산능력을 갖춘 컴퓨터로 사용자의 명령을 입력받아 리더에게 명령을 전송하거나, 리더로부터 받은 태그에 관한 정보를 분석하여 태그의 위치를 계산 및 저장한다. 또한, 위치를 추적하고 결과 정보를 사용자에게 알려주는 기능을 수행한다.
본 발명의 실시 예에 따른 도 7은 서브 블링크 ID 정보가 포함된 서브 블링크 신호를 수신하였을 때 위치 프로세서 엔진이 태그의 위치를 산출하는 과정의 흐름도이다.
위치 프로세서 엔진은 네트워크 등으로 연결된 리더를 통해 태그로부터 블링크 신호를 수신한다. 700단계에서 위치 프로세서 엔진은 블링크 신호를 발송한 태그의 ID 정보와, 서브 블링크 ID 정보 및 각 서브 블링크의 도착시간정보를 연계하여 저장한다. 그리고 나서 위치 프로세서 엔진은 702단계에서 상기 저장된 정보들을 태그 ID 별로 그룹핑한다. 즉, 다수 다종의 태그로부터 발신된 블링크 신호를 태그별로 나누어 개별 태그의 이동경로를 알 수 있도록 태그 ID 별로 정보를 구분하는 것이다. 그런 다음, 704단계에서 태그 ID별로 그룹핑된 정보들을 동일한 서브 블링크 ID별로 다시 그룹핑한다.
본 발명의 실시 예에 따른 서브 블링크 ID는 시계열적 순서에 따라 순차적으로 생성되어 부여되므로, 상기 설명한 바와 같이 서브 블링크 ID별로 그룹핑하게 되면 다수의 리더가 하나의 서브 블링크 신호를 수신한 것처럼 서브 블링크 도착시간을 정확히 알 수 있다. 그리고 서브 블링크 각각에 ID를 부여하게 되면, 서브 블링크 도착시간정보를 일일이 비교하는 과정을 생략할 수 있다. 또한, 상기 배경기술에서 설명한 설정된 10us를 기준으로 불명확하게 그룹핑되던 문제점으로 인한 오차에 의해 태그의 위치가 잘못 산출될 수 있었던 문제점을 근본적으로 해결할 수 있다.
한편, 706단계에서 서브 블링크 ID 별로 그룹화하였을 때 서브 블링크의 개수를 판별한다. 만약, 707단계처럼 해당 그룹의 서브 블링크의 개수가 3개 미만일 경우, 평면상에서 위치추적이 불가능하므로 태그의 위치산출을 시도하지 않고 해당 데이터를 폐기하는 것이 바람직하다. 그러나 708단계처럼 해당 그룹의 서브 블링크가 셋 이상일 경우, 서브 블링크의 도착시간정보에 TDOA 등과 같은 알고리즘을 이용하여 능동형 태그의 위치를 산출한다.
이렇게 산출된 태그의 위치는 710단계에서 태그 ID 정보와 함께 태그 위치 이력을 관리하기 위한 별도의 서버로 전달할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 도 8은 전체 RTLS에서의 데이터 처리 과정을 도시한 것이다. 본 발명의 바람직한 실시 예는 서브 블링크 개수를 8개로 설정하여 설명하도록 한다.
RTLS 태그(800)는 태그 ID 생성부(300)를 통해 태그별로 가지고 있는 고유한 ID 값을 발생시킨다. 그리고 블링크 생성부(301)는 8개의 서브 블링크를 생성한다. 서브 블링크가 생성된 시계열적 순서에 따라 서브 블링크 ID 생성부(308)에서는 8개의 서브 블링크 ID를 발생한다. 서브 블링크 ID 삽입부(302)는 서브 블링크 신호들 각각에 서브 블링크 ID 생성부(308)에서 생성된 서브 블링크 ID들을 삽입한다.
전송부(303)는 태그 ID 생성부(300)에서 생성된 태그 ID와 서브 블링크 ID 들이 삽입된 서브 블링크 신호를 직접 확산 방식(DSSS)으로 변조한다. 상기와 같이 데이터 처리 과정을 거친 태그의 서브 블링크 신호(802)는 리더들로 전송된다.
태그(800)에서 전송된 블링크 신호(802)는 N개의 RTLS 리더들(810)을 통해 수신된다. 위치 프로세서 엔진(816)의 블링크 신호 수신부(600)는 네트워크 등으로 연결된 리더(810)를 통해 태그(800)로부터 블링크 신호를 수신한다. 그런 다음에, 정보 저장부(602)는 블링크 신호를 발송한 태그(800)의 ID 정보와, 서브 블링크 ID 정보 및 각 서브 블링크(802)의 도착시간정보를 연계하여 저장한다. 위치 프로세서 엔진(816)은 N개의 RTLS 리더(810)로부터 서브 블링크(802)의 도착시간 정보 및 태그 ID 값을 전달받아 순차적으로 하나씩 그룹화를 시작한다. 그룹화는 제 1 그룹핑부(604)와 제 2 그룹핑부(606)에서 수행한다.
제 1 그룹핑부(604)는 저장부(602)에 저장된 정보들을 태그 ID 별로 그룹핑한다. 태그 ID 별로 그룹핑하는 이유는 다수의 태그로부터 발신된 블링크 신호를 태그별로 나누어 개별 태그의 이동경로를 파악하기 위해서다.
태그 ID 별로 그룹핑이 완료되면, 제 2 그룹핑부(606)에서는 태그 ID별로 그룹핑된 정보들을 동일한 서브 블링크 ID별로 다시 그룹핑한다. 동일한 서브 블링크 ID 별로 그룹핑하게 되면 다수의 리더가 하나의 서브 블링크 신호를 수신한 것처럼 서브 블링크 도착시간을 정확히 알 수 있다.
그룹화 작업이 완료되면 참조부호 812와 같이 그룹화된 서브 블링크 신호를 도시할 수 있다. 서브 블링크 ID별로 그룹핑(812)하여 3개 이상의 서브 블링크가 존재한다면, 위치 프로세서 엔진(816)은 태그 위치 계산부(608)를 사용하여 능동형 태그(800)의 위치를 정확히 알 수 있다. 위치 프로세서 엔진(816)은 서브 블링크 도착시간정보들을 가지고 TDOA 등과 같은 방식을 적용하여 RTLS 태그(800)의 위치를 계산할 수 있다. 이렇게 계산된 RTLS 태그(800)의 위치는 태그 위치좌표 전달부(610)를 통해 RTLS 서버(814)에 전달된다.
만약, 서브 블링크(802) 중 하나가 특정 리더에서 유실(804, 806, 808)되더라도 RTLS 서버(814)에는 셋 이상의 서브 블링크가 서브 블링크 ID에 따라 그룹핑(812)되어 입력되므로 태그의 위치를 용이하게 알 수 있다.
도 1은 RTLS 태그로부터 전송되는 블링크 신호의 구조를 나타내는 도면,
도 2a는 종래 기술에 따른 위치 산출 방법의 흐름도,
도 2b는 종래 서브 블링크 도착시간정보로 그룹화하는 방법에 대한 설명도,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 블링크 신호를 전송하는 RTLS 태그의 구성도,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 블링크 신호를 전송하는 RTLS 태그의 신호처리 흐름도,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 RTLS 태그에서 발신되는 서브 블링크 신호의 구조도,
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 위치 프로세서 엔진이 태그의 위치를 산출하는 장치의 구성도,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 위치 프로세서 엔진이 태그의 위치를 산출하는 과정의 흐름도,
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 전체 RTLS 시스템에서 데이터 처리 과정에 대한 설명도이다.

Claims (14)

  1. 위치 추적을 위해 블링크 신호를 전송하는 무선 주파수 인식 태그에 있어서,
    상기 무선 주파수 인식 태그 자체의 태그 ID를 생성하는 태그 ID 생성부와,
    상기 블링크 신호를 구성하는 복수의 서브 블링크 신호들을 생성하는 블링크 생성부와,
    상기 생성된 서브 블링크 신호들 각각에 대한 서브 블링크 ID(Identification)들을 생성하는 서브 블링크 ID 생성부와,
    상기 생성된 서브 블링크 ID들을 상기 서브 블링크 신호들 각각에 삽입하는 서브 블링크 ID 삽입부와,
    상기 태그 ID와 상기 서브 블링크 ID들이 삽입된 블링크 신호를 전송하는 전송부
    를 포함하는 무선 주파수 인식 태그.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전송부는,
    상기 태그 ID와 상기 서브 블링크 ID들이 삽입된 블링크 신호를 직접 확산 방식으로 변조하는, 무선 주파수 인식 태그.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 생성된 서브 블링크 ID는,
    상기 서브 블링크 신호의 페이로드에 포함되는, 무선 주파수 인식 태그.
  4. 무선 주파수 인식 태그의 제어 방법에 있어서,
    상기 무선 주파수 인식 태그 자체의 태그 ID를 생성하는 과정과,
    블링크 신호를 구성하는 복수의 서브 블링크 신호들을 생성하는 과정과,
    상기 생성된 서브 블링크 신호들 각각에 대한 서브 블링크 ID(Identification)들을 생성하고, 상기 생성된 서브 블링크 ID들을 상기 서브 블링크 신호들 각각에 삽입하는 과정과,
    상기 태그 ID와 상기 서브 블링크 ID들이 삽입된 블링크 신호를 전송하는 과정
    을 포함하는 무선 주파수 인식 태그의 제어 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 태그 ID와 상기 서브 블링크 ID들이 삽입된 블링크 신호를 직접 확산 방식으로 변조하는 과정
    을 더 포함하는 무선 주파수 인식 태그의 제어 방법.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 생성된 서브 블링크 ID는,
    상기 서브 블링크 신호의 페이로드에 포함되는, 무선 주파수 인식 태그의 제어 방법.
  7. 블링크 신호를 전송하는 무선 주파수 인식 태그의 위치 추적 장치에 있어서,
    복수의 무선 주파수 인식 태그들 각각으로부터 상기 복수의 무선 주파수 인식 태그들 각각의 태그 ID(Identification)와 서브 블링크 ID가 포함된 복수의 서브 블링크 신호들을 수신하는 블링크 신호 수신부와,
    상기 복수의 서브 블링크 신호들 각각의 태그 ID들, 서브 블링크 ID들, 상기 복수의 서브 블링크 신호들 각각의 도착시간정보들을 저장하는 저장부와,
    상기 저장된 태그 ID들 중 동일한 태그 ID별로 그룹핑하는 제 1 그룹핑부와,
    상기 저장된 서브 블링크 ID들 중 동일한 서브 블링크 ID별로 그룹핑하는 제 2 그룹핑부와,
    상기 그룹핑된 서브 블링크 ID들의 개수가 셋 이상일 경우에 상기 무선 주파수 인식 태그의 위치 좌표를 계산하는 태그 위치 계산부
    를 포함하는 무선 주파수 인식 태그의 위치 추적 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 계산된 위치 좌표를 태그 위치 이력을 관리하는 관리 서버로 전달하는 태그 위치좌표 전달부
    를 더 포함하는 무선 주파수 인식 태그의 위치 추적 장치.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 태그 위치 계산부는,
    상기 그룹핑된 서브 블링크 ID들의 개수가 셋 미만일 경우, 상기 무선 주파수 인식 태그의 위치 좌표를 계산하지 않는 특징으로 하는, 무선 주파수 인식 태그의 위치 추적 장치.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 태그 위치 계산부는,
    상기 서브 블링크 신호들의 도착시간정보를 TDOA(Time Difference of Arrival) 알고리즘으로 처리하여 상기 무선 주파수 인식 태그의 위치 좌표를 계산하는, 무선 주파수 인식 태그의 위치 추적 장치.
  11. 블링크 신호를 전송하는 무선 주파수 인식 태그의 위치 추적 방법에 있어서,
    복수의 무선 주파수 인식 태그들 각각으로부터 상기 복수의 무선 주파수 인식 태그들 각각의 태그 ID(Identification)와 서브 블링크 ID가 포함된 복수의 서브 블링크 신호들을 수신하는 과정과,
    상기 복수의 서브 블링크 신호들 각각의 태그 ID들, 서브 블링크 ID들, 상기 복수의 서브 블링크 신호들 각각의 도착시간정보들을 저장하는 과정과,
    상기 저장된 태그 ID들 중 동일한 태그 ID별로 그룹핑하는 과정과,
    상기 저장된 서브 블링크 ID들 중 동일한 서브 블링크 ID별로 그룹핑하는 과정과,
    상기 그룹핑된 서브 블링크 ID들의 개수가 셋 이상일 경우에 상기 무선 주파수 인식 태그의 위치 좌표를 계산하는 과정
    을 포함하는 무선 주파수 인식 태그의 위치 추적 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 계산된 위치 좌표를 태그 위치 이력을 관리하는 관리 서버로 전달하는 과정
    을 더 포함하는 무선 주파수 인식 태그의 위치 추적 방법.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 무선 주파수 인식 태그의 위치 좌표를 계산하는 과정은,
    상기 그룹핑된 서브 블링크 ID들의 개수가 셋 미만일 경우, 상기 무선 주파수 인식 태그의 위치 좌표를 계산하지 않는, 무선 주파수 인식 태그의 위치 추적 방법.
  14. 제 11 항에 있어서, 상기 무선 주파수 인식 태그의 위치 좌표를 계산하는 과정은,
    상기 서브 블링크 신호들의 도착시간정보를 TDOA(Time Difference of Arrival) 알고리즘으로 처리하여 상기 무선 주파수 인식 태그의 위치 좌표를 계산하는, 무선 주파수 인식 태그의 위치 추적 방법.
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