KR101468870B1 - Rf 전송속도 기반 위치측정시스템을 이용한 골프 필드용 무선 조정 카트 제어 시스템 - Google Patents

Rf 전송속도 기반 위치측정시스템을 이용한 골프 필드용 무선 조정 카트 제어 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 골프 필드용 무선 조정 카트 제어시스템에 관한 것으로, 특히 RF신호의 전송속도를 기반으로 거리를 측정하는 거리측정모듈이 각각 구비된 리모콘, 카트, 적어도 세 개의 고정노드 및 위치계산노드를 포함하며, 상기 리모콘 및 카트는 RF신호를 전송하고, 상기 세 개 이상의 고정노드는 상기 리모콘 및 카트에서 전송한 RF신호를 각각 수신하여 측정된 RF신호의 도달시간을 상기 위치계산노드에 전송하며, 상기 위치계산노드는 상기 RF신호의 도달시간을 기초로 산출한 리모콘과 카트의 각각에 대한 위치정보를 상기 리모콘과 카트에 전송하고, 상기 카트는 상기 위치정보를 기초로 리모콘과의 거리 및 방향을 산출하여 리모콘과의 미리 정한 설정간격을 유지하면서 리모콘을 따라가는 것을 특징으로 하는 RF 전송속도 기반 위치측정시스템을 이용한 골프 필드용 무선 조정 카트 제어 시스템을 개시한다.

Description

RF 전송속도 기반 위치측정시스템을 이용한 골프 필드용 무선 조정 카트 제어 시스템{A golf cart control system using RF transmission rate measurement system}
본 발명은 골프 필드용 무선 조정 카트 제어 시스템에 관한 것이다.
근래에는 경제성장과 함께 개인의 여가생활을 위한 각종 레포츠 등이 성행하게 되었고, 그 중 비교적 부대비용이 많이 소요되었던 골프 게임에 대해서도 관심이 많아 지게 되고 수요가 증가하였다.
특히 국내 출신의 골퍼들의 해외의 각종 골프경기에서 좋은 성적을 거두면서 관심이 매우 높아지고, 이에 따라 골프가 점차 대중화 되면서 다수의 골프장 건설과 골프인구의 수가 폭증하게 되었다.
현재 국내의 골프장의 경우 대략 200개 정도이며, 골프인구는 300만명 이상으로 추산된다. 이렇게 골프장을 이용하는 사람수가 증가하면서, 자연스레 골프에 대한 전문적인 지식 및 해당 골프장의 상황을 숙지하고 있는 캐디의 수도 증가되어야 하나 여러 가지의 이유에 의한 높은 이직률로 골프장에서는 캐디의 안정적인 확충에 어려움을 겪고 있다.
이에 캐디의 역활을 대신하도록 "무인운행형 골프카트"(등록특허 제10-0580837호)가 개시된 바 있고, 이러한 무인운행형 골프카트는 골프장에서 골프백 탑재부에 골프백을 탑재하여 이송하거나 탑승부에 사람을 탑승시켜 원하는 위치까지 지면에 매설된 유도체를 감지하여 자동으로 이동시키기 위해 사용되는 무인운행형 골프카트에 있어서, 탑승자가 임의로 원하는 방향과 속도로 이동시키기 위한 조향장치; 매설된 유도체를 감지하여 이동경로를 확보하기 위한 유도체 감지부; 유도체 감지부로부터 수신된 신호에 따라 골프카트의 방향을 제어하기 위한 모터를 구동하는 컨트롤 장치; 및 유도체 감지부와 유도체간의 거리를 측정하기 위한 거리측정 센서, 유도체 감지부, 유도체 감지부의 상하 이동을 위한 실린더 및 실린더 이송용 모터로 구성된 감지장치 모듈로 구성되는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 무인운행형 골프카트는 지면에 매설된 유도체 및 이를 감지하는 유도체 감지부를 이용하여 정해진 코스만을 운행하고 있고, 여러 개의 유도체를 각 코스 마다 설치해야 하므로 설치가 번거로우며 유도체가 유실되거나 고장 발생에 대해 신속하게 대처할 수 없는 문제점이 있다.
등록특허 제10-0580837호(공고일자: 2006년05월22일)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 리모콘을 소지한 골퍼가 골프장 필드에서 이동하면 카트는 어느 정도의 거리를 유지하면서 이를 자동으로 추적하여 골퍼의 골프백을 이송시키고, 또는 골퍼와 골프백을 동시에 이송하기 위하여 골퍼의 리모콘의 방향지시에 따라 이송하도록 하는 한편, 골퍼의 자동 추적 중 장애물 및 급경사 지역 등의 예외적인 상황이 발생할 경우에는 인공지능으로 우회하여 지나가게 하거나 골퍼에게 부저 등을 통해 알려줌으로써 수동 조작할 수 있도록 하고, 특히 골퍼의 자동 추적은 RSSI 기반 거리 측정방식과 초음파 거리 측정방식의 단점을 보완한 IEEE 802.15.4a의 위치측정 기술을 적용하여 이루는 골프 필드용 무선 조정 카트 제어 시스템을 제공하려는데 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적은 RF신호의 전송속도를 기반으로 거리를 측정하는 거리측정모듈이 각각 구비된 리모콘, 카트, 적어도 세 개의 고정노드 및 위치계산노드를 포함하며, 상기 리모콘 및 카트는 RF신호를 전송하고, 상기 세 개 이상의 고정노드는 상기 리모콘 및 카트에서 전송한 RF신호를 각각 수신하여 측정된 RF신호의 도달시간을 상기 위치계산노드에 전송하며, 상기 위치계산노드는 상기 RF신호의 도달시간을 기초로 산출한 리모콘과 카트의 각각에 대한 위치정보를 상기 리모콘과 카트에 전송하고, 상기 카트는 상기 위치정보를 기초로 리모콘과의 거리 및 방향을 산출하여 리모콘과의 미리 정한 설정간격을 유지하면서 리모콘을 추적하는 것을 특징으로 하는 RF 전송속도 기반 위치측정시스템을 이용한 골프 필드용 무선 조정 카트 제어 시스템에 의해 달성된다.
본 발명에 의하면, 리모콘을 소지한 골퍼가 골프장 필드에서 이동하면 카트는 어느 정도의 거리를 유지하면서 자동으로 추적하여 골퍼의 골프백을 이송시키기 때문에 골프백 운송지역의 제한이 없고, 별도의 조작 없이도 카트가 따라오기 때문에 편리하다.
또한, 카트는 골퍼의 리모콘의 방향지시에 의해서도 이동이 가능하기 때문에 골퍼와 골프백을 동시에 이송할 수 있고, 장애물 및 급경사 지역 등의 예외적인 안전운행 상황에서의 대처가 가능하다.
또한, 골퍼의 자동 추적 중 장애물 및 급경사 지역 등의 예외적인 상황이 발생할 경우에는 인공지능으로 우회하여 지나가게 하거나 골퍼에게 부저 등을 통해 알려줌으로써 수동 조작이 가능하다.
그리고 골퍼의 자동 추적은 RSSI 기반 거리 측정방식과 초음파 거리 측정방식의 단점을 보완한 IEEE 802.15.4a의 위치측정 기술을 적용하여 이루기 때문에 전파 간섭에 강하고, 에너지를 작게 소모하는 등의 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 골프 필드용 무선 조정 카트 제어 시스템의 개략적인 구성 및 상호 작용관계를 개략적으로 나타낸 도면,
도 2는 본 발명에 따른 카트의 구성을 나타낸 도면,
도 3은 본 발명에 따른 리모콘의 구성을 나타낸 도면,
도 4는 본 발명에 따른 카트의 구성 및 제어 관계를 나타낸 도면.
본 발명은 리모콘을 소지한 골퍼가 골프장 필드에서 이동하면 카트는 어느 정도의 거리를 유지하면서 이를 자동으로 추적하여 골퍼의 골프백을 이송시키고, 또는 골퍼와 골프백을 동시에 이송하기 위하여 골퍼의 리모콘의 방향지시에 따라 이송하도록 하는 한편, 골퍼의 자동 추적 중 장애물 및 급경사 지역 등의 예외적인 상황이 발생할 경우에는 인공지능으로 우회하여 지나가게 하거나 골퍼에게 부저 등을 통해 알려줌으로써 수동 조작할 수 있도록 하고, 특히 카트가 골퍼(리모콘 소지한 골퍼)로의 자동 추적은 RSSI 기반 거리 측정방식과 초음파 거리 측정방식의 단점을 보완한 IEEE 802.15.4a의 위치측정 기술을 적용하여 이루는 골프 필드용 무선 조정 카트 제어 시스템에 관한 것이다.
이와 같은 본 발명은 RF신호의 전송속도를 기반으로 거리를 측정하는 거리측정모듈이 각각 구비된 리모콘(10), 카트(20), 적어도 세 개의 고정노드(30) 및 위치계산노드(40)를 포함하며, 상기 리모콘(10) 및 카트(20)는 RF신호를 전송하고, 상기 세 개 이상의 고정노드(30)는 상기 리모콘(10) 및 카트(20)에서 전송한 RF신호를 각각 수신하여 측정된 RF신호의 도달시간을 상기 위치계산노드(40)에 전송하며, 상기 위치계산노드(40)는 상기 RF신호의 도달시간을 기초로 산출한 리모콘(10)과 카트(20)의 각각에 대한 위치정보를 상기 리모콘(10)과 카트(20)에 전송하고, 상기 카트(20)는 상기 위치정보를 기초로 리모콘(10)과의 거리 및 방향을 산출하여 리모콘(10)과의 미리 정한 설정간격을 유지하면서 리모콘(10)을 추적하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 카트(20)는 골프백 적재부(21a)와, 골퍼 탑승부(21b)를 포함하는 운송부(21)와; 상기 운송부(21)를 이송하기 위한 전륜구동 모터(22a)와, 좌측후륜구동 모터(22b)와, 우측후륜구동 모터(22c)로 이루어진 구동부(22)와; 사방의 장애물을 감지하는 적어도 네 개의 근접센서(24), 그리고 경사각을 측정하는 기울기센서(25)를 포함하는 센서부(23)와; RF신호의 전송속도를 기반으로 거리를 측정하는 거리측정모듈(26); 및 상기 거리측정모듈(26)에서 수신하는 리모콘(10)의 위치정보, 상기 센서부(23)의 감지신호 또는 위치정보와 감지신호를 기초로 구동부(22)를 제어하는 컨트롤러(27);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 카트(20)는 다른 카트의 위치 및 주행경로 정보를 교환하는 무선 통신부(29c)를 더 포함하고, 상기 카트(20)의 컨트롤러(27)는 다른 카트의 위치 및 주행경로 정보를 기초로 카트 서로 간의 충돌을 회피하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 컨트롤러(27)는 미리 저장된 골프장의 각 코스의 홀의 위치값과, 상기 리모콘(10)의 위치정보 값을 기초로 홀과 리모콘(10)과의 거리를 제공하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 컨트롤러(27)는 상기 홀과 리모콘(10)과의 거리를 기초로 골프채 종류를 추천하는 기능을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 카트(20)는 리모콘(10)의 위치정보를 이용하여 리모콘(10)을 추적하여 리모콘(10) 근방을 촬영하는 카메라 모듈(29d)을 더 구비하여 골퍼의 스윙 모션을 디스플레이하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 컨트롤러(27)는 리모콘(10)의 위치제어 신호를 입력받으면 상기 위치정보 및 감지신호를 무시하고, 상기 리모콘(10)의 위치제어 신호에 따라 구동부(22)를 우선 제어하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 양호한 실시예를 도시한 첨부 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 골프 필드용 무선 조정 카트 제어 시스템의 개략적인 구성 및 상호 작용관계를 개략적으로 나타낸 도면으로서, 살펴보면, 본 발명은 리모콘(10), 카트(20), 세 개의 고정노드(30)(고정노드A(31), 고정노드B(32), 고정노드C(33)), 위치계산노드(40)로 이루어짐을 알 수 있다.
상기 리모콘(10), 카트(20), 세 개의 고정노드(30)(고정노드A(31), 고정노드B(32), 고정노드C(33)), 위치계산노드(40)는 RF신호의 전송속도를 기반으로 거리를 측정하는 거리측정모듈(11,26)(고정노드A(31), 고정노드B(32), 고정노드C(33), 위치계산노드(40)는 미도시)이 각각 구비된다.
거리측정모듈(11,26)은 RF신호의 전송속도를 기반으로 거리를 측정하는 구성으로 독일의 Nanotron 사의 nanoLOC 이라는 제품을 사용한다.
움직이는 장치의 위치를 계산하기 위해서는 최소한 고정된 위치를 갖는 3개의 노드가 필요하다. 이 3 개의 고정노드들과 움직이는 장치 사이의 거리 정보를 근거로 삼각 측량법을 통해 위치를 계산할 수 있다. 도 1을 참조하면 움직이는 카트(20)의 위치(X,Y)는 아래의 수식으로 구할 수 있다.
Figure 112014036271312-pat00001
이와 같은 위치 계산 방식을 삼각 측량법이라 한다.
장치간 가장 보편적인 거리 측정 기술로서는 RSSI(Received Signal Strength Indication) 값을 기반으로 한 거리 측정방식과 초음파 모듈을 사용한 거리 측정방식이 있다. RSSI 값을 사용하는 방식은 전파의 세기가 거리의 제곱 혹은 네 제곱에 반비례하여 줄어든다는 특징을 이용한 것이다. 하지만 이 방식은 저변의 전파나 간섭에 의해 매우 변화가 심한 RSSI 값을 기준으로 하기 때문에 큰 오차를 유발한다. 초음파 거리 측정방식의 경우 느린 전파 속도를 가진 초음파를 주로 사용한다. 송신측에서 전파를 송신하고 수신측에서 수신된 전파의 전송시간을 측정하여 해당 전송속도를 곱하면 둘 사이의 거리를 구할 수 있다. 이 기술은 초음파의 느린 전송속도 때문에 꽤 정확한 노드간의 거리 정보를 제공할 수 있다. 그러나 많은 에너지 소모, 각도에 따른 오차 문제점 때문에 사용에 한계가 있다. 이에 최근에는 RF 신호의 전송속도를 기반으로 거리를 측정할 수 있는 IEEE 802.15.4a 기술이 등장하고 독일의 Nanotron 사에서 이를 칩(Chip)으로 개발하여 쉽게 사용할 수 있게 되었다.
따라서 본 발명의 거리측정모듈(11,26)은 독일의 Nanotron 사의 nanoLOC의 제품을 사용한다.
상기 카트(20)는 도 2,4에 도시한 바와 같이 골프백 적재부(21a)와 골퍼 탑승부(21b)를 포함하는 운송부(21)와, 상기 운송부(21)를 이송하기 위한 전륜구동 모터(22a)와 좌측후륜구동 모터(22b)와 우측후륜구동 모터(22c)로 이루어진 구동부(22)와, 사방의 장애물을 감지하는 적어도 네 개의 근접센서(24) 그리고 경사각을 측정하는 기울기센서(25)를 포함하는 센서부(23)와, RF신호의 전송속도를 기반으로 거리를 측정하는 거리측정모듈(26)과, 상기 거리측정모듈(26)에서 수신하는 리모콘(10)의 위치정보, 상기 센서부(23)의 감지신호 또는 위치정보와 감지신호를 기초로 구동부(22)를 제어하는 컨트롤러(27)와, 카트(20)의 제어상태 등을 표시하는 상태 표시부(28)와, 알람을 위한 부저(29b)와, 카트들 간의 통신을 위한 무선통신부(29c)와, 영상 촬영을 위한 카메라 모듈(29d)를 포함한다.
리모콘(10)은 도 3에 도시한 바와 같이 거리측정모듈(11)과, CPU(12)와, 키패트(13)와, 파워(14)를 포함한다.
이 같은 구성으로 본 발명은 1) 리모콘(10)으로 카트(20)를 무선으로 제어하고, 2) 카트(20)는 리모콘(10)을 소지한 골퍼를 따라 적당한 간격을 유지하며 이동시키도록 하며, 3) 리모콘(10)이 카트(20)에 명령을 전달하면 카트(20)는 리모콘(10)의 명령을 우선적으로 처리하고, 4) 카트(20)는 리모콘(10)에서 무선통신을 통해 카트(20)로 제공하는 리모콘(10)의 위치정보 또는 위치계산노드(40)로부터 전송되는 리모콘(10)의 위치정보와 위치계산노드(40)로부터 제공되는 카트(20)의 위치정보를 기초로 설정된 간격을 유지하여 리모콘(10)을 추적하도록 하며, 5) 카트(20)가 움직이는 동안 근접센서(26)를 통해 장애물이 감지되면 정지 혹은 속도를 늦추고 회피할 방법을 결정해 리모콘(10)이 있는 방향으로 이동하고, 6) 기울기 센서(25)를 이용해 경사가 심한 곳은 피해갈 수 있도록 하며, 7) 수동모드일 경우 리모콘(10) 소지자의 골퍼의 조작에 의해 수동으로 카트(20)를 제어할 수 있도록 하고, 8) 어떠한 이유로 카트(20)가 움직일 수 없는 상황이 되면 부저(29b)를 통해 리모콘(10)을 소지한 골퍼에게 알릴 수 있도록 한다.
구체적으로, 도 1 내지 도 4를 참조하면, 리모콘(10) 및 카트(20)의 거리측정모듈(11,26)이 전파를 전송하면 고정노드A(31), 고정노드B(32), 고정노드C(33)가 각각 그 전파의 도달 시간을 측정하여 무선으로 이 정보를 위치계산노드(40)로 송신한다. 위치계산노드(40)에서는 이 정보를 바탕으로 리모콘(10)과 카트(20)의 위치를 계산하여 다시 무선으로 리모콘(10)과 카트(20)에 각각의 위치정보를 송신한다. 카트(20)는 이 정보를 바탕으로 리모콘(10)과의 거리 및 방향을 계산하여 리모콘(10)과의 설정간격을 유지하며 추적한다. 한편, 추적과정에서 장애물 감지 또는 경사가 심한 곳은 카트(20)의 근접센서(24)와 기울기센서(25)와 구동부(22) 및 컨트롤러(27)를 통해 인공지능으로 회피한 후 리모콘(10)을 추적하도록 하며, 미리 설계한 인공지능으로도 카트(20)의 이동이 불가능한 경우에는 부저(29b)를 통해 리모콘(10) 소지자의 골퍼에게 알려서 수동으로 조작할 수 있도록 한다.
또한, 다른 골프 카트들과 위치 및 주행 경로 정보를 교환하는 무선 통신부(29c)를 통해 주행 경로가 겹치는 골프 카트들이 존재하는 경우, 랜덤 방식으로 우선 순위를 할당하고, 우선 순위 순서대로 골프 카트들이 주행되도록 한다.
또한, 골퍼 위치(리모콘(10)의 위치)에서 해당 코스의 홀까지의 거리를 산출하여 상태 표시부(28)(LCD 등)를 통해 골퍼에게 현재 위치에서 홀까지의 거리를 제공한다. 그리고 홀까지의 거리를 기초로 골퍼에게 골프채를 추천한다.
또한, 카메라 모듈(29d)을 통해 골퍼의 스윙 모션을 촬영하여 스윙 모션을 상태 표시부(28)를 통해 골퍼에게 제공한다.
그리고 컨트롤러(27)는 리모콘(10)의 위치제어 신호(명령신호)를 입력받으면 상기 위치정보 및 감지신호를 무시하고, 상기 리모콘(10)의 위치제어 신호에 따라 구동부(22)를 우선 제어한다.
이상 본 발명이 양호한 실시예와 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 기술 분야에 속하는 자들은 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에 다양한 변경 및 수정을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 진정한 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 리모콘 20: 카트
30: 고정노드 40: 위치계산노드
21: 운송부 21a: 적재부
21b: 탑승부 22: 구동부
22a: 전륜구동 모터 22b: 좌측후륜구동 모터
22c: 우측후륜구동 23: 센서부
24: 근접센서 25: 기울기센서
26: 거리측정모듈 27: 컨트롤러

Claims (7)

  1. RF신호의 전송속도를 기반으로 거리를 측정하는 거리측정모듈이 각각 구비된 리모콘(10)과; 카트(20)와; 적어도 세 개의 고정노드(30)와; 위치계산노드(40);를 포함하되,
    상기 리모콘(10) 및 카트(20)는 RF신호를 전송하고,
    상기 적어도 세 개의 고정노드(30)는 상기 리모콘(10) 및 카트(20)에서 전송한 RF신호를 각각 수신하여 측정된 RF신호의 도달시간을 상기 위치계산노드(40)에 전송하며,
    상기 위치계산노드(40)는 상기 RF신호의 도달시간을 기초로 산출한 리모콘(10)과 카트(20)의 각각에 대한 위치정보를 상기 리모콘(10)과 카트(20)에 전송하고,
    상기 카트(20)는 상기 위치정보를 기초로 리모콘(10)과의 거리 및 방향을 산출하여 리모콘(10)과의 미리 정한 설정간격을 유지하면서 리모콘(10)을 추적하기 위하여,
    골프백 적재부(21a)와, 골퍼 탑승부(21b)를 포함하는 운송부(21)와,
    상기 운송부(21)를 이송하기 위한 전륜구동 모터(22a)와, 좌측후륜구동 모터(22b)와, 우측후륜구동 모터(22c)로 이루어진 구동부(22)와,
    사방의 장애물을 감지하는 적어도 네 개의 근접센서(24), 그리고 경사각을 측정하는 기울기센서(25)를 포함하는 센서부(23)와,
    RF신호의 전송속도를 기반으로 거리를 측정하는 거리측정모듈(26)과,
    상기 거리측정모듈(26)에서 수신하는 리모콘(10)의 위치정보, 상기 센서부(23)의 감지신호 또는 위치정보와 감지신호를 기초로 구동부(22)를 제어하는 컨트롤러(27)와,
    다른 카트의 위치 및 주행경로 정보를 교환하는 무선 통신부(29c)와,
    리모콘(10)의 위치정보를 이용하여 리모콘(10)을 추적하여 골퍼의 스윙 모션을 디스플레이하도록 리모콘(10) 근방을 촬영하는 카메라 모듈(29d)을 포함하고,
    상기 카트(20)의 컨트롤러(27)는
    다른 카트의 위치 및 주행경로 정보를 기초로 카트 서로 간의 충돌을 회피하도록 제어하고,
    미리 저장된 골프장의 각 코스의 홀의 위치값과, 상기 리모콘(10)의 위치정보 값을 기초로 홀과 리모콘(10)과의 거리를 제공하며,
    상기 홀과 리모콘(10)과의 거리를 기초로 골프채 종류를 추천하는 기능을 제공하고,
    리모콘(10)의 위치제어 신호를 입력받으면 상기 위치정보 및 감지신호를 무시하고, 상기 리모콘(10)의 위치제어 신호에 따라 구동부(22)를 우선 제어하는 것을 특징으로 하는 RF 전송속도 기반 위치측정시스템을 이용한 골프 필드용 무선 조정 카트 제어 시스템.


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