KR101648218B1

KR101648218B1 - Ｒｆｉｄ 전파환경 측정 시스템 및 그 방법

Info

Publication number: KR101648218B1
Application number: KR1020090124406A
Authority: KR
Inventors: 조영빈
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2009-12-15
Filing date: 2009-12-15
Publication date: 2016-08-12
Also published as: KR20110067708A

Abstract

본 발명은 RFID 전파환경 측정 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 측정 공간상에 위치되어 RFID 리더로부터 전송된 무선신호에 따라 웨이크업되어 수신신호의 세기를 측정하고, 상기 RFID 리더의 명령에 따라 자신의 고유 식별정보와 측정된 수신신호 세기를 RFID 리더로 전송하는 태그들과, 상기 측정 공간상에 위치한 적어도 하나 이상의 태그로 웨이크업 신호를 전송한 후 각 태그로부터 수신신호 세기를 순차적으로 획득하는 RFID 리더, 및 상기 RFID 리더로부터 전송된 태그별 수신신호 세기를 각 태그별로 설정된 위치데이터와 맵핑한 후 각 태그 사이의 임의의 위치에 대한 수신신호 세기를 획득하고, 획득된 위치별 수신신호 세기를 전파분포 데이터로 변환하여 디스플레이하는 컴퓨터를 포함한다.

RFID, 전파환경, 모니터링, 태그, 수신신호세기, 위치 데이터

Description

ＲＦＩＤ 전파환경 측정 시스템 및 그 방법{SYSTEM AND METHOD FOR MEASURING A RFID FIELD ENVIRONMENT}

본 발명은 RFID 전파환경 측정 시스템에 관한 것으로, 특히 현장에 RFID 리더 및 안테나를 설치하기 전에 RFID 전파환경을 탐지하기 위한 RFID 전파환경 측정 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

RFID(Radio Frequency Identification)는, 일정 주파수대역에서 무선으로 데이터를 주고받는 무선인식 시스템에 적용되어, 제품에 관한 각종 정보를 담은 전자칩을 일컫는다.

이러한 RFID 시스템은, 데이터를 저장하는 RFID 태그와, 전파를 송수신하는 안테나를 통해 RFID 태그에 저장된 데이터를 읽거나 해당 RFID 태그에 소정 데이터를 기록하는 리더(reader)로 구성된다. 용도에 따라 물품관리 RFID, 물류/배송용 RFID, 생산품관리 RFID, 창고물품관리 RFID, 도서관리 RFID, 출입관리 RFID 등이 있다.

RFID의 태그에 태그식별자(예컨대, 태그 ID)가 기록되고, 이를 RFID 리더에 접근시키면 RFID 태그에 구성된 안테나를 통해 해당 RFID 태그에 저장된 태그식별자가 RFID 리더로 전송되어 RFID 태그를 인식하게 된다.

상기와 같은 RFID 리더는 사업장 내의 특정 시설로 물품, 사람, 도서 등의 관리와 입출입을 차단하기 위하여 해당 시설의 특정 위치나 출입문에 고정 설치되는 것이 일반적이다.

상기 RFID의 경우 UHF 대역(900㎒)의 RFID 태그를 식별하며, 통상 수십m까지 인식하는 것이 가능하다.

상기와 같은 RFID 리더 및 그 안테나를 현장에 설치하기 전에, RFID 리더의 안테나의 설치위치와 개수 및 구조 등을 정확하게 예측하여 RFID 인식율을 높이기 위하여 RFID 전파환경을 탐지하는 것이 필요하다.

즉, UHF 대역의 태그는 부착되는 물품의 소재(금속, 플라스틱 등)와 RFID 안테나의 설치 상태, 및 태그와의 궁합 등 다양한 요소에 의해 리딩 거리와 정확도가 변하는 문제점이 발생되며, 이에 따라 RFID의 안정적인 사용을 위해 전파환경에 대한 사전 테스트가 필수적이다.

본 발명은 현장에 RFID 리더 및 그 안테나를 설치하기 전에, 현장의 RFID 전파환경을 탐지하여 RFID 안테나의 설치위치와 개수 및 구조 등을 정확하게 예측함 으로써, RFID 인식 오류를 최소화할 수 있는 RFID 전파환경 측정 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 RFID 전파환경을 간단한 시스템을 통해 탐지함으로써, 탐지 효율을 높일 수 있는 RFID 전파환경 측정 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전파환경 측정 시스템은, 측정 공간상에 위치되어 RFID 리더로부터 전송된 무선신호에 따라 웨이크업되어 수신신호의 세기를 측정하고, 상기 RFID 리더의 명령에 따라 자신의 고유 식별정보와 측정된 수신신호 세기를 RFID 리더로 전송하는 태그들; 상기 측정 공간상에 위치한 적어도 하나 이상의 태그로 웨이크업 신호를 전송한 후 각 태그로부터 수신신호 세기를 순차적으로 획득하는 RFID 리더; 및 상기 RFID 리더로부터 전송된 태그별 수신신호 세기를 각 태그별로 설정된 위치데이터와 맵핑한 후 각 태그 사이의 임의의 위치에 대한 수신신호 세기를 획득하고, 획득된 위치별 수신신호 세기를 전파분포 데이터로 변환하여 디스플레이하는 컴퓨터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 태그들은 플레이트 상에 일정 간격으로 매트릭스 형태로 배치되고, 상기 측정 공간상에는 태그가 매트릭스 형태로 배치된 플레이트가 일정 간격으로 복수개 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전파환경 측정 방법은, 컴퓨터는 RFID 전파환경을 모니터링하고자 하는 공간에 배치된 적어도 하나 이상의 태그들에 대한 위치 데이터를 각각 생성하는 단계; RFID 리더는 상기 컴퓨터의 제어신호에 따라 일정 거리에 배치된 태그들로 무선신호를 송출하는 단계; 상기 각 태그들은 RFID 리더로부터 전송된 무선 신호에 따라 웨이크업되어 RFID 리더로부터 수신된 신호의 세기를 각각 측정하여 저장하는 단계; 상기 RFID 리더는 각 태그들로 수신신호 세기를 순차적으로 요청하여 획득한 후 획득된 태그별 수신신호 세기를 컴퓨터로 전송하는 단계; 상기 컴퓨터는 태그별 수신신호 세기를 미리 생성된 위치 데이터와 맵핑하여 화면상에 디스플레이하고, 인접된 태그 사이의 중간 위치에 대한 수신신호 세기를 보간법에 의해 획득하는 단계; 및 상기 획득된 위치별 수신신호 세기를 3차원 공간에 대한 전파분포 데이터로 변환하여 화면상에 디스플레이하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 컴퓨터는 각 태그의 위치 데이터를 생성할 때, 사용자에 의해 입력된 태그간 간격 정보 및 RFID 리더와 플레이트 간의 거리 정보에 따라 각 태그의 위치 데이터를 생성하고, 상기 컴퓨터는 화면상에 디스플레이된 3차원 전파분포 데이터를 해석하여 전파가 왜곡되거나 널(Null)이 발생하는 지점에 소정의 마크를 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 공간에 배치된 태그들은 플레이트 상에 일정 간격으로 매트릭스 형태로 배열되고, 상기 태그가 매트릭스 형태로 배열된 플레이트가 공간상에 일정 간격으로 복수개 설치되는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 현장에 RFID 리더 및 안테나를 설치하기 전에 현장의 RFID 전파환경을 탐지하여 RFID 안테나의 설치위치와 개수 및 구조 등을 정확하게 예측하여 RFID 인식 오류를 최소화할 수 있고, 또한 RFID 전파환경을 간단한 시스템을 통해 탐지함으로써, 탐지 효율을 높일 수 있는 이점이 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명에 의한 RFID 전파환경 측정 시스템을 나타낸 도면으로서, 태그(100)와 RFID 리더(200) 및 컴퓨터(300)를 포함하여 이루어져 있다.

태그(100; Tag1~Tag6)는 측정 공간상에 위치되어 RFID 리더(200)로부터 전송된 무선신호에 따라 웨이크업되어 수신신호의 세기를 측정하고 RFID 리더(200)의 리드 명령에 따라 해당 태그(100)의 식별 정보와 측정된 수신신호 세기를 RFID 리더(200)로 전송한다. 일반적으로 RFID 리더(200)에 근접한 태그일수록 RFID 리 더(200)로부터 수신된 신호의 세기(dBm)가 더 클 것이다.

RFID 리더(200)는 측정 공간상에 위치한 적어도 하나 이상의 태그(100)로 웨이크업 신호를 전송한 후 각 태그(100)로부터 수신신호 세기를 획득하여 컴퓨터(300)로 전송한다.

컴퓨터(300)는 상기 RFID 리더(200)로부터 전송된 태그별 수신신호 세기를 설정된 위치데이터와 맵핑한 후 각 태그(100) 사이의 임의의 위치에 대한 수신신호 세기를 보간법(Interpolation)을 이용하여 획득하고, 획득된 수신신호 세기를 공간상의 그래픽으로 변환하여 디스플레이한다.

상기에서 태그(100)는 공간상의 임의의 위치에 설치되는 데, 측정의 정확성을 위하여 도 2a와 같이 플레이트(10; plate)에 일정 간격으로 고정 설치되는 것이 바람직하다. 상기 플레이트(10)에는 다수의 태그(100; Tag1-1~Tag3-7)가 고정 설치되는 데, 각 태그(100; Tag1-1~Tag3-7)는 대략 10cm 내지 30cm 정도의 간격으로 설치될 수 있다. 물론, 상기 태그들(Tag1-1~Tag3-7)의 식별정보는 서로 다르다.

상기에서 각 태그(100)가 플레이트(10)에 일정 간격으로 고정 설치되므로, RFID 리더(200)의 안테나(201)와 상기 플레이트(10) 간의 거리를 알면 각 태그(; Tag1-1~Tag3-7)의 공간상의 위치를 알 수 있다. 이와 같은 플레이트(10)는 사용자에 의해 RFID 리더(200)의 안테나(201)로부터 상하좌우로 위치 이동되고, RFID 리더(200)는 특정 공간에 위치된 플레이트(10)의 각 태그(Tag1-1~Tag3-7)로부터 수신신호 세기에 대한 정보를 획득하여 공간상의 RFID 전파환경을 모니터링하게 된다.

아울러, 본 발명에서는 도 2a와 같이 1개의 플레이트(10)를 공간상에 설치하 여 각 태그(Tag1-1~Tag3-7)의 전파 상태를 측정할 수도 있지만, 도 2b와 같이 복수의 플레이트(10a~10d)를 공간상에 일정 간격으로 동시에 설치하여 각 태그들(100)의 RFID 전파 상태를 측정할 수도 있다. 이때 모든 태그(100)는 고유한 식별정보를 갖고 있다.

도 2a의 경우에는 단일 플레이트(10)로 인해 제한된 공간의 RFID 전파환경을 측정하게 되나, 도 2b의 경우에는 다수의 태그(100)가 배치된 복수의 플레이트(10a~10d)가 공간상에 중첩 설치되어 있는 상황이여서, 실제 현장의 상황과 유사할 뿐만 아니라 각 플레이트(10a~10d)에 배치된 태그들 간의 전파간섭 상황도 측정할 수 있는 특징이 있다. 물론, 도 2b에 의한 전파 측정은 정확성과 시간적인 측면에서 도 2a보다 훨씬 효율적이지만 태그를 많이 필요로 한다는 단점이 있다.

기존의 전파환경 측정 시스템은 전파의 도래 방향과 필드(Field)의 측정 안테나를 전후, 좌우, 상하로 이동시키면서 각 위치의 전파 상태를 측정하고, 이 자료를 컴퓨터의 분석 소프트웨어를 이용하여 확인한다. 이는 특정 지점에서 태그를 RFID 리더에서 읽을 수 있는지에 대한 확인이 가능하다.

하지만, 기존의 모니터링 시스템은 부피가 커서 현장에 직접 설치하기가 어렵고, 고가의 스캐닝 장비 및 DSP 처리 시스템을 포함한다. 또한 이와 같은 전파환경 테스트는 실제적인 현장 환경에 RFID 장비를 설치하고 사용자가 직접 여러가지 조건에서 수신신호 세기에 대한 테스트를 반복해야 하므로 시간과 비용적인 측면에서 큰 장애가 있으며, 매우 많은 데이터량에 의해 데이터 처리 시간이 많이 소요됨과 아울러 불필요없는 공간까지 모두 스캐닝하게 되므로 많은 시간이 소요된다.

도 3은 본 발명의 실시예에 의한 RFID 리더의 세부 구성을 나타낸 도면으로서, 안테나(201), RFID 송수신부(210), 제어부(220), 메모리(230) 및 통신 인터페이스(240)를 포함하여 구성될 수 있다.

안테나(201)는 UHF 대역의 채널을 통하여 웨이크업 정보를 복수의 태그(100)로 송신하거나 각 태그(100)로부터 고유 식별정보 및 수신신호 세기에 대한 정보를 수신하는데, RFID 리더(200)의 안테나(201)와 태그(100)의 안테나는 RFID 채널 상에서 상호 감지 기능을 수행하게 된다.

상기 RFID 송수신부(210)는 변조부와 복조부(미 도시함)를 포함하여 구성되어 있는 데, 웨이크업 명령과 리드 및 라이트 정보가 변조부를 통하여 RF신호로 변조되면 이를 안테나(201)를 통해 태그(100)로 송신한다. 상기 복조부는 안테나를 통해 수신된 태그(100)의 정보를 디지털데이터로 복조하여 제어부(220)로 전달한다.

제어부(220)는 RFID 송수신부(210)를 통해 측정 공간상에 위치한 각 태그(100)들을 웨이크업시킴과 아울러 각 태그(100)로부터 전송된 고유 식별정보 및 수신신호 세기에 대한 정보를 메모리(230)에 일시 저장한 후 통신 인터페이스(240)를 통해 접속된 컴퓨터(300)로 전송하게 된다.

상기 통신 인터페이스(240)는 USB 커넥터와 같은 시리얼 유선 인터페이스(241) 또는 무선 랜과 블루투스, 지그비 또는 UWB와 같은 근거리통신 모듈(245)이 될 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 의한 태그의 세부 구성을 도시한 기능 블록도로 서, 태그(100)는 안테나(101), 송수신부(110), 신호세기검출부(120), 아날로그디지털변환부(130), 신호처리부(140), 제어부(150), 메모리(160) 및 전압조정부(170) 등을 포함하여 구성된다.

안테나(101)는 RFID 리더(200)의 안테나(201)와 UHF 대역의 무선신호를 송수신하는 역할을 수행한다.

송수신부(110)는 수신부(111)와 송신부(115)로 이루어져 있는 데, 수신부(111)는 안테나(101)를 통해 수신된 고주파 신호를 증폭하여 복조하는 복조기(Demodulator)이고, 송신부(115)는 입력된 아날로그 신호를 고주파 신호로 변환 및 증폭하여 안테나(101)로 전달하는 변조기(Modulator)이다.

상기 송신부(115)는 상기 수신부(111)를 통해 수신된 신호의 응답 신호 또는 메모리(160)에서 추출된 수신신호 세기를 상기 안테나(101)를 통해 상기 RFID 리더(200)로 전송하기 위한 소정의 고주파 신호로 변환하는 변조기(Modulator)로서, 상기 수신부(111)를 통해 소정의 신호가 수신되는 경우 미리 정의된 소정의 응답신호를 생성(back scatter 방식)하여 상기 안테나(101)를 통해 상기 RFID 리더(200)로 전송하기 위한 고주파 신호를 생성한다. 또한, 송신부(115)는 상기 제어부(150)가 생성하거나 메모리(160)로부터 소정의 정보 또는 데이터를 상기 안테나(101)를 통해 상기 RFID 리더(200)로 전송하기 위한 고주파 신호를 생성한다.

상기 송신부(115)는 태그(100)의 정보를 RF신호로 변조하고, 변조된 태그(100)정보를 안테나(101)를 통하여 송신하는 데, 수동 방식인 경우에는 후방 산란(back scatter) 방식으로 송신하고, 능동 방식인 경우에는 발진회로를 이용하여 송신한다.

신호세기검출부(120)는 수신부(111)를 통해 수신된 신호의 세기를 측정하여 출력하고, 아날로그디지털변환부(130)는 신호세기검출부(120)를 통해 측정된 수신신호 세기를 디지털 신호로 변환하게 된다. 즉, 아날로그디지털변환부(130)는 데시벨(dBm)과 같은 전력레벨을 디지털 신호인 전압레벨로 변환하게 된다.

신호처리부(140)는 수신부(111)를 통해 입력된 신호를 디코딩하여 디지털 신호로 변환하거나 제어부(150)로부터 입력된 디지털 신호를 인코딩하여 아날로그 신호로 변환한다.

상기 제어부(150)는 태그(100)의 전반적인 기능을 제어하며, 상기 수신부(111)를 통해 상기 RFID 리더(200)의 요청에 대응하여 수신된 신호를 판독하여 상기 수신된 신호에 대응하는 제어 기능을 수행한다. 또한 제어부(150)는 상기 신호세기검출부(120)와 아날로그디지털변환부(130)를 통해 입력된 수신신호 세기를 메모리(160)에 저장함과 아울러 상기 신호처리부(140)를 통해 입력된 수신된 신호에 대응하는 소정의 응답 신호를 독출, 또는 상기 메모리(160)로부터 수신된 신호에 대응하는 소정의 정보(고유 식별정보와 수신신호 세기)를 추출하여 상기 송신부(115)를 통해 상기 RFID 리더(200)로 전송하는 것을 제어한다.

메모리(160)에는 측정된 수신신호 세기와 자신의 고유 식별정보 및 EPC 표준 정보 등이 각각의 저장영역에 저장된다. 이는, 메모리(160)에 라이트(write) 또는 리드(read)하는 정보의 종류에 따라 저장영역의 영역 지정이 필요할 수도 있음을 의미한다. 상기 메모리(160)에 저장된 고유 식별정보는 RFID 리더(200)가 태 그(100)를 식별할 수 있도록 하는 ID 정보로서, 예를 들면 맥(MAC) 어드레스 정보가 사용될 수 있다.

전압조정부(170)는 송수신부(110)를 통해 입력된 고주파 신호를 일정한 전압으로 조정하여 제반 회로로 공급하게 된다. 전압조정부(170)를 통해 출력된 전원은 제어부(150)와 메모리(160) 이외의 회로 블록으로 공급될 수 있다.

보조전원부(180)는 제어부(150)와 메모리(160)로 동작 전원을 공급하는 배터리 또는 커패시터로 구성될 수 있다.

물론, 필요에 따라 전원부(170, 180)를 다양하게 이원화할 수 있는 데, 예컨대 메모리(160)는 보조전원부(180)에 의해 동작되도록 구성하고, 송수신부(110)와 신호세기검출부(120), 아날로그디지털변환부(130), 신호처리부(140) 및 제어부(150)는 무선 신호의 전파 에너지에 의해 구동되도록 구성할 수도 있다.

태그(100)는 안테나(101)와 전원부(170, 180)의 구동방식에 따라 능동(active) 방식과 수동(passive) 방식으로 분류되는데, 능동 방식은 안테나(101)에 발진회로가 연결되어 태그 정보를 송신하고, 전원부에는 배터리를 구비하여 발진회로로 전원을 제공한다. 또한, 수동 방식은 전원부가 RFID 리더(200)로부터 전달되는 무선신호의 전파 에너지를 이용하여 전원을 재생시키는 방식이며, 수신부(111)에 설치된 검파용 다이오드가 무선신호를 증폭하여 DC전압으로 정류하고 정류된 DC전압은 각종 전원으로 사용된다.

태그(100)의 경우 전력소모 측면에서 기본적으로 수동형(passive type)으로 설계하는 것이 바람직하지만, 제어부(150)와 메모리(160)를 구동시키기 위하여 보 조전원부(180)를 추가 설치하여 세미 타입의 수동(Semi-passive)형으로 작동시킬 수가 있다.

본 발명에서는 태그(100)를 도 4와 같이 세미 타입의 수동형으로 구성하는 데, 이는 특정 태그를 실시간으로 연결하여 통신할 수 있으며, 슬립모드에서 전류소모가 수 ㎂ 정도로 적고, 웨이크업(Wake-up)시에도 저전력으로 가능하다는 특징이 있다.

상기에서 RFID 리더(200)와 태그(100)의 상호 인증 및 인식 과정은 UHF 대역(900MHz)의 산업표준으로 사용되는 EPC class, EPC Gen2 또는 ISO 18000-6 Type C 표준 등을 준용할 수 있으며, 그 외의 통신 프로토콜을 사용하는 것도 가능하다.

예컨대, RFID 리더(200)와 태그(100)의 통신 순서는, 먼저 RFID 리더(200)는 선택한 태그(100)의 군을 인식하고, 쿼리 명령(Q값, 세션코드 포함)을 태그(100) 군으로 브로드 캐스팅한다. 만일, 동일한 세션코드를 갖는 한 개 이상의 태그(100)가 응답할 경우 RFID 리더(200)는 타임 슬롯(Time Slot)을 설정하게 된다.

즉, RFID 리더(200)는 각 태그(100)에 슬롯 카운터 파라미터(Q)를 보내서 순서를 지정하게 된다. 쿼리 명령을 받은 태그(100)는 0∼2^Q-1 범위 내의 랜덤값(RN16)을 선택하고 선택된 값을 슬롯 카운터로 설정한다. 태그(100)의 슬롯 카운터가 0이 되면 즉시 응답하며, 0이 아닐 경우에는 슬롯 카운터를 1씩 감소시키면서 RFID 리더(200)의 명령 대기하게 된다.

상기 타임 슬롯은 근거리 무선통신의 기준 시간을 지칭하는 것으로, 클록과 동일한 개념이다. 따라서, 근거리 무선통신의 모든 동작은 타임 슬롯에 의해서 시간을 맞추게 되는데, 이 타임 슬롯은 통신 방식과 규격에 따라 단위 시간이 서로 다를 수 있다.

이와 같이 구성된 전파환경 측정 시스템의 동작 과정을 도 5의 절차도를 이용하여 살펴보면 아래와 같다.

먼저, UHF 대역의 RFID 전파환경을 모니터링하고자 하는 현장에 RFID 리더(200)를 설치하고, RFID 리더(200)를 설치하고 일정 거리에 도 2a 또는 도 2b와 같은 다수의 태그(100)가 일정 간격으로 배열된 플레이트(10 또는 10a~10d)를 설치한다.

상기와 같이 현장에 RFID 리더(200)와 다수의 태그가 배치된 플레이트(10)를 설치한 후 컴퓨터(300)는 사용자에 의해 입력된 태그간 간격 정보 및 RFID 리더(200)와 플레이트(10) 간의 거리 정보에 따라 전파측정 GUI(Graphical User Interface) 상에 각 태그(100)의 위치 데이터(좌표)를 생성하여 설정하게 된다(S1). 상기에서 각 태그(100; Tag1-1~Tag3-7)가 플레이트(10)에 일정 간격으로 고정 설치되므로, RFID 리더(200)의 안테나(201)와 상기 플레이트(10) 간의 거리를 알면 각 태그(100)의 공간상의 위치를 알 수 있다.

이어, RFID 리더(200)는 안테나(201)를 통해 플레이트(10)에 배치된 태그(100)로 브로드 캐스팅을 위한 UHF 대역의 무선 신호를 송출한다(S2). 여기서, RFID 리더(200)는 컴퓨터(300)의 제어신호에 따라 플레이트(10)에 배치된 태그(100)로 무선 신호를 송출할 수 있다.

플레이트(10)에 배치된 각 태그들(100)은 RFID 리더(200)로부터 전송된 무선 신호에 따라 웨이크업되고(S3), 각 태그들(100)은 수신된 신호의 세기를 측정하여 메모리(160)에 저장하게 된다(S4).

이어, 각 태그들(100)은 메모리(160)에 저장된 자신의 고유 식별정보를 리드하여 RFID 리더(200)로 전송하게 된다(S5).

RFID 리더(200)는 각 태그(100)로부터 전송된 고유 식별정보에 따라 각 태그들을 인식하게 되고(S6), 인식된 각 태그(100)로 수신신호 세기를 순차적으로 요청하게 된다(S7). 여기서, RFID 리더(200)와 태그(100)의 상호 인증 및 인식 과정은 UHF 대역(900MHz)의 산업표준으로 사용되는 EPC class, EPC Gen2 또는 ISO 18000-6 Type C 표준 등을 따를 수 있다.

이어, RFID 리더(200)로부터 수신신호 세기의 전송을 요청받은 태그(100)는 메모리(160)에 저장된 수신신호 세기를 추출하고, 추출된 수신신호 세기에 대한 정보를 RFID 리더(200)로 전송하게 된다(S8, S9).

이에 따라 RFID 리더(200)는 태그별로 수신된 수신신호 세기를 메모리(230)에 저장하고(S10), 모든 태그(100)로부터 수신신호 세기에 대한 정보가 수신되면 저장된 태그별 수신신호 세기를 컴퓨터(300)로 전송하게 된다(S11). 여기서, 상기 RFID 리더(200)는 태그별 수신신호 세기에 대한 정보를 시리얼 통신 또는 근거리 무선통신 방식으로 컴퓨터(300)에 전송할 수 있다.

컴퓨터(300)는 RFID 리더(200)로부터 전송된 태그별 수신신호 세기를 도 6a와 같이 설정된 위치 데이터(좌표)와 맵핑하여 화면상에 배열하게 된다(S12). 즉, 컴퓨터(300)는 도 6a와 같이 RFID 리더(200)로부터 수신된 고유 식별정보에 의한 태그별 수신신호 세기(RSSI)와 미리 설정된 위치 데이터를 서로 맵핑하여 화면상에 디스플레이하게 된다.

이어, 컴퓨터(300)는 인접된 태그 사이의 중간 위치에 대한 수신신호 세기를 보간법에 의해 계산하여 획득하게 된다(S13). 예컨대, 도 6b와 같이 제1 태그에서 측정된 수신신호 세기가 9이고, 제2 태그에서 측정된 수신신호 세기가 10이고, 제3 태그에서 측정된 수신신호 세기가 8일 경우, 제1 태그와 제2 태그 사이의 중간 위치에 대한 보간값은 9.5가 될 것이고, 제2 태그와 제3 태그 사이의 중간 위치에 대한 보간값은 9가 될 것이다. 이와 같은 방식으로 인접된 태그 사이의 임의의 위치에 대한 보간값을 획득한다.

이와 같은 방식으로 측정하고자 하는 공간에서 도 2a와 같은 플레이트(10)를 전후좌우로 이동시키면서 특정 위치에 대한 수신신호 세기와 그 보간값을 얻으면 3차원 공간에 대한 전파분포 데이터를 확보할 수 있으며, 이를 화면상에 도 7과 같이 디스플레이한다(S14). 물론, 도 2b와 같이 복수의 플레이트(10a~10d)를 공간상에 설치할 경우 보다 넓은 공간에 대한 3차원 전파분포 데이터를 보다 빠르고 쉽게 획득할 수 있으며, 전후 플레이트(10a~10d)에 설치된 태그 간의 전파 간섭 여부와 그 정도도 쉽게 파악할 수 있는 특징이 있다.

여기서, 컴퓨터(300)는 3차원 전파분포 데이터를 해석하여 전파가 왜곡되거나 널(Null)이 발생하는 지점에 소정의 마크를 표시하여 이상 지점에 대한 위치를 사용자가 정확하게 알 수 있도록 한다.

따라서, 본 발명은 설치 조건, 주변 환경 등 현장의 다양한 변수에 대해 태그 인식률의 변화를 사전 테스트하는 시간과 수고를 크게 줄일 수 있고, 시각화된 데이터를 기반으로 현장에 적절한 RFID 리더 및 안테나를 선정할 수 있다.

그리고, 태그에서 직접 전파 수신 세기를 감지하므로 빠른 데이터의 확보 가능하고, 다량의 태그를 공간상에 배치하여 전체 전파분포를 실시간으로 스캐닝하는 것이 가능함과 아울러 데이터 값을 GUI에 표시하여 전체 전파분포를 실시간으로 확인하는 것이 가능하다.

또한, 비연속적 수신신호 세기에 대한 데이터를 보간법을 이용하여 임의의 위치에 대한 수신신호 세기를 계산하여 획득함에 따라 전 공간에 대해 빠르고 정확하게 시뮬레이션하는 것이 가능하고, 매우 저렴한 장비로 전파환경을 모니터링하는 것이 가능하다.

상기의 본 발명은 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 기술 범위 내에서 상기 본 발명의 상세한 설명과 다른 형태의 실시예들을 구현할 수 있을 것이다. 여기서 본 발명의 본질적 기술범위는 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 RFID 전파환경 측정 시스템을 나타낸 도면이다.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에 의한 공간상의 태그 설치 방법을 각각 나타낸 도면이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 의한 RFID 리더의 세부 구성을 도시한 도면이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 의한 태그의 세부 구성을 도시한 기능 블록도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 의한 전파환경 측정 시스템의 동작 과정을 나타낸 절차도이다.

도 6a 및 도 6b는 본 발명에 의한 컴퓨터의 처리예를 각각 나타낸 도면이다.

도 7은 본 발명에 의한 3차원 전파분포 그래프를 나타낸 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

100: 태그 200: RFID 리더

201: 리더 안테나 300: 컴퓨터

Claims

RFID 안테나의 설치위치와 개수를 예측하기 위한 전파환경을 시뮬레이션하는 RFID 전파환경측정시스템에 있어서,

측정 공간상에 위치하는 플레이트에 일정 간격으로 배치시키고, RFID 리더로부터 전송된 무선신호에 따라 웨이크업되어 수신신호의 세기를 측정하고, 상기 RFID 리더의 명령에 따라 자신의 고유 식별정보와 측정된 수신신호 세기를 RFID 리더로 전송하는 다수개의 태그들;

상기 다수개의 태그로 웨이크업 신호를 전송한 후 각 태그로부터 수신신호 세기를 순차적으로 획득하는 RFID 리더; 및

상기 RFID 리더로부터 전송된 태그별 수신신호 세기를 각 태그별로 설정된 위치데이터와 맵핑한 후 각 태그 사이의 임의의 위치에 대한 수신신호 세기를 획득하고, 획득된 위치별 수신신호 세기를 전파분포 데이터로 변환하여 디스플레이하는 컴퓨터를 포함하고,

상기 컴퓨터는 각 태그의 위치 데이터를 생성할 때, 사용자에 의해 입력된 태그 간 간격 정보 및 RFID 리더와 플레이트 간의 거리 정보에 따라 각 태그의 위치 데이터를 생성하고, 측정하고자 하는 공간 내에서 상기 적어도 하나 이상의 플레이트를 상하좌우로 위치 이동시키면서 태그별 수신신호 세기를 검출하고, 이에 기초해서 측정 공간 내의 RFID 전파환경을 시뮬레이션 하는 것을 특징으로 하는 RFID 전파환경 측정 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 태그들은 플레이트 상에 일정 간격으로 매트릭스 형태로 배치되는 RFID 전파환경 측정 시스템.
제 2 항에 있어서,

상기 측정 공간상에는 태그가 매트릭스 형태로 배치된 플레이트가 일정 간격으로 복수개 설치되는 RFID 전파환경 측정 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 태그는 세미 타입의 수동형인 RFID 전파환경 측정 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 RFID 리더는 UHF 대역을 이용하여 태그와 통신하는 RFID 전파환경 측정 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 RFID 리더는 시리얼 통신 또는 근거리 무선통신 방식으로 컴퓨터와 통신하는 RFID 전파환경 측정 시스템.
RFID 안테나의 설치위치와 개수를 예측하기 위한 전파환경을 시뮬레이션하는 RFID 전파환경측정방법에 있어서,

다수개의 태그들이 배치되고, RFID 전파환경을 모니터링하고자 하는 공간에 적어도 하나 이상의 플레이트를 위치시키고, 컴퓨터는 상기 플레이트 상에 배치된 다수개의 태그들에 대한 위치 데이터를 각각 생성하는 단계;

RFID 리더는 상기 컴퓨터의 제어신호에 따라 일정 거리에 배치된 태그들로 무선신호를 송출하는 단계;

상기 각 태그들은 RFID 리더로부터 전송된 무선 신호에 따라 웨이크업되어 RFID 리더로부터 수신된 신호의 세기를 각각 측정하여 저장하는 단계;

상기 RFID 리더는 각 태그들로 수신신호 세기를 순차적으로 요청하여 획득한 후 획득된 태그별 수신신호 세기를 컴퓨터로 전송하는 단계;

상기 컴퓨터는 태그별 수신신호 세기를 미리 생성된 위치 데이터와 맵핑하여 화면상에 디스플레이하고, 인접된 태그 사이의 중간 위치에 대한 수신신호 세기를 보간법에 의해 획득하는 단계; 및

상기 획득된 위치별 수신신호 세기를 3차원 공간에 대한 전파분포 데이터로 변환하여 화면상에 디스플레이하는 단계를 포함하고,

상기 컴퓨터는 각 태그의 위치 데이터를 생성할 때, 사용자에 의해 입력된 태그 간 간격 정보 및 RFID 리더와 플레이트 간의 거리 정보에 따라 각 태그의 위치 데이터를 생성하고, 측정하고자 하는 공간 내에서 상기 적어도 하나 이상의 플레이트를 상하좌우로 위치 이동시키면서 태그별 수신신호 세기를 검출하고, 이에 기초해서 측정 공간 내의 RFID 전파환경을 시뮬레이션 하는 것을 특징으로 하는 RFID 전파환경 측정 방법.
삭제
제 7 항에 있어서,

상기 컴퓨터는 화면상에 디스플레이된 3차원 전파분포 데이터를 해석하여 전 파가 왜곡되거나 널(Null)이 발생하는 지점에 소정의 마크를 표시하는 단계를 포함하는 RFID 전파환경 측정 방법.
제 7 항에 있어서,

상기 다수개의 태그들은 플레이트 상에 일정 간격으로 매트릭스 형태로 배열된 것인 RFID 전파환경 측정 방법.
제 10 항에 있어서,

상기 태그가 매트릭스 형태로 배열된 플레이트가 공간상에 일정 간격으로 복수개 설치되는 RFID 전파환경 측정 방법.
제 7 항에 있어서,

상기 RFID 리더는 UHF 대역을 이용하여 태그와 통신하는 RFID 전파환경 측정 방법.
제 7 항에 있어서,

상기 RFID 리더는 시리얼 통신 또는 근거리 무선통신 방식으로 컴퓨터와 통신하는 RFID 전파환경 측정 방법.