KR101835967B1 - An apparatus for indoor positioning using visible light communication and apparatus thereof - Google Patents

An apparatus for indoor positioning using visible light communication and apparatus thereof Download PDF

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KR101835967B1 KR1020160054858A KR20160054858A KR101835967B1 KR 101835967 B1 KR101835967 B1 KR 101835967B1 KR 1020160054858 A KR1020160054858 A KR 1020160054858A KR 20160054858 A KR20160054858 A KR 20160054858A KR 101835967 B1 KR101835967 B1 KR 101835967B1
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Abstract

가시광을 이용한 실내 위치 인식 장치 및 방법이 제공된다. 실내 위치 인식 방법은 복수의 발광 다이오드 - 상기 복수의 발광 다이오드에 포함된 각각의 발광 다이오드는, 각 발광 다이오드에 따라 서로 상이한 직교 코드가 적용된 가시광 신호를 각각 발생시키도록 구성됨 - 로부터의 가시광 신호를 수신하는 단계와 상기 수신된 가시광 신호에 상기 상이한 직교 코드들을 적용함으로써 상기 복수의 발광 다이오드 중 적어도 하나의 발광 다이오드를 식별하는 단계, 그리고 상기 식별된 적어도 하나의 발광 다이오드와 측위 지점 사이의 거리를 기반으로 상기 측위 지점의 위치를 결정하는 단계를 포함한다. 따라서, 대역폭의 제한없이 넓은 장소에서 사용할 수 있고 위치 인식 정확도를 개선할 수 있으며, SNR 를 증가시켜 신호의 신뢰성을 높일 수 있다. An apparatus and method for recognizing an indoor location using visible light are provided. A method of recognizing an indoor location includes receiving a visible light signal from a plurality of light emitting diodes, each of the light emitting diodes included in the plurality of light emitting diodes generating visible light signals having different orthogonal codes according to the light emitting diodes Identifying at least one light-emitting diode of the plurality of light-emitting diodes by applying the different orthogonal codes to the received visible light signal, and based on the distance between the identified at least one light-emitting diode and the positioning point And determining a position of the positioning point. Therefore, it can be used in a wide area without limitation of bandwidth, can improve the accuracy of position recognition, and can increase the SNR and increase the reliability of the signal.

Figure R1020160054858
Figure R1020160054858

Description

가시광을 이용한 실내 위치 인식 장치 및 방법{AN APPARATUS FOR INDOOR POSITIONING USING VISIBLE LIGHT COMMUNICATION AND APPARATUS THEREOF}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to an apparatus and method for recognizing an indoor location using visible light,

본 발명은 실내 위치 인식 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 가시광 통신을 이용하여 실내에서 위치를 인식하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an indoor location recognition apparatus and method, and more particularly, to an apparatus and method for recognizing a location in a room using visible light communication.

최근 실내에서의 일상생활이 증가함에 따라, 주로 실외 공간을 대상으로 제공되던 위치 인식 서비스는 그 범위를 실내 위치 인식 서비스까지 넓히고 있다. 실내 위치 인식 시스템을 기반으로 하는 실내 위치 기반 서비스는 스마트폰과 같은 휴대용 첨단기기의 대중화와 다양한 기술의 융복합을 통해 보다 확산될 수 있다.As the everyday life in indoor has been increasing recently, the location recognition service, which was mainly provided for the outdoor space, extends the range to the indoor location recognition service. Indoor location based services based on indoor location recognition system can be spread more widely through popularization of portable advanced devices such as smart phones and fusion of various technologies.

실내 위치 인식 시스템은 실내 공간이라는 특징으로 인해 실외 위치 인식 시스템에 비해 여러 가지 제약을 가진다. 가장 대표적인 제약으로는 실내 공간에서는 위성 기반의 위치 인식 시스템이 사용될 수 없다. 따라서 이를 대체하는 다양한 형태의 위치 인식 기술을 필요로 한다. 또한, 이미 대중화된 실외 위치 인식 시스템에 비해 실내 위치 인식 시스템을 활용하기 위한 인프라 및 관련 기술도 아직 많이 부족하다. The indoor location recognition system has several limitations compared with the outdoor location recognition system because it is an indoor space. The most representative constraint is that a satellite-based position recognition system can not be used in the indoor space. Therefore, various types of location recognition technology are needed to replace this. In addition, the infrastructure and related technologies for utilizing the indoor location recognition system are still insufficient compared to the already popular outdoor location recognition system.

기존의 실내 위치 인식 시스템으로는 Wi-Fi AP, Bluetooth beacon, 카메라를 이용한 랜드마크 인식 등이 있다. 하지만, 상기 제시된 위치 인식 시스템들은 새로운 인프라를 구축해야 하고 고가의 센서를 사용해야만 하는 단점이 있다. 이러한 상황에서 가시광을 이용한 데이터 통신 연구가 활성화됨에 따라 가시광을 이용한 실내 위치 인식 시스템이 검토되었다. 가시광 통신은 2003년 일본 게이오 대학에서 처음 연구가 시작되어 빛의 직진성에 의한 우수한 보안성과 비 간섭성, 그리고 발광 다이오드 (LED) 의 저전력이라는 장점을 기반으로 기존의 RF 통신의 단점을 보완할 수 있는 새로운 통신 시스템으로 대두하고 있다.Conventional indoor location recognition systems include Wi-Fi AP, Bluetooth beacon, and landmark recognition using cameras. However, the above-described location recognition systems have a disadvantage in that a new infrastructure must be built and expensive sensors must be used. In this situation, as the research of data communication using visible light is activated, an indoor position recognition system using visible light was examined. Visible light communication was first started at Keio University in Japan in 2003, and it can complement the disadvantages of existing RF communication based on advantages of excellent security and non-coherence due to the straightness of light, and low power of light emitting diode (LED) It is emerging as a new communication system.

한국 공개특허공보 제2014-0084842호 ("VLC 를 이용한 실내위치 인식 시스템 및 그 방법", 건국대학교 산학협력단)Korean Patent Laid-Open Publication No. 2014-0084842 ("Indoor Position Recognition System and Method Using VLC ", Kokuk University)

가시광을 이용한 위치 인식 시스템은 기존의 LED 광원을 기반으로 인프라를 구축할 수 있어서 설치 비용을 절감할 수 있어 실내 위치 인식 시스템의 차세대 주자로 주목받았다. 하지만, 기존의 가시광을 이용한 실내 위치 인식 시스템은 여러 가지 제약으로 인해 사용되기 어려웠다. 각각의 송신기의 고유 주파수로 인한 대역폭의 한계로 인해 넓은 장소에서 사용되기 어려울뿐더러 위치 인식의 정확도 또한 한계가 있었다.The location recognition system using visible light has attracted attention as the next generation of indoor location recognition system because it can build infrastructure based on existing LED light source and reduce installation cost. However, the conventional indoor location recognition system using visible light has been difficult to use due to various limitations. Due to the limitation of the bandwidth due to the natural frequency of each transmitter, it is difficult to use in a wide area and the accuracy of the position recognition is also limited.

구체적으로, 기존의 가시광을 이용한 실내 위치 인식 시스템은 각각의 광 송신기, 즉 LED 마다 고유의 주파수를 가지며 수신기 측에서 각 송신기의 고유 주파수를 감지하여 송신기의 위치를 특정한다. 하지만, 각각의 송신기마다 고유 주파수를 사용함에 따라 대역폭의 제한으로 인해 넓은 장소에서 많은 수의 송신기가 필요로 할 때 사용되기 어렵고, 마찬가지로 위치 인식의 정확도를 높이기 위해 많은 수의 송신기를 사용하기도 어렵다. Specifically, the conventional indoor location recognition system using visible light has a unique frequency for each optical transmitter, that is, LED, and detects the natural frequency of each transmitter on the receiver side to specify the transmitter position. However, due to the limitation of the bandwidth due to the use of the natural frequency for each transmitter, it is difficult to use the transmitter when a large number of transmitters are needed in a wide area, and similarly, it is also difficult to use a large number of transmitters to improve the accuracy of the position recognition.

또한, 고유 주파수를 감지할 수신기로써 카메라와 같은 영상 장치를 사용할 경우에는 고유 주파수를 감지한 후 추가적인 이미지 처리 과정을 요구하기 때문에 회로와 시스템의 복잡성과 비용이 늘어나게 된다.In addition, when a video device such as a camera is used as a receiver for detecting a natural frequency, additional image processing is required after detecting a natural frequency, which increases the complexity and cost of circuit and system.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 목적은 각각의 발광 다이오드가 고유의 주파수를 가질 필요가 없도록 함으로써 대역폭의 제한으로 인해 넓은 장소에서 사용되기 힘든 문제를 해결하고 위치 인식의 정확도를 개선할 수 있는 가시광을 이용한 실내 위치 인식 장치를 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to solve the problems described above, and it is an object of the present invention to solve the problem that each LED does not need to have a unique frequency, And an indoor position recognizing device using the visible light.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 목적은 각각의 발광 다이오드가 고유의 주파수를 가질 필요가 없도록 함으로써 대역폭의 제한으로 인해 넓은 장소에서 사용되기 힘든 문제를 해결하고 위치 인식의 정확도를 개선할 수 있는 가시광을 이용한 실내 위치 인식 방법을 제공하는 것이다. It is another object of the present invention to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to solve the problems that each LED does not need to have a unique frequency, And a method of recognizing an indoor location using visible light.

다만, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.It should be understood, however, that the present invention is not limited to the above-described embodiments, but may be variously modified without departing from the spirit and scope of the invention.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 가시광을 이용한 실내 위치 인식 방법은, 복수의 발광 다이오드 - 상기 복수의 발광 다이오드에 포함된 각각의 발광 다이오드는, 각 발광 다이오드에 따라 서로 상이한 직교 코드가 적용된 가시광 신호를 각각 발생시키도록 구성됨 - 로부터의 가시광 신호를 수신하는 단계; 상기 수신된 가시광 신호에 상기 상이한 직교 코드들을 적용함으로써 상기 복수의 발광 다이오드 중 적어도 하나의 발광 다이오드를 식별하는 단계; 및 상기 식별된 적어도 하나의 발광 다이오드와 측위 지점 사이의 거리를 기반으로 상기 측위 지점의 위치를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a method of recognizing an indoor position using visible light, the method comprising: a plurality of light emitting diodes, each of the light emitting diodes included in the plurality of light emitting diodes, Receiving a visible light signal from a light source configured to generate a visible light signal to which an orthogonal code is applied, respectively; Identifying at least one light emitting diode among the plurality of light emitting diodes by applying the different orthogonal codes to the received visible light signal; And determining the position of the positioning point based on the distance between the identified at least one light emitting diode and the positioning point.

일 측면에 따르면, 상기 위치를 결정하는 단계는, 적어도 3 개의 발광 다이오드와 상기 측위 지점 사이의 거리를 기반으로 삼변측량 (trilateration) 을 수행함으로써 상기 측위 지점의 위치를 결정할 수 있다. According to an aspect, the step of determining the position may determine the position of the positioning point by performing a trilateration based on the distance between the at least three light emitting diodes and the positioning point.

일 측면에 따르면, 상기 위치를 결정하는 단계 이전에, 상기 식별된 적어도 하나의 발광 다이오드로부터의 가시광 신호의 세기에 대한 측정값을 기반으로 상기 식별된 적어도 하나의 발광 다이오드와 상기 측위 지점 사이의 거리를 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다. According to one aspect, prior to the step of determining the position, a distance between the identified at least one light emitting diode and the positioning point based on a measured value of the intensity of the visible light signal from the identified at least one light emitting diode And a step of measuring the temperature.

일 측면에 따르면, 상기 발광 다이오드를 식별하는 단계는, 상기 수신된 가시광 신호에 상기 적어도 하나의 발광 다이오드에 대응하는 직교 코드를 적용하는 단계; 및 상기 적어도 하나의 발광 다이오드에 대응하는 직교 코드를 적용한 결과값이 0 이 아니라는 결정에 응답하여 상기 적어도 하나의 발광 다이오드를 식별하는 단계를 포함할 수 있다. According to an aspect, identifying the light emitting diode includes applying an orthogonal code corresponding to the at least one light emitting diode to the received visible light signal; And identifying the at least one light emitting diode in response to determining that the result of applying the orthogonal code corresponding to the at least one light emitting diode is not zero.

일 측면에 따르면, 상기 수신된 가시광 신호에 상기 적어도 하나의 발광 다이오드에 대응하는 직교 코드를 적용한 결과값은 상기 적어도 하나의 발광 다이오드로부터의 가시광 신호의 세기에 대한 측정값을 나타낼 수 있다. According to an aspect of the present invention, the result of applying the orthogonal code corresponding to the at least one light emitting diode to the received visible light signal may indicate a measured value of the intensity of the visible light signal from the at least one light emitting diode.

일 측면에 따르면, 상기 적어도 하나의 발광 다이오드로부터의 가시광 신호의 세기에 대한 측정값은 상기 적어도 하나의 발광 다이오드의 출력 가시광 신호의 세기와 거리 상수의 곱을 나타낼 수 있다. According to an aspect, a measured value of the intensity of the visible light signal from the at least one light emitting diode may represent a product of the intensity of the output visible light signal of the at least one light emitting diode and a distance constant.

일 측면에 따르면, 상기 복수의 발광 다이오드의 각각의 발광 다이오드는 동일한 주파수의 가시광 신호를 발생시킬 수 있다. According to an aspect, each of the light emitting diodes of the plurality of light emitting diodes may generate a visible light signal of the same frequency.

일 측면에 따르면, 상기 식별된 적어도 하나의 발광 다이오드와 상기 측위 지점 사이의 거리 d 는 하기의 수학식을 기반으로 측정될 수 있다. According to an aspect, the distance d between the identified at least one light emitting diode and the positioning point may be measured based on the following equation:

Figure 112016042883040-pat00001
Figure 112016042883040-pat00001

단, 여기서 n 은 상기 적어도 하나의 발광 다이오드의 방사 로브 상수, PS 는 상기 적어도 하나의 발광 다이오드의 출력 파워, PR 은 상기 적어도 하나의 발광 다이오드의 감지된 파워, AR 은 상기 가시광 신호를 수신하는 수신부의 면적, h 는 상기 적어도 하나의 발광 다이오드가 설치된 높이를 나타낸다. However, where n is the radiation lobe constant, P S is the power, A R is the visible light signal detection of the output power, P R is the at least one light emitting diode of the at least one light emitting diode of the at least one light emitting diode And h represents the height of the at least one light emitting diode.

일 측면에 따르면, 상기 적어도 하나의 발광 다이오드의 감지된 파워는 상기 적어도 하나의 발광 다이오드로부터의 가시광 신호의 세기에 대한 측정값인 illuminance 를 나타내고, 상기 illuminance 는 하기의 수학식을 기반으로 측정될 수 있다. According to an aspect, the sensed power of the at least one light emitting diode represents an illuminance, which is a measure of the intensity of a visible light signal from the at least one light emitting diode, and the illuminance may be measured based on the following equation have.

Figure 112016042883040-pat00002
Figure 112016042883040-pat00002

단, 여기서 decoded signal 은 상기 가시광 신호를 수신하는 수신부에서 감지된 신호, ts는 샘플링 시간, fm 은 변조된 주파수, ns 는 1/fm 동안 샘플링된 회수, AVCC 는 상기 측위 지점의 위치를 결정하는 연산부의 입력 전압, ADC resolution 은 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 경우의 분해도, C1 은 상기 수신부에서 수신한 가시광 신호의 세기에 따라 출력되는 전압의 비율을 나타낸다. Herein, the decoded signal is a signal detected by the receiving unit that receives the visible light signal, t s is the sampling time, f m is the modulated frequency, n s is the number of times sampled for 1 / f m , AVCC is the position And ADC resolution denotes an exploded view of converting an analog signal into a digital signal, and C 1 denotes a ratio of a voltage output according to the intensity of a visible light signal received by the receiving unit.

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 가시광을 이용한 실내 위치 인식 장치는, 복수의 발광 다이오드 - 상기 복수의 발광 다이오드에 포함된 각각의 발광 다이오드는, 각 발광 다이오드에 따라 서로 상이한 직교 코드가 적용된 가시광 신호를 각각 발생시키도록 구성됨 - 로부터의 가시광 신호를 수신하는 수신부; 상기 수신된 가시광 신호에 상기 상이한 직교 코드들을 적용함으로써 상기 복수의 발광 다이오드 중 적어도 하나의 발광 다이오드를 식별하는 식별부; 및 상기 식별된 적어도 하나의 발광 다이오드와 측위 지점 사이의 거리를 기반으로 상기 측위 지점의 위치를 결정하는 연산부를 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, there is provided an apparatus for recognizing an indoor position using visible light, the apparatus comprising: a plurality of light emitting diodes, each of the light emitting diodes included in the plurality of light emitting diodes, A receiving unit configured to receive a visible light signal from the light receiving unit and configured to generate a visible light signal to which an orthogonal code is applied, respectively; An identification unit for identifying at least one light emitting diode among the plurality of light emitting diodes by applying the different orthogonal codes to the received visible light signal; And an operation unit for determining a position of the positioning point based on the distance between the identified at least one light emitting diode and the positioning point.

일 측면에 따르면, 상기 연산부는, 적어도 3 개의 발광 다이오드와 상기 측위 지점 사이의 거리를 기반으로 삼변측량 (trilateration) 을 수행함으로써 상기 측위 지점의 위치를 결정할 수 있다. According to an aspect of the present invention, the calculation unit can determine a position of the positioning point by performing trilateration based on a distance between at least three light emitting diodes and the positioning point.

일 측면에 따르면, 상기 식별된 적어도 하나의 발광 다이오드로부터의 가시광 신호의 세기에 대한 측정값을 기반으로 상기 식별된 적어도 하나의 발광 다이오드와 상기 측위 지점 사이의 거리를 측정하는 측정부를 더 포함할 수 있다. According to an aspect, the apparatus may further include a measurement unit that measures a distance between the identified at least one light emitting diode and the positioning point based on a measured value of the intensity of the visible light signal from the identified at least one light emitting diode have.

일 측면에 따르면, 상기 식별부는, 상기 수신된 가시광 신호에 상기 적어도 하나의 발광 다이오드에 대응하는 직교 코드를 적용하고, 상기 적어도 하나의 발광 다이오드에 대응하는 직교 코드를 적용한 결과값이 0 이 아니라는 결정에 응답하여 상기 적어도 하나의 발광 다이오드를 식별할 수 있다. According to an aspect of the present invention, the identification unit applies an orthogonal code corresponding to the at least one light emitting diode to the received visible light signal, determines that a result obtained by applying an orthogonal code corresponding to the at least one light emitting diode is not 0 To identify the at least one light emitting diode.

일 측면에 따르면, 상기 수신된 가시광 신호에 상기 적어도 하나의 발광 다이오드에 대응하는 직교 코드를 적용한 결과값은 상기 적어도 하나의 발광 다이오드로부터의 가시광 신호의 세기에 대한 측정값을 나타낼 수 있다. According to an aspect of the present invention, the result of applying the orthogonal code corresponding to the at least one light emitting diode to the received visible light signal may indicate a measured value of the intensity of the visible light signal from the at least one light emitting diode.

일 측면에 따르면, 상기 적어도 하나의 발광 다이오드로부터의 가시광 신호의 세기에 대한 측정값은 상기 적어도 하나의 발광 다이오드의 출력 가시광 신호의 세기와 거리 상수의 곱을 나타낼 수 있다. According to an aspect, a measured value of the intensity of the visible light signal from the at least one light emitting diode may represent a product of the intensity of the output visible light signal of the at least one light emitting diode and a distance constant.

일 측면에 따르면, 상기 복수의 발광 다이오드의 각각의 발광 다이오드는 동일한 주파수의 가시광 신호를 발생시킬 수 있다. According to an aspect, each of the light emitting diodes of the plurality of light emitting diodes may generate a visible light signal of the same frequency.

일 측면에 따르면, 상기 식별된 적어도 하나의 발광 다이오드와 상기 측위 지점 사이의 거리 d 는 하기의 수학식을 기반으로 측정될 수 있다. According to an aspect, the distance d between the identified at least one light emitting diode and the positioning point may be measured based on the following equation:

Figure 112016042883040-pat00003
Figure 112016042883040-pat00003

단, 여기서 n 은 상기 적어도 하나의 발광 다이오드의 방사 로브 상수, PS 는 상기 적어도 하나의 발광 다이오드의 출력 파워, PR 은 상기 적어도 하나의 발광 다이오드의 감지된 파워, AR 은 상기 수신부의 면적, h 는 상기 적어도 하나의 발광 다이오드가 설치된 높이를 나타낼 수 있다. However, where n is the radiation lobe constant, P S is the output power, P R of the at least one light emitting diode is the power, A R detection of said at least one light emitting diode is the area of the receiving section of the at least one light emitting diode of , h may represent the height at which the at least one light emitting diode is installed.

일 측면에 따르면, 상기 적어도 하나의 발광 다이오드의 감지된 파워는 상기 적어도 하나의 발광 다이오드로부터의 가시광 신호의 세기에 대한 측정값인 illuminance 를 나타내고, 상기 illuminance 는 하기의 수학식을 기반으로 측정될 수 있다. According to an aspect, the sensed power of the at least one light emitting diode represents an illuminance, which is a measure of the intensity of a visible light signal from the at least one light emitting diode, and the illuminance may be measured based on the following equation have.

Figure 112016042883040-pat00004
Figure 112016042883040-pat00004

단, 여기서 decoded signal 은 상기 가시광 신호를 수신하는 수신부에서 감지된 신호, ts는 샘플링 시간, fm 은 변조된 주파수, ns 는 1/fm 동안 샘플링된 회수, AVCC 는 상기 연산부의 입력 전압, ADC resolution 은 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 경우의 분해도, C1 은 상기 수신부에서 수신한 가시광 신호의 세기에 따라 출력되는 전압의 비율을 나타낼 수 있다. In this case, the decoded signal is a signal sensed by the receiver for receiving the visible light signal, t s is the sampling time, f m is the modulated frequency, n s is the number of times sampled during 1 / f m , AVCC is the input voltage , ADC resolution is an exploded view of converting an analog signal into a digital signal, and C 1 is a ratio of a voltage output according to the intensity of a visible light signal received by the receiver.

본 발명의 일 실시예에 따른 가시광을 이용한 실내 위치 인식 방법 및 장치에 따르면, 각각의 발광 다이오드가 고유의 주파수를 가질 필요가 없도록 함으로써 대역폭의 제한으로 인해 넓은 장소에서 사용되기 힘든 문제를 해결하고 위치 인식의 정확도를 개선할 수 있다. 즉, 각각의 발광 다이오드가 상이한 주파수를 사용하지 않아 수신부에서 같은 주파수의 코드들을 동시에 수신하더라도, 코드의 직교성에 의해 다시 분리할 수 있어 대역폭의 제한으로 인해 넓은 장소에서 사용되기 힘들다는 점과 위치 인식의 정확도 제한이라는 문제점들을 해결할 수 있다. According to the method and apparatus for recognizing an indoor position using visible light according to an embodiment of the present invention, it is unnecessary for each light emitting diode to have a unique frequency, thereby solving a problem that is difficult to use in a wide place due to a limitation of bandwidth, The accuracy of recognition can be improved. That is, even though each of the light emitting diodes does not use different frequencies and the receiving unit simultaneously receives codes of the same frequency, it can be separated again by the orthogonality of the codes, The accuracy limitation of the < / RTI >

또한, 직교 코드를 사용하면 동일 시간 내에 수 배의 신호를 획득할 수 있으므로, SNR (Signal-to-Noise Ratio) 를 증가시켜 신호의 신뢰성을 높일 수 있다. In addition, by using an orthogonal code, a signal several times as large as that in the same time can be obtained, so that the signal-to-noise ratio (SNR) can be increased and the reliability of the signal can be increased.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 가시광을 이용한 실내 위치 인식 시스템의 개념도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 가시광을 이용한 실내 위치 인식 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 가시광을 이용한 실내 위치 인식 방법의 흐름도이다.
도 4 는 상기 도 3 의 발광 다이오드를 식별하는 단계의 상세 흐름도이다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 직교 코드를 위해 사용될 수 있는 Weighing matrix 의 예시이다.
도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 직교 코드를 위해 사용될 수 있는 하다마드 행렬의 예시이다.
도 7 은 본 발명에 따른 신호 파형의 송수신 과정의 예시도이다.
도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드와 수신기의 시스템 파라미터에 대한 예시도이다.
도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 인식 범위의 개념도이다.
도 10 은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드로부터의 신호의 파형을 나타내는 그래프이다.
도 11 은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 분리 실험 결과와 해당 경우의 SNR 을 나타낸다.
도 12 는 본 발명의 일 실시예에 따른 실험 순서 위치를 나타낸다. 1 is a conceptual diagram of an indoor position recognition system using visible light according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram showing a configuration of an indoor position recognizing apparatus using visible light according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart of a method of recognizing an indoor position using visible light according to an embodiment of the present invention.
4 is a detailed flowchart of the step of identifying the light emitting diode of FIG.
5 is an illustration of a weighing matrix that may be used for an orthogonal code according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is an illustration of a Hadamard matrix that may be used for orthogonal codes according to an embodiment of the present invention.
7 is a diagram illustrating an example of a signal transmission / reception process according to the present invention.
8 is an exemplary diagram illustrating system parameters of a light emitting diode and a receiver according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a conceptual diagram of a position recognition range according to an embodiment of the present invention.
10 is a graph showing a waveform of a signal from a light emitting diode according to an embodiment of the present invention.
FIG. 11 shows the results of signal separation experiments according to an embodiment of the present invention and the SNR of a corresponding case.
12 shows an experimental procedure position according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component. And / or < / RTI > includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

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. It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 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.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the relevant art and are to be interpreted in an ideal or overly formal sense unless explicitly defined in the present application Do not.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In order to facilitate the understanding of the present invention, the same reference numerals are used for the same constituent elements in the drawings and redundant explanations for the same constituent elements are omitted.

가시광을 이용한 실내 위치 인식 시스템Indoor location recognition system using visible light

전술한 바와 같이, 본 발명은 가시광을 이용한 실내 위치 인식 시스템에 관한 것으로, 특히 기존 시스템의 대역폭 문제를 해결하는 직교 코드를 가시광 시스템에 적용하는 방법과 이를 이용한 실내 위치 인식 시스템에 관한 것이다.As described above, the present invention relates to an indoor location recognition system using visible light, and more particularly, to a method of applying an orthogonal code for solving a bandwidth problem of an existing system to a visible light system and an indoor location recognition system using the same.

가시광 위치 인식 시스템을 제외한 기존의 실내 위치 인식 시스템들을 활용하기 위해선 고가의 장비들을 이용하여 새로운 인프라를 구축해야 하는 반면에, 가시광 위치 인식 시스템을 사용하면 기존에 사용하던 발광 다이오드 (LED) 를 이용하여 인프라를 구축할 수 있어 비용을 절감할 수 있다. 하지만, 각각의 발광 다이오드가 고유의 주파수를 가져야 한다는 대역폭의 문제가 있었다. 이 문제점은 실내 위치 인식 시스템의 필요성과 정면으로 대치되었다. 위치 인식 시스템은 넓은 실내 공간에서 필요로 하는데 반해 이 문제점으로 인해 넓은 실내 공간에서는 사용할 수 없었고, 더욱이 실내 공간에서 사용되는 위치 인식이기 때문에 높은 위치 인식 정확도가 필수인데 마찬가지로 해당 문제점으로 인해 정확도의 제한이 있었다. In order to utilize the existing indoor location recognition systems except the visible light position recognition system, it is necessary to build a new infrastructure by using expensive equipments. On the other hand, when the visible light position recognition system is used, a light emitting diode (LED) Infrastructure can be built to reduce costs. However, there was a problem of the bandwidth that each light emitting diode should have a unique frequency. This problem has been confronted with the need for an indoor location recognition system. Although the position recognition system is required in a large indoor space, it can not be used in a wide indoor space due to this problem. Further, since it is the position recognition used in the indoor space, high position recognition accuracy is required. there was.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 가시광을 이용한 실내 위치 인식 시스템의 개념도이다. 도 1 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가시광을 이용한 실내 위치 인식 시스템은 복수의 발광 다이오드 (10) 와 위치 인식의 대상이 되는 실내 위치 인식 장치 (200) 을 포함할 수 있다. 실내 위치 인식 장치 (200) 는 복수의 발광 다이오드 (10) 로부터 송출되는 가시광 신호들을 수신할 수 있으며, 이를 통해 측위 지점의 위치를 결정할 수 있다. 여기서, 상기와 같은 실내 위치 인식 장치 (200) 는 스마트폰, 태블릿 PC 등과 같은 모바일 디바이스에 포함되거나, 일체로서 형성될 수 있다. 1 is a conceptual diagram of an indoor position recognition system using visible light according to an embodiment of the present invention. 1, an indoor location recognition system using visible light according to an exemplary embodiment of the present invention may include a plurality of light emitting diodes 10 and an indoor location recognizing apparatus 200 that is an object of location recognition . The indoor location recognizing apparatus 200 can receive visible light signals from the plurality of light emitting diodes 10 and can determine the position of the positioning point through the visible light signals. Here, the indoor location recognizing apparatus 200 may be included in a mobile device such as a smart phone, a tablet PC, or the like, or may be formed as a single unit.

한편, 이러한 복수의 발광 다이오드 (10) 에 포함된 각각의 발광 다이오드는 각 발광 다이오드에 따라 서로 상이한 직교 코드가 대응되고, 가시광 신호에 각각의 직교 코드를 적용하여 송출할 수 있다. 실내 위치 인식 장치 (200) 는 복수의 발광 다이오드로부터의 가시광 신호들이 통합된 형태로써 가시광 신호를 수신하고, 수신된 가시광 신호에 복수의 상이한 직교 코드들을 적용함으로써, 통합된 형태의 가시광 신호를 다시 분리하여 복수의 발광 다이오드들 중 어느 하나의 발광 다이오드로부터의 가시광 신호를 식별할 수 있다. 실내 위치 인식 장치 (200) 는 상기 식별된 어느 하나의 발광 다이오드로부터의 가시광 신호의 측정된 세기를 기반으로 측위 지점과 상기 어느 하나의 발광 다이오드 간의 거리를 결정할 수 있으며, 적어도 3 개의 발광 다이오드와 측위 지점 사이의 거리를 기반으로 삼변측량 (trilateration) 을 수행함으로써 측위 지점의 위치를 결정할 수 있다. Each of the light emitting diodes included in the plurality of light emitting diodes 10 corresponds to orthogonal codes different from each other according to each light emitting diode, and each orthogonal code can be applied to the visible light signal and transmitted. The indoor location recognizing apparatus 200 receives visible light signals in a form in which visible light signals from a plurality of light emitting diodes are integrated and applies a plurality of different orthogonal codes to the received visible light signals to separate So that visible light signals from any one of the plurality of light emitting diodes can be identified. The indoor location recognition apparatus 200 can determine the distance between the positioning point and any one of the light emitting diodes based on the measured intensity of the visible light signal from the identified one of the light emitting diodes, The position of the positioning point can be determined by performing a trilateration based on the distance between the points.

따라서, 본 발명에 따른 가시광을 이용한 실내 위치 인식 시스템에 따르면 대역폭의 문제를 해결할 수 있다. 직교 코드를 사용함으로써 각각의 발광 다이오드는 고유의 주파수를 가질 필요가 없으므로 해당 시스템을 넓은 장소에서 사용 가능하며, 더 많은 수의 송신부, 즉 더 많은 수의 발광 다이오드를 설치하여 위치 인식의 정확도를 올릴 수도 있다. 더욱이 직교 코드를 사용하면 동시에 여러 개의 신호를 동시에 받게 되므로 SNR 또한 증가하여 신호의 신뢰성을 높일 수 있다. Therefore, according to the indoor position recognition system using visible light according to the present invention, the problem of bandwidth can be solved. By using orthogonal codes, each light emitting diode does not need to have its own frequency, so the system can be used in a wide area, and a larger number of light emitting diodes, that is, a larger number of light emitting diodes, It is possible. Furthermore, using orthogonal codes simultaneously receives several signals simultaneously, so that the SNR also increases and the reliability of the signal can be increased.

또한, 본 발명에 따른 가시광을 이용한 실내 위치 인식 시스템에서는 삼변측량 (trilateration) 을 사용할 수 있다. 이는 광센서에서 이미지를 받아 처리하여 광원과의 거리를 측정하는 종래 가시광 통신을 이용한 위치 측위 방법과는 달리 별도의 이미지 처리 과정을 거칠 필요가 없고, 광센서에서 3개 이상의 광원에서 나오는 빛의 세기만 받으면 이를 이용해 실제 거리를 구한 후 삼변측량을 사용하여 거리를 측정할 수 있다. 따라서, 이미지 처리를 위한 추가적인 연산 장치나 메모리 장치가 필요하지 않아 비용 절감을 달성할 수 있다.In addition, trilateration can be used in the indoor position recognition system using visible light according to the present invention. Unlike the conventional positioning method using visible light communication, in which an optical sensor receives an image and processes the distance to the light source, there is no need to go through a separate image processing process. In the optical sensor, If you do, you can use it to find the actual distance and then use a trilateration to measure the distance. Therefore, no additional computing device or memory device for image processing is required, and cost reduction can be achieved.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 가시광을 이용한 실내 위치 인식 장치와 방법에 대해서 보다 구체적으로 설명한다. Hereinafter, an apparatus and method for recognizing an indoor position using visible light according to an embodiment of the present invention will be described in more detail.

가시광을 이용한 실내 위치 인식 장치Indoor position recognition device using visible light

종래의 가시광 위치 인식 시스템은 각각의 송신부라 할 수 있는 광원, 즉 발광 다이오드에 고유의 주파수를 부가하고 카메라 모듈을 이용해서 감지한다. 그리고 고유의 주파수로 인해 나타나는 고유의 모양을 이미지 처리하여 위치를 인식하는 방식을 취하고 있다. In the conventional visible light position recognition system, a specific frequency is added to a light source, i.e., a light emitting diode, which can be referred to as a transmitter, and sensed by using a camera module. In addition, the system recognizes the position by recognizing the unique shape due to the inherent frequency.

반면에, 본 발명의 일 실시예에 따른 가시광을 이용한 실내 위치 인식 방법에서는 직교 코드를 이용함으로써 각각의 발광 다이오드에 고유의 주파수를 부여할 필요없이 각 발광 다이오드들이 사용하는 주파수를 하나로 통일할 수 있다. 이러한 직교 코드는 Weighing matrix 를 이용하거나 일반적인 4배수 차수인 하다마드 행렬 (Hadamard matrix) 을 이용하여 만들 수 있다. 다만, 여기서 광원으로 발광 다이오드를 사용하기 때문에 이용되는 주파수는 사람 눈의 인식 범위인 200Hz 보다는 커야 한다. On the other hand, in the method of recognizing an indoor position using visible light according to an embodiment of the present invention, it is possible to uniformize the frequencies used by the respective light emitting diodes without using a unique frequency for each light emitting diode by using an orthogonal code . These orthogonal codes can be generated using a Weighing matrix or a Hadamard matrix, which is a general quadratic order. However, since the light emitting diode is used as the light source here, the frequency used must be greater than the human eye recognition range of 200 Hz.

도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 가시광을 이용한 실내 위치 인식 장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 이하, 도 2 를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 기사광을 이용한 실내 위치 인식 장치에 대해서 보다 상세히 설명한다. 도 2 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가시광을 이용한 실내 위치 인식 장치 (200) 는 수신부 (210), 식별부(220), 측정부(230) 및 연산부(240) 를 포함할 수 있다. 2 is a block diagram showing a configuration of an indoor position recognizing apparatus using visible light according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, with reference to FIG. 2, an indoor location recognizing apparatus using an article light according to an embodiment of the present invention will be described in detail. 2, an indoor location recognition apparatus 200 using visible light according to an embodiment of the present invention includes a receiving unit 210, an identifying unit 220, a measuring unit 230, and a calculating unit 240 can do.

복수의 발광 다이오드 (10) 에 포함된 각각의 발광 다이오드는, 각 발광 다이오드에 따라 서로 상이한 직교 코드가 적용된 가시광 신호를 각각 발생시키도록 구성된다. 실내 위치 인식 장치 (200) 의 수신부 (210) 는 복수의 발광 다이오드 (10) 들로부터의 각각의 가시광 신호들이 송신하는 가시광 신호들이 통합된 형태로서, 가시광 신호를 수신할 수 있다. Each of the light emitting diodes included in the plurality of light emitting diodes 10 is configured to generate a visible light signal to which different orthogonal codes are applied according to the light emitting diodes. The receiving unit 210 of the indoor location recognizing apparatus 200 can receive the visible light signal in the form of a combined form of visible light signals transmitted by the respective visible light signals from the plurality of light emitting diodes 10.

이어서, 식별부 (220) 는 수신된 가시광 신호에 상기 복수의 발광 다이오드 (10) 의 각각의 발광 다이오드들이 송신하는 가시광 신호에 적용된 상이한 직교 코드들을 적용함으로써, 상기 복수의 발광 다이오드 중 상기 실내 위치 인식 장치 (200) 의 수신부 (210) 가 가시광 신호를 수신하고 있는 적어도 하나의 발광 다이오드를 식별할 수 있다. The identification unit 220 applies different orthogonal codes to the received visible light signal to the visible light signals transmitted by the respective light emitting diodes of the plurality of light emitting diodes 10, The receiving unit 210 of the apparatus 200 can identify at least one light emitting diode receiving the visible light signal.

측정부 (230) 는 식별된 적어도 하나의 발광 다이오드로부터의 가시광 신호의 세기에 대한 측정값을 기반으로 상기 식별된 적어도 하나의 발광 다이오드와, 위치 인식의 대상이 되는 측위 지점 사이의 거리를 측정할 수 있다. The measuring unit 230 measures a distance between the identified at least one light emitting diode and a positioning point that is an object of position recognition based on the measured value of the intensity of the visible light signal from the identified at least one light emitting diode .

연산부 (240) 는 식별된 적어도 하나의 발광 다이오드와 측위 지점 사이의 거리를 기반으로 측위 지점의 위치를 결정할 수 있다. 여기서, 연산부 (240) 는 적어도 3개의 발광 다이오드와 측위 지점 사이의 거리를 기반으로 삼변측량 (trilateration) 을 수행함으로써 측위 지점의 위치를 결정할 수 있다. The calculation unit 240 can determine the position of the positioning point based on the distance between the identified at least one light emitting diode and the positioning point. Here, the calculating unit 240 can determine the position of the positioning point by performing trilateration based on the distance between the at least three light emitting diodes and the positioning point.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 위치 인식 장치 (200) 에 적용될 수 있는 직교 코드에 대해서 보다 구체적으로 설명한다. 먼저, Weighing matrix와 하다마드 행렬의 직교성에 대한 이해가 필요하다. 도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 직교 코드를 위해 사용될 수 있는 Weighing matrix 의 예시이고, 도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 직교 코드를 위해 사용될 수 있는 하다마드 행렬의 예시이다. Hereinafter, an orthogonal code applicable to the indoor location recognizing apparatus 200 according to an embodiment of the present invention will be described in more detail. First, it is necessary to understand the orthogonality between the Weighing matrix and the Hadamard matrix. FIG. 5 is an illustration of a Weighing matrix that may be used for orthogonal codes according to one embodiment of the present invention, and FIG. 6 is an illustration of a Hadamard matrix that may be used for orthogonal codes according to an embodiment of the present invention.

Weighing matrix는 1, -1, 0으로 이루어진 행렬로서 도 5 는 그 대표적인 예시이다. 해당 행렬은 각각의 행끼리 서로 직교한다. 즉, 각각의 행끼리 분리하여 행렬 외적 하였을 때, 해당 행을 제외한 나머지 모든 행과의 행렬 외적의 연산 결과값이 ‘0’이 된다. 그리고 하다마드 행렬은 +1과 -1로 이루어진 일반적인 4배수 차수를 가진 정방행렬이다. 이 행렬도 직교성을 가진다. 도 6 은 대표적인 하다마드 행렬로서 4 x 4 하다마드 행렬이다. The weighing matrix is a matrix of 1, -1, and 0, and FIG. 5 is a representative example thereof. The matrix is orthogonal to each other in each row. That is, when the respective rows are separated and the matrix is out of order, the operation result value of the out-of-matrix relation with all the remaining rows except the corresponding row becomes '0'. And the Hadamard matrix is a square matrix with a general quadruple degree of +1 and -1. This matrix is also orthogonal. Figure 6 is a representative Hadamard matrix, a 4x4 Hadamard matrix.

상기 행렬들의 이러한 직교성을 이용하면 여러 개의 신호를 중첩으로 받아도 서로 분리할 수 있다. 먼저, 각각의 행을 분리하여 그 중 몇 개의 행을 더한다. 이는 신호적인 측면에서 보면 동시에 몇 개의 신호가 중첩되었다고 생각할 수 있다. 몇 개의 행이 더해진 행들의 합에 더해진 행들을 제외한 다른 행을 외적하면 직교성에 의해서 ‘0’의 결과값이 나온다. 더해진 행들 중 하나의 행을 외적한다면 해당 행의 성분 값이 따로 출력된다. 이는 중첩된 신호에서 직교성을 이용하여 원하는 신호의 값을 출력할 수 있음을 뜻한다. 이러한 개념을 기반으로 본 발명의 일 실시예에 따른 가시광 신호의 송, 수신을 수학적으로 분석하면 하기의 수학식 1과 같이 진행된다. Using this orthogonality of the matrices allows multiple signals to be separated from each other even if they are superimposed. First, each row is separated and a few rows are added. From the signal side, it can be considered that several signals are superimposed simultaneously. If the other rows are excluded except for the rows added to the sum of the rows added with several rows, the result of '0' is obtained by orthogonality. If one of the rows is added, the component values of the corresponding row are output separately. This means that it is possible to output the value of the desired signal using the orthogonality in the superimposed signal. Mathematically analyzing the transmission and reception of the visible light signal according to one embodiment of the present invention based on this concept,

Figure 112016042883040-pat00005
Figure 112016042883040-pat00005

r(t)는 수신부 (210) 에서 받게 되는 통합된 형태의 가시광 신호, wi는 i번째 발광 다이오드의 신호의 실질적인 크기, 즉 출력 가시광 신호의 세기로서 스스로 외적 했을 때 나오는 값이다. Hi는 i번째 발광 다이오드의 하다마드 직교 코드, 그리고 Ai는 i번째 발광 다이오드의 빛의 얼마나 쇠약해 졌는지를 나타내는 거리 상수이다. 마지막으로 Tscan은 수신하는 시간을 나타낸다. 수신부 (210) 와 복수의 발광 다이오드 (10) 중 적어도 하나의 발광 다이오드 사이의 거리에 따라 빛이 쇠약해지는 정도가 정해지고, 이는 거리 상수 Ai로 나타낼 수 있다. 발광 다이오드에서 가까울수록 Ai는 커지고 발광 다이오드에서 멀어질수록 Ai는 작아진다. 이는 Ai가 수신부 (210) 와 송신부, 즉 복수의 발광 다이오드 (10) 중 적어도 하나의 발광 다이오드 사이의 거리를 뜻한다고 생각할 수 있다. (t) is a combined visible light signal received by the receiving unit 210, and w i is a value obtained when the actual size of the signal of the i-th light emitting diode, that is, the intensity of the output visible light signal, is itself external. H i is the Hadamard orthogonal code of the i-th light emitting diode, and A i is a distance constant indicating how light of the i-th light emitting diode is weakened. Finally, T scan represents the time to receive. The degree of light attenuation depends on the distance between the light receiving unit 210 and at least one of the plurality of light emitting diodes 10, which can be represented by a distance constant A i . The closer in the light emitting diode A i becomes large farther from the light emitting diode A i is smaller. It can be considered that A i means a distance between the receiving unit 210 and the transmitting unit, that is, the distance between at least one of the plurality of light emitting diodes 10.

수신부 (210) 에서 수신된 통합된 형태의 가시광 신호 r(t)는 식별부 (220) 에 의해 다시 복조 되어야 한다. The integrated visible light signal r (t) received by the receiver 210 should be demodulated again by the identification unit 220. [

Figure 112016042883040-pat00006
Figure 112016042883040-pat00006

수학식 1 과 수학식 2 의 변수의 정의는 동일하다. 상기 수학식 2 가 뜻하는 바는 다음과 같다. 우선 수신부 (210) 에서 수신한 통합된 형태의 가시광 신호 r(t)에 복수의 발광 다이오드 (10) 의 각각의 발광 다이오드에 따라 상이하게 적용된 고유의 직교 코드, 즉

Figure 112016042883040-pat00007
를 순차적으로 곱해서 ‘0’이 나오면 i번째 발광 다이오드는 감지되지 않았음을 뜻한다. 반면에 특정 값이 나오면 이는 i번째 발광 다이오드로부터의 가시광 신호가 수신부 (210) 에 의해 감지되고 있음을 의미하고, 이 특정 값은 wi와 Ai가 곱해진 값이다. The definitions of the variables in Equations (1) and (2) are the same. The expression (2) is as follows. A unique orthogonal code differently applied to each of the light emitting diodes of the plurality of light emitting diodes 10, that is, the visible light signal r (t)
Figure 112016042883040-pat00007
Is multiplied sequentially, and when '0' is outputted, it means that the i-th light emitting diode is not detected. On the other hand, when a specific value is obtained, it means that the visible light signal from the i-th light emitting diode is being sensed by the receiving unit 210, and this specific value is a value obtained by multiplying w i and A i .

즉, 식별부 (220) 는, 수신부 (210) 에서 수신된 통합된 형태의 가시광 신호에 적어도 하나의 발광 다이오드에 대응하는 직교 코드를 적용하고, 상기 적어도 하나의 발광 다이오드에 대응하는 고유의 직교 코드를 적용한 결과값이 0 이 아니라는 결정에 응답하여 상기 적어도 하나의 발광 다이오드를 식별할 수 있다. 여기서, 상기 수신된 가시광 신호에 상기 적어도 하나의 발광 다이오드에 대응하는 직교 코드를 적용한 결과값은 상기 적어도 하나의 발광 다이오드로부터의 가시광 신호의 세기에 대한 측정값을 나타낼 수 있고, 상기 적어도 하나의 발광 다이오드의 출력 가시광 신호의 세기 wi 와 거리 상수 Ai 의 곱으로서 이해될 수 있다. That is, the identification unit 220 applies an orthogonal code corresponding to at least one light emitting diode to the integrated visible light signal received by the receiving unit 210, and generates a unique orthogonal code corresponding to the at least one light emitting diode May identify the at least one light emitting diode in response to determining that the result is not zero. Here, the result of applying the orthogonal code corresponding to the at least one light emitting diode to the received visible light signal may indicate a measured value of the intensity of the visible light signal from the at least one light emitting diode, The output w i of the diode's visible light signal and the distance constant A i . ≪ / RTI >

도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 위치 인식 시스템에서의 신호 파형의 송수신 과정의 예시도이다. 도 7 의 (a) 에 도시된 바와 같이 복수의 발광 다이오드는 각각 상이한 직교 코드가 적용된 가시광 신호를 송신하고, 도 7 의 (b) 에 도시된 바와 같이 이러한 복수의 발광 다이오드로부터의 가시광 신호는 통합된 형태로서 존재하게 된다. 도 7 의 (c) 에 도시된 바와 같이 실내 위치 인식 장치 (200) 의 수신부 (210) 에서 상기와 같은 통합된 형태의 가시광 신호를 수신하고, 도 7 의 (d) 에 도시된 바와 같이 실내 위치 인식 장치 (200) 의 식별부 (220) 에서는 각각의 발광 다이오드의 고유의 직교 코드를 적용함으로써 통합된 가시광 신호를 다시 고유의 가시광 신호들로 분리하여 식별할 수 있다. 7 is a view illustrating an example of a process of transmitting and receiving a signal waveform in the indoor location recognition system according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7A, the plurality of light emitting diodes transmit visible light signals to which different orthogonal codes are applied, and as shown in FIG. 7B, visible light signals from the plurality of light emitting diodes are integrated As shown in FIG. As shown in FIG. 7C, the receiving unit 210 of the indoor position recognizing apparatus 200 receives the visible light signal of the integrated type as described above, In the identification unit 220 of the recognition apparatus 200, the integrated visible light signal can be separated into unique visible light signals again by applying a unique orthogonal code of each light emitting diode.

여기서, 상기와 같은 신호의 송ㆍ수신 과정에서 변조와 복조의 과정이 추가될 수 있고, 이처럼 변조된 신호로서 발광 다이오드가 동작한다. 예를 들어 코드의 1은 0 1로, -1은 1 0으로, 그리고 0은 0 0으로 변조되어 신호가 출력된다. 변조된 신호에서 0에서는 LED가 꺼지고 1에서는 LED가 켜지는 방식으로 동작하면 된다. 이 외에도 다양한 방식의 변조가 가능하며, 물론 신호가 변조되어도 직교 코드로 만든 신호의 직교성은 유지될 수 있다. Here, a process of modulation and demodulation can be added in the process of transmitting and receiving signals as described above, and the light emitting diode operates as the modulated signal. For example, 1 of the code is 0 1, -1 is 1 0, and 0 is 0 0, and the signal is output. In a modulated signal, the LED should turn off at 0, and the LED should turn on at 1. In addition, various types of modulation are possible, and even if the signals are modulated, the orthogonality of the signals made of orthogonal codes can be maintained.

이어서, 실내 위치 인식 장치 (200) 의 측정부 (230) 에서는 식별부 (220) 에서 식별한 복수의 발광 다이오드 (10) 중 적어도 하나의 특정한 발광 다이오드로부터의 가시광 신호를 기반으로, 해당 발광 다이오드와 측위 지점 사이의 거리를 측정할 수 있다. 도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드와 수신기의 시스템 파라미터에 대한 예시도이다. 여기서, 발광 다이오드와 수신부 (210) 가 서로 평행하다고 할 때 하기의 수학식 3 을 만족한다.The measuring unit 230 of the indoor position recognizing apparatus 200 determines the position of the light emitting diode 10 based on the visible light signal from at least one specific light emitting diode among the plurality of light emitting diodes 10 identified by the identifying unit 220 The distance between the positioning points can be measured. 8 is an exemplary diagram illustrating system parameters of a light emitting diode and a receiver according to an exemplary embodiment of the present invention. Here, when the light emitting diode and the receiving unit 210 are parallel to each other, the following equation (3) is satisfied.

Figure 112016042883040-pat00008
Figure 112016042883040-pat00008

h(t)는 시스템의 임펄스 응답 (impulse response) 이다. 상기 수학식 3 에서 n은 식별된 적어도 하나의 발광 다이오드의 방사 로브 상수이며

Figure 112016042883040-pat00009
의 값을 가진다. 여기서,
Figure 112016042883040-pat00010
는 식별된 적어도 하나의 발광 다이오드의 방사각의 절반으로 발광 다이오드의 스펙에 해당한다.
Figure 112016042883040-pat00011
는 3차원 각도이며
Figure 112016042883040-pat00012
의 값과 같다. 여기서,
Figure 112016042883040-pat00013
은 수신부의 면적이다. 상기 수학식 3 을 이용하여 발광 다이오드의 DC gain을 얻기 위해서 퓨리에 변환을 수행한 후 주파수에 0을 대입하면 하기와 같은 수학식 4 가 도출될 수 있다. h (t) is the impulse response of the system. Where n is the radiation lobe constant of the identified at least one light emitting diode
Figure 112016042883040-pat00009
Lt; / RTI > here,
Figure 112016042883040-pat00010
Corresponds to the specifications of the light emitting diodes at half the emission angle of the identified at least one light emitting diode.
Figure 112016042883040-pat00011
Is a three-dimensional angle
Figure 112016042883040-pat00012
. here,
Figure 112016042883040-pat00013
Is the area of the receiver. Equation (3) is used to perform Fourier transform to obtain the DC gain of the light emitting diode, and 0 is substituted for the frequency, the following equation (4) can be derived.

Figure 112016042883040-pat00014
Figure 112016042883040-pat00014

전술한 바와 같이 발광 다이오드와 수신부가 서로 평행하다고 가정했으므로 θ와 Φ는 같다. 그리고

Figure 112016042883040-pat00015
는 h(적어도 하나의 발광 다이오드가 설치된 높이)/d(식별된 적어도 하나의 발광 다이오드와 측위 지점 사이의 거리)로 변환할 수 있다. 또한 H(0)는 DC gain이므로
Figure 112016042883040-pat00016
를 만족한다.
Figure 112016042883040-pat00017
은 수신부 (210) 에서의 상기 식별된 적어도 하나의 발광 다이오드의 감지된 파워,
Figure 112016042883040-pat00018
는 상기 식별된 적어도 하나의 발광 다이오드의 출력 파워로 상기 발광 다이오드의 스펙에 해당한다. 따라서, 해당 변수들을 변환하여 상기 수학식 4 에 대입하여 거리에 대해 정리하면 거리에 대한 하기 수학식 5 로서 나타낼 수 있다. As described above, since the light emitting diode and the receiving unit are assumed to be parallel to each other,? And? Are equal to each other. And
Figure 112016042883040-pat00015
Can be converted to h (height at which at least one light emitting diode is installed) / d (distance between at least one light emitting diode identified and the positioning point). Since H (0) is a DC gain
Figure 112016042883040-pat00016
.
Figure 112016042883040-pat00017
The sensed power of the identified at least one light emitting diode in the receiver 210,
Figure 112016042883040-pat00018
Corresponds to the specification of the light emitting diode with the output power of the identified at least one light emitting diode. Accordingly, the variables are transformed and substituted into the equation (4), and the distance can be expressed as Equation (5) with respect to the distance.

Figure 112016042883040-pat00019
Figure 112016042883040-pat00019

해당 수식에서 d (상기 식별된 적어도 하나의 발광 다이오드와 상기 측위 지점 사이의 거리) 의 값을 알기 위해서는

Figure 112016042883040-pat00020
에 해당하는 상기 적어도 하나의 발광 다이오드의 수신부 (210) 에서 감지된 파워를 알아야 한다. 상기 적어도 하나의 발광 다이오드의 감지된 파워는 상기 적어도 하나의 발광 다이오드로부터의 가시광 신호의 세기에 대한 측정값인 illuminance 로 나타낼 수 있다. In order to know the value of d (the distance between the identified at least one light emitting diode and the positioning point)
Figure 112016042883040-pat00020
The light receiving unit 210 of the at least one light emitting diode needs to know the power sensed by the at least one light emitting diode. The sensed power of the at least one light emitting diode may be represented by an illuminance that is a measure of the intensity of the visible light signal from the at least one light emitting diode.

Figure 112016042883040-pat00021
Figure 112016042883040-pat00021

여기서 decoded signal 은 상기 가시광 신호를 수신하는 수신기에서 감지된 신호, ts는 샘플링 시간, fm 은 변조된 주파수, ns 는 1/fm 동안 샘플링된 회수를 나타낼 수 있다. 또한, AVCC 는 상기 연산부의 입력 전압, ADC resolution 은 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 경우의 분해도를 나타낼 수 있고, C1 은 상기 수신부 (210) 에서 수신한 가시광 신호의 세기에 따라 출력되는 전압의 비율로 광센서(수신부)의 스펙에 해당한다. 이 값들을 입력하면 식별된 적어도 하나의 특정한 발광 다이오드와 측위 지점 사이의 거리를 구할 수 있다. Here, the decoded signal is a signal detected by a receiver that receives the visible light signal, t s is a sampling time, f m is a modulated frequency, and n s is a sampling frequency for 1 / f m . The AVCC is an input voltage of the arithmetic unit and ADC resolution can be an exploded view when an analog signal is converted into a digital signal. C 1 is a voltage of an output voltage according to the intensity of a visible light signal received by the receiver 210. Ratio corresponds to the specifications of the optical sensor (receiver). By entering these values, the distance between the identified at least one specific light emitting diode and the positioning point can be determined.

동일한 방식으로 3개 이상의 특정한 발광 다이오드와 측위 지점 사이의 거리를 측정하면, 실내 위치 인식 장치 (200) 의 연산부 (240) 에서는 삼변측량 (trilateration) 을 이용해 측위 지점의 위치를 결정할 수 있다. When the distance between three or more specific light emitting diodes and the positioning point is measured in the same manner, the calculating unit 240 of the indoor location recognizing apparatus 200 can determine the position of the positioning point using a trilateration.

가시광을 이용한 실내 위치 인식 방법Indoor location recognition method using visible light

도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 가시광을 이용한 실내 위치 인식 방법의 흐름도이고, 도 4 는 상기 도 3 의 발광 다이오드를 식별하는 단계의 상세 흐름도이다. 이하, 도 3 및 도 4 를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 가시광을 이용한 실내 위치 인식 방법에 대해서 설명한다. FIG. 3 is a flowchart illustrating a method of recognizing an indoor position using visible light according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a detailed flowchart illustrating a step of identifying the light emitting diode of FIG. Hereinafter, a method of recognizing an indoor position using visible light according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 3 and FIG.

도 3 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가시광을 이용한 실내 위치 인식 방법은 먼저 복수의 발광 다이오드 (10) 로부터의 가시광 신호를 수신할 수 있다 (S310). 여기서, 복수의 발광 다이오드 (10) 에 포함된 각각의 발광 다이오드는, 각 발광 다이오드에 따라 서로 상이한 직교 코드가 적용된 가시광 신호를 각각 발생시키도록 구성된다. As shown in FIG. 3, the method of recognizing an indoor position using visible light according to an embodiment of the present invention can receive a visible light signal from a plurality of light emitting diodes 10 at step S310. Here, each of the light emitting diodes included in the plurality of light emitting diodes 10 is configured to generate a visible light signal to which orthogonal codes different from each other according to the respective light emitting diodes are applied.

이어서, 상기 수신된 가시광 신호에 상기 상이한 직교 코드들을 적용함으로써 상기 복수의 발광 다이오드 중 적어도 하나의 발광 다이오드를 식별한다 (S320). 보다 구체적으로, 도 4 에 도시된 바와 같이, 발광 다이오드를 식별하는 단계 (S320) 는, 상기 수신된 가시광 신호에 상기 적어도 하나의 발광 다이오드에 대응하는 직교 코드를 적용하고 (S321), 상기 적어도 하나의 발광 다이오드에 대응하는 직교 코드를 적용한 결과값이 0 이 아니라는 결정에 응답하여 상기 적어도 하나의 발광 다이오드를 식별할 수 있다 (S323). Next, at least one light emitting diode among the plurality of light emitting diodes is identified by applying the different orthogonal codes to the received visible light signal (S320). More specifically, as shown in FIG. 4, step S320 of identifying a light emitting diode applies an orthogonal code corresponding to the at least one light emitting diode to the received visible light signal (S321) The at least one light emitting diode may be identified in response to the determination that the result of applying the orthogonal code corresponding to the light emitting diode of the light emitting diode is not zero (S323).

적어도 하나의 발광 다이오드가 식별되면, 상기 식별된 적어도 하나의 발광 다이오드로부터의 가시광 신호의 세기에 대한 측정값을 기반으로 상기 식별된 적어도 하나의 발광 다이오드와 측위 지점 사이의 거리를 측정할 수 있다 (S330).If at least one light emitting diode is identified, the distance between the identified at least one light emitting diode and the positioning point may be measured based on the measured value of the intensity of the visible light signal from the identified at least one light emitting diode S330).

이후, 상기 식별된 적어도 하나의 발광 다이오드와 측위 지점 사이의 거리를 기반으로 최종적으로 측위 지점의 위치를 결정할 수 있다 (S340). 여기서, 적어도 3 개의 발광 다이오드와 측위 지점 사이의 거리를 기반으로 삼변측량 (trilateration) 을 수행함으로써 측위 지점의 위치를 결정할 수도 있다.  Thereafter, the position of the positioning point may be finally determined based on the distance between the identified at least one light emitting diode and the positioning point (S340). Here, the position of the positioning point may be determined by performing a trilateration based on the distance between the at least three light emitting diodes and the positioning point.

본 발명의 일 실시예에 따른 가시광을 이용한 위치 측정 방법의 보다 구체적인 특징은 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 가시광을 이용한 위치 측정 장치의 동작에 따를 수 있다. A more specific feature of the position measurement method using visible light according to an embodiment of the present invention may be the operation of the position measurement apparatus using visible light according to the embodiment of the present invention described above.

실험예Experimental Example

본 발명의 일 실시예에 따른 가시광을 이용한 위치 인식 시스템을 적용함에 있어서, Cortex m3 board 및 Cortex m4 board 가 사용될 수 있다. 별도의 직교 코드 생성부를 구비하여, 직교 코드 생성부가 복수의 발광 다이오드의 각각의 다이오드로 상이한 직교 코드를 전송할 수 있다. 복수의 발광 다이오드는 각각 상이한 직교 코드를 적용하여 가시광 신호를 송출하고, 아날로그 밴드 패스 필터 및 디지털 로우 패스 필터를 경유하여 실내 위치 인식 장치에서 복조 및 디코딩될 수 있다. 각 발광 다이오드로부터의 신호를 이용하여 RSS 측정을 수반하여 거리를 측정할 수 있고, 삼변 측량을 이용하여 최종적으로 측위 지점의 위치를 결정할 수 있다. In applying the position recognition system using visible light according to an embodiment of the present invention, a Cortex m3 board and a Cortex m4 board can be used. A separate orthogonal code generation unit may be provided so that the orthogonal code generation unit can transmit a different orthogonal code to each diode of the plurality of light emitting diodes. The plurality of light emitting diodes transmit visible light signals using different orthogonal codes, respectively, and can be demodulated and decoded in the indoor position recognizing device via the analog band-pass filter and the digital low-pass filter. It is possible to measure the distance with the RSS measurement using the signal from each light emitting diode and finally to determine the position of the positioning point using the trilateration.

일 실험예로서, 하기의 표 1 과 같은 실험 환경 조건으로 3 개의 발광 다이오드를 통해 위치 인식을 수행하였다. 도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 인식 시스템에서의 위치 인식 범위의 개념도이다. 제 1 발광 다이오드 내지 제 3 발광 다이오드의 커버리지와 각각의 발광 다이오드의 공통 커버리지가 도시되어 있다. As an experimental example, position recognition was performed through three light emitting diodes under the experimental environmental conditions shown in Table 1 below. 9 is a conceptual diagram of a range of position recognition in a position recognition system according to an embodiment of the present invention. The coverage of the first to third light emitting diodes and the common coverage of each light emitting diode are shown.

Figure 112016042883040-pat00022
Figure 112016042883040-pat00022

도 10 은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드로부터의 신호의 파형을 나타내는 그래프이다. 도 10 의 (a) 는 수신부 (210) 에서 바로 받은 신호로서, 모든 발광 다이오드에서 송신된 신호가 전부 통합된 형태의 가시광 신호이고, 도 10의 (b), (c), (d)는 직교 코드를 적용하여 각각의 발광 다이오드에서 송신된 신호로 분리한 것이다. 신호의 분리가 정상적으로 이루어지고 있는지 여부를 확인하기 위해서 하나의 발광 다이오드만 작동시켜서 감지한 값과 비교해 보았다. 위치의 변경을 수반하여 복수 회 측정을 진행하였으며, 동시에 SNR 도 함께 측정하였다. 해당 실험의 결과는 도 11 에서 신호 분리 실험 결과와 해당 경우의 SNR 을 나타내어 도시하였다. 10 is a graph showing a waveform of a signal from a light emitting diode according to an embodiment of the present invention. 10 (a) is a signal received immediately by the receiving unit 210, in which all the signals transmitted from all the light emitting diodes are visible light signals, and FIGS. 10 (b), 10 (c) The code is applied and separated into signals transmitted from each light emitting diode. In order to check whether the signal separation is normally performed, only one light emitting diode is operated and compared with the sensed value. The measurement was performed multiple times with the change of position, and the SNR was also measured at the same time. The results of the experiment are shown in FIG. 11 as a result of the signal separation experiment and the SNR of the corresponding case.

이어서, 도 9 에 도시된 바와 같이 제1 발광 다이오드 내지 제 3 발광 다이오드가 커버하고 있는 영역 내에서 수신부의 자리를 이동시켜가며 위치 측정을 수행하였다. 위치 이동의 순서는 도 12 에 도시되어 있으며, 그 결과는 하기의 표 2 에 나타난 바와 같다. Then, as shown in FIG. 9, position measurement was carried out while moving the position of the receiver within the area covered by the first to third LEDs. The order of the position movement is shown in Fig. 12, and the results are shown in Table 2 below.

Figure 112016042883040-pat00023
Figure 112016042883040-pat00023

이상, 본 발명의 일 실시예에 따른 가시광을 이용한 실내 위치 인식 장치 및 방법에 대해서 설명하였다. 이러한 방식은 개별의 발광 다이오드가 빛을 비추는 곳에서 인식되므로 위치 인식 시스템뿐만 아니라 특정 장비나 물건의 센서로도 활용될 수 있고 해당 직교 코드 방식을 이용하여 실내 데이터 망 구축에도 사용될 수 있다. The apparatus and method for recognizing an indoor position using visible light according to an embodiment of the present invention have been described above. This method can be used not only for the location recognition system but also for specific equipment or objects because individual light emitting diodes are recognized in the place where light is illuminated, and can also be used for building an indoor data network by using the corresponding orthogonal code method.

또한, 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 보호범위가 상기 도면 또는 실시예에 의해 한정되는 것을 의미하지는 않으며 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. Although the present invention has been described with reference to the drawings and embodiments, it is to be understood that the scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention.

10 : 발광 다이오드
200 : 실내 위치 인식 장치
210 : 수신부
220 : 식별부
230 : 측정부
240 : 연산부10: Light emitting diode
200: indoor position recognition device
210:
220:
230:
240:

Claims (18)

복수의 발광 다이오드 - 상기 복수의 발광 다이오드에 포함된 각각의 발광 다이오드는, 각 발광 다이오드에 따라 서로 상이한 직교 코드가 적용된 가시광 신호를 각각 발생시키도록 구성됨 - 로부터의 가시광 신호들이 통합된 형태로써 가시광 신호를 수신하는 단계;
상기 수신된 통합된 가시광 신호에 상기 상이한 직교 코드들을 순차적으로 적용함으로써 상기 복수의 발광 다이오드 중 적어도 하나의 발광 다이오드를 식별하는 단계; 및
상기 식별된 적어도 하나의 발광 다이오드와 측위 지점 사이의 거리를 기반으로 상기 측위 지점의 위치를 결정하는 단계를 포함하고,
상기 발광 다이오드를 식별하는 단계는,
상기 수신된 통합된 가시광 신호에 상기 복수의 발광 다이오드 중 하나인 제 1 발광 다이오드에 대응하는 제 1 직교 코드를 적용하는 단계; 및
상기 제 1 직교 코드를 적용한 결과값이 0 이 아니라는 결정에 응답하여 상기 제 1 발광 다이오드를 식별하는 단계를 포함하는, 가시광을 이용한 실내 위치 인식 방법. A plurality of light emitting diodes, each of the light emitting diodes included in the plurality of light emitting diodes being configured to generate visible light signals having different orthogonal codes according to the respective light emitting diodes, ;
Identifying at least one light emitting diode among the plurality of light emitting diodes by sequentially applying the different orthogonal codes to the received integrated visible light signal; And
Determining a position of the positioning point based on the distance between the identified at least one light emitting diode and the positioning point,
Wherein identifying the light emitting diode comprises:
Applying a first orthogonal code corresponding to a first light emitting diode, which is one of the plurality of light emitting diodes, to the received integrated visible light signal; And
Identifying the first light emitting diode in response to determining that the result of applying the first orthogonal code is not zero. 제 1 항에 있어서,
상기 위치를 결정하는 단계는, 적어도 3 개의 발광 다이오드와 상기 측위 지점 사이의 거리를 기반으로 삼변측량 (trilateration) 을 수행함으로써 상기 측위 지점의 위치를 결정하는, 가시광을 이용한 실내 위치 인식 방법. The method according to claim 1,
Wherein the step of determining the position determines the position of the positioning point by performing a trilateration based on a distance between at least three light emitting diodes and the positioning point. 제 1 항에 있어서,
상기 위치를 결정하는 단계 이전에, 상기 식별된 적어도 하나의 발광 다이오드로부터의 가시광 신호의 세기에 대한 측정값을 기반으로 상기 식별된 적어도 하나의 발광 다이오드와 상기 측위 지점 사이의 거리를 측정하는 단계를 더 포함하는, 가시광을 이용한 실내 위치 인식 방법. The method according to claim 1,
Measuring the distance between the identified at least one light emitting diode and the positioning point based on a measured value of the intensity of the visible light signal from the identified at least one light emitting diode prior to determining the position, Further comprising the step of detecting the indoor position using the visible light. 삭제delete 제 3 항에 있어서,
상기 수신된 통합된 가시광 신호에 상기 제 1 발광 다이오드에 대응하는 제 1 직교 코드를 적용한 결과값의 크기는 상기 제 1 발광 다이오드로부터의 가시광 신호의 세기에 대한 측정값인, 가시광을 이용한 실내 위치 인식 방법. The method of claim 3,
The size of a resultant value obtained by applying the first orthogonal code corresponding to the first light emitting diode to the received integrated visible light signal is determined by a value of a visible light signal from the first light emitting diode, Way. 제 5 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 발광 다이오드로부터의 가시광 신호의 세기에 대한 측정값은 상기 적어도 하나의 발광 다이오드의 출력 가시광 신호의 세기와 거리 상수의 곱을 나타내는, 가시광을 이용한 실내 위치 인식 방법. 6. The method of claim 5,
Wherein the measured value of the intensity of the visible light signal from the at least one light emitting diode represents the product of the intensity of the visible light signal of the at least one light emitting diode and the distance constant. 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 발광 다이오드의 각각의 발광 다이오드는 동일한 주파수의 가시광 신호를 발생시키는, 가시광을 이용한 실내 위치 인식 방법. The method according to claim 1,
Wherein each of the light emitting diodes of the plurality of light emitting diodes generates a visible light signal of the same frequency. 제 3 항에 있어서,
상기 식별된 적어도 하나의 발광 다이오드와 상기 측위 지점 사이의 거리 d 는 하기의 수학식을 기반으로 측정되는, 가시광을 이용한 실내 위치 인식 방법.
Figure 112016042883040-pat00024

단, 여기서 n 은 상기 적어도 하나의 발광 다이오드의 방사 로브 상수, PS 는 상기 적어도 하나의 발광 다이오드의 출력 파워, PR 은 상기 적어도 하나의 발광 다이오드의 감지된 파워, AR 은 상기 가시광 신호를 수신하는 수신부의 면적, h 는 상기 적어도 하나의 발광 다이오드가 설치된 높이를 나타냄.The method of claim 3,
Wherein the distance d between the identified at least one light emitting diode and the positioning point is measured based on the following equation.
Figure 112016042883040-pat00024

However, where n is the radiation lobe constant, P S is the power, A R is the visible light signal detection of the output power, P R is the at least one light emitting diode of the at least one light emitting diode of the at least one light emitting diode And h denotes the height of the at least one light emitting diode. 제 8 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 발광 다이오드의 감지된 파워는 상기 적어도 하나의 발광 다이오드로부터의 가시광 신호의 세기에 대한 측정값인 illuminance 를 나타내고, 상기 illuminance 는 하기의 수학식을 기반으로 측정되는, 가시광을 이용한 실내 위치 인식 방법.
Figure 112016042883040-pat00025

단, 여기서 decoded signal 은 상기 가시광 신호를 수신하는 수신부에서 감지된 신호, ts는 샘플링 시간, fm 은 변조된 주파수, ns 는 1/fm 동안 샘플링된 회수, AVCC 는 상기 측위 지점의 위치를 결정하는 연산부의 입력 전압, ADC resolution 은 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 경우의 분해도, C1 은 상기 수신부에서 수신한 가시광 신호의 세기에 따라 출력되는 전압의 비율을 나타냄.9. The method of claim 8,
Wherein the sensed power of the at least one light emitting diode represents an illuminance that is a measure of the intensity of a visible light signal from the at least one light emitting diode, and the illuminance is an indoor location using visible light Recognition method.
Figure 112016042883040-pat00025

Herein, the decoded signal is a signal detected by the receiving unit that receives the visible light signal, t s is the sampling time, f m is the modulated frequency, n s is the number of times sampled for 1 / f m , AVCC is the position ADC resolution is an exploded view of converting an analog signal into a digital signal, and C 1 is a ratio of a voltage output according to the intensity of a visible light signal received by the receiver. 복수의 발광 다이오드 - 상기 복수의 발광 다이오드에 포함된 각각의 발광 다이오드는, 각 발광 다이오드에 따라 서로 상이한 직교 코드가 적용된 가시광 신호를 각각 발생시키도록 구성됨 - 로부터의 가시광 신호들이 통합된 형태로써 가시광 신호를 수신하는 수신부;
상기 수신된 통합된 가시광 신호에 상기 상이한 직교 코드들을 순차적으로 적용함으로써 상기 복수의 발광 다이오드 중 적어도 하나의 발광 다이오드를 식별하는 식별부; 및
상기 식별된 적어도 하나의 발광 다이오드와 측위 지점 사이의 거리를 기반으로 상기 측위 지점의 위치를 결정하는 연산부를 포함하고,
상기 식별부는, 상기 수신된 통합된 가시광 신호에 상기 복수의 발광 다이오드 중 하나인 제 1 발광 다이오드에 대응하는 제 1 직교 코드를 적용하고, 상기 제 1 직교 코드를 적용한 결과값이 0 이 아니라는 결정에 응답하여 상기 제 1 발광 다이오드를 식별하는, 가시광을 이용한 실내 위치 인식 장치. A plurality of light emitting diodes, each of the light emitting diodes included in the plurality of light emitting diodes being configured to generate visible light signals having different orthogonal codes according to the respective light emitting diodes, A receiving unit for receiving the data;
An identification unit for identifying at least one light emitting diode among the plurality of light emitting diodes by successively applying the different orthogonal codes to the received integrated visible light signal; And
And an operation unit for determining a position of the positioning point based on the distance between the identified at least one light emitting diode and the positioning point,
The identification unit applies a first orthogonal code corresponding to the first light emitting diode, which is one of the plurality of light emitting diodes, to the received integrated visible light signal, and determines that the result of applying the first orthogonal code is not 0 And identifies the first light emitting diode in response to the first light emitting diode. 제 10 항에 있어서,
상기 연산부는, 적어도 3 개의 발광 다이오드와 상기 측위 지점 사이의 거리를 기반으로 삼변측량 (trilateration) 을 수행함으로써 상기 측위 지점의 위치를 결정하는, 가시광을 이용한 실내 위치 인식 장치. 11. The method of claim 10,
Wherein the calculation unit determines a position of the positioning point by performing trilateration based on a distance between at least three light emitting diodes and the positioning point. 제 10 항에 있어서,
상기 식별된 적어도 하나의 발광 다이오드로부터의 가시광 신호의 세기에 대한 측정값을 기반으로 상기 식별된 적어도 하나의 발광 다이오드와 상기 측위 지점 사이의 거리를 측정하는 측정부를 더 포함하는, 가시광을 이용한 실내 위치 인식 장치. 11. The method of claim 10,
Further comprising a measurement unit for measuring a distance between the identified at least one light emitting diode and the positioning point based on a measured value of the intensity of the visible light signal from the identified at least one light emitting diode, Recognition device. 삭제delete 제 12 항에 있어서,
상기 수신된 통합된 가시광 신호에 상기 제 1 발광 다이오드에 대응하는 제 1 직교 코드를 적용한 결과값의 크기는 상기 제 1 발광 다이오드로부터의 가시광 신호의 세기에 대한 측정값인, 가시광을 이용한 실내 위치 인식 장치. 13. The method of claim 12,
The size of a resultant value obtained by applying the first orthogonal code corresponding to the first light emitting diode to the received integrated visible light signal is determined by a value of a visible light signal from the first light emitting diode, Device. 제 14 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 발광 다이오드로부터의 가시광 신호의 세기에 대한 측정값은 상기 적어도 하나의 발광 다이오드의 출력 가시광 신호의 세기와 거리 상수의 곱을 나타내는, 가시광을 이용한 실내 위치 인식 장치. 15. The method of claim 14,
Wherein the measured value of the intensity of the visible light signal from the at least one light emitting diode represents the product of the intensity of the visible light signal of the at least one light emitting diode and the distance constant. 제 10 항에 있어서,
상기 복수의 발광 다이오드의 각각의 발광 다이오드는 동일한 주파수의 가시광 신호를 발생시키는, 가시광을 이용한 실내 위치 인식 장치. 11. The method of claim 10,
Wherein each of the light emitting diodes of the plurality of light emitting diodes generates a visible light signal of the same frequency. 제 12 항에 있어서,
상기 식별된 적어도 하나의 발광 다이오드와 상기 측위 지점 사이의 거리 d 는 하기의 수학식을 기반으로 측정되는, 가시광을 이용한 실내 위치 인식 장치.
Figure 112016042883040-pat00026

단, 여기서 n 은 상기 적어도 하나의 발광 다이오드의 방사 로브 상수, PS 는 상기 적어도 하나의 발광 다이오드의 출력 파워, PR 은 상기 적어도 하나의 발광 다이오드의 감지된 파워, AR 은 상기 수신부의 면적, h 는 상기 적어도 하나의 발광 다이오드가 설치된 높이를 나타냄.13. The method of claim 12,
Wherein the distance d between the identified at least one light emitting diode and the positioning point is measured based on the following equation.
Figure 112016042883040-pat00026

However, where n is the radiation lobe constant, P S is the output power, P R of the at least one light emitting diode is the power, A R detection of said at least one light emitting diode is the area of the receiving section of the at least one light emitting diode of , h denotes the height at which the at least one light emitting diode is installed. 제 17 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 발광 다이오드의 감지된 파워는 상기 적어도 하나의 발광 다이오드로부터의 가시광 신호의 세기에 대한 측정값인 illuminance 를 나타내고, 상기 illuminance 는 하기의 수학식을 기반으로 측정되는, 가시광을 이용한 실내 위치 인식 장치.
Figure 112016042883040-pat00027

단, 여기서 decoded signal 은 상기 가시광 신호를 수신하는 수신부에서 감지된 신호, ts는 샘플링 시간, fm 은 변조된 주파수, ns 는 1/fm 동안 샘플링된 회수, AVCC 는 상기 연산부의 입력 전압, ADC resolution 은 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 경우의 분해도, C1 은 상기 수신부에서 수신한 가시광 신호의 세기에 따라 출력되는 전압의 비율을 나타냄.

18. The method of claim 17,
Wherein the sensed power of the at least one light emitting diode represents an illuminance that is a measure of the intensity of a visible light signal from the at least one light emitting diode, and the illuminance is an indoor location using visible light Recognition device.
Figure 112016042883040-pat00027

In this case, the decoded signal is a signal sensed by the receiver for receiving the visible light signal, t s is the sampling time, f m is the modulated frequency, n s is the number of times sampled during 1 / f m , AVCC is the input voltage , ADC resolution is an exploded view of converting an analog signal into a digital signal, and C 1 is a ratio of a voltage output according to the intensity of a visible light signal received by the receiver.

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