KR101461674B1

KR101461674B1 - Tracking apparatus and method in visible light communication system

Info

Publication number: KR101461674B1
Application number: KR1020080016319A
Authority: KR
Inventors: 이경우; 정대광; 최정석; 신홍석; 신동재; 박성범
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2008-02-22
Filing date: 2008-02-22
Publication date: 2014-11-14
Also published as: KR20090090829A

Abstract

가시광 통신(Visible Communication) 시스템에서 트래킹(Tracking) 방법에 있어서, 기기간 데이터 통신을 위한 가이딩 빔(Guiding Beam)을 방출하여 기기간 지향각을 맞추는 과정과, 상기 기기간 링크를 연결하여 상기 기기간 데이터 통신 준비를 완료하는 과정과, 수신된 광이 수광부의 중심을 벗어나지 않는지를 측정하는 과정과, 중심이 벗어난 경우, 송수신부의 각도 조절을 위한 모터를 구동하여 상기 수신된 광이 상기 수광부의 중심에 오도록 제어하는 과정과, 중심이 벗어나지 않은 경우, 상기 데이터 통신을 수행하는 과정과, 상기 데이터 통신이 완료될 때까지 지속적으로 상기 수신된 광이 상기 수광부의 중심에 오도록 제어하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.A method of tracking in a visible light communication system, comprising the steps of: guiding a guiding beam for data communication between devices to adjust an orientation angle between devices; A step of measuring whether the received light does not deviate from the center of the light receiving unit, and a step of controlling a motor for adjusting the angle of the transmitting and receiving unit when the center of the received light is out of alignment, Performing the data communication when the center is not deviated; and controlling the received light to be centered on the light-receiving unit continuously until the data communication is completed.

가시광, 트래킹, 각도 조절 Visible light, tracking, angle adjustment

Description

TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a tracking apparatus and method for a visible light communication system,

본 발명은 가시광 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 통신 효율을 증대하기 위한 트래킹(Tracking) 장치 및 방법에 관한 것이다.Field of the Invention [0002] The present invention relates to a visible light communication system, and more particularly, to a tracking apparatus and method for increasing communication efficiency.

한국 산업 자원부에서는 2015년까지 현재의 조명 대신에 LED(Light Emitting Diode)가 그 자리를 대신 할 것이라고 예고하고 있다. LED의 발광 효율이 개선되고 가격이 떨어짐에 따라 휴대기기, 디스플레이, 자동차, 신호등, 광고판 등의 특수 조명 시장뿐만 아니라 형광등 백열등과 같은 일반 조명 시장에서도 LED가 보편화 되어가고 있다. 특히 백색 LED의 발광 효율은 이미 백열등을 추월하였으며 형광등보다도 우수한 제품들이 출현하고 있다. The Ministry of Commerce, Industry and Energy predicts that by 2015 LEDs (Light Emitting Diodes) will replace the current lighting. As the luminous efficacy of LEDs improves and prices fall, LEDs are becoming commonplace in general lighting markets such as fluorescent lighting incandescent lamps as well as special lighting markets such as mobile devices, displays, automobiles, traffic lights and billboards. Particularly, the efficiency of white LED has exceeded that of incandescent lamps, and products superior to fluorescent lamps are emerging.

LED(Light Emitting Diode)의 발광 효율이 개선되고 가격이 하락함에 따라 휴대기기, 디스플레이, 자동차, 신호등, 광고판 등의 특수 조명 시장뿐만 아니라 형광등 백열등과 같은 일반 조명 시장에서도 LED가 보편화 되어가고 있다. As the luminous efficiency of LED (Light Emitting Diode) improves and the price declines, LEDs are becoming popular not only in special lighting markets such as mobile devices, displays, automobiles, traffic lights, billboards, but also in general lighting markets such as fluorescent incandescent lamps.

또한 최근에는 RF(Radio Frequency) 대역 주파수 고갈, 여러 무선 통신 기술 간의 혼선 가능성, 통신의 보안성 요구 증대, 4G 무선 기술의 초고속 유비쿼터 스(Ubiquitous) 통신 환경 도래 등으로 인하여 RF 기술과 상호 보완적인 광 무선 기술에 대한 관심이 증가하고 있어 가시광 LED를 이용한 가시광 무선 통신에 대한 연구가 여러 기업 및 연구소 등에서 진행되고 있다.Recently, due to depletion of radio frequency (RF) band frequency, possibility of confusion between various wireless communication technologies, increase of security requirement of communication, and the emergence of ultra high-speed ubiquitous communication environment of 4G wireless technology, With increasing interest in optical wireless technology, research on visible light wireless communication using visible light LEDs is being conducted by various companies and research institutes.

현재 형광등이나 백열등을 사용하고 있는 가정이나 사무실 및 공공장소의 조명등은 향후 성능이 좋고 수명이 긴 LED로 대체될 것이다. 조명등으로 사용되는 LED에 인가하는 전류를 변조하면 조명 LED를 통신용 광원으로 활용할 수 있다. 즉, 추가적인 광원 없이 조명 LED만으로 방송 및 데이터 전송이 가능해 진다.LEDs in homes, offices and public places that currently use fluorescent or incandescent lamps will be replaced by LEDs with good performance and long life span. If the current applied to the LED used as the illumination lamp is modulated, the illumination LED can be utilized as a communication light source. In other words, broadcasting and data transmission is possible only with the illumination LED without additional light source.

이처럼 눈에 보이는 빛을 이용해서 정보를 전달하는 가시광 통신은 그 사용 대역이 넓고 전파 통신과는 달리 규제를 받지 않고 자유롭게 사용할 수 있다는 장점 외에도 통신 링크를 눈으로 확인할 수 있는 시감성(示感性)이 있으며, 보안 측면에서도 신뢰할 수 있다는 장점이 있다. 또한 가시광 통신은 조명 기능과 통신 기능을 동시에 수행할 수 있다. 즉 일반적인 조명기를 사용하여 조명의 역할을 수행함과 동시에 가시광 통신 송수신기로서 정보를 송수신하는 것이 가능하다.In addition to the advantage of being able to use the visible light communication that transmits information by using the visible light, unlike the radio communication, the visible light communication can be used freely without restriction. And has the advantage of being reliable in terms of security. In addition, visible light communication can simultaneously perform lighting and communication functions. In other words, it is possible to transmit and receive information as a visible light communication transceiver while performing a role of illumination using a general illuminator.

현재 무선 단말기를 이용한 단거리 가시광 통신의 방법으로는 적외선을 이용한 방식과 카메라의 플래쉬(Flash)와 수광소자(Photo Detector)를 이용하는 방식이 사용되고 있다. Currently, infrared light is used as a short-distance visible light communication method using a wireless terminal, and a method using a flash and a photo detector of a camera is used.

도 1은 기존의 가시광 통신에서 단말기 간의 통신을 위한 예시도이다.1 is an exemplary diagram for communication between terminals in a conventional visible light communication.

도 1의 (a)에서와 같이 기존의 단말기에 적외선 포트나 카메라가 장착되어 있어서 별도의 추가 구성이 필요 없이 적외선 통신이나 가시광 통신을 할 수 있다. 그러나 가시광 통신의 경우, 가시광의 지향각이 좁아서 사용자가 통신 중에도 제1 기기와 제2 기기 사이에 송수신부를 항상 주의하여 지향해야만 한다. 이는 사용자가 통신하고자 하는 타 단말기 송수신부나 가시광 엑세스 포인트 송수신부의 수광부에 정확히 보내고자 하는 가시광을 지향하여야만 통신이 가능하기 때문이다. 만약 사용자의 손 떨림이나 부주의로 인해 가시광이 단말기의 송신부로부터 이탈하여 타 단말기의 수신부로 지향이 정확히 지향 되지 못하는 경우, 도 1의 (b)와 같이 제1 기기의 지향각이 제2 기기의 지향각으로부터 벗어나게 된다. As shown in FIG. 1 (a), since an infrared port or a camera is mounted on an existing terminal, infrared communication or visible light communication can be performed without any additional configuration. However, in the case of visible light communication, since the directivity angle of visible light is narrow, the user must always pay attention to the transmission / reception unit between the first device and the second device during communication. This is because communication can be performed only when the user directs the visible light to be correctly transmitted to the light receiving unit of the other terminal transceiver unit or the visible light access point transceiver unit to communicate with. If the direction of the first device deviates from the transmitting part of the terminal and is not directed to the receiving part of the other terminal due to hand tremor or carelessness of the user, From the angle.

도 2는 기존의 실내 가시광 통신에서 실내에 고정된 기기와 단말기 간의 통신을 위한 예시도이다. 도 2는 실내의 천정에 설치된 LED 조명으로 구성된 송신부와 엑세스 포인트 역할을 하는 수광부로 구성된 고정된 기기와 단말기로 구성된다.FIG. 2 is an exemplary view for communication between a device fixed in a room and a terminal in an existing indoor visible light communication. FIG. 2 is a perspective view of a portable terminal including a transmitter and a light receiver. FIG.

도 2에서는 실내에 고정된 기기의 지향각이 실내 전체를 포함한다 하더라도, 단말기의 지향각이 고정된 기기의 엑세스 포인트에 맞추어지지 않으면 가시광 통신이 이루어지지 않음을 나타낸다.In FIG. 2, even if the orientation angle of the device fixed in the room includes the entire room, it indicates that the visible angle communication can not be performed unless the orientation angle of the terminal is adjusted to the access point of the fixed device.

이와 같이, 통상적으로 사용되는 가시광 통신 시스템에서 사용자의 손 떨림이나 부주의로 인해 단말기의 지향각의 범위가 송신부로부터 이탈하여 타 단말기 또는 고정된 기기의 수신부로 정확히 지향되지 못하는 경우, 통신이 두절되는 문제점이 발생한다.In this way, in a commonly used visible light communication system, when the range of the orientation angle of the terminal deviates from the transmitter and can not be accurately directed to the receiver of the other terminal or the fixed device due to hand trembling or carelessness of the user, Lt; / RTI >

본 발명은 카메라가 장착된 무선 통신 단말기의 카메라 센서를 사용하여 추가적인 지향각 측정 센서 없이, 수신되는 가시광의 위치에 따라서 송수신부의 각도를 조절해 주는 장치 및 방법을 제공하고자 한다.An apparatus and method for adjusting the angle of a transceiver according to a position of a received visible light without using an additional directional angle sensor using a camera sensor of a wireless communication terminal equipped with a camera.

본 발명의 일 견지에 따르면, 가시광 통신(Visible Communication) 시스템에서 트래킹(Tracking) 방법에 있어서, 기기간 데이터 통신을 위한 가이딩 빔(Guiding Beam)을 방출하여 기기간 지향각을 맞추는 과정과, 상기 기기간 링크를 연결하여 상기 기기간 데이터 통신 준비를 완료하는 과정과, 수신된 가시광이 수광부의 중심을 벗어나지 않는지를 측정하는 과정과, 중심이 벗어난 경우, 송수신부의 각도 조절을 위한 모터를 구동하여 상기 수신된 가시광이 상기 수광부의 중심에 오도록 제어하는 과정과, 중심이 벗어나지 않은 경우, 상기 데이터 통신을 수행하는 과정과, 상기 데이터 통신이 완료될 때까지 지속적으로 상기 수신된 가시광이 상기 수광부의 중심에 오도록 제어하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to one aspect of the present invention, there is provided a method of tracking in a Visible Communication system, comprising the steps of: emitting a guiding beam for data communication between devices to adjust an orientation angle between devices; Measuring a distance between the center of the light receiving unit and the center of the light receiving unit, measuring the distance between the center of the light receiving unit and the center of the light receiving unit, The method comprising the steps of: controlling the light receiving unit to be in the center of the light receiving unit; performing the data communication when the center of the light receiving unit does not deviate from the center; And a control unit.

본 발명의 다른 견지에 따르면, 가시광 통신(Visible Communication) 시스템에서 트래킹(Tracking) 장치에 있어서, 기기와 기기 사이에 전송되는 가시광을 이미지 프로세싱으로 검출하여 상기 가시광의 가장 밝은 부분을 추출하는 이미지 센서(Image Sensor)와, 상기 기기와 기기 사이에 전송되는 가시광을 직접 송수신하는 수송수신부와, 상기 가시광의 정확한 송수신을 위해 송수신부의 각도를 조절하는 모터(Motor)를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a tracking apparatus in a visible communication system, comprising: an image sensor for detecting visible light transmitted between an apparatus and an apparatus by image processing to extract a brightest portion of the visible light An image sensor, a transport receiver for directly transmitting and receiving visible light transmitted between the device and the device, and a motor for adjusting the angle of the transmitter and receiver for accurate transmission and reception of the visible light.

본 발명에 의하면, 카메라가 장착된 무선 통신 단말기의 카메라 센서를 사용하여 추가적인 지향각 측정 센서 없이, 수신되는 가시광의 위치에 따라서 송수신부의 각도를 조절함으로써 통신 도중 사용자의 움직임이나 손떨림, 부주의로 인한 링크 손실을 최소화하여 보다 편리한 가시광 통신 시스템을 구현할 수 있고, 사용자가 특정 조명의 영역 내에서의 통신 중에도 이동이 가능한 효과가 있다.According to the present invention, by using the camera sensor of the wireless communication terminal equipped with the camera, the angle of the transmission / reception unit can be adjusted according to the position of the received visible light without the additional orientation angle measurement sensor, It is possible to realize a more convenient visible light communication system by minimizing the loss, and there is an effect that the user can move even during communication within a specific illumination area.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들이 나타나고 있는데 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들이 본 발명의 범위 내에서 소정의 변형이나 혹은 변경이 이루어질 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It will be appreciated that those skilled in the art will readily observe that certain changes in form and detail may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims. To those of ordinary skill in the art.

종래의 기술에서 언급한 바와 같이, 통상적으로 사용되는 가시광 통신 시스템에서 사용자의 손 떨림이나 부주의로 인해 단말기의 지향각의 범위가 송신부로부터 이탈하여 타 단말기 또는 고정된 기기의 수신부로 정확히 지향되지 못하는 경우, 통신이 두절되는 문제점이 있었다. 따라서 종래 기술에서 언급한 문제를 해결하고자 본 발명에서는 카메라가 장착된 무선 통신 단말기의 카메라 센서를 사용하여 추가적인 지향각 측정 센서 없이, 수신되는 가시광의 위치에 따라서 송수신부의 각도를 조절함으로써 통신 도중 사용자의 움직임이나 손떨림, 부주의로 인한 링크 손실을 최소화하여 보다 편리한 가시광 통신 시스템을 구현할 수 있는 새로운 방법을 제안한다. 이하 본 발명의 내부 구성을 도시한 구성도와 흐름도를 참조하여 자세히 설명한다.As described in the related art, in a commonly used visible light communication system, if the range of the orientation angle of the terminal deviates from the transmitting unit and can not be accurately directed to the receiving unit of the other terminal or the fixed apparatus due to hand trembling or carelessness , There is a problem that communication is interrupted. Therefore, in order to solve the problems mentioned in the related art, in the present invention, by using the camera sensor of the wireless communication terminal equipped with the camera, the angle of the transceiver can be adjusted according to the position of the received visible light, We propose a new method that can realize a more convenient visible light communication system by minimizing the link loss due to movement, camera shake and carelessness. Hereinafter, the internal configuration of the present invention will be described in detail with reference to the configuration and flow charts.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가시광 통신에서 단말기 간의 가시광 통신을 위한 예시도이다. 3 is an exemplary view for visible light communication between terminals in visible light communication according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3을 살펴보면, 먼저 도 3의 (a)에서 제1 기기에서 제2 기기로 가시광 통신을 수행하기 위한 지향각을 맞추게 된다. 도 3의 (b)에서 두 기기 간 지향각이 정확히 지향이 되면, 통신 링크가 성립되고 통신이 시작된다. 여기서 통신 중에 사용자가 손 떨림이나 부주의로 제1 기기의 지향성이 흐트러질 수도 있는데, 이러한 경우 도 3의 (c)에서와 같이 제1 기기 송수신부에 장착되어 있는 모터를 이용하여 제2 기기의 송수신부 위치를 파악하여 제1 기기의 송수신부를 제2 기기 쪽으로 향하도록 각도가 조절된다. 제1 기기와 제2 기기 모두가 이동단말기인 도 3과는 달리, 고정된 기기와 단말기 간의 가시광 통신을 하기에 나타내면 다음과 같다.Referring to FIG. 3, the directional angle for performing visible light communication from the first device to the second device is aligned in FIG. 3 (a). In FIG. 3 (b), when the directivity angle between the two devices is correctly oriented, the communication link is established and communication is started. In this case, the directionality of the first device may be disturbed due to hand tremor or carelessness during communication. In this case, as shown in FIG. 3 (c), the transmission / And the angle is adjusted so that the transmission / reception unit of the first device is directed toward the second device. Unlike FIG. 3, in which both the first device and the second device are mobile terminals, visible light communication between a fixed device and a terminal is described as follows.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가시광 통신에서 실내에 고정된 기기와 단말기 간의 가시광 통신을 위한 예시도이다. 도 4는 실내의 천정에 설치된 LED 조명으로 구성된 송신부와 엑세스 포인트 역할을 하는 수광부로 구성된 고정된 기기와 단말기로 구성된다.4 is an exemplary diagram for visible light communication between a device fixed in a room and a terminal in a visible light communication according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 shows a fixed device and a terminal, which are composed of a transmitter including a LED illuminator installed on a ceiling of a room and a light receiver serving as an access point.

도 4 또한 도 3과 마찬가지로 두 기기 간 지향각이 정확히 지향이 되면, 통신 링크가 성립되고 통신이 시작된다. 여기서 통신 중에 사용자가 손떨림이나 부주의로 단말기의 지향성이 흐트러질 수도 있는데, 이러한 경우, 도 3의 (c)에서와 같 이 고정된 기기의 수광 가능 지역 내에서 단말기가 이동을 하여도 단말기의 송수신부에서 고정된 기기의 위치를 파악하여 송수신부를 고정된 기기 쪽으로 향하도록 각도가 조절된다. 이를 위하여 상기 기기들의 수광부에 광량 센싱을 위한 이미지 센서 회로와 송수신부를 정확히 지향하기 위한 모터가 장착된다.4, similarly to FIG. 3, when the directivity angle between the two devices is correctly oriented, the communication link is established and communication is started. In this case, even if the terminal moves within the light-receivable area of the fixed device as shown in FIG. 3 (c), the transmission / The angle is adjusted so that the transmission / reception unit is directed toward the fixed device. To this end, an image sensor circuit for sensing the amount of light and a motor for precisely directing the transmitting and receiving unit are mounted on the light receiving unit of the devices.

가시광 통신의 향상을 위한 트래킹(Tracking) 시스템의 구성을 위하여 각 기기에서는 수신 받는 기기로부터 수신되는 가시광이 중앙에 위치해 있는지 주변으로 벗어나 있는지를 파악하는 기능을 카메라에 장착된 CCD(Charged Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 센서에서 하게 된다. 수신되는 가시광이 중앙에 위치하지 않고 주변으로 벗어나 있다면, 송수신부에 장착된 모터가 송수신부를 기울여서 수신 받는 기기로부터 수신되는 가시광을 센서의 중앙 부분에 가시광이 맺히도록 해준다. 가시광의 위치를 구별하는 방법은 두 가지 방법으로 구분될 수 있는데, 이를 각각 하기의 실시 예로 나타내면 다음과 같다.In order to construct a tracking system for improving visible light communication, each device has a function of detecting whether visible light received from a receiving device is located at the center or off the periphery, such as a CCD (Charged Coupled Device) CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) sensor. If the received visible light is not located at the center but is deviated to the periphery, the motor mounted on the transmission / reception unit tilts the transmission / reception unit so that the visible light received from the receiving device is caused to form visible light in the center portion of the sensor. The method of distinguishing the position of visible light can be classified into two methods, which will be described in the following embodiments.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가시광 통신 장치의 내부 구성도로서, 카메라 센서의 감지 위치에 따른 트래킹 수행을 나타내었다. 도 5의 (a)는 CCD 또는 CMOS 센서에 맺히는 가시광이 가장자리로 벗어났을 경우를 나타내었고, 도 5의(b)는 CCD 또는 CMOS 센서에 맺히는 가시광이 센서 가운데 부분에 있는 경우를 나타내었다.FIG. 5 is an internal view of a visible light communication device according to an exemplary embodiment of the present invention, illustrating tracking according to a sensing position of a camera sensor. FIG. 5A shows a case where the visible light incident on the CCD or the CMOS sensor is deviated to the edge, and FIG. 5B shows a case where the visible light incident on the CCD or CMOS sensor is located in the center of the sensor.

먼저 도 5의 (a)를 살펴보면, 제1 기기(53)의 카메라의 CCD 또는 CMOS 센서(505)에 맺히는 가시광의 가장 밝은 영역을 검출하여 별도의 저장장치에 저장한다. 저장된 가시광의 가장 밝은 영역이 가장자리로 벗어났을 경우, 지향각의 각도 가 올바르지 않게 되고, 제1 기기(53)의 송신부(TX, 507)를 통하여 제2 기기(51)의 수신부(RX, 503)로 정보가 전송되지 않아 통신이 이루어지지 않게 된다. 가시광이 센서의 가장자리로 벗어나는 정도는 하기에서 자세히 설명한다.Referring to FIG. 5A, the brightest region of the visible light incident on the CCD or CMOS sensor 505 of the camera of the first device 53 is detected and stored in a separate storage device. When the brightest region of the stored visible light is out of the edge, the angle of the directing angle becomes incorrect and the angle of the directivity angle becomes incorrect, and the receiving unit (RX, 503) of the second device 51 via the transmitting unit (TX) 507 of the first device 53, So that the communication is not performed. The extent to which visible light deviates to the edge of the sensor is described in detail below.

제2 기기(51)에서 제1 기기(53)로 정보를 전송할 경우에도 상기와 마찬가지로 제2 기기(51)의 카메라의 CCD 또는 CMOS 센서(505)에 맺히는 가시광의 가장 밝은 영역이 가장자리로 벗어났을 경우, 정보가 전송되지 않아 통신이 이루어지지 않게 된다. When the information is transmitted from the second device 51 to the first device 53, the brightest region of the visible light striking the CCD or CMOS sensor 505 of the camera of the second device 51 is shifted to the edge , The information is not transmitted and communication is not performed.

도 5의 (b)는 제1 기기(53)의 카메라의 CCD 또는 CMOS 센서(505)에서 맺히는 가시광의 가장 밝은 부분이 가장자리로 벗어났을 경우, CCD 또는 CMOS 센서(505)에서는 가시광의 가장 밝은 영역의 위치를 이미지 프로세싱으로 검출한다. 그리고 송수신부의 각도 조절을 위한 모터(509)를 이용하여 송수신부의 각도를 조절하여, 가장자리로 벗어난 가시광의 가장 밝은 영역이 센서 가운데 영역으로 올 수 있도록 제어한다.5B shows a case where the brightest part of the visible light formed by the CCD of the camera of the first device 53 or the CMOS sensor 505 is deviated to the edge. In the CCD or CMOS sensor 505, As image processing. The angle of the transceiver is adjusted using a motor 509 for adjusting the angle of the transceiver so that the brightest region of the visible light coming off the edge can reach the middle region of the sensor.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가시광 통신 장치의 내부 구성도로서, 도 6은 도 5에서 설명된 카메라의 CCD 또는 CMOS 센서(605) 주변에 다수의 포토다이오드(Photo Diode, 611)를 배열하여, 센서(605)의 가장 자리로 가시광이 전달되어 배열된 포토다이오드(611) 중 특정 포토다이오드(611)에 가시광의 수신 정도가 강해 질 경우, 송수신부의 각도 조절을 위한 모터(609)를 이용하여 송수신부의 각도를 조절한다. 포토다이오드(611) 이외에 같은 기능을 하는 측광 센서 등을 CCD 또는 CMOS 센서(605) 주변에 배열할 수 있으며, 본 발명에서는 포토다이오드(611) 를 예로 들어 설명한다.6 is a block diagram of an internal structure of a visible light communication device according to an embodiment of the present invention. FIG. 6 shows a plurality of photodiodes 611 around a CCD or CMOS sensor 605 of the camera described in FIG. A motor 609 for adjusting the angle of the transmitting and receiving unit is disposed in a position where the visible light is received by the specific photodiode 611 of the photodiode 611 in which the visible light is transmitted to the edge of the sensor 605, To adjust the angle of the transmission / reception unit. In addition to the photodiode 611, a photometric sensor or the like having the same function can be arranged around the CCD or CMOS sensor 605. In the present invention, the photodiode 611 will be described as an example.

도 6의 (a)를 살펴보면, 제1 기기(63)의 카메라의 CCD 또는 CMOS 센서(605)에 맺히는 가시광의 가장 밝은 부분이 가장자리로 벗어났을 경우, 지향각의 각도가 올바르지 않게 되고, 제1 기기(63)의 송신부(TX, 607)를 통하여 제2 기기(61)의 수신부(603)로 정보가 전송되지 않아 통신이 이루어지지 않게 된다. 반면, 가시광의 가장 밝은 부분이 이동한 부분에 배열되어 있는 포토다이오드(611)의 가시광 수신 정도는 강해진다. 수신 정도가 강해진 포토다이오드(611)의 배열 위치를 파악하여 가시광의 가장 밝은 부분이 CCD 또는 CMOS 센서(605)의 가운데로 이동한 경우를 살펴보면 다음과 같다.6A, when the brightest portion of visible light incident on the CCD or CMOS sensor 605 of the camera of the first device 63 is deviated to the edge, the angle of the directivity angle becomes incorrect, The information is not transmitted to the receiving unit 603 of the second device 61 through the transmitting unit (TX) 607 of the device 63, so that the communication is not performed. On the other hand, the degree of visible light reception of the photodiode 611 arranged at the portion where the brightest portion of the visible light has moved becomes strong. A case in which the arrangement position of the photodiode 611 having a strong reception degree is ascertained and the brightest portion of the visible light is moved to the center of the CCD or CMOS sensor 605 will be described below.

도 6의 (b)는 포토다이오드(611)를 이용하여 가시광의 가장 밝은 부분이 CCD 또는 CMOS 센서(605)의 가운데로 이동한 경우를 나타내고 있다. 제1 기기(63)의 카메라의 CCD 또는 CMOS 센서(605)에 맺히는 상의 가장 밝은 부분이 가장자리로 벗어났을 경우, 광 수신 정도가 강해진 포토다이오드(611)의 배열 위치를 파악하여 송수신부의 각도 조절을 위한 모터(509)를 이용하여 송수신부의 각도를 조절하여, 가장자리로 벗어난 가시광의 가장 밝은 영역이 센서 가운데 부분으로 올 수 있도록 한다. 도 5와 도 6의 구성도를 참조하여 트래킹 과정을 설명하면 다음과 같다.6B shows a case where the brightest portion of the visible light is moved to the center of the CCD or CMOS sensor 605 by using the photodiode 611. [ When the brightest portion of the image formed on the CCD or CMOS sensor 605 of the camera of the first device 63 is deviated to the edge, the position of the photodiode 611 having a strong light reception degree is grasped, The angle of the transceiver is adjusted by using the motor 509 for controlling the angle of the transceiver so that the brightest region of the visible light coming off the edge can come to the center of the sensor. The tracking process will be described with reference to the configuration diagrams of FIG. 5 and FIG.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가시광 통신 중 트래킹 과정을 나타낸 흐름도이다.7 is a flowchart illustrating a tracking process during visible light communication according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 7을 살펴보면, 701단계에서 먼저 제1 기기를 사용하는 사용자가 가이딩 빔(Guiding Beam)을 발생시켜 제2 기기의 위치를 찾는다. 가이딩 빔은 가시광 통신 을 하기 위해 제2 기기의 위치를 찾는 용도로만 쓰이며, 어떠한 데이터도 포함되어 있지 않다. 703단계에서 제1 기기와 제2 기기의 지향각이 맞추어질 때까지 상기 과정을 반복한다. 두 기기간 지향각이 맞추어지면 705단계에서 두 기기간 데이터 통신을 위한 링크를 연결한다. 707단계에서는 정보가 전송되는 동안 지속적으로 수광부의 중심부분을 벗어나지 않는지 측정한다. Referring to FIG. 7, in step 701, a user using a first device generates a guiding beam to locate a second device. The guiding beam is used only for finding the position of the second device for visible light communication and does not include any data. In step 703, the process is repeated until the directing angles of the first device and the second device match each other. If the orientation angle is matched between the two devices, a link for data communication between the two devices is connected in step 705. In step 707, it is measured whether or not the information is continuously deviated from the central part of the light receiving part during transmission.

만약, 수신되는 가시광이 수광부의 중심부분을 벗어날 경우, 709단계로 진행하여 수신되는 가시광이 수광부의 중심부분으로 오도록 기기에 장착되어 있는 모터를 이용하여 카메라의 송수신부의 각도를 조정하고, 다시 707단계로 이동하여 상기의 과정을 반복한다. If the received visible light deviates from the central portion of the light receiving unit, the controller adjusts the angle of the transmitting / receiving unit of the camera using the motor mounted on the apparatus so that the visible light is received in the center of the light receiving unit in step 709, And repeats the above process.

만약, 수신되는 가시광이 수광부의 중심부분에 있다면, 711단계로 진행하여 정보를 송수신한다. 713단계에서 정보의 송수신이 완료될 때까지 지속적으로 707단계에서 713단계의 과정을 반복 수행하게 된다. If the received visible light is located at the center of the light receiving unit, the process proceeds to step 711 to transmit and receive information. The process of step 707 to step 713 is repeatedly performed until the transmission and reception of the information is completed in step 713.

센서에 감지되는 가시광의 위치에 따라 단계별로 나누어 다르게 대응할 수도 있다. 센서의 내부 포토다이오드를 이용하는 방법과 센서 주변에 포토다이오드를 배치하는 방법 두 가지로 나누어 하기의 실시 예를 들어 설명한다.It may be divided into different steps depending on the position of the visible light detected by the sensor. A method of using the internal photodiode of the sensor and a method of disposing the photodiode around the sensor will be described with reference to the following embodiments.

도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 센서를 이용한 트래킹과 사용자 경고 메시지 송출을 위한 예시도이다.8 is an exemplary diagram for tracking and transmitting a user warning message using a camera sensor according to an embodiment of the present invention.

도 8을 살펴보면, 카메라 센서를 이용하여 정보 송수신을 사용자가 시작 할 경우, 이미지 센싱 기술을 활용하여 센서에 맺힌 가시광에서 특정 주파수나 특정 코드를 포함하고 있는 빛이나 특정 파장의 빛 또는 특정 색 온도의 빛과 같은 가시 광이 센서에 감지 될 경우, 데이터 신호로 인지한다. 가시광의 감지는 CCD 또는 CMOS 센서 내부의 포토다이오드를 이용하여 인지할 수 있다.Referring to FIG. 8, when a user starts information transmission / reception using a camera sensor, the user may use an image sensing technique to measure a light having a specific frequency or a specific code, light having a specific wavelength, When visible light such as light is detected by the sensor, it is recognized as a data signal. Detection of visible light can be detected by using a photodiode inside the CCD or CMOS sensor.

카메라 센서의 주변 경계 부분을 제1 경계 지역(805), 지2 경계 지역(803)으로 나누어서 감지된 가시광(807)의 위치가 제1 경계 지역(805)에 들어오게 되면 트래킹 시스템이 송수신부에 연결되어 있는 모터를 구동하여 맺힌 가시광(807)의 위치를 중앙 부분으로 이동시키게 된다. 트래킹 시스템이 작동했음에도 불구하고, 가시광(807)의 위치가 제2 경계 지역(803)으로 들어오게 되면 사용자에게 경고 메시지를 송출하여 사용자가 트래킹 시스템의 기울임의 한계치에 도달하였음에도 불구하고 더 벗어날 경우 통신이 두절 될 수 있음을 사용자에게 알리게 된다. 사용자는 경고 메시지를 인지하여 다시 자신의 기기의 송수신부를 통신하고자 하는 기기의 송수신부 방향으로 정확히 지향하도록 한다.When the position of the visible light 807 is detected by dividing the peripheral boundary portion of the camera sensor into the first boundary region 805 and the second boundary region 803 and enters the first boundary region 805, And the position of the visible light 807 formed by driving the connected motor is moved to the center portion. When the position of the visible light 807 enters the second boundary area 803 despite the tracking system being operated, a warning message is sent to the user. If the user reaches the limit of tilting of the tracking system, The user is informed that this can be discontinued. The user recognizes the warning message and re-directs the transmission / reception unit of the device to the transmission / reception unit of the device to be communicated.

도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 포토다이오드를 이용한 트래킹과 사용자 경고 메시지 송출을 위한 예시도이다. 도 9는 카메라 센서(901) 주변에 포토다이오드(903)를 배치하여 트래킹 시스템을 작동 할 경우 메시지 송출을 나타내고 있다.9 is an exemplary diagram for tracking and transmitting a user alert message using a photodiode according to an embodiment of the present invention. 9 shows a message transmission when a photodiode 903 is disposed around the camera sensor 901 to operate the tracking system.

도 9를 살펴보면, 사용자가 통신을 시작하게 되면 카메라 센서(901) 주변의 포토다이오드(903)들은 특정 파장 및 주파수의 광으로 이루어져 있는 가시광(905)만을 감지하기 시작하는데 특정 파장의 상(905)이 감지되면 사용자의 부주의나 손 떨림으로 인해 수신된 신호가 중심으로부터 이동한 것으로 판단하여 트래킹 시스템이 송수신부에 장착된 모터를 구동하여 송수신부를 기울여서 신호의 가시광(905)이 카메라 센서(901) 중앙으로 이동할 수 있도록 한다. 만약, 트래킹 시스템의 기울임의 한계치에 도달 하였는데도 계속적으로 벗어나는 경우, 사용자에게 경고 메시지를 송출하여 사용자가 자신의 기기의 송수신부를 자의적으로 조절하여 송수신하고자 하는 기기의 송수신부 방향으로 정확히 지향할 수 있도록 한다.9, when the user starts communication, the photodiodes 903 around the camera sensor 901 start to detect only the visible light 905 composed of light of a specific wavelength and frequency, The tracking system determines that the received signal has moved from the center due to carelessness or hand tremor, and the tracking system drives the motor mounted on the transmission / reception unit to tilt the transmission / reception unit so that the visible light 905 of the signal is transmitted to the center of the camera sensor 901 . If the tilting limit of the tracking system has been reached and the tilting limit has been reached, a warning message is sent to the user so that the user can arbitrarily adjust the transmission / reception unit of his / her device so that it can be accurately oriented toward the transmission / do.

상기와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 가시광 통신 시스템에서 트래킹 장치 및 방법의 구성 및 동작이 이루어질 수 있으며, 한편 상기한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나 여러 가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 청구범위와 청구범위의 균등한 것에 의하여 정하여져야 할 것이다.As described above, the configuration and operation of the tracking apparatus and method in the visible light communication system according to the embodiment of the present invention can be performed. While the present invention has been described with respect to specific embodiments thereof, Can be carried out without departing from the scope. Accordingly, the scope of the present invention should not be limited by the illustrated embodiments, but should be determined by equivalents of the claims and the claims.

도 1은 기존의 가시광 통신에서 단말기 간의 가시광 통신을 위한 예시도1 is an exemplary diagram for visible light communication between terminals in a conventional visible light communication;

도 2는 기존의 실내 가시광 통신에서 실내에 고정된 기기와 단말기 간의 가시광 통신을 위한 예시도2 is an exemplary view for visible light communication between a device fixed in a room and a terminal in an existing indoor visible light communication

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가시광 통신에서 단말기 간의 가시광 통신을 위한 예시도3 is an exemplary diagram for visible light communication between terminals in visible light communication according to an embodiment of the present invention

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가시광 통신에서 실내에 고정된 기기와 단말기 간의 가시광 통신을 위한 예시도4 is an exemplary diagram for visible light communication between a device fixed in a room and a terminal in visible light communication according to an embodiment of the present invention

도 5, 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가시광 통신 장치의 내부 구성도5 and 6 are internal configurations of a visible light communication device according to an embodiment of the present invention

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가시광 통신 중 트래킹 과정을 나타낸 흐름도7 is a flowchart illustrating a tracking process during visible light communication according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 센서를 이용한 트래킹과 사용자 경고 메시지 송출을 위한 예시도8 is an exemplary diagram for tracking and sending a user warning message using a camera sensor according to an embodiment of the present invention.

도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 포토다이오드를 이용한 트래킹과 사용자 경고 메시지 송출을 위한 예시도9 is an exemplary diagram for tracking and sending a user warning message using a photodiode according to an embodiment of the present invention.

Claims

1. A method for tracking in a Visible Communication system,

Emitting a guiding beam for data communication from the first device to the second device to match the directivity angle between the first device and the second device;

Connecting a link from the first device to the second device to complete data communication preparation;

Determines whether or not the visible light received from the first device and received by the second device is located at the center of the image sensor of the second device and determines whether or not a communication interruption warning message is output according to the position of the received visible light And,

Controlling the first device or the second device such that the visible light is located at the center of the image sensor when the received visible light deviates from the center of the image sensor;

Performing data communication from the first device to the second device through the received visible light when the received visible light is located at the center of the image sensor;

And controlling the first device or the second device such that the received visible light is continuously positioned at the center of the image sensor until the data communication is completed.

The method as claimed in claim 1, wherein the step of determining whether the received visible light is located at the center of the image sensor of the second device

Recognizing the received visible light from a plurality of photodiodes arranged in the image sensor,

And determining whether the received visible light is located at the center of the image sensor by a reaction of a specific one of the plurality of photodiodes arranged in the image sensor.

The method of claim 2, wherein the reaction of the plurality of photodiodes arranged in the image sensor

Further comprising outputting the communication discontinuance warning message when the received visible light reaches a recognition limit range of the plurality of photodiodes arranged in the image sensor.

Recognizing the received visible light from a plurality of photometry sensors arranged in the periphery of the image sensor,

And determining whether the received visible light is located at the center of the image sensor by the reaction of the specific light-metering sensor among the plurality of light-metering sensors arranged around the image sensor.

5. The apparatus according to claim 4, wherein the reaction of the plurality of photometric sensors arranged in the periphery of the image sensor

Further comprising outputting the communication discontinuance warning message when the received visible light reaches the recognition limit range of the plurality of light metering sensors arranged in the periphery of the image sensor.

1. A tracking apparatus in a Visible Communication system,

An image sensor for detecting whether the visible light transmitted between the device and the device is located at the center or off the periphery,

A photometric sensor arranged at the periphery of the image sensor and informing that the visible light is deviated to the periphery of the image sensor when the visible light is positioned around the image sensor,

A transceiver for directly transmitting and receiving visible light transmitted between the device and the device,

And a motor for adjusting the angle of the transmitting and receiving unit for accurate transmission and reception of the visible light.

7. The apparatus of claim 6, wherein the image sensor

And the data is received through the visible light that is incident on the image sensor

7. A motor according to claim 6, wherein the motor

And an angle of the transmitting and receiving unit is adjusted by being mounted on the transmitting and receiving unit.

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