KR101289597B1 - Apparatus and method for estimating location of an optical source by circular pd array - Google Patents

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Abstract

본 명세서는 무선 접속 시스템에서 광원의 위치를 추정하기 위한 방법에 있어서, 원형 어레이(circular array)를 통해 상기 광원으로부터 광신호를 수신하는 단계, 상기 원형 어레이는 적어도 하나의 포토디텍터(Photo Detector:PD)로 구성되며; 상기 원형 어레이의 각 포토디텍터에서 수신되는 전력을 계산하는 단계; 상기 각 포토디텍터의 수신 전력을 이용하여 상기 원형 어레이에서 제 1 포토디텍터 및 제 2 포토디텍터를 결정하는 단계, 상기 제 1 포토디텍터는 최대 수신 전력을 가지는 포토디텍터이며, 상기 제 2 포토디텍터는 상기 제 1 포토디텍터 양 옆에 위치하는 포토디텍터이며; 및 상기 결정된 제 1 포토디텍터 및 제 2 포토디텍터의 수신 전력을 이용하여 상기 광원의 위치를 추정하는 단계를 포함하여 이루어진다.In the present specification, a method for estimating the position of a light source in a wireless access system, comprising: receiving an optical signal from the light source through a circular array, wherein the circular array includes at least one photo detector (PD); ); Calculating the power received at each photodetector of the circular array; Determining a first photodetector and a second photodetector in the circular array by using the received power of each photodetector, the first photodetector being a photodetector having a maximum received power, and the second photodetector being the Photodetectors positioned on both sides of the first photodetector; And estimating the position of the light source using the determined received power of the first photodetector and the second photodetector.

Description

원형 PD 어레이를 이용하여 광원의 위치를 추정하기 위한 방법 및 장치{APPARATUS AND METHOD FOR ESTIMATING LOCATION OF AN OPTICAL SOURCE BY CIRCULAR PD ARRAY}A method and apparatus for estimating the position of a light source using a circular PD array {APPARATUS AND METHOD FOR ESTIMATING LOCATION OF AN OPTICAL SOURCE BY CIRCULAR PD ARRAY}

본 명세서는 위치 추정 시스템에 관한 것으로 특히, 원형 PD 어레이(circular PD array)를 이용하여 광원의 위치를 추정하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD This disclosure relates to a position estimation system, and more particularly, to a method and apparatus for estimating the position of a light source using a circular PD array.

요즘 친환경 분야의 하나로서 LED가 이슈가 되고 있다. LED는 다른 광원들보다 높은 효율, 긴 수명, 다양한 활용분야, 무 수은으로서 친환경 분야로 떠오르고 있다. 따라서, 우리나라뿐만 아니라 세계 여러 나라에서 LED를 많이 사용하는 추세이다.As one of the eco-friendly fields, LED is becoming an issue. LEDs are emerging as eco-friendly, with higher efficiency, longer life, different applications and mercury-free than other light sources. Therefore, the trend of using a lot of LED not only in Korea but also in many countries around the world.

특히, 환경 분야에서 교토의정서, WEEE(Waste Electrical and Electronic Equipment), 국제 협약에 의해 저탄소 정책 및 녹색 성장에 따라 탄소량 배출 규제도 강화되면서 더욱 LED의 필요성이 증가하게 되었다. 이에, 우리나라에서도 정부가 주관하는 1530 프로젝트(2015년까지 전국 조명의 30%를 LED로 바꾸는 프로젝트)를 시행하고 있다.In particular, in the field of environment, the Kyoto Protocol, WEEE (Waste Electrical and Electronic Equipment), and international agreements have strengthened the regulation of carbon emissions due to the low carbon policy and green growth, which led to the need for LEDs. In Korea, the government is conducting a 1530 project (a project that changes 30% of the nation's lighting into LEDs by 2015).

LED를 이용한 많은 활용 분야가 있는데, 그 중 LED를 이용하여 위치를 추정하는 방법이 있다. LED를 사용한 위치 추정은 크게 실내 및 실외로 구분할 수 있다.There are many applications using LED, among which there is a method of estimating the location using LED. Location estimation using LEDs can be largely divided into indoor and outdoor.

실내에서는 대형 건물(복합 쇼핑몰, 백화점, 대형 할인 마트)들이 많이 지어지고 있어, 옛날과는 다르게 실내에서의 생활이 높아지고 있고, 대형 복합 쇼핑몰에서 하루를 보내는 것도 현대인에게 하나의 문화로 자리 잡고 있는 실정이다.In the interior, large buildings (multiple shopping malls, department stores, large discount marts) are being built. Unlike the old days, life in the indoors is increasing, and spending a day in a large complex shopping mall is a culture for modern people. to be.

그만큼 사람들이 대형 건물에서의 보내는 시간이 많아짐에 따라서 실내에서의 위치 추정이 필요하게 되었다. 기존의 위치 추정은 GPS를 이용한 위치 추정인데, 이것의 위치 추정은 가로, 세로의 위치는 추정이 가능한데 높이가 추정이 되지 않는다. 또한, Wi-Fi를 이용한 위치 추정 등이 새롭게 등장하고 있는데, 이 방법은 Wi-Fi zone을 많이 설치해야 한다는 문제점을 가지고 있다.As people spend more time in large buildings, they need to estimate their location indoors. Conventional position estimation is a position estimation using GPS. The position estimation is possible for the horizontal and vertical positions, but the height is not estimated. In addition, new location estimation using Wi-Fi has emerged, and this method has a problem in that a lot of Wi-Fi zones need to be installed.

또한, Wi-Fi가 많이 설치가 되더라도 오차가 있는데, 가로 및 세로의 조금의 오차는 허용이 가능한 반면에, 높이의 오차는 한 층간의 오차를 나타내기 때문에 높이의 오차는 허용이 불가능하다. 그래서 대형 복합 쇼핑몰에서 전등을 LED등으로 바꾸게 되면 Wi-Fi zone을 따로 설치해야 되는 것과 비슷한 기지국의 설치도 필요가 없을뿐더러, 층별 간의 오차까지 전혀 발생하지 않아서 LED등으로 위치를 추정할 수 있는 방법이 필요하다.In addition, even if a lot of Wi-Fi is installed, there is an error, while a slight error of the horizontal and vertical is allowable, while the error of the height is not acceptable because the error of the height represents the error between one floor. So if you change the light to LED in a large shopping mall, you don't need to install a base station similar to the one that requires separate Wi-Fi zones, and there is no error between floors. This is necessary.

또한, 실외에서는 도로에서 차량간의 위치를 추정할 수 있는 방법들이 필요로 하게 되었다. 교통사고가 많이 일어나는 유형 중 하나인 차선을 변경하였을 때와 앞차와 뒷차 간의 안전거리 미확보로 인한 사고가 많이 일어난다. 그것은 앞차와 뒷차 간의 위치가 파악이 되지 않아서 사고를 발생하도록 한다. 그래서 차량 간의 위치 추정이 필요로 하게 되었다. 차세대 차량 간의 통신에 이용하게 되는 WAVE인 경우에는 새롭게 차량에 신호를 발생시키는 장치가 설치되어야 하지만, 헤드램프를 이용한 위치 추정 방법에는 별도의 신호를 발생시키는 장치가 불필요하다.In addition, there is a need for methods for estimating the position of vehicles on the road outdoors. Many accidents are caused by changing lanes, one of the most common types of traffic accidents, and by not having a safe distance between the front and rear cars. It causes an accident because the position between the front car and the rear car is not known. Thus, the position estimation between vehicles is needed. In the case of the WAVE used for the next-generation vehicle communication, a device for generating a signal must be newly installed in the vehicle, but a device for generating a separate signal is unnecessary for the position estimation method using the headlamp.

본 명세서는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 원형 PD 어레이(circular-PD-array)에 위치한 각 PD에서의 수신 전력을 이용하여 광원의 위치를 추정하기 위한 방법을 제공함에 있다.The present specification is to solve the above problems, to provide a method for estimating the position of the light source using the received power in each PD located in the circular PD array (circular-PD-array).

본 명세서는 무선 접속 시스템에서 광원의 위치를 추정하기 위한 방법에 있어서, 원형 어레이(circular array)를 통해 상기 광원으로부터 광신호를 수신하는 단계, 상기 원형 어레이는 적어도 하나의 포토디텍터(Photo Detector:PD)로 구성되며; 상기 원형 어레이의 각 포토디텍터에서 수신되는 전력을 계산하는 단계; 상기 각 포토디텍터의 수신 전력을 이용하여 상기 원형 어레이에서 제 1 포토디텍터 및 제 2 포토디텍터를 결정하는 단계, 상기 제 1 포토디텍터는 최대 수신 전력을 가지는 포토디텍터이며, 상기 제 2 포토디텍터는 상기 제 1 포토디텍터 양 옆에 위치하는 포토디텍터이며; 및 상기 결정된 제 1 포토디텍터 및 제 2 포토디텍터의 수신 전력을 이용하여 상기 광원의 위치를 추정하는 단계를 포함하여 이루어진다.In the present specification, a method for estimating the position of a light source in a wireless access system, comprising: receiving an optical signal from the light source through a circular array, wherein the circular array includes at least one photo detector (PD); ); Calculating the power received at each photodetector of the circular array; Determining a first photodetector and a second photodetector in the circular array by using the received power of each photodetector, the first photodetector being a photodetector having a maximum received power, and the second photodetector being the Photodetectors positioned on both sides of the first photodetector; And estimating the position of the light source using the determined received power of the first photodetector and the second photodetector.

또한, 상기 적어도 하나의 포토디텍터의 위치는 하기 수학식에 따라 상기 원형 어레이 상의 위치(

Figure 112013010951093-pat00063
)로 표현되는 것을 특징으로 한다.In addition, the position of the at least one photo detector is a position on the circular array according to the following equation (
Figure 112013010951093-pat00063
). ≪ / RTI >

Figure 112013010951093-pat00064
Figure 112013010951093-pat00064

또한, 상기 각 포토디텍터에서 수신되는 전력은 하기 수학식에 따라 산출되는 것을 특징으로 한다.In addition, the power received by each photo detector is characterized in that calculated according to the following equation.

Figure 112011103530671-pat00002
Figure 112011103530671-pat00002

또한, 상기 광원의 위치는 하기 수학식에 따라 추정되는 것을 특징으로 한다.In addition, the position of the light source is characterized in that estimated according to the following equation.

Figure 112011103530671-pat00003
Figure 112011103530671-pat00003

또한, 본 명세서는 무선 접속 시스템에서 광원의 위치를 추정하기 위한 방법에 있어서, 제 1 원형 PD 어레이 및 제 2 원형 PD 어레이를 통해 상기 광원의 광신호를 수신하는 단계, 상기 제 1 원형 어레이 및 상기 제 2 원형 어레이는 적어도 하나의 포토디텍터(Photo Detector:PD)로 구성되며; 상기 제 1 원형 어레이 및 상기 제 2 원형 어레이의 각 포토디텍터에서 수신되는 전력을 계산하는 단계; 상기 각 포토디텍터의 수신 전력을 이용하여 상기 제 1 원형 어레이 및 상기 제 2 원형 어레이 각각에서 제 1 포토디텍터 및 제 2 포토디텍터를 결정하는 단계, 상기 제 1 포토디텍터는 최대 수신 전력을 가지는 포토디텍터이며, 상기 제 2 포토디텍터는 상기 제 1 포토디텍터 양 옆에 위치하는 포토디텍터이며; 및 상기 제 1 원형 어레이 및 상기 제 2 원형 어레이에서 각각 결정된 제 1 포토디텍터 및 제 2 포토디텍터의 수신 전력을 이용하여 상기 광원의 위치를 추정하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.Also, the present specification provides a method for estimating the position of a light source in a wireless access system, the method comprising: receiving an optical signal of the light source through a first circular PD array and a second circular PD array, the first circular array and the The second circular array consists of at least one photo detector (PD); Calculating power received at each photodetector of the first circular array and the second circular array; Determining a first photodetector and a second photodetector in each of the first circular array and the second circular array using the received power of each photodetector, wherein the first photodetector has a maximum received power Wherein the second photodetector is a photodetector positioned at both sides of the first photodetector; And estimating the position of the light source using the received powers of the first photodetector and the second photodetector respectively determined in the first circular array and the second circular array.

또한, 상기 광원의 위치를 추정하는 단계는 상기 수신된 광신호가 상기 제 1 원형 어레이 및 상기 제 2 원형 어레이로 입사하는 각을 산출하는 단계; 상기 제 1 원형 어레이와 상기 제 2 원형 어레이 간의 거리를 측정하는 단계; 및 상기 산출된 각과 상기 측정된 거리를 삼각 측량 방식을 이용하여 상기 광원의 위치를 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, estimating the position of the light source may include calculating an angle at which the received optical signal is incident to the first circular array and the second circular array; Measuring a distance between the first circular array and the second circular array; And estimating the position of the light source using the calculated angle and the measured distance using a triangulation method.

또한, 광원의 위치를 추정하기 위한 광 수신장치에 있어서, 상기 광원으로부터 광신호를 수신하기 위한 광 수신부; 및 상기 광 수신부와 연결되는 제어부를 포함하되, 상기 광 수신부는 적어도 하나의 포토디텍터(Photo Detector:PD)로 구성되는 원형 어레이를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 원형 어레이의 각 포토디텍터에서 수신되는 전력을 계산하고, 상기 각 포토디텍터의 수신 전력을 이용하여 상기 원형 어레이에서 제 1 포토디텍터 및 제 2 포토디텍터를 결정하며, 상기 결정된 제 1 포토디텍터 및 제 2 포토디텍터의 수신 전력을 이용하여 상기 광원의 위치를 추정하도록 제어하되, 상기 제 1 포토디텍터는 최대 수신 전력을 가지는 포토디텍터이며, 상기 제 2 포토디텍터는 상기 제 1 포토디텍터 양 옆에 위치하는 포토디텍터인 것을 특징으로 한다.In addition, an optical receiver for estimating the position of the light source, comprising: an optical receiver for receiving an optical signal from the light source; And a control unit connected to the light receiving unit, wherein the light receiving unit includes a circular array including at least one photo detector (PD), wherein the control unit is received at each photo detector of the circular array. Calculates power, determines a first photodetector and a second photodetector in the circular array using the received power of each photodetector, and uses the determined received power of the first photodetector and the second photodetector. The first photo detector is a photo detector having a maximum received power, and the second photo detector is a photo detector positioned at both sides of the first photo detector.

또한, 상기 적어도 하나의 포토디텍터의 위치는 하기 수학식에 따라 상기 원형 어레이 상의 위치(

Figure 112013010951093-pat00065
)로 표현되는 것을 특징으로 한다.In addition, the position of the at least one photo detector is a position on the circular array according to the following equation (
Figure 112013010951093-pat00065
). ≪ / RTI >

Figure 112013010951093-pat00066
Figure 112013010951093-pat00066

여기서, R은 원형 PD 어레이의 반지름을 나타내며, K는 PD의 개수를 나타내며, i는 PD의 인덱스로서, i=1,2,...,K이다.Here, R represents the radius of the circular PD array, K represents the number of PDs, i is the index of the PD, i = 1, 2, ..., K.

또한, 상기 각 포토디텍터에서 수신되는 전력은 하기 수학식에 따라 산출되는 것을 특징으로 한다.In addition, the power received by each photo detector is characterized in that calculated according to the following equation.

Figure 112011103530671-pat00005
Figure 112011103530671-pat00005

여기서, Pt는 광원의 전송 전력(power)을 나타내며, Hi(0)는 광원과 광 수신장치 간의 채널 DC 이득(gain)을 나타내며, N(i)는 잡음(noise)을 나타낸다.Here, P t represents the transmission power of the light source, H i (0) represents the channel DC gain between the light source and the optical receiver, and N (i) represents noise.

또한, 상기 광원의 위치는 하기 수학식에 따라 추정되는 것을 특징으로 한다. In addition, the position of the light source is characterized in that estimated according to the following equation.

Figure 112011103530671-pat00006
Figure 112011103530671-pat00006

여기서,

Figure 112011103530671-pat00007
를 나타내며,
Figure 112011103530671-pat00008
을 나타내며, Cm은 가중치 계수(weighting coefficient)를 나타낸다.here,
Figure 112011103530671-pat00007
Lt; / RTI >
Figure 112011103530671-pat00008
C m represents a weighting coefficient.

본 명세서는 원형 PD 어레이의 PD에서 수신 전력을 이용함으로써, 광원의 위치 추정에 대한 오차를 줄일 수 있는 효과가 있다.In this specification, by using the received power in the PD of the circular PD array, there is an effect that can reduce the error for the position estimation of the light source.

또한, 본 명세서는 광원의 위치 추정에 있어 실내에서의 층별 간의 오차가 거의 발생하지 않으며(실내 내비게이션 효과), 실내 및 실외에서 광신호를 발생시키는 장치를 따로 설치하지 않아도 이미 있는 조명장치(실내 조명등, 차량용 조명장치)로 위치를 추정할 수 있어 비용이 절감되는 효과가 있다.In addition, the present specification hardly generates errors between floors indoors in estimating the position of the light source (indoor navigation effect), and does not need to separately install a device for generating an optical signal indoors and outdoors (indoor lighting, etc.). , The vehicle can be estimated by the lighting device) has the effect of reducing the cost.

도 1 (a) 및 (b)는 본 명세서의 일 실시 예가 적용될 수 있는 광 통신 시스템을 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 명세서의 일 실시 예에 따른 광원 위치 추정 방법을 나타낸 순서도이다.
도 3 (a) 및 (b)는 각각 LED 민감도(sensitivity) 및 PD 민감도를 나타낸 도이다.
도 4는 본 명세서의 일 실시 예에 따른 원형 PD 어레이(circular PD array)를 나타낸 도이다.
도 5는 본 명세서의 일 실시 예에 따른 최대 수신 전력을 갖는 PD와 최대 수신 전력을 갖는 PD 양 옆의 PD들을 나타낸 도이다.
도 6은 본 명세서의 일 실시 예에 따른 광원 위치 추정 방법을 이용하여 전방 또는 후방 차량의 위치를 추정하는 것을 나타낸 도이다.
도 7 (a) 내지 (c)는 본 명세서에서 제안하는 DOA 알고리즘을 적용한 경우의 광원의 위치 추정 에러를 PD 개수에 따라 나타낸 도이다.
도 8은 본 명세서의 일 실시 예가 적용될 수 있는 광 송신장치 및 광 수신장치의 내부 블록도를 나타낸 도이다.
1 (a) and (b) are conceptual diagrams illustrating an optical communication system to which an embodiment of the present specification can be applied.
2 is a flowchart illustrating a light source position estimation method according to an exemplary embodiment of the present specification.
Figure 3 (a) and (b) is a diagram showing the LED sensitivity (sensitivity) and PD sensitivity, respectively.
4 illustrates a circular PD array according to an embodiment of the present specification.
FIG. 5 is a diagram illustrating PDs having a maximum received power and PDs adjacent to PDs having a maximum received power according to an embodiment of the present disclosure.
6 is a diagram illustrating estimating a position of a front or rear vehicle using a light source position estimation method according to an embodiment of the present disclosure.
7 (a) to (c) are diagrams illustrating a position estimation error of a light source according to the number of PDs when the DOA algorithm proposed in the present specification is applied.
8 is a diagram illustrating an internal block diagram of an optical transmitter and an optical receiver to which an embodiment of the present disclosure can be applied.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니됨을 유의해야 한다. 본 발명의 사상은 첨부된 도면외에 모든 변경, 균등물 내지 대체물에 까지도 확장되는 것으로 해석되어야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to like or similar elements throughout the several views, and redundant description thereof will be omitted. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail. It is to be noted that the accompanying drawings are only for the understanding of the present invention and should not be construed as limiting the scope of the present invention. The spirit of the present invention should be construed as extending to all modifications, equivalents, and alternatives in addition to the appended drawings.

이하에서, 본 명세서에서 제안하는 원형 PD 어레이를 이용하여 광원(또는 광 송신장치)의 위치를 추정하는 방법 즉, DOA(Direction Of Arrival) 알고리즘에 대해 구체적으로 살펴보기로 한다.
Hereinafter, a method of estimating the position of a light source (or an optical transmitter) using the circular PD array proposed in the present specification, that is, a DOA algorithm, will be described in detail.

도 1 (a) 및 (b)는 본 명세서의 일 실시 예가 적용될 수 있는 광 통신 시스템을 나타내는 개념도이다.1 (a) and (b) are conceptual diagrams illustrating an optical communication system to which an embodiment of the present specification can be applied.

광 통신 시스템(100)은 광 송신장치(또는 광원,110) 및 광 수신장치(120)를 포함한다.The optical communication system 100 includes an optical transmitter (or a light source 110) and an optical receiver 120.

먼저, 광 송신장치(110)는 광(일 예로, 가시광)을 이용하여 데이터를 전송한다. First, the optical transmitter 110 transmits data using light (eg, visible light).

여기서, 광 송신장치(110) 즉, 광원은 LED를 이용할 수 있다. 일 예로, 광 송신장치(110)는 LED를 이용하는 실내 형광등, 자동차 헤드램프, 가로등 등일 수 있다.Here, the light transmitting apparatus 110, that is, the light source may use an LED. For example, the light transmitting apparatus 110 may be an indoor fluorescent lamp, an automobile head lamp, a street lamp using an LED.

또한, 광 송신장치(110)는 데이터를 다양한 변조 방식 중 어느 하나를 통해 변조 후, 상기 변조된 신호를 상기 변조된 신호의 특성에 맞는 파장 대역을 통해 광을 이용하여 전송한다.In addition, the optical transmitter 110 modulates data through any one of various modulation schemes, and then transmits the modulated signal using light through a wavelength band suitable for the characteristics of the modulated signal.

광 수신장치(120)는 외부(광 송신장치 또는 광원)로부터 전송되는 데이터를 수신한다. 또한, 광 수신장치(120)는 도 1 (b)에 도시된 바와 같이, 원형의 PD 어레이일 수 있다.The optical receiver 120 receives data transmitted from the outside (the optical transmitter or the light source). In addition, the optical receiver 120 may be a circular PD array, as shown in Figure 1 (b).

여기서, 광 송신장치 및 광 수신장치는 Tag와 같은 소형 센서, 휴대폰, PDA 등과 같은 이동 단말의 형태, 데스크 탑 형태의 고정 단말의 형태일 수 있으며, 차량 내에 포함될 수도 있다.Here, the optical transmission device and the optical reception device may be in the form of a small sensor such as a tag, a mobile terminal such as a mobile phone, a PDA, a fixed terminal in the form of a desktop, or may be included in a vehicle.

또한, 광 송신장치 및/또는 광 수신장치는 유, 무선 통신의 다른 통신 매체를 사용하는 통신 시스템과 결합하여 더욱 효율적으로 사용할 수 있다.
In addition, the optical transmitter and / or the optical receiver can be used more efficiently in combination with a communication system using other communication media of wired and wireless communication.

도 2는 본 명세서의 일 실시 예에 따른 광원 위치 추정 방법을 나타낸 순서도이다.2 is a flowchart illustrating a light source position estimation method according to an exemplary embodiment of the present specification.

도 2를 참조하면, 광 수신장치는 원형 PD 어레이를 이용하여 광원(또는 광 송신장치, 외부)으로부터 전송되는 광신호를 수신한다(S210).Referring to FIG. 2, the optical receiver receives an optical signal transmitted from a light source (or an external optical transmitter) using a circular PD array (S210).

여기서, 상기 원형 PD 어레이(circular PD array)는 적어도 하나의 포토디텍터(Photo Detector:PD) 또는 포토다이오드(Photo Diode:PD)로 구성된다. 이하에서는, 설명의 편의상 포토디텍터 또는 포토다이오드를 'PD'로 표시하기로 한다. The circular PD array may include at least one photo detector (PD) or photo diode (PD). Hereinafter, for convenience of description, the photodetector or photodiode is referred to as 'PD'.

상기 적어도 하나의 PD는 상기 원형 PD 어레이 상에 일정한 간격으로 배치된다.The at least one PD is disposed on the circular PD array at regular intervals.

즉, 상기 적어도 하나의 PD의 위치는 하기 수학식 1에 따라 상기 원형 PD 어레이 상의 위치(

Figure 112013010951093-pat00067
)로 표현될 수 있다.That is, the position of the at least one PD is determined by the position on the circular PD array according to Equation 1 below.
Figure 112013010951093-pat00067
Can be expressed as

Figure 112011103530671-pat00009
Figure 112011103530671-pat00009

여기서, R은 원형 PD 어레이의 반지름을 나타내며, K는 PD의 개수를 나타내며, i는 PD의 인덱스를 나타낸다.(i=1,2,...,K)Where R denotes the radius of the circular PD array, K denotes the number of PDs, and i denotes the index of the PD. (I = 1, 2, ..., K)

예를 들어, 원형 PD 어레이 상의 (왼쪽 또는 오른쪽) 첫 번째 PD의 경우, i=1이며, 두 번째 PD의 경우, i=2 …가 된다.For example, for a first PD (left or right) on a circular PD array, i = 1, for a second PD, i = 2... .

이후, 광 수신장치는 상기 원형 PD 어레이의 각 PD에서 수신되는 전력을 계산한다(S220). 각 PD에서의 수신 전력은 하기 수학식 2와 같이 표현할 수 있다.Thereafter, the optical receiver calculates power received at each PD of the circular PD array (S220). Received power in each PD may be expressed as Equation 2 below.

Figure 112011103530671-pat00010
Figure 112011103530671-pat00010

여기서, Pt는 광원의 전송 전력(power)을 나타내며, Hi(0)는 광원과 광 수신장치 간의 채널 DC 이득(gain)을 나타내며, N(i)는 잡음(noise)을 나타낸다.Here, P t represents the transmission power of the light source, H i (0) represents the channel DC gain between the light source and the optical receiver, and N (i) represents noise.

또한, H(0) 즉, 채널 DC 이득은 하기 수학식 3에 따라 구해질 수 있다.In addition, H (0), that is, the channel DC gain may be obtained according to Equation 3 below.

Figure 112011103530671-pat00011
Figure 112011103530671-pat00011

여기서, A는 PD에서 검출기(detector)의 물리적인 영역을 나타내며, Dd는 광원(또는 전송기)과 광 수신장치(또는 수신기) 사이의 거리를 나타내며,

Figure 112011103530671-pat00012
는 광신호의 광 수신장치로의 입사(incidence)각을 나타내며,
Figure 112011103530671-pat00013
는 광도(irradiance)각을 나타내며,
Figure 112011103530671-pat00014
는 광 필터의 이득을 나타내며,
Figure 112011103530671-pat00015
는 광 집중기(concentrator)의 이득을 나타내며,
Figure 112011103530671-pat00016
는 수신기에서 시야폭(width of the field of vision)을 나타낸다.Here, A represents the physical area of the detector in the PD, D d represents the distance between the light source (or transmitter) and the optical receiver (or receiver),
Figure 112011103530671-pat00012
Denotes the angle of incidence of the optical signal into the optical receiver,
Figure 112011103530671-pat00013
Represents the angle of irradiance,
Figure 112011103530671-pat00014
Represents the gain of the optical filter,
Figure 112011103530671-pat00015
Represents the gain of the light concentrator,
Figure 112011103530671-pat00016
Denotes the width of the field of vision at the receiver.

여기서, 상기

Figure 112011103530671-pat00017
는 하기 수학식 4와 같이 표현할 수 있다.Here,
Figure 112011103530671-pat00017
Can be expressed as Equation 4 below.

Figure 112011103530671-pat00018
Figure 112011103530671-pat00018

여기서, n은 굴절 인덱스(refractive index)를 나타낸다.Here, n represents a refractive index.

수학식 4의

Figure 112011103530671-pat00019
Figure 112011103530671-pat00020
는 각각 LED 민감도(sensitivity)(도 3 (a)) 및 PD 민감도(도 3 (b))를 나타낸다.In Equation (4)
Figure 112011103530671-pat00019
And
Figure 112011103530671-pat00020
Denotes LED sensitivity (FIG. 3 (a)) and PD sensitivity (FIG. 3 (b)), respectively.

즉, 도 3 (a) 및 (b)는 각각 LED 민감도(sensitivity) 및 PD 민감도를 나타낸 도이다.That is, FIGS. 3A and 3B are diagrams illustrating LED sensitivity and PD sensitivity, respectively.

여기서, 상기 수학식 2에서 잡음 N(i)은 산탄 잡음(shot noise), 열 잡음(thermal noise) 및 광 경로 차이로 인한 심볼 간 간섭(intersymbol interference)으로 구성된다. 즉, 잡음 N(i)는 하기 수학식 5와 같이 표현될 수 있다.In Equation 2, noise N (i) is composed of shot noise, thermal noise, and intersymbol interference due to optical path difference. That is, the noise N (i) may be expressed as Equation 5 below.

Figure 112011103530671-pat00021
Figure 112011103530671-pat00021

여기서,

Figure 112011103530671-pat00022
는 하기 수학식 6과 같이 표현될 수 있다.here,
Figure 112011103530671-pat00022
May be expressed as in Equation 6 below.

Figure 112011103530671-pat00023
Figure 112011103530671-pat00023

또한,

Figure 112011103530671-pat00024
Figure 112011103530671-pat00025
는 각각 하기 수학식 7 및 수학식 8과 같이 표현될 수 있다.Also,
Figure 112011103530671-pat00024
And
Figure 112011103530671-pat00025
May be represented by Equations 7 and 8, respectively.

Figure 112011103530671-pat00026
Figure 112011103530671-pat00026

여기서, q는 전하(electric charge)를 나타내며,

Figure 112011103530671-pat00027
은 신호 전력을 나타내며,
Figure 112011103530671-pat00028
는 인접 심볼 간 간섭으로 인한 수신 전력을 나타내며, B는 동일한 잡음 대역폭(equivalent noise bandwidth)을 나타내며,
Figure 112011103530671-pat00029
는 백그라운드 전류(background current)를 나타낸다.Where q represents electric charge,
Figure 112011103530671-pat00027
Represents signal power,
Figure 112011103530671-pat00028
Denotes the received power due to interference between adjacent symbols, B denotes the equivalent noise bandwidth,
Figure 112011103530671-pat00029
Denotes a background current.

Figure 112011103530671-pat00030
Figure 112011103530671-pat00030

여기서, 수학식 8의 첫 번째 부분 및 두 번째 부분은 각각 피드백 저항 잡음 및 FET 채널 잡음을 나타낸다.Here, the first part and the second part of Equation 8 represent feedback resistor noise and FET channel noise, respectively.

또한, K는 볼쯔만(Boltzmann) 상수를, Tk는 절대온도를, G는 개루프(open-loop) 전압 이득을,

Figure 112011103530671-pat00031
는 단위 영역 당 PD의 고정 커패시턴스(capacitance)를,
Figure 112011103530671-pat00032
는 FET 채널 잡음 요소를, gm는 상호 컨덕턴스(transconductance)를 나타낸다.In addition, K is the Boltzmann constant, T k is the absolute temperature, G is the open-loop voltage gain,
Figure 112011103530671-pat00031
Is the fixed capacitance of the PD per unit area,
Figure 112011103530671-pat00032
Is the FET channel noise component and g m is the transconductance.

이후, 광 수신장치는 상기 각 포토디텍터에서의 수신 전력을 이용하여 상기 원형 PD 어레이에서 제 1 포토디텍터 및 제 2 포토디텍터를 결정한다(S230).Thereafter, the optical receiver determines the first photodetector and the second photodetector in the circular PD array by using the received power of each photodetector (S230).

여기서, 상기 제 1 포토디텍터는 원형 PD 어레이의 포토디텍터 중에서 최대 수신 전력을 가지는 포토디텍터이며, 상기 제 2 포토디텍터는 상기 제 1 포토디텍터 양 옆에 위치하는 포토디텍터이다. 여기서, 광원으로부터 광신호가 전송되는 방향과 동일 또는 가장 근접한 방향에 위치하는 포토디텍는 원형 PD 어레이 상의 포토디텍터 중 최대 수신 전력을 가질 수 있다.Here, the first photodetector is a photodetector having a maximum reception power among the photodetectors of the circular PD array, and the second photodetector is photodetectors positioned at both sides of the first photodetector. Here, the photodetector positioned in the same or closest direction to the direction in which the optical signal is transmitted from the light source may have the maximum received power among the photodetectors on the circular PD array.

이후, 광 수신장치는 상기 결정된 제 1 포토디텍터 및 제 2 포토디텍터의 수신 전력을 이용하여 생략된 가중치(truncated-weighting) 방식을 통해 광원의 위치를 추정한다(S240).Thereafter, the optical receiving apparatus estimates the position of the light source through the truncated-weighting method using the determined reception powers of the first photodetector and the second photodetector (S240).

즉, 광 수신장치가 상기와 같은 방식을 이용하여 광원의 위치를 추정하는 방법을 'DOA(Direction Of Arrival) 알고리즘'이라고 한다.That is, a method of estimating the position of the light source by the optical receiver using the above method is called a 'direction of arrival (DOA) algorithm'.

여기서, truncated-weighting 방식은 하기 수학식 9로 표현될 수 있다.Here, the truncated-weighting scheme may be expressed by Equation 9 below.

Figure 112011103530671-pat00033
Figure 112011103530671-pat00033

여기서,

Figure 112011103530671-pat00034
를 나타내며,
Figure 112011103530671-pat00035
을 나타낸다.here,
Figure 112011103530671-pat00034
Lt; / RTI >
Figure 112011103530671-pat00035
.

또한, Cm은 가중치 계수(weighting coefficient)를 나타내며, 하기 수학식 10과 같이 표현될 수 있다.In addition, C m represents a weighting coefficient and may be expressed as in Equation 10 below.

Figure 112011103530671-pat00036
Figure 112011103530671-pat00036

또 다른 일 예로, 광 수신장치는 복수 개의 원형 PD 어레이를 이용함으로써, 광원의 위치를 좀 더 정확하게 추정할 수 있다.As another example, the optical receiver may more accurately estimate the position of the light source by using a plurality of circular PD arrays.

일 예로, 광 수신장치가 2 개의 원형 PD 어레이를 통해 광원의 위치를 추정하는 경우, 광 수신장치는 광원(또는 광 송신장치) 및 제 1 원형 PD 어레이 간의 추정각

Figure 112011103530671-pat00037
, 광원 및 제 2 원형 PD 어레이 간의 추정각
Figure 112011103530671-pat00038
를 산출한다.For example, when the optical receiver estimates the position of the light source through two circular PD arrays, the optical receiver estimates an angle between the light source (or the optical transmitter) and the first circular PD array.
Figure 112011103530671-pat00037
, Estimated angle between light source and second circular PD array
Figure 112011103530671-pat00038
.

이후, 광 수신장치는 제 1 원형 PD 어레이와 제 2 원형 PD 어레이 간의 거리를 측정한다.The optical receiver then measures the distance between the first circular PD array and the second circular PD array.

이후, 광 수신장치는 상기 산출된 추정각

Figure 112011103530671-pat00039
Figure 112011103530671-pat00040
와, 상기 측정된 제 1 원형 PD 어레이 및 제 2 원형 PD 어레이 간의 거리를 이용하여 광원의 위치를 추정한다. 여기서, 광 수신장치는 삼각 측량 방식을 이용하여 광원의 위치를 추정한다.
Then, the optical receiving apparatus calculates the estimated angle
Figure 112011103530671-pat00039
And
Figure 112011103530671-pat00040
And estimate the position of the light source by using the measured distance between the first circular PD array and the second circular PD array. Here, the optical receiver estimates the position of the light source using a triangulation method.

도 4는 본 명세서의 일 실시 예에 따른 원형 PD 어레이(circular PD array)를 나타낸 도이다.4 illustrates a circular PD array according to an embodiment of the present specification.

도 4에 도시된 바와 같이, 9개의 PD가 원형 PD 어레이 상에 위치하는 것을 볼 수 있다(401 내지 409). 상기 9개의 PD는 상기 수학식 1에 따라 원형 PD 어레이 상에 위치한다.As shown in FIG. 4, it can be seen that 9 PDs are located on a circular PD array (401-409). The nine PDs are located on a circular PD array according to Equation 1 above.

여기서, 상기 원형 PD 어레이 상의 각 PD들은 각 PD들의 위치와 일치하는 방향으로 전송되는 광신호를 수신하는 경우, 최대 전력을 수신할 수 있다.
Here, each of the PDs on the circular PD array may receive the maximum power when receiving the optical signal transmitted in the direction corresponding to the position of each PD.

도 5는 본 명세서의 일 실시 예에 따른 최대 수신 전력을 갖는 PD와 최대 수신 전력을 갖는 PD 양 옆의 PD들을 나타낸 도이다.FIG. 5 is a diagram illustrating PDs having a maximum received power and PDs adjacent to PDs having a maximum received power according to an embodiment of the present disclosure.

도 5를 참조하면, 광원으로부터 전송되는 광신호의 방향과 일치하는 방향에 위치하는 PD(510)가 최대 전력을 수신하며(제 1 포토디텍터이며), 상기 제 1 포토디텍터 양 옆에 위치하는 포토디텍터 2개(520,530)가 제 2 포토디텍터에 해당한다.
Referring to FIG. 5, a PD 510 positioned in a direction coinciding with a direction of an optical signal transmitted from a light source receives maximum power (first photodetector), and photos located adjacent to the first photodetector. Two detectors 520 and 530 correspond to the second photo detector.

도 6은 본 명세서의 일 실시 예에 따른 광원 위치 추정 방법을 이용하여 전방 또는 후방 차량의 위치를 추정하는 것을 나타낸 도이다.6 is a diagram illustrating estimating a position of a front or rear vehicle using a light source position estimation method according to an embodiment of the present disclosure.

도 6을 참조하면, 2개의 원형 PD 어레이(611)를 가지는 차량 1(610)은 차량 2(620)로부터 전송되는 광신호를 상기 2개의 원형 PD 어레이(611) 각각에서 수신하고, 차량 1(610)은 상기에서 살펴본 DOA 알고리즘을 적용하여 차량 2(620)의 위치를 추정한다. 여기서, 차량 1에 구비된 2 개의 원형 PD 어레이(611)는 각각 차량 1의 좌측 및 우측에 위치할 수 있다.
Referring to FIG. 6, vehicle 1 610 having two circular PD arrays 611 receives an optical signal transmitted from vehicle 2 620 in each of the two circular PD arrays 611 and receives vehicle 1 ( 610 estimates the position of vehicle 2 620 by applying the above-described DOA algorithm. Here, the two circular PD arrays 611 provided in the vehicle 1 may be located on the left side and the right side of the vehicle 1, respectively.

도 7 (a) 내지 (c)는 본 명세서에서 제안하는 DOA 알고리즘을 적용한 경우의 광원의 위치 추정 에러를 PD 개수에 따라 나타낸 도이다.7 (a) to (c) are diagrams illustrating a position estimation error of a light source according to the number of PDs when the DOA algorithm proposed in the present specification is applied.

도 7 (a)는 원형 PD 어레이에 PD가 9개 위치하는 경우(K=9), 도 7 (b)는 원형 PD 어레이에 PD가 13개 위치하는 경우(K=13), 도 7 (c)는 원형 PD 어레이에 PD가 17개 위치하는 경우(K=17)의 광원 위치 추정 에러 결과를 나타낸 도이다.FIG. 7A illustrates a case where 9 PDs are located in a circular PD array (K = 9), and FIG. 7B illustrates a case where 13 PDs are located in a circular PD array (K = 13). ) Is a diagram showing a light source position estimation error result when 17 PDs are located in a circular PD array (K = 17).

도 7 (a) 내지 (c)를 참조하면, PD의 개수가 증가함에 따라 DOA 알고리즘을 적용한 광원의 위치 추정 에러는 감소하는 것을 볼 수 있다.Referring to FIGS. 7A to 7C, as the number of PDs increases, the position estimation error of the light source to which the DOA algorithm is applied decreases.

이상에서 설명한 실시예들 및 변형예들은 조합될 수 있다. 따라서, 각 실시예가 단독으로만 구현되는 것이 아니라, 필요에 따라 조합되어 구현될 수 있다. 이러한 조합에 대해서는, 본 명세서를 읽은 당업자라면, 용이하게 구현할 수 있는바, 이하 그 조합에 대해서는 상세하게 설명하지 않기로 한다. 다만, 설명하지 않더라도, 본 발명에서 배제되는 것이 아니며, 본 발명의 범주에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Embodiments and modifications described above may be combined. Accordingly, the embodiments may not be implemented alone, but may be implemented in combination as necessary. Such a combination can be easily implemented by those skilled in the art after reading the present specification, and the combination will not be described in detail below. However, even if not described, it is not to be excluded from the present invention, it should be construed as being included in the scope of the present invention.

이상에서 실시예들 및 변형예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. Embodiments and modifications described above may be implemented through various means. For example, embodiments of the present invention may be implemented by hardware, firmware, software, or a combination thereof.

하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.For a hardware implementation, the method according to embodiments of the present invention may be implemented in one or more application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs) , Field programmable gate arrays (FPGAs), processors, controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.

펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.In the case of an implementation by firmware or software, the method according to embodiments of the present invention may be implemented in the form of a module, a procedure or a function for performing the functions or operations described above. The software code can be stored in a memory unit and driven by the processor. The memory unit may be located inside or outside the processor, and may exchange data with the processor by various well-known means.

예를 들어, 본 발명에 따른 방법은 저장 매체(예를 들어, 내부 메모리, 플래쉬 메모리, 하드 디스크, 기타 등등)에 저장될 수 있고, 프로세서(예를 들어, 마이크로 프로세서)에 의해서 실행될 수 있는 소프트웨어 프로그램 내에 코드들 또는 명령어들로 구현될 수 있다. 이에 대해서 도 8을 참조하여 설명하기로 한다.For example, a method in accordance with the present invention may be implemented in software (e.g., flash memory, hard disk, etc.) that can be stored in a storage medium And may be implemented as codes or instructions within the program. This will be described with reference to FIG.

도 8은 본 명세서의 일 실시 예가 적용될 수 있는 광 송신장치 및 광 수신장치의 내부 블록도를 나타낸 도이다.8 is a diagram illustrating an internal block diagram of an optical transmitter and an optical receiver to which an embodiment of the present disclosure can be applied.

광 송신장치(또는 광원,110)는 광 송신부(111), 제어부(112) 및 메모리(113)를 포함한다.The optical transmitter (or light source 110) includes an optical transmitter 111, a controller 112, and a memory 113.

광 송신부(111)는 광신호를 전송하기 위해 전기적인 신호를 광신호로 변조한다. The optical transmitter 111 modulates an electrical signal into an optical signal in order to transmit the optical signal.

여기서, 다양한 변조 방식이 적용될 수 있다. 일 예로, 변조 방식은 OOK(On Off Keying), PWM(Pulse Width Modulation), PPM(Pulse Position Modulation), PAM(Pulse Amplitude Modulation), ASK(Amplitude Shift Keying), M-PSK(M-ary Phase Shift Keying), M-QAM(M-ary Quadrature Amplitude Modulation) 등일 수 있다.Here, various modulation schemes may be applied. For example, modulation schemes include OOK (On Off Keying), Pulse Width Modulation (PWM), Pulse Position Modulation (PPM), Pulse Amplitude Modulation (PAM), Amplitude Shift Keying (ASK), and M-ary Phase Shift (M-PSK). Keying), M-ary Quadrature Amplitude Modulation (M-QAM), and the like.

제어부(112)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다.The controller 112 implements the proposed function, process and / or method.

메모리(113)는 제어부(112)와 연결되어, 광 통신 수행을 위한 프로토콜이나 파라미터를 저장할 수 있다.The memory 113 may be connected to the control unit 112 to store a protocol or parameter for performing optical communication.

광 수신장치(120)는 광 수신부(121), 제어부(122) 및 메모리(123)를 포함한다.The optical receiver 120 includes an optical receiver 121, a controller 122, and a memory 123.

먼저, 광 수신부(121)는 적어도 하나의 PD를 포함하는 원형 PD 어레이(circular PD array)일 수 있다. 또한, 광 수신부(121)는 광신호를 전기적인 신호로 변환(또는 복조)한다. 여기서, 복조 방식은 상기 광 송신부(111)에서의 변조 방식과 동일한 방식을 사용한다. 즉, 복조 방식은 OOK(On Off Keying), PWM(Pulse Width Modulation), PPM(Pulse Position Modulation), PAM(Pulse Amplitude Modulation), ASK(Amplitude Shift Keying), M-PSK(M-ary Phase Shift Keying), M-QAM(M-ary Quadrature Amplitude Modulation) 등의 방식 중 어느 하나를 사용할 수 있다.First, the light receiver 121 may be a circular PD array including at least one PD. In addition, the optical receiver 121 converts (or demodulates) the optical signal into an electrical signal. Here, the demodulation method uses the same method as the modulation method in the optical transmitter 111. That is, the demodulation method includes OOK (On Off Keying), Pulse Width Modulation (PWM), Pulse Position Modulation (PPM), Pulse Amplitude Modulation (PAM), Amplitude Shift Keying (ASK), and M-ary Phase Shift Keying (M-PSK). ) Or M-ary Quadrature Amplitude Modulation (M-QAM).

또한, 광 수신장치(120)는 고정되거나 이동성을 가질 수 있다.In addition, the optical receiver 120 may be fixed or mobile.

제어부(122)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다.The controller 122 implements the proposed function, process and / or method.

메모리(123)는 제어부(122)와 연결되어, 광 통신 수행을 위한 프로토콜이나 파라미터를 저장할 수 있다.The memory 123 may be connected to the controller 122 and store a protocol or parameter for performing optical communication.

또한, 광 수신장치(120)는 디스플레이부(display unit), 사용자 인터페이스부(user interface unit)등도 포함할 수 있다.In addition, the optical receiver 120 may include a display unit, a user interface unit, and the like.

추가적으로, 디스플레이부는 광 수신장치의 여러 정보를 디스플레이하며, LCD(Liquid Crystal Display), OLED(Organic Light Emitting Diodes) 등 잘 알려진 요소를 사용할 수 있다. 사용자 인터페이스부는 키패드나 터치 스크린 등 잘 알려진 사용자 인터페이스의 조합으로 이루어질 수 있다.In addition, the display unit displays various information of the optical receiver, and may use well-known elements such as liquid crystal display (LCD) and organic light emitting diodes (OLED). The user interface may be a combination of a well-known user interface such as a keypad or a touch screen.

제어부(112, 122)는 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 메모리(113,123)는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. 실시 예가 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리(113,123)에 저장되고, 제어부(112, 122)에 의해 실행될 수 있다. The controllers 112 and 122 may include application-specific integrated circuits (ASICs), other chipsets, logic circuits, and / or data processing devices. The memories 113 and 123 may include read-only memory (ROM), random access memory (RAM), flash memory, memory cards, storage media and / or other storage devices. When the embodiment is implemented in software, the above-described techniques may be implemented with modules (processes, functions, and so on) that perform the functions described above. The module may be stored in the memories 113 and 123 and executed by the controllers 112 and 122.

메모리(113,123)는 제어부(112, 122) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 제어부(112, 122)와 연결될 수 있다.The memories 113 and 123 may be inside or outside the controllers 112 and 122, and may be connected to the controllers 112 and 122 by various well-known means.

또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.In addition, it is to be noted that the technical terms used herein are merely used to describe particular embodiments and are not intended to limit the present invention. It is also to be understood that the technical terms used herein are to be interpreted in a sense generally understood by a person skilled in the art to which the present invention belongs, Should not be construed to mean, or be interpreted in an excessively reduced sense. In addition, when the technical terms used herein are incorrect technical terms that do not accurately express the spirit of the present invention, they should be replaced with technical terms that can be understood correctly by those skilled in the art. In addition, the general terms used in the present invention should be interpreted according to a predefined or prior context, and should not be construed as being excessively reduced.

또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.Also, the singular forms "as used herein include plural referents unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the term "comprising" or "comprising" or the like should not be construed as necessarily including the various elements or steps described in the specification, Or may be further comprised of additional components or steps.

또한, 본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다. Furthermore, terms including ordinals such as first, second, etc. used in this specification can be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, but other elements may be present in between. On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.

이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.The embodiments described above are the components and features of the present invention are combined in a predetermined form. Each component or feature shall be considered optional unless otherwise expressly stated. Each component or feature may be implemented in a form that is not combined with other components or features. It is also possible to construct embodiments of the present invention by combining some of the elements and / or features. The order of the operations described in the embodiments of the present invention may be changed. Some configurations or features of certain embodiments may be included in other embodiments, or may be replaced with corresponding configurations or features of other embodiments. It is clear that the claims that are not expressly cited in the claims may be combined to form an embodiment or be included in a new claim by an amendment after the application.

100:광통신시스템 112,122:제어부
110:광송신장치 113,123:메모리
111:광송신부
120:광수신장치
121:광수신부
100: optical communication system 112,122: control unit
110: optical transmission device 113,123: memory
111: light transmission unit
120: light receiving device
121: Light receiving part

Claims (7)

무선 접속 시스템에서 광원의 위치를 추정하기 위한 방법에 있어서,
원형 어레이(circular array)를 통해 상기 광원으로부터 광신호를 수신하는 단계, 상기 원형 어레이는 적어도 하나의 포토디텍터(Photo Detector:PD)로 구성되며;
상기 원형 어레이의 각 포토디텍터에서 수신되는 전력을 계산하는 단계;
상기 각 포토디텍터의 수신 전력을 이용하여 상기 원형 어레이에서 제 1 포토디텍터 및 제 2 포토디텍터를 결정하는 단계,
상기 제 1 포토디텍터는 최대 수신 전력을 가지는 포토디텍터이며, 상기 제 2 포토디텍터는 상기 제 1 포토디텍터 양 옆에 위치하는 포토디텍터이며; 및
상기 결정된 제 1 포토디텍터 및 제 2 포토디텍터의 수신 전력을 이용하여 상기 광원의 위치를 추정하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
A method for estimating the position of a light source in a wireless access system,
Receiving an optical signal from the light source via a circular array, the circular array comprising at least one photo detector (PD);
Calculating the power received at each photodetector of the circular array;
Determining a first photodetector and a second photodetector in the circular array using the received power of each photodetector,
The first photo detector is a photo detector having a maximum received power, and the second photo detector is a photo detector positioned at both sides of the first photo detector; And
Estimating the position of the light source using the determined received power of the first photodetector and the second photodetector.
제 1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 포토디텍터의 위치는 하기 수학식에 따라 상기 원형 어레이 상의 위치(
Figure 112013010951093-pat00068
)로 표현되는 것을 특징으로 하는 방법.
Figure 112013010951093-pat00069

여기서, R은 원형 PD 어레이의 반지름을 나타내며, K는 PD의 개수를 나타내며, i는 PD의 인덱스로서, i=1,2,...,K이다.
The method of claim 1,
The position of the at least one photodetector is a position on the circular array according to
Figure 112013010951093-pat00068
A method characterized by the fact that
Figure 112013010951093-pat00069

Here, R represents the radius of the circular PD array, K represents the number of PDs, i is the index of the PD, i = 1, 2, ..., K.
제 1항에 있어서,
상기 각 포토디텍터에서 수신되는 전력은 하기 수학식에 따라 산출되는 것을 특징으로 하는 방법.
Figure 112011103530671-pat00042

여기서, Pt는 광원의 전송 전력(power)을 나타내며, Hi(0)는 광원과 광 수신장치 간의 채널 DC 이득(gain)을 나타내며, N(i)는 잡음(noise)을 나타낸다.
The method of claim 1,
The power received at each photo detector is calculated according to the following equation.
Figure 112011103530671-pat00042

Here, P t represents the transmission power of the light source, H i (0) represents the channel DC gain between the light source and the optical receiver, and N (i) represents noise.
제 1항에 있어서, 상기 광원의 위치는,
하기 수학식에 따라 추정되는 것을 특징으로 하는 방법.
Figure 112011103530671-pat00043

여기서,
Figure 112011103530671-pat00044
를 나타내며,
Figure 112011103530671-pat00045
을 나타내며, Cm은 가중치 계수(weighting coefficient)를 나타낸다.
The method of claim 1, wherein the position of the light source,
It is estimated according to the following equation.
Figure 112011103530671-pat00043

here,
Figure 112011103530671-pat00044
Lt; / RTI >
Figure 112011103530671-pat00045
C m represents a weighting coefficient.
무선 접속 시스템에서 광원의 위치를 추정하기 위한 방법에 있어서,
제 1 원형 PD 어레이 및 제 2 원형 PD 어레이를 통해 상기 광원의 광신호를 수신하는 단계, 상기 제 1 원형 어레이 및 상기 제 2 원형 어레이는 적어도 하나의 포토디텍터(Photo Detector:PD)로 구성되며;
상기 제 1 원형 어레이 및 상기 제 2 원형 어레이의 각 포토디텍터에서 수신되는 전력을 계산하는 단계;
상기 각 포토디텍터의 수신 전력을 이용하여 상기 제 1 원형 어레이 및 상기 제 2 원형 어레이 각각에서 제 1 포토디텍터 및 제 2 포토디텍터를 결정하는 단계,
상기 제 1 포토디텍터는 최대 수신 전력을 가지는 포토디텍터이며, 상기 제 2 포토디텍터는 상기 제 1 포토디텍터 양 옆에 위치하는 포토디텍터이며; 및
상기 제 1 원형 어레이 및 상기 제 2 원형 어레이에서 각각 결정된 제 1 포토디텍터 및 제 2 포토디텍터의 수신 전력을 이용하여 상기 광원의 위치를 추정하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
A method for estimating the position of a light source in a wireless access system,
Receiving an optical signal of the light source through a first circular PD array and a second circular PD array, wherein the first circular array and the second circular array are comprised of at least one photo detector (PD);
Calculating power received at each photodetector of the first circular array and the second circular array;
Determining a first photodetector and a second photodetector in each of the first circular array and the second circular array using the received power of each photodetector;
The first photo detector is a photo detector having a maximum received power, and the second photo detector is a photo detector positioned at both sides of the first photo detector; And
Estimating the position of the light source using the received power of the first photodetector and the second photodetector respectively determined in the first circular array and the second circular array.
제 5항에 있어서, 상기 광원의 위치를 추정하는 단계는,
상기 수신된 광신호가 상기 제 1 원형 어레이 및 상기 제 2 원형 어레이로 입사하는 각을 산출하는 단계;
상기 제 1 원형 어레이와 상기 제 2 원형 어레이 간의 거리를 측정하는 단계; 및
상기 산출된 각과 상기 측정된 거리를 삼각 측량 방식을 이용하여 상기 광원의 위치를 추정하는 단계를 포함하되, 상기 산출된 각은,
하기 수학식에 따라 산출되는 것을 특징으로 하는 방법.
Figure 112011103530671-pat00046

여기서,
Figure 112011103530671-pat00047
를 나타내며,
Figure 112011103530671-pat00048
을 나타내며, Cm은 가중치 계수(weighting coefficient)를 나타낸다.
The method of claim 5, wherein estimating the position of the light source comprises:
Calculating an angle at which the received optical signal is incident on the first circular array and the second circular array;
Measuring a distance between the first circular array and the second circular array; And
Estimating a position of the light source using the calculated angle and the measured distance by using a triangulation method, wherein the calculated angle includes:
Is calculated according to the following equation.
Figure 112011103530671-pat00046

here,
Figure 112011103530671-pat00047
Lt; / RTI >
Figure 112011103530671-pat00048
C m represents a weighting coefficient.
광원의 위치를 추정하기 위한 광 수신장치에 있어서,
상기 광원으로부터 광신호를 수신하기 위한 광 수신부; 및
상기 광 수신부와 연결되는 제어부를 포함하되,
상기 광 수신부는 적어도 하나의 포토디텍터(Photo Detector:PD)로 구성되는 원형 어레이를 포함하며, 상기 제어부는,
상기 원형 어레이의 각 포토디텍터에서 수신되는 전력을 계산하고, 상기 각 포토디텍터의 수신 전력을 이용하여 상기 원형 어레이에서 제 1 포토디텍터 및 제 2 포토디텍터를 결정하며, 상기 결정된 제 1 포토디텍터 및 제 2 포토디텍터의 수신 전력을 이용하여 상기 광원의 위치를 추정하도록 제어하되,
상기 제 1 포토디텍터는 최대 수신 전력을 가지는 포토디텍터이며, 상기 제 2 포토디텍터는 상기 제 1 포토디텍터 양 옆에 위치하는 포토디텍터인 것을 특징으로 하는 광 수신장치.
In the light receiving device for estimating the position of the light source,
An optical receiver for receiving an optical signal from the light source; And
Including a control unit connected to the light receiving unit,
The light receiving unit includes a circular array consisting of at least one photo detector (PD), and the control unit,
Compute the power received at each photodetector of the circular array, determine the first and second photodetectors in the circular array using the received power of each photodetector, and determine the determined first and second photodetectors. 2 controls to estimate the position of the light source using the received power of the photodetector,
And the first photodetector is a photo detector having a maximum reception power, and the second photo detector is a photo detector positioned at both sides of the first photo detector.
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