KR101213784B1 - 충격 감지를 이용한 컨테이너 보안장치 및 그의 위치 보정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 충격 센서로부터 받은 충격 데이터를 기준으로 GPS 위치 추적 실행 여부를 결정하고, 컨테이너 보안 장치의 위치를 보정 하는 것에 의해 GPS 위치 정확도를 높이고 저전력 운용이 가능하도록 한 충격 감지를 이용한 컨테이너 보안장치 및 그의 위치 보정 방법에 관한 것으로, 그 구성은 컨테이너 보안 장치에 있어서,컨테이너에 장착되어 컨테이너에 가해지는 충격을 감지하기 위한 충격 센서;상기 충격 센서로부터 전송되는 충격 데이터 누적 횟수, 충격 변화의 크기를 이용하여 GPS 데이터 보정 및 GPS 측정 제어를 위한 GPS 측정 제어부;를 포함한다.

Description

충격 감지를 이용한 컨테이너 보안장치 및 그의 위치 보정 방법{Container Security Device using Shock sensing and Method for correcting location the same}

본 발명은 컨테이너 보안 장치에 관한 것으로, 구체적으로 충격 센서로부터 받은 충격 데이터를 기준으로 GPS 위치 추적 실행 여부를 결정하고, 컨테이너 보안 장치의 위치를 보정 하는 것에 의해 GPS 위치 정확도를 높이고 저전력 운용이 가능하도록 한 충격 감지를 이용한 컨테이너 보안장치 및 그의 위치 보정 방법에 관한 것이다.

화물 운송 산업에서의 안전은 매우 중요하다. 화물 운송 회사 및 그 고객은 화물 및 선적 컨테이너, 철도 차량, 트레일러 또는 제품을 저장하고 수송하는데, 사용되는 수송 컨테이너로부터 제품이 불법으로 없어지는 것에 끊임없이 염려한다.

화물 운송 회사 및 정부 기관은 또한 수송 컨테이너에 불법으로 들여오는 마약이나 대량 살상 무기와 같이 금지하거나 해로운 물질이나 기기, 또는 불법 이주자를 감시한다.

그 결과, 화물 운송 회사 및 정부 기관은 수송 컨테이너에 불법적인 접근을 방지하기 위한 모든 노력의 일환으로, 자물쇠, 플라스틱 및 금속 루프 봉인 및 케이블 봉인, 볼트 봉인, 안전 테이프, 수송 컨테이너를 추적할 수 있는 안전 태그 및 메모리 버튼, 및 온도 모니터와 같은 안전 장치를 정기적으로 사용한다.

전 세계적으로 선적되는 대부분의 상품은 복합 수송 화물 컨테이너 (intermodal freight container's)를 이용하여 선적 운송된다. 보편화 된 복합 수송 화물 컨테이너는 ISO dry intermodal container로 알려져 있다.

이들 컨테이너는 ISO가 정한 특정 규격, 기술적 또는 기타 표준을 충족시키고 있기 때문에 국제 무역을 촉진하는 역할을 하는데, 컨테이너 관련 취급 장비, 원양 선박, 철도 장비, 장거리 장비(over-the-road equipment) 등 각종 수송 수단들의 상호 적용 가능한 표준 컨테이너(compatible standardized containers)의 사용과 개발을 장려하고 있다.

이와 같은 컨테이너를 이용한 화물 운송은 화물 적입, 트럭운송,게이트 인, 선적, 항해, 하선, 게이트 아웃, 트럭운송, 하역 등의 여러 단계를 거쳐 이루어지고 운송기간 또한 수개월에 걸쳐 이루어진다.

이와 같은 컨테이너를 이용한 화물 운송 과정에서 컨테이너 및 그 내용물의 안전을 모니터링 할 수 있는 메커니즘은 아주 중요한 문제로 대두 되고 있다.

예를 들어, 컨테이너 보안 장치의 일 예의 하나인 전자봉인(e-Seal)을 활용해 컨테이너의 위치를 실시간으로 추적 및 감시하는 화물감시 종합망을 구축하는 것이 필요하다.

전자봉인은 컨테이너 봉인 기능 외에 위성항법장치(GPS)를 통한 위치확인과 컨테이너 개폐 여부에 관한 정보를 휴대통신망을 통해 전송할 수 있기 때문에 활용도가 높다.

이와 같은 컨테이너 보안장치는 컨테이너에 부착되어 RF 통신과 GPS 위치 감지를 수행하여 리더와 서버 시스템에 데이터를 전송해야 한다. 그러나 항해의 기간이 2-3개월을 넘는 경우 배터리의 절반이 넘는 부분을 GPS 위치 감지로 인해 소모하게 된다.

컨테이너 보안장치는 도착지까지 가는 상당부분의 기간을 선착장/항구 등의 움직이지 않는 위치에서 보내게 된다. 이 경우 GPS 위치 추적이 필요하지 않음에도 불구하고 계속해서 배터리를 소모하게 되므로 불필요한 GPS 위치 추적에 의한 배터리 소모를 줄이기 위한 방안이 필요하다.

종래 기술의 컨테이너 보안장치는 10초 주기로 위치 데이터를 수집하며, 10미터 이내의 정확도를 갖는다. 그러나 GPS 통신 환경이 열악한 상태(예를 들면, 컨테이너가 적재되어 있는 상태)에서는 컨테이너가 멈춰 있더라도 철제 환경의 영향으로 인해 GPS 값이 상당히 흔들리는 문제가 발생한다.

이와 같이 종래 기술의 컨테이너 보안 장치는 저전력 구동 방안 및 정확성을 높인 GPS 위치 보정 기술이 요구되고 있다.

본 발명은 충격 센서로부터 받은 충격 데이터를 기준으로 GPS 위치 추적 실행 여부를 결정하고, 컨테이너 보안 장치의 위치를 보정 하는 것에 의해 GPS 위치 정확도를 높일 수 있도록 한 충격 감지를 이용한 컨테이너 보안장치 및 그의 위치 보정 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 충격 센서로부터 받은 충격 데이터를 기준으로 GPS 위치 추적 실행 여부를 결정하고, 컨테이너 보안 장치의 위치를 보정 하는 것에 의해 저전력 운용이 가능하도록 한 충격 감지를 이용한 컨테이너 보안장치 및 그의 위치 보정 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 충격 감지를 이용한 컨테이너 보안장치는 컨테이너 보안 장치에 있어서, 컨테이너에 장착되어 컨테이너에 가해지는 충격을 감지하기 위한 충격 센서;상기 충격 센서로부터 전송되는 충격 데이터 누적 횟수, 충격 변화의 크기를 이용하여 GPS 데이터 보정 및 GPS 측정 제어를 위한 GPS 측정 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 GPS 측정 제어부는,충격 센서로부터 전송된 충격 데이터의 누적 횟수를 판단하기 위한 충격 데이터 누적 횟수 판단부와,상기 충격 데이터 누적 횟수 판단부에서 누적된 횟수가 설정 횟수가 되면 이전 충격값과 현재 충격값의 차이를 구하는 충격 데이터 차이값 산출부와,상기 충격 데이터 차이값 산출부에서 구해진 충격 변화 크기가 GPS 데이터 측정이 필요한지, GPS 데이터 보정이 필요한지를 판단하는 충격 변화 크기 판단부와,상기 충격 변화 크기 판단부의 판단 결과에 따라 GPS 데이터 측정을 결정하는 GPS 데이터 측정 결정부와,GPS 데이터 보정이 필요한 경우에 GPS 데이터를 보정하는 GPS 데이터 보정부를 포함하고 구성되는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 충격 변화의 크기가 설정된 충격 변화 임계값보다 작은 경우에는 GPS 데이터 측정을 하지 않고 저전력 구동 모드를 유지하는 것을 특징으로 한다.

다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 충격 감지를 이용한 컨테이너 보안장치의 위치 보정 방법은 충격 감지를 이용한 컨테이너 보안장치의 위치 보정에 있어서,컨테이너에 가해지는 충격을 감지하여 충격 데이터를 측정하는 단계;이전 충격값과 현재 충격값을 비교하여 충격 차이값 구하는 단계;이전 GPS 위치와 현재 GPS 위치를 비교하여 GPS 위치 차이값을 구하는 단계;를 포함하고,상기 충격 차이값이 설정된 충격 변화 임계치보다 작거나, GPS 위치 차이값이 허용 오차 범위이면 GPS 위치 보정없이 바로 슬립 & 웨이크업 모드로 진입하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 충격 차이값이 설정된 충격 변화 임계치보다 작은 경우에는 GPS 측정을 하지 않고 바로 슬립 & 웨이크업 모드로 진입하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 이전 GPS 위치와 현재 GPS 위치를 비교하여 GPS 위치 차이값을 구하는 단계는, 상기 충격 차이값이 설정된 충격 변화 임계치보다 큰 경우에 GPS 데이터 측정을 하여 진행하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 이전 충격값과 현재 충격값을 비교하여 충격 차이값 구하는 단계는,충격 데이터의 누적 횟수를 설정 횟수와 비교하여 충격 데이터의 누적 횟수가 크면 진행하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 GPS 위치 차이값이 허용 오차 범위가 아니면 GPS 위치 보정을 하고 슬립 & 웨이크업 모드로 진입하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 충격 감지를 이용한 컨테이너 보안장치 및 그의 위치 보정 방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.

첫째, 충격 데이터를 기준으로 GPS 위치 추적 실행 여부를 결정하고, 컨테이너 보안 장치의 위치를 보정 하는 것에 의해 GPS 위치 정확도를 높일 수 있다.

둘째, 충격 데이터를 기준으로 GPS 위치 추적 실행 여부를 결정하고, 컨테이너 보안 장치의 위치를 보정 하는 것에 의해 저전력 운용이 가능하다.

셋째, GPS 통신 환경이 열악한 환경에서 GPS 값이 상당히 흔들리는 경우에도 정확한 위치 보정을 가능하게 한다.

도 1은 본 발명에 따른 충격 감지를 이용한 컨테이너 보안장치의 구성도
도 2는 본 발명에 따른 충격 감지를 이용한 컨테이너 보안장치의 위치 보정 방법을 나타낸 플로우 차트

이하, 본 발명에 따른 충격 감지를 이용한 컨테이너 보안장치 및 그의 위치 보정 방법의 바람직한 실시예에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 충격 감지를 이용한 컨테이너 보안장치 및 그의 위치 보정 방법의 특징 및 이점들은 이하에서의 각 실시예에 대한 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 충격 감지를 이용한 컨테이너 보안장치의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 충격 감지를 이용한 컨테이너 보안장치의 위치 보정 방법을 나타낸 플로우 차트이다.

본 발명은 충격 센서로부터 받은 충격 데이터를 기준으로 GPS 위치 추적 실행 여부를 결정하고, 컨테이너 보안 장치의 위치를 보정 하는 것에 의해 GPS 위치 정확도를 높이고 저전력 운용이 가능하도록 한 것이다.

충격 센서가 충격을 감지하여 일정 기간 동안 컨테이너가 움직이지 않음을 감지하게 되면, GPS의 위치를 고정시켜 놓을 수 있어 GPS 위치 추적을 실행하지 않아도 된다.

또한, 선착장/항구 등의 철제 컨테이너가 밀집한 지역에서는 GPS 위치 오차가 심각하게 발생하므로, 충격 센서 값이 변하지 않는 경우 GPS 위치 오차를 보정 할 수 있게 된다.

컨테이너 보안장치 모듈에는 컨테이너 내부의 온도,습도를 감지하기 위한 온도 센서, 습도 센서 그리고 컨테이너에 가해지는 충격을 감지하기 위한 충격 센서, GPS 모듈이 장착된다.

이와 같은 본 발명에 따른 충격 감지를 이용한 컨테이너 보안장치는 도 1에서와 같이, 컨테이너에 장착되어 컨테이너에 가해지는 충격을 감지하기 위한 충격 센서(100)와 충격 데이터 누적 횟수, 충격 변화의 크기를 이용하여 GPS 데이터 보정 및 GPS 측정 제어를 위한 GPS 측정 제어부(200)로 크게 구성된다.

GPS 측정 제어부(200)는 충격 센서(100)로부터 전송된 충격 데이터의 누적 횟수를 판단하기 위한 충격 데이터 누적 횟수 판단부(20)와, 충격 데이터 누적 횟수 판단부(20)에서 누적된 횟수가 설정 횟수가 되면 이전 충격값과 현재 충격값의 차이를 구하는 충격 데이터 차이값 산출부(30)와, 충격 데이터 차이값 산출부(30)에서 구해진 충격 변화 크기가 GPS 데이터 측정이 필요한지, GPS 데이터 보정이 필요한지를 판단하는 충격 변화 크기 판단부(40)와, 충격 변화 크기 판단부(40)의 판단 결과에 따라 GPS 데이터 측정을 결정하는 GPS 데이터 측정 결정부(50)와, GPS 데이터 보정이 필요한 경우에 GPS 데이터를 보정하는 GPS 데이터 보정부(60)를 포함하고 구성된다.

여기서, 상기 충격 변화의 크기가 설정된 충격 변화 임계값보다 작은 경우에는 GPS 데이터 측정을 하지 않고 저전력 구동 모드를 유지한다.

이와 같은 본 발명에 따른 충격 감지를 이용한 컨테이너 보안장치는 다음과 같은 특징을 갖고 저전력 구동 및 GPS 위치 보정을 하는 것이다.

컨테이너 이동시에는 컨테이너의 무게 등을 고려한 환경 측면에서 보면 충격 센서(100)의 충격 데이터의 X,Y,Z 값이 상당히 자주 변하게 된다.

이를 반대로 해석하면 일정 기간 동안 컨테이너가 움직이지 않는 상황에서는 충격 데이터가 변동하지 않게 되며, 충격 센서의 값이 거의 변화되지 않는 상황에서는 GPS 데이터를 주기적으로 측정하여 변화시킬 필요가 없는 것이다.

따라서, 본 발명에서는 현재 GPS 데이터를 이전의 GPS 데이터와 비교하여 허용 범위 이상의(예를 들어, 10미터 이상의) 많은 차이가 나는 경우 충격 센서의 각 좌표계 값의 변화가 없다면, 이를 이용해 값을 버림으로써 올바른 위치 데이터를 유지할 수 있도록 위치 보정을 하는 것이다.

또한, GPS 데이터를 측정하거나, 주기적인 로그를 기록해야하는 경우가 아니라면 충격 센서의 값 변화에 기반하여, GPS를 켜지 않음으로써 컨테이너 추적 장치(ConTracer)의 전력 소모의 주된 원인이 되는 GPS에 의한 전류 소모를 줄 일 수 있도록 한다.

따라서, 컨테이너가 야적장에 위치되는 시간이 길어지면, 그에 비례하여 전류 소모를 절감하는 비율이 커지게 된다.

그리고 이와 같은 GPS 위치 데이터 보정 기능에 의해 불필요한 GPS 측정을 줄일 수 있고, GPS 위치 정확도를 높일 수 있다. 특히, 충격 데이터는 1회 측정 시 3바이트로 충격 데이터가 누적되어도 메모리에 부담을 주지 않는다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 충격 감지를 이용한 컨테이너 보안장치 및 그의 위치 보정 방법은 3축 가속도 센서나 충격 센서를 통해 GPS 위치 보정 방법이 위치 보정에만 초점을 맞춘 이전의 방법들과는 달리 컨테이너 보안장치의 전력 소모를 줄이는 데에도 큰 효과를 구현한다.

이하에서 본 발명에 따른 충격 감지를 이용한 컨테이너 보안장치의 위치 보정 방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 2에서와 같이, 먼저 충격 센서(100)에서 컨테이너에 가해지는 충격을 감지하여 충격 데이터를 측정하면(S201), 충격 데이터 누적 횟수 판단부(20)에서 충격 센서(100)로부터 전송된 충격 데이터의 누적 횟수를 판단한다.(S202)

충격 데이터의 누적 횟수가 설정 횟수보다 작으면, GPS 데이터 측정을 하고(S207), 이전 GPS 위치와 현재 GPS 위치의 차이를 구하여(S208), GPS 위치 차이값이 허용 오차 범위인가를 판단한다.(S209)

GPS 위치 차이값이 허용 오차 범위이면 GPS 데이터를 적용하여 위치 보정을 하고(S210), 슬립/웨이크업(Sleep & Wakeup) 모드로 진입한다.(S212)

만약, 충격 데이터의 누적 횟수가 설정 횟수보다 같거나 크면, 충격 데이터 누적 횟수 판단부(20)의 충격 누적 카운트 횟수를 초기화하고(S203) 충격 데이터 차이값 산출부(30)에서 이전 충격값과 현재 충격값의 차이를 구한다.(S204)

충격 변화 크기가 구해지면 충격 변화 크기 판단부(40)에서 구해진 충격 변화 크기가 허용된 충격 변화 임계치보다 크면(S205), GPS 데이터 측정을 하고(S207), 이전 GPS 위치와 현재 GPS 위치의 차이를 구하여(S208), GPS 위치 차이값이 허용 오차 범위인가를 판단한다.(S209)

GPS 위치 차이값이 허용 오차 범위가 아니면 GPS 데이터를 적용하여 위치 보정을 하고(S210), 슬립/웨이크업(Sleep & Wakeup) 모드로 진입한다.(S212)

여기서, GPS 위치 차이값의 허용 오차 범위는 GPS가 갖는 위치 오차(현재 10m정도)의 1/2로 설정하는 것이 바람직하다.

만약, 충격 변화 크기가 구해지면 충격 변화 크기 판단부(40)에서 구해진 충격 변화 크기가 허용된 충격 변화 임계치보다 크지않다면(S205), GPS 측정을 하지 않고 바로 슬립/웨이크업(Sleep & Wakeup) 모드로 진입한다.(S212)

그리고 GPS 위치 차이값이 허용 오차 범위인가를 판단하는 단계에서(S209) GPS 위치 차이값이 허용 오차 범위이면 실제 컨테이너의 이동은 없었지만 충격에 따른 GPS 데이터의 변화로 판단하여 GPS 데이터의 적용 없이 이전 데이터값을 그대로 사용하고 슬립/웨이크업(Sleep & Wakeup) 모드로 진입한다.(S212)

여기서, (B)의 진행으로 슬립/웨이크업(Sleep & Wakeup) 모드로 진입하는 것은 정상 동작 모드이고, (A)의 진행으로 슬립/웨이크업(Sleep & Wakeup) 모드로 진입하는 것은 저전력 동작 모드이다.

이와 같이 본 발명에 따른 충격 감지를 이용한 컨테이너 보안장치의 위치 보정 방법은 충격 변화의 크기가 설정된 충격 변화 임계값보다 작은 경우에는 GPS 데이터 측정을 하지 않고 저전력 구동 모드를 유지하고, 충격 변화의 크기가 설정된 충격 변화 임계값보다 큰 경우에도 GPS 위치 차이값이 허용 오차 범위이면 새로운 GPS 데이터의 적용 없이 저전력 구동 모드를 유지한다.

이상에서의 설명에서와 같이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명이 구현되어 있음을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 명시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구 범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

100. 충격 센서 200. GPS 측정 제어부
20. 충격 데이터 누적횟수 판단부 30. 충격 데이터 차이값 산출부
40. 충격 변화 크기 판단부 50. GPS 데이터 측정 결정부
60. GPS 데이터 보정부

Claims (8)

1. 컨테이너 보안 장치에 있어서,
   컨테이너에 장착되어 컨테이너에 가해지는 충격을 감지하기 하기 위한 충격 센서;
   상기 충격 센서로부터 전송되는 충격 데이터 누적 횟수, 충격 변화의 크기를 이용하여 GPS 데이터 보정 및 GPS 측정 제어를 위한 GPS 측정 제어부;를 포함하고,
   상기 충격 변화의 크기가 설정된 충격 변화 임계값보다 작은 경우에는 GPS 데이터 측정을 하지 않고 저전력 구동 모드를 유지하는 것을 특징으로 하는 충격 감지를 이용한 컨테이너 보안장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 GPS 측정 제어부는,
   충격 센서로부터 전송된 충격 데이터의 누적 횟수를 판단하기 위한 충격 데이터 누적 횟수 판단부와,
   상기 충격 데이터 누적 횟수 판단부에서 누적된 횟수가 설정 횟수가 되면 이전 충격값과 현재 충격값의 차이를 구하는 충격 데이터 차이값 산출부와,
   상기 충격 데이터 차이값 산출부에서 구해진 충격 변화 크기가 GPS 데이터 측정이 필요한지, GPS 데이터 보정이 필요한지를 판단하는 충격 변화 크기 판단부와,
   상기 충격 변화 크기 판단부의 판단 결과에 따라 GPS 데이터 측정을 결정하는 GPS 데이터 측정 결정부와,
   GPS 데이터 보정이 필요한 경우에 GPS 데이터를 보정하는 GPS 데이터 보정부를 포함하고 구성되는 것을 특징으로 하는 충격 감지를 이용한 컨테이너 보안장치.
3. 삭제
4. 충격 감지를 이용한 컨테이너 보안장치의 위치 보정에 있어서,
   컨테이너에 가해지는 충격을 감지하여 충격 데이터를 측정하는 단계;
   이전 충격값과 현재 충격값을 비교하여 충격 차이값 구하는 단계;
   이전 GPS 위치와 현재 GPS 위치를 비교하여 GPS 위치 차이값을 구하는 단계;를 포함하고,
   상기 충격 차이값이 설정된 충격 변화 임계치보다 작거나, GPS 위치 차이값이 허용 오차 범위이면 GPS 위치 보정없이 바로 슬립 & 웨이크업 모드로 진입하는 것을 특징으로 하는 충격 감지를 이용한 컨테이너 보안장치의 위치 보정 방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 충격 차이값이 설정된 충격 변화 임계치보다 작은 경우에는 GPS 측정을 하지 않고 바로 슬립 & 웨이크업 모드로 진입하는 것을 특징으로 하는 충격 감지를 이용한 컨테이너 보안장치의 위치 보정 방법.
6. 제 4 항에 있어서, 상기 이전 GPS 위치와 현재 GPS 위치를 비교하여 GPS 위치 차이값을 구하는 단계는,
   상기 충격 차이값이 설정된 충격 변화 임계치보다 큰 경우에 GPS 데이터 측정을 하여 진행하는 것을 특징으로 하는 충격 감지를 이용한 컨테이너 보안장치의 위치 보정 방법.
7. 제 4 항에 있어서, 상기 이전 충격값과 현재 충격값을 비교하여 충격 차이값 구하는 단계는,
   충격 데이터의 누적 횟수를 설정 횟수와 비교하여 충격 데이터의 누적 횟수가 크면 진행하는 것을 특징으로 하는 충격 감지를 이용한 컨테이너 보안장치의 위치 보정 방법.
8. 제 4 항에 있어서, 상기 GPS 위치 차이값이 허용 오차 범위가 아니면 GPS 위치 보정을 하고 슬립 & 웨이크업 모드로 진입하는 것을 특징으로 하는 충격 감지를 이용한 컨테이너 보안장치의 위치 보정 방법.
   

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