KR101352914B1 - Ｒｆｉｄ 리더 신호 충돌을 이용한 물체 위치 추정 방법 - Google Patents

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Abstract

RFID 리더 신호 충돌을 이용한 물체 위치 추정 방법은 복수 개의 RFID 리더가 타겟 태그를 초기 중첩 영역에서 인식하는 경우 복수 개의 RFID 리더가 리더 신호 충돌이 발생하도록 신호를 송신하는 단계, RFID 리더에서 타겟 태그가 검출되는지 여부를 기준으로 RFID 리더의 전력을 감소시키면서 타겟 태그가 위치하는 예상 영역을 최소화하는 단계, 전력을 감소시킨 RFID 리더의 전력을 증가시키면서 검출 영역을 확장하여 래퍼런스 태그를 선택하는 단계 및 래퍼런스 태그를 기준으로 타겟 태그의 위치를 추정하는 단계를 포함한다.

Description

ＲＦＩＤ 리더 신호 충돌을 이용한 물체 위치 추정 방법{METHOD FOR LOCALIZING OBJECT USING SIGNAL COLLISION OF RFID READERS}
이하 설명하는 기술은 RFID 리더가 RFID 태그가 부착된 물체에 대한 위치를 추정하는 기술에 관한 것이다.
RFID 시스템은 RFID 태그가 부착된 타겟 물체를 리더를 통해 인식하고, 타겟 물체의 ID를 추출한다. RFID 태그에 자체 전력 공급이 필요한지 여부에 따라 능동, 반수동 및 수동 시스템으로 분류된다. 수동 RFID 태그는 자체 전력 공급원 없이, 반사 신호(backscattered signal)를 이용한 수동 통신 방식으로 RFID 리더와 통신을 수행한다.
수동 UHF RFID 기반의 위치 탐색은 종래의 위치 탐색 시스템에 비해 낮은 비용으로 설치 및 유지될 수 있지만, 수동 UHF RFID는 반사 신호를 이용한 통신을 수행하기 때문에 태그와 리더 간의 통신 가능한 범위가 매우 제한된다. 환경적 요인에 따라 위치 탐색의 정확도가 낮아지기도 한다.
수동형 UHF RFID를 이용한 실시간 위치 탐색은 많은 연구가 진행되지 못하고 있다. 다중 경로를 갖고 노이즈에 의한 간섭이 일어나기 쉽기 때문에 UHF RFID 시스템은 정확한 위치 탐색에 이용되기 어려운 것이다.
이하 설명하는 기술은 리더 신호 충돌에 의한 영역 분할을 이용하여 RFID 리더가 모니터링 하는 영역 내의 물체의 위치를 인식하는 방법을 제공하고자 한다. 나아가 가변적인 각 RFID 리더의 신호 송신 출력을 이용하여 동적인 영역 분할을 수행하여 RFID 태그가 부착된 물체의 위치를 정확하게 인식하고자 한다.
이하 설명하는 기술의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 RFID 리더 신호 충돌을 이용한 물체 위치 추정 방법은 복수 개의 RFID 리더가 타겟 태그를 초기 중첩 영역에서 인식하는 경우 복수 개의 RFID 리더가 리더 신호 충돌이 발생하도록 신호를 송신하는 단계, RFID 리더에서 타겟 태그가 검출되는지 여부를 기준으로 RFID 리더의 전력을 감소시키면서 타겟 태그가 위치하는 예상 영역을 최소화하는 단계, 전력을 감소시킨 RFID 리더의 전력을 증가시키면서 검출 영역을 확장하여 래퍼런스 태그를 선택하는 단계 및 래퍼런스 태그를 기준으로 타겟 태그의 위치를 추정하는 단계를 포함한다.
예상 영역을 최소화하는 단계는 복수 개의 RFID 리더가 타겟 태그를 충돌 중첩 영역에서 인식하는 경우, 복수 개의 RFID 리더의 전력을 어느 하나 이상의 RFID 리더가 타겟 태그를 인식하지 못하는 순간까지 동일하게 1차 감소시킨다.
RFID 리더의 전력을 감소시킨 후 복수 개의 RFID에서 모두 타겟 태그를 인식하지 못하는 경우, 예상 영역을 복수 개의 RFID가 태그를 인식할 수 있는 전체 검출 영역에서 충돌 중첩 영역 및 1차 전력 감소 후의 RFID 리더의 검출 영역을 제외한 나머지 영역으로 최소화한다.
예상 영역을 최소화하는 단계는 RFID 리더의 전력을 감소시킨 후 하나의 RFID 리더만이 타겟 태그를 인식하는 경우, 타겟 태그를 인식하는 RFID 리더의 전력을 타겟 태그를 인식하지 못하는 순간까지 2차 감소시키는 단계를 더 포함할 수 있고, 예상 영역을 1차 전력 감소 후의 하나의 RFID 리더의 검출 영역에서 2차 전력 감소 후의 하나의 RFID 리더의 검출 영역을 제외한 영역으로 최소화할 수 있다.
타겟 태그의 위치를 추정하는 단계는 하나 이상의 래퍼런스 태그를 변수를 KGNN 기법에 적용하여 타겟 태그의 위치를 추정한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 RFID 리더 신호 충돌을 이용한 물체 위치 추정 방법은 하나의 RFID 리더가 타겟 태그를 초기 검출 영역에서 인식하는 경우 하나의 RFID 리더에 리더 신호 충돌이 발생되도록 신호를 송신하는 단계, 하나의 RFID 리더에서 타겟 태그가 검출되는지 여부를 기준으로 타겟 태그가 위치하는 예상 영역을 최소화하는 단계, 하나의 RFID 리더의 전력을 증가시키면서 검출 영역을 확장하여 래퍼런스 태그를 선택하는 단계 및 래퍼런스 태그를 기준으로 타겟 태그의 위치를 추정하는 단계를 포함한다.
예상 영역을 최소화하는 단계는 리더 신호 충돌 후에 하나의 RFID 리더에서 타겟 태그가 검출되지 않는 경우, 예상 영역을 하나의 RFID 리더가 태그를 인식할 수 있는 초기 검출 영역에서 하나의 RFID 리더의 충돌 검출 영역 및 하나의 RFID 리더와 다른 RFID 리더 간의 초기 중첩 영역을 제외한 영역으로 최소화한다.
예상 영역을 최소화하는 단계는 리더 신호 충돌 후에 하나의 RFID 리더에서 타겟 태그가 검출되는 경우, 하나의 RFID 리더의 전력을 타겟 태그를 인식하지 못하는 순간까지 감소시키는 단계를 더 포함할 수 있고, 예상 영역을 하나의 RFID 리더의 충돌 검출 영역에서 전력 감소 후의 하나의 RFID 리더의 검출 영역을 제외한 영역으로 최소화할 수 있다.
타겟 태그의 위치를 추정하는 단계는 하나 이상의 래퍼런스 태그를 변수를 KGNN 기법에 적용하여 타겟 태그의 위치를 추정한다.
이하 설명하는 RFID 리더 신호 충돌을 이용한 물체 위치 추정 방법은 RFID 리더 신호 충돌이라는 현상을 이용하여 RFID 리더가 파악하고자 하는 물체의 위치를 정확하게 추정할 수 있다.
이하 설명하는 기술의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 두 개의 RFID 리더가 통신 가능한 영역에 중복되게 존재하고, 그 중복되는 영역에 다수의 태그가 위치하는 시스템을 도시한다.
도 2는 리더 신호 충돌이 없는 경우 복수 개의 태그가 받는 반사 신호의 세기를 도시한 그래프이다.
도 3은 리더 신호 충돌이 발생한 경우 복수 개의 태그에서 발생하는 반사 신호의 세기를 도시한 그래프이다.
도 4는 타겟 태그가 2개의 리더 사이의 중첩 영역에거 검출되는 경우를 도시한 예이다.
도 5는 본 발명의 효과를 실험하기 위한 시스템 환경을 도시한 구조도이다.
도 6 (a)와 도 6 (b)는 종래의 KNN 기법과 본 발명의 기법(ISB)의 에러율을 측정한 그래프이다.
도 7은 복수 개의 RFID 리더가 중첩 영역에서 타겟 태그를 인식하는 경우에 본 발명의 일 예에 따라 물체 위치를 추정하는 방법에 대한 개략적인 순서도이다.
도 8은 초기에 하나의 RFID 리더가 타겟 태그를 인식하는 경우에 본 발명의 일 예에 따라 물체 위치를 추정하는 방법에 대한 개략적인 순서도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 용어에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 해석되지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함한다" 등의 용어는 설시된 특징, 개수, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미하는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 단계 동작 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도면에 대한 상세한 설명을 하기에 앞서, 본 명세서에서의 구성부들에 대한 구분은 각 구성부가 담당하는 주기능 별로 구분한 것에 불과함을 명확히 하고자 한다. 즉, 이하에서 설명할 2개 이상의 구성부가 하나의 구성부로 합쳐지거나 또는 하나의 구성부가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화되어 구비될 수도 있다. 그리고 이하에서 설명할 구성부 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성부가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성부 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성부에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다.
먼저 본 발명에서 이용하는 리더 신호 충돌과 리더 신호 충돌 시 발생하는 현상에 대해 설명하고자한다. 인접한 리더 간에 발생할 수 있는 신호 충돌(리더 신호 충돌, reader collision)은 리더의 탐색 범위 및 효율에 영향을 준다. 수동 UHF RFID 시스템에서 리더 신호 충돌은 리더와 리더 간 주파수 간섭 및 다중 리더와 태그 간 간섭을 일으킨다. 다중 리더가 배치된 환경에서 하나의 리더가 송신하는 신호의 간섭은 인접한 다른 리더의 성능을 떨어뜨린다. 이러한 현상을 RR 간섭(Reader to Reader interference)이라고 한다.
두 개의 리더가 모두 통신 가능한 영역에 수동 RFID 태그가 위치하고, 다중 리더가 동시에 통신을 시작한다고 가정하면, 하나의 리더와 태그 간의 인증 과정이 다른 리더의 동작 때문에 방해를 받는다. 이러한 현상을 RT 간섭(Reader to Tag interference)이라고 한다.
본 발명은 이러한 리더 출동을 이용하여 위치를 탐색하는 새로운 방법을 제시한다. 이를 위한 이론적 근거 내지 실험 결과를 먼저 살펴보고자 한다. 실험을 위한 장치는 도 1과 같다. 도 1은 두 개의 RFID 리더(Reader1, Reader 2)가 통신 가능한 영역에 중복되게 존재하고, 그 중복되는 영역에 다수의 태그가 위치하는 시스템을 도시한다.
모노 스태틱 안테나(mono-static antenna)를 사용하는 RFID 시스템에서 안테나는 신호를 송신하고 수신하는 역할을 한다. 태그에 인증을 위한 질의를 송신한 후에는 신호 수신을 기다린다. 간섭이 발생하면 리더 안테나 1(R1)의 수신 기간(receiving period)이 다른 리더 안테나(R2)로부터 전송된 신호에 의해 방해를 받는다. 결국 R1 근처의 노이즈가 증가하게 되고, R1의 신호 민감도는 현저하게 떨어진다.
태그의 반사 신호는 강도는 리더에서 전송된 신호에 비해 매우 약한다. 따라서 반사 신호는 개입하는 리더의 신호로 인해 쉽게 간섭받게 된다.
도 2는 리더 신호 충돌이 없는 경우 복수 개의 태그가 받는 반사 신호의 세기를 도시한 그래프이다. 도 2에서 R1의 RSSI(Received Signal Strength Indicatiors)는 안테나의 전송 전력이 20 dBm 일 때 갑자기 98%가 감소하고, 30dBm에서 63%가 감소한다. 도 2(a)는 R1에 대한 RSSI를 도시하고, 도 2(b)는 R2에 대한 RSSI를 도시한다.
전술한 바와 같이, 리더와 태그 간의 질의 과정(interrogation procedure)은 RT 간섭으로 쉽게 중단될 수 있다. 나아가 성공적인 질의 과정 중에도 다른 리더의 신호 개입에 의해 태그의 반사신호가 방해받는다.
도 3은 리더 신호 충돌이 발생한 경우 복수 개의 태그에서 발생하는 반사 신호의 세기를 도시한 그래프이다. 도 3(a)는 R2로부터 발생하는 간섭환경에서 R1에 대한 RSSI를 도시하고, 도 3(b)는 R1으로부터 발생하는 간섭환경에서 R2에 대한 RSSI를 도시한다. 정상적인 경우 R1은 전송 전력 30dBm에서 200초 동안에 27개의 태그를 10,126회 식별할 수 있지만, 같은 조건에서 리더 신호 충돌이 발생한 경우 R1은 310회 식별이 가능했다. 이는 약 96.94%의 성능 저하가 발생한 것이다. 이때 식별이 가능한 태그는 각 리더와 가까운 영역에 위치하는 경우이다.
본 발명에서는 상기 실험결과에서 리더 신호 충돌이 발생한 경우 RFID 리더가 가까운 영역에 위치한 태그만을 식별한다는 점을 이용하여 태그의 위치를 파악하고자 한다. 따라서 본 발명은 의도된 신호 블록 기법(Intended Signal Blocking: ISB)을 이용한 위치 탐색 방법이라고 할 수 있다.
위치 탐색 과정에서 타겟 위치 식별을 정확하게 하기 위하여 모니터링 영역을 분할할 필요가 있다. 전술한 리더 신호 충돌 현상을 이용하여 모니터링 영역을 분할하는 것이다.
배치된 리더가 최대 전력을 이용하면 모니터링 영역을 모두 탐색할 수 있다고 전제한다.
위치를 추정하기 위한 타겟 물체에 부착된 태그를 타겟 태그라고 한다. 타겟 태그 위치를 예측하기 위한 집합을
Figure 112012071817810-pat00001
라고 하면, 이 집합은 초기 공집합이다(
Figure 112012071817810-pat00002
). 타겟 태그의 위치를 예측하기 위한 집합은 타겟 후보 집합이라고 명명한다.
시스템이 타겟 물에의 존재를 검출하면, 시스템이 타겟을 검출한 리더와 안테나를 선택하고, 다중 리더의 영역에서 리더 간 중첩되는 영역을 확인한다. 이하 복수 개의 리더가 모두 태그를 검출할 수 있는 영역을 중첩 영역이라고 명명한다.
본 발명(ISB)은 축소 과정(shrinking phase), 확장 과정(expanding phase) 및 그룹화 과정(grouping phase)을 포함한다. 축소 과정에서 시스템은 의도된 리더 신호 충돌을 발생시켜 예측되는 타겟 영역을 최소화한다.
도 4는 타겟 태그가 2개의 리더 사이의 중첩 영역에서 검출되는 경우를 도시한 예이다.
Case 1: 도 4(a)와 같이 타겟 태그가 다중 리더의 중첩 영역에서 검출되는 경우, 타겟 후보 집합(
Figure 112012071817810-pat00003
)은 아래의 식으로 표현가능하다.
Figure 112012071817810-pat00004
여기서 currentTX는 리더의 현재 전력이고, overlap은 중첩되는 영역을 의미한다.
RFID 리더의 전력을 감소시키면 리더의 탐색 가능 영역이 줄어든다. 도4(b)에 도시된 경우와 같이, 리더의 전력을 조절하여 탐색 가능 영역이 줄어든 경우에도 여전히 중첩 영역(
Figure 112012071817810-pat00005
)에서 타겟 태그가 검출되는 경우, 시스템은 더 이상 타겟 태그가 중첩영역(
Figure 112012071817810-pat00006
)에서 검출되지 않을 때까지 충돌하는 2 개의 리더의 전력을 균등하게 감소시킨다.
탐색 가능 영역이 계속 줄어들면서, 중첩 영역에서 더 이상 타겟 태그가 검출이 되지 않는다면, 시스템은 어떤 리더에서 타겟 태그를 식별할 수 있는지 확인한다. 도 4(c)에 도시된 경우와 같이, R1 및 R2 모두에서 타겟 태그가 검출되지 않는다면 타겟 후보 집합은 아래의 수학식 2와 같이 표현이 가능하다.
Figure 112012071817810-pat00007
여기서, InitialTX는 최초 리더가 가진 전력을 의미하고,
Figure 112012071817810-pat00008
및
Figure 112012071817810-pat00009
는 각각 타겟 태그가 2 개의 리더에서 모두 검출되지 않는 경우 리더 R1의 탐색 가능 영역 및 리더 R2의 탐색 가능 영역을 의미한다.
도 4(d)에 도시된 경우와 같이, 한쪽 리더 R1에서만 타겟 태그가 검출된다면, 시스템은 타겟 태그가 검출되는 않는 다른 리더 R2의 전력을 고정하고, R1에서도 더 이상 타겟 태그가 검출되지 않을 때까지 R1의 전력을 감소시킨다. 이 경우 타겟 후보 집합은 아래의 수학식 3과 같이 표현가능하다.
Figure 112012071817810-pat00010
여기서
Figure 112012071817810-pat00011
는 R1에서 타겟 태그가 검출될 때의 검출 영역을 의미하고,
Figure 112012071817810-pat00012
는 R1에서 타겟 태그가 더 이사 검출되지 않는 영역을 의미한다. currentTX는 결국 리더의 전력을 줄이는 도중에 타겟 태그가 검출되지 않는 시점에서의 전력값을 의미한다.
Case 2: 타겟 태그가 비충돌 공간 내에서 하나의 리더에 검출되는 경우이다. 즉 충돌이 발생하지 않는 경우 타겟 후보 집합은 아래의 수학식 4와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112012071817810-pat00013
여기서
Figure 112012071817810-pat00014
는 타겟 태그가 검출되는 하나의 리더(i)의 최초 검출 영역을 의미하고,
Figure 112012071817810-pat00015
는 두 개의 리더가 중첩되는 검출 영역을 의미한다. 중첩 영역에서는 타겟 태그가 검출되지 않으므로, Ri의 검출 영역에서 두 개의 중첩 영역을 제외한 영역에 타겟 태그가 존재하는 것이다.
이때 시스템이 의도된 리더 신호 충돌을 일으켜 각 리더의 검출 영역을 줄인다. 줄어든 검출 영역에서 리더(Ri)가 더 이상 타겟 태그를 검출하지 못한다면 타겟 후보 집합은 아래의 수학식 5와 같이 표현된다.
Figure 112012071817810-pat00016
여기서,
Figure 112012071817810-pat00017
는 리더 신호 충돌 이후 Ri의 줄어든 검출 영역을 의미한다. 지금까지 기술한 수식에서 "- (minus)"의 의미는 영역을 제외한다는 차집합의 의미이다.
시스템에서 리더 신호 충돌을 일으킨 후에도 Ri의 줄어든 검출 영역에서 타겟 태그가 검출된다면, 시스템은 다른 리더의 전력을 고정하고, 타겟 태그가 검출되지 않는 시점까지 Ri의 전력을 감소시킨다. 이 경우 전술한 수학식 3과 같은 형태로 타겟 후보 집합이 줄어들 수 있다.
타겟 태그가 존재하는 타겟 후보 집합(=리더의 검출 영역)가 최소한의 범위로 줄어들면, 시스템은 이제 타겟 후보 집합
Figure 112012071817810-pat00018
를 확장한다. 리더의 전력을 증가시켜 위치 정보를 알고 있는 래퍼런스 태그를 검출하기 위한 것이다. 결국 타겟 후보 집합에 래퍼런스 태그가 포함되면, 해당 래퍼런스 태그를 이용하여 타겟 태그의 위치를 추정할 수 있다.
이 상태에서의 타겟 태그 위치 추정은 KGNN(K-size Group of spatially Nearest Neighbor) 알고리즘을 이용하여 위치를 주정할 수 있을 것이다(Jae Sung Choi, Hyun Lee, Sang Cheol Lee, Dong Ha Lee, "Reducing Localization Ambiguity of Immobile Passive UHF RFID tagged Physical Objects," In Proceedings of 8th Internatioanl Conference of Ubiquitous Robots and Ambient Inelligence (URAI) 2011, Incheon, Korea, Nov 2011 참조).
본 발명의 효과 실험
도 5는 본 발명의 효과를 실험하기 위한 시스템 환경을 도시한 구조도이다. 실험에서는 2 개의 리더가 사용되었고, 각 리더는 2 개의 안테나를 갖는 구조이다. 각 안테나는 도 5와 같이 그리드 영역의 각 구석에 배치되었다. 실험영역은 9 × 10 그리드 셀을 갖고 있고, 90 Alien GEN 2 Squiggle tag를 배치하였다. 각 태그는 20cm × 20 cm 크기의 셀 중심에 위치한다. 셀 중심에 위치하는 태그는 래러펀스 태그에 해당한다.
도 5에 숫자로 표시된 지점은 실험에서 측정하고자 하는 타겟 태그의 위치를 표시한 것이다. 각 타겟 태그에 대해 20번 위치를 추정하는 실험을 하였다. RFID 리더는 815Mhz로 고정하였고, 리더의 전력은 초기에는 30dBm으로 설정하였고, 신호 블록에서는 20dBm까지 감소될 수 있도록 설정하였다.
본 발명과 종래의 KNN(k-Nearest Neighbor) 알고리즘의 성능을 비교하였고, 이 때 k값은 1 부터 7까지로 변동되는 것으로 설정하였다.
도 6 (a)와 도 6 (b)는 종래의 KNN 기법과 본 발명의 기법(ISB)의 에러율을 측정한 그래프이다. 실험 결과에 따르면 KNN은 8개 지점에 대해 전체 75.31cm의 에러를 보였고, 본 발명의 기법은 51.28cm의 에러를 보였다. 죽 종래 KNN 기법과 비교하여 본 발명은 31.53% 향상된 정확도를 나타냈다.
한편 충돌하는 신호의 세기가 클수록 위치 측정의 정확도가 높아졌다. 이는 강한 신호가 충돌할수록 각 리더의 탐색 가능 영역이 명확하게 구분되기 때문이다.
본 발명에 따른 RFID 리더 신호 충돌을 이용한 물체 위치 추정 방법을 정리하고자 한다. 본 발명은 도 5에 도시된 바와 같이 복수 개의 RFID 리더가 배치된 시스템에서 물체의 위치를 추정하는 방법이다.
먼저 각 RFID 리더에서 타겟 태그를 검출할 수 있는 영역을 획득해야 한다. 사실 본 발명에서 위치를 추정하고자 하는 대상은 특정 물체이다. 다만 대상 물체에는 타겟 태그가 부착되어 태그를 검출하여 물체의 위치를 추정하는 것이므로, 대상 물체와 타겟 태그는 발명의 목적상 동일한 대상이라고 할 수 있다. RFID 리더에서 검출하는 것은 타겟 태그이므로 일단 타겟 태그를 중심으로 설명하고자 한다.
하나의 RFID 리더가 타겟 태그를 검출할 수 있는 영역을 검출 영역이라고 한다. 복수 개의 RFID 리더가 사용되므로 전체 검출 영역은 복수 개의 RFID 리더가 타겟 태그를 검출할 수 있는 영역이라고 하겠다. 또한 복수 개의 RFID 리더가 타겟 태그를 중첩되게 검출할 수 있는 영역이 존재하며 이를 중첩 영역이라 한다. 중첩 영역은 전술한 도 4와 관련된 부분에서 설명한바 있다.
도 7은 복수 개의 RFID 리더가 중첩 영역에서 타겟 태그를 인식하는 경우에 본 발명의 일 예에 따라 물체 위치를 추정하는 방법에 대한 개략적인 순서도이다.
도 7에 따른 RFID 리더 신호 충돌을 이용한 물체 위치 추정 방법은 복수 개의 RFID 리더가 타겟 태그를 초기 중첩 영역에서 인식하는 경우 복수 개의 RFID 리더가 리더 신호 충돌이 발생하도록 신호를 송신하는 단계, RFID 리더에서 타겟 태그가 검출되는지 여부를 기준으로 RFID 리더의 전력을 감소시키면서 타겟 태그가 위치하는 예상 영역을 최소화하는 단계, 전력을 감소시킨 RFID 리더의 전력을 증가시키면서 검출 영역을 확장하여 래퍼런스 태그를 선택하는 단계 및 래퍼런스 태그를 기준으로 타겟 태그의 위치를 추정하는 단계를 포함한다.
초기 중첩 영역이란 리더 신호 충돌 전에 2개 이상의 RFID 리더의 검출 영역이 충첩되는 영역을 의미한다. 초기 중첩 영역에 타겟 태그가 검출되는 경우, 본 발명의 시스템은 RFID 리더에 리더 신호 충돌이 발생하도록 신호를 생성한다. 리더 신호 충돌이 발생하면 전술한 바와 같이 RFID 리더가 검출할 수 있는 검출 영역이 줄어들게 된다. 충돌 후 줄어든 후의 검출 영역을 충돌 검출 영역이라고 하고, 충돌 후 여전히 중첩되는 영역이 있다면 이를 충돌 중첩 영역이라고 명명한다.
예상 영역을 최소화하는 단계는 복수 개의 RFID 리더가 타겟 태그를 충돌 중첩 영역에서 인식하는 경우, 복수 개의 RFID 리더의 전력을 어느 하나 이상의 RFID 리더가 타겟 태그를 인식하지 못하는 순간까지 동일하게 1차 감소시킨다. 예상 영역이란 타겟 태그가 위치하는 영역으로 추정되는 영역을 의미한다.
RFID 리더의 전력을 감소시킨 후 복수 개의 RFID에서 모두 타겟 태그를 인식하지 못하는 경우, 예상 영역은 복수 개의 RFID가 태그를 인식할 수 있는 초기 검출 영역에서 충돌 중첩 영역 및 1차 전력 감소 후의 RFID 리더의 검출 영역을 제외한 나머지 영역이 된다(A2). 초기 검출 영역이란 복수 개의 RFID 리더가 충동 전 타겟 태그를 검출할 수 있었던 전체 영역을 의미한다.
예상 영역을 최소화하는 단계는 RFID 리더의 전력을 감소시킨 후 하나의 RFID 리더만이 타겟 태그를 인식하는 경우, 타겟 태그를 인식하는 RFID 리더의 전력을 타겟 태그를 인식하지 못하는 순간까지 2차 감소시키는 단계를 더 포함한다. 이 때 예상 영역은 1차 전력 감소 후의 하나의 RFID 리더의 검출 영역에서 2차 전력 감소 후의 하나의 RFID 리더의 검출 영역을 제외한 영역이 된다(A3).
한편, 최초 리더 신호 충돌에서 하나의 RFID 리더에서만 타겟 태그가 검출된 다면, 타겟 태그를 검출한 하나의 RFID 리더 전력을 타겟 태그를 인식하지 못하는 순간까지 감소시킨다. 이때 예상 영역은 충돌 후 특정 RFID 리더의 검출 영역에서 선력 감소 후 하나의 RFID 리더의 검출 영역을 제외한 영역이 된다(A1). 나아가 도 7에 도시하지 않았지만, 최초 리더 신호 충돌 이후 어느 하나의 RFID 리더에서도 타겟 태그가 검출되지 않을 수 있다. 이 경우 예상 영역은 초기 검출 영역에서 충돌 이후 감소된 각 RFID 리더의 검출 영역을 제외한 영역이 될 것이다.
타겟 태그의 위치를 추정하는 단계는 하나 이상의 래퍼런스 태그를 변수를 KGNN 기법에 적용하여 타겟 태그의 위치를 추정한다.
도 8은 초기에 하나의 RFID 리더가 타겟 태그를 인식하는 경우에 본 발명의 일 예에 따라 물체 위치를 추정하는 방법에 대한 개략적인 순서도이다.
도 8에 따른 RFID 리더 신호 충돌을 이용한 물체 위치 추정 방법은 하나의 RFID 리더가 타겟 태그를 초기 검출 영역에서 인식하는 경우 하나의 RFID 리더에 리더 신호 충돌이 발생되도록 신호를 송신하는 단계, 하나의 RFID 리더에서 타겟 태그가 검출되는지 여부를 기준으로 타겟 태그가 위치하는 예상 영역을 최소화하는 단계, 하나의 RFID 리더의 전력을 증가시키면서 검출 영역을 확장하여 래퍼런스 태그를 선택하는 단계 및 래퍼런스 태그를 기준으로 타겟 태그의 위치를 추정하는 단계를 포함한다.
예상 영역을 최소화하는 단계는 리더 신호 충돌 후에 하나의 RFID 리더에서도 타겟 태그가 검출되지 않는 경우, 예상 영역은 하나의 RFID 리더가 태그를 인식할 수 있는 초기 검출 영역에서 하나의 RFID 리더의 충돌 검출 영역 및 하나의 RFID 리더와 다른 RFID 리더 간의 초기 중첩 영역을 제외한 영역으로 최소화한다.
예상 영역을 최소화하는 단계는 리더 신호 충돌 후에도 하나의 RFID 리더에서 타겟 태그가 검출되는 경우, 하나의 RFID 리더의 전력을 타겟 태그를 인식하지 못하는 순간까지 감소시키는 단계를 더 포함한다. 이때 예상 영역은 하나의 RFID 리더의 충돌 검출 영역에서 전력 감소 후의 하나의 RFID 리더의 검출 영역을 제외한 영역이 된다.
본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.

Claims (9)

  1. 복수 개의 RFID 리더가 배치된 시스템에서 물체 위치를 추정하는 방법에 있어서,
    상기 복수 개의 RFID 리더 중 2개 이상의 RFID 리더가 타겟 태그를 중첩된 영역에서 동시에 인식하는 경우 상기 복수 개의 RFID 리더가 리더 신호 충돌이 발생하도록 신호를 송신하는 단계;
    상기 RFID 리더에서 타겟 태그가 검출되는지 여부를 기준으로 상기 RFID 리더의 전력을 감소시키면서 상기 타겟 태그가 위치하는 예상 영역을 최소화하는 단계;
    상기 전력을 감소시킨 RFID 리더의 전력을 증가시키면서 검출 영역을 확장하여 래퍼런스 태그를 선택하는 단계: 및
    상기 래퍼런스 태그를 기준으로 상기 타겟 태그의 위치를 추정하는 단계를 포함하는 RFID 리더 신호 충돌을 이용한 물체 위치 추정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 예상 영역을 최소화하는 단계는
    상기 리더 신호 충돌 후에도 상기 복수 개의 RFID 리더 중 2개 이상의 RFID 리더가 상기 타겟 태그를 동시에 인식하는 영역인 충돌 중첩 영역에서 인식하는 경우, 상기 복수 개의 RFID 리더의 전력을 어느 하나 이상의 RFID 리더가 상기 타겟 태그를 인식하지 못하는 순간까지 동일하게 1차 감소시키는 RFID 리더 신호 충돌을 이용한 물체 위치 추정 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 RFID 리더의 전력을 감소시킨 후 복수 개의 RFID에서 모두 타겟 태그를 인식하지 못하는 경우, 상기 예상 영역을 상기 복수 개의 RFID가 태그를 인식할 수 있는 전체 검출 영역에서 상기 충돌 중첩 영역 및 1차 전력 감소 후의 RFID 리더의 검출 영역을 제외한 나머지 영역으로 최소화하는 RFID 리더 신호 충돌을 이용한 물체 위치 추정 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 예상 영역을 최소화하는 단계는
    상기 RFID 리더의 전력을 감소시킨 후 하나의 RFID 리더만이 상기 타겟 태그를 인식하는 경우, 상기 타겟 태그를 인식하는 RFID 리더의 전력을 상기 타겟 태그를 인식하지 못하는 순간까지 2차 감소시키는 단계를 더 포함하고,
    상기 예상 영역을 1차 전력 감소 후의 상기 하나의 RFID 리더의 검출 영역에서 2차 전력 감소 후의 상기 하나의 RFID 리더의 검출 영역을 제외한 영역으로 최소화하는 RFID 리더 신호 충돌을 이용한 물체 위치 추정 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 타겟 태그의 위치를 추정하는 단계는
    하나 이상의 상기 래퍼런스 태그를 변수를 KGNN 기법에 적용하여 상기 타겟 태그의 위치를 추정하는 RFID 리더 신호 충돌을 이용한 물체 위치 추정 방법.
  6. 복수 개의 RFID 리더가 배치된 시스템에서 물체 위치를 추정하는 방법에 있어서,
    하나의 RFID 리더가 타겟 태그를 인식하는 경우 상기 하나의 RFID 리더에 리더 신호 충돌이 발생되도록 신호를 송신하는 단계;
    상기 하나의 RFID 리더에서 타겟 태그가 검출되는지 여부를 기준으로 상기 타겟 태그가 위치하는 예상 영역을 최소화하는 단계;
    상기 하나의 RFID 리더의 전력을 증가시키면서 검출 영역을 확장하여 래퍼런스 태그를 선택하는 단계: 및
    상기 래퍼런스 태그를 기준으로 상기 타겟 태그의 위치를 추정하는 단계를 포함하는 RFID 리더 신호 충돌을 이용한 물체 위치 추정 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 예상 영역을 최소화하는 단계는
    상기 리더 신호 충돌 후에 상기 하나의 RFID 리더에서 타겟 태그가 검출되지 않는 경우, 상기 예상 영역을 상기 리더 신호 충돌 전에 상기 하나의 RFID 리더가 태그를 인식할 수 있는 영역인 초기 검출 영역에서
    상기 리더 신호 충돌 후에 상기 하나의 RFID 리더가 태그를 인식할 수 있는 영역인 충돌 검출 영역 및 상기 리더 신호 충돌 전에 상기 하나의 RFID 리더와 다른 RFID 리더가 태그를 동시에 인식할 수 있는 영역인 초기 중첩 영역을 제외한 영역으로 최소화하는 RFID 리더 신호 충돌을 이용한 물체 위치 추정 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 예상 영역을 최소화하는 단계는
    상기 리더 신호 충돌 후에 상기 하나의 RFID 리더에서 타겟 태그가 검출되는 경우, 상기 하나의 RFID 리더의 전력을 상기 타겟 태그를 인식하지 못하는 순간까지 감소시키는 단계를 더 포함하고,
    상기 예상 영역을 상기 리더 신호 충돌 후에 상기 하나의 RFID 리더가 태그를 인식할 수 있는 영역인 충돌 검출 영역에서 상기 전력 감소 후의 상기 하나의 RFID 리더의 검출 영역을 제외한 영역으로 최소화하는 RFID 리더 신호 충돌을 이용한 물체 위치 추정 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 타겟 태그의 위치를 추정하는 단계는
    하나 이상의 상기 래퍼런스 태그를 변수를 KGNN 기법에 적용하여 상기 타겟 태그의 위치를 추정하는 RFID 리더 신호 충돌을 이용한 물체 위치 추정 방법.
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