KR102095801B1 - Location detection system using rfid - Google Patents

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KR102095801B1
KR102095801B1 KR1020190027339A KR20190027339A KR102095801B1 KR 102095801 B1 KR102095801 B1 KR 102095801B1 KR 1020190027339 A KR1020190027339 A KR 1020190027339A KR 20190027339 A KR20190027339 A KR 20190027339A KR 102095801 B1 KR102095801 B1 KR 102095801B1
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노원석
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Abstract

The present invention relates to a position detection system. According to the present invention, the position detection system comprises a reader (100), a tag (200), and a server (300) to detect the position of the reader (200). The reader (100) transmits a request signal requesting the response of the tag (200) to the tag (200) through a reader antenna (101). When the request signal is received through a tag antenna (201), the tag (200) transmits a response signal including identification information identifying the tag (200) to the reader (100) through the tag antenna (201). When the reader (100) receives the response signal through the reader antenna (101), the reader (100) transmits the response signal to the server (300) through the reader antenna (101). The server (300) receives the response signal and detects the position of the reader (100) based on the identification information included in the response signal.

Description

RFID를 이용한 위치 검출 시스템{LOCATION DETECTION SYSTEM USING RFID}Location detection system using RFID {LOCATION DETECTION SYSTEM USING RFID}

본 발명은 RFID를 이용한 위치 검출 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복수 개의 태그가 배치된 공간에서 태그와 리더 간의 무선 데이터 통신을 통해 움직이는 물체에 부착된 리더의 위치를 정확하게 검출하는 위치 검출 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a position detection system using RFID, and more particularly, to a position detection system that accurately detects the position of a reader attached to a moving object through wireless data communication between the tag and the reader in a space where a plurality of tags are arranged. It is about.

실외에서 물체나 사람의 위치를 인식하는 방법으로 보편적으로 GPS(Global Positioning System) 기술이 사용되고 있다. GPS는 매우 효율적으로 위치를 감지하지만 이 시스템은 실외 위치 검출에 더 최적화된 시스템이기 때문에 실내 환경에서는 신호가 잘 잡히지 않아 위치추적 오차가 크다. 즉, 실내에서의 위치 기반 위치 파악 및 검출 시스템 설계를 위해서는 실내 환경에 적합한 위치 검출 방식이 고려되어야 한다. 적외선이나 초음파를 이용한 실내 위치추적의 경우 시스템의 크기와 비용 측면을 고려하면 효율적인 대안이 될 수 없다. 실내에서의 활용이 어렵기 때문에 그에 따라 실내에서 물체의 위치 검출에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다.As a method of recognizing the location of an object or person outdoors, GPS (Global Positioning System) technology is commonly used. GPS detects the location very efficiently, but since this system is more optimized for outdoor location detection, the signal cannot be easily captured in the indoor environment, resulting in large location tracking errors. That is, in order to design a location-based location detection and detection system indoors, a location detection method suitable for an indoor environment should be considered. In the case of indoor location tracking using infrared rays or ultrasound, considering the size and cost aspects of the system, it is not an effective alternative. Since it is difficult to use indoors, research on the location of objects in the room has been actively conducted accordingly.

실내 위치 검출을 위한 매체로 RFID(Radio Frequency Identification)의 사용이 대두되었다. 비교적 가격이 저렴한 RFID 기술을 실내 위치추적에 응용한다면 효율적으로 소형 목표에 대한 실내 위치 파악 및 검출이 용이할 수 있다. RFID 기술이란 극소형 칩에 정보를 저장하고 안테나를 달아 무선으로 데이터를 송수신하는 장치로 IC칩과 무선을 통해 식품ㆍ동물ㆍ사물 등 다양한 개체의 정보를 관리할 수 있는 인식 기술을 지칭한다.The use of RFID (Radio Frequency Identification) has emerged as a medium for indoor location detection. If a relatively inexpensive RFID technology is applied to indoor location tracking, it may be possible to efficiently locate and detect indoor locations for small targets. RFID technology is a device that stores information on a micro chip and transmits and receives data wirelessly by attaching an antenna. It refers to a recognition technology that can manage information of various objects such as food, animals, and objects through IC chips and wireless.

RFID를 다른 유사매체와 비교해 보면 그 특징을 확연히 알 수 있다. 다른 유사 인식 매체별 인식 기술을 비교해보면 인식방법에서는 RFID는 비접촉식으로 바코드에 비해 인식속도가 빠른 특징을 가지고 있다. 또한, 바코드의 인식거리는 최대 50cm 인데 반해, RFID는 100m 이상까지 확장이 가능하며, 금속을 제외한 장애물의 투과도 가능하다. 인식률에 있어서도 자기카드나 IC 카드와 마찬가지로 99.9% 이상으로 높으며, 사용기간 및 데이터 저장 능력 또한 여타 매체에 비하여 탁월하다.If you compare RFID with other similar media, you can clearly see its characteristics. When comparing the recognition technologies of other similar recognition media, in the recognition method, the RFID is non-contact and has a faster recognition speed than the barcode. In addition, while the recognition distance of the barcode is up to 50 cm, RFID can be extended to 100 m or more, and obstacles other than metal can be transmitted. Recognition rate is higher than 99.9% like magnetic card or IC card, and the usage period and data storage ability are also superior to other media.

다만, 이러한 실내 위치 검출 시스템은 실내의 위치를 예측하거나 측정하는 방식이기 때문에 오차의 누적과 주변 신호 노이즈에 의한 신호측정 오차가 발생할 수 밖에 없는 문제점이 존재한다.However, since such an indoor position detection system is a method of predicting or measuring the indoor position, there is a problem in that error accumulation and signal measurement errors due to ambient signal noise are inevitable.

나아가, RFID 시스템의 리더와 태그는 무선 주파수를 사용하여 데이터를 전송하기 때문에 도청, 위치추적, 재전송 공격, 스푸핑 공격 등의 공격에 취약하다는 문제점이 존재한다.Furthermore, since the RFID system reader and tag transmit data using radio frequency, there is a problem that it is vulnerable to attacks such as eavesdropping, location tracking, retransmission attack, and spoofing attack.

한국 등록특허 제10-1220911호Korean Registered Patent No. 10-1220911 한국 공개특허 제10-2015-0088071호Korean Patent Publication No. 10-2015-0088071

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 실내외에서 움직이는 물체의 정확한 위치를 검출하는 위치 검출 시스템을 제공하는 것이다.An object of the present invention for solving the above-described problems is to provide a position detection system for detecting the exact position of a moving object indoors and outdoors.

본 발명의 다른 목적은 새로운 위치 추정 기법을 제안하여 물체의 위치를 보다 정확하게 검출할 수 있는 위치 검출 시스템을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a position detection system capable of more accurately detecting the position of an object by proposing a new position estimation technique.

본 발명의 다른 목적은 RFID 시스템을 구성하는 서버, 리더 및 태그 상호 간에 보안 인증 알고리즘을 제안하여 해킹 등의 보안 공격을 예방할 수 있는 위치 검출 시스템을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a location detection system that can prevent a security attack such as hacking by proposing a security authentication algorithm between servers, readers, and tags constituting the RFID system.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 위치 검출 시스템은 리더(100), 태그(200) 및 서버(300)로 구성되어, 리더(200)의 위치를 검출하는 위치 검출 시스템으로서, 리더(100)는 리더 안테나(101)를 통해 태그(200)의 응답을 요청하는 요청 신호를 태그(200)로 전송하고, 태그(200)는 태그 안테나(201)를 통해 상기 요청 신호를 수신하면 태그(200)를 식별하는 식별 정보를 포함하는 응답 신호를 태그 안테나(201)를 통해 리더(100)로 전송하며, 리더(100)는 리더 안테나(101)를 통해 상기 응답 신호를 수신하면 상기 응답 신호를 리더 안테나(101)를 통해 서버(300)로 전송하고, 서버(300)는 상기 응답 신호를 수신하고 상기 응답 신호 내에 포함된 상기 식별 정보를 기초로 리더(100)의 위치를 검출한다.In order to achieve the above object, the position detection system according to the present invention is composed of a reader 100, a tag 200 and a server 300, a position detection system for detecting the position of the reader 200, the reader ( 100) transmits a request signal requesting the response of the tag 200 through the reader antenna 101 to the tag 200, and the tag 200 receives the request signal through the tag antenna 201 to generate a tag ( 200) transmits a response signal including identification information identifying the tag to the reader 100 through the antenna 201, and the reader 100 receives the response signal through the reader antenna 101. Transmitting to the server 300 through the reader antenna 101, the server 300 receives the response signal and detects the position of the reader 100 based on the identification information included in the response signal.

바람직하게는, 상기 위치 검출 시스템 내에는 복수 개의 태그(200)가 존재하고, 상기 식별 정보에는 태그(200)의 위치 정보가 포함되며, 서버(300)는 상기 응답 신호의 세기를 측정하여 세기가 가장 큰 응답 신호를 전송한 태그(200)의 위치를 중심으로 기 설정된 반경을 갖는 가상의 원을 설정하고 설정된 원의 반경 내에 포함되는 태그(200)로부터 전송되는 응답 신호에 포함된 위치 정보를 기초로 리더(100)의 위치를 검출한다.Preferably, a plurality of tags 200 are present in the location detection system, and the identification information includes location information of the tags 200, and the server 300 measures the strength of the response signal to measure the strength. Based on the location of the tag 200 that transmits the largest response signal, a virtual circle having a preset radius is set and based on the location information included in the response signal transmitted from the tag 200 included in the radius of the set circle The position of the reader 100 is detected.

바람직하게는, 상기 응답 신호는 리더(100)의 상기 요청 신호에 의해 태그(200)에 흐르는 전류의 크기를 나타내는 태그 전류 정보를 포함하고, 서버(300)는 상기 태그 전류 정보, 리더(100)의 회로 소자 정보 및 태그(200)의 회로 소자 정보를 기초로 태그(200)로부터 리더(100)까지의 거리를 산출하고 산출된 거리를 기초로 리더(100)의 위치를 보다 정확하게 보정한다.Preferably, the response signal includes tag current information indicating the amount of current flowing through the tag 200 by the request signal of the reader 100, and the server 300 includes the tag current information and the reader 100 Based on the circuit element information and the circuit element information of the tag 200, the distance from the tag 200 to the reader 100 is calculated, and the position of the reader 100 is corrected more accurately based on the calculated distance.

바람직하게는, 서버(300)는 제1 임의의 수를 생성하여 리더(100)로 전송하고, 리더(100)는 제2 임의의 수를 생성하여 상기 제1 임의의 수 및 상기 제2 임의의 수를 태그(200)로 전송하며, 태그(200)는 상기 제1 임의의 수, 상기 제2 임의의 수 및 상기 식별 정보를 기초로 산출된 제1 결과값을 리더(100)로 전송하고, 리더(100)는 상기 제1 결과값 및 상기 제2 임의의 수를 서버(300)로 전송하며, 서버(300)는 서버(300)를 식별하는 서버 식별 정보 및 상기 제2 임의의 수를 기초로 산출된 제2 결과값과 상기 서버 식별 정보를 리더(100)로 전송하고, 리더(100)는 상기 제2 결과값을 태그(200)로 전송하는 과정을 통해, 서버(300)와 태그(200)는 상호 인증된다.Preferably, the server 300 generates a first random number and transmits it to the reader 100, and the reader 100 generates a second random number to generate the first random number and the second random number. The number 200 is transmitted to the tag 200, and the tag 200 transmits the first result value calculated based on the first random number, the second random number, and the identification information to the reader 100, The reader 100 transmits the first result value and the second random number to the server 300, and the server 300 is based on the server identification information identifying the server 300 and the second random number Through the process of transmitting the second result value and the server identification information calculated by the reader 100, the reader 100 transmits the second result value to the tag 200, the server 300 and the tag ( 200) are mutually authenticated.

바람직하게는, 리더(100)는 제1 다항 코드를 생성하고 상기 제1 다항 코드 및 상기 제2 임의의 수를 기초로 제3 결과값을 산출하고 상기 제3 결과값을 대칭키 암호화하여 제1 메시지를 생성하고 상기 제1 메시지를 태그(200)로 전송하며, 태그(200)는 리더(100)와 공유하고 있는 대칭키를 이용하여 상기 제1 메시지를 복호하여 상기 제2 임의의 수 및 상기 제1 다항 코드를 획득하고 상기 제1 다항 코드를 기초로 리더(100)를 인증하고, 태그(200)는 제2 다항 코드를 생성하고 상기 제2 다항 코드, 상기 식별 정보 및 상기 제2 임의의 수를 기초로 제4 결과값을 산출하고 상기 제4 결과값을 대칭키 암호화하여 제2 메시지를 생성하고 상기 제2 메시지를 리더(100)로 전송하며, 리더(100)는 태그(200)와 공유하고 있는 대칭키를 이용하여 상기 제2 메시지를 복호하여 상기 식별 정보, 상기 제2 임의의 수 및 상기 제2 다항 코드를 획득하고 상기 제2 대항 코드를 기초로 태그(200)를 인증한다.Preferably, the reader 100 generates a first polynomial code, calculates a third result value based on the first polynomial code and the second arbitrary number, and encrypts the third result value symmetrically and encrypts the first Creates a message and transmits the first message to the tag 200, and the tag 200 decodes the first message using a symmetric key shared with the reader 100 to generate the second random number and the Acquiring a first polynomial code and authenticating the reader 100 based on the first polynomial code, the tag 200 generates a second polynomial code and the second polynomial code, the identification information and the second arbitrary Calculate a fourth result value based on the number, and generate a second message by symmetrically encrypting the fourth result value and transmit the second message to the reader 100, and the reader 100 and the tag 200 The second message is decoded using the shared symmetric key to identify the identification. , And it acquires the second random number and the second polynomial code and authenticate the tag 200 based on the second code counter.

본 발명은 실내외에서 움직이는 물체의 정확한 위치를 검출하는 위치 검출 시스템을 제공할 수 있다.The present invention can provide a position detection system for detecting the exact position of a moving object indoors and outdoors.

본 발명은 새로운 위치 추정 기법을 제안하여 물체의 위치를 보다 정확하게 검출할 수 있는 위치 검출 시스템을 제공할 수 있다.The present invention can provide a position detection system capable of more accurately detecting the position of an object by proposing a new position estimation technique.

본 발명은 RFID 시스템을 구성하는 서버, 리더 및 태그 상호 간에 보안 인증 알고리즘을 제안하여 해킹 등의 보안 공격을 예방할 수 있는 위치 검출 시스템을 제공할 수 있다.The present invention can provide a location detection system that can prevent a security attack such as hacking by proposing a security authentication algorithm between servers, readers, and tags constituting the RFID system.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 검출 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 리더의 위치를 검출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 리더와 태그의 등가회로를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3의 등가회로로부터 리더와 태그 사이의 거리를 산출하기 위해 사용되는 수식을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 검출 시스템의 구성 간 상호 인증 프로토콜을 나타낸 도면이다.1 is a block diagram showing the configuration of a position detection system according to an embodiment of the present invention.
2 is a view for explaining a method of detecting the position of the leader according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing an equivalent circuit of a reader and a tag according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a formula used to calculate the distance between the reader and the tag from the equivalent circuit of FIG. 3.
5 is a diagram illustrating a mutual authentication protocol between components of a location detection system according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail through exemplary drawings. It should be noted that in adding reference numerals to the components of each drawing, the same components have the same reference numerals as possible even though they are displayed on different drawings.

그리고 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.In describing the embodiments of the present invention, when it is determined that detailed descriptions of related well-known configurations or functions interfere with understanding of the embodiments of the present invention, detailed descriptions thereof will be omitted.

또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다.In addition, in describing the components of the embodiments of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are only for distinguishing the component from other components, and the nature, order, or order of the component is not limited by the term.

도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 검출 시스템의 구성 및 동작에 대하여, 이하 설명한다.Referring to Figures 1 to 5, the configuration and operation of the position detection system according to an embodiment of the present invention will be described below.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 검출 시스템(이하, “본 위치 검출 시스템”이라 칭함)의 구성을 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram showing the configuration of a position detection system (hereinafter referred to as “this position detection system”) according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 위치 검출 시스템은 리더(100), 태그(200) 및/또는 서버(300)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the present location detection system includes a reader 100, a tag 200 and / or a server 300.

리더(100)는 무선 신호를 송수신하는 리더 안테나(101)를 포함하고, 리더 안테나(101)를 통해 태그(200)의 응답을 요청하는 요청 신호를 태그(200)로 전송한다.The reader 100 includes a reader antenna 101 that transmits and receives wireless signals, and transmits a request signal requesting a response of the tag 200 to the tag 200 through the reader antenna 101.

태그(200)는 무선 신호를 송수신하는 태그 안테나(201)를 포함하고, 태그 안테나(201)를 통해 리더(100)로주터 전송되는 요청 신호를 수신하면 태그(200)를 식별하는 식별 정보를 포함하는 응답 신호를 태그 안테나(201)를 통해 리더(100)로 전송한다.The tag 200 includes a tag antenna 201 for transmitting and receiving a wireless signal, and includes identification information for identifying the tag 200 when a request signal transmitted from the reader 100 through the tag antenna 201 is received. The response signal is transmitted to the reader 100 through the tag antenna 201.

리더(100)는 리더 안테나(101)를 통해 태그(200)로부터 응답 신호를 수신하면 수신한 응답 신호를 리더 안테나(101)를 통해 서버(300)로 전송하고, 서버(300)는 리더(100)로부터 응답 신호를 수신하고 수신한 응답 신호 내에 포함된 태그(200)의 식별 정보를 기초로 리더(100)의 위치를 검출한다.When the reader 100 receives a response signal from the tag 200 through the reader antenna 101, the reader 100 transmits the received response signal to the server 300 through the reader antenna 101, and the server 300 reads the reader 100 ) Receives the response signal and detects the position of the reader 100 based on the identification information of the tag 200 included in the received response signal.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 리더의 위치를 검출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.2 is a view for explaining a method of detecting the position of the leader according to an embodiment of the present invention.

본 위치 검출 시스템은 복수 개의 태그(200)를 포함하고, 태그(200)를 식별하는 식별 정보에는 본 위치 검출 시스템상 태그(200)의 위치 정보가 포함된다. 즉, 특정 공간상에 복수 개의 태그(200)가 설치되고, 움직이는 물체에 부착된 리더(100)로부터 요청 신호를 수신한 태그(200)는 자신의 위치 정보를 포함한 응답 신호를 생성하여 리더(100)로 전송하고, 리더(100)는 전송받은 응답 신호를 서버(300)로 전달함으로써 서버(300)는 리더(100)를 인식한 태그(200)의 위치를 기반으로 리더(100)의 공간상 위치를 검출한다.The present position detection system includes a plurality of tags 200, and the identification information for identifying the tag 200 includes the position information of the tag 200 on the present position detection system. That is, a plurality of tags 200 are installed on a specific space, and the tag 200 that receives a request signal from the reader 100 attached to a moving object generates a response signal including its own location information to generate a reader 100 ), And the reader 100 transmits the received response signal to the server 300, so that the server 300 determines the space of the reader 100 based on the position of the tag 200 that recognizes the reader 100. Detect location.

도 2를 참조하면, 복수 개의 태그(200)가 평면상에 배치되어 설치되고 리더(100)는 태그(200)가 배치된 평면 위에서 이동한다. Referring to FIG. 2, a plurality of tags 200 are disposed and installed on a plane, and the reader 100 moves on a plane on which the tags 200 are disposed.

리더(100)의 위치를 검출하기 위하여, 서버(300)는 태그(200)로부터 리더(100)를 거쳐 수신한 응답 신호의 세기를 측정하고, 그 세기가 가장 큰 응답 신호를 전송한 태그(200)의 위치를 중심으로 기 설정된 반경을 갖는 가상의 원(10)을 설정한다. 그리고, 설정된 원(10)의 반경 내에 포함되는 태그(200)로부터 전송되는 응답 신호만을 식별하고, 식별된 응답 신호에 포함된 위치 정보만을 기초로 리더(100)의 위치를 검출한다. 이때, 서버(300)에 의해 설정되는 가상의 원(10)의 반경은 공간상에 배치된 태그 간의 간격, 태그의 크기, 리더의 크기, 리더 안테나의 반경 및/또는 태그 안테나의 반경을 기초로 설정된다. 그리고, 가상의 원(10)은 타원 또는 원의 형태를 가지며, 응답 신호를 전송한 태그(200)들을 최대한 포함시키도록 설정된다.In order to detect the position of the reader 100, the server 300 measures the intensity of the response signal received from the tag 200 through the reader 100, and transmits the tag 200 having the largest response signal. ), A virtual circle 10 having a preset radius is set. Then, only the response signal transmitted from the tag 200 included in the radius of the set circle 10 is identified, and the position of the reader 100 is detected based only on the location information included in the identified response signal. At this time, the radius of the virtual circle 10 set by the server 300 is based on the distance between the tags arranged in space, the size of the tag, the size of the reader, the radius of the reader antenna and / or the radius of the tag antenna Is set. In addition, the virtual circle 10 has an ellipse or a circle shape, and is set to include as many tags 200 as possible.

서버(300)는 설정된 원(10)의 반경 내에 포함되는 태그(200)들로부터 전송되는 위치 정보를 기초로 n각형을 그리고, n각형의 무게중심 값을 산출하여 산출된 무게중심 값을 리더(100)의 위치로 추정한다. 이때, 태그(200)의 위치 정보는 좌표값(예를 들어, 도 2에서 경사해칭이 표시된 태그의 좌표값은 (4, 4)일 수 있다)을 나타낼 수 있다.The server 300 draws an n-angle based on the location information transmitted from the tags 200 included in the radius of the set circle 10, and calculates the center of gravity value of the n-angle to read the calculated center of gravity value ( 100). At this time, the location information of the tag 200 may indicate a coordinate value (for example, the coordinate value of a tag in which inclination hatching is indicated in FIG. 2 may be (4, 4)).

도 2에서, 해칭 표시된 태그들은 응답 신호를 보낸 태그들을 나타내고, 이 중 경사해칭이 표시된 태그는 세기가 가장 큰 응답 신호를 전송한 태그를 나타내며, 세로해칭이 표시된 태그는 응답 신호를 보낸 태그들 중 설정된 원(10)의 반경 내에 포함되는 태그들을 나타내고, 가로해칭이 표시된 태그는 응답 신호를 보낸 태그들 중 설정된 원(10)의 반경 내에 포함되지 않는 태그들을 나타내며, 검은색 점은 리더를 나타낸다. 서버(300)는 도 2에서 세로해칭이 표시된 태그들을 이어 n각형을 그리고, 세로해칭이 표시된 태그들의 좌표값을 이용하여 n각형의 무게중심 값을 산출한다. 그리고, 산출된 무게중심 값을 리더(100)의 위치로 추정한다.In FIG. 2, the hatched tags indicate tags that have sent a response signal, of which the inclined hatching tags indicate tags that have the greatest intensity response signal, and the vertical hatching tags are among the tags that have sent response signals. The tags included in the radius of the set circle 10 indicate the tags included in the horizontal hatching, and the tags not included in the radius of the set circle 10 among the tags that sent the response signal, and the black dots indicate the leader. In FIG. 2, the vertical hatching tags in FIG. 2 are followed by an n-gon, and the center of gravity values of the n-gon are calculated using the coordinate values of the tags with vertical hatching. Then, the calculated center of gravity value is estimated as the position of the reader 100.

또는, 응답 신호를 보낸 태그들 중 설정된 원(10)의 반경 내에 포함되지 않는 태그들에 대한 정보도 리더(100)의 위치를 검출하는데 사용하기 위하여, 서버(300)는 설정된 원(10)의 반경 내에 포함되지 않는 태그의 좌표값과 세기가 가장 큰 응답 신호를 전송한 태그의 좌표값의 중앙값을 산출함으로써 산출된 중앙값이 설정된 원(10) 내에 포함되도록 할 수 있고, 서버(300)는 이렇게 설정된 원(10) 내로 포함된 중앙값도 기존 설정된 원(10) 내에 포함된 태그의 좌표값들과 함께 이용하여 상술한 바와 같이 n각형을 그린 뒤, n각형의 무게중심 값을 산출하여 리더(100)의 위치를 추정하여 검출할 수 있다. 이로써, 리더(100)의 위치를 추정하기 위한 표본이 많아지고, 이에 따라 보다 정밀한 위치 추정을 수행할 수 있다.Alternatively, in order to use information about tags not included within the radius of the set circle 10 among the tags that sent the response signal, to detect the position of the reader 100, the server 300 is configured to The calculated median value can be included in the set circle 10 by calculating the median value of the tag that transmits the response signal having the greatest intensity and the coordinate value of the tag that is not included in the radius. The center value included in the set circle 10 is also drawn with the coordinate values of the tag included in the existing set circle 10, and then, as described above, the n-gon is drawn, and the center of gravity value of the n-gon is calculated to calculate the leader (100). ) Can be detected by estimating the position. Accordingly, the number of samples for estimating the position of the reader 100 increases, and accordingly, more accurate position estimation can be performed.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 리더와 태그의 등가회로를 나타낸 도면이다. 도 4는 도 3의 등가회로로부터 리더와 태그 사이의 거리를 산출하기 위해 사용되는 수식을 나타낸 도면이다.3 is a view showing an equivalent circuit of a reader and a tag according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a diagram showing a formula used to calculate the distance between the reader and the tag from the equivalent circuit of FIG. 3.

도 3 및 도 4를 참조하면, 태그의 임피던스 ZT-는 부하저항 RL---(데이터 반송파)과 CL로 이루어진다. 위 등가회로에서 왼쪽이 리더(100), 오른쪽이 태그(200)의 회로이며 두 회로의 결합에는 상호 인덕턴스 M이 존재한다. 도 3에서 리더 전압 Uo는 도 4의 수식 (1)과 같이 정의된다. 도 3의 등가회로는 직렬 공진회로로서 공진주파수에서 동작하기 때문에 수식 (1)에서 임피던스 1/(jwC1)과 jwL1은 서로 상쇄된다. 그리고, 태그(200)에 흐르는 전류 i2를 i1으로 정리하면, 수식 (2)와 같다. 따라서, Uo는 수식 (3)과 같이 변환된다. 상호 인덕턴스는 두 도체루프의 선속 결합의 양적 변화를 나타낸다. 일반적으로 상호 인덕턴스 M을 도입하는 것은 비현실적이므로 전자결합의 결합정도를 나타낸 수치인 결합계수 k(수식 (8))를 도입함으로써, 그것들의 기하하적 크기와는 상관없이 도체루프의 결합에 관한 크기 예측을 할 수 있다. 결합계수 k의 범위는 0≤k≤1이지만 실제 유도성 결합 시스템은 0.01정도의 낮은 결합계수로 동작한다. 결합계수 k의 값을 대입한 Uo는 수식 (4)와 같이 유도된다. 만약 리더(100)의 반경이 태그(200)의 반경보다 크거나 같을 때는 결합계수 k는 수식 (5)와 같이 근사화될 수 있다. 그리고, 수식 (5)에서 x는 리더(100)와 태그(200) 간의 거리를 나타내며, 수식 (5)를 x에 관한 식으로 정리하면 수식 (6)과 같다. 이때, rR과 rT는 각각 리더 안테나의 반경(101)과 태그 안테나(201)의 반경을 나타낸다. 수식 (4)를 k2에 대하여 정리하면 수식 (7)과 같다.3 and 4, the impedance of the tag Z T- is composed of a load resistance R L --- (data carrier) and C L. In the above equivalent circuit, the left side is the circuit of the reader 100 and the right side is the tag 200, and the mutual inductance M is present in the combination of the two circuits. In FIG. 3, the leader voltage U o is defined as Equation (1) in FIG. Since the equivalent circuit of FIG. 3 is a series resonant circuit operating at a resonance frequency, impedance 1 / (jwC 1 ) and jwL 1 in Equation (1) cancel each other. In addition, when the current i 2 flowing through the tag 200 is summarized by i 1 , it is as in Equation (2). Therefore, U o is converted as in Equation (3). Mutual inductance represents the quantitative change in the flux coupling between two conductor loops. In general, it is unrealistic to introduce the mutual inductance M, so by introducing the coupling coefficient k (Equation (8)), which is a measure of the degree of coupling of electron coupling, the size of the conductor loop coupling regardless of their geometric size. Can make predictions The range of the coupling coefficient k is 0≤k≤1, but the actual inductive coupling system operates with a coupling coefficient as low as 0.01. U o substituted with the value of the coupling coefficient k is derived as in Equation (4). If the radius of the reader 100 is greater than or equal to the radius of the tag 200, the coupling coefficient k may be approximated as in Equation (5). In addition, in Equation (5), x represents the distance between the reader 100 and the tag 200, and Equation (5) can be summarized as Equation (6). At this time, r R and r T represent the radius of the reader antenna radius 101 and the tag antenna 201, respectively. The equation (4) is summarized with respect to k 2 and is the same as the equation (7).

도 3의 등가회로에서 i2은 리더(100)의 요청 신호에 의해 태그(200)에 흐르는 전류를 나타낸다. 그리고, 태그(200)가 리더(100)를 거쳐 서버(300)로 전송하는 응답 신호에는 i2의 크기를 나타내는 태그 전류 정보를 포함한다. 리더(100)는 태그(200)로부터 전송받은 응답 신호에 더하여, 리더 전압 Uo의 크기를 나타내는 리더 전압 정보를 서버(300)로 전송한다. 그리고, 서버(300)는 도 3의 등가회로를 구성하는 소자들에 대한 정보를 갖고 있다. 서버(300)는 태그 전류 정보, 리더 전압 정보, 리더(100)의 회로 소자 정보 및/또는 태그(200)의 회로 소자 정보를 기초로 도 4의 수식 (6) 및 (7)의 결과값을 산출함으로써 태그(200)로부터 리더(100)까지의 거리를 산출한다. 그리고, 서버(300)는 이렇게 산출된 거리를 이용하여, 도 2에 의해 검출된 리더(100)의 위치를 보다 정확하게 보정하거나 검증할 수 있다.In the equivalent circuit of FIG. 3, i 2 represents the current flowing through the tag 200 by the request signal of the reader 100. In addition, the response signal transmitted by the tag 200 to the server 300 via the reader 100 includes tag current information indicating the size of i 2 . The reader 100 transmits reader voltage information indicating the magnitude of the reader voltage U o to the server 300 in addition to the response signal received from the tag 200. In addition, the server 300 has information on elements constituting the equivalent circuit of FIG. 3. The server 300 displays the result values of Equations (6) and (7) in FIG. 4 based on the tag current information, the reader voltage information, the circuit element information of the reader 100, and / or the circuit element information of the tag 200. By calculating, the distance from the tag 200 to the reader 100 is calculated. In addition, the server 300 may correct or verify the position of the reader 100 detected by FIG. 2 using the calculated distance.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 검출 시스템의 구성 간 상호 인증 프로토콜을 나타낸 도면이다.5 is a diagram illustrating a mutual authentication protocol between components of a location detection system according to an embodiment of the present invention.

RFID 시스템의 리더와 태그는 무선 주파수를 사용하여 데이터를 전송하기 때문에 도청, 위치추적, 재전송 공격, 스푸핑 공격 등의 공격이 가능하다. 이러한 다양한 문제점을 해결하기 위해, 본 위치 검출 시스템은 리더(100), 태그(200) 및 서버(300) 간 상호 인증, 해시 기반의 암호화 기법 및/또는 대칭키 암호화 기법을 사용한다. 해시 기반의 기법은 해시 함수의 일방향성 특징을 이용하여 태그의 정보를 보호하는 기법이고, 상호 인증 기법은 리더와 태그 간 통신의 도청을 막기 위한 기법이다.Readers and tags of RFID systems transmit data using radio frequency, so attacks such as eavesdropping, location tracking, retransmission attacks, and spoofing attacks are possible. To solve these various problems, the present location detection system uses mutual authentication between the reader 100, the tag 200, and the server 300, a hash-based encryption technique, and / or a symmetric key encryption technique. The hash-based technique is a technique for protecting tag information by using the one-way feature of the hash function, and the mutual authentication technique is a technique for preventing eavesdropping of communication between a reader and a tag.

도 5를 참조하면, ① 리더(100)는 서버(300)에게 쿼리를 전송하고, 태그(200)에게는 쿼리와 리더(100)가 생성한 리더의 난수 제2 임의의 수를 함께 보낸다. 쿼리, 제2 임의의 수를 받은 태그(200)는 이전 통신에서 획득한 제2 임의의 수가 저장된 Temp와 리더(100)에게 받은 제2 임의의 수를 비교하여 같으면 공격자로 간주하여 통신은 종료한다. 다를 경우 다음 절차를 진행한다. ②리더(100)에게 쿼리를 받은 서버(300)는 서버(300)의 난수 제1 임의의 수를 생성하여 리더(100)에게 전송한다. ③제1 임의의 수를 받은 리더(100)는 태그(200)에게 전송한다. ④제1 임의의 수를 받은 태그(200)는 식별 정보와 제2 임의의 수, 제1 임의의 수를 연접하여 해시 연산한 H(식별 정보∥제2 임의의 수∥제1 임의의 수)(제1 결과값)를 생성하여 리더(100)에게 전송한다. ⑤H(식별 정보∥제2 임의의 수∥제1 임의의 수)(제1 결과값)를 받은 리더(100)는 H(식별 정보∥제2 임의의 수∥제1 임의의 수)(제1 결과값)와 제2 임의의 수를 서버(300)에게 전송한다. ⑥H(식별 정보∥제2 임의의 수∥제1 임의의 수)(제1 결과값), 제2 임의의 수를 받은 서버(300)는 H(서버 식별 정보∥제2 임의의 수∥제1 임의의 수)를 해시 연산하여 리더(100)로부터 받은 H(식별 정보∥제2 임의의 수∥제1 임의의 수)(제1 결과값)와 비교하여 같으면 태그(200)를 인증한다. 만약 다를 경우 공격자로 간주하여 통신은 종료된다. 태그(200)를 인증한 서버(300)는 서버 식별 정보와 제2 임의의 수를 연접하여 해시 연산하여 H(서버 식별 정보∥제2 임의의 수)(제2 결과값)를 생성하여 서버 식별 정보, H(서버 식별 정보∥제2 임의의 수)(제2 결과값)를 리더(100)에게 전송한다. ⑦서버(300)로부터 서버 식별 정보, H(서버 식별 정보∥제2 임의의 수)(제2 결과값)를 받은 리더(100)는 서버 식별 정보를 제외한 H(서버 식별 정보∥ 제2 임의의 수)(제2 결과값)를 태그(200)에게 전송한다. 태그(200)는 H(식별 정보∥제2 임의의 수)를 생성하여 리더(100)에게 받은 H(서버 식별 정보∥제2 임의의 수)(제2 결과값)와 비교하여 서버(300)를 인증하게 된다.Referring to FIG. 5, ① the reader 100 transmits a query to the server 300, and sends a second random number of the random number of the reader generated by the query and the reader 100 to the tag 200. If the query 200 receives the second random number and the second random number obtained from the previous communication is the same as the stored Temp and the second random number received from the reader 100, it is regarded as an attacker and the communication is terminated. . If different, proceed to the next procedure. ② The server 300 that has been queried by the leader 100 generates a random first random number of the server 300 and transmits it to the reader 100. ③ The reader 100 that receives the first random number is transmitted to the tag 200. ④ The tag 200 that receives the first random number hash the H by concatenating the identification information, the second random number, and the first random number (identification information ∥ second random number ∥ first random number) The first result value is generated and transmitted to the reader 100. ⑤ The reader 100 receiving H (identification information ∥ second random number ∥ first random number) (first result value) is H (identification information ∥ second random number ∥ first random number) (first Result value) and a second arbitrary number to the server 300. ⑥H (identification information ∥ second random number ∥ first random number) (first result value), the server 300 receiving the second random number is H (server identification information ∥ second random number ∥ first The tag 200 is authenticated if it is the same as the H (identification information ∥ second random number ∥ first random number) (first result value) received from the reader 100 by hashing an arbitrary number. If it is different, communication is terminated as an attacker. The server 300 that has authenticated the tag 200 generates a H (server identification information ∥ second random number) (second result value) by performing a hash operation by concatenating the server identification information and the second random number to identify the server. Information, H (server identification information ∥ second arbitrary number) (second result value) is transmitted to the reader 100. ⑦ The server 100 receives the server identification information, H (server identification information ∥ second random number) (second result value), and the reader 100 receives H (server identification information ∥ second random) Number) (second result value) to the tag 200. The tag 200 generates H (identification information ∥ second random number) and compares it with H (server identification information ∥ second random number) (second result value) received from the reader 100 and the server 300 To authenticate.

상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 상호 인증 프로토콜은 종래 인증 프로토콜에 비해 연산량이 매우 적고, 태그(200)에서의 난수 생성 절차와 XOR 연산이 없어 제한적 자원을 갖는 태그(200)를 보다 간단하게 구성할 수 있다는 점에서 효과가 있다.The mutual authentication protocol according to an embodiment of the present invention described above has a very small amount of computation compared to the conventional authentication protocol, and the tag 200 having limited resources is simpler because there is no random number generation procedure and XOR operation in the tag 200 It is effective in that it can be configured.

본 상호 인증 프로토콜은 아래의 프로세스를 통해 리더(100)와 태그(200) 간의 상호 인증을 보완할 수 있다. 리더(100)는 태그(200)에게 쿼리와 제1 메시지를 전송한다. 이때, 제1 메시지는 리더(100)에서 생성한 임의의 난수 제2 임의의 수에 제1 다항 코드를 연접한 메시지(제3 결과값)를 대칭키 암호화한 메시지이다. 태그(200)와 리더(100)는 무선으로 서로 메시지를 교환하기 때문에 난수를 직접 전송하지 않고 대칭키 암호화하여 전송함으로써 도청 공격으로부터 노출을 방지할 수 있고, 매 인증 요청 시 랜덤한 값을 갖기 보안성이 높다. 이후, 태그(200)는 리더(100)로부터 전달받은 제1 메시지를 복호화하여 제2 임의의 수에 제1 다항 코드를 연접한 메시지를 획득하고, 이를 제1 다항 코드(CRC 발생 코드)로 나눠 획득한 메시지가 정당한 리더(100)로부터 전송된 것인지 판별한다. 나머지가 0이 아니면 세션이 종료되며, 나머지가 0이면 태그(200)는 리더(100)를 인증한다. 리더(100)를 인증한 태그(200)는 자신의 고유 식별 정보와 리더(100)로부터 전달받은 제2 임의의 수를 XOR하고 제2 다항 코드(CRC 발생 코드)와 연접하여 대칭키 암호화한 제2 메시지를 리더(100)로 전송한다. 이후, 리더(100)는 태그(200)로부터 전송 받은 제2 메시지를 복호화하여 식별 정보와 제2 임의의 수를 XOR하고 제2 다항 코드(CRC 발생 코드)와 연접한 메시지를 획득하고, 식별 정보와 제2 임의의 수를 XOR한 값(제4 결과값)을 제2 다항 코드(CRC 발생 코드)로 나눠 획득한 메시지가 정당한 태그(200)로부터 전송된 것인지 판별한다. 나머지가 0이 아니면 세션이 종료되며, 나머지가 0이면 리더(100)는 태그(200)를 인증한다. 리더(100)가 태그(200)를 인증함으로써 리더(100)와 태그(200)는 상호 인증이 이루어진다. 이때, 대칭키는 태그(200)와 리더(100)가 공유하고, 태그(200)와 리더(100)는 동일한 다항 코드를 생성한다. 즉, 제1 다항 코드와 제2 다항 코드는 동일하다.This mutual authentication protocol can supplement mutual authentication between the reader 100 and the tag 200 through the following process. The reader 100 transmits a query and a first message to the tag 200. In this case, the first message is a message in which a random number generated by the reader 100 is connected to the first arbitrary polynomial code (the third result value) by symmetric key encryption. Since the tag 200 and the reader 100 exchange messages with each other wirelessly, it is possible to prevent exposure from eavesdropping attacks by encrypting and transmitting a symmetric key without transmitting random numbers directly, and having a random value at every authentication request. The surname is high. Thereafter, the tag 200 decodes the first message received from the reader 100 to obtain a message concatenating the first polynomial code to a second arbitrary number, and dividing it into the first polynomial code (CRC generation code) It is determined whether the obtained message is transmitted from the legitimate reader 100. If the rest is non-zero, the session ends, and if the rest is zero, the tag 200 authenticates the reader 100. The tag 200 authenticating the reader 100 is XORed with its own unique identification information and a second random number received from the reader 100, and is linked with a second polynomial code (CRC generation code) to encrypt the symmetric key. 2 Sends a message to the reader 100. Subsequently, the reader 100 decodes the second message received from the tag 200 to XOR the identification information and the second random number, obtain a message concatenated with the second polynomial code (CRC generation code), and identification information. And the value obtained by dividing the XOR of the second arbitrary number (the fourth result value) by the second polynomial code (CRC generation code) to determine whether the obtained message is transmitted from the legitimate tag 200. If the rest is non-zero, the session ends, and if the rest is zero, the reader 100 authenticates the tag 200. As the reader 100 authenticates the tag 200, the reader 100 and the tag 200 are mutually authenticated. At this time, the symmetric key is shared by the tag 200 and the reader 100, and the tag 200 and the reader 100 generate the same polynomial code. That is, the first polynomial code and the second polynomial code are the same.

상술한 본 상호 인증 프로토콜은 태그(200)와 리더(100)간 상호 인증 시 리더(100)가 생성한 임의의 난수를 사용하고 대칭키로 암호화하여 노출되지 않은 상태로 메시지 교환이 이루어진다. 이러한 상호 인증 프로토콜에는 임의의 난수와 OTP가 활용되어 매 인증 마다 메시지가 변경되어 스푸핑 공격, 재전송공격 및 위치 추적 및 트래픽 분석 공격 등에 안전하다.In the mutual authentication protocol described above, when the mutual authentication between the tag 200 and the reader 100 uses a random number generated by the reader 100 and is encrypted with a symmetric key, a message is exchanged without being exposed. Random numbers and OTP are used in these mutual authentication protocols, and messages are changed for each authentication, making it safe for spoofing attacks, retransmission attacks, location tracking, and traffic analysis attacks.

본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 본 위치 검출 시스템에서 리더(100)는 리더 안테나(101)를 통해 태그(200)에게 무선으로 전력을 전송할 수 있다. 종래 원거리 무선전력전송은 안테나를 통한 전자기파를 방사하 여 장거리 전력전송이 가능하였는데, 전력을 원하는 지점에 집속시키기 위해 배열 안테나 기반 빔포밍(beamforming)이 사용되었다. 그런데, 이러한 빔포밍은 장애물이 많거나 단일 안테나를 사용할 경우 효율이 떨어지는 문제점이 있었다. 따라서, 실내 환경과 같은 복잡한 전파 환경에서는 기존 방식의 원거리 무선전력전송으로는 전파 집속의 한계가 존재하였다.According to another embodiment of the present invention, the reader 100 in the present position detection system may wirelessly transmit power to the tag 200 through the reader antenna 101. In the conventional long-distance wireless power transmission, long-range power transmission was possible by radiating electromagnetic waves through an antenna, and array antenna-based beamforming was used to focus power on a desired point. However, such beamforming has a problem that efficiency is low when there are many obstacles or a single antenna is used. Therefore, in a complex radio wave environment such as an indoor environment, there is a limitation in focusing the radio waves using the conventional long-range wireless power transmission.

본 위치 검출 시스템에서는 상술한 문제점을 해결하기 위하여, 시간 역전을 기반으로 하는 원거리 무선전력전송 기술을 적용한다. 본 위치 검출 시스템은 여러 기기가 존재하는 실내 환경에서 적게는 단일 안테나만을 사용하여 선택적으로 각 기기에 전력을 전송할 수 있게 한다.In order to solve the above-described problem, the present position detection system applies a long-range wireless power transmission technology based on time reversal. The position detection system enables power to be selectively transmitted to each device using only a single antenna in an indoor environment where multiple devices are present.

구체적으로, 복잡한 전파환경에서, 송/수신 지점 간의 임펄스 응답, h(t)를 구하기 위하여 짧은 펄스, d(t)를 전송한다. 이때, 전파가 다중 경로를 통해 도달하므로 시간 분산(time spread)된 임펄스 응답이 발생한다. 따라서, 임펄스 응답 신호에는 시/공간에 대한 정보가 함께 포함되어 있으므로 가장 짧은 경로로 전송된 신호는 가장 먼저 수신되고 가장 긴 경로로 전송된 신호는 가장 나중에 수신된다. 하지만, 수신된 길이가 T인 h(t)를 시간 역전하여 새로운 신호 hTR(t)=h(T-t)를 생성하고, 이를 송신 안테나에서 전송하면, 가장 긴 경로의 신호를 먼저, 가장 짧은 경로의 신호를 나중에 수신하므로 시간 분산이 무효화되어 신호가 모두 동일한 시점에 수신 안 테나에 도달할 수 있다. 복원된 임펄스 응답은 y(t)= hTR(t)*h(t)로 표현할 수 있다. 여러 경로를 통해 전송된 짧은 펄스 신호가 t=T에 재결합하게 되므로 전파의 시/공간 집속이 가능하며, 또한 안테나의 위치마다 각각의 시간 역전된 신호는 서로 다른 채널이므로 최소한의 간섭으로 전송된다. 이러한 특성은 실내의 다중경로 전파환경에서 여러 수신 위치에 전파를 선택적으로 집속할 수 있도록 한다.Specifically, in a complex radio wave environment, a short pulse, d (t) is transmitted to obtain an impulse response between transmission / reception points and h (t). At this time, since the radio waves arrive through multiple paths, a time spread impulse response occurs. Therefore, the impulse response signal includes time / space information, so the signal transmitted on the shortest path is received first and the signal transmitted on the longest path is received last. However, when the received length h (t) of time T is reversed, a new signal h TR (t) = h (Tt) is generated and transmitted from the transmitting antenna, the signal of the longest path is first and the shortest path Since the signal of is received later, the time variance is invalidated so that the signals can reach the reception antenna at the same time. The restored impulse response can be expressed as y (t) = h TR (t) * h (t). Since the short pulse signal transmitted through various paths is recombined at t = T, time / space convergence of radio waves is possible, and each time-inverted signal for each antenna position is a different channel, and thus is transmitted with minimal interference. This characteristic enables selective focusing of radio waves to multiple reception locations in an indoor multipath radio environment.

즉, 본 위치 검출 시스템에서, 리더(100)의 리더 안테나(101)는 시간 역전된 신호인 hTR(t)=h(T-t)를 생성하여 태그(200)의 태그 안테나(201)로 전송함으로써 전력을 보다 효율적으로 무선 전송할 수 있다. 상술한 방법을 통해, 서버(300)도 리더(100) 및/또는 태그(200)에게 무선으로 전력을 전송할 수 있다.That is, in the present position detection system, the reader antenna 101 of the reader 100 generates a time inverted signal h TR (t) = h (Tt) and transmits it to the tag antenna 201 of the tag 200 It is possible to transmit power wirelessly more efficiently. Through the above-described method, the server 300 may also transmit power wirelessly to the reader 100 and / or the tag 200.

상술한 본 위치 검출 시스템은 주차 관리 시스템 및/또는 관공서에서의 공무원 관리 시스템에 적용될 수 있다. 주차장 또는 관공서의 지정된 위치에 태그를 설치하고, 자동차 또는 공무원의 소지품에 리더를 부착시킴으로써, 중앙에서 관제하는 서버는 리더가 부착된 자동차 또는 리더를 소지한 공무원의 위치를 실시간으로 파악할 수 있다.The above-described position detection system may be applied to a parking management system and / or a civil service management system in a government office. By installing a tag at a designated location in a parking lot or a government office and attaching a reader to the belongings of a car or a public official, the central control server can grasp the position of a car with a leader attached or a public official holding the leader in real time.

본 발명의 보호범위가 이상에서 명시적으로 설명한 실시예의 기재와 표현에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 자명한 변경이나 치환으로 말미암아 본 발명이 보호범위가 제한될 수도 없음을 다시 한 번 첨언한다.The scope of protection of the present invention is not limited to the description and expression of the embodiments explicitly described above. In addition, it is pointed out once again that the scope of protection of the present invention may not be limited by obvious changes or substitutions in the technical field to which the present invention pertains.

100: 리더 200: 태그 300: 서버 101: 리더 안테나
201: 태그 안테나100: reader 200: tag 300: server 101: reader antenna
201: Tag antenna

Claims (5)

리더(100), 태그(200) 및 서버(300)로 구성되어, 리더(200)의 위치를 검출하는 위치 검출 시스템으로서,
리더(100)는 리더 안테나(101)를 통해 태그(200)의 응답을 요청하는 요청 신호를 태그(200)로 전송하고,
태그(200)는 태그 안테나(201)를 통해 상기 요청 신호를 수신하면 태그(200)를 식별하는 식별 정보를 포함하는 응답 신호를 태그 안테나(201)를 통해 리더(100)로 전송하며,
리더(100)는 리더 안테나(101)를 통해 상기 응답 신호를 수신하면 상기 응답 신호를 리더 안테나(101)를 통해 서버(300)로 전송하고,
서버(300)는 상기 응답 신호를 수신하고 상기 응답 신호 내에 포함된 상기 식별 정보를 기초로 리더(100)의 위치를 검출하되,
상기 위치 검출 시스템 내에는 복수 개의 태그(200)가 존재하고, 상기 식별 정보에는 태그(200)의 위치 정보가 포함되며,
서버(300)는 상기 응답 신호의 세기를 측정하여 세기가 가장 큰 응답 신호를 전송한 태그(200)의 위치를 중심으로 기 설정된 반경을 갖는 가상의 원을 설정하고 설정된 원의 반경 내에 포함되는 태그(200)로부터 전송되는 위치 정보를 기초로 n각형을 그리고, 상기 n각형의 무게중심 값을 산출하여 산출된 무게중심 값을 리더(100)의 위치로 추정하고,
리더(100)의 리더 안테나(101)는 시간 역적된 신호인 hTR(t)=h(T-t)를 생성하여 생성된 hTR(t)=h(T-t) 신호를 태그(200)의 태그 안테나(201)로 전송함으로써 태그 안테나(201)로부터 가장 긴 경로의 신호와 가장 짧은 경로의 신호가 태그 안테나(201)에 동시에 도달되고,
서버(300)는 제1 임의의 수를 생성하여 리더(100)로 전송하고, 리더(100)는 제2 임의의 수를 생성하여 상기 제1 임의의 수 및 상기 제2 임의의 수를 태그(200)로 전송하며, 태그(200)는 상기 제1 임의의 수, 상기 제2 임의의 수 및 상기 식별 정보를 기초로 산출된 제1 결과값을 리더(100)로 전송하고, 리더(100)는 상기 제1 결과값 및 상기 제2 임의의 수를 서버(300)로 전송하며, 서버(300)는 서버(300)를 식별하는 서버 식별 정보 및 상기 제2 임의의 수를 기초로 산출된 제2 결과값과 상기 서버 식별 정보를 리더(100)로 전송하고, 리더(100)는 상기 제2 결과값을 태그(200)로 전송하는 과정을 통해, 서버(300)와 태그(200)는 상호 인증되고,
리더(100)는 제1 다항 코드를 생성하고 상기 제1 다항 코드 및 상기 제2 임의의 수를 기초로 제3 결과값을 산출하고 상기 제3 결과값을 대칭키 암호화하여 제1 메시지를 생성하고 상기 제1 메시지를 태그(200)로 전송하며, 태그(200)는 리더(100)와 공유하고 있는 대칭키를 이용하여 상기 제1 메시지를 복호하여 상기 제2 임의의 수 및 상기 제1 다항 코드를 획득하고 상기 제1 다항 코드를 기초로 리더(100)를 인증하되, 나머지가 0이면 상기 리더(100)를 인증하고, 나머지가 0이 아니면 세션이 종료되고,
태그(200)는 제2 다항 코드를 생성하고 상기 제2 다항 코드, 상기 식별 정보 및 상기 제2 임의의 수를 XOR하여 제4 결과값을 산출하고 상기 제4 결과값을 대칭키 암호화하여 제2 메시지를 생성하고 상기 제2 메시지를 리더(100)로 전송하며, 리더(100)는 태그(200)와 공유하고 있는 대칭키를 이용하여 상기 제2 메시지를 복호하여 상기 식별 정보, 상기 제2 임의의 수를 XOR하고 상기 제2 다항 코드를 획득하고 상기 제2 다항 코드를 기초로 태그(200)를 인증하되, 나머지가 0이면 상기 태그(200)를 인증하고, 나머지가 0이 아니면 세션이 종료되는 것을 특징으로 하는 위치 검출 시스템.It is composed of a reader (100), a tag (200) and a server (300), a position detection system for detecting the position of the reader (200),
The reader 100 transmits a request signal requesting the response of the tag 200 to the tag 200 through the reader antenna 101,
When the tag 200 receives the request signal through the tag antenna 201, it transmits a response signal including identification information identifying the tag 200 to the reader 100 through the tag antenna 201,
When the reader 100 receives the response signal through the reader antenna 101, the reader 100 transmits the response signal to the server 300 through the reader antenna 101,
The server 300 receives the response signal and detects the position of the reader 100 based on the identification information included in the response signal,
A plurality of tags 200 are present in the location detection system, and the identification information includes location information of the tags 200,
The server 300 measures the intensity of the response signal, sets a virtual circle having a preset radius around the position of the tag 200 that transmits the response signal having the greatest intensity, and includes the tag within the radius of the set circle. On the basis of the location information transmitted from (200), draw an n-gon, and calculate the center of gravity value of the n-gon to estimate the calculated center of gravity value as the position of the reader 100,
The reader antenna 101 of the reader 100 generates a time-reversed signal h TR (t) = h (Tt) and generates the h TR (t) = h (Tt) signal generated by the tag antenna of the tag 200 By transmitting to (201), the signal of the longest path and the signal of the shortest path from the tag antenna 201 are simultaneously reached to the tag antenna 201,
The server 300 generates a first random number and transmits it to the reader 100, and the reader 100 generates a second random number to tag the first random number and the second random number ( 200), the tag 200 transmits the first result value calculated based on the first random number, the second random number, and the identification information to the reader 100, and the reader 100 Transmits the first result value and the second random number to the server 300, and the server 300 is a server calculated based on the server identification information identifying the server 300 and the second random number. 2 The server 300 and the tag 200 are mutually transmitted through the process of transmitting the result value and the server identification information to the reader 100, and the reader 100 transmitting the second result value to the tag 200. Being certified,
The reader 100 generates a first polynomial code, calculates a third result value based on the first polynomial code and the second arbitrary number, and generates a first message by symmetrically encrypting the third result value, The first message is transmitted to the tag 200, and the tag 200 decodes the first message using a symmetric key shared with the reader 100, and the second random number and the first polynomial code And authenticate the reader 100 based on the first polynomial code, but if the remainder is 0, authenticate the reader 100, and if the rest is non-zero, the session ends,
The tag 200 generates a second polynomial code and XORs the second polynomial code, the identification information, and the second arbitrary number to calculate a fourth result value, and encrypts the fourth result value symmetrically and encrypts the second Generates a message and transmits the second message to the reader 100, and the reader 100 decodes the second message using the symmetric key shared with the tag 200 to identify the identification information and the second random XOR the number of to obtain the second polynomial code and authenticate the tag 200 based on the second polynomial code, but if the remainder is 0, authenticate the tag 200, and if the rest is non-zero, the session ends. Position detection system, characterized in that. 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 응답 신호는 리더(100)의 상기 요청 신호에 의해 태그(200)에 흐르는 전류의 크기를 나타내는 태그 전류 정보를 포함하고,
서버(300)는 상기 태그 전류 정보, 리더(100)의 회로 소자 정보 및 태그(200)의 회로 소자 정보를 기초로 태그(200)로부터 리더(100)까지의 거리를 산출하고 산출된 거리를 기초로 리더(100)의 위치를 보다 정확하게 보정하는 것을 특징으로 하는 위치 검출 시스템.
The method according to claim 1,
The response signal includes tag current information indicating the amount of current flowing through the tag 200 by the request signal of the reader 100,
The server 300 calculates the distance from the tag 200 to the reader 100 based on the tag current information, the circuit element information of the reader 100 and the circuit element information of the tag 200, and based on the calculated distance Position detection system, characterized in that more accurately correct the position of the low reader (100).
삭제delete 삭제delete
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