KR102225318B1 - Rfid 리더, 이를 이용하는 태그 위치 센싱 방법, 및 rfid 관리 서버 - Google Patents

Rfid 리더, 이를 이용하는 태그 위치 센싱 방법, 및 rfid 관리 서버 Download PDF

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KR102225318B1 KR1020190048741A KR20190048741A KR102225318B1 KR 102225318 B1 KR102225318 B1 KR 102225318B1 KR 1020190048741 A KR1020190048741 A KR 1020190048741A KR 20190048741 A KR20190048741 A KR 20190048741A KR 102225318 B1 KR102225318 B1 KR 102225318B1
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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 RFID 리더는 RFID 리더에 있어서, 제1주파수의 제1태그위치 센싱신호 및 제2주파수의 제2태그위치 센싱신호를 생성하는 태그위치 센싱신호 생성기, 상기 제1태그위치 센싱신호 및 상기 제2태그위치 센싱신호를 RFID 태그로 송신하고 상기 제1태그위치 센싱신호가 상기 RFID 태그에 의하여 변조되어 역산란된 제1변조신호 및 상기 제2태그위치 센싱신호가 상기 RFID 태그에 의하여 변조되어 역산란된 제2변조신호를 수신하는 신호 송수신기 및 상기 제1변조신호와 상기 제2변조신호의 위상 차이에 기초하여 상기 RFID 리더와 상기 RFID 태그 사이의 거리를 계산하는 태그위치 계산기를 포함할 수 있다.

Description

RFID 리더, 이를 이용하는 태그 위치 센싱 방법, 및 RFID 관리 서버{RFID READER, TAG LOCATION SENSING METHOD, AND RFID MANAGEMENT SERVER USING THE SAME}
본 발명은 RFID 리더, 이를 이용하는 태그 위치 센싱 방법, 및 RFID 관리 서버에 관한 것으로, 보다 상세하게는 서로 다른 주파수의 태그위치 센싱 신호들을 이용하여 RFID 리더와 RFID 태그 사이의 거리를 산출할 수 있는 RFID 리더, 이를 이용하는 태그 위치 센싱 방법, 및 RFID 관리 서버에 관한 것이다.
RFID(Radio Frequency Identification)는 무선 주파수(RF, Radio Frequency)를 이용하여 대상을 식별(Identification)하는 데 활용되는 기술로서, RFID 태그에 정보를 저장하여 대상에 부착한 후, RFID 리더를 통하여 RFID 태그에 저장된 정보를 인식하는 방법으로 활용된다. RFID는 사용하는 주파수 대역에 따라 LF(Low Frequency)대역 (125kHz & 134kHz), HF(High Freqency)대역 (13.56MHz), UHF(Ultra High Frequency)대역 (860~960MHz), 초고주파대역 (2.45GHz) 등으로 분류되며 UHF 대역, 초고주파 대역의 RFID 시스템은 유통 물류 분야, 컨테이너 식별 및 추적, 톨게이트 시스템 등에 활용되고 있다.
(특허문헌 0001) 한국 공개특허공보 제10-2006-0096527호
본 발명의 기술적 사상에 따른 RFID 리더, 이를 이용하는 태그 위치 센싱 방법, RFID 관리 서버가 이루고자 하는 기술적 과제는 서로 다른 주파수의 태그위치 센싱 신호들을 이용하여 RFID 리더와 RFID 태그 사이의 거리를 산출할 수 있는 RFID 리더, 이를 이용하는 태그 위치 센싱 방법, RFID 관리 서버를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 일 양태에 따른 RFID 리더에 있어서, 제1주파수의 제1태그위치 센싱신호 및 제2주파수의 제2태그위치 센싱신호를 생성하는 태그위치 센싱신호 생성기와 상기 제1태그위치 센싱신호 및 상기 제2태그위치 센싱신호를 RFID 태그로 송신하고 상기 제1태그위치 센싱신호가 상기 RFID 태그에 의하여 변조되어 역산란된 제1변조신호 및 상기 제2태그위치 센싱신호가 상기 RFID 태그에 의하여 변조되어 역산란된 제2변조신호를 수신하는 신호 송수신기 및 상기 제1변조신호와 상기 제2변조신호의 위상 차이에 기초하여 상기 RFID 리더와 상기 RFID 태그 사이의 거리를 계산하는 태그위치 계산기를 포함할 수 있다.
예시적인 실시 예에 따르면, 상기 제1변조신호는 상기 제1태그위치 센싱신호에 기초하여 상기 RFID 태그에 포함된 정보에 따라 변조된 신호이고, 상기 제2변조신호는 상기 제2태그위치 센싱신호에 기초하여 상기 RFID 태그에 포함된 RFID 태그 정보에 따라 변조된 신호일 수 있다.
예시적인 실시 예에 따르면, 상기 제1주파수와 상기 제2주파수는 서로 다른 주파수일 수 있다.
예시적인 실시 예에 따르면, 상기 RFID 리더는, PLL(Phase Locked Loop)회로를 포함하고 상기 PLL(Phase Locked Loop)회로는 상기 제1주파수와 상기 제2주파수를 다르게 설정할 수 있다.
예시적인 실시 예에 따르면, 상기 RFID 리더는, 상기 제1주파수의 주파수 대역에 기초하여 상기 제1주파수와 상기 제2주파수의 차이에 상응하는 주파수 변경값을 설정하고, 상기 제1주파수와 상기 주파수 변경값에 기초하여 상기 제2주파수를 설정하는, 주파수 변경값 설정기를 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시 예에 따르면, 상기 RFID 리더는, 상기 제1변조신호 또는 상기 제2변조신호를 복조하여 상기 제1변조신호 또는 상기 제2변조신호에 포함된 상기 RFID 태그의 정보를 추출하는 태그정보 추출기를 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시 예에 따르면, 상기 RFID 리더는, 계산된 상기 거리에 기초하여 복수의 RFID 태그들 중에서 미리 설정된 범위 내의 상기 RFID 리더와의 거리를 가지는 RFID 태그를 선택하는 타겟 태그 선택기를 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시 예에 따르면, 상기 태그정보 추출기는, 상기 타겟 태그 선택기에 의해 선택된 상기 RFID 태그에 포함된 RFID 태그 정보를 복조하여 추출할 수 있다.
예시적인 실시 예에 따르면, 상기 제1주파수 및 상기 제2주파수 각각은 UHF 대역 또는 초고주파 대역에 포함되는 주파수일 수 있다.
예시적인 실시 예에 따르면, 상기 RFID 리더와 상기 RFID 태그 사이의 거리인 d는, 수식
Figure 112019043032310-pat00001
(c는 빛의 속도,
Figure 112019043032310-pat00002
는 상기 제1주파수와 상기 제2주파수의 차이,
Figure 112019043032310-pat00003
는 상기 제1변조신호와 상기 제2변조신호의 위상 차이)에 의해 산출될 수 있다.
예시적인 실시 예에 따르면, RFID 리더가, 제1주파수의 제1태그위치 센싱신호와 제2주파수의 제2태그위치 센싱신호를 센싱 대상이 되는 RFID 태그로 송신하는 단계와 상기 RFID 리더가, 상기 제1태그위치 센싱신호가 상기 RFID 태그에 의하여 변조되어 역산란된 제1변조신호를 수신하는 단계와 상기 RFID 리더가, 상기 제2태그위치 센싱신호가 상기 RFID 태그에 의하여 변조되어 역산란된 제2변조신호를 수신하는 단계 및 상기 RFID 리더가, 상기 제1변조신호와 상기 제2변조신호의 위상 차이에 기초하여 상기 RFID 리더와 상기 RFID 태그 사이의 거리를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
예시적인 실시 예에 따르면, 상기 RFID 태그 위치 센싱 방법은, 상기 제1변조신호 또는 제2변조신호를 복조하여 상기 제1변조신호 또는 상기 제2변조신호에 포함된 상기 RFID 태그의 RFID 태그 정보를 추출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시 예에 따르면, 상기 RFID 태그 위치 센싱 방법은, 계산된 상기 거리에 기초하여 복수의 RFID 태그들 중에서 미리 설정된 범위 내의 상기 RFID 리더와의 거리를 가지는 RFID 태그를 선택하여 선택된 상기 RFID 태그에 포함된 RFID 태그 정보를 복조하는 단계를 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시 예에 따르면, 메모리와 프로세서를 포함하는 RFID 관리 서버에 있어서, 상기 프로세서는, 제1주파수의 제1태그위치 센싱신호에 기초하여 RFID 태그에 의하여 변조된 제1변조신호와 제2주파수의 제2태그위치 센싱신호에 기초하여 상기 RFID 태그에 의하여 변조된 제2변조신호를 RFID 리더로부터 수신하고, 수신된 상기 제1변조신호와 상기 제2변조신호의 위상 차이에 기초하여 상기 RFID 태그와 상기 RFID 리더의 거리를 계산하고, 복수의 RFID 태그들 중에서 미리 설정된 범위 내의 상기 RFID 리더와의 거리를 가지는 RFID 태그를 선택하여, 선택된 RFID 태그에 포함된 RFID 태그 정보를 복조하여 상기 RFID 태그의 정보를 추출할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 실시 예에 따른 장치와 방법은, RFID 리더와 RFID 태그 사이의 정확한 거리를 산출하여 특정한 위치에 있는 태그만을 인식할 수 있는 효과가 있다.
특히, 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시 예에 따른 장치와 방법은 RFID 리더에서 전송되는 센싱 신호의 반 파장 이상의 거리에 위치한 RFID 태그에 대해서도 정확한 거리를 산출할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시 예들에 따른 장치와 방법은, RFID 시스템을 이용하는 제조 공정의 효율적인 운영 환경을 제공할 수 있고 이에 따른 제조 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시 예에 따른 RFID 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시 예에 따른 RFID 리더를 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시 예에 따른 RFID 태그 위치 센싱 방법을 나타낸 순서도이다.
도 4는 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시 예에 따른 RFID 리더가 설정된 범위 내의 RFID 태그를 선택하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 기술적 사상에 의한 다른 실시 예에 따른 RFID 태그 위치 센싱 방법을 나타낸 순서도이다.
도 6은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시 예에 따른 RFID 리더와 RFID 태그 사이의 거리 및 태그위치 센싱 신호들의 주파수의 변화에 따른 위상 차이를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시 예에 따른 태그위치 센싱 신호들의 주파수 차이에 따른 위상 차이에 기초하여 거리를 계산한 표이다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 예시적인 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것으로, 아래의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하며 당업자에게 본 발명의 기술적 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 영역, 층들, 부위 및/또는 구성 요소들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들, 부위 및/또는 구성 요소들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 특정 순서나 상하, 또는 우열을 의미하지 않으며, 하나의 부재, 영역, 부위, 또는 구성 요소를 다른 부재, 영역, 부위 또는 구성 요소와 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1 부재, 영역, 부위 또는 구성 요소는 본 발명의 기술적 사상의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2 부재, 영역, 부위 또는 구성 요소를 지칭할 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
달리 정의되지 않는 한, 여기에 사용되는 모든 용어들은 기술 용어와 과학 용어를 포함하여 본 발명의 개념이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 공통적으로 이해하고 있는 바와 동일한 의미를 지닌다. 또한, 통상적으로 사용되는, 사전에 정의된 바와 같은 용어들은 관련되는 기술의 맥락에서 이들이 의미하는 바와 일관되는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 여기에 명시적으로 정의하지 않는 한 과도하게 형식적인 의미로 해석되어서는 아니 될 것이다.
여기에서 사용된 '및/또는' 용어는 언급된 부재들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
이하에서는 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시 예에 따른 RFID 시스템을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, RFID 시스템(10)은 RFID 리더(100)와 RFID 태그(200) 및 RFID 관리 서버(300)를 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, RFID 시스템(10)은 RFID 태그(200)에 저장된 대상을 식별하기 위한 정보를 인식하여 활용하는 유통 물류 분야, 컨테이너 식별 및 추적, 톨게이트 시스템 등의 다양한 분야에 적용될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
RFID 리더(100)는 RFID 태그(200)로 RFID 태그(200)의 위치를 판단하기 위한 제1태그위치 센싱신호 및 제2태그위치 센싱신호를 송신할 수 있다. RFID 리더(100)는 RFID 태그(200)에 의해 제1태그위치 센싱신호 및 제2태그위치 센싱신호가 변조되어 생성된 제1변조신호 및 제2변조신호를 수신하고, 제1변조신호 및 제2변조신호의 위상 차이에 기초하여 RFID 리더(100)와 RFID 태그(200) 사이의 거리를 계산할 수 있다.
실시 예에 따라, RFID 리더(100)는 별도의 단말 장치로 구현될 수 있고, 스마트폰, 태블릿 PC 등의 무선 통신 단말에 포함될 수도 있으며, 이에 한정되지 않는다.
RFID 태그(200)는 RFID 태그(200)가 부착된 대상에 관한 정보, 즉 RFID 태그 정보를 저장할 수 있다. RFID 태그(200)는 RFID 리더(100)로부터 수신한 제1태그위치 센싱신호 및 제2태그위치 센싱신호 각각을 저장된 RFID 태그 정보에 기초하여 제1변조신호 및 제2변조신호를 생성할 수 있다. RFID 태그(200)는 생성한 제1변조신호 및 제2변조신호를 RFID 리더(100)로 송신할 수 있다.
RFID 서버(300)는 RFID 리더(100)로부터 전달된 RFID 태그(200)의 RFID 태그 정보를 수집, 처리, 및 관리할 수 있다.
실시 예에 따라, RFID 서버(300)는 RFID 리더(100)로부터 제1변조신호 및 제2변조신호를 수신하여 RFID 리더(100)와 RFID 태그(200) 사이의 거리를 계산할 수 있다. RFID 서버(300)는 거리 범위를 미리 설정하여 RFID 리더(100)로부터 수신한 RFID 리더(100)와 RFID 태그(200) 사이의 거리 값 중 미리 설정된 거리 범위에 해당하는 RFID 태그(200)를 선택할 수 있다.
실시 예에 따라, RFID 서버(300)는 복수의 RFID 리더들(미도시)로부터 전송되는 RFID 태그 정보를 수집, 처리, 및 관리할 수 있다.
실시 예에 따라, RFID 서버(300)는 메모리 및 프로세서를 포함하여 구현될 수 있으며, RFID 서버(300) 내의 데이터 처리는 상기 프로세서에 의해 수행될 수 있다.
도 2는 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시 예에 따른 RFID 리더를 나타낸 블럭도이다.
도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시 예에 따른 RFID 리더(100)는 태그위치 센싱신호 생성기(110), 신호 송수신기(120), 태그위치 계산기(130), 주파수 변경값 설정기(140), 태그정보 추출기(150), 및 타겟 태그 선택기(160)를 포함할 수 있다.
태그위치 센싱신호 생성기(110)는 RFID 태그(200)의 위치를 센싱하기 위한 태그위치 센싱신호들을 생성할 수 있다.
실시 예에 따라, 태그위치 센싱신호 생성기(110)는 RFID 태그(200)의 위치를 센싱하기 위해 서로 다른 주파수의 태그위치 센싱신호들을 생성할 수 있다.
신호 송수신기(120)는 태그위치 센싱신호 생성기(110)에 의해 생성된 태그위치 센싱신호들을 RFID 태그(200)로 송신하고, RFID 태그(200)에 의해서 변조되어 역산란된 변조신호들을 수신하여 RFID 리더(100) 내부의 구성(예컨대, 태그위치 계산기(130), 주파수 변경값 설정기(140), 태그정보 추출기(150) 등)로 전달할 수 있다.
실시 예에 따라, 신호 송수신기(120)는 RFID 통신을 위한 안테나를 포함할 수 있다.
태그위치 계산기(130)는 RFID 태그(200)에 의해 변조되어 역산란된 변조신호들을 신호 송수신기(120)를 통하여 수신하고, 수신된 변조신호들의 위상 차이에 기초하여 RFID 리더(100)와 RFID 태그(200) 사이의 거리를 계산할 수 있다.
실시 예에 따라, 태그위치 계산기(130)는 수신된 변조신호들의 DC성분을 제거하여 교류정합된 AC신호를 생성하고, 교류정합된 AC신호들의 위상 차이에 기초하여 RFID 리더(100)와 RFID 태그(200) 사이의 거리를 계산할 수 있다. 실시 예에 따라, 태그위치 계산기(130)는 수신된 각 변조신호의 동위상(I) 신호의 DC 성분과 직교위상(Q) 신호의 DC 성분을 제거할 수 있다. 이 경우, 태그위치 계산기(130)는 수신된 변조신호들의 DC성분을 제거하기 위한 필터(예컨대, 고역통과필터(High Pass Filter(HPF))를 포함할 수 있다. 실시 예에 따라, 태그위치 계산기(130)가 DC성분을 필터링하는 경우, 기준 주파수(예컨대, 1Hz)이하의 주파수 성분을 DC성분으로 필터링할 수 있다. 태그위치 계산기(130)는 교류정합된 AC신호를 이용하는 경우, 변조신호들의 위상 차이를 더욱 정확하게 추정할 수 있다.
주파수 변경값 설정기(140)는 태그위치 센싱신호 생성기(110)에서 복수의 태그위치 센싱신호들을 생성할 때, 복수의 태그위치 센싱신호들 간의 주파수 변경값을 설정할 수 있다.
실시 예에 따라, 주파수 변경값 설정기(140)는 RFID 리더(100)가 사용하는 RFID 통신의 주파수 대역(예컨대, HF(High Frequency) 대역, UHF(Ultra High Frequency) 또는 초고주파 대역 등)에 따라 주파수 변경 값을 서로 다르게 설정할 수 있다.
실시 예에 따라, 주파수 변경값 설정기(140)는 신호 송수신기(120)를 통하여 수신된 통신 신호를 전달 받고, 전달 받은 통신 신호에 기초하여 주파수 변경값을 설정할 수도 있다.
태그정보 추출기(150)는 신호 송수신기(120)로부터 전달된 변조신호들로부터 해당 변조신호를 변조한 RFID 태그(예컨대, 200)의 RFID 태그 정보를 복조하여 추출할 수 있다.
타겟 태그 선택기(160)는 태그위치 계산기(130)에 의해 계산된 RFID 리더(100)와 RFID 태그(200) 간의 거리에 기초하여, 복수의 RFID 태그들(미도시) 중에서 미리 설정된 범위 내의 거리를 가지는 RFID 태그를 선택할 수 있다. 이 경우, RFID 리더(100)의 태그정보 추출기(150)는 타겟 태그 선택기(160)에 의해 선택된 RFID 태그에 대한 RFID 태그 정보만을 선택적으로 추출할 수 있다.
실시 예에 따라, 태그위치 센싱신호 생성기(110), 태그위치 계산기(130), 주파수 변경값 설정기(140), 태그정보 추출기(150), 및 타겟 태그 선택기(160) 중 적어도 어느 하나는 RFID 리더(100) 내의 프로세서(미도시)의 일부 기능 또는 일부 모듈의 형태로 구현될 수 있다.
도 3은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시 예에 따른 RFID 태그 위치 센싱 방법을 나타낸 순서도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, RFID 리더(100)의 태그위치 센싱신호 생성기(110)는 RFID 태그(200)를 센싱하기 위한 제1주파수의 제1태그위치 센싱신호와 제2주파수의 제2태그위치 센싱신호를 생성할 수 있다(S310).
태그위치 센싱신호 생성기(110)는 생성한 제1태그위치 센싱신호와 제2태그위치 센싱신호를 RFID 리더(100)의 신호 송수신기(120)를 통하여 외부로 송신할 수 있다. 신호 송수신기(120)는 태그위치 센싱신호 생성기(110)로부터 수신한 제1태그위치 센싱신호와 제2태그위치 센싱신호를 RFID 태그(200)로 송신할 수 있다(S311).
RFID 태그(200)는 제1태그위치 센싱신호를 RFID 태그(200)에 포함된 RFID 태그 정보에 따라 변조하여 제1변조신호를 생성하고, 제2태그위치 센싱신호를 RFID 태그(200)에 포함된 RFID 태그 정보에 따라 변조한 제2변조신호를 생성할 수 있다(S320). RFID 태그(200)는 생성된 제1변조신호와 제2변조신호를 RFID 리더(100)의 신호 송수신기(120)로 송신할 수 있다(S321).
실시 예에 따라, 변조 방식은 ASK(Ampliyude Shift Keying), PSK(Phase Shift Keying), FSK(Frequency Shift Keying), BPSK(Binary Phase Shift Keying)등의 방식이 사용될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
RFID 리더(100)의 신호 송수신기(120)는 RFID 태그(200)로부터 수신한 제1변조신호와 제2변조신호를 태그위치 계산기(130)로 전송하고 태그위치 계산기(130)는 수신한 제1변조신호와 제2변조신호의 위상 차이에 기초하여 RFID 리더(100)와 RFID 태그(200) 사이의 거리를 계산할 수 있다(S330).
RFID 리더(100)와 RFID 태그(200) 사이의 거리인 d는, 식
Figure 112019043032310-pat00004
(c는 빛의 속도,
Figure 112019043032310-pat00005
는 상기 제1주파수와 상기 제2주파수의 차이,
Figure 112019043032310-pat00006
는 상기 제1변조신호와 상기 제2변조신호의 위상 차이)에 의해 산출될 수 있다.
제1주파수가
Figure 112019043032310-pat00007
이고 제2주파수가
Figure 112019043032310-pat00008
일 때,
Figure 112019043032310-pat00009
떨어진 RFID 태그(200)로부터 수신된 신호의 위상 변화
Figure 112019043032310-pat00010
과
Figure 112019043032310-pat00011
떨어진 RFID 태그(200)로부터 수신된 신호의 위상 변화
Figure 112019043032310-pat00012
는,
Figure 112019043032310-pat00013
(1)
Figure 112019043032310-pat00014
(2)
로 나타낼 수 있다. 식 (3), (4)로부터 거리
Figure 112019043032310-pat00015
,
Figure 112019043032310-pat00016
를 계산하면,
Figure 112019043032310-pat00017
(5)
Figure 112019043032310-pat00018
(6)(c는 빛의 속도,
Figure 112019043032310-pat00019
는
Figure 112019043032310-pat00020
이고,
Figure 112019043032310-pat00021
)
이 될 수 있다. RFID 리더(100)와 각각 d1, d2의 거리를 가지는 RFID 태그(200) 사이의 거리를 측정할 수 있다.
즉, RFID 리더(100)의 태그위치 계산기(130)는 서로 다른 주파수의 태그위치 센싱신호들이 RFID 태그(200)에 의해 변조되어 회신된 변조신호들의 위상 차이를 이용하여 RFID 리더(100)와 RFID 태그(200) 사이의 거리를 계산할 수 있다.
실시 예에 따라, 제1주파수와 제2주파수는 서로 다른 주파수일 수 있다. 실시 예에 따라, RFID 리더(100)는 PLL(Phase Locked Loop)회로를 포함할 수 있고 PLL(Phase Locked Loop)회로는 제1주파수와 제2주파수를 다르게 설정할 수 있다.
실시 예에 따라, RFID 리더(100)의 태그위치 센싱신호 생성기(110)는 제1주파수와 주파수 변경값 설정기(140)에 의해 설정된 주파수 변경값에 기초하여 제2주파수를 설정하여, 제1주파수의 제1태그위치 센싱신호와 제2주파수의 태그위치 센싱신호를 생성할 수 있다.
실시 예에 따라, 주파수 변경값은 제1주파수가 속한 주파수 대역에 기초하여 설정될 수 있다.
실시 예에 따라, RFID 리더 시스템(10)이 사용하는 주파수 대역은 크게 HF(High Frequency) 대역, UHF(Ultra High Frequency) 및 초고주파 대역 등으로 분류할 수 있다. 실시 예에 따라, RFID 리더 시스템(10)에서 사용되는 태그위치 센싱신호의 제1주파수와 제2주파수 각각은 UHF 대역 또는 초고주파 대역에 포함될 수 있다.
실시 예에 따라, 제1주파수와 제2주파수의 주파수 변화폭은 주파수 대역 범위에서 변화 가능한 최대 값으로 설정될 수 있다. 각각의 주파수 대역은 적용 분야별, 나라별로 달라질 수 있다. RFID 리더(100)의 주파수 변경값 설정기(140)는 RFID 리더(100)가 적용되는 주파수 대역에 따라 제1주파수와 제2주파수의 차이, 즉 주파수 변경 값을 서로 다르게 설정할 수 있다. RFID 리더(100)가 적용되는 주파수 대역은 기술 기준의 함수이므로 기술 기준의 최대값 이하로 변경시킬 수 있다.
예를 들어, RFID 리더(100)가 미국의 UHF 대역인 902MHz~928MHz의 주파수 대역에 적용되는 경우 최대 주파수 변화폭은 26MHz이며 이 경우 주파수 변경값 설정기(140)는 주파수 변경 값을 26MHz로 설정할 수 있다.
또 다른 실시 예에 따라, 2.4GHz 대역의 주파수 변화폭이 2400MHz ~2484.5MHz 인 경우 최대 주파수 변화폭은 84.5MHz이므로 주파수 변경값 설정기(140)는 주파수 변경 값을 84.5MHz 로 설정할 수 있다.
RFID 리더(100)는 S330 단계에서 계산된 RFID 리더(100)와 RFID 태그(200) 간의 거리에 기초하여 복수의 RFID 태그들(미도시) 중에서 미리 설정된 범위 내의 RFID 리더(100)와의 거리를 가지는 RFID 태그(200)를 선택할 수 있다(S340).
S340 단계에서의 RFID 태그를 선택하는 상세한 과정에 대해서는 도 4를 참조하여 후술하도록 한다.
RFID 리더(100)의 신호 송수신기(120)가 RFID 태그(200)로부터 수신한 제1변조신호는 제1태그위치 센싱신호에 기초하여 RFID 태그(200)에 포함된 정보에 따라 변조된 신호이며, 제2변조신호는 제2태그위치 센싱신호에 기초하여 RFID 태그(200)에 포함된 정보에 따라 변조된 신호이다. 태그정보 추출기(150)는 신호 송수신기(120)로부터 제1변조신호 및 제2변조신호를 수신하고 수신한 제1변조신호 및 제2변조신호를 복조하여 RFID 태그(200)에 포함된 RFID 태그 정보를 추출할 수 있다(S350).
도 4는 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시 예에 따른 RFID 리더가 설정된 범위 내의 RFID 태그를 선택하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 RFID 리더 시스템(10)은 복수개의 RFID 태그들(200-1, 200-2, 200-3, 200-4, 200-5)을 포함할 수 있다. 복수개의 RFID 태그들은 도 4에 도시한 RFID 태그들(200-1, 200-2, 200-3, 200-4, 200-5)로 한정되지 않으며 RFID 태그의 수는 다양한 변경이 가능하다.
RFID 리더(100)는 복수 개의 RFID 태그들(200-1, 200-2, 200-3, 200-4, 200-5) 각각의 거리를 산출할 수 있다.
RFID 리더(100)의 태그위치 계산기(130)는 태그위치 계산기(130)에서 계산한 RFID 리더(100)와 RFID 태그들(200-1, 200-2, 200-3, 200-4, 200-5) 사이의 각각의 거리 값을 타겟 태그 선택기(160)로 송신할 수 있다.
타겟 태그 선택기(160)는 선택할 거리 범위를 미리 설정하여 태그위치 계산기(130)로부터 수신한 RFID 리더(100)와 RFID 태그들(200-1, 200-2, 200-3, 200-4, 200-5) 사이의 각각의 거리 값 중 미리 설정된 거리 범위에 해당하는 RFID 태그(예컨대, 201, 202)를 선택할 수 있다.
실시 예에 따라, 타겟 태그 선택기(160)가 미리 설정한 거리 범위가 d 이하이고, RFID 리더(100)와 RFID 태그(200-1), RFID 태그(200-2), RFID 태그(200-3)와의 거리를 각각 d1, d2, d3 라고 가정한다. 각각의 거리 값이 d1, d2〈 d〈 d3 인 경우, 타겟 태그 선택기(160)는 미리 설정한 거리 범위인 d보다 큰 d3의 값을 가지는 RFID 태그(200-3)를 제외하고 미리 설정한 거리 범위인 d보다 작은 범위에 포함되는 d1, d2에 해당하는 RFID 태그(200-1), RFID 태그(200-2)만을 선택할 수 있다.
실시 예에 따라, 설정 거리 범위는 타겟 태그 선택기(160)가 미리 설정한 거리의 상한 범위이거나 미리 설정한 거리의 하한 범위 일 수 있다. 또한 설정 거리 범위는 미리 설정한 거리의 상한 범위와 하한 범위를 동시에 가지는 특정 거리 영역일 수도 있다.
실시 예에 따라, 미리 설정한 거리의 범위가 d 이상일 경우, 타겟 태그 선택기(160)는 RFID 리더(100)와 RFID 태그(200)의 거리가 d 이하인 RFID 태그(200-1), RFID 태그(200-2)를 제외하고 RFID 태그(200-3), RFID 태그(200-4), 및 RFID 태그(200-5)를 선택할 수 있다.
또 다른 실시 예에 따라, 미리 설정한 거리의 범위가 d - d1 를 만족하는 범위일 경우, 타겟 태그 선택기(160)는 RFID 리더(100)와 RFID 태그(200)의 거리가 범위가 d - d1 를 만족하는 범위에 포함되는 RFID 태그(200-2)만을 선택할 수 있다.
실시 예에 따라, 태그정보 추출기(150)는 타겟 태그 선택기(160)에 의해 선택된 RFID 태그(예컨대, 200-1,200-2)에 포함된 정보를 복조하여 RFID 태그(예컨대, 200-1, 200-2)의 정보를 추출할 수 있다.
타겟 태그 선택기(160)는 미리 설정한 거리 범위에 기초하여 설정한 거리 범위에 해당하는 RFID 태그(200)에 해당하는 타겟 정보 또는 태그 정보를 태그정보 추출기(150)로 전송할 수 있다. 실시 예에 따라, 타겟 정보는 특정 RFID 태그(200)를 구별할 수 있는 정보일 수 있다. 태그정보 추출기(150)는 타겟 태그 선택기(160)로부터 태그 정보 또는 타겟 정보를 수신하고 수신한 타겟 정보 또는 태그 정보에 해당하는 RFID 태그(200)의 정보를 복조하여 RFID 태그(200)의 정보를 추출할 수 있다. 즉, 태그정보 추출기(150)는 선택된 RFID 태그에 대한 RFID 태그 정보만을 복조하여 추출할 수 있다.
실시 예에 따라, 본 발명의 기술적 사상에 따른 RFID 리더(200)에 있어서, 미리 설정된 거리 값에 기초하여 필요한 RFID 태그(200)만을 선택할 수 있어 선택된 RFID 태그(200)에 포함된 정보만을 추출할 수 있다.
실시 예에 따라, RFID 리더 시스템(10)의 응용 분야에 활용되어 응용 분야의 운영 또는 유지 비용을 절감할 수 있고 효율적인 RFID 태그(200) 인식 환경을 제공할 수 있다.
도 5는 본 발명의 기술적 사상에 의한 다른 실시 예에 따른 RFID 태그 위치 센싱 방법을 나타낸 순서도이다.
도 5를 참조하면, RFID 관리 서버(300)는, 제1주파수의 제1태그위치 센싱신호에 기초하여 RFID 태그(200)에 포함된 정보에 따라 변조된 제1변조신호와 제2주파수의 제2태그위치 센싱신호에 기초하여 RFID 태그(200)에 포함된 정보에 따라 변조된 제2변조신호를 RFID 리더(100)로부터 수신하고, 수신된 제1변조신호와 제2변조신호의 위상 차이에 기초하여 RFID 태그(200)와 RFID 리더(100)의 거리를 계산하고, 복수의 RFID 태그들(200-1, 200-2, 200-3, 200-4, 200-5) 중 미리 설정된 범위 내의 상기 RFID 리더(100)와의 거리를 가지는 RFID 태그(200)를 선택하여 선택된 RFID 태그(200-1, 200-2)에 포함된 정보를 복조하여 RFID 태그(200-1, 200-2)의 정보를 추출하는, RFID 관리 서버(300)를 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, RFID 리더(100)는 제1태그위치 센싱신호 및 제2태그위치 센싱신호를 생성하고(S510), 생성된 제1태그위치 센싱신호 및 제2태그위치 센싱신호를 RFID 태그(200)로 송신할 수 있다(S511).
RFID 태그(200)는 제1태그위치 센싱신호에 기초하여 RFID 태그(200)에 포함된 정보에 따라 변조하여 제1변조신호를 생성하고, 제2태그위치 센싱신호에 기초하여 RFID 태그(200)에 포함된 정보에 따라 변조하여 제1변조신호를 생성할 수 있다(S520).
RFID 태그(200)는 생성된 제1변조신호 및 제2변조신호를 RFID 리더(100)로 송신하고(S521), RFID 리더(100)는 RFID 태그(200)로부터 제1변조신호와 제2변조신호를 수신할 수 있다.
RFID 리더(100)는 RFID 태그(200)로부터 수신한 제1변조신호와 제2변조신호를 RFID 관리 서버(300)로 송신할 수 있다(S522).
RFID 리더(100)로부터 제1변조신호와 제2변조신호를 수신한 RFID 관리 서버(300)는 수신한 제1변조신호와 제2변조신호의 위상 차이에 기초하여 RFID 태그(200)와 RFID 리더(100)의 거리를 계산할 수 있다(S530).
RFID 관리 서버(300)는 계산된 거리에 기초하여 복수의 RFID 태그들(200) 중에서 미리 설정된 범위에 해당하는 RFID 리더(100)와의 거리를 가지는 RFID 태그들(200)을 선택할 수 있다(S540). RFID 관리 서버(300)는 선택된 RFID 태그(200)에 포함된 정보를 복조하고 추출할 수 있다(S550).
실시 예에 따라, RFID 관리 서버(300)는 RFID 리더(100)로부터 데이터를 수집, 처리, 및 관리할 수 있는 장치로서 메모리와 프로세서를 포함하여 구현될 수 있다. RFID 관리 서버(300)는 RFID 리더(100)로부터 RFID 태그(200)의 정보를 수신하여 정해진 RFID 시스템 운용 방식에 따라 가공하여 다양한 방식으로 이용할 수 있다.
도 6은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시 예에 따른 RFID 리더와 RFID 태그 사이의 거리 및 태그위치 센싱 신호들의 주파수의 변화에 따른 위상 차이를 나타낸 그래프이다. 도 6은 RFID 리더(100)와 RFID 태그(200) 사이의 거리에 따라
Figure 112019043032310-pat00022
의 주기적인 위상변화가 발생함을 확인하기 위하여 미국 UHF 대역(902~928 MHz)을 가정하였다.
도 6을 참조하면, 도 6은 RFID 태그(200)가 RFID 리더(100)로부터 50cm 에서부터 1.5m까지 이동하는 경우 902MHz와 928MHz 두 주파수에서 I 채널의 크기 변화를 나타낸다. 주파수 차가 26MHz인 경우 50cm에서 1.5m로 거리가 늘어남에 따라 점선의 기울기가 커진다. 점선의 기울기가 커진다는 것은 주파수에 따라 거리에 따른 위상의 변화에 차이가 있음을 알 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 대한 일 실시 예에 따른 RFID 리더(100)는 태그위치 센싱신호들의 주파수에 따라 동일 거리에서도 위상의 변화에 차이가 있는 것을 이용하여 RFID 리더(100)와 RFID 태그(200) 사이의 거리를 계산할 수 있다.
도 7은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시 예에 따른 태그위치 센싱 신호들의 주파수 차이에 따른 위상 차이에 기초하여 거리를 계산한 표이다.
도 7을 참조하면, 구체적으로 도 7은 제1주파수와 제2주파수의 차이가 5MHz, 10MHz, 15MHz인 경우 각각의 위상 차이에 기초하여 RFID 리더(100)와 RFID 태그(200) 사이의 거리를 측정한 모의 실험 결과와 거리 산출 식에 의한 거리 값을 비교한 표이다.
RFID 태그(200)는 2.4GHz에서 입사된 제1태그위치 센싱신호 및 제2태그위치 센싱신호를 ASK 방식으로 역산란 할 수 있다. 도 7의 표에서 상위 3회의 실험 결과는 RFID 리더(100)와 RFID 태그(200) 사이의 거리를 10cm로 고정하였을 때 제1주파수의 차이가 5MHz, 10MHz, 15MHz인 경우에서 각각에서의 실험 결과이다. 또한 도 7의 표에서 하위 3회의 실험 결과는 RFID 리더(100)와 RFID 태그(200) 사이의 거리를 15cm로 고정하였을 때 제1주파수와 제2주파수의 차이가 5MHz, 10MHz, 15MHz인 경우에서 각각 에서의 실험 결과이다.
RFID 리더(100)와 RFID 태그(200) 사이의 거리가 10cm 일 때 제1주파수와 제2주파수의 차이가 5MHz인 경우 산출 식에 의해서 위상 차이는 1.2。이며, 실험에서 위상 차이는 1.22。이고 측정된 거리는 10.14cm로 1.4%의 거리 오차가 발생하였다. 제1주파수와 제2주파수의 차이가 10MHz인 경우 산출 식에 의한 위상 차이는 2.4。이며, 실험에서 위상 차이는 2.57。이고 측정된 거리는 10.73cm로 7.3%의 거리 오차가 발생하였다. 이를 통해 RFID 리더(100)가 제1주파수와 제2주파수를 다르게 설정하였을 때, 제1태그위치 센싱신호와 제2태그위치 센싱신호를 기초하여 RFID 리더(100)와 RFID 태그(200) 사이의 거리를 측정할 수 있음을 확인하였다.
실시 예에 따라, 주파수 변경값 설정기(140)는 산출 식에 의한 RFID 리더(100)와 RFID 태그(200) 사이의 거리 값과 실제 RFID 리더(100)와 RFID 태그(200) 사이의 거리 값을 비교하여 오차 범위가 적을 때의 제1주파수와 제2주파수의 차이에 상응하는 주파수 변경값을 설정할 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형 및 변경이 가능하다.
100: RFID 리더
110: 태그위치 센싱신호 생성기
120: 신호 송수신기
130: 태그위치 계산기
140: 주파수 변경값 설정기
150: 태그정보 추출기
160: 타겟 태그 선택기
200, 200-1, 200-2, 200-3, 200-4, 200-5: RFID 태그

Claims (14)

  1. RFID 리더에 있어서,
    제1주파수의 제1태그위치 센싱신호 및 제2주파수의 제2태그위치 센싱신호를 생성하는 태그위치 센싱신호 생성기;
    상기 제1태그위치 센싱신호 및 상기 제2태그위치 센싱신호를 RFID 태그로 송신하고, 상기 제1태그위치 센싱신호가 상기 RFID 태그에 의하여 변조되어 역산란된 제1변조신호 및 상기 제2태그위치 센싱신호가 상기 RFID 태그에 의하여 변조되어 역산란된 제2변조신호를 수신하는 신호 송수신기; 및
    상기 제1변조신호와 상기 제2변조신호의 위상 차이에 기초하여 상기 RFID 리더와 상기 RFID 태그 사이의 거리를 계산하는 태그위치 계산기를 포함하는,
    상기 RFID 리더는, 상기 제1주파수의 주파수 대역에 기초하여 상기 제1주파수와 상기 제2주파수의 차이에 상응하는 주파수 변경값을 설정하고, 상기 제1주파수와 상기 주파수 변경값에 기초하여 상기 제2주파수를 설정하는, RFID 리더.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1변조신호는 상기 제1태그위치 센싱신호에 기초하여 상기 RFID 태그에 포함된 정보에 따라 변조된 신호이고, 상기 제2변조신호는 상기 제2태그위치 센싱신호에 기초하여 상기 RFID 태그에 포함된 RFID 태그 정보에 따라 변조된 신호인, RFID 리더.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1주파수와 상기 제2주파수는 서로 다른 주파수인, RFID 리더.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 RFID 리더는, PLL(Phase Locked Loop)회로를 포함하고 상기 PLL(Phase Locked Loop)회로는 상기 제1주파수와 상기 제2주파수를 다르게 설정하는, RFID 리더.
  5. 삭제
  6. 제2항에 있어서,
    상기 RFID 리더는, 상기 제1변조신호 또는 상기 제2변조신호를 복조하여 상기 제1변조신호 또는 상기 제2변조신호에 포함된 상기 RFID 태그 정보를 추출하는 태그정보 추출기를 더 포함하는, RFID 리더.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 RFID 리더는, 계산된 상기 거리에 기초하여 복수의 RFID 태그들 중에서 미리 설정된 범위 내의 상기 RFID 리더와의 거리를 가지는 RFID 태그를 선택하는 타겟 태그 선택기를 더 포함하는, RFID 리더.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 태그정보 추출기는, 상기 타겟 태그 선택기에 의해 선택된 상기 RFID 태그에 포함된 RFID 태그 정보를 복조하여 추출하는, RFID 리더.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1주파수 및 상기 제2주파수 각각은 UHF 대역 또는 초고주파 대역에 포함되는 주파수인, RFID 리더.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 RFID 리더와 상기 RFID 태그 사이의 거리인 d는, 수식
    Figure 112019043032310-pat00023
    (c는 빛의 속도,
    Figure 112019043032310-pat00024
    는 상기 제1주파수와 상기 제2주파수의 차이,
    Figure 112019043032310-pat00025
    는 상기 제1변조신호와 상기 제2변조신호의 위상 차이)에 의해 산출되는, RFID 리더.
  11. RFID 리더가, 제1주파수의 제1태그위치 센싱신호와 제2주파수의 제2태그위치 센싱신호를 센싱 대상이 되는 RFID 태그로 송신하는 단계;
    상기 RFID 리더가, 상기 제1태그위치 센싱신호가 상기 RFID 태그에 의하여 변조되어 역산란된 제1변조신호를 수신하는 단계;
    상기 RFID 리더가, 상기 제2태그위치 센싱신호가 상기 RFID 태그에 의하여 변조되어 역산란된 제2변조신호를 수신하는 단계; 및
    상기 RFID 리더가, 상기 제1변조신호와 상기 제2변조신호의 위상 차이에 기초하여 상기 RFID 리더와 상기 RFID 태그 사이의 거리를 계산하는 단계를 포함하며,
    상기 제1주파수와 상기 제2주파수의 차이에 상응하는 주파수 변경값은, 상기 제1주파수의 주파수 대역에 기초하여 설정되며, 상기 제2주파수는 상기 제1주파수와 상기 주파수 변경값에 기초하여 설정되는, RFID 태그 위치 센싱 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 RFID 태그 위치 센싱 방법은, 상기 제1변조신호 또는 제2변조신호를 복조하여 상기 제1변조신호 또는 상기 제2변조신호에 포함된 상기 RFID 태그의 RFID 태그 정보를 추출하는 단계를 더 포함하는, RFID 태그 위치 센싱 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 RFID 태그 위치 센싱 방법은, 계산된 상기 거리에 기초하여 복수의 RFID 태그들 중에서 미리 설정된 범위 내의 상기 RFID 리더와의 거리를 가지는 RFID 태그를 선택하여 선택된 상기 RFID 태그에 포함된 RFID 태그 정보를 복조하는 단계를 더 포함하는, RFID 태그 위치 센싱 방법.
  14. 메모리와 프로세서를 포함하는 RFID 관리 서버에 있어서,
    상기 프로세서는,
    제1주파수의 제1태그위치 센싱신호에 기초하여 RFID 태그에 의하여 변조된 제1변조신호와 제2주파수의 제2태그위치 센싱신호에 기초하여 상기 RFID 태그에 의하여 변조된 제2변조신호를 RFID 리더로부터 수신하고, 수신된 상기 제1변조신호와 상기 제2변조신호의 위상 차이에 기초하여 상기 RFID 태그와 상기 RFID 리더의 거리를 계산하고, 복수의 RFID 태그들 중에서 미리 설정된 범위 내의 상기 RFID 리더와의 거리를 가지는 RFID 태그를 선택하여, 선택된 RFID 태그에 포함된 RFID 태그 정보를 복조하여 상기 RFID 태그의 정보를 추출하며,
    상기 제1주파수와 상기 제2주파수의 차이에 상응하는 주파수 변경값은, 상기 제1주파수의 주파수 대역에 기초하여 설정되며, 상기 제2주파수는 상기 제1주파수와 상기 주파수 변경값에 기초하여 설정되는, RFID 관리 서버.
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