KR101652396B1

KR101652396B1 - 초음파를 이용한 무선통신 장치 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR101652396B1
Application number: KR1020150040239A
Authority: KR
Inventors: 이재철; 조재완; 최유락; 김재희; 최영수
Original assignee: 한국원자력연구원
Priority date: 2015-03-23
Filing date: 2015-03-23
Publication date: 2016-08-31

Abstract

본 발명은 초음파를 이용하여 무선통신을 수행하는 것이 가능한 무선통신 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 초음파를 이용한 무선통신 장치는, 초음파를 이용하여 데이터를 송수신하는 통신부 및 격벽의 일 면에 부착된 상태에서, 초음파를 이용하여 상기 격벽을 통해 상기 격벽의 타면에 구비된 무선통신 장치와 데이터를 송수신하도록 상기 통신부를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

초음파를 이용한 무선통신 장치 및 그 제어방법{WIRELESS COMMUNICATION DEVICE USING ULTRASONIC WAVES AND METHOD FOR CONTROLLING THE SAME}

본 발명은 초음파를 이용하여 무선통신을 수행하는 것이 가능한 무선통신 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

무선통신(wireless communication)이란 전파를 이용해 선에 의한 연결 없이 원격지에 정보를 전달하는 통신기술을 말한다. 이에 포함되는 기술로는 마이크로웨이브 전송기술, 안테나 설계기술, 레이더 기술, 이동통신기술, 위성통신기술, 근거리 무선통신기술 등을 모두 포함한다.

일반적으로, 전파는 3000GHz 이하의 주파수를 갖는 전자파로 규정된다. 주파수가 3000GHz를 넘어서면 원적외선 영역으로 들어가게 되므로 전파의 범주를 벗어나게 된다. 전파란 본질적으로 교류전원을 두 개의 마주보는 도체에 연결했을 때, 이 도체들 사이를 흐르는 변위전류를 말한다. 이때 이 도체들을 안테나와 같이 배치하면 전파로서 공중을 진행하여 나가게 되는 것이다.

일반적으로 전송하고자 하는 정보는 영상, 음성 및 텍스트 등의 데이터인데, 이들을 신호로 표시하면 상대적으로 매우 낮은 주파수 대역에 한정되어 있는 모습을 보인다. 이렇게 원래의 정보신호가 존재하는 낮은 주파수 대역을 기저대역(baseband)이라고 한다. 기저대역의 정보를 무선을 통해 전송하려고 하면 전파의 형태로 전송이 가능한 높은 주파수의 신호에 정보신호가 운반되도록 해야 한다. 이 과정을 변조(modulation)라 하고 운반에 이용되는 높은 주파수의 전파를 반송파(carrier)라고 한다. 변조를 기술적으로 표현하면 반송파의 진폭(amplitude), 주파수(frequency) 또는 위상(phase)을 보내고자 하는 정보신호에 따라서 변하게 하여 전송하는 것이라고 말할 수 있다.

한편, 전파를 이용하는 경우, 수중이나 금속재질로 이루어진 격벽에서는 무선통신 수행에 어려움에 있다. 또한, 전파를 이용하는 경우, 원전 안전계통 기기와 같은 경우에는 EMI(Electro Magnetic Interference)/RFI(Radio Frequency Interference) 등의 문제가 일어나게 된다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 최근에는 초음파를 이용한 무선통신기술 개발이 활발히 진행되고 있다.

(특허공고번호) 특1996-0001072

본 발명의 일 목적은 격벽을 투과하여 무선통신을 수행하는 것이 가능한 무선통신 장치 및 그 제어방법을 제공하는 데에 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 무선통신 장치는, 초음파를 이용하여 데이터를 송수신하는 통신부 및 격벽의 일 면에 부착된 상태에서, 초음파를 이용하여 상기 격벽을 통해 상기 격벽의 타면에 구비된 무선통신 장치와 데이터를 송수신하도록 상기 통신부를 제어하는 제어부를 포함한다.

일 실시 예에 있어서, 상기 통신부는, 어느 데이터를 데이터 신호로 변조하는 변조부, 상기 데이터 신호를 초음파 신호로 변환하고, 상기 변환된 초음파 신호를 송신하는 초음파 송신부, 초음파 신호를 수신하는 초음파 수신부 및 상기 수신된 초음파 신호를 복조하여, 상기 수신된 초음파 신호에 대응하는 데이터를 획득하는 복조부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에 있어서, 무선통신 장치의 주변 정보를 센싱하는 센싱부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 센싱된 주변 정보를 초음파 신호로 변환하고, 상기 변환된 초음파 신호를 상기 격벽으로 방출하도록 상기 통신부를 제어하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 격벽의 타면에 위치한 무선통신 장치로부터 송신된 초음파 신호에 근거하여, 상기 격벽의 타면쪽에 위치한 공간과 관련된 정보를 출력하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 격벽을 통해 수신되는 초음파 신호에 근거하여, 상기 무선통신 장치의 부착 위치를 결정하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에 있어서, 이동수단을 더 구비하고, 상기 제어부는, 상기 격벽을 통해 수신되는 초음파 신호의 크기에 근거하여, 상기 무선통신 장치가 상기 격벽의 일면 중 상기 격벽의 타면에 구비된 무선통신 장치가 위치한 지점에 대응되는 지점으로 이동하도록 상기 이동수단을 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 무선통신 장치의 제어방법은, 격벽을 통해 초음파신호가 수신되는 것에 근거하여 상기 무선통신 장치의 주변 정보를 센싱하는 단계, 상기 센싱된 주변 정보를 이용하여, 상기 주변 정보에 대응하는 초음파 신호를 생성하는 단계 및 상기 격벽 중 상기 무선통신 장치가 위치한 어느 하나의 면에 반대되는 면에 위치한 무선통신 장치로 상기 격벽을 통해 상기 주변 정보를 전송하도록 상기 생성된 초음파 신호를 상기 격벽으로 방출하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따르면, 초음파를 이용하여 격벽을 사이에 두고 무선통신을 수행할 수 있다. 따라서, 본 발명은 종래에 전파를 이용하여 무선통신을 수행하는 경우 금속재질의 격벽을 통과하여 무선통신을 수행할 수 없었던 문제를 해결할 수 있다.

또한, 본 발명은 격벽의 일 면에 위치한 주변 정보를 센싱하고, 상기 센싱된 주변 정보를 초음파를 이용하여 상기 격벽을 통해 상기 격벽의 타면에 위치한 무선통신 장치로 전송할 수 있다. 따라서, 본 발명은 인체에 해가 가해지는 공간(예를 들어, 원전, 원자로, 원자로 격납용기, 터빈 등) 내부의 정보를, 격벽에 의해 상기 인체에 해가 가해지는 공간과 분리된 공간에서 수신할 수 있어, 사용자의 안전성 및 편의성이 향상된다.

또한, 본 발명은 초음파를 이용하여 격벽을 통해 무선통신을 수행할 때, 상기 격벽의 일면 및 타면에 구비된 무선통신 장치가 무선통신을 수행하기에 최적화된 위치를 결정할 수 있어, 통신 송수신율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선통신 장치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선통신장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선통신장치의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선통신 장치가 구비된 격벽에 따라 서로 다른 특성을 갖는 초음파를 이용하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선통신 장치가 배치되는 위치를 결정하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도 1을 참조하면, 도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선통신 장치를 설명하기 위한 개념도이다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 무선통신 장치(100a, 100b)(또는, 100)는 격벽(W)을 통해 무선통신을 수행할 수 있다. 여기서 상기 격벽(W)은 어느 공간을 제1 공간(110a)과 제2 공간(110b)으로 분리(구획)하는 역할을 할 수 있다. 상기 격벽(W)은, 일 예로, 원전의 터빈을 형성하는 벽, 선박의 외관, 선박 내에 구비된 칸막이, 건물의 외벽, 건물에 구비된 칸막이벽 등을 포함할 수 있다. 즉, 상기 격벽(W)은 공간을 구획하는 용도로 사용되는 모든 벽을 의미할 수 있다.

상기 격벽(W)은 다양한 재질로 구성될 수 있으며, 일 예로, 금속 재질, 철 재질, 석 재질, 유리재질, 시멘트 재질, 섬유 재질, 석고 재질 등으로 형성될 수 있다.

무선통신 장치(100)는 격벽(W)의 일면과 상기 일면에 반대되는 타면에 배치될 수 있다. 도 1에 도시된 것과 같이, 제1 무선통신 장치(100a)는 격벽(W)의 일면에 배치되고, 상기 제1 무선통신 장치(100a)와 다른 제2 무선통신 장치(100b)는 상기 격벽(W)의 일면과 반대되는 타면에 배치될 수 있다.

격벽(W)에 배치된 제1 및 제2 무선통신 장치(100a, 100b)는 초음파를 이용하여 데이터를 송수신할 수 있다. 구체적으로, 무선통신 장치(100)는 격벽(W)에 배치된 상태에서, 사용자의 요청에 근거하여 또는 기 설정된 조건을 만족하는 것에 근거하여 초음파를 이용하여 격벽(W)을 통해 무선통신을 수행할 수 있다.

상기 기 설정된 조건은, 일 예로, 제1 및 제2 무선통신 장치(100a, 100b) 중 적어도 하나에서 감지되는 정보(예를 들어, 주변 정보)가 기 설정된 정보에 해당하는 경우, 초음파를 이용한 무선통신을 수행할 수 있다.

제1 및 제2 무선통신 장치(100a, 100b) 중 어느 하나의 무선통신 장치로부터 초음파가 격벽(W)으로 방출(전송)되면, 상기 어느 하나의 무선통신 장치와 다른 무선통신 장치는 상기 격벽(W)을 통해 전송되는 초음파를 수신할 수 있다. 이후, 상기 초음파를 수신한 다른 무선통신 장치는 상기 수신된 초음파를 이용하여, 상기 어느 하나의 무선통신 장치로부터 전송된 데이터를 획득할 수 있다.

여기서, 상기 무선통신 장치들 사이에서 송수신되는 데이터는 다양한 종류의 데이터를 포함할 수 있으며, 일 예로, 이미지 데이터, 영상 데이터, 음성 데이터, 센싱부에 의해 센싱된 정보에 해당하는 데이터, 사용자에 의해 입력된 사용자 제어명령에 해당하는 데이터 등을 포함할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 무선통신 장치는 격벽으로 분리된 공간들 사이에서 초음파를 이용하여 격벽을 통해 무선통신을 수행할 수 있다. 본 발명의 무선통신 장치는, 일 예로, 초음파 탐촉자(ultrasonic probe)일 수 있다.

이하에서는, 초음파를 이용하여 격벽을 통해 무선통신을 수행하는 것이 가능한 무선통신 장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 살펴본다.

도 2를 참조하면, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선통신장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 무선통신 장치(100)는, 통신부(110), 입력부(120), 센싱부(140), 출력부(150), 메모리(170), 제어부(180) 및 전원공급부(190) 등을 포함할 수 있다.

통신부(110)는 초음파를 이용하여 데이터를 송수신하도록 형성될 수 있다. 통신부(110)는 변조부(112), 초음파 송신부(114), 초음파 수신부(116) 및 복조부(118) 등을 포함할 수 있다.

변조부(112)는 어느 데이터를 데이터 신호로 변조할 수 있다. 여기서, 상기 어느 데이터는, 앞서 설명한 무선통신 장치들 사이에서 송수신되는 데이터, 예를 들어, 이미지 데이터, 영상 데이터, 음성 데이터, 센싱부에 의해 센싱된 정보에 해당하는 데이터, 사용자에 의해 입력된 사용자 제어명령에 해당하는 데이터 등을 포함할 수 있다.

이하에서는, 설명의 편의를 위해, 상기 어느 데이터가 센싱부에 의해 센싱된 데이터인 것으로 예를 들어 설명한다. 그러나, 센싱부에 의해 센싱된 데이터에 대하여 설명한 내용은, 앞서 설명한 이미지 데이터, 영상 데이터 등에도 동일/유사하게 유추적용될 수 있다.

변조부(112)는 센싱부(140)에 의해 센싱된 데이터를 변조하여 초음파 송신부(114)로 출력하는 기능을 수행할 수 있다.

구체적으로, 변조부(112)는 주파수 발생부 및 증폭부를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 주파수 발생부 및 증폭부는 하나의 칩에 구현될 수 있다. 물론, 주파수 발생부 및 증폭부는 각각 별도의 칩에 구현될 수 있음은 당연하다.

주파수 발생부는 센싱부(140)로부터 센싱된 데이터를 입력받고, 기 설정된 주파수를 생성할 수 있다. 여기서, 메모리(170)에는 각 데이터별로 연계된 주파수 테이블이 기 저장되어 있을 수 있다. 주파수 발생부는, 상기 테이블에 기초하여 센싱된 데이터에 해당하는 기 설정된 주파수를 생성할 수 있다. 이후, 주파수 발생부는 상기 센싱된 데이터를 가산하여 증폭부로 출력할 수 있다.

여기서, 상기 주파수 발생부에 의해 센싱된 데이터를 가산한 주파수를 "변환된 데이터"라 명명하기로 한다. 상기 변환된 데이터는 초음파 송신부(114)를 구동하는 역할을 할 수 있다.

증폭부는 주파수 발생부를 통해 입력된 변환된 데이터를 미리 정해진 전압 레벨에 상응하도록 증폭하여 초음파 송신부(114)로 출력할 수 있다. 여기서, 증폭부에 의해 증폭되어 초음파 송신부로 출력되는 신호를 "증폭된 데이터"라 명명하기로 한다.

일 예로, 증폭부는 다양한 전압레벨에 상응하도록 상기 변환된 데이터를 증폭할 수 있다. 일 예로, 상기 전압 레벨은 -6V 이상 +6V 미만 또는 -10V 이상 +10V 미만의 전압 레벨일 수 있다.

한편, 증폭부는 무선통신 장치(100)가 부착된 격벽의 특성(예를 들어, 재질, 두께, 밀도, 부피 등)에 따라 다양한 전압 레벨에 상응하도록 상기 변환된 데이터를 증폭할 수 있다. 구체적으로, 제어부(180)는 통신부(110)를 제어하여 격벽의 특성을 판단하고, 상기 판단된 결과에 근거하여, 상기 증폭부에서 이용되는 전압 레벨을 결정할 수 있다. 이후, 제어부(180)는 상기 결정된 전압 레벨로 상기 변환된 데이터가 증폭되도록 상기 증폭부를 제어할 수 있다(이와 관련된 내용은 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 후술하기로 한다).

초음파 송신부(114)는 증폭부로부터 증폭된 데이터를 초음파로 변환할 수 있다. 이후, 초음파 송신부(114)는 기 설정된 조건을 만족하는 것에 근거하여 상기 초음파를 격벽으로 전송할 수 있다. 상기 기 설정된 조건은, 상기 증폭된 데이터를 수신하는 경우, 사용자 요청이 있는 경우, 센싱된 데이터가 기 설정된 초음파 전송조건에 해당하는 경우, 외부로부터 초음파 전송 요청 신호를 수신하는 경우 등을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 초음파 전송 요청 신호는 외부 무선통신 장치(100)로부터 수신될 수 있으며, 상기 외부 무선통신 장치는 격벽을 기준으로 맞은편에 부착될 수 있다. 또한, 상기 초음파 전송 요청 신호는 초음파의 형태일 수 있다.

초음파 송신부(114)는 일 예로, 20kHz 보다 큰 주파수를 갖는 초음파를 출력할 수 있다. 여기서, 상기 초음파의 주파수는 상기 센싱된 데이터, 변환된 데이터및 증폭된 데이터 중 적어도 하나에 근거하여 결정될 수 있다. 또한, 초음파 송신부(114)는 무선통신 장치가 부착된 격벽의 특성에 근거하여 상기 초음파의 주파수를 결정할 수도 있다.

초음파 수신부(116)는 외부로부터 전송된 초음파 신호를 수신하여 복조부(118)로 출력할 수 있다. 상기 외부로부터 전송된 초음파 신호는, 일 예로, 외부 무선통신 장치로부터 격벽을 통해 수신된 초음파 신호일 수 있다. 상기 외부 무선통신 장치(100b)는, 도 1을 참조하면, 격벽(W)을 기준으로 무선 통신 장치(100a)와 맞은편 면에 구비될 수 있다.

복조부(118)는 초음파 수신부(116)를 통해 입력된 초음파 신호를 복조하여 상기 초음파 신호에 대응하는 데이터(예를 들어, 센싱된 데이터)를 획득하고, 상기 획득된 데이터를 제어부(180)로 출력할 수 있다.

복조부(118)는 증폭부, 자동 이득 제어부(AGC: automation gaion controller) 및 위상고정루프(PLL: phase locked loop) 등을 포함할 수 있다.

증폭부는 초음파 수신부(116)를 통해 수신된 초음파 신호를 미리 정해진 크기의 전압 레벨로 증폭하여 자동 이득 제어부(AGC)로 출력할 수 있다.

자동 이득 제어부(AGC)는 증폭부에 의해 증폭된 데이터의 진폭 변동을 검출하여 진폭이 일정하기 유지되도록 자동으로 조절하는 기능을 수행할 수 있다. 자동 이등 제어부(AGC)는 증폭된 데이터를 위상고정루프(PLL)에서 처리할 수 있는 신호의 전압 레벨로 조정하는 기능을 수행할 수 있다.

일 예로, 자동 이득 제어부(AGC)는 증폭된 데이터가 위상고정루프(PLL)에서 처리할 수 있는 전압 레벨보다 높으면 증폭된 데이터의 전압을 낮추고, 증폭된 데이터가 위상고정루프(PLL)에서 처리할 수 있는 전압레벨보다 낮으면 증폭된 데이터의 전압 레벨을 높일 수 있다. 이 때, 자동 이득 제어부(AGC)는 상기 증폭된 데이터의 진폭을 일정하게 유지하여 위상고정루프(PLL)로 출력할 수 있다.

위상고정루프(PLL)은 자동 이득 제어부(AGC)를 통해 출력된 증폭된 데이터를 이용하여 센싱된 데이터를 필터링하고, 제어부(180)로 출력할 수 있다.

도시되진 않았지만, 통신부(110)는 이동통신 모듈, 무선 인터넷 모듈, 근거리 통신 모듈, 위치정보 모듈 등을 더 포함할 수 있다.

입력부(120)는, 영상 신호 입력을 위한 카메라(121) 또는 영상 입력부, 오디오 신호 입력을 위한 마이크로폰(microphone, 122), 또는 오디오 입력부, 사용자로부터 정보를 입력받기 위한 사용자 입력부(123, 예를 들어, 터치키(touch key), 푸시키(mechanical key) 등)를 포함할 수 있다. 입력부(120)에서 수집한 음성 데이터나 이미지 데이터는 분석되어 사용자의 제어명령으로 처리될 수 있다.

센싱부(140)는 무선통신 장치 내 정보, 무선통신 장치를 둘러싼 주변 환경 정보 및 사용자 정보 중 적어도 하나를 센싱하기 위한 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 센싱부(140)는 근접센서(141, proximity sensor), 조도 센서(142, illumination sensor), 터치 센서(touch sensor), 가속도 센서(acceleration sensor), 자기 센서(magnetic sensor), 중력 센서(G-sensor), 자이로스코프 센서(gyroscope sensor), 모션 센서(motion sensor), RGB 센서, 적외선 센서(IR 센서: infrared sensor), 지문인식 센서(finger scan sensor), 초음파 센서(ultrasonic sensor), 광 센서(optical sensor, 예를 들어, 카메라(121 참조)), 마이크로폰(microphone, 122 참조), 배터리 게이지(battery gauge), 환경 센서(예를 들어, 기압계, 습도계, 온도계, 방사능 감지 센서, 열 감지 센서, 가스 감지 센서 등), 화학 센서(예를 들어, 전자 코, 헬스케어 센서, 생체 인식 센서 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 한편, 본 명세서에 개시된 무선통신 장치는, 이러한 센서들 중 적어도 둘 이상의 센서에서 센싱되는 정보들을 조합하여 활용할 수 있다.

출력부(150)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시키기 위한 것으로, 디스플레이부(151), 음향 출력부(152), 햅팁 모듈, 광 출력부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 디스플레이부(151)는 터치 센서와 상호 레이어 구조를 이루거나 일체형으로 형성됨으로써, 터치 스크린을 구현할 수 있다. 이러한 터치 스크린은, 무선통신 장치(100)와 사용자 사이의 입력 인터페이스를 제공하는 사용자 입력부(123)로써 기능함과 동시에, 무선통신 장치(100)와 사용자 사이의 출력 인터페이스를 제공할 수 있다.

메모리(170)는 무선통신 장치(100)의 다양한 기능을 지원하는 데이터를 저장한다. 메모리(170)는 무선통신 장치(100)에서 구동되는 다수의 응용 프로그램(application program 또는 애플리케이션(application)), 무선통신 장치(100)의 동작을 위한 데이터들, 명령어들을 저장할 수 있다. 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는, 무선 통신을 통해 외부 서버로부터 다운로드 될 수 있다. 또한 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는, 무선통신 장치(100)의 기본적인 기능을 위하여 출고 당시부터 무선통신 장치(100)상에 존재할 수 있다. 한편, 응용 프로그램은, 메모리(170)에 저장되고, 무선통신 장치(100) 상에 설치되어, 제어부(180)에 의하여 상기 무선통신 장치의 동작(또는 기능)을 수행하도록 구동될 수 있다.

제어부(180)는 상기 응용 프로그램과 관련된 동작 외에도, 통상적으로 무선통신 장치(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 제어부(180)는 위에서 살펴본 구성요소들을 통해 입력 또는 출력되는 신호, 데이터, 정보 등을 처리하거나 메모리(170)에 저장된 응용 프로그램을 구동함으로써, 사용자에게 적절한 정보 또는 기능을 제공 또는 처리할 수 있다.

또한, 제어부(180)는 메모리(170)에 저장된 응용 프로그램을 구동하기 위하여, 도 1a와 함께 살펴본 구성요소들 중 적어도 일부를 제어할 수 있다. 나아가, 제어부(180)는 상기 응용 프로그램의 구동을 위하여, 무선통신 장치(100)에 포함된 구성요소들 중 적어도 둘 이상을 서로 조합하여 동작시킬 수 있다.

전원공급부(190)는 제어부(180)의 제어 하에서, 외부의 전원, 내부의 전원을 인가 받아 무선통신 장치(100)에 포함된 각 구성요소들에 전원을 공급한다. 이러한 전원공급부(190)는 배터리를 포함하며, 상기 배터리는 내장형 배터리 또는 교체가능한 형태의 배터리가 될 수 있다.

상기 각 구성요소들 중 적어도 일부는, 이하에서 설명되는 다양한 실시 예들에 따른 무선통신 장치의 동작, 제어, 또는 제어방법을 구현하기 위하여 서로 협력하여 동작할 수 있다. 또한, 상기 무선통신 장치의 동작, 제어, 또는 제어방법은 상기 메모리(170)에 저장된 적어도 하나의 응용 프로그램의 구동에 의하여 무선통신 장치 상에서 구현될 수 있다.

위에서 설명한 것과 같은 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 것이 가능한 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선통신 장치는, 도 1에 도시된 것과 같이, 격벽(W)의 일면과 상기 일면에 반대되는 타면에 구비될 수 있다. 상기 일면은 격벽(W)에 의해 구획되는 공간들 중 제1 공간(110a)을 향하는 면일 수 있으며, 상기 타면은 상기 격벽(W)에 의해 구획되는 공간들 중 상기 제1 공간(110a)과 다른 제2 공간(110b)을 향하는 면일 수 있다.

격벽(W)의 일면과 타면에 부착된 무선통신 장치(100a, 100b)들은 초음파를 이용하여 격벽(W)을 통해 무선통신을 수행할 수 있다.

구체적으로, 제어부(180)는 격벽의 일 면에 부착된 상태에서, 초음파를 이용하여 상기 격벽을 통해 상기 격벽의 타면에 구비된 무선통신 장치와 데이터를 송수신하도록 상기 통신부를 제어할 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선통신 장치가 초음파를 이용하여 격벽을 통해 무선통신을 수행하는 방법에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 살펴본다.

이하에서는, 설명의 편의를 위하여 격벽(W)의 일면에 구비된 무선통신 장치를 제1 무선통신 장치라고 명명하고, 격벽(W)의 타면에 구비된 무선통신 장치를 제2 무선통신 장치라고 명명한다. 그러나, 상기 제1 및 제2 무선통신 장치로 구분하여 설명하는 내용은, 본 발명의 무선통신 장치에 모두 적용가능한 것은 자명하다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선통신장치의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

본 발명에 따른 제1 무선통신 장치는 격벽(W)을 통해 초음파신호가 수신되는 것에 근거하여, 상기 무선통신 장치의 주변정보를 센싱하는 단계가 진행된다(S310). 상기 제1 무선통신 장치는, 일 예로, 폐쇄된 공간(즉, 원전 내부) 등에 구비될 수 있다.

구체적으로, 제어부(180)는 초음파 수신부(116)를 이용하여, 격벽(W)으로부터 수신되는 초음파 신호를 수신(감지)할 수 있다. 상기 초음파 신호는 상기 제1 무선통신 장치가 구비된 면과 반대되는 면에 구비된 제2 무선통신 장치로부터 수신된 신호일 수 있다. 또한, 상기 초음파 신호는, 제1 무선통신 장치에서 상기 제1 무선통신 장치 주변 정보의 센싱을 개시하는 개시 신호(wake-up signal)일 수 있다.

제어부(180)는 상기 수신된 초음파 신호에 근거하여, 제1 무선통신 장치 주변 정보를 센싱하도록 센싱부(140)를 제어할 수 있다. 여기서, 상기 수신된 초음파 신호에는 센싱하고자 하는 속성정보가 포함될 수 있다. 제어부(180)는 상기 속성정보에 해당하는 주변정보를 센싱하도록 센싱부(140)를 제어할 수 있다.

예를 들어, 상기 초음파 신호에 포함된 속성정보가 영상정보에 해당하는 경우, 제어부(180)는 카메라(121)를 활성화하고, 상기 카메라(121)를 통해 수신되는 영상을 상기 주변 정보로 센싱할 수 있다. 또한, 상기 초음파 신호에 포함된 속성정보가 방사능 정보에 해당하는 경우, 제어부(180)는 센싱부(140)에 포함된 방사능 감지 센서를 활성화하고, 상기 방사능 감지 센서를 통해 방사능 수치(예를 들어, 피폭선량 등)를 주변정보로 센싱할 수 있다.

이후, 제1 무선통신 장치는 센싱된 주변 정보를 이용하여, 상기 주변 정보에 대응하는 초음파 신호를 생성하는 단계가 진행된다(S320). 제어부(180)는, 도 2에서 설명한 것과 같이, 센싱된 주변 정보(데이터)를 이용하여, 상기 센싱된 주변 정보에 해당하는 주파수를 생성하도록 통신부(110)를 제어할 수 있다. 이후, 제어부(180)는 상기 생상된 주파수(변환된 데이터)를 증폭하고, 증폭된 데이터를 이용하여 초음파 신호를 생성하도록 통신부(110)를 제어할 수 있다.

이후, 제1 무선통신 장치는 격벽(W) 중 제1 무선통신 장치가 위치한 어느 하나의 면에 반대되는 면에 위치한 무선통신 장치(제2 무선통신 장치)로 상기 격벽(W)을 통해 상기 주변 정보를 전송하도록 상기 생성된 초음파 신호를 상기 격벽(W)으로 방출(전송)하는 단계가 진행된다(S330).

이후, 상기 제2 무선통신 장치는 격벽(W)을 통해 초음파 신호를 수신할 수 있다. 구체적으로, 제2 무선통신 장치는 초음파 수신부(116)를 통해 격벽(W)으로부터 수신되는 초음파 신호를 수신하고, 복조부(118)를 통해 상기 초음파 신호를 복조하여, 상기 초음파 신호에 포함된 주변 정보를 제어부(180)로 전송할 수 있다.

여기서, 상기 주변 정보는 복조부(118)를 통해 복조되어 제어부(180)로 전송되거나, 제어부(180)에서 상기 수신된 초음파 신호를 복조함으로써 획득될 수 있다.

제어부(180)는 격벽(W)의 타면에 위치한 무선통신 장치로부터 송신된 초음파 신호에 근거하여, 상기 격벽의 타면쪽에 위치한 공간과 관련된 정보를 출력할 수 있다. 구체적으로, 상기 격벽(W)의 타면에 제1 무선통신 장치가 위치하고, 상기 제1 무선통신 장치로부터 상기 격벽(W)의 타면쪽에 위치한 공간과 관련된 정보(예를 들어, 상기 제1 무선통신 장치의 주변정보)가 격벽(W)을 통해 수신되면, 제2 무선통신 장치의 제어부(180)는 상기 격벽(W)의 타면쪽에 위치한 공간과 관련된 정보를 디스플레이부(151)에 출력할 수 있다.

여기서, 상기 격벽(W)의 타면쪽에 위치한 공간과 관련된 정보는 상기 초음파 신호를 송신한 무선통신 장치 주변정보일 수 있으며, 일 예로, 카메라(121)를 통해 수신되는 영상 또는 방사능 수치 등일 수 있다.

이러한 구성을 통해, 본 발명은 격벽에 의해 분리된 공간이 존재하는 경우, 초음파를 이용하여 일 공간의 주변 정보를 타 공간에서 획득할 수 있어, 편리성 및 안전성이 증가하는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 초음파를 이용하여 격벽을 통해 무선통신을 수행함으로써, 기존에 전파를 이용하여 무선통신을 수행할 때 발생하던 문제점(격벽의 투과성이 낮아지거나, EMI/RFI의 발생하는 것)을 해결할 수 있다.

또한, 이상에서 설명한 내용은, 원전과 같이 폐쇄된 공간 뿐만 아니라, 단순히 격벽에 의해 분리된 공간 사이에서도 유추/적용될 수 있다. 예를 들어, 격벽의 일면에 구비된 제1 무선통신장치의 사용자 입력부를 통해 사용자 음성이 입력되면, 상기 제1 무선통신 장치는 상기 입력된 사용자 음성을 초음파 신호로 변환하고, 상기 초음파 신호를 격벽으로 송신할 수 있다. 이후, 상기 격벽의 타면에 구비된 제2 무선통신 장치는, 상기 격벽을 통해 수신된 초음파 신호를 수신한 후, 상기 초음파 신호를 상기 사용자 음성으로 변환할 수 있다. 이후, 상기 제2 무선통신 장치는 상기 사용자 음성을 출력부(150)를 통해 출력할 수 있다.

이러한 구성을 통해, 본 발명의 무선통신 장치를 이용하는 경우, 긴급상황에서 격벽에 의해 분리된 공간들 사이의 의사소통이 보다 원활하게 이루어지게 할 수 있다.

한편, 본 발명의 무선통신 장치는 격벽의 특성에 따라 서로 다른 초음파 신호를 송신할 수 있다. 이하에서는, 본 발명의 무선통신 장치가 격벽의 특성을 판단하고, 상기 격벽의 특성에 따라 서로 다른 초음파 신호를 송신하는 방법에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선통신 장치가 구비된 격벽에 따라 서로 다른 특성을 갖는 초음파를 이용하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 무선통신 장치(100)는 초음파 신호(400)를 이용하여 격벽(W)의 특성을 결정할 수 있다. 구체적으로, 무선통신 장치(100)는 격벽(100)에 부착된 상태에서, 초음파 신호(400)를 격벽(W)으로 전송할 수 있다.

상기 초음파 신호(400)는 격벽의 일면에서 시작하여, 상기 격벽의 타면으로부터 반사, 굴절되어 상기 초음파 신호(400)를 전송한 무선통신 장치(100)로 수신(회기)될 수 있다.

무선통신 장치(100)는 상기 수신된 초음파 신호(400)에 근거하여, 격벽(W)의 특성(예를 들어, 두께(d1, d2), 밀도, 투과율, 반사율 등)을 판단할 수 있다. 일 예로, 제어부(180)는 초음파 신호(400)의 주파수, 진폭, 세기, 속도와 되돌아오는 초음파 신호(400)의 시간, 진폭, 세기 등을 이용하여 상기 격벽(W)의 특성을 판단할 수 있다.

도시되진 않았지만, 격벽(W)의 일면 및 타면에 무선통신 장치가 각각 구비된 상태에서, 격벽의 일면에 구비된 무선통신 장치가 초음파 신호를 송신하면, 상기 격벽의 타면에 구비된 무선통신 장치는 상기 초음파 신호를 수신하여 상기 격벽의 특성을 판단한 후, 상기 격벽의 특성에 해당하는 정보를 초음파를 이용하여 상기 격벽의 일면에 구비된 무선통신 장치로 수신할 수 있다.

이후, 상기 격벽의 일면 및 타면에 구비된 무선통신장치들은 격벽을 통해 무선통신을 수행하는 데에 이용되는 초음파 신호의 특성을 결정할 수 있다.

이후, 무선통신 장치(100)의 제어부(180)는 상기 판단된 격벽(W)의 특성에 근거하여 초음파 신호의 특성을 결정할 수 있다.

예를 들어, 도 4에 도시된 것과 같이, 제1 격벽(W1)의 두께가 d1인 경우, 무선통신 장치(100)는 제1 특성을 갖는 초음파 신호를 이용하고, 상기 제1 격벽(W1)과 다른 제2 격벽(W2)의 두께가 d1과 다른 d2에 해당하는 경우, 무선통신장치(100)는 상기 제1 특성과 다른 제2 특성을 갖는 초음파 신호를 이용할 수 있다. 여기서, 제어부(180)는 메모리(170)에 기 저장된 격벽의 특성별로 최적화된 초음파 신호를 결정할 수 있다.

일 예로, 상기 격벽의 두께 d1이 d2보다 두꺼운 경우, 상기 d1의 두께를 가진 격벽(W1)에서 이용되는 초음파 신호의 크기는 상기 d2의 두께를 가진 격벽(W2)에서 이용되는 초음파 신호의 크기보다 클 수 있다.

여기서, 상기 초음파 신호는 크기 뿐만 아니라 주파수, 진폭 등 다양한 특성이 변경될 수 있다. 또한, 상기 초음파 신호는, 격벽의 두께 뿐만 아니라 밀도, 투과율, 투과시간, 반사율, 표면의 상태 등에 따라 다양하게 특성이 변경될 수 있다.

이러한 구성을 통해, 본 발명의 무선통신장치는 격벽의 특성을 판단하여 무선통신 수행에 이용되는 최적화된 초음파 신호를 결정하고, 이를 이용하여 무선통신을 수행할 수 있다.

한편, 본 발명의 무선통신 장치는 격벽을 통해 수신되는 초음파 신호에 근거하여, 무선통신 장치가 부착되는 위치를 결정할 수 있다. 이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 초음파 신호에 근거하여 무선통신 장치가 부착되는 위치를 결정하는 방법에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 살펴본다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선통신 장치가 배치되는 위치를 결정하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다.

도 5를 참조하면, 제어부(180)는 격벽(W)을 통해 수신되는 초음파 신호(400)에 근거하여, 상기 무선통신 장치의 부착 위치(P)를 결정할 수 있다.

여기서, 본 발명의 무선통신 장치(100)는 이동수단을 더 구비할 수 있다. 상기 이동수단은 무선통신 장치(100)를 이동시키고, 격벽에 부착시킬 수 있는 형태이기만 하면 어떠한 형태이든 채용 가능할 것이다.

상기 이동수단은 제어부(180)의 제어에 의해 구동될 수 있다. 제어부(180)는 격벽(W)을 통해 수신되는 초음파 신호에 근거하여, 무선통신 장치의 부착 위치를 결정하고, 상기 결정된 위치로 무선통신장치가 이동되도록 상기 이동수단을 제어할 수 있다.

일 예로, 제1 무선통신장치(100a)의 제어부(180)는 격벽(W)을 통해 수신되는 초음파 신호의 크기에 근거하여, 상기 제1 무선통신 장치(100a)가 상기 격벽의 일면(S1) 중 상기 격벽의 타면(S2)에 구비된 제2 무선통신장치(100b)가 위치한 지점에 대응하는 지점(P)으로 이동하도록 상기 이동수단을 제어할 수 있다.

여기서, 상기 격벽의 타면(S2)에 구비된 제2 무선통신장치(100b)가 위치한 지점에 대응하는 지점(P)은 상기 제2 무선통신 장치(100b)가 위치한 지점의 맞은편 지점을 의미할 수 있다. 즉, 상기 대응하는 지점(P)은 격벽을 사이에 두고 가장 가까운 지점을 의미할 수도 있다.

이 때, 상기 제2 무선통신 장치(100b)는 주기적으로, 또는 사용자에 의해 상기 제1 무선통신장치(100a)가 배치될 위치를 결정할 수 있도록 초음파 신호를 격벽으로 방출할 수 있다.

이러한 구성을 통해, 본 발명은 최단 거리에서 초음파를 이용하여 격벽을 통해 무선통신을 수행하도록 무선통신 장치를 제어할 수 있다. 따라서, 본 발명은 초음파를 이용한 무선통신의 송수신율을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 최적화된 초음파 신호의 크기를 이용함으로써, 배터리 효율을 높일 수 있다.

위에서 설명한 것과 같이, 본 발명에 따르면, 초음파를 이용하여 격벽을 사이에 두고 무선통신을 수행할 수 있다. 따라서, 본 발명은 종래에 전파를 이용하여 무선통신을 수행하는 경우 금속재질의 격벽을 통과하여 무선통신을 수행할 수 없었던 문제를 해결할 수 있다.

전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 상기 컴퓨터는 단말기의 제어부(180)를 포함할 수도 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

100, 100a, 100b: 무선통신 장치 110: 통신부
120: 입력부 140: 센싱부
150: 출력부 170: 메모리
180: 제어부 190: 전원공급부
W: 격벽 400: 초음파 신호

Claims

초음파를 이용하여 데이터를 송수신하는 통신부; 및
격벽의 일 면에 부착된 상태에서, 초음파를 이용하여 상기 격벽을 통해 상기 격벽의 타면에 구비된 무선통신 장치와 데이터를 송수신하도록 상기 통신부를 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 격벽을 통해 수신되는 초음파 신호에 근거하여, 상기 무선통신 장치의 부착 위치를 결정하며,
이동수단을 더 구비하고,
상기 제어부는,
상기 격벽을 통해 수신되는 초음파 신호의 크기에 근거하여, 상기 무선통신 장치가 상기 격벽의 일면 중 상기 격벽의 타면에 구비된 무선통신 장치가 위치한 지점에 대응하는 지점으로 이동하도록 상기 이동수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 무선통신 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 통신부는,
어느 데이터를 데이터 신호로 변조하는 변조부;
상기 데이터 신호를 초음파 신호로 변환하고, 상기 변환된 초음파 신호를 송신하는 초음파 송신부;
초음파 신호를 수신하는 초음파 수신부; 및
상기 수신된 초음파 신호를 복조하여, 상기 수신된 초음파 신호에 대응하는 데이터를 획득하는 복조부를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 무선통신 장치.
제 1 항에 있어서,
무선통신 장치의 주변 정보를 센싱하는 센싱부를 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 센싱된 주변 정보를 초음파 신호로 변환하고, 상기 변환된 초음파 신호를 상기 격벽으로 방출하도록 상기 통신부를 제어하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 무선통신 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 격벽의 타면에 위치한 무선통신 장치로부터 송신된 초음파 신호에 근거하여, 상기 격벽의 타면쪽에 위치한 공간과 관련된 정보를 출력하는 것을 특징으로 하는 무선통신 장치.
삭제
삭제
무선통신 장치의 제어방법에 있어서,
격벽을 통해 초음파신호가 수신되는 것에 근거하여 상기 무선통신 장치의 주변 정보를 센싱하는 단계;
상기 센싱된 주변 정보를 이용하여, 상기 주변 정보에 대응하는 초음파 신호를 생성하는 단계; 및
상기 격벽 중 상기 무선통신 장치가 위치한 어느 하나의 면에 반대되는 면에 위치한 무선통신 장치로 상기 격벽을 통해 상기 주변 정보를 전송하도록 상기 생성된 초음파 신호를 상기 격벽으로 방출하는 단계를 포함하고,
상기 격벽을 통해 수신되는 초음파신호에 근거하여, 상기 반대되는 면에 위치한 무선통신 장치의 부착 위치를 결정하는 단계; 및
상기 격벽을 통해 수신되는 초음파신호의 크기에 근거하여, 상기 반대되는 면에 구비된 무선통신 장치의 부착 위치에 대응하는 지점으로 상기 무선통신 장치가 이동하도록 상기 무선통신 장치의 이동수단을 제어하는 단계를 더 포함하는 초음파를 이용한 무선통신 장치의 제어방법.