KR101816414B1 - 모션 센서를 이용한 안테나 시스템 및 그 동작 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제1축 안테나 또는 제2축 안테나와 함께 가속도 센서, 자이로 센서 또는 지자기 센서 등을 포함하는 모션 센서를 적용하여 제1축 안테나부터 제3축 안테나가 모두 구비된 스마트 기기와 동일한 기능을 구현함으로써, 스마트키와 같은 스마트 기기들의 공간 낭비를 줄이고, 고가의 안테나를 저가의 모션 센서로 대체함으로써, 스마트 기기의 제조 비용을 절감할 수 있는 모션 센서를 이용한 안테나 시스템 및 그 동작 방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 모션 센서를 이용한 안테나 시스템은 스마트 기기 내에 복수의 축을 가진 안테나, 상기 안테나의 복수의 축이 이동 또는 회전되어 발생된 축 정보를 감지하는 모션 센서 및 상기 모션 센서에서 감지된 정보와 실시간으로 수신되는 상기 복수의 축을 가진 안테나의 신호의 세기를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

모션 센서를 이용한 안테나 시스템 및 그 동작 방법{Antenna System using motion sensor and Method for operating thereof}
본 발명은 모션 센서를 이용한 안테나 시스템 및 그 동작 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제1축 안테나 또는 제2축 안테나와 함께 모션 센서를 적용함으로써 다수의 안테나가 구비된 스마트기기와 동일한 기능을 구현하는 기술에 관한 것이다.
생활 수준이 향상되면서 자가용의 보급이 늘어남에 따라, 자가용은 이제 생활 필수품으로 자리를 잡아가고 있다. 이에 따라, 자가용을 비롯한 차량의 도난방지장치 및 차량의 도어를 개방하고 시동을 거는 다양한 기술에 대한 연구도 꾸준히 진행되고 있는데, 그 일 예로 키리스 엔트리(keyless entry) 방식과 키리스 스타트(keyless start)을 들 수 있다.
키리스 엔트리 방식이란 운전자가 별도의 키의 조작이나 리모컨의 조작 없이, 도어를 열거나 잠그는 방식을 말한다. 운전자의 몸에 키를 소지하면, 키와 자동차의 내부의 전자인증장치가 서로 데이터를 송수신하여 인증되면 자동으로 도어의 로킹모듈이 동작하는 방식이다.
이러한 시스템에 사용되는 것이 스마트키로서, 스마트키 내부에는 차량에 대한 인증정보와 RF 신호 송수신 장치가 구비되어 있으며, 차량 내부 및 외부에는 여러 개의 안테나가 구비되어 스마트키와의 통신을 한다.
스마트키 시스템의 구현하기 위하여 저주파(Low Frequency, 125㎑ 또는 134㎑ 대역 특성을 가지는 안테나가 최대 10까지 사용된다.
스마트키 시스템의 안테나는 차량 밖에서의 스마트키 감지를 위해 사용된다.
이 전파는 저주파 영역에 속하는 것으로서, 전파발생 영역은 차량으로부터 약 1m 이내이므로, 이 영역에서만 스마트키를 감지하고 통신할 수 있다.
이러한 스마트키 시스템에 사용되는 안테나에는 하드웨어적인 구성도 동일함에도 불구하고 다수 개로 설치되고 있어서 안테나 제조 비용이 낭비되는 문제점이 있었다.
[특허문헌]한국공개특허 2009-0062174호.
본 발명은 제1축 안테나 또는 제2축 안테나와 함께 가속도 센서, 자이로 센서 또는 지자기 센서 등을 포함하는 모션 센서를 적용하여 제1축 안테나부터 제3축 안테나가 모두 구비된 스마트 기기와 동일한 기능을 구현함으로써, 스마트키와 같은 스마트 기기들의 공간 낭비를 줄이고, 고가의 안테나를 저가의 모션 센서로 대체함으로써, 스마트 기기의 제조 비용을 절감할 수 있는 모션 센서를 이용한 안테나 시스템 및 그 동작 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 모션 센서를 이용한 안테나 시스템은 스마트 기기 내에 복수의 축을 가진 안테나, 상기 안테나의 복수의 축이 이동 또는 회전되어 발생된 축 정보를 감지하는 모션 센서 및 상기 모션 센서에서 감지된 정보와 실시간으로 수신되는 상기 복수의 축을 가진 안테나의 신호의 세기를 제어하는 제어부를 포함한다.
또한, 상기 모션 센서는 가속도 센서, 자이로 센서 또는 지자기 센서를 포함할 수 있다.
또한, 상기 모션 센서에서 감지된 정보와 제 1 위치 및 제 2 위치에서 발생된 안테나 신호의 세기를 이용하여 다른 축을 가진 안테나의 신호의 세기를 측정할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 제 1 위치에서 제1축 안테나의 신호의 세기 및 제 1 위치에서 제2축 안테나의 신호의 세기와, 상기 제 2 위치에서 제1축 안테나의 신호의 세기 및 제 2 위치에서 제2축 안테나의 신호의 세기 및 상기 제 1 위치에서 상기 제 2 위치로의 이동 또는 회전으로 인한 모션 센서에서 감지된 정보를 설정된 임계값(Threshold Value)과 비교하여 사용자의 차량에 접근 여부를 판단할 수 있다.
또한, 상기 안테나는 단수의 축을 가진 안테나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 모션 센서를 이용한 안테나 시스템의 동작 방법은 제 1 위치에서 제1축 안테나의 신호의 세기 및 제2축 안테나의 신호의 세기를 각각 측정하는 단계, 제 2 위치에서 제1축 안테나의 신호의 세기 및 제2축 안테나의 신호의 세기를 각각 측정하는 단계, 상기 제 1 위치에서 제 2 위치로 이동에 따른 모션 센서에서 감지된 정보를 측정하는 단계 및 상기 모션 센서에서 감지된 정보와 실시간으로 수신되는 상기 제 1 위치 및 상기 제 2 위치에서 측정된 안테나의 신호의 세기를 비교하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 모션 센서에서 감지된 정보와 제 1 위치 및 제 2 위치에서 발생된 안테나 신호의 세기를 이용하여 다른 축을 가진 안테나의 신호의 세기를 측정할 수 있다.
또한, 상기 제 1 위치에서 제1축 안테나의 신호의 세기 및 제 1 위치에서 제2축 안테나의 신호의 세기와, 상기 제 2 위치에서 제1축 안테나의 신호의 세기 및 제 2 위치에서 제2축 안테나의 신호의 세기 및 상기 제 1 위치에서 상기 제 2 위치로의 이동 또는 회전으로 인한 모션 센서에서 감지된 정보를 설정된 임계값(Threshold Value)과 비교하여 사용자의 차량에 접근 여부를 판단할 수 있다.
본 기술은 제1축 안테나 또는 제2축의 안테나가 구비된 스마트 기기와 함께 모션 센서를 적용하여 스마트 기기들의 공간 낭비를 줄임으로써 스마트 기기들의 크기 축소가 가능한 기술이다.
아울러, 본 기술은 스마트 기기에 구비된 다수의 고가의 안테나를 줄이고, 다수의 고가의 안테나를 저가의 모션 센서로 대체함으로써 스마트 기기의 제조 비용을 절감할 수 있는 기술이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 모션 센서를 이용한 안테나 시스템을 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 모션 센서를 이용한 안테나의 동작 방법을 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 모션 센서의 동작을 통해 안테나의 축이 이동하는 과정을 구체적으로 설명하는 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 통해 설명될 것이다. 그러나 본 발명은 여기에서 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 단지, 본 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여 제공되는 것이다.
도면들에 있어서, 본 발명의 실시 예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니며 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 본 명세서에서 특정한 용어들이 사용되었으나 이는 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이며, 의미 한정이나 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 권리 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다.
본 명세서에서 '및/또는'이란 표현은 전후에 나열된 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용된다. 또한, '연결되는/결합되는'이란 표현은 다른 구성요소와 직접적으로 연결되거나 다른 구성요소를 통해 간접적으로 연결되는 것을 포함하는 의미로 사용된다. 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, 명세서에서 사용되는 '포함한다' 또는 '포함하는'으로 언급된 구성요소, 단계, 동작 및 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및 소자의 존재 또는 추가를 의미한다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 모션 센서를 이용한 안테나 시스템을 설명하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 모션 센서를 이용한 안테나 시스템은 제1축 안테나(100) 또는 제2축 안테나(110)에 모션 센서(120) 및 제어부(130)를 포함한 구조이거나, 제1축 안테나(100) 및 제2축 안테나(110)가 모두 구비된 안테나에 모션 센서(120) 및 제어부(130)를 포함한 구조일 수 있다.
여기서, 제1축 안테나(100)를 X축 안테나, 제2축 안테나(110)를 Y축 안테나, 제3축 안테나(미도시)를 Z축 안테나로 기재할 수 있고, 제1축 안테나(100) 및 제2축 안테나(110)가 모두 구비된 안테나에 모션 센서(120)를 포함한 구조를 예시로 설명하고 있으나, 제1축 안테나(100) 또는 제2축 안테나(110)만 홀로 구비된 경우에도 모션 센서(120)를 이용한 안테나 시스템으로 설계할 수 있고, 제1축 안테나(100) 또는 제2축 안테나(110)의 크기를 기존 안테나의 크기보다 큰 크기로 설계할 수 있으며, 단수의 안테나로 설계할 수도 있다.
아울러, 모션 센서(120)는 가속도 센서, 자이로 센서 또는 지자기 센서 등을 포함한다.
즉, 모션 센서를 이용한 안테나 시스템은 각각의 안테나가 이동 또는 회전되어 발생된 제1축 안테나(100) 또는 제2축 안테나(110)에서의 변경된 축 정보와 제1축 안테나(100) 또는 제2축 안테나(110)에서 실시간으로 수신된 신호 세기를 보정함으로써, 기존 기술의 제1축 안테나(100), 제2축 안테나(110) 및 제3축 안테나(미도시)가 모두 구비된 구조와 동일한 안테나에 대한 정보를 획득할 수 있다.
또한, 모션 센서를 이용한 안테나 시스템은 사용자에게 착용 가능한 스마트 기기의 이동 또는 회전 운동을 이용하여 모션 센서(120)의 보정이 가능하고, 축 연산 알고리즘을 이용하여 제1축 안테나(100) 또는 제2축 안테나(110)에서의 변경된 정보(축의 변경된 정보 또는 모션 센서 정보)와 제1축 안테나(100) 또는 제2축 안테나(110)의 신호의 세기를 실시간으로 보정할 수 있다.
여기서, 사용자에게 착용 가능한 스마트 기기는 시계(Watch) 타입 또는 밴드(Band) 타입으로 적용될 수 있고, 축 연산 알고리즘은 일반적으로 당업자가 사용 가능한 기술이므로 여기서는 자세한 설명을 생략한다.
또한, 제1축 안테나(100) 또는 제2축 안테나(110)와 모션 센서(120)가 구비된 스마트 기기를 착용한 사용자가 제 1 위치에서 제 2 위치로 이동하면, 모션 센서를 이용한 안테나 시스템은 제 1 위치에서의 안테나 신호의 세기 및 제 2 위치에서의 안테나 신호의 세기를 감지할 수 있다.
제어부(130)는 제 1 위치에서 제 2 위치로 이동하여 발생된 제1축 안테나(100) 또는 제2축 안테나(110)에서의 변경된 정보(모션 센서에서 측정한 정보)와 제 1 위치에서 제 2 위치로 이동하여 발생된 각각의 위치에서의 안테나 신호의 세기를 비교함으로써, 제1축 안테나부터 제3축 안테나까지 모두 구비된 다축 안테나와 동일하게 모든 방향으로의 신호 감지 및 거리를 판단할 수 있다.
여기서, 종래의 기술이 적용된 스마트 기기는 다수의 안테나 정보를 수집할 수 있도록 하나의 지점에서 다수의 안테나 정보를 획득하는 반면, 본 기술이 적용된 스마트 기기는 복수의 지점에서 측정된 안테나 신호의 세기와 모션 센서에서 측정한 정보를 이용하여 다수의 안테나 정보를 획득하는 기술이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 모션 센서를 이용한 안테나의 동작 방법을 설명하는 도면이다.
여기서, 제1축 안테나를 X축 안테나로 기재할 수 있고, 제2축 안테나를 Y축 안테나로 기재할 수 있으며, 본 발명에서는 제1축 안테나 및 제2축 안테나가 모두 구비된 경우를 예시로 설명하고자 한다.
도 2를 참조하면, 단수 또는 복수의 안테나와 모션 센서가 구비된 스마트 기기를 착용한 사용자가 제 1 위치로 이동하면(즉, 저주파수 대역(Low Frequency Field)에 진입하면), 모션 센서를 이용한 안테나 시스템은 제 1 위치에서 제1축 안테나의 신호의 세기 및 제 1 위치에서 제2축 안테나의 신호의 세기를 각각 측정한다(S11~S15).
다음에는, 모션 센서가 구비된 스마트 기기를 착용한 사용자가 제 1 위치에서 제 2 위치로의 이동하면, 모션 센서를 이용한 안테나 시스템은 제 2 위치에서 제1축 안테나의 신호의 세기 및 제 2 위치에서 제2축 안테나의 신호의 세기를 각각 측정하고, 제 1 위치에서 제 2 위치로의 이동에 따른 모션 센서 정보를 측정한다(S17~S23).
즉, 모션 센서가 구비된 스마트 기기를 착용한 사용자가 위치를 이동하거나 사용자의 손목의 미세한 흔들림에 의해 모션 센서 정보를 획득할 수 있다.
예를 들어, 모션 센서를 이용한 안테나 시스템은 제1축 안테나 또는 제2축 안테나에서의 변경된 정보(축의 변경된 정보 또는 모션 센서 정보)와 제1축 안테나 또는 제2축 안테나)의 신호의 세기를 실시간으로 축 연산 알고리즘을 이용하여 보정할 수 있다.
다음으로, 모션 센서를 이용한 안테나 시스템이 측정한 제 1 위치에서 제1축 안테나의 신호의 세기 및 제2축 안테나의 신호의 세기와, 제 2 위치에서 제1축 안테나의 신호의 세기 및 제2축 안테나의 신호의 세기 및 제 1 위치에서 제 2 위치로의 이동에 대응하는 모션 센서 정보(제 1 위치에서의 모션 센서 정보 및 제 2 위치에서의 모션 센서 정보)를 설정된 임계값(Threshold Value)과 비교하여 수집된 정보를 기반으로 각 축에 대한 안테나 세기에 따른 모든 방향의 신호 감지 및 거리를 판단할 수 있다(S25).
즉, 모션 센서를 이용한 안테나 시스템이 측정한 제 1 위치에서 제1축 안테나의 신호의 세기 및 제2축 안테나의 신호의 세기와, 제 2 위치에서 제1축 안테나의 신호의 세기 및 제2축 안테나의 신호의 세기 및 제 1 위치에서 제 2 위치로의 이동에 대응하는 모션 센서 정보가 설정된 임계값보다 크면, 모션 센서를 이용한 안테나 시스템은 모든 방향의 신호 감지 및 거리를 판단하는 동작을 수행하고, 모션 센서를 이용한 안테나 시스템이 측정한 제 1 위치에서 제1축 안테나의 신호의 세기 및 제2축 안테나의 신호의 세기와, 제 2 위치에서 제1축 안테나의 신호의 세기 및 제2축 안테나의 신호의 세기 및 제 1 위치에서 제 2 위치로의 이동에 따른 모션 센서 정보가 설정된 임계값보다 작으면, 모션 센서를 이용한 안테나 시스템은 대기 모드로 진입한다(S27~S29).
예를 들어, 모션 센서를 이용한 안테나 시스템이 모든 방향의 신호 감지 및 거리를 판단하는 동작을 수행하는 과정은 사용자 또는 운전자의 차량에 접근 여부를 인식하고, 인식된 신호에 따라 차량에 신호를 보내는 동작을 수행하는 과정을 의미하고, 대기 모드로 진입하는 과정은 사용자 또는 운전자의 차량에 접근 여부를 인식하지 않고, 차량에 신호를 보내지 않는 동작 과정을 의미한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 모션 센서를 이용하여 안테나의 축이 이동하는 과정을 구체적으로 설명하는 도면으로서, 제1축 안테나의 제 1 위치 및 제 2 위치로의 변경 과정을 설명하고자 한다.
도 3의 (a), (b) 및 (c)를 참조하면, 제1축 안테나의 제 1 위치(A)에서 제1축 안테나의 제 2 위치(B)로 변경 과정에서 안테나 위치를 비교해 보면, 제 1 위치에서 제 2 위치로 스마트 기기가 이동 또는 회전하면서 제1축 안테나의 축이 이동 또는 회전되었음을 알 수 있다.
즉, 모션 센서를 이용한 안테나 시스템은 제 1 위치에서 측정된 안테나 신호(제 1 위치에서 제1축 안테나 신호, A)와 제 1 위치에서 이동하여 측정된 안테나 신호(제 2 위치에서 제1축 안테나 신호, B)의 세기 및 모션 센서에서 제공된 안테나의 축 회전 정보를 이용하여 다수의 안테나의 신호(보정된 위치에서의 제 2축의 안테나 신호, C)의 세기 정보를 추출할 수 있다.
구체적으로, 모션 센서를 이용한 안테나 시스템은 안테나와 모션 센서가 구비된 스마트 기기를 착용한 사용자가 팔을 앞뒤로 흔들거나, 손목을 흔드는 등의 보다 복합적인 움직임이 가해져 손목이 2차원 회전 운동 또는 움직임이 아니라 3차원의 회전 운동 또는 움직임을 가지게 되면, 제1축 안테나 정보만으로도 제1축부터 제3축까지의 모든 안테나 정보를 추출할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 기술은 제1축 안테나 또는 제2축의 안테나가 구비된 스마트 기기와 함께 모션 센서를 적용하여 스마트 기기들의 공간 낭비를 줄임으로써 스마트 기기들의 크기 축소가 가능한 기술이다.
아울러, 본 기술은 스마트 기기에 구비된 다수의 고가의 안테나를 줄이고, 다수의 고가의 안테나를 저가의 모션 센서로 대체함으로써 스마트 기기의 제조 비용을 절감할 수 있는 기술이다.
이상, 본 발명은 비록 한정된 구성과 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명의 기술적 사상은 이러한 것에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해, 본 발명의 기술적 사상과 하기 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 실시가 가능할 것이다.

Claims (8)

  1. 스마트 기기 내에 복수의 축을 가진 안테나;
    상기 안테나의 복수의 축이 이동 또는 회전되어 발생된 축 정보를 감지하는 모션 센서; 및
    상기 모션 센서에서 감지된 정보와 실시간으로 수신되는 상기 복수의 축을 가진 안테나의 신호의 세기를 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 모션 센서에서 감지된 정보와 제 1 위치 및 제 2 위치에서 발생된 안테나 신호의 세기를 이용하여 다른 축을 가진 안테나의 신호의 세기를 측정하는 것을 특징으로 하는 모션 센서를 이용한 안테나 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 모션 센서는 가속도 센서, 자이로 센서 또는 지자기 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 모션 센서를 이용한 안테나 시스템.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 제 1 위치에서 제1축 안테나의 신호의 세기 및 제 1 위치에서 제2축 안테나의 신호의 세기와, 상기 제 2 위치에서 제1축 안테나의 신호의 세기 및 제 2 위치에서 제2축 안테나의 신호의 세기 및 상기 제 1 위치에서 상기 제 2 위치로의 이동 또는 회전으로 인한 모션 센서에서 감지된 정보를 설정된 임계값(Threshold Value)과 비교하여 사용자의 차량에 접근 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 모션 센서를 이용한 안테나 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 안테나는 단수의 축을 가진 안테나를 포함하는 것을 특징으로 하는 모션 센서를 이용한 안테나 시스템.
  6. 제 1 위치에서 제1축 안테나의 신호의 세기 및 제2축 안테나의 신호의 세기를 각각 측정하는 단계;
    제 2 위치에서 제1축 안테나의 신호의 세기 및 제2축 안테나의 신호의 세기를 각각 측정하는 단계;
    상기 제 1 위치에서 제 2 위치로 이동에 따른 모션 센서에서 감지된 정보를 측정하는 단계; 및
    상기 모션 센서에서 감지된 정보와 실시간으로 수신되는 상기 제 1 위치 및 상기 제 2 위치에서 측정된 안테나의 신호의 세기를 비교하는 단계를 포함하되, 상기 모션 센서에서 감지된 정보와 제 1 위치 및 제 2 위치에서 발생된 안테나 신호의 세기를 이용하여 다른 축을 가진 안테나의 신호의 세기를 측정하는 것을 특징으로 하는 모션 센서를 이용한 안테나 시스템의 동작 방법.
  7. 삭제
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 제 1 위치에서 제1축 안테나의 신호의 세기 및 제 1 위치에서 제2축 안테나의 신호의 세기와, 상기 제 2 위치에서 제1축 안테나의 신호의 세기 및 제 2 위치에서 제2축 안테나의 신호의 세기 및 상기 제 1 위치에서 상기 제 2 위치로의 이동 또는 회전으로 인한 모션 센서에서 감지된 정보를 설정된 임계값(Threshold Value)과 비교하여 사용자의 차량에 접근 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 모션 센서를 이용한 안테나 시스템의 동작 방법.


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