KR101427442B1

KR101427442B1 - 태그를 이용한 위치 추적 장치

Info

Publication number: KR101427442B1
Application number: KR1020100042659A
Authority: KR
Inventors: 김범열
Original assignee: 엘에스산전 주식회사
Priority date: 2010-05-06
Filing date: 2010-05-06
Publication date: 2014-08-08
Also published as: KR20110123167A

Abstract

본 발명은 위치 추적 대상에 부착되어 통신 신호를 송출하는 이동형 태그와, 이동형 태그에서 송출된 통신 신호를 각각 수신하여 전송하는 복수의 고정형 태그와, 복수의 고정형 태그에서 각각 전송된 통신 신호의 세기 값을 이용하여 이동형 태그의 위치를 추적하는 중앙 서버를 포함하는 태그를 이용한 위치 추적 장치로 고정형 태그를 이용하여 위치 추적 대상의 위치를 정확하게 추적할 수 있다.

Description

태그를 이용한 위치 추적 장치{Position tracking apparatus using tag}

본 발명은 태그를 이용한 위치 추적 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 WiFi 기술을 이용하여 위치 추적 대상의 위치를 추적하는 태그를 이용한 위치 추적 장치에 관한 것이다.

실시간 위치 추적 시스템(Real Time Location System : 이하 'RTLS'라고 함)은 공장 및 사무실과 같은 실내(indoor)나 공원 및 건설 현장과 같은 제한적인 범위의 실외(outdoor)에서 특정 사물 및 사람의 위치를 찾아주거나 이를 기반으로 부가적인 기능을 제공하는 서비스를 일컫는다.

이러한 RTLS를 이용하여 위치를 추적할 경우, 위치 추적 대상에 RTLS 태그(tag)를 부착하고, 상기 RTLS 태그에서 나오는 신호를 WiFi(Wireless Fidelity) 무선랜을 지원하는 AP(Acess Point) 접속 장치에서 수신하여 RTLS 서버로 전달함으로써 RTLS 태그의 위치를 실시간으로 추적하였다.

그러나, RTLS 태그와 AP 접속 장치간의 거리가 일정 간격(일례로 30 ~ 70m) 이내여야만 RTLS 태그와 AP 접속 장치간의 통신이 잘 이루어지기 때문에 위치 추적 대상의 위치를 정확하게 측정하기 위해서는 AP 접속 장치를 많이 설치해야 하는 문제점이 있었다.

이로 인해 AP 접속 장치의 설치 비용이 증가하여 위치 추적 시스템의 구축에 많은 비용이 소모되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 고정형 태그를 이용하여 위치 추적 대상의 위치를 정확하게 추적할 수 있는 태그를 이용한 위치 추적 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이를 위해 본 발명의 일실시예에 의한 태그를 이용한 위치 추적 장치는 위치 추적 대상에 부착되어 통신 신호를 송출하는 이동형 태그와, 상기 이동형 태그에서 송출된 통신 신호를 각각 수신하여 전송하는 복수의 고정형 태그와, 상기 복수의 고정형 태그에서 각각 전송된 상기 통신 신호의 세기 값을 이용하여 상기 이동형 태그의 위치를 추적하는 중앙 서버를 포함한다.

또한, 본 발명의 일실시예에 의한 태그를 이용한 위치 추적 장치는 상기 복수의 고정형 태그에서 각각 전송된 통신 신호를 수집하여 상기 중앙 서버로 전송하는 접속 장치를 더 포함한다.

그리고, 상기 이동형 태그는 상기 이동형 태그를 식별하기 위한 고유 정보가 저장되며, 상기 저장된 고유 정보 및 상기 통신 신호를 송출한다.

또, 상기 이동형 태그는 소정 시간마다 상기 통신 신호를 송출한다.

덧붙여, 상기 복수의 고정형 태그는 상기 이동형 태그와의 거리에 따라 세기 값이 다른 통신 신호를 수신한다.

게다가, 상기 복수의 고정형 태그는 상기 수집된 통신 신호를 WEP, WPA2 및 TKIP 중 적어도 하나를 이용하여 암호화한다.

또한, 상기 중앙 서버는 상기 통신 신호의 세기 값을 기초로 삼각 측량법, Cell ID 방식, Fingerprint 방식 및 Randmarc 방식 중 적어도 하나를 이용하여 상기 이동형 태그의 위치를 추적한다.

상술한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 의한 태그를 이용한 위치 추적 장치에 따르면, 기존에 무선랜이 설치된 환경에서 AP 접속 장치를 설치하는 대신에 고정형 태그를 추가로 설치하여 위치 추적 대상의 위치를 정확하게 추적할 수 있는 장점이 있다.

또한, 고가의 AP 접속 장치 대신에 설치가 용이할 뿐만 아니라 저가인 고정형 태그를 설치하여 고정형 태그의 설치 갯수를 용이하게 늘릴 수 있으며, 적은 비용으로도 위치 추적 시스템을 효율적으로 구축할 수 있는 장점이 있다.

그리고, 위치 추적 대상에 부착되는 이동형 태그의 기능을 단순화할 수 있기 때문에 사양이 낮은 중앙 처리 장치(CPU)를 사용하여 저가의 이동형 태그를 만들 수 있는 장점이 있다.

게다가, 이동형 태그는 통신 신호를 송출하는 기능만 있으므로 상대적으로 저전력으로 설계하기가 용이한 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 태그를 이용한 위치 추적 장치의 전체 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 태그를 이용한 위치 추적 장치의 상세 구성도이다.

이하의 상세한 설명은 예시에 지나지 않으며, 본 발명의 실시예를 도시한 것에 불과하다. 또한, 본 발명의 원리와 개념은 가장 유용하고, 쉽게 설명할 목적으로 제공된다. 따라서, 본 발명의 기본 이해를 위한 필요 이상의 자세한 구조를 제공하고자 하지 않았음은 물론 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 실체에서 실시될 수 있는 여러 가지의 형태들을 도면을 통해 예시한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 태그를 이용한 위치 추적 장치의 전체 구성도 및 도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 태그를 이용한 위치 추적 장치의 상세 구성도를 나타낸다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 태그를 이용한 위치 추적 장치(1)는 이동형 태그(10), 복수의 고정형 태그(20a~20n), 접속 장치(30) 및 중앙 서버(40)를 포함하여 구성된다.

이동형 태그(10)는 제어부(12) 및 송신부(14)를 포함하며, 위치 추적 대상에 부착되어 위치 추적 대상의 이동에 따라 이동형 태그(10)도 이동하도록 구성된다. 이러한 이동형 태그(10)에는 이동형 태그(10)를 식별하기 위한 고유 정보가 저장되어 있다.

제어부(12)는 이동형 태그(10)를 전반적으로 제어하는 마이컴으로서, 시간을 카운트하여 소정 시간이 경과할 때마다 고유 정보와 통신 신호가 송출되도록 제어한다. 여기서, 소정 시간은 일정하거나 랜덤(random : 무작위)하도록 미리 설정될 수 있다.

송신부(14)는 제어부(12)의 제어 신호에 따라 고유 정보와 통신 신호를 무선으로 송출한다.

고정형 태그(20a~20n)는 이동형 태그(10)에서 송출된 고유 정보와 통신 신호를 수신하여 중앙 서버(40)로 전달하는 수단으로서, 제어부(22a~22n) 및 통신부(24a~24n)를 포함한다.

이러한 고정형 태그(20a~20n)는 복수 개로 구성되어 실내(indoor) 또는 실외(outdoor)의 일정 위치에 부착되고, 이동형 태그(10)와의 거리에 따라 수신하는 통신 신호의 세기 값은 달라지게 된다.

제어부(22a~22n)는 고정형 태그(20a~20n)를 전반적으로 제어하는 마이컴으로서, 이동형 태그(10)에서 전송된 고유 정보 및 통신 신호가 암호화되도록 제어한다.

보다 상세하게 설명하면, 제어부(22a~22n)는 WEP(Wired Equivalent Privacy), WPA2(WiFi Protected Access 2), TKIP(Temporal Key Integrity Protocol) 등의 보안 알고리즘을 사용하여 고유 정보 및 통신 신호를 암호화한다.

여기서, WEP 방식이란 접속 장치(30)와 무선 랜 카드간의 통신에 사전에 미리 지정한 암호화키 값을 가지고 무선 데이터 즉, 고유 정보 및 통신 신호를 암호화하여 송신하고 동일한 키 값으로 암호화된 데이터를 해독하여 수신하는 보안 방식을 말한다.

또한, WPA2 방식은 무선 인터넷의 보안 규격인 WPA에 AES라고 불리는 데이터 암호화 기능이 추가되어 보안성이 보다 강화된 신규 무선랜 보안 기술이고, TKIP 방식은 WPA의 핵심 기술로 무선 랜 카드와 접속 장치(30)를 패치해 사용할 수 있는 보안 기술을 말한다.

통신부(24a~24n)는 수신부(25a~25n) 및 송신부(26a~26n)을 포함하며, 수신부(25a~25n)에서는 이동형 태그(10)에서 송출된 고유 정보 및 통신 신호를 수신하여 제어부(24a~24n)로 전달한다.

그리고, 송신부(26a~26n)는 제어부(22a~22n)에서 암호화한 고유 정보 및 통신 신호를 접속 장치(30)를 거쳐 중앙 서버(40)로 전달하거나 중앙 서버(40)로 직접 전달하는 역할을 수행한다.

이때, 송신부(26a~26n)는 고유 정보 및 통신 신호를 중앙 서버(40)로 직접 전달하기 위해 애드 혹 네트워크(ad-hoc network) 방식을 이용한다.

여기서, 애드 혹 네트워크이란 고정된 유선망을 가지지 않고 이동 호스트로만 이루어져 통신되는 망으로서, AP(Access point) 즉, 접속 장치(30)없이 무선 통신이 가능한 기기들끼리 자율적으로 무선으로 연결되어 통신하는 자율적인 구조의 네트워크를 말한다.

한편, 송신부(26a~26n)는 암호화한 고유 정보 및 통신 신호를 접속 장치(30)로 전달함으로써 접속 장치(30)로 하여금 중앙 서버(40)로 고유 정보 및 통신 신호를 전달할 수 있게 한다.

이러한 중계 장치인 접속 장치(30)는 AP(Acess Point)로서 WiFi(Wireless Fidelity) 무선 랜을 지원한다.

여기서, WiFi 기술이란 전파나 자외선 전송 방식인 무선 랜(LAN)을 통하여 근거리 통신망을 이용하는 통신 기술로서 최근 인터넷 전화 서비스가 빠른 속도로 확산됨에 따라, WiFi망의 무선 통신을 이용하는 음성 통신의 수요가 증대되고 있다.

상기 WiFi 기술은 30m ~ 100m의 영역 내에서 무선 랜카드가 장착된 노트북이나 PDA를 이용하며 무선으로 인터넷을 사용할 수 있는 무선 통신 기술로서, WiFi(WiFi: Wireless Fidelity)라는 명칭은 무선 네트워크를 하이파이 오디오처럼 편리하게 사용하게 한다는 뜻에서 사용하는 별칭이며, 무선 인터넷은 접속 장치(30)를 포설하여야 통신이 가능하다.

이러한 접속 장치(30)는 복수의 고정형 태그(20a~20n)에서 전송된 고유 정보 및 통신 신호에 대한 정보를 수집하여 중앙 서버(40)로 전송하는 수단으로서, 통신부(32) 및 제어부(34)를 포함한다.

통신부(32)는 수신부(32a) 및 송신부(34b)를 포함하며, 수신부(32a)에서는 복수의 고정형 태그(20a~20n)에서 전송된 고유 정보 및 통신 신호를 모두 수신하고, 제어부(34)는 이들의 정보를 수집하여 송신부(34b)를 통해 중앙 서버(40)로 전송한다.

중앙 서버(40)는 접속 장치(30)에서 전송된 고유 정보 및 통신 신호의 세기 값을 이용하여 이동형 태그(10)의 위치를 추적하는 수단으로서, 통신부(42), 제어부(44) 및 저장부(46)를 포함한다.

통신부(42)는 복수의 고정형 태그(20a~20n) 또는 접속 장치(30)와 통신하는 수단으로서, 접속 장치(30)에서 수집된 고유 정보 및 통신 신호에 대한 정보를 수신하거나 고정형 태그(20a~20n)에서 전송된 고유 정보 및 통신 신호를 수신한다.

제어부(44)는 중앙 서버(40)를 전반적으로 제어하는 마이컴으로서, 수집된 정보들 중에서 통신 신호의 전파 감도(수신 신호 세기: Received Signal Strength Indicator(RSSI)) 즉, 통신 신호의 세기 값을 이용하여 위치 추적 대상 즉, 이동형 태그(10)의 위치를 추적한다.

보다 구체적으로 제어부(44)는 통신 신호의 세기 값을 기준으로 삼각 측량법, Cell ID 방식, Fingerprint 방식 및 Randmarc 방식 중 적어도 하나를 이용하여 이동형 태그(10)의 위치를 추적한다.

여기서, 삼각 측량법은 최소 3개 이상의 기준점과 2차원 평면상에서 이동하는 이동형 태그(10)의 거리를 이용하여 이동형 태그(10)의 위치를 추정하는 기하학적인 방식이다.

Cell ID 방식은 공간을 작은 셀로 나누어 개체가 존재하는 셀의 위치를 확인하여 현재 위치를 추정하는 방식이고, Fingerprint 방식은 수신되는 통신 신호를 순간적으로 스냅샷하고 스냅샷된 통신 신호를 분석하여 수신된 통신 신호의 고유한 특성을 추출하고, 라디오 카메라(radio camera)가 기존의 데이터베이스와 이 신호를 비교 분석하여 이동형 태그(10)의 위치를 측정하는 측위 방식이다.

저장부(46)는 이동형 태그(10)의 고유 정보에 따른 이동형 태그(10)의 위치를 실시간으로 저장하며, 이러한 저장부(46)는 디램(Dynamic Random Access Memory: DRAM), 에스디램(Syncronous DRAM: SDRAM), 알디램(Rambus DRAM: RDRAM), 디디알램(Double rate DRAM: DDRAM), 에스램(Static Random Access Memory: SRAM)과 같은 저장매체로 구성된다.

결론적으로, 복수의 고정형 태그(20a~20n)에서 수신하는 통신 신호의 세기 값은 이동형 태그(10)와의 거리에 따라 각각 달라지기 때문에 중앙 서버(40)에서는 미리 저장되어 있는 고정형 태그(20a~20n)의 위치 정보와 고정형 태그(20a~20n)에서 수신한 통신 신호의 세기 값을 이용하여 이동형 태그(10)의 위치를 추적할 수 있게 되는 것이다.

예를 들어, 제2 고정형 태그(20b)의 위치가 (1,3) 좌표일 경우, 제2 고정형 태그(20b)에서 수신되는 통신 신호의 세기 값이 제일 크다면, 제어부(44)에서는 일차적으로 이동형 태그(10)가 제2 고정형 태그(20b)에 근접하게 위치한다는 것을 추정할 수 있으며, 이외에 다른 고정형 태그들(20a, 20c~20n)의 위치 및 통신 신호의 세기 값에 따라 더욱 정확하게 이동형 태그(10)의 위치를 추적할 수 있게 되는 것이다.

1...태그를 이용한 위치 추적 장치
10...이동형 태그 12...제어부
14...송신부 20a~20n...고정형 태그
22a~22n...제어부 24a~24n...통신부
30...접속 장치 32...통신부
34...제어부 40...중앙 서버
42...통신부 44...제어부
46...저장부

Claims

위치 추적 대상에 부착되고 식별을 위한 고유 정보를 포함한 통신 신호를 미리 설정된 주기마다 송출하는 이동형 태그;
상기 이동형 태그로부터 상기 이동형 태그와의 거리에 따라 세기 값이 다른 통신 신호를 각각 수신하여 전송하는 복수의 고정형 태그; 및
상기 복수의 고정형 태그에서 각각 전송된 상기 통신 신호의 세기 값을 이용하여 상기 이동형 태그의 위치를 추적하는 중앙 서버;를 포함하는, 태그를 이용한 위치 추적 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 고정형 태그에서 각각 전송된 통신 신호를 수집하여 상기 중앙 서버로 전송하는 접속 장치를 더 포함하는 태그를 이용한 위치 추적 장치.
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제 1 항에 있어서,
상기 복수의 고정형 태그는,
상기 통신 신호를 WEP, WPA2 및 TKIP 중 적어도 하나를 이용하여 암호화하는 태그를 이용한 위치 추적 장치.
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