KR101388192B1 - 수동형 ｕｈｆ ｒｆｉｄ를 이용한 이동 물체의 위치 측정 방법 및 시스템 - Google Patents

수동형 ｕｈｆ ｒｆｉｄ를 이용한 이동 물체의 위치 측정 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 예에 따른 수동형 UHF RFID를 이용한 이동 물체의 위치 측정 방법은 (a) 수동 RFID 태그가 부착된 이동 물체가 위치하는 단계, (b) RFID 리더가 래퍼런스 태그의 RSSI 값을 측정하는 단계, (c) 위치 측정부가 전체 래퍼런스 태그 중에서 RSSI 값의 변화량이 가장 높은 래퍼런스 태그가 포함되는 기준 래퍼런스 그룹을 선택하는 단계 및 (d) 위치 측정부가 기준 래퍼런스 그룹에 속한 래퍼런스 태그의 가중치 및 래퍼런스 태그의 좌표값을 이용하여 이동 물체의 위치를 측정하는 단계를 포함한다.

Description

수동형 ＵＨＦ ＲＦＩＤ를 이용한 이동 물체의 위치 측정 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR LOCALIZING MOBILE OBJECT USING PASSIVE UHF RFID}
본 발명은 수동 UHF RFID를 이용하여 이동하는 물체의 위치를 측정하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.
위치 기반 서비스(LBS: location based service)는 정확한 위치 측정이 기본적이면서 중요한 기술 요소에 해당한다. 최근 탐색 대상 구간에서 이동하는 특정 물체에 대한 RFID 기반의 위치 탐색 기술이 연구되어 왔다(Hong gang Wang, Chang xing Pei, Qiao Pan, "Test and Analysis of Passive UHF RFID Readability in Multipath Environments" Wireless Communications, Networking and Mobile Computing, 2009. WiCom 09. 5th International Conference on , vol., no., pp.1-5, 24-26 Sept. 2009 참조).
그러나 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.
본 발명은 수동형 UHF RFID를 이용하여 이동하는 물체의 위치를 측정하는 방법 및 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명은 태그 간의 간섭시 발생하는 RSSI 값의 변화를 이용하여 이동하는 물체의 위치를 측정하고자 한다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 수동형 UHF RFID를 이용한 이동 물체의 위치 측정 방법은 수동 RFID 태그가 부착된 이동 물체가 위치하는 단계, RFID 리더가 래퍼런스 태그의 RSSI 값을 측정하는 단계, 위치 측정부가 전체 래퍼런스 태그 중에서 RSSI 값의 변화량이 가장 높은 래퍼런스 태그가 포함되는 기준 래퍼런스 그룹을 선택하는 단계 및 위치 측정부가 기준 래퍼런스 그룹에 속한 래퍼런스 태그의 가중치 및 래퍼런스 태그의 좌표값을 이용하여 이동 물체의 위치를 측정하는 단계를 포함한다.
기준 래퍼런스 그룹을 선택하는 단계에서 위치 측정부는 윈도우 구간별 RSSI 평균값을 비교하여 RSSI 값의 변화량이 가장 높은 래퍼런스 태그를 검출한다.
기준 래퍼런스 그룹을 선택하는 단계에서 위치 측정부는 래퍼런스 태그 중에서 RSSI 값의 변화량이 가장 높은 래퍼런스 태그 및 RSSI 값의 변화량이 가장 높은 래퍼런스 태그에서 기준 거리 내에 있는 래퍼런스 태그를 기준 래퍼런스 그룹으로 선택한다.
이동 물체의 위치를 측정하는 단계에서 위치 측정부는 아래의 식과 같이 기준 래퍼런스 그룹 내의 래퍼런스 태그의 좌표값에 각 래퍼런스 태그의 가중치를 곱한값의 합을 이동 물체의 위치로 추정한다.
본 발명의 다른 측면으로, 수동형 UHF RFID를 이용한 이동 물체의 위치 측정 시스템은 수동 RFID 태그가 부착된 이동 물체, 이동 물체의 이동 경로에 배치된 RFID 래퍼런스 태그, 래퍼런스 태그의 RSSI 값을 측정하는 RFID 리더 및 RFID 리더가 측정한 RSSI 값의 변화량을 이용하여 이동 물체의 위치를 측정하는 위치 측정부를 포함한다.
RFID 리더는 기준 윈도우 구간 w 내에서 복수 개의 RSSI 값을 측정한다.
위치 측정부는 전체 래퍼런스 태그 중에서 RSSI 값의 변화량이 가장 높은 래퍼런스 태그가 포함되는 기준 래퍼런스 그룹을 선택하고, 기준 래퍼런스 그룹에 속한 래퍼런스 태그의 가중치 및 래퍼런스 태그의 좌표값을 이용하여 이동 물체의 위치를 측정한다.
위치 측정부는 기준 윈도우 구간별로 RFID 리더를 통해 측정되는 RSSI 평균값을 비교하여 RSSI 값의 변화량이 가장 높은 래퍼런스 태그를 검출한다.
위치 측정부는 RSSI 값의 변화량이 가장 높은 래퍼런스 태그 및 RSSI 값의 변화량이 가장 높은 래퍼런스 태그에서 기준 거리 내에 있는 래퍼런스 태그를 기준 래퍼런스 그룹으로 선택한다.
위치 측정부는 아래의 수식과 같이 기준 래퍼런스 그룹 내의 래퍼런스 태그의 좌표값에 각 래퍼런스 태그의 가중치를 곱한값의 합을 이동 물체의 위치로 추정한다.
본 발명은 비용이 낮은 수동형 UHF RFID를 이용하면서 시스템 요구에 맞는 위치 정확도를 보장하는 위치 측정 내지 인식 시스템 제공이 가능하다.
수동 RFID를 이용한 실시간 이동 물체 위치인식을 이용하여 물류, 의약품, 또는 모바일 로봇에 대한 트렉킹 등에 응용할 수 있고, 시스템의 설치, 유지 및 보수에 대한 비용이 능동형 RFID 시스템보다 저렴하다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 2차원 공간에서 태그와 태그 간의 간섭의 영향에 대한 실험결과를 보여준다.
도 2는 태그 간 간섭에 따른 위치 파악을 위한 시스템에 대한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 예에 따른 수동형 UHF RFID를 이용한 이동 물체의 위치 측정 방법의 개략적인 순서도이다.
도 4는 본 발명의 다른 일 예에 따른 수동형 UHF RFID를 이용한 이동 물체의 위치 측정 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
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. 따라서, 본 명세서를 통해 설명되는 각 구성부들의 존재 여부는 기능적으로 해석되어야 할 것이며, 이러한 이유로 본 발명의 수동형 UHF RFID를 이용한 이동 물체의 위치 측정 시스템(100)에 따른 구성부들의 구성은 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 한도 내에서 도 4와는 상이해질 수 있음을 명확히 밝혀둔다.
태그와 태그 간 간섭에 기반한 위치 탐색
본 발명은 태그와 태그 간 간섭을 이용하여 위치를 탐색하는 기술에 관한 것이다. 하나의 태그가 위치하고, 이 태그에 다른 태그가 이동하면서 간섭이 발생하게 된다. 특정 위치에 존재하는 태그를 래퍼런스 태그(reference tag)라고 명명하고, 이동하는 태그를 이동 태그라고 명명한다.
이동 태그가 래퍼런스 태그에 접근하면, 래퍼런스 태그의 IC 임피던스가 영향을 받기 때문에 태그의 후방산란신호(backscattered signal)에 변화가 발생한다. 두 개의 태그가 일정한 거리에 위치하면 금속 태그 안테나는 인접한 태그의 후방산란신호에 영향을 준다(Griffin, J.D.; Durgin, G.D.; Haldi, A.; Kippelen, B.;, "RF Tag Antenna Performance on Various Materials Using Radio Link Budgets" Antennas and Wireless Propagation Letters, IEEE, vol.5, no.1, pp.247-250, Dec. 2006 참조).
발명자는 태그와 태그 간의 간섭을 연구하여 2011년에 논문을 발표한 바 있다. 아래에 설명한 수학식 1과 관련된 내용 등은 발명자가 공개한 논문을 통해 해당 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있을 것이다.(Choi, J.S.; Mingon Kang; Elmasri, R.; Engels, D.W.;, "Investigation of impact factors for various performances of passive UHF RFID system," RFID-TechnologiesandApplications 2011 IEEE International Conference on , vol., no., pp.152-159, 15-16 Sept. 2011 참조)
도 1은 2차원 공간에서 태그와 태그 간의 간섭의 영향에 대한 실험결과를 보여준다. 도 1(a)는 구체적으로 실험을 위한 장비 배치를 도시하고, 도 1(b)는 태그의 거리에 따른 RSSI 값의 변화를 도시한다. Chamber는 실험실에 마련된 이상적인 공간을 의미하고, Office는 사무실과 같은 일반적인 장소를 의미한다.
에 도시한 바와 같이 장비를 배치하였는데, 구체적으로 리더 안테나(reader antenna)와 래퍼런스의 거리는 200cm이고, 리더 안테나는 수평면과 10°각도로 상향이면서 바닥면에서 100cm 높이에 배치하였다.
이동 태그(mobile tag)의 간섭이 없는 초기에는 래퍼런스의 RSSI(received signal strength indecator)가 -57.7dBm이나, 래퍼런스의 RSSI값은 이동 태그의 상대적인 거리에 따라 도 1(b)와 같이 영향을 많이 받는다.
도 1(b)를 살펴보면 태그와 태그 간의 간섭에 따른 RSSI의 변화는 싸인파(sine wave) 형태이고, 태그와 태그 간의 거리에 따라 급격하게 감소하는 것을 알 수 있다. 태그와 태그 간의 거리에 따른 RSSI 변화를 아래의 수학식 1과 같은 2차 방정식 형태로 표현할 수 있다. 이는 언더 댐핑(under damping) 시스템에 해당한다. 수학식 1은 D. Rowell이 2004년에 공개한 "Review of First- and Second-Order System Response"를 통해 해당 분야의 통상의 지식을 가진 자가 산출할 수 있는 수식이다( http://web.mit.edu/2.151/www/Handouts/FirstSecondOrder.pdf 참조).
Figure 112012071560253-pat00001
여기서, △는 태그 간의 유클리디안 거리를 의미하고,
Figure 112012071560253-pat00002
은 댐핑 팩터(damping factor)를 의미하며, ω0는 비감쇠 고유 진동 주파수(un-damped natural oscillator frequency)를 의미한다.
Figure 112012071560253-pat00003
는 0 <
Figure 112012071560253-pat00004
< 1 범위의 값을 갖는다. C rssi는 RSSI 변화를 의미하는 변수이다.
도 2는 태그 간 간섭을 이용하여 이동 물체의 위치를 파악하기 위한 위치 측정 시스템에 대한 배치도이다. 정적인 모노-스태틱(mono-static) 단일 UHF 리더(RFID reader) 및 리더에 설치된 안테나(Antenna)에 의해 측정 대상 구간이 모두 측정될 수 있다고 전제한다. 리더 안테나가 이동 물체에 대한 측정이 가능한 공간 영역을 측정 가능 영역이라고 명명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 래퍼런스 태그로 수동 UHF RFID 태그 n개가 배치되고, RFID 태그(이동 태그)가 부착된 하나의 이동 물체(Mobile Object)가 탐색 대상 구간에 배치된다. 위치 측정부는 시간 간격 p마다 이동 물체의 공간 정보를 측정한다. 이동 물체가 위치 측정의 대상이 되는 물체이다. 이를 타겟 물체라고 명명한다. 본 발명은 타겟 물체의 위치를 측정하고자 하는 것이므로, 실제 타겟 물체와 이동 태그는 위치를 측정한다는 발명의 목적에 비추어 동일한 대상이라고 할 수 있다.
리더 안테나의 측정 가능 영역 내에 알려진 래퍼런스 태그의 ID 세트를 R이라고 하고, 래퍼런스에 대하여 측정된 RSSI 값은 평균값을 해당 래퍼런스의 RSSI값으로 설정하고, 각 래퍼런스에 대한 RSSI값의 세트를 RST라고 명명한다.
관측되는 한 번의 사이클을 나타내는 지수를 i라고 하면, 최초 0부터 시작하여 각 사이클마다 순차적으로 증가하게 된다. 위치 측정부은 현재의 타겟 위치의 변화를 연산하기 위하여 윈도우 w를 사용하고, 윈도우 w 구간 내의 직전 RS 히스토리를 기억한다.
본 발명에서는 크게 두 가지 단계로 이동 물체의 위치를 측정한다. 첫째는 가장 간섭이 심한 래퍼런스 그룹을 선택하는 단계이고, 둘째는 이 그룹을 이용하여 이동 물체의 위치를 측정하는 단계이다. 이하 가장 간섭이 심한 래퍼런스 그룹을 기준 래퍼런스 그룹이라고 명명한다.
먼저 가장 간섭이 심한 래퍼런스 그룹(기준 래퍼런스 그룹)을 선택하는 단계를 설명하고자 한다. 위치 측정 시스템에서 리더는 일정한 주기적으로 작동하여 래퍼런스 태그와 움직이는 이동 태그의 ID 및 RSSI값을 수집한다. 이동하는 물체에 부착된 이동 태그가 특정 래퍼런스 태그로 가까워지는 방향으로 이동하거나 또는 멀어지는 방향으로 이동할 때마다 래퍼런스 태그의 RSSI 값에 대한 변화 궤적은 전술한 2차 언더 댐핑 시스템형태를 보인다.
이러한 특성을 이용하여 위치 측정부은 이동 태그의 위치를 측정하기 위하여 움직이는 이동 태그로 인해 발생하는 간섭 중 가장 큰 간섭을 받는 래퍼런스 태그를 선택할 수 있다.
위치 측정부은 RSSI 변화의 정도 및 패턴을 분석하여 각 래퍼런스 태그마다 어느 정도의 간섭이 있었는지 결정한다. 위치 측정부은 이전 RSSI 정보인 윈도우 내의 RS 히스토리를 이용하여 RSSI 변화 정도를 분석할 수 있다.
위치 측정부은 이동하는 타겟 물체에 의해 발생하는 가장 큰 간섭을 갖는 영역을 측정하여 가장 간섭이 많은 래퍼런스 그룹을 선택한다. 측정 영역 내의 개별 래퍼런스 태그(가장 근접한 이웃 태그)를 선택하는 대신에 타겟 물체(이동 태그)와 공간적으로 근접한 위치에 있는 그룹을 선택한다.
위치 측정부은 기준 래퍼런스 그룹을 선택한 후 타겟 물체의 위치를 측정한다. 위치 측정부은 일정한 주기 동안 RSSI의 변화량을 측정해야 하므로, i 번의 RSSI 값 측정 후에 가장 간섭이 심한 래퍼런스 그룹을 선택한다.
기준 래퍼런스 그룹 내에서 래퍼런스 태그의 가중치는 윈도우 w 구간에서 이동 태그에 의해 발생하는 RSSI 변화량에 따라 결정된다. 가중치(weight)는 아래의 수학식 2로 연산될 수 있다.
Figure 112012071560253-pat00005
여기서, sg는 기준 래퍼런스 그룹 멤버를 의미하고, E는 윈도우 w 구간에서 발생하는 RSSI 변화량을 의미한다. Groupsize는 기준 래퍼런스에 속한 래퍼런스 태그의 개수를 의미한다. 또한 i는 RSSI 값이 측정되는 싸이클이 현재 몇 번째인지를 의미한다. 다른 말로 하면 몇 번째 윈도우 구간인지를 의미한다고도 볼 수 있다.
여기서, 래퍼런스 태그별 가중치라고 할 수 있는 E는 아래의 수학식 3으로 표현된다. 이는 앞에서 설명한 바와 같이 윈도우 구간에서 발생하는 RSSI의 변화량에 대한 평균값을 말한다.
Figure 112012071560253-pat00006
여기서,
Figure 112012071560253-pat00007
이다.
타겟 물체(이동 태그)의 위치는 래퍼런스 태그의 가중치와 래퍼런스 태그의 실체 위치 좌표를 이용하여 연산된다. 전술한 가중치를 사용하는 방식에서는 아래와 같은 수학식 4를 통해 최종적인 이동 물체의 좌표(ex, ey)가 연산될 수 있다.
Figure 112012071560253-pat00008
여기서, xs, ys는 래퍼런스 태그의 실제 좌표이다.
도 3은 본 발명의 일 예에 따른 수동형 UHF RFID를 이용한 이동 물체의 위치 측정 방법의 개략적인 순서도이다.
본 발명의 일 예에 따른 수동형 UHF RFID를 이용한 이동 물체의 위치 측정 방법은 (a) 수동 RFID 태그가 부착된 이동 물체가 위치하는 단계, (b) RFID 리더가 래퍼런스 태그의 RSSI 값을 측정하는 단계, (c) 위치 측정부가 전체 래퍼런스 태그 중에서 RSSI 값의 변화량이 가장 높은 래퍼런스 태그가 포함되는 기준 래퍼런스 그룹을 선택하는 단계 및 (d) 위치 측정부가 기준 래퍼런스 그룹에 속한 래퍼런스 태그의 가중치 및 래퍼런스 태그의 좌표값을 이용하여 이동 물체의 위치를 측정하는 단계를 포함한다.
(b) 단계는 (ba) RFID 리더가 기준 윈도우 구간 w 내에서 복수 개의 RSSI 값을 측정하는 단계, (bb) 위치 측정부가 윈도우 구간 내에서 측정된 RSSI값의 평균값을 연산하는 단계 및 (bc) (ba) 단계 및 (bb) 단계를 기준 횟수 반복하는 단계를 포함한다. 윈도우 구간 w는 위치를 측정하고자 하는 시스템의 특성에 따라 사용자가 달리 설정할 수 있을 것이다.
(c) 단계에서 위치 측정부는 윈도우 구간별 RSSI 평균값을 비교하여 RSSI 값의 변화량이 가장 높은 래퍼런스 태그를 검출하게 된다.
(c) 단계에서 위치 측정부는 래퍼런스 태그 중에서 RSSI 값의 변화량이 가장 높은 래퍼런스 태그 및 RSSI 값의 변화량이 가장 높은 래퍼런스 태그에서 기준 거리 내에 있는 래퍼런스 태그를 기준 래퍼런스 그룹으로 선택한다.
RSSI 값의 변화량이 가장 높은 래퍼런스 태그는 이동 태그와의 간섭이 가장 심한 래퍼런스 태그에 해당할 것이다. 간섭이 가징 심한 래퍼런스 태그와 이동 태그는 가장 근접한 위치에 있거나, 간섭이 심한 경계 거리에 있다는 것이다.
본 발명은 RSSI 값의 변화량이 가장 높은 래퍼런스 태그 주변에 있는 래퍼런스 태그를 포함하는 기준 래퍼런스 그룹의 좌표값과 가중치를 이용하여 이동 물체의 위치를 추정한다.
기준 래퍼런스 그룹은 RSSI 값의 변화량이 가장 높은 래퍼런스 태그(Tag H)의 주변에 있는 태그로 구성된다. Tag H와 일정한 반경에 있는 그룹 또는 Tag H가 중앙에 위치한 사각형 형태의 그룹을 기준 래퍼런스 그룹으로 선택할 수 있다. 기준 래퍼런스 그룹은 모두 이동 태그에 의해 간섭이 발생한 래퍼런스 태그라고 할 수 있다.
Tag H와 일정한 거리에 있는 태그를 선택하는 방법 외에 RSSI 값의 변화량이 높은 순서대로 일정 개수의 래퍼런스 태그를 선택하여 기준 래퍼런스 그룹을 선택할 수도 있다.
위치 측정부는 전술한 수학식 1을 이용하여 래퍼런스 태그의 RSSI값의 변화량(C rssi)을 측정할 수 있다.
또한 기준 래퍼런스 그룹 내의 래퍼런스 태그의 가중치는 전술한 수학식 2를 이용하여 연산할 수 있다.
위치 측정부는 전술한 수학식 3과 같이 기준 래퍼런스 그룹 내의 래퍼런스 태그의 좌표값에 각 래퍼런스 태그의 가중치를 곱한값의 합을 이동 물체의 위치로 추정할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 일 예에 따른 수동형 UHF RFID를 이용한 이동 물체의 위치 측정 시스템(100)의 구성을 도시한 블록도이다. 전술한 이동 물체의 위치 측정 방법과 중복되는 내용은 간략하게 설명한다.
본 발명의 다른 일 예에 따른 수동형 UHF RFID를 이용한 이동 물체의 위치 측정 시스템은 수동 RFID 태그가 부착된 이동 물체(110), 이동 물체의 이동 경로에 배치된 RFID 래퍼런스 태그(120), 래퍼런스 태그의 RSSI 값을 측정하는 RFID 리더(130) 및 RFID 리더가 측정한 RSSI 값의 변화량을 이용하여 이동 물체의 위치를 측정하는 위치 측정부(140)를 포함한다.
이동 물체(110)에 배치된 태그 및 이동 물체(110)의 이동 경로에 배치된 래퍼런스 태그(120)는 모두 수동 UHF RFID이다. 래퍼런스 태그(120)는 도 4와 같이 일정한 간격으로 배치될 수도 있고, 랜덤하게 배치될 수도 있다. 다만 위치 측정의 정확도 높이기 위해서는 이동 물체(110)의 크기 및 속도 등을 고려하여 래퍼런스 태그(120)가 배치되는 것이 바람직하다.
RFID 리더(130)는 기준 윈도우 구간 w 내에서 복수 개의 RSSI 값을 측정한다. RFID 리더(130)는 래퍼런스 태그(120)의 RSSI를 무선으로 측정하기 위한 안테나(135)를 갖는 것이 바람직하다.
위치 측정부(140)에서 구간 별로 RSSI 값의 변화량이 높은지 여부를 분석한다. 위치 측정부(140)는 RFID 리더(130)와 유선 또는 무선으로 연결되고, RFID 리더(130)를 통해 전달되는 RSSI 값을 분석하기 위한 장치이다. 위치 측정부(140)는 컴퓨터 장치, 스마트폰과 같은 휴대용 장비 등을 이용할 수 있다.
위치 측정부(140)는 전체 래퍼런스 태그 중에서 RSSI 값의 변화량이 가장 높은 래퍼런스 태그가 포함되는 기준 래퍼런스 그룹을 선택하고, 기준 래퍼런스 그룹에 속한 래퍼런스 태그의 가중치 및 래퍼런스 태그의 좌표값을 이용하여 이동 물체의 위치를 측정한다.
위치 측정부(140)는 RSSI 값의 변화량이 가장 높은 래퍼런스 태그 및 RSSI 값의 변화량이 가장 높은 래퍼런스 태그에서 기준 거리 내에 있는 래퍼런스 태그(120)를 기준 래퍼런스 그룹으로 선택할 수 있다. 일예로 도 4에서는 A구역으로 표시한 부분의 래퍼런스 태그들이 기준 래퍼런스 그룹에 해당한다.
나아가 전술한 바와 같이, 위치 측정부(140)는 RSSI 값의 변화량이 높은 순서대로 래퍼런스 태그(120)를 기준 개수만큼 선택하여 기준 래퍼런스 그룹으로 설정할 수도 있다.
위치 측정부(140)는 전술한 수학식 1을 이용하여 래퍼런스 태그의 RSSI값의 변화량(C rssi)을 측정한다.
위치 측정부(140)는 전수한 수학식 4와 같이 기준 래퍼런스 그룹 내의 래퍼런스 태그의 좌표값에 각 래퍼런스 태그의 가중치를 곱한값의 합을 이동 물체의 위치로 추정할 수 있다.
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.
100 : 수동형 UHF RFID를 이용한 이동 물체의 위치 측정 시스템
110 : 이동 물체 120 : 래퍼런스 태그
130 : RFID 리더 135 : 안테나
140 : 위치 측정부

Claims (13)

  1. 수동 RFID 태그가 부착된 이동 물체가 위치하는 단계;
    RFID 리더가 복수의 래퍼런스 태그의 RSSI 값을 측정하는 단계;
    위치 측정부가 상기 래퍼런스 태그의 RSSI 값의 변화량을 측정하는 단계;
    위치 측정부가 상기 복수의 래퍼런스 태그 중에서 상기 RSSI 값의 변화량이 가장 높은 래퍼런스 태그가 포함되는 기준 래퍼런스 그룹을 선택하는 단계; 및
    위치 측정부가 상기 기준 래퍼런스 그룹에 속한 래퍼런스 태그의 가중치 및 래퍼런스 태그의 좌표값을 이용하여 이동 물체의 위치를 측정하는 단계를 포함하는 수동형 UHF RFID를 이용한 이동 물체의 위치 측정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 RSSI 값을 측정하는 단계는
    상기 RFID 리더가 기준 윈도우 구간 w 내에서 복수 개의 RSSI 값을 측정하는 단계;
    상기 위치 측정부가 상기 윈도우 구간 내에서 측정된 RSSI값의 평균값을 연산하는 단계; 및
    상기 복수 개의 RSSI 값을 측정하는 단계 및 RSSI값의 평균값을 연산하는 단계를 기준 횟수 반복하는 단계를 포함하는 수동형 UHF RFID를 이용한 이동 물체의 위치 측정 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 기준 래퍼런스 그룹을 선택하는 단계에서 상기 위치 측정부는 상기 윈도우 구간별 RSSI 평균값을 비교하여 RSSI 값의 변화량이 가장 높은 래퍼런스 태그를 검출하는 수동형 UHF RFID를 이용한 이동 물체의 위치 측정 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기준 래퍼런스 그룹을 선택하는 단계에서 상기 위치 측정부는 상기 래퍼런스 태그 중에서 RSSI 값의 변화량이 가장 높은 래퍼런스 태그 및 상기 RSSI 값의 변화량이 가장 높은 래퍼런스 태그에서 기준 거리 내에 있는 래퍼런스 태그를 기준 래퍼런스 그룹으로 선택하는 수동형 UHF RFID를 이용한 이동 물체의 위치 측정 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 이동 물체의 위치를 측정하는 단계에서 상기 가중치는 기준 래퍼런스 그룹에 속한 전체 래퍼런스 태그의 RSSI 값의 변화량의 합에 대한 가중치를 측정하고자 하는 하나의 래퍼런스 태그의 RSSI 값의 변화량의 비율로 연산되는 수동형 UHF RFID를 이용한 이동 물체의 위치 측정 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 이동 물체의 위치를 측정하는 단계에서 상기 위치 측정부는 상기 기준 래퍼런스 그룹 내의 래퍼런스 태그의 좌표값에 각 래퍼런스 태그의 가중치를 곱한값의 합을 이동 물체의 위치로 추정하는 수동형 UHF RFID를 이용한 이동 물체의 위치 측정 방법.
  7. 수동 RFID 태그가 부착된 이동 물체;
    상기 이동 물체의 이동 경로에 배치된 복수의 RFID 래퍼런스 태그;
    상기 복수의 래퍼런스 태그의 RSSI 값을 측정하는 RFID 리더; 및
    상기 RFID 리더가 측정한 RSSI 값의 변화량을 측정하여 상기 이동 물체의 위치를 측정하는 위치 측정부를 포함하는 수동형 UHF RFID를 이용한 이동 물체의 위치 측정 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 RFID 리더는 기준 윈도우 구간 w 내에서 복수 개의 RSSI 값을 측정하는 수동형 UHF RFID를 이용한 이동 물체의 위치 측정 시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 위치 측정부는
    전체 래퍼런스 태그 중에서 상기 RSSI 값의 변화량이 가장 높은 래퍼런스 태그가 포함되는 기준 래퍼런스 그룹을 선택하고, 상기 기준 래퍼런스 그룹에 속한 래퍼런스 태그의 가중치 및 래퍼런스 태그의 좌표값을 이용하여 이동 물체의 위치를 측정하는 수동형 UHF RFID를 이용한 이동 물체의 위치 측정 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 위치 측정부는 기준 윈도우 구간별로 상기 RFID 리더를 통해 측정되는 RSSI 평균값을 비교하여 RSSI 값의 변화량이 가장 높은 래퍼런스 태그를 검출하는 수동형 UHF RFID를 이용한 이동 물체의 위치 측정 시스템.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 위치 측정부는 상기 RSSI 값의 변화량이 가장 높은 래퍼런스 태그 및 상기 RSSI 값의 변화량이 가장 높은 래퍼런스 태그에서 기준 거리 내에 있는 래퍼런스 태그를 기준 래퍼런스 그룹으로 선택하는 수동형 UHF RFID를 이용한 이동 물체의 위치 측정 시스템.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 가중치는 기준 래퍼런스 그룹에 속한 전체 래퍼런스 태그의 RSSI 값의 변화량의 합에 대한 가중치를 측정하고자 하는 하나의 래퍼런스 태그의 RSSI 값의 변화량의 비율로 연산되는 수동형 UHF RFID를 이용한 이동 물체의 위치 측정 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 위치 측정부는 상기 기준 래퍼런스 그룹 내의 래퍼런스 태그의 좌표값에 각 래퍼런스 태그의 가중치를 곱한값의 합을 이동 물체의 위치로 추정하는 수동형 UHF RFID를 이용한 이동 물체의 위치 측정 시스템.
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