KR101231319B1 - 오디오 신호를 이용한 데이터 전달 시스템, 출입 통제 시스템, 그리고 잠금 장치 - Google Patents

오디오 신호를 이용한 데이터 전달 시스템, 출입 통제 시스템, 그리고 잠금 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 오디오 신호를 이용한 데이터 전달 시스템, 출입 통제 시스템, 그리고 잠금 장치에 관한 것으로,
상기 데이터 전달 시스템은 가청 주파수 대역을 사용하며 소리 형태로 출력되는 오디오 신호에 전송 데이터를 실어 전송하는 데이터 제공 장치; 및 상기 오디오 신호를 녹음 및 분석하여 상기 전송 데이터를 추출한 후, 상기 전송 데이터에 상응하는 서비스를 제공하는 데이터 이용 장치를 포함할 수 있다.

Description

오디오 신호를 이용한 데이터 전달 시스템, 출입 통제 시스템, 그리고 잠금 장치{SYSETM FOR TRANSMITTING INFORMAITON USING AUDIO SIGNAL, SYSETM FOR CONTROLL EIXT AND ENTRY OF DOOR USING AUDIO SIGNAL, LOCKING DEIVCE}
본 발명은 데이터 전달 시스템에 관한 것으로, 특히 18kHz~22kHz와 같이 가청 주파수 대역에 속하나 사람이 인식할 수 없는 주파수 대역을 활용하여 각종 데이터를 전송할 수 있도록 하는 오디오 신호를 이용한 데이터 전달 시스템, 출입 통제 시스템, 그리고 잠금 장치에 관한 것이다.
데이터 통신 기술의 발전에 따라 다양한 종류의 데이터 전달 방법이 사용되고 있다. 데이터 통신 장치는 이러한 다양한 종류의 데이터 전달 방법에 대응할 수 있도록 더욱더 많은 종류의 인터페이스를 구비하게 되었다.
특히 최근에는 휴대용 장치를 이용하여 전자 명함이나 사진과 같은 개인 데이터를 공유하는 경우가 많아지게 됨에 따라, 동일 공간내의 사용자 사이의 데이터 전달의 기회가 많아지게 되었다. 따라서 동일 공간내의 복수개의 장치 사이의 데이터 전달 방법에 대한 관심이 증대하고 있다.
동일 공간내의 복수개의 장치 사이의 데이터 전달의 특징은 기본적으로 복수의 사용자가 만나서 각각의 사용자가 가지고 있는 장치들 사이에 데이터를 전송하는 것을 전제하므로, 데이터를 전달하고자하는 복수개의 장치가 서로 접촉 가능한 거리 또는 매우 가까운 거리에 위치하고 있게 된다.
기존의 동일 공간 내 데이터 전달 방법 중에서 대표적인 방법으로는 적외선 통신, 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio-Frequency Identification) 및 범프(Bump) 등을 들 수 있다.
적외선 통신은 리모콘과 같이 일방향 통신에 이용되는 경우에는 데이터 전달 거리나 각도에 유연성을 가지지만, 두 개의 장치 사이에 데이터를 송수신 하는 경우에는 두 개의 장치 모두가 적외선 통신을 수행하기 위한 적외선 송수신기를 구비하고 있어야 한다. 또한 두 장치가 직접적으로 접촉을 할 필요는 없으나, 적외선 입출력 단자를 서로 정확히 맞대고 있어야 한다는 단점이 있다. 그리고 적외선 입출력 단자를 서로 정확히 맞대고 있어야 하므로, 두 개의 장치 사이의 통신에 적합하고 복수개의 장치로의 데이터 전달에는 적합하지 않다.
블루투스는 2.4Ghz 대의 고주파수를 이용하여 현재 3mbps의 전송 속도로 데이터를 전송할 수 있는 단거리 통신으로, 빠른 속도로 데이터를 전송할 수 있다는 장점이 있으나, 무선 주파수 신호를 이용하므로 보안성이 낮고 장치들 사이의 싱크(sync) 과정이 복잡하다는 단점이 있다.
RFID는 블루투스와 유사하게 무선 주파수 신호를 이용하는 비접촉 데이터 전달 방식으로 보안성이 낮으며, 데이터 전달이 아닌 식별자(ID: Identity)를 확인하기 위해 개발된 기술이므로, 상호 데이터 전달에 적합하지 않다. 또한 장치에 송수신기를 추가로 부착하여야 한다는 단점이 있다.
범프는 비교적 최근에 개발된 데이터 전달 방법으로서, 두 장치를 부딪쳤을 때 두 장치가 부딪친 시간과 각종 센서에서 감지되는 신호를 범프 서버로 전송하고, 범프 서버는 해당 시간에 부딪친 장치를 찾아서 데이터를 전송한다. 즉 부딪친 시간과 센서에서 감지되는 신호를 충돌 데이터로서 범프 서버로 전송하여, 상호 장치를 확인하고 데이터를 전달한다. 범프는 스마트 폰과 같은 장치에 포함된 기존의 센서를 이용하므로 부가적인 하드웨어를 필요로 하지 않는다는 장점이 있다. 그러나 범프는 동일 공간 내의 두 장치 사이의 데이터를 전송함에도 불구하고 네트워크를 통해 범프 서버에 접속하고, 범프 서버가 중계기로서 데이터를 전달하므로 보안성이 낮으며, 두 장치 중 어느 하나라도 네트워크에 접속되어 있지 않다면 사용할 수 없다. 또한 동시에 다수의 장치가 충돌 데이터를 전송하는 경우에 사용자가 필요로 하는 상대의 장치를 정확히 추출하기 위해서는 복잡한 알고리즘을 필요로 하며, 두 대 이상의 장치가 동시에 충돌하는 것은 현실적으로 불가능하므로, 일대일 데이터 전달만 가능하다. 뿐만 아니라 장치간의 충돌로 인한 장치 손상의 가능성이 있을 뿐만 아니라, 적외선 통신과 마찬가지로 복수개의 장치로는 데이터 전송을 할 수 없는 단점이 있다.
이에 본 발명의 목적은 가청 주파수 대역에 속하나 사람이 인식할 수 없는 주파수 대역을 활용하여 각종 데이터를 전송할 수 있도록 하는 오디오 신호를 이용한 데이터 전달 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 가청 주파수 대역에 속하나 사람이 인식할 수 없는 주파수 대역을 활용하여 잠금 장치 해제에 필요한 패스워드를 전송할 수 있도록 하는 출입 통제 시스템, 그리고 잠금 장치를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 가청 주파수 대역을 사용하며 소리 형태로 출력되는 오디오 신호에 패스워드를 실어 전송하는 사용자 단말; 및 상기 오디오 신호를 녹음 및 분석하여 패스워드를 추출한 후, 상기 추출된 패스워드를 기반으로 잠금 해제 여부를 결정하는 잠금 장치를 포함하는 오디오 신호를 이용한 출입 통제 시스템을 제공한다.
상기 오디오 신호는 18kHz 내지 22kHz의 주파수 대역을 사용하는 것을 특징으로 한다.
상기 사용자 단말은 패스워드에 따라 오디오 신호의 신호 조합 패턴, 음량 변화 패턴, 할당 주파수 중 적어도 하나 이상을 가변하는 것을 특징으로 한다.
상기 사용자 단말은 사용자 요청에 따라 패스워드를 설정하고, 상기 패스워드에 상응하는 신호 발생 패턴을 가지는 오디오 신호를 생성하는 오디오 신호 발생부; 및 상기 오디오 신호 발생부에 의해 생성된 오디오 신호를 소리 형태로 변환하여 공기중으로 출력하는 트랜스듀서를 포함할 수 있다.
상기 잠금 장치는 잠금 또는 잠금 해제되는 잠금부; 상기 사용자 단말에 의해 생성 및 출력되는 오디오 신호를 녹음하는 마이크; 상기 마이크에 녹음된 오디오 신호의 신호 발생 패턴을 분석하여, 패스워드를 추출하는 패스워드 추출부; 및 상기 패스워드 추출부에 의해 추출된 패스워드의 유효성을 검사한 후, 검사 결과에 따라 상기 잠금부의 동작 상태를 제어하는 잠금 제어부를 포함할 수 있다.
상기 패스워드 추출부는 유효 패스워드에 대응되는 오디오 신호의 신호 조합 패턴, 음량 변화 패턴, 할당 주파수 중 하나 이상에 대한 데이터를 사전에 저장하고, 상기 저장된 데이터에 따라 상기 마이크에 녹음된 오디오 신호의 신호 발생 패턴을 분석함으로써, 상기 오디오 신호에 포함된 패스워드를 추출하는 것을 특징으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따르면, 소리형태의 오디오 신호에 패스워드를 실어 전송하는 사용자 단말과 연동되어 잠금 및 잠금 해제 여부를 결정하며, 잠금 또는 잠금 해제되는 잠금부; 상기 사용자 단말에 의해 생성 및 출력되는 오디오 신호를 녹음하는 마이크; 상기 마이크에 녹음된 오디오 신호의 신호 발생 패턴을 분석하여, 패스워드를 추출하는 패스워드 추출부; 및 상기 패스워드 추출부에 의해 추출된 패스워드의 유효성을 검사한 후, 검사 결과에 따라 상기 잠금부의 동작 상태를 제어하는 잠금 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호를 이용한 잠금 장치를 제공한다.
상기 오디오 신호는 18kHz 내지 22kHz의 주파수 대역을 사용하는 것을 특징으로 한다.
상기 사용자 단말은 상기 오디오 신호의 신호 조합 패턴, 음량 변화 패턴, 할당 주파수 중 적어도 하나 이상을 가변하여 패스워드를 전송하는 것을 특징으로 한다.
상기 패스워드 추출부는 유효 패스워드에 대응되는 오디오 신호의 신호 조합 패턴, 음량 변화 패턴, 할당 주파수 중 하나 이상에 대한 데이터를 사전에 저장하고, 상기 저장된 데이터에 따라 상기 마이크에 녹음된 오디오 신호의 신호 발생 패턴을 분석함으로써, 상기 오디오 신호에 포함된 패스워드를 추출하는 것을 특징으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따르면, 가청 주파수 대역을 사용하며 소리 형태로 출력되는 오디오 신호에 전송 데이터를 실어 전송하는 데이터 제공 장치; 및 상기 오디오 신호를 녹음 및 분석하여 상기 전송 데이터를 추출한 후, 상기 전송 데이터에 상응하는 서비스를 제공하는 데이터 이용 장치를 포함하는 오디오 신호를 이용한 데이터 전달 시스템을 제공한다.
상기 오디오 신호는 18kHz 내지 22kHz의 주파수 대역을 사용하는 것을 특징으로 한다.
상기 데이터 제공 장치는 전송 데이터에 따라 오디오 신호의 신호 조합 패턴, 음량 변화 패턴, 할당 주파수 중 적어도 하나 이상을 가변하는 것을 특징으로 한다.
상기 데이터 이용 장치는 문자 및 숫자 각각에 대응되는 오디오 신호의 신호 조합 패턴, 음량 변화 패턴, 할당 주파수 중 하나 이상에 대한 데이터를 사전에 저장하고, 상기 저장된 데이터에 따라 상기 마이크에 녹음된 오디오 신호의 신호 발생 패턴을 분석함으로써, 상기 오디오 신호에 포함된 패스워드를 추출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 18kHz~22kHz와 같은 가청 주파수 대역의 일부 대역은 사람이 인식할 수 없다는 점을 고려하여 18kHz~22kHz와 같은 가청 주파수 대역을 이용하여 각종 데이터를 전송할 수 있도록 함으로써, 기존에 활용되지 못하던 주파수 대역을 효과적으로 활용할 수 있도록 한다.
또한 트랜스듀서와 같은 음향 장치를 통해 신호 전송 동작을 수행할 수 있고, 마이크와 같은 음향 장치를 통해 신호 수신 동작을 수행할 수 있으므로, 저가의 음향 장치를 통해 고가의 통신 장치를 대체할 수 있도록 한다.
도1는 본 발명의 일 실시예에 따른 오디오 신호를 이용한 데이터 전달 시스템의 개념도를 도시한 도면이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 오디오 신호를 이용한 출입 통제 시스템의 개념도를 도시한 도면이다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 단말의 구성을 나타낸다.
도4는 본 발명이 일 실시예에 따른 오디오 신호의 예들을 도시한 도면이다.
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 잠금장치의 구성을 나타낸다.
도6은 본 발명에 따른 출입 통제 시스템의 잠금 제어 방법을 나타내는 순서도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로서, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다.
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”, “블록” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
본 발명은 가청 주파수 대역의 일부 대역은 사람이 인식할 수 없다는 점에서 착안된 것이다.
가청 주파수는 20Hz ~ 22kHz로 정의되어 있으나, 가청 주파수의 일부 대역을 사용하는 오디오 신호를 듣지 못지 현상이 발생한다. 예를 들어, 18kHz~ 22kHz 정도의 높은 주파수 대역을 사용하는 오디오 신호를 생성하여 제공하더라도 대부분의 사람들은 이를 전혀 인지할 수가 없다.
이에 본 발명에서는 18kHz에서 22kHz까지의 주파수 대역을 이용하여 제어 신호를 생성 및 출력시키고, 해당 제어 신호가 공기중으로 전송되면서 도플러 편이(Doppler shift)되면 이를 측정하여 오디오 발생자와 측정자간 거리를 산출하도록 한다.
도플러 효과(Doppler effect)란, 파동을 발생시키는 파원과 그 파동을 관측하는 관측자 중 하나 이상이 운동하고 있을 때 발생하는 효과로, 파원과 관측자 사이의 거리가 좁아질 때에는 파동의 주파수가 더 높게, 거리가 멀어질 때에는 파동의 주파수가 더 낮게 관측되는 특성을 가진다.
기본적으로 도플러 효과(Doppler effect)는 파동의 발생원과 관찰자 사이의 상대속도에 기인하는 현상이다. 매질의 성질이 고정되어 있다면 파동의 전파속도는 일정한데 반해 파동 발생원 및 관찰자의 상대속도가 존재할 경우, 파동의 도달시간이 바뀌면서 파동이 변조되는 것이다. 도플러 효과의 기본적인 수식은 아래와 같다.
Figure 112011065865602-pat00001
f: 관찰되는 파동 주파수
f0: 발신된 파동 주파수
V: 매질 내에서 파동의 전파속도
Vs: 매질에 대한 파동원의 상대속도
Vr: 매질에 대한 관찰자의 상대속도
본 발명은 고정된 관찰자(다기능 전자 기기)에 대한 파동원(오디오 장치)의 운동을 가정하고 있으므로, 수학식1에서 Vr=0이다. 따라서 수학식1을 다시 정리하면, 이하의 수학식2로 정리된다
Figure 112011065865602-pat00002
본 발명은 f0를 미리 알고 있는 상태에서 V를 근사값으로 가정하고, 측정된 파동의 f를 바탕으로 Vs를 산출해내는 것이 기본 골자이다.
또한 이 수학식2에서 볼 때, 매질에 대한 파동원의 상대속도가 두 주파수의 비율에 비례하는 것을 볼 수 있다. 즉, 바꿔 말해, 똑같은 상대속도에 대해 발신되는 파동 주파수가 높을수록 주파수 변조폭이 커지는 것이다. 이 점은 오디오 신호 선택에 반영되었는데, 오디오 신호 파동이 고주파일수록 변조폭이 커지고, 이는 동일한 주파수 분석 해상도에 대해 더 높은 속도 해상도를 얻을 수 있음을 뜻한다. 또한 실내소음이 저주파 대역에 집중되는 특징이 있다.
이에 본 발명에서는 이러한 점들을 고려하여, 오디오 신호 대역 선택에 있어 저주파와 고주파 대역 중 고주파 대역을 선택하도록 한다.
오디오 신호가 가청음역에서 멀어질수록 사용자에게 인지될 확률이 낮아진다는 점에서 유리하다. 실험적으로 18kHz 이상의 신호는 사람이 인지하지 못하는 것으로 나타났으며, 제어 신호의 하한선은 18kHz로 설정한다. 반대로, 주파수가 너무 높아질 경우, 음향기기의 임피던스 한계에 따라 신호 자체가 발생되지 않는 특징이 있다. 일반적인 음향기기의 입출력대역은 인간의 가청주파수 범위인 22kHz에 맞춰져 있으며 기종에 따라 그보다 높거나 낮다. 이러한 측면에서는 가능한 다양한 기기에서 작동할 수 있게끔 오디오 신호가 낮을수록 유리하다.
앞서 오디오 신호의 하한선을 18kHz로 선정하였으므로 그보다는 높고 음향기기의 입출력이 무리 없이 작동할 수 있는 대역으로서 22kHz를 상한선으로 설정하였다.
이에 본 발명에서는 종래에 제대로 사용되지 못하고 있던 가청 주파수 대역을 이용하여 각종 데이터를 소리 형태로 전송할 수 있도록 하는 오디오 신호를 이용한 데이터 전달 시스템을 제안하고자 한다.
도1는 본 발명의 일 실시예에 따른 오디오 신호를 이용한 데이터 전달 시스템의 개념도를 도시한 도면이다.
도1에 도시된 바와 같이, 상기 데이터 전달 시스템은 18kHz~ 22kHz의 가청 주파수 대역을 사용하며 소리 형태로 출력되는 오디오 신호에 전송 데이터를 실어 전송하는 데이터 제공 장치(100)와, 상기 오디오 신호를 녹음 및 분석하여 상기 전송 데이터를 추출한 후, 상기 전송 데이터에 상응하는 서비스를 제공하는 데이터 이용 장치(200)로 구성된다.
18kHz~22kHz의 주파수 대역은 앞서 설명된 바와 같이 가청 주파수 대역에 포함되므로, 종래의 트랜스듀서(즉, 스피커)는 18kHz~ 22kHz까지의 주파수 대역에 해당하는 전기적 신호를 소리 형태로 변환해줄 수 있으며, 종래의 마이크는 18kHz~ 22kHz까지의 주파수 대역에 속하는 소리를 수신(즉, 녹음)해줄 수 있다.
이에 본 발명은 데이터 제공 장치(100)는 트랜스듀서를 신호 출력 수단으로 이용하고, 데이터 이용 장치(200)는 마이크를 신호 입력 수단으로 이용하는 새로운 방식으로 데이터 전달을 수행하도록 한다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위해 출입 통제 시스템을 데이터 전달 시스템의 일례로 들어 설명하기로 한다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 오디오 신호를 이용한 출입 통제 시스템의 개념도를 도시한 도면이다.
도2에 도시된 바와 같이, 상기 출입 통제 시스템은 데이터 제공 장치(100)의 일례로 사용자 단말을 구비하고, 데이터 제공 장치(100)의 일례로 잠금장치로 구비한다. 더 나아가, 사용자 단말(100)로는 사용자에 의해 휴대되며 트랜스듀서와 같은 음향 장치를 내장하고 있는 각종 휴대 장치(예를 들어, 스마트 폰(smart phone), 태블릿 PC 등)가 적용될 수 있을 것이며, 잠금장치(200)로는 도어락(doorlock)등이 적용될 수 있을 것이다.
사용자 단말(100)는 잠금장치(200)의 잠금을 해제하기 위하여 잠금장치(200)에 근접되고, 패스워드에 신호 발생 패턴을 가지는 오디오 신호를 생성한 후 소리 형태로 잠금장치(200)에 전달한다.
잠금장치(200)는 사용자 단말(100)에 의해 발생된 오디오 신호를 녹음 및 분석하여 패스워드를 추출하고, 추출된 패스워드가 유효한 패스워드인지를 확인하여 도어락의 잠금 해제 여부를 결정한다.
이와 같이, 본 발명에서는 가청 주파수 대역에 속하나 사람이 인식할 수 없는 18kHz에서 22kHz까지의 주파수 대역을 활용하여 패스워드를 소리 형태로 전송할 수 있는 사용자 단말을 제안하고, 이를 통해 별도의 버튼 선택 동작을 수행하지 않고 잠금 장치를 해제시킬 수 있도록 한다. 그 결과, 본 발명의 출입 통제 시스템은 사용자 이외의 사람, 즉 타인이 현재 전송되고 있는 패스워드가 무엇인지 전혀 알 수 없도록 함으로써, 높은 보안성을 제공할 수 있다.
또한 본 발명에서는 숫자 패스워드와 같은 단순 암호가 아니라, 신호 발생 패턴을 패스워드로 사용함으로써 다양한 패스워드 조합이 가능하다.
그리고 소리 형태로 송수신되는 오디오 신호를 통해 패스워드가 전달되므로, 잠금장치(200)에 패스워드 입력 버튼이 별도로 필요하지 않아 잠금장치(200)의 디자인 자유도를 극대화할 수 있으며, 소리 형태의 오디오 신호가 용이하게 전달되므로 경우에 따라서는 손잡이와 같은 구조물을 제외한 잠금장치(200)의 모든 구성요소를 외부에서 보이지 않게 할 수도 있다. 예를 들어, 잠금장치(200)가 금고인 경우에, 금고의 손잡이만이 외부로 돌출되고 나머지 구성요소는 모두 금고 내부에 배치될 수 있다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 단말의 구성을 나타낸다.
도3을 참고하면, 본 발명의 사용자 단말(100)는 사용자 인터페이스(110), 오디오 신호 발생부(120), 및 트랜스듀서(130) 등을 포함하여 구성된다.
사용자 인터페이스(110)는 사용자로부터 인가되는 명령을 오디오 신호 발생부(120)로 전송하거나, 오디오 신호 발생부(120)의 동작 상태를 사용자가 인지할 수 있도록 디스플레이 할 수 있다. 그리고 경우에 따라서 사용자 인터페이스부(110)는 사용자 단말(100)에서 제외되거나, 최소한의 기능 버튼(예를 들면, 1개의 패스워드 전송 요청 버튼)으로 제공 될 수 있다.
오디오 신호 발생부(120)는 사용자 인터페이스부(110)에서 인가되는 명령에 따라 패스워드를 설정할 수 있으며, 사용자가 패스워드 전송을 요청할 경우, 사전에 설정된 패스워드에 상응하는 오디오 신호를 생성하여 트랜스듀서(130)로 전송 할 수 있다. 이때, 오디오 신호는 앞서 설명된 바와 같이, 가청 주파수 대역에 속하나 사람이 인식할 수 없는 18kHz에서 22kHz까지의 주파수 대역을 사용한다.
더하여, 오디오 신호 발생부(120)는 오디오 신호의 신호 발생 패턴(즉, 장음(─)과 단음(·)의 신호 조합 패턴, 음량 변화 패턴, 및 할당 주파수)를 다양하게 조절함으로써 다양한 패스워드 조합을 생성 및 설정할 수 있으며, 패스워드 설정 데이터는 잠금장치(200)와 공유하여 잠금장치(200)가 차후 이를 이용한 패스워드 유효성 검사 동작을 수행할 수 있도록 한다.
트랜스듀서(130)는 오디오 신호 발생부(120)로부터 전기적 신호 형태를 가지는 오디오 신호를 제공받고, 이를 소리 형태로 변환하여 공기중으로 출력한다.
현재 사용되고 있는 스마트 폰과 같은 장치들은 트랜스듀서(130)와 같은 음향 장치와 터치 스크린과 같은 사용자 인터페이스(110)를 기본적으로 내장하고 있으므로, 오디오 신호 발생부(120)만을 추가로 구비하면, 사용자 단말(100)로써 사용될 수 있다. 또한 상기한 바와 같이 오디오 신호 발생부(120)는 스마트 폰의 내장 프로세서에 포함되거나 소프트웨어로 구현될 수 있으므로, 결과적으로 스마트 폰에서는 별도의 하드웨어 추가 없이 본 발명에 따른 사용자 단말(100)로서 사용될 수 있다.
도4는 본 발명이 일 실시예에 따른 오디오 신호의 예들을 도시한 도면이다.
도4에서, (a) 는 패스워드에 따라 오디오 신호의 신호 조합을 가변하는 방식을, (b)는 패스워드에 따라 음량 변화 패턴을 가변하는 방식을, (c)는 패스워드별로 고유 주파수를 할당하는 방식을 각각 나타낸다.
먼저, (a)에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 패스워드에 따라 오디오 신호의 장음(─)과 단음(·)의 신호 조합(·──···─·─·, ···─·)을 가변해줄 수 있다.
이러한 경우, 사용자가 오디오 신호의 장음(─)과 단음(·)의 신호 조합 패턴을 직접 설정함으로써 패스워드를 설정해줄 수도 있고, 모스 부호와 같이 신호 변환 패턴을 사전에 저장한 후 사용자가 여러 가지 버튼키를 통해 문자 및 숫자로 입력하면, 상기 신호 변환 패턴에 따라 패스워드에 상응하는 오디오 신호의 장음(─)과 단음(·)의 신호 조합 패턴을 생성하고 이를 등록하는 방식으로 패스워드를 설정해줄 수도 있다.
그리고 사용자 단말(100)과 잠금 장치(200)가 상기 패스워드에 관련된 데이터를 서로 공유하여, 잠금장치(200)가 이를 기준으로 패스워드의 유효성 여부를 검증할 수 있도록 한다.
그리고, 도4의 (b) 에서와 같이 오디오 신호의 음량 변화 패턴을 조절(101010, 001010)하여 오디오 신호에 패스워드를 실어줄 수 있으며, 이 또한 도3의 (a)에서와 동일한 방식으로 패스워드 설정 동작과 데이터 공유 동작을 수행할 수 있을 것이다.
또한, 도4의 (c) 에서와 같이, 다수의 패스워드가 존재하는 경우, 패스워드 각각에 고유 주파수(18kHz, 19kHz)를 할당함으로써, 잠금 장치(200)가 오디오 신호의 주파수만으로 잠금해제 장치에 할당된 패스워드를 파악하도록 할 수도 있다.
더하여, 오디오 신호의 장음(─)과 단음(·)의 신호 조합 패턴, 음량 변화 패턴, 할당 주파수 중 두개 이상을 동시에 조정함으로써, 패스워드를 설정할 수도 있을 것이다.
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 잠금장치의 구성을 나타낸다.
도5를 참조하면, 본 발명의 잠금장치(200)는 사용자 인터페이스(210), 마이크(220), 입력 필터(230), 패스워드 추출부(240), 잠금 제어부(250), 잠금부(260) 등을 포함하여 구성된다.
사용자 인터페이스(210)는 사용자로부터 인가되는 명령을 잠금 제어부(250)로 전송하거나, 잠금 제어부(250)의 동작 상태를 사용자가 인지할 수 있도록 디스플레이 할 수 있다. 경우에 따라서 사용자 인터페이스(210)는 잠금장치(200)에서 제외되거나, 최소한의 기능 버튼(예를 들면, 1개의 패스워드 설정 버튼)으로 제공 될 수 있다.
마이크(220)는 사용자 단말(100)에 의해 발생되어 공기중으로 전파되는 오디오 신호를 수신(또는, 녹음)하여 입력 필터(220)에 제공한다.
입력 필터(230)는 마이크(220)에 의해 수신되는 오디오 신호를 밴드 패스 필터링하여, 오디오 신호에 포함된 주변 잡음을 제거한다.
패스워드 추출부(230)는 입력 필터(230)를 거쳐 전송되는 오디오 신호를 수신한 후, 이의 신호 발생 패턴(즉, 신호 조합 패턴, 음량 변화 패턴, 할당 주파수 중 적어도 하나)를 분석하여 오디오 신호에 상응하는 패스워드를 추출한다.
잠금 제어부(250)는 패스워드를 사전에 설정할 수 있으며, 패스워드 추출부(230)에서 추출된 패스워드가 사전에 설정된 패스워드에 일치하는 경우에 한하여, 잠금부(260)가 잠금 해제 동작을 수행하도록 한다. 이때, 잠금 제어부(250)는 사용자 인터페이스(210)에서 인가되는 명령에 따라 유효 패스워드를 독립적으로 설정할 수도 있고, 사용자 단말(100)로부터 패스워드 설정 정보를 공유받아 유효 패스워드를 설정할 수도 있다.
잠금부(260)는 물리적인 자물쇠로서 잠금 제어부(250)의 제어에 따라 잠금 또는 잠금해제 된다.
도6는 본 발명에 따른 출입 통제 시스템의 잠금 제어 방법을 나타내는 순서도이다.
먼저, 사용자 단말(100)를 잠금장치(200)에 근접시킨 상태에서 사용자가 사용자 단말(100)를 통해 패스워드 전송을 요청하면, 사용자 단말(100)는 패스워드에 상응하는 신호 발생 패턴을 가지는 오디오 신호를 생성한 후(S1), 트랜스듀서(130)를 통해 소리 형태로 변환하여 공기중으로 출력한다(S2).
그러면, 잠금장치(200)는 자신에 구비된 마이크(220)를 통해 이를 녹음하고(S3), 녹음된 오디오 신호의 신호 발생 패턴(즉, 신호 조합 패턴, 음량 변화 패턴, 할당 주파수)를 분석하여 오디오 신호에 상응하는 패스워드를 추출한다(S4).
그리고 잠금장치(200)는 자신에 저장된 패스워드와 추출완료된 패스워드를 비교하여 유효성을 검사한 후, 유효한 패스워드라고 판단된 경우에만(S5), 동일한 경우에만 잠금부(260)를 제어하여 잠금을 해제한다(S6). 이때, 잠금장치(200)는 사용자 인터페이스부(210)을 통하여 잠금 해제가 성공적으로 수행되었음을 사용자에게 알려줄 수 있다.
반면, 잠금장치(200)에 저장된 패스워드와 추출 완료된 패스워드가 상이한 경우에는, 잠금장치(200)의 사용자 인터페이스부(210)를 통해 잠금 해제 실패 메시지를 출력한다(S7). 이때 잠금 해제 실패 메시지는 사용자 인터페이스부(210)의 종류에 따라 디스플레이 되거나, 알람이 울리거나, 음성으로 출력될 수 있다.
도6에서는 잠금장치(200)의 잠금 해제 방법에 대해서만 도시하였다. 이는 잠금장치(200)가 일반적으로 잠금 시에는 패스워드를 요구하지 않기 때문에 잠금 방법에 대해서는 별도로 설명하지 않았다. 그러나 잠금장치(200)를 잠그는 때에도 패스워드를 설정하고자 하는 경우에는 도5 에서 패스워드 대신 잠금 패스워드를 사용하고, 잠금장치(200)가 잠금 패스워드에 응답하여 잠금부(130)를 잠그도록 하여 도5 와 동일한 방법으로 잠금장치를 잠글 수 있다. 따라서 본 발명에서는 잠금 패스워드를 이용하여 잠금장치(200)를 잠그는 방법은 별도로 설명하지 않는다. 추가적으로 잠금 패스워드와 패스워드는 동일한 패스워드로 설정될 수 있다. 잠금 패스워드와 잠금 해제 패스워드가 동일한 경우에는 단순하게 패스워드로 통칭될 수 있을 것이다.
더하여, 상기의 실시예에서는 데이터 전달 시스템의 일례로 출입 통제 시스템만을 들어 설명하였지만, 이는 사용자 인증 시스템, 근태관리시스템 등 정보 제공의 보안을 필요로 하는 각종 시스템에 다양하게 적용될 수 있음은 당연할 것이다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명이 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이와 균등하거나 또는 등가적인 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다 할 것이다.

Claims (14)

  1. 가청 주파수 대역을 사용하며 소리 형태로 출력되는 오디오 신호에 패스워드를 실어 전송하는 사용자 단말; 및
    상기 오디오 신호를 녹음 및 분석하여 패스워드를 추출한 후, 상기 추출된 패스워드를 기반으로 잠금 해제 여부를 결정하는 잠금 장치를 포함하며,
    상기 오디오 신호는
    패스워드에 따라 장음과 단음의 신호 조합 패턴 및 음량 변화 패턴 중 적어도 하나 이상이 가변되며,
    상기 장음과 단음의 신호 조합 패턴 및 음량 변화 패턴은 사용자에 의해 직접 설정되거나, 사용자에 의해 입력된 문자 및 숫자 조합되면, 상기 문자 및 숫자 조합을 신호 변환 패턴에 따라 상기 장음과 단음의 신호 조합 패턴 및 음량 변화 패턴으로 변환하는 것을 특징으로 하는오디오 신호를 이용한 출입 통제 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 오디오 신호는
    18kHz 내지 22kHz의 주파수 대역을 사용하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호를 이용한 출입 통제 시스템.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 사용자 단말은
    사용자 요청에 따라 패스워드를 설정하고, 상기 패스워드에 상응하는 신호 발생 패턴을 가지는 오디오 신호를 생성하는 오디오 신호 발생부; 및
    상기 오디오 신호 발생부에 의해 생성된 오디오 신호를 소리 형태로 변환하여 공기중으로 출력하는 트랜스듀서를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호를 이용한 출입 통제 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 잠금 장치는
    잠금 또는 잠금 해제되는 잠금부;
    상기 사용자 단말에 의해 생성 및 출력되는 오디오 신호를 녹음하는 마이크;
    상기 마이크에 녹음된 오디오 신호의 신호 발생 패턴을 분석하여, 패스워드를 추출하는 패스워드 추출부; 및
    상기 패스워드 추출부에 의해 추출된 패스워드의 유효성을 검사한 후, 검사 결과에 따라 상기 잠금부의 동작 상태를 제어하는 잠금 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호를 이용한 출입 통제 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 패스워드 추출부는
    유효 패스워드에 대응되는 장음과 단음의 신호 조합 패턴 및 음량 변화 패턴 중 적어도 하나 이상에 대한 데이터를 사전에 저장하고, 상기 저장된 데이터에 따라 마이크에 녹음된 오디오 신호의 신호 발생 패턴을 분석함으로써, 상기 오디오 신호에 포함된 패스워드를 추출하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호를 이용한 출입 통제 시스템.
  7. 소리형태의 오디오 신호에 패스워드를 실어 전송하는 사용자 단말과 연동되어 잠금 및 잠금 해제 여부를 결정하는 잠금 장치에 있어서,
    잠금 또는 잠금 해제되는 잠금부;
    상기 사용자 단말에 의해 생성 및 출력되는 오디오 신호를 녹음하는 마이크;
    상기 마이크에 녹음된 오디오 신호의 신호 발생 패턴을 분석하여, 패스워드를 추출하는 패스워드 추출부; 및
    상기 패스워드 추출부에 의해 추출된 패스워드의 유효성을 검사한 후, 검사 결과에 따라 상기 잠금부의 동작 상태를 제어하는 잠금 제어부를 포함하며,
    상기 오디오 신호는
    패스워드에 따라 장음과 단음의 신호 조합 패턴 및 음량 변화 패턴 중 적어도 하나 이상이 가변되며, 상기 장음과 단음의 신호 조합 패턴 및 음량 변화 패턴은 사용자에 의해 수동 설정되거나, 사용자에 의해 입력된 패스워드를 기설정된 신호 변환 패턴에 따라 직접 설정될 수 있는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호를 이용한 잠금 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 오디오 신호는
    18kHz 내지 22kHz의 주파수 대역을 사용하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호를 이용한 잠금 장치.
  9. 삭제
  10. 제7항에 있어서, 상기 패스워드 추출부는
    유효 패스워드에 대응되는 장음과 단음의 신호 조합 패턴 및 음량 변화 패턴 중 적어도 하나 이상에 대한 데이터를 사전에 저장하고, 상기 저장된 데이터에 따라 마이크에 녹음된 오디오 신호의 신호 발생 패턴을 분석함으로써, 상기 오디오 신호에 포함된 패스워드를 추출하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호를 이용한 잠금 장치.
  11. 가청 주파수 대역을 사용하며 소리 형태로 출력되는 오디오 신호에 전송 데이터를 실어 전송하는 데이터 제공 장치; 및
    상기 오디오 신호를 녹음 및 분석하여 상기 전송 데이터를 추출한 후, 상기 전송 데이터에 상응하는 서비스를 제공하는 데이터 이용 장치를 포함하며,
    상기 오디오 신호는
    패스워드에 따라 장음과 단음의 신호 조합 패턴 및 음량 변화 패턴 중 적어도 하나 이상이 가변되며, 상기 장음과 단음의 신호 조합 패턴 및 음량 변화 패턴은 사용자에 의해 수동 설정되거나, 사용자에 의해 입력된 패스워드를 기설정된 신호 변환 패턴에 따라 직접 설정될 수 있는 것을 특징으로 하는 오디오 신호를 이용한 데이터 전달 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 오디오 신호는
    18kHz 내지 22kHz의 주파수 대역을 사용하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호를 이용한 데이터 전달 시스템.
  13. 삭제
  14. 제11항에 있어서, 상기 데이터 이용 장치는
    문자 및 숫자 각각에 대응되는 장음과 단음의 신호 조합 패턴 및 음량 변화 패턴 중 적어도 하나 이상에 대한 데이터를 사전에 저장하고, 상기 저장된 데이터에 따라 마이크에 녹음된 오디오 신호의 신호 발생 패턴을 분석함으로써, 상기 오디오 신호에 포함된 패스워드를 추출하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호를 이용한 데이터 전달 시스템.
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