KR101304244B1 - 이중 적외선 센서를 이용한 시각 장애인용 안내 장치 - Google Patents

이중 적외선 센서를 이용한 시각 장애인용 안내 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 목적은 종래보다 단순화된 구성으로 이루어지면서도 시각 장애인에게 목표 지점에 대한 거리 및 방향 정보를 정확하게 제공할 수 있도록 하는 시각 장애인용 안내 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 시각 장애인용 안내 장치는, 적외선 신호를 이용하여 거리 및 방향을 안내하는 시각 장애인용 안내 장치(100)로서, 식별 코드로 사용되는 바이너리 코드를 포함하는 적외선 신호를 송신하는 트랜스미터(110); 상기 트랜스미터(110)에서 송신되는 적외선 신호 세기를 측정하는 제1아날로그 센서(121), 상기 제1아날로그 센서(121)와 미리 알려진 간격만큼 이격 배치되며 상기 트랜스미터(110)에서 송신되는 적외선 신호 세기를 측정하는 제2아날로그 센서(122), 상기 제1 및 제2아날로그 센서(121)(122)에서 측정된 적외선 신호 세기의 평균 및 차이로 상기 트랜스미터(110)까지의 거리 및 방향을 산출하는 분석부(125)를 포함하여 이루어지는 리시버(120);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

이중 적외선 센서를 이용한 시각 장애인용 안내 장치 {Announce system for visually-impaired people using Double IR sensor}
본 발명은 시각장애인용 안내 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 종래보다 단순화된 구성으로 이루어지면서도 시각 장애인에게 목표 지점에 대한 거리 및 방향 정보를 정확하게 제공할 수 있도록 하는 시각 장애인용 안내 장치에 관한 것이다.
시각 장애인은 사물을 보는 기관에 선천적 혹은 후천적으로 장애를 입어 시각적 정보를 인식하는데 어려움이 있는 사람을 가리킨다. 시각 장애에도 여러 정도에 따른 단계가 나뉘는데, 전혀 앞을 볼 수 없거나 잔존 시력이 있다 해도 일상 생활이 불가능한 정도의 시각 장애인도 있고, 또는 특별히 고성능의 안경 등과 같은 기구의 도움을 통해 잔존 시력을 사용하여 일상 생활이 가능한 정도의 시각 장애인도 있다. 또한, 일시적으로 병이나 사고 등으로 시력이 손상되었다가 정상으로 되돌아 오는 경우에도 일시적 시각 장애라고 말할 수 있다. 이와는 달리 시력이 정상적인 수준으로 복구될 가능성이 전혀 없는 경우는 영구적 시각 장애라고 할 수 있으며, 일반적으로는 이러한 영구적 시각 장애를 가진 사람을 가리켜 시각 장애인이라고 한다. 이하에서 시각 장애인과 상대적인 개념으로서 시력과 관련한 일상 생활 또는 인식의 문제가 없는 사람을 가리켜 '일반인'이라고 칭하기로 한다.
인간에게는 시각, 청각, 후각, 미각, 촉각의 오감을 통해 외부 환경의 정보를 인식한다. 이 중에서, 일반적으로 사람이 인식하는 정보의 거의 반 이상이 시각을 통해 인식된다고 알려져 있다. 이로부터 알 수 있듯이, 시각 장애인의 경우 다른 감각에 장애가 있는 사람에 비하여 일상 생활에서 느끼는 불편함은 극도로 높다.
특히 현대에는 기술의 발달로 인하여 상당히 위험이 높은 상황이 일상적으로 만들어진다. 간단한 예로 자동차의 경우, 시각 장애가 없는 일반인의 경우 큰 문제 없이 차도를 피하여 다닐 수 있으나, 시각 장애인은 자신이 걷고 있는 길이 인도인지 차도인지를 구별하는 것조차 어려움이 있기 때문에 일반인에 비해 위험 노출 정도가 훨씬 큰 것이다. 또한, 현대인의 생활상 자체가 과거와는 달리 매우 복잡 다양해지는 과정에서, 사람들이 알아야 할 정보들이 다양하게 분포되어 인식되도록 하고 있는데, 표지판, 안내문, 안내도, 전광판 등과 같은 시각적 정보로서 제공되는 경우가 많다. 시각 장애인은 이러한 정보들을 인식하지 못하기 때문에 필요한 정보를 혼자서 쉽게 습득하기 어렵고, 따라서 일상 생활이 더욱 어려워지게 된다.
물론 현재, 신호등에서 보행 신호가 들어올 때 안내음이 함께 나온다거나, 지하철, 기차역 등에서 지하철, 기차 등이 도착 또는 도착 예정 등의 정보가 전광판 등으로 표시되어 안내될 때 안내 방송이 함께 나오는 등과 같이, 시각 장애인의 불편함을 해소하여 줄 수 있도록 하기 위한 다양한 장치들이 널리 사용되고 있다. 그러나 일례로 공중 화장실 등과 같은 특정 장소를 안내하기 위하여 수시로 안내음을 낸다거나 하는 방식을 사용하는 것은 실질적으로 불가능한 바, 이러한 경우에는 시각적 정보인 안내 표지만으로 안내될 수밖에 없는 실정이다. 이와 같이 특정 장소로 안내함에 있어서 청각적 정보 등을 함께 제공하는 것이 실질적으로 불가능한 경우 시각 장애인에게 큰 불편이 따를 수밖에 없다.
한편, 현재 시각 장애인의 보행을 안내하기 위한 다양한 기술들이 개시되어 있다.
한국특허공개 제2011-0134143호(2011.12.14, "시각장애인용 길 안내 장치 및 이를 구비한 모바일단말")에는, GPS 신호를 이용하여 시각 장애인의 현재 위치를 찾고, 목적지까지의 이동경로를 탐색하며, 시각 장애인에게 특별한 패턴의 진동으로 좌회전 또는 우회전 등을 안내할 수 있도록 된, 말하자면 보행자용 네비게이션에 해당하는 기술이 개시되어 있다.
한국특허공개 제2011-0127457호(2011.11.25, "GPS와 RFID를 이용한 시각장애인 보행안내 시스템")에는, 보행 안내가 요구되는 위치에 RFID 태그가 구비되도록 하여, 시각 장애인이 가지고 있는 RFID 리더기가 그 근처에 가면 해당 RFID 태그에 대응되는 음원정보가 출력되어 안내가 이루어질 수 있도록 하며, 또한 GPS 신호를 이용하여 시각 장애인의 현재 위치를 찾을 수 있도록 하는 기술이 개시되어 있다.
한국특허공개 제2011-0116808호(2011.10.26, "시각 장애인용 교통안내 시스템 및 그 방법")에는, 버스정류장에 운행 정보, 버스 노선 등을 안내할 수 있는 장치가 구비되도록 하고, 시각 장애인용 지팡이에 이에 대한 위치 정보가 제공되도록 하여 시각 장애인이 버스 정류장에 도착하면 안내 정보를 수신받을 수 있도록 하는 기술이 개시되어 있다.
한국특허공개 제2011-0020566호(2011.03.03, "시각장애인 보행 안내 시스템")에는, 현재 위치한 장소의 영상 데이터를 촬영하고, GPS 신호를 통해 현재 위치를 입력받아, 이동 경로를 탐색 및 안내하는 과정에서 영상 데이터에 의해 찾아지는 장애물을 시각 장애인에게 알려줄 수 있도록 하는 기술이 개시되어 있다.
상기 선행기술들을 보면, 대부분의 경우 현재 위치를 찾기 위하여 GPS를 사용하도록 되어 있다. 현재 차량용 네비게이션 사용의 확대로 인하여 이러한 네비게이션 기술 자체가 많은 발전을 이루었고, 또한 이에 따라 이동 경로 탐색 등의 작업 또한 상당히 편리한 수준에 이르렀으므로, 시각 장애인용 보행 안내를 위하여 GPS를 사용하는 것에는 유용한 면이 있다고 인정되는 것은 사실이다.
그러나 차량과는 전혀 달리 보행자는 건물이나 지하철 역 구내 등과 같은 실내에서 이동하는 일이 매우 많은데, GPS는 잘 알려져 있는 바와 같이 실내에서는 신호가 잘 잡히지 않기 때문에, 이러한 경우의 안내가 제대로 이루어지기 어렵다. 또한 GPS의 오차범위는 현재 최신 기술로 대략 10m 내외라고 알려져 있는데, 차량의 경우 이동 속도가 빠르고 차량 자체의 크기가 있기 때문에 이 오차가 큰 문제가 되지 않지만, 보행자의 경우 이 정도 수준의 오차범위는 실제 안내에 있어 문제가 될 만큼 크다고 할 수 있다.
이와 같이 GPS 기술만으로는 해결할 수 없는 여러 문제가 있어, 앞서 설명한 바와 같이 건물 내 화장실, 안내 센터 등과 같은 특정 장소를 쉽게 찾아갈 수 있도록 하기 위해서는 다른 방향으로의 접근이 필요하다. 상기 선행기술 중 RFID 태그를 사용하는 기술, 버스 정류장에 안내 장치를 구비하는 기술 등이 이와 같은 관점에서 접근하는 기술이라 할 수 있다. 그런데, 이와 같은 기술 역시 RFID 태그 근처, 버스 정류장의 안내 장치 근처에 도달하였을 때 '이 근처에 목표 지점이 있음'까지의 정보는 줄 수 있으나, 어느 방향에 그 목표 지점이 있는지 시각 장애인으로서는 알 수가 없기 때문에 목표 지점까지 가는데 상당한 수고가 필요하게 된다.
현재 일반적으로 GPS 기술을 포함하는 대부분의 위치 추적 시스템의 경우, 삼각 측량법을 이용하여 위치를 추적하도록 하고 있다. 핸드폰 위치 추적의 예를 들면, 최소 2개의 기지국에서 1개의 핸드폰에 신호를 보내고, 상기 핸드폰에서 돌아오는 응답 시간의 차이를 이용하여 각각의 기지국에서 상기 핸드폰까지의 거리를 찾아, 2개의 기지국을 중심으로 찾아진 각 거리를 반지름으로 하는 원을 그렸을 때 두 원이 만나는 지점이 상기 핸드폰의 위치가 된다. 이러한 방식을 이용하면 정확한 위치와 목표 지점까지의 거리 및 방향을 찾을 수 있다는 점에 있어 우수함이 인정되어 널리 사용되고 있으나, 다만 이 기술을 이용하기 위해서는 다수 개의 목표 지점이 필요하고, 또 적어도 둘 이상의 목표 지점의 신호 송수신 가능 거리 내에 들어와 있어야만 정확한 위치가 추적 가능하다는 약점이 있다.
한편, 본 출원인에 의하여 출원된 한국특허공개 제2011-0082225호(2011.07.19, "시각장애인용 안내 시스템 및 그를 이용한 안내방법"), 한국특허공개 제2011-0101558호(2011.09.16, "감성정보를 포함하는 시각장애인용 안내 시스템 및 그를 이용한 안내방법")에는 적외선 및 초음파 통신을 이용하여 시각 장애인에게 목표 지점까지의 거리 뿐 아니라 방향까지 제시할 수 있는 장치가 개시되어 있다. 상기 기술들을 이용함으로써 앞서 설명한 문제들, 즉 실내에 목표 지점이 있을 때 원활한 안내를 받을 수 있는가, 목표 지점 근처에 도달하였을 때 목표 지점으로의 방향의 안내를 받을 수 있는가, 단일 개의 목표 지점에 대하여서도 정확한 거리 및 방향의 안내를 받을 수 있는가의 문제들이 해결된다.
상기 기술들은 적외선 및 초음파 통신을 이용하도록 되어 있는데, 적외선과 초음파는 송수신 가능 거리에 있어 서로 차이가 크다. 즉 적외선은 상당히 먼 거리까지 송수신이 가능한 반면 초음파는 상대적으로 송수신 가능 거리가 훨씬 짧다. 또한, 적외선의 경우 여러 개의 발생원을 함께 사용하면 송수신 가능 거리를 늘릴 수 있는데, 초음파의 경우 중첩에 의하여 송수신 가능 거리를 확장하는 효과가 전혀 나타나지 않는다. 즉 상기 기술의 경우에, 시각 장애인이 목표 지점에 상당히 근접하지 않고서는 안내를 받기가 어려운 측면이 있어, 개선의 여지가 있다.
1. 한국특허공개 제2011-0134143호(2011.12.14, "시각장애인용 길 안내 장치 및 이를 구비한 모바일단말") 2. 한국특허공개 제2011-0127457호(2011.11.25, "GPS와 RFID를 이용한 시각장애인 보행안내 시스템") 3. 한국특허공개 제2011-0116808호(2011.10.26, "시각 장애인용 교통안내 시스템 및 그 방법") 4. 한국특허공개 제2011-0020566호(2011.03.03, "시각장애인 보행 안내 시스템") 5. 한국특허공개 제2011-0082225호(2011.07.19, "시각장애인용 안내 시스템 및 그를 이용한 안내방법") 6. 한국특허공개 제2011-0101558호(2011.09.16, "감성정보를 포함하는 시각장애인용 안내 시스템 및 그를 이용한 안내방법")
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 종래보다 단순화된 구성으로 이루어지면서도 시각 장애인에게 목표 지점에 대한 거리 및 방향 정보를 정확하게 제공할 수 있도록 하는 시각 장애인용 안내 장치를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 시각 장애인용 안내 장치는, 적외선 신호를 이용하여 거리 및 방향을 안내하는 시각 장애인용 안내 장치(100)로서, 식별 코드로 사용되는 바이너리 코드를 포함하는 적외선 신호를 송신하는 트랜스미터(110); 상기 트랜스미터(110)에서 송신되는 적외선 신호 세기를 측정하는 제1아날로그 센서(121), 상기 제1아날로그 센서(121)와 미리 알려진 간격만큼 이격 배치되며 상기 트랜스미터(110)에서 송신되는 적외선 신호 세기를 측정하는 제2아날로그 센서(122), 상기 제1 및 제2아날로그 센서(121)(122)에서 측정된 적외선 신호 세기의 평균 및 차이로 상기 트랜스미터(110)까지의 거리 및 방향을 산출하는 분석부(125)를 포함하여 이루어지는 리시버(120); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 안내 장치(100)는 상기 트랜스미터(110)는 다수 개의 적외선 발신장치를 포함하여 이루어져, 상기 적외선 발신장치들이 발신하는 서로 다른 세기의 적외선 신호들에 의하여 거리 및 방향에 따라 신호 세기가 달라지는 빔 존(beam zone, Z)을 형성하고, 상기 리시버(120)는 상기 빔 존(Z) 내에서 사용자 움직임에 의한 임의의 스위핑(sweeping)을 통해 발생되는 위치에 따른 적외선 신호 세기 차이를 이용하여 방향을 보정하는 것을 특징으로 한다.
또한 이 때, 상기 분석부(125)는 상기 제1아날로그 센서(121) 또는 상기 제2아날로그 센서(122) 중 선택되는 적어도 하나에 의하여 수신된, 상기 트랜스미터(110)에 의하여 형성되는 상기 빔 존(Z) 내에서의 적외선 신호 세기의 연속적 및 수평 방향의 공간적 각도 변화에 대한 최대값 크기를 사용하여 상기 트랜스미터(110)까지의 거리를 산출하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 리시버(120)는 상기 트랜스미터(110)와의 수직 방향의 공간적 각도가 산출되도록 상기 리시버(120)와 상기 트랜스미터(110) 간의 기울기를 측정하는 자이로 센서(123)를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 리시버(120)는 상기 제1아날로그 센서(121) 또는 상기 제2아날로그 센서(122) 중 선택되는 적어도 어느 하나에 연결되어, 수신된 적외선 신호의 바이너리 코드를 추출하도록 상기 적외선 신호를 증폭하는 증폭부(124)를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 적외선 통신만을 이용하여 목표 지점까지의 거리 및 방향을 정확하게 안내받을 수 있는 안내 장치를 제공할 수 있는 큰 효과가 있다. 특히 종래에 적외선 및 초음파 통신을 사용하였을 때에 비하여, 적외선 통신만을 사용함으로써 송수신 가능 거리를 훨씬 늘릴 수 있어, 시각 장애인에게 보다 원활하고 효율적인 안내가 가능하다는 큰 장점이 있다.
종래에 GPS를 사용하는 경우에는 실내에서의 안내가 어렵고 보행자가 사용하기에는 오차범위가 너무 크게 발생하였으나, 본 발명은 목표 지점에 구비된 적외선 통신 장비와 시각 장애인이 휴대한 적외선 통신 장비의 신호 송수신을 통해 안내가 이루어지므로, 실내나 실외의 제한이 전혀 없이, 또한 훨씬 높은 정확도로의 거리 및 방향의 안내가 가능한 효과가 있다. 또한, 종래에는 대부분 삼각 측량법에 기초한 위치 추적 기술을 사용하였으나, 본 발명은 단지 하나의 목표 지점만 있어도 정확한 안내를 받을 수 있어, 시스템을 구성하는 데 있어서의 시간, 인력, 비용 등의 자원이 훨씬 절약되는 경제적 효과도 있다.
도 1은 본 발명의 시각 장애인용 안내 장치의 사용 상태도.
도 2는 본 발명의 시각 장애인용 안내 장치의 구성도.
도 3은 본 발명의 시각 장애인용 안내 장치의 거리 측정 제1원리.
도 4는 본 발명의 시각 장애인용 안내 장치의 거리 측정 제2원리.
도 5는 본 발명의 시각 장애인용 안내 장치의 방향 측정 원리.
도 6은 본 발명의 시각 장애인용 안내 장치의 공간 각도 측정 원리.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 시각 장애인용 안내 장치를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 시각 장애인용 안내 장치의 사용 상태도를 도시한 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 시각 장애인용 안내 장치(100)는, 적외선 신호를 이용하여 거리 및 방향을 안내하는 시각 장애인용 안내 장치(100)로서, 목표 지점에 구비된 트랜스미터(110) 및 시각 장애인이 휴대할 수 있도록 이루어진 리시버(120)로 이루어진다. 종래에 GPS 기술 등을 이용한 위치 추적 장치들의 경우 삼각 측량법을 이용하였기 때문에 목표 지점의 개수가 최소한 2개 이상이어야 하였으나, 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 안내 장치(100)는 단 하나의 목표 지점만 있어도 목표 지점까지의 거리 및 방향을 안내할 수 있도록 형성된다. 또한 본 발명의 안내 장치(100)는, 종래에 적외선 및 초음파 2가지 방식을 사용하여 거리 및 방향을 측정하도록 했던 것과는 달리, 적외선 신호 한 가지만을 이용하도록 이루어져, 종래에 비해 구성이 훨씬 간략해진다.
도 2의 본 발명의 시각 장애인용 안내 장치의 구성도를 통해 각 부에 대하여 보다 상세히 설명한다. 상술한 바와 같이 본 발명의 안내 장치(100)는 트랜스미터(110) 및 리시버(120)로 이루어지게 된다.
상기 트랜스미터(110)는 상술한 바와 같이 목표 지점에 설치되어 적외선 신호를 송신하는 역할을 한다. 목표 지점은 시각 장애인에게로의 안내가 필요한 지점으로서, 예를 들어 건물 내 화장실, 안내 센터, 비상구 등과 같은 지점이 될 수 있다. 본 발명의 안내 장치(100)는 앞서 설명한 바와 같이 하나의 트랜스미터(110)만 가지고도 거리 및 방향의 안내가 가능함은 물론이지만, 이러한 트랜스미터(110)는 앞서 언급한 바와 같은 여러 목표 지점에 각각 설치되어 있게 됨은 당연하다. 따라서 송신되고 있는 적외선 신호가 어떤 트랜스미터(110)에서 송신되고 있는 것인지를 알려 줄 수 있도록 하기 위해서, 상기 트랜스미터(110)에서 송신되는 적외선 신호는, 식별 코드로 사용되는 바이너리 코드를 포함하도록 이루어진다. 상기 적외선 신호가 (다른 트랜스미터의 신호와 차별화되는) 미리 결정된 특정 주기, 특정 세기를 가지는 사각파 신호 형태로 되도록 한다거나 하는 방식으로, 적외선 신호에 바이너리 코드를 포함시키는 것을 용이하게 구현할 수 있다. 이러한 신호를 생성하는 방법은 무선 통신 기술 분야에 널리 알려진 방법으로서 어떠한 방식을 사용해도 무방하며, 이에 상세한 설명은 생략한다.
상기 리시버(120)는 도 2에 도시된 바와 같이 제1아날로그 센서(121)와, 제2아날로그 센서(122)와, 분석부(125)를 포함하여 이루어진다. 상기 제1 및 제2아날로그 센서(121)(122)는 각각 상기 트랜스미터(110)에서 송신되는 적외선 신호 세기를 측정하는 역할을 하며, 상기 제1아날로그 센서(121)와 상기 제2아날로그 센서(122)는 미리 알려진 간격만큼 이격 배치되어 구성된다. 그리고 상기 분석부(125)는, 상기 제1 및 제2아날로그 센서(121)(122)에서 측정된 적외선 신호 세기의 평균 및 차이로 상기 트랜스미터(110)까지의 거리 및 방향을 산출한다.
이 때, 상기 안내 장치(100)에서 방향을 측정함에 있어 상기 제1 및 제2아날로그 센서(121)(122) 간의 간격을 이용하게 된다. 또한, 이 방법으로 측정되는 방향을 보다 정확하게 보정하기 위해서 상기 안내 장치(100)에서 스위핑(sweeping) 방법을 더 사용한다. 이에 대해서는 이후 도 5를 통해 보다 상세히 설명한다.
더불어, 상기 리시버(120)는 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 증폭부(124)를 더 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다. 상술한 바와 같이 상기 트랜스미터(110)에서는 바이너리 코드가 포함된 적외선 신호를 송신하며, 이 적외선 신호는 상기 제1아날로그 센서(121) 및 상기 제2아날로그 센서(122) 각각에 의하여 받아진다. 그런데, 이 수신된 신호의 세기가 약할 경우(즉 신호의 진폭이 작을 경우) 적외선 신호가 포함하는 바이너리 코드를 추출하기 어려울 수 있다. 이러한 문제를 피하기 위해서, 상기 증폭부(124)는 상기 제1아날로그 센서(121) 또는 상기 제2아날로그 센서(122) 중 선택되는 적어도 어느 하나에 연결되어, 상기 적외선 신호를 증폭하여 줌으로써, 보다 용이하게 수신된 적외선 신호의 바이너리 코드를 추출할 수 있게 해 준다. 상기 증폭부(124)는 도 2 우측의 상기 리시버(120)의 확대도에 도시되어 있는 예시와 같이, 상기 제1아날로그 센서(121) 및 상기 제2아날로그 센서(122) 모두에 연결 구비될 수 있다.
도 3 및 도 4를 통해 상기 분석부(125)에서 적외선 신호 세기로 거리를 산출하는 원리에 대하여 설명한다. 먼저 상기 트랜스미터(110)에 대하여 보다 구체적으로 설명하자면 다음과 같다. 상기 트랜스미터(110)는 다수 개의 적외선 발신장치를 포함하여 이루어져, 상기 적외선 발신장치들이 발신하는 서로 다른 세기의 적외선 신호들에 의하여 거리 및 방향에 따라 신호 세기가 달라지는 빔 존(beam zone, Z)을 형성하게 된다. 즉 상기 빔 존(Z) 내에서 측정되는 적외선 신호의 세기는, 그 위치에 따라 달라지는 것이다.
도 3은 본 발명의 시각 장애인용 안내 장치의 거리 측정 제1원리를 도시한 것이다. 상기 트랜스미터(110)에서 송신되는 적외선 신호의 세기는, 도 3에 도시된 바와 같이 방향에 따라 세기가 달라지며, 또한 도 3 우측의 그래프에 나타나 있는 바와 같이 거리에 따라서도 세기가 달라진다. 거리 측정 제1원리에서는 바로 이 점, 즉 거리에 따라 세기가 달라진다는 점을 이용하여 거리를 측정하도록 한다. 즉 상기 분석부(125)는, 상기 제1아날로그 센서(121) 또는 상기 제2아날로그 센서(122) 중 선택되는 적어도 하나에 의하여 수신된 적외선 신호 세기를 사용하여 상기 트랜스미터(110)까지의 거리를 산출하는 것이다.
도 4는 본 발명의 시각 장애인용 안내 장치의 거리 측정 제2원리를 도시한 것이다. 도 3에도 도시되어 있는 바와 같이, 적외선 신호는 거리 및 방향에 따라 그 세기가 달라지게 형성된다. 이 때, 상기 트랜스미터(110)로부터 소정 거리 이격된 임의의 선 상의 각 점에 대하여 적외선 신호의 세기를 측정하여 보면 도 4 우측의 그래프와 같이 나타난다. (도 4 좌측의 각 ①, ②, ③ 위치의 적외선 신호 세기가 도 4 우측 그래프의 ①, ②, ③으로 나타난다.) 거리 측정 제2원리에서는 바로 이 점, 즉 거리 및 방향에 따라 세기가 달라진다는 점을 이용하여 거리를 측정하도록 한다. 보다 상세히 설명하면, 상기 트랜스미터(110)는 미리 정해진 위치에 고정 배치되어 있고, 상기 리시버(120)는 (사용자가 휴대하고 있기 때문에) 그 위치가 변동 가능하다. 따라서 사용자가 어떤 선 상에서 이동하면, 상기 빔 존(Z) 내의 연속적 및 수평 방향의 공간적 각도 변화에 따라 적외선 신호 세기가 달라지게 된다. 이 때, 그 선 상에서 가장 상기 트랜스미터(110)에 가까운 위치에 있을 때 가장 적외선 신호의 세기가 커지게 되며, 이 때의 적외선 신호 세기를 가지고 산출한 거리가 바로 상기 트랜스미터(110)까지의 거리가 되는 것이다. 즉 요약하자면 상기 분석부(125)는, 상기 아날로그 센서(122)에 의하여 수신된, 상기 트랜스미터(110)에 의하여 형성되는 상기 빔 존(Z) 내에서의 적외선 신호 세기의 연속적 및 수평 방향의 공간적 각도 변화에 대한 최대값 크기를 사용하여 상기 트랜스미터(110)까지의 거리를 산출하는 것이다.
상기 제1 및 제2아날로그 센서(121)(122)에서 측정된 적외선 신호의 세기는 (이하 방향 측정 원리에서 보다 상세히 설명하겠지만) 서로 다를 수 있는데, 이 경우 각각에서 측정된 적외선 신호 세기의 평균값으로서 거리를 산출하도록 한다.
도 5는 본 발명의 시각 장애인용 안내 장치의 방향 측정 원리를 도시하고 있다.
먼저 도 5를 참조하면, 본 발명에서는 상기 제1 및 제2아날로그 센서(121)(122)의 이격 거리(d)를 미리 알고 있다. 상기 리시버(120)가 휴대용임을 감안할 때 상기 이격 거리(d)는 2~3cm 정도가 될 수 있다. 이 때, 만일 도 5(A)에서와 같이 상기 리시버(120)가 상기 트랜스미터(110)의 바로 정면에 위치하고 있다면, 상기 제1날로그 센서(121) 및 상기 제2아날로그 센서(122)로 들어오는 적외선 신호의 세기가 동일하게 되어, 1:1의 비율이 된다. 반면, 만일 도 5(B)에서와 같이 상기 리시버(120)가 상기 트랜스미터(110) 정면에서 어떤 각도(도 5(B)에서 γ)만큼 비껴난 위치에 있을 경우, 상기 트랜스미터(110)로부터 상기 제1아날로그 센서(121) 및 상기 제2아날로그 센서(122)까지의 거리가 서로 달라지게 된다. 이 때 거리가 가까울수록 적외선 신호의 세기가 세지므로, 상기 제1아날로그 센서(121) 및 상기 제2아날로그 센서(122)로 들어오는 적외선 신호의 세기는 서로 다르게 형성되는데, 도 5(B)의 예시의 경우 예를 들어 1.2:0.8 정도의 비율이 된다.
상기 제1 및 제2아날로그 센서(121)(122)의 이격 거리(d)는 미리 알고 있는 값이므로, 따라서 상기 제1아날로그 센서(121) 및 상기 제2아날로그 센서(122) 각각에서 측정되는 적외선 신호 세기의 비율을 통해 상기 리시버(120)가 상기 트랜스미터(110) 정면에서 얼마만큼 비껴난 위치에 있는지의 방향을 산출할 수 있게 되는 것이다.
그런데 이 때, 상기 제1아날로그 센서(121) 및 상기 제2아날로그 센서(122) 중 어느 하나가 상기 트랜스미터(110)와 수직하게 배치된다면 이러한 방법만으로 정확한 방향을 산출할 수 있을 것이나, 실제로는 상기 리시버(120) 자체가 휴대용이기 때문에 이러한 수직 조건이 항상 만족되기는 어렵다. 이에 따라, 거리 측정 제2원리에서 설명된 스위핑 방식을 사용함으로써 방향 측정 값을 보다 정확하게 보정해 줄 수 있다.
거리 측정 제2원리에서 설명한 바와 같이, 상기 트랜스미터(110)에서 발신되는 적외선 신호는 거리 및 방향에 따라 그 세기가 달라지는 빔 존(Z)을 형성하고 있게 된다. 이 때 상기 빔 존(Z) 내에서 사용자가 움직이면, 상기 리시버(120)에서 측정되는 적외선 신호 세기가 달라진다. 상기 트랜스미터(110)가 형성하는 상기 빔 존(Z)에 대한 정보는 미리 알고 있는 것이므로, 즉 상기 빔 존(Z) 내에서의 적외선 신호 세기의 연속적 및 수평 방향의 공간적 각도 변화 분포를 미리 알고 있는 바, 상기 리시버(120)는 상기 빔 존(Z) 내에서 사용자 움직임에 의한 임의의 스위핑(sweeping)을 통해 발생되는 위치에 따른 적외선 신호 세기 차이를 이용하여 방향 또한 알 수 있게 되며, 따라서 이 값으로 앞서 구한 방향을 보다 정확하게 보정할 수 있는 것이다.
한편 앞서 설명한 바와 같은 방식으로 거리와 방향을 산출할 때의 문제점은, 상기 트랜스미터(110)와 상기 리시버(120)가 동일 수평면 상에 있어야 정확한 값을 얻을 수 있다는 것이다. 상기 트랜스미터(110)와 상기 리시버(120)가 동일 수평면 상에 있다면 상술한 바와 같은 방식으로 산출된 거리 및 방향 정보는 정확한 값을 나타내게 되겠지만, 만일 상기 트랜스미터(110)와 상기 리시버(120)가 동일 수평면 상에 있지 않다면 이와 같이 산출된 거리 및 방향 정보는 정확하지 않게 된다.
이러한 문제를 극복하기 위하여, 상기 리시버(120)는 도 2에 표시되어 있는 바와 같이 상기 리시버(120)와 상기 트랜스미터(110) 간의 기울기를 측정하는 자이로 센서(123)를 더 포함하여 이루어져서, 상기 리시버(120)와 상기 트랜스미터(110)와의 수직 방향의 공간적 각도를 산출할 수 있도록 한다. 도 6은 본 발명의 시각 장애인용 안내 장치의 수직 방향의 공간 각도 측정 원리를 도시하고 있는데, 상기 리시버(120) 내의 상기 자이로 센서(123)를 이용함으로써 도시된 바와 같이 상기 트랜스미터(110)가 위치한 수평면과 상기 리시버(120)가 위치한 수평면이 다를 때 상기 트랜스미터(110) 및 상기 리시버(120) 간의 수직 방향의 공간적 각도 값(도 6에서 φ 값)을 구할 수 있다.
물론 상기 분석부(125)는, 이와 같이 상기 자이로 센서(123)에서 측정된 수직 방향의 공간적 각도 정보(도 6에서 φ)를 사용하여 상기 트랜스미터(110) 및 상기 리시버(120) 간의 거리 및 방향 정보를 보정한다. 이와 같이 함으로써 상기 트랜스미터(110)가 위치한 수평면과 상기 리시버(120)가 위치한 수평면이 다른 경우에도 정확한 거리 및 방향을 산출할 수 있게 된다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
100: (본 발명의) 시각 장애인용 안내 장치
110: 트랜스미터 120: 리시버
121: 제1아날로그 센서 122: 제2아날로그 센서
123: 자이로 센서 124: 증폭부
125: 분석부

Claims (5)

  1. 적외선 신호를 이용하여 거리 및 방향을 안내하는 시각 장애인용 안내 장치(100)로서,
    식별 코드로 사용되는 바이너리 코드를 포함하는 적외선 신호를 송신하는 트랜스미터(110);
    상기 트랜스미터(110)에서 송신되는 적외선 신호 세기를 측정하는 제1아날로그 센서(121), 상기 제1아날로그 센서(121)와 미리 알려진 간격만큼 이격 배치되며 상기 트랜스미터(110)에서 송신되는 적외선 신호 세기를 측정하는 제2아날로그 센서(122), 상기 제1 및 제2아날로그 센서(121)(122)에서 측정된 적외선 신호 세기의 평균 및 차이로 상기 트랜스미터(110)까지의 거리 및 방향을 산출하는 분석부(125)를 포함하여 이루어지는 리시버(120);
    를 포함하여 이루어지며,
    상기 트랜스미터(110)는 다수 개의 적외선 발신장치를 포함하여 이루어져, 상기 적외선 발신장치들이 발신하는 서로 다른 세기의 적외선 신호들에 의하여 거리 및 방향에 따라 신호 세기가 달라지는 빔 존(beam zone, Z)을 형성하고,
    상기 리시버(120)는 상기 빔 존(Z) 내에서 사용자 움직임에 의한 임의의 스위핑(sweeping)을 통해 발생되는 위치에 따른 적외선 신호 세기 차이를 이용하여 방향을 보정하는 것을 특징으로 하는 시각 장애인용 안내 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서, 상기 분석부(125)는
    상기 제1아날로그 센서(121) 또는 상기 제2아날로그 센서(122) 중 선택되는 적어도 하나에 의하여 수신된, 상기 트랜스미터(110)에 의하여 형성되는 상기 빔 존(Z) 내에서의 적외선 신호 세기의 연속적 및 수평 방향의 공간적 각도 변화에 대한 최대값 크기를 사용하여 상기 트랜스미터(110)까지의 거리를 산출하는 것을 특징으로 하는 시각 장애인용 안내 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 리시버(120)는
    상기 트랜스미터(110)와의 수직 방향의 공간적 각도가 산출되도록 상기 리시버(120)와 상기 트랜스미터(110) 간의 기울기를 측정하는 자이로 센서(123)를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 시각 장애인용 안내 장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 리시버(120)는
    상기 제1아날로그 센서(121) 또는 상기 제2아날로그 센서(122) 중 선택되는 적어도 어느 하나에 연결되어, 수신된 적외선 신호의 바이너리 코드를 추출하도록 상기 적외선 신호를 증폭하는 증폭부(124)를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 시각 장애인용 안내 장치.
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