KR102265743B1 - Position measurement system, sound signal generation apparatus, and position measurement terminal - Google Patents

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Abstract

일 실시예에 따른 다중 스피커를 이용한 스마트폰 위치 측정 시스템은, 위치측정 단말장치의 상대위치를 측정하기 위해 여러가지의 음향신호의 파형을 생성하고 일체화된 여러 개의 스피커들을 통해 각각 다른 음향신호들를 동시에 발생하며, 위치측정 단말장치로 발생하는 음향신호 관련 정보를 보내던지, 다른 음향신호 발생장치와 구분하기 위해 고유 id를 전송하기도 하는 음향신호 발생장치; 및 상기 음향신호 발생장치에 일체화된 각각의 스피커들로부터 고유의 음향신호들을 동시에 수신받아 신호처리 과정을 통해 각각의 수신된 음향신호들 사이의 도달 지연 시간 차이를 측정하고, 이 정보를 통해 자신의 상대위치를 계산하거나 이 정보를 상기의 음향신호 발생장치로 보내 상대위치를 계산하도록 하기도 하는 위치측정 단말장치를 포함한다.A smartphone position measurement system using multiple speakers according to an embodiment generates waveforms of various acoustic signals to measure the relative position of a position measurement terminal device, and simultaneously generates different acoustic signals through a plurality of integrated speakers and a sound signal generating device that transmits sound signal related information generated to a location measurement terminal device or transmits a unique id to distinguish it from other sound signal generating devices; and simultaneously receiving unique sound signals from each of the speakers integrated in the sound signal generating device, measuring the difference in arrival delay time between the received sound signals through a signal processing process, and using this information to and a position measuring terminal device that calculates the relative position or transmits this information to the sound signal generator to calculate the relative position.

Description

위치 측정 시스템, 음향신호 발생장치 및 위치측정 단말장치{POSITION MEASUREMENT SYSTEM, SOUND SIGNAL GENERATION APPARATUS, AND POSITION MEASUREMENT TERMINAL}Position measurement system, sound signal generator, and position measurement terminal {POSITION MEASUREMENT SYSTEM, SOUND SIGNAL GENERATION APPARATUS, AND POSITION MEASUREMENT TERMINAL}

본 발명은 하나의 시스템에 일체화된 다중 스피커로 서로 구분되는 음향 신호를 동시에 발생하고 이들 신호를 스마트폰에서 수신하여 실내에서의 스마트폰의 상대 위치를 측정하는 시스템과 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a system and method for simultaneously generating sound signals that are distinguished from each other through multiple speakers integrated in one system and receiving these signals from a smartphone to measure the relative position of the smartphone in a room.

최근 스마트폰의 활용이 활성화됨에 따라 스마트폰의 위치를 측정하여 위치기반 서비스로 사용하려는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 특히 실외에서는 4개 이상의 GPS(Global Positioning System) 위성의 신호를 동시에 수신하여 위치를 추정할 수 있으나, 실내에서는 위성 신호를 수신할 수 없으므로 위치 기반 서비스가 불가한 문제가 있다. 한편, 무선랜의 finger print 방식 등이 연구되고 있으나 위치 오차가 약 5 m 정도로 상당히 크고, UWB(Ultra Wide Band) 전파 방식의 정밀한 위치 추정 표준 규격이 있으나 아직 실용화되지 못하고 있다.Recently, as the use of smartphones has been activated, research to measure the location of the smartphone and use it as a location-based service is being actively conducted. In particular, although a location can be estimated by simultaneously receiving signals from four or more Global Positioning System (GPS) satellites outdoors, there is a problem in that a location-based service is impossible because satellite signals cannot be received indoors. On the other hand, although the finger print method of wireless LAN is being studied, the position error is quite large, about 5 m, and there is a standard specification for precise location estimation of the UWB (Ultra Wide Band) radio wave method, but it has not been put into practical use yet.

그림 1과 같이 하나의 음향 신호 발신기(15)에서 음향신호를 발생시키고 이 신호를 공간상에 배치된 여러개의 마이크들(10,11,12,13,14)로 수신하며, 각각의 마이크에 수신된 신호들의 수신시간 차이를 이용하여 발신기의 위치를 계산하는 방식이 오래전부터 연구되어 왔다.(참고자료: 오종택, 3차원 TDOA 위치인식 시스템에서 트리거 신호를 이용한 다중경로 영향 감소에 관한 연구, 한국인터넷방송통신학회 논문지, 제14권, 제4호, pp.149-155, 2014.8.) Time of Arrival(TOA) 방식은 발신기에서 전파신호와 음향신호를 동시에 발생하여 전파신호와 각 마이크에서의 음향신호의 수신 시간차이를 측정하여 위치를 계산하는 방식이고, Time Difference of Arrival(TDOA) 방식은 전파신호와 같은 기준시간 신호가 없이, 각 마이크들에 수신된 음향신호들 사이의 수신시간의 차이를 측정하여 위치를 계산하는 방식이다. 스마트폰의 경우에는 일반적인 무선랜이나 블루투스 방식을 사용하므로 무선 데이터 전송의 시간이 불규칙하여 무선 신호를 기준시간으로 사용할 수 없고, 따라서 TDOA 방식을 사용해야 한다.As shown in Figure 1, one acoustic signal transmitter 15 generates an acoustic signal, and the signal is received by several microphones (10, 11, 12, 13, 14) arranged in space, and is received by each microphone. A method of calculating the position of a transmitter using the difference in reception time of the received signals has been studied for a long time. (Reference: Jong-Taek Oh, A Study on the Reduction of Multipath Effects Using Trigger Signals in a 3D TDOA Position Recognition System, Korea Internet Journal of the Korea Communications Association, Vol. 14, No. 4, pp.149-155, August 2014.) The Time of Arrival (TOA) method generates a radio signal and an acoustic signal at the same time at the transmitter, thereby generating a radio signal and an acoustic signal from each microphone. The time difference of arrival (TDOA) method measures the difference in reception time between sound signals received by each microphone without a reference time signal such as a radio signal. method to calculate the position. In the case of a smartphone, since a general wireless LAN or Bluetooth method is used, the wireless data transmission time is irregular, so that a wireless signal cannot be used as a reference time. Therefore, the TDOA method must be used.

Figure 112014102697824-pat00001
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그림 1. 5개의 마이크를 설치하고 스마트폰의 음향 신호를 수신함
Figure 1. 5 microphones are installed and the sound signal from the smartphone is received

그러나 이 방식의 경우에는 마이크 채널수 만큼의 다수의 마이크와 고가의 저잡음 오디오 앰프, Analog-to-Digital 컨버터, 고속 FIFO 메모리 등의 다양한 고가의 부품이 필요하다. 음향 신호를 수신하는 마이크 채널의 갯 수가 증가할수록 정보가 증가하여 더 정확한 상대 위치 추정이 가능 하지만, 제작 비용 및 장치의 크기 증가 등의 이유로 마이크의 갯 수는 제한될 수 밖에 없다. 한편, 각 마이크 채널로 수신된 음향 신호의 도달 지연 시간 차이를 정확하게 측정하기 위해서는, 발생되는 음향 신호의 모양을 잘 설계해야 한다. 즉, 통상적으로 각 채널로 수신된 파형들을 cross-correlation 시켜서 시간 차이를 측정하므로, 자신의 신호를 auto-correlation 시켰을 때에 시간 축으로 에너지가 압축되는 linear chirp 신호가 많이 사용된다. 특히 주파수의 변화폭이 클수록 압축의 효과가 크므로 가능한 짧은 시간내에 광대역 음향 신호를 사용하는 것이 유리하다. 그러나 시중에서 판매하는 일반적인 스마트폰에서는 음향 압축 데이터의 재생 및 음향 신호의 증폭과 스피커 통과 과정에서 많은 왜곡 현상이 있다. 그림 2에서 위 그림은 1 kHz에서 5 kHz까지 변화하는 이상적인 linear chirp 신호이고, 아래 그림은 이 파형 데이터가 스마트폰의 스피커로 재생된 신호이다. 스마트폰의 증폭기에 비선형성이 있어 음향 신호가 원래의 파형과 동일하게 재생되지 못하며, 주파수 대역도 넓지 못해서 고주파 신호의 크기가 대폭 줄어든 것을 확인할 수 있다. 또한 스마트폰의 스피커는 가청 주파수 대역에서 동작하도록 설계되어 있어, 위치를 인식하기 위해서 스마트폰에서 음향 신호를 발생하면 사용자에게 들리므로 시끄러운 문제가 있다. 따라서 위치 인식을 위해서 다양한 음향 신호 파형을 사용할 수 없다는 치명적인 한계가 있다는 것이, 오랜 연구와 실험으로 확인되었다. 그리고, 이 방식의 경우 동일 공간에 위치를 인식해야 하는 목표가 여러 개 있어야 할때는, 하나씩 번갈아가며 음향신호를 발생하고 마이크들은 해당 목표의 위치를 측정해야 한다. 즉, 실내에 스마트폰을 가진 사용자가 10명이 있는 경우에는 총 10회의 음향 신호 발생이 있어야 하고, 각각의 스마트폰의 위치를 마이크가 설치된 위치측정 장치에서는 매번 스마트폰의 위치를 측정하여 알려주어야 하므로, 많은 목표가 이동하는 환경에서는 빠르게 위치를 측정할 수 없는 문제가 있다.However, this method requires as many microphones as the number of microphone channels, and various expensive components such as an expensive low-noise audio amplifier, an analog-to-digital converter, and a high-speed FIFO memory. As the number of microphone channels that receive an acoustic signal increases, information increases and more accurate relative position estimation is possible. However, the number of microphones is inevitably limited due to the increase in manufacturing cost and size of the device. Meanwhile, in order to accurately measure the difference in arrival delay time of the acoustic signal received through each microphone channel, the shape of the generated acoustic signal must be well designed. That is, since the time difference is usually measured by cross-correlating waveforms received through each channel, a linear chirp signal whose energy is compressed along the time axis is often used when auto-correlating its own signal. In particular, since the effect of compression increases as the frequency change is large, it is advantageous to use a wideband acoustic signal within a short time. However, in general smartphones sold in the market, there is a lot of distortion in the process of reproducing acoustic compression data, amplifying acoustic signals, and passing through speakers. In Figure 2, the upper figure is an ideal linear chirp signal varying from 1 kHz to 5 kHz, and the lower figure is a signal reproduced by the speaker of a smartphone with this waveform data. As there is nonlinearity in the amplifier of the smartphone, the acoustic signal cannot be reproduced identically to the original waveform, and the frequency band is not wide, so it can be seen that the size of the high-frequency signal is greatly reduced. In addition, since the speaker of the smartphone is designed to operate in an audible frequency band, when an acoustic signal is generated from the smartphone to recognize the location, the user hears it, so there is a noise problem. Therefore, it has been confirmed through long research and experiments that there is a fatal limitation that various acoustic signal waveforms cannot be used for location recognition. And, in the case of this method, when there are several targets for which location needs to be recognized in the same space, sound signals are generated one by one in turn, and the microphones must measure the location of the target. In other words, if there are 10 users with smartphones in the room, there must be a total of 10 acoustic signal generation, and the location of each smartphone must be measured and informed by the location measuring device installed with the microphone every time. , there is a problem that the location cannot be measured quickly in an environment where many targets are moving.

Figure 112014102697824-pat00002
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그림 2. 음향 신호 파형 데이터와 스마트폰에서 실제로 재생된 파형 데이터
Figure 2. Acoustic signal waveform data and waveform data actually reproduced on the smartphone

또한 그림 3과 같이 여러 개의 음향 신호 발신기들이 실내 천정의 네 모서리에 설치되어 각기 다른 음향 신호를 발생하고, 이들 신호들이 실내에 있는 위치 측정 장치에서 수신되는 도달 지연 시간 차이를 측정하여 상대 위치를 추정하는 연구도 많이 진행되어 왔다. (참고자료: 박종진, 이동활, 김수용, 문영성, 유비쿼터스 컴퓨팅을 위한 초음파 위치인식 시스템의 인식영역 확장 기법에 관한 연구, 한국통신학회논문지, vol.31. no.7B, pp.595-601, 2006.7.)In addition, as shown in Figure 3, several acoustic signal transmitters are installed on the four corners of the ceiling of the room to generate different acoustic signals, and the relative position is estimated by measuring the difference in arrival delay time that these signals are received from the positioning device in the room. A lot of research has also been done. (Reference: Jong-Jin Park, Dong-Hhal Lee, Su-Yong Kim, Young-Seong Moon, A Study on the Recognition Area Expansion Technique of Ultrasonic Position Recognition System for Ubiquitous Computing, Journal of the Korean Telecommunications Association, vol.31. no.7B, pp.595-601, 2006. .)

Figure 112014102697824-pat00003
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그림 3. 4개의 음향 발생기와 하나의 상대 위치 측정 장치
Figure 3. Four sound generators and one relative positioning device

그러나 이 방식은 음향 신호 발신기들 사이의 시간 동기를 정확히 맞추어야 하는 시간 동기화 장치가 필요하며, 모든 음향 신호 발신기의 정확한 좌표를 미리 측정하고 이 좌표값을 위치 측정 장치에 알려 줘야 하고, 모든 음향 신호 발신기에 전원선을 연결하거나 건전지를 내장시켜야 하는 설치 및 비용, 운영상의 어려움이 있다. 따라서 기술적인 문제가 없음에도 불구하고 실용화되지 못하고 있다.
However, this method requires a time synchronization device to accurately synchronize the time between the acoustic signal transmitters, and it is necessary to measure the exact coordinates of all acoustic signal transmitters in advance and inform the positioning device of these coordinate values, and all acoustic signal transmitters There are difficulties in installation, cost, and operation of having to connect a power line to the power supply or have a built-in battery. Therefore, although there are no technical problems, it has not been put to practical use.

본 발명의 목적은, 음향 신호 송수신 방식을 이용하여 스마트폰의 상대 위치를 추정할 때에, 비용이 비싸고 설치와 운영이 복잡하거나 사용자에게 시끄러운 소리가 들리고, 위치 추정 오차가 크며, 다수의 위치 측정 목표가 있을 때는 많은 시간이 소요되는 문제를 해결하기 위한 것이다.
An object of the present invention is, when estimating the relative position of a smartphone using an acoustic signal transmission/reception method, the cost is high, the installation and operation are complicated, or the user hears a loud sound, the position estimation error is large, and a number of position measurement targets are When there is, it is to solve a time-consuming problem.

일 실시예에 따른, 다중 스피커를 이용한 스마트폰 위치 측정 시스템은, 위치측정 단말장치의 상대위치를 측정하기 위해 여러가지의 음향신호의 파형을 생성하고 일체화된 여러 개의 스피커들을 통해 각각 다른 음향신호들을 동시에 발생하며, 위치측정 단말장치로 발생하는 음향신호 관련 정보를 보내던지, 다른 음향신호 발생장치와 구분하기 위해 고유 id를 전송하기도 하는 음향신호 발생장치; 및 상기 음향신호 발생장치에 일체화된 각각의 스피커들로부터 고유의 음향신호들을 동시에 수신받아 신호처리 과정을 통해 각각의 수신된 음향신호들 사이의 도달 지연 시간 차이를 측정하고, 이 정보를 통해 자신의 상대위치를 계산하거나 이 정보를 상기의 음향신호 발생장치로 보내 상대위치를 계산하도록 하기도 하는 위치측정 단말장치를 포함한다.According to an embodiment, the smartphone position measurement system using multiple speakers generates waveforms of various acoustic signals to measure the relative position of the position measurement terminal device, and simultaneously transmits different acoustic signals through several integrated speakers. a sound signal generating device that generates and transmits sound signal related information generated to a location measurement terminal device or transmits a unique id to distinguish it from other sound signal generating devices; and simultaneously receiving unique sound signals from each of the speakers integrated in the sound signal generating device, measuring the difference in arrival delay time between the received sound signals through a signal processing process, and using this information to and a position measuring terminal device that calculates the relative position or transmits this information to the sound signal generator to calculate the relative position.

일 실시예에 따른, 다중 스피커를 이용한 스마트폰 위치 측정 시스템에서 음향신호 발생장치는, 제어부의 제어하에 각각의 스피커에서 발생하는 다른 음향신호를 생성하기 위한 음향발생모듈; 상기 음향발생모듈에서 생성된 각기 다른 음향신호들을 각각 발생하기 위한, 음향신호 발생장치와 일체화된 여러개의 스피커들; 위치측정 단말장치에게 발생되는 음향신호 관련 정보를 보내거나 자신의 고유 id 정보를 보내기도 하는 제어부를 포함한다.According to an embodiment, an apparatus for generating a sound signal in a smartphone position measurement system using multiple speakers includes: a sound generating module for generating different sound signals generated from each speaker under the control of a control unit; a plurality of speakers integrated with the sound signal generating device for generating different sound signals generated by the sound generating module, respectively; It includes a control unit that sends information related to the sound signal generated to the location measurement terminal device or also sends its own id information.

일 실시예에 따른, 다중 스피커를 이용한 스마트폰 위치 측정 시스템에서 음향신호 발생장치는, 위치측정 단말장치의 절대 좌표를 계산하기 위해서 자신의 절대 좌표 값과 설치 지향각을 설정하기 위한 위치설정 모듈을 더 포함한다.According to an embodiment, the acoustic signal generator in the smartphone position measurement system using multiple speakers includes a positioning module for setting its absolute coordinate values and installation orientation angle in order to calculate the absolute coordinates of the positioning terminal device. include more

일 실시예에 따른, 다중 스피커를 이용한 스마트폰 위치 측정 시스템에서 음향신호 발생장치는, 음향신호 발생장치에 마이크모듈과 신호처리모듈이 추가되어 다른 음향신호 발생장치와의 상대위치 좌표를 추정하고, 상기의 다른 음향신호 발생장치의 절대위치 좌표 및 설치 지향각을 이용하여 자신의 절대위치 좌표를 획득하는 마이크모듈과 신호처리모듈을 더 포함한다.According to an embodiment, the sound signal generating device in the smartphone position measuring system using multiple speakers estimates the relative position coordinates with other sound signal generating devices by adding a microphone module and a signal processing module to the sound signal generating device, It further includes a microphone module and a signal processing module for acquiring its own absolute position coordinates using the absolute position coordinates and the installation orientation angle of the other sound signal generating device.

일 실시예에 따른, 다중 스피커를 이용한 스마트폰 위치 측정 시스템에서 음향신호 발생장치는, 상기의 위치측정 단말장치와 음향신호 관련 정보 또는 음향신호 발생장치의 고유 id 정보, 상대위치 정보, 절대위치 좌표 정보 중에 적어도 하나를 통신하기 위한 근거리 무선통신 모듈을 더 포함한다.According to an embodiment, the sound signal generating device in the smart phone position measuring system using multiple speakers, the position measuring terminal device and the sound signal related information or unique id information of the sound signal generating device, relative position information, absolute position coordinates It further includes a short-range wireless communication module for communicating at least one of the information.

일 실시예에 따른, 다중 스피커를 이용한 스마트폰 위치 측정 시스템에서 위치측정 단말장치는, 상기의 음향신호 발생장치에서 발생된 음향신호를 수신하고 디지털 신호로 변환시키는 마이크 모듈; 상기의 수신된 음향신호를 신호처리하여 상기의 음향신호 발생장치의 여러 개의 마이크에서 발생한 음향신호들 사이의 도달 지연 시간 차이를 측정하고, 이 정보를 이용하여 음향신호 발생장치로부터의 상대위치를 계산하기도 하는 신호처리모듈; 상기의 음향신호 발생장치로부터 음향신호 관련 정보를 수신하거나 음향신호 발생장치의 고유 id 정보를 수신하기도 하는 제어부를 포함한다.According to an embodiment, a location measurement terminal device in a smartphone location measurement system using multiple speakers includes: a microphone module for receiving an acoustic signal generated by the acoustic signal generating device and converting it into a digital signal; The received sound signal is processed to measure the difference in arrival delay time between sound signals generated by several microphones of the sound signal generating device, and the relative position from the sound signal generating device is calculated using this information. a signal processing module that does; and a control unit for receiving sound signal related information from the sound signal generating device or receiving unique id information of the sound signal generating device.

일 실시예에 따른, 다중 스피커를 이용한 스마트폰 위치 측정 시스템에서 위치측정 단말장치는, 상기의 음향신호 발생장치와 음향신호 관련 정보 또는 위치측정 단말장치의 고유 id 정보, 상대위치 정보, 절대위치 좌표 정보 중에 적어도 하나를 통신하기 위한 근거리 무선통신 모듈을 더 포함한다.According to an embodiment, the position measurement terminal device in the smartphone position measurement system using multiple speakers, the sound signal generating device and the sound signal related information or unique id information of the position measurement terminal device, relative position information, absolute position coordinates It further includes a short-range wireless communication module for communicating at least one of the information.

일 실시예에 따른, 다중 스피커를 이용한 스마트폰 위치 측정 방법은, 음향신호 발생장치에서 일체화된 여러 개의 스피커에서 발생할 음향신호 파형을 생성하는 단계; 생성된 음향신호를 여러 개의 스피커를 통해 동시에 발생시키는 단계; 상기의 음향 신호를 위치측정 단말장치의 마이크모듈에서 수신하고 디지털 신호로 변환하는 단계; 상기의 디지털 신호를 신호처리하여 각각 두개씩의 스피커쌍으로부터 마이크까지의 음향신호 도달 지연시간 차이들을 측정하는 단계; 이 차이값들을 이용하여 위치측정 단말장치나 음향신호 발생장치에서 상대위치 좌표를 계산하는 단계를 포함한다.According to an embodiment, a method for measuring a location of a smartphone using multiple speakers includes: generating an acoustic signal waveform to be generated from a plurality of speakers integrated in an acoustic signal generating device; generating the generated sound signal through a plurality of speakers at the same time; receiving the sound signal from a microphone module of a position measurement terminal device and converting it into a digital signal; measuring differences in delay times of arrival of an acoustic signal from two pairs of speakers to a microphone by signal processing the digital signal; and calculating the relative position coordinates in the position measurement terminal device or the sound signal generator using the difference values.

일 실시예에 따른, 다중 스피커를 이용한 스마트폰 위치 측정 방법은, 음향신호 발생장치와 위치측정 단말장치가 음향신호 관련 정보 또는 위치측정 단말장치의 고유 id 정보, 상대위치 정보, 절대위치 좌표 정보 중에 적어도 하나를 통신하는 단계를 더 포함한다.According to an embodiment, the method for measuring the location of a smartphone using multiple speakers includes a sound signal generating device and a location measurement terminal device among sound signal related information or unique id information of the location measurement terminal device, relative location information, and absolute location coordinate information. The method further comprises communicating at least one.

일 실시예에 따른, 다중 스피커를 이용한 스마트폰 위치 측정 방법은, 음향신호 발생장치에 마이크모듈과 신호처리모듈이 추가되어 다른 음향신호 발생장치와의 상대위치 좌표를 추정하고, 상기의 다른 음향신호 발생장치의 절대위치 좌표와 상대위치 좌표, 설치 지향각을 합산하여 자신의 절대위치 좌표를 획득하는 단계를 더 포함한다.
According to an embodiment, a method for measuring a location of a smartphone using multiple speakers includes adding a microphone module and a signal processing module to a sound signal generating device to estimate relative position coordinates with another sound signal generating device, and the other sound signal The method further includes the step of acquiring the absolute position coordinates of the generator by summing the absolute position coordinates, the relative position coordinates, and the installation orientation angle.

본 발명에 따르면, 지금까지 연구되어 왔던 음향신호를 이용하여 스마트폰의 실내 위치를 인식하기 위한 방식들의 문제점들이 모두 해결된다. 즉, 스마트폰에서 음향신호를 발생하고 여러 개의 마이크들을 이용하여 수신하는 시스템에서는, 스마트폰의 음향 발생 시스템의 한계점때문에, 발생하는 음향신호의 심각한 왜곡과 위치 추정의 부정확성 문제 및 귀에 시끄러운 소리가 들리는 문제가 있었는데, 본 발명에서는 발상을 전환하여 스마트폰에서 음향 신호를 수신하도록 하고 시스템 구조와 방법을 개선하여 이 문제가 해결되었다. According to the present invention, all problems of methods for recognizing the indoor location of a smart phone using an acoustic signal that have been studied so far are solved. In other words, in a system that generates a sound signal from a smartphone and receives it using several microphones, due to the limitations of the sound generating system of the smartphone, severe distortion of the generated sound signal, inaccuracy of location estimation, and loud sound are heard in the ear. There was a problem, in the present invention, this problem was solved by changing the idea to receive an acoustic signal from a smart phone and improving the system structure and method.

또한 실내에 여러 개의 음향신호 발생장치들을 사용하는 pseudo- satellite 방식의 시스템은, 설치와 운영, 유지보수가 어려워 실용성이 없었으나, 본 발명에서는 음향신호 발생장치의 구조와 방법을 대폭 개선하여, 하나의 저렴한 비용의 음향신호 발생장치를 벽면에 설치하면 실내에서 스마트폰의 상대위치를 수 cm 정도의 정밀도로 측정할 수 있게 되었다. 더구나 음향신호 발생장치에 글로벌 좌표인 절대좌표값을 설정해 놓으면, 획득된 상대위치 좌표에 절대위치 좌표를 합산하여 스마트폰의 절대좌표를 추정할 수 있으므로, 스마트폰의 Google이나 Naver의 지도상에 스마트폰의 실내 위치를 쉽게 표시할 수 있는 장점이 있다. 그리고 예를 들어 벽면에 설치된 음향신호 발생장치에서 음향 신호를 한 번 발생하면, 주변의 모든 스마트폰들이 이를 수신하여 자신의 상대위치 또는 절대위치 좌표를 추정할 수 있으므로, 다수의 위치 측정 목표가 있는 경우에도 시간이 소요되지 않는 장점이 있다. 이 것은 특히 다수의 위치 측정 목표가 고속으로 이동하는 경우에도 위치 측정이 가능해지는 장점이 있다.In addition, the pseudo-satellite system using several acoustic signal generators in the room was not practical because it was difficult to install, operate, and maintain, but in the present invention, the structure and method of the acoustic signal generator are greatly improved, and one By installing a low-cost acoustic signal generator on the wall, it is now possible to measure the relative position of the smartphone indoors with an accuracy of several centimeters. Moreover, if the absolute coordinate value, which is a global coordinate, is set in the sound signal generator, the absolute coordinates of the smartphone can be estimated by adding the absolute coordinates to the obtained relative position coordinates, so the It has the advantage of being able to easily display the indoor location of the phone. And, for example, when an acoustic signal generating device installed on a wall generates an acoustic signal once, all nearby smart phones receive it and estimate their relative or absolute position coordinates, so if there are multiple location measurement targets It also has the advantage that it does not take time. This has the advantage that position measurement becomes possible even when a plurality of position measurement targets move at high speed.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 다중 스피커를 이용한 스마트폰 위치 측정 시스템의 블록도.1 is a block diagram of a smartphone positioning system using multiple speakers according to an embodiment of the present invention.

도 1에서 음향신호 발생장치(20)의 제어부(21)의 제어하에 음향발생모듈(22)에서 스피커1(23), 스피커2(24), 및 스피커3(25)에서 발생될 음향 신호들을 생성한다. TDOA 방식에서는 2차원 상대위치 좌표를 추정하기 위해서는 최소한 2개의 도달 시간 차이값이 필요하므로, 다음 그림 4와 같이 최소한 3개의 마이크, 또는 본 발명의 경우에는 최소한 3개의 스피커가 있어야 한다. 그림 4의 예는 기존의 방식으로 스마트폰과 3개의 마이크를 사용하는 경우이다. 본 발명에서는 3개 이상의 스피커들과 하나의 스마트폰이 사용된다. In FIG. 1 , the sound generating module 22 generates sound signals to be generated by the speaker 1 ( 23 ), the speaker 2 ( 24 ), and the speaker 3 ( 25 ) under the control of the control unit 21 of the acoustic signal generator 20 . do. In the TDOA method, at least two arrival time difference values are required to estimate the two-dimensional relative position coordinates. Therefore, as shown in Figure 4 below, at least three microphones, or in the present invention, at least three speakers. The example in Figure 4 is a case of using a smartphone and three microphones in a conventional manner. In the present invention, three or more speakers and one smart phone are used.

Figure 112014102697824-pat00004
Figure 112014102697824-pat00004

그림 4. TDOA 방식의 상대위치 인식 시스템
Figure 4. TDOA type relative position recognition system

3개의 스피커에서 동시에 음향신호가 발생되어야 하고 스마트폰(30)에서는 3개의 신호를 구분할 수 있어야 하므로, 3개의 신호는 서로 orthogonal 해야 한다. 서로 orthogonal한 신호들은 한 주기 동안에 곱하여 더하면 0이 되기 때문이다. 따라서 스마트폰(30)에 수신된 혼합된 음향신호에 특정 스피커의 신호의 도달 지연시간을 추출하기 위해서는, 혼합된 음향신호에 해당 스피커의 신호를 한 샘플씩 이동시키며 곱해서 더하면 송수신 파형이 일치되는 때에 peak 값이 생성되고 이 때의 샘플 지연 시간이 해당 스피커 신호의 지연 시간이 된다. 스마트폰의 경우에는 전파나 광신호와 같은 기준 시간 신호가 없으므로 세 개의 스피커 사이의 지연 시간을 비교하여 두 개의 시간 지연 차이를 추출하고, 이를 이용하여 신호처리모듈(33)에서 Lenaer Least Mean Square 방식 등의 다양한 추정 이론을 이용하여, 음향신호 발생장치(20)에 대한 스마트폰의 상대 위치 좌표를 계산할 수 있다. 상대위치 좌표의 계산은 스마트폰에서 할 수도 있고, 스마트폰에서는 스피커 사이의 지연 시간 차이만 측정하고 측정된 값은 근거리 무선통신 방식(27,34)이나 음향 신호를 이용하여 음향신호 발생장치(20)로 전송하여 여기서 계산할 수도 있다. 스마트폰이 이동하는 경우에는 이동 상황을 고려한 Kalman filter등의 알고리즘이 사용될 수도 있다.Since the three speakers must simultaneously generate an acoustic signal and the smartphone 30 must be able to distinguish the three signals, the three signals must be orthogonal to each other. This is because signals that are orthogonal to each other become 0 when multiplied and added during one period. Therefore, in order to extract the arrival delay time of the signal of a specific speaker from the mixed acoustic signal received by the smartphone 30, the mixed acoustic signal is moved and multiplied by the signal of the corresponding speaker one sample at a time, when the transmission and reception waveforms match A peak value is generated and the sample delay time at this time becomes the delay time of the corresponding speaker signal. In the case of a smartphone, since there is no reference time signal such as a radio wave or an optical signal, the delay time between the three speakers is compared to extract the difference between the two time delays, and the Lenaer Least Mean Square method in the signal processing module 33 using this By using various estimation theories, such as, it is possible to calculate the relative position coordinates of the smartphone with respect to the acoustic signal generating device (20). Calculation of relative position coordinates can be done in a smartphone, and in the smartphone, only the delay time difference between the speakers is measured, and the measured value is a short-range wireless communication method (27,34) or an acoustic signal generator (20) using an acoustic signal. ) and computed here. When the smartphone moves, an algorithm such as a Kalman filter in consideration of the moving situation may be used.

음향신호를 스마트폰과 같은 위치측정 단말장치(30)의 마이크모듈(32)에서 수신하고 수신된 신호는 증폭되고 디지털 데이터로 변환되어 메모리에 저장된다. 메모리에 저장된 신호 데이터를 제어부(31)의 제어하에 신호처리모듈에서 처리하여 스피커 사이의 도달 시간 차이값을 측정하고 이를 이용하여 음향신호 발생장치(20)를 기준으로 자신의 상대위치 좌표를 계산한다. 이 좌표값을 음향신호 발생장치(20)로 보내서 자신의 위치를 파악할 수 있도록 할 수도 있다.An acoustic signal is received by the microphone module 32 of the position measurement terminal device 30 such as a smartphone, and the received signal is amplified, converted into digital data, and stored in a memory. The signal data stored in the memory is processed by the signal processing module under the control of the control unit 31 to measure the difference in arrival time between the speakers, and using this, the relative position coordinates are calculated based on the sound signal generator 20 . By sending this coordinate value to the acoustic signal generator 20, it is also possible to determine its own location.

음향신호 발생장치(20)의 위치설정모듈(26)에 음향신호 발생장치(20)의 설치 지향각(방위각)과 글로벌 좌표, 즉 절대좌표를 GPS를 이용하여 또는 수동으로 입력시켜 놓으면, 추정된 위치측정 단말장치(30)의 상대위치 좌표와 자신의 절대위치 좌표, 설치 지향각 정보를 합산하여, 위치측정 단말장치(스마트폰)(30)의 절대 좌표를 계산할 수 있다. 이 값을 이용하여 스마트폰에서는 Google map상에서 현재의 실내 위치를 별도의 장치 없이도 즉시 표시할 수 있다. 또는 스마트폰 사용자의 개인정보 보호를 위해서, 음향신호 발생장치(20)의 절대좌표와 설치 지향각 정보를 위치측정 단말장치(30)에서 수신하여, 이것과 자체적으로 측정된 상대위치 정보를 합산하여 위치측정 단말장치(30)의 절대위치를 계산할 수도 있다. If the installation orientation angle (azimuth) and global coordinates, ie, absolute coordinates, of the acoustic signal generator 20 are input to the positioning module 26 of the acoustic signal generator 20 using GPS or manually, the estimated By summing the relative position coordinates of the position measurement terminal device 30, its absolute position coordinates, and the installation orientation angle information, the absolute coordinates of the position measurement terminal device (smartphone) 30 may be calculated. Using this value, the smartphone can immediately display the current indoor location on Google map without a separate device. Or, for the protection of the personal information of the smartphone user, the absolute coordinates and the installation orientation angle information of the acoustic signal generator 20 are received from the position measurement terminal device 30, and the relative position information measured by itself is added to it. The absolute position of the position measurement terminal device 30 may be calculated.

개인정보의 보호는 매우 중요하며 스마트폰(30)으로부터 아무런 정보를 음향신호 발생장치(20)에서 수집하지 않을 필요도 있다. 이를 위해서는 음향신호 발생장치(20)에서 근거리 무선통신모듈(27)을 통해 자신의 고유 id와 절대좌표, 설치 지향각, 발생하는 음향신호에 관한 정보 등을 방송할 수 있다. 이들 정보는 음향신호를 변조하여 데이터의 형태로 방송될 수도 있다. 스마트폰에서는 이들 정보와 스피커 음향신호를 수신하고 처리하여 자신의 절대좌표를 스스로 계산할 수 있다.Protection of personal information is very important, and it is also necessary not to collect any information from the smart phone 30 in the acoustic signal generating device 20 . To this end, the sound signal generating device 20 can broadcast its own id, absolute coordinates, installation orientation angle, and information about the generated sound signal through the short-range wireless communication module 27 . These information may be broadcast in the form of data by modulating an acoustic signal. Smartphones can calculate their own absolute coordinates by receiving and processing these information and speaker sound signals.

스마트폰(30)의 실내에서의 위치 인식을 위해 음향신호 발생장치(20)에서 음향신호를 발생할 때에 일반인의 귀에 들리지 않는 비가청 대역의 음향신호를 사용해야 하며, cross-correlation 신호처리 과정에서 지연 시간을 정확하게 측정하기 위해서는 가능한 대역폭이 넓은 음향신호를 사용하는 것이 좋다. 스마트폰(30)의 음향 장치에는 여러가지 제약이 있으나, 별도로 개발된 음향발생모듈(22)와 스피커(23)로는 다양한 음향신호의 발생이 가능하다.When generating an acoustic signal from the acoustic signal generating device 20 to recognize the indoor location of the smartphone 30, an acoustic signal in an inaudible band that is not audible to the general public should be used, and the delay time in the cross-correlation signal processing process In order to accurately measure , it is recommended to use an acoustic signal with a wide possible bandwidth. Although the sound device of the smartphone 30 has various limitations, it is possible to generate various sound signals with the separately developed sound generating module 22 and the speaker 23 .

음향신호로 위치인식을 하는 경우, 위치측정 단말장치(30)에서는 언제 음향신호가 수신되는지 모르므로 지속적으로 고속 신호 샘플링과 메모리 저장 작업을 수행해야 한다. 따라서 전력 소모가 크고 메모리가 많이 필요하며 실시간 처리가 어려운 점이 있다. 따라서 위치측정을 위한 광대역 음향신호를 발생하기 전에 짧은 시간동안 낮은 주파수의 신호를 미리 발생하고, 이를 스마트폰 또는 위치측정 단말장치(30)에서 감지하고 광대역 음향신호 수신을 준비하는 방식이 바람직하다. 이럴 경우 자주 위치측정을 위한 음향신호를 발생하는 것 때문에 생기는 치명적인 전파 다중 경로 문제가 해결되며, 음향신호의 샘플링 속도가 낮으므로 실시간 데이터 처리가 가능한 장점도 있다. 즉, 발생하는 음향신호에 관한 정보에는 음향 신호의 파형이나 주파수, 주기, 상기의 사전 트리거 신호 등이 포함될 수 있다.In the case of recognizing a location with an acoustic signal, since the location measurement terminal device 30 does not know when an acoustic signal is received, high-speed signal sampling and memory storage must be continuously performed. Therefore, power consumption is high, memory is required, and real-time processing is difficult. Therefore, it is preferable to generate a low-frequency signal for a short time before generating a wideband acoustic signal for position measurement, detect it in a smart phone or a position measurement terminal device 30, and prepare for reception of a wideband acoustic signal. In this case, the fatal radio wave multi-path problem caused by the frequent generation of acoustic signals for location measurement is solved, and since the sampling rate of the acoustic signals is low, real-time data processing is possible. That is, the information about the generated sound signal may include a waveform, frequency, period, and the like of the pre-trigger signal of the sound signal.

또한, 음향신호 발생장치(20)에 마이크모듈(32)과 신호처리모듈(33)을 포함시켜, 위치측정 단말장치(30)와 동일한 원리로 다른 음향신호 발생장치로부터 자신의 절대좌표 값을 추정할 수 있다. 이렇게 하면 넓은 실내 공간에 여러 개의 음향신호 발생장치(20)를 군데 군데 설치하고 하나의 음향신호 발생장치(20)의 위치설정모듈(26)에만 절대위치 좌표를 GPS로 또는 수동으로 설정해 놓으면, 다른 음향신호 발생장치들(20)은 상호 음향신호를 발생하고 상대위치를 측정하여 자동으로 자신의 절대위치 좌표를 설정하게 된다. 따라서 실내의 위치인식 시스템의 구축이 매우 쉽고, 음향신호 발생장치(20)의 위치가 변하는 경우에는 특히 더 유용할 것이다.
다중 스피커를 이용한 스마트폰 위치 측정 시스템은 위치측정 단말장치의 상대위치를 측정하기 위해 여러가지의 음향신호의 파형을 생성하고 일체화된 여러 개의 스피커들을 통해 각각 다른 음향신호들을 동시에 발생하며, 위치측정 단말장치로 발생하는 음향신호 관련 정보를 보내던지, 다른 음향신호 발생장치와 구분하기 위해 고유 id를 전송하기도 하는 음향신호 발생장치; 및 상기 음향신호 발생장치에 일체화된 각각의 스피커들로부터 고유의 음향신호들을 동시에 수신받아 신호처리 과정을 통해 각각의 수신된 음향신호들 사이의 도달 지연 시간 차이를 측정하고, 이 정보를 통해 자신의 상대위치를 계산하거나 이 정보를 상기의 음향신호 발생장치로 보내 상대위치를 계산하도록 하기도 하는 위치측정 단말장치를 포함한다.
다중 스피커를 이용한 스마트폰 위치 측정 시스템에서 음향신호 발생장치는 제어부의 제어하에 각각의 스피커에서 발생하는 다른 음향신호를 생성하기 위한 음향발생모듈; 및 상기 음향발생모듈에서 생성된 각기 다른 음향신호들을 각각 발생하기 위한 음향신호 발생장치와 일체화된 여러개의 스피커들; 위치측정 단말장치에게 발생되는 음향신호 관련 정보를 보내거나 자신의 고유 id 정보를 보내기도 하는 제어부를 포함한다.
다중 스피커를 이용한 스마트폰 위치 측정 시스템에서 음향신호 발생장치는 위치측정 단말장치의 절대 좌표를 계산하기 위해서 자신의 절대 좌표 값과 설치 지향각을 설정하기 위한 위치설정 모듈을 더 포함한다.
다중 스피커를 이용한 스마트폰 위치 측정 시스템에서 음향신호 발생장치는 음향신호 발생장치에 마이크모듈과 신호처리모듈이 추가되어 다른 음향신호 발생장치와의 상대위치 좌표를 추정하고, 상기의 다른 음향신호 발생장치의 절대위치 좌표와 설치 지향각을 이용하여 자신의 절대위치 좌표를 획득하는 마이크모듈과 신호처리모듈을 더 포함한다.
다중 스피커를 이용한 스마트폰 위치 측정 시스템에서 음향신호 발생장치는 상기의 위치측정 단말장치와 음향신호 관련 정보 또는 음향신호 발생장치의 고유 id 정보, 상대위치 정보, 절대위치 좌표 정보 중에 적어도 하나를 통신하기 위한 근거리 무선통신 모듈을 더 포함한다.
다중 스피커를 이용한 스마트폰 위치 측정 시스템에서 위치측정 단말장치는 상기의 음향신호 발생장치에서 발생된 음향신호를 수신하고 디지털 신호로 변환시키는 마이크 모듈; 상기의 수신된 음향신호를 신호처리하여 상기의 음향신호 발생장치의 여러 개의 마이크에서 발생한 음향신호들 사이의 도달 지연 시간 차이를 측정하고, 이 정보를 이용하여 음향신호 발생장치로부터의 상대위치를 계산하기도 하는 신호처리모듈; 및 상기의 음향신호 발생장치로부터 음향신호 관련 정보를 수신하거나 음향신호 발생장치의 고유 id 정보를 수신하기도 하는 제어부를 포함한다.
다중 스피커를 이용한 스마트폰 위치 측정 시스템에서 위치측정 단말장치는 상기의 음향신호 발생장치와 음향신호 관련 정보 또는 위치측정 단말장치의 고유 id 정보, 상대위치 정보, 절대위치 좌표 정보 중에 적어도 하나를 통신하기 위한 근거리 무선통신 모듈을 더 포함한다.
다중 스피커를 이용한 스마트폰 위치 측정 방법은 음향신호 발생장치에서 일체화된 여러 개의 스피커에서 발생할 음향신호 파형을 생성하는 단계; 생성된 음향신호를 여러 개의 스피커를 통해 동시에 발생시키는 단계; 상기의 음향 신호를 위치측정 단말장치의 마이크모듈에서 수신하고 디지털 신호로 변환하는 단계; 상기의 디지털 신호를 신호처리하여 각각 두개씩의 스피커쌍으로 부터 마이크까지의 음향신호 도달 지연시간 차이들을 측정하는 단계; 및 이 차이값들을 이용하여 위치측정 단말장치나 음향신호 발생장치에서 상대위치 좌표를 계산하는 단계를 포함한다.
다중 스피커를 이용한 스마트폰 위치 측정 방법은 음향신호 발생장치와 위치측정 단말장치가 음향신호 관련 정보 또는 위치측정 단말장치의 고유 id 정보, 상대위치 정보, 절대위치 좌표 정보 중에 적어도 하나를 통신하는 단계를 더 포함한다.
다중 스피커를 이용한 스마트폰 위치 측정 방법은 음향신호 발생장치에 마이크모듈과 신호처리모듈이 추가되어 다른 음향신호 발생장치와의 상대위치 좌표를 추정하고, 상기의 다른 음향신호 발생장치의 절대위치 좌표와 상대위치 좌표, 설치 지향각을 합산하여 자신의 절대위치 좌표를 획득하는 단계를 더 포함한다.In addition, by including the microphone module 32 and the signal processing module 33 in the acoustic signal generating device 20, the absolute coordinate value is estimated from other acoustic signal generating devices in the same principle as the position measurement terminal device 30 can do. In this way, if several acoustic signal generating devices 20 are installed in a large indoor space and the absolute position coordinates are set only in the position setting module 26 of one acoustic signal generating device 20 by GPS or manually, other The sound signal generators 20 generate mutual sound signals and measure their relative positions to automatically set their absolute position coordinates. Therefore, it is very easy to construct an indoor location recognition system, and it will be particularly useful when the location of the acoustic signal generating device 20 is changed.
A smartphone positioning system using multiple speakers generates waveforms of various acoustic signals to measure the relative position of a positioning terminal device, and simultaneously generates different acoustic signals through several integrated speakers, and a positioning terminal device a sound signal generating device that transmits information related to a sound signal generated by a , or transmits a unique id to distinguish it from other sound signal generating devices; and simultaneously receiving unique sound signals from each of the speakers integrated in the sound signal generating device, measuring the difference in arrival delay time between the received sound signals through a signal processing process, and using this information to and a position measuring terminal device that calculates the relative position or transmits this information to the sound signal generator to calculate the relative position.
In a smartphone position measurement system using multiple speakers, the acoustic signal generating apparatus includes a sound generating module for generating different sound signals generated from each speaker under the control of a control unit; and a plurality of speakers integrated with a sound signal generating device for generating different sound signals generated by the sound generating module, respectively. It includes a control unit that sends information related to the sound signal generated to the location measurement terminal device or also sends its own id information.
In the smartphone positioning system using multiple speakers, the acoustic signal generator further includes a positioning module for setting its absolute coordinate values and installation orientation angle in order to calculate the absolute coordinates of the positioning terminal device.
In a smart phone position measurement system using multiple speakers, the acoustic signal generator adds a microphone module and a signal processing module to the acoustic signal generator to estimate the relative position coordinates with other acoustic signal generators, and the other acoustic signal generator It further includes a microphone module and a signal processing module that acquires its absolute position coordinates by using the absolute position coordinates and the installation orientation angle of the .
In a smartphone position measurement system using multiple speakers, the acoustic signal generator communicates at least one of the position measurement terminal device and the acoustic signal related information or unique id information of the acoustic signal generator, relative position information, and absolute position coordinate information. It further includes a short-range wireless communication module for.
In a smartphone positioning system using multiple speakers, the positioning terminal device includes: a microphone module for receiving the acoustic signal generated by the acoustic signal generating device and converting it into a digital signal; The received sound signal is processed to measure the difference in arrival delay time between sound signals generated by several microphones of the sound signal generating device, and the relative position from the sound signal generating device is calculated using this information. a signal processing module that does; and a control unit for receiving sound signal related information from the sound signal generating device or receiving unique id information of the sound signal generating device.
In a smartphone position measurement system using multiple speakers, the position measurement terminal device communicates at least one of the sound signal generating device and the sound signal related information or unique id information of the position measurement terminal device, relative position information, and absolute position coordinate information. It further includes a short-range wireless communication module for.
A method for measuring a location of a smartphone using multiple speakers includes: generating a waveform of an acoustic signal to be generated from a plurality of speakers integrated in an acoustic signal generating device; generating the generated sound signal through a plurality of speakers at the same time; receiving the sound signal from the microphone module of the position measurement terminal device and converting it into a digital signal; measuring the difference in delay time of arrival of an acoustic signal from two pairs of speakers to a microphone by signal processing the digital signal; and calculating the relative position coordinates in the position measurement terminal device or the sound signal generator using the difference values.
The method of measuring the location of a smartphone using a multi-speaker comprises the steps of a sound signal generating device and a location measuring terminal device communicating at least one of sound signal related information or unique id information of the location measuring terminal device, relative location information, and absolute location coordinate information include more
The smartphone position measurement method using multiple speakers adds a microphone module and a signal processing module to the sound signal generating device to estimate the relative position coordinates with other sound signal generating devices, and the absolute position coordinates of the other sound signal generating devices and The method further includes the step of acquiring one's absolute position coordinates by summing the relative position coordinates and the installation orientation angle.

여기서, 본 발명의 여러 실시 예를 도시하여 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.
Here, although several embodiments of the present invention have been illustrated and described, those skilled in the art with ordinary skill in the art to which the present invention pertains will appreciate that this embodiment can be modified without departing from the principles or spirit of the present invention. will be. The scope of the invention will be defined by the appended claims and their equivalents.

Claims (10)

3개 이상의 제1 스피커를 포함하고, 서로 직교하는(orthogonal) 3개 이상의 제1 음향신호를 생성하여 각 제1 스피커를 통해 서로 직교하는 각각의 제1 음향신호를 동시에 출력하고, 자신의 제1 절대좌표와 제1 설치 지향각을 출력하는 제1 음향신호 발생장치; 및
상기 제1 음향신호 발생장치와 이격되게 위치하고 상기 제1 음향신호 발생장치와 통신하며 하나의 마이크 모듈을 포함하고, 상기 제1 음향신호 발생장치로부터 상기 제1 절대좌표와 상기 제1 설치 지향각을 전송받고, 상기 하나의 마이크 모듈을 통해 각 제1 스피커에서 출력되는 각 제1 음향신호가 혼합된 제1 음향신호를 수신하고, 혼합된 제1 음향신호 중에서 각각 두 개씩의 제1 스피커 쌍으로부터 수신된 제1 음향 신호의 도달 지연 시간 차이를 측정하고, 측정된 도달 지연 시간 차이를 이용하여 상기 제1 음향신호 발생장치를 기준으로 자신의 상대위치 좌표를 계산하고, 계산된 상기 상대위치 좌표에 상기 제1 음향신호 발생 장치의 상기 제1 절대좌표와 상기 제1 설치 지향각을 더하여 자신의 절대좌표를 생성하는 위치측정 단말장치
를 포함하는 위치 측정 시스템. It includes three or more first speakers, generates three or more first sound signals that are orthogonal to each other, and simultaneously outputs each of the first sound signals orthogonal to each other through each first speaker, a first sound signal generator for outputting absolute coordinates and a first installation orientation angle; and
It is spaced apart from the first sound signal generating device and communicates with the first sound signal generating device and includes a single microphone module, wherein the first absolute coordinates and the first installation orientation angle are obtained from the first sound signal generating device. Received, receive a first sound signal in which each first sound signal output from each first speaker is mixed through the one microphone module, and receive from two first speaker pairs among the mixed first sound signals Measuring the arrival delay time difference of the first acoustic signal, calculates its own relative position coordinates based on the first acoustic signal generator using the measured arrival delay time difference, and calculates the relative position coordinates in the calculated relative position coordinates. A position measurement terminal device for generating its own absolute coordinates by adding the first absolute coordinates of the first acoustic signal generating device and the first installation orientation angle
A position measurement system comprising a. 제1 항에서,
서로 직교하는 상기 3개 이상의 제1 음향신호를 생성한 후 각 제1 음향신호를 각 제1 스피커로 출력하여, 상기 각 제1 스피커가 서로 직교하는 각각의 제1 음향신호를 출력하도록 하는 제1 음향발생 모듈; 및
상기 제1 설치 지향각이 설정되어 있는 제1 위치설정 모듈; 및
을 포함하고,
상기 위치측정 단말장치는,
상기 마이크 모듈과 연결되어 있고, 상기 마이크 모듈로부터 수신된 상기 3개 이상의 제1 음향 신호에서 각각 두 개씩의 제1 스피커 쌍으로부터 상기 마이크 모듈로 수신된 제1 음향 신호의 도달 지연 시간 차이를 측정하고, 측정된 도달 지연 시간 차이를 이용하여 상기 제1 음향신호 발생장치를 기준으로 상기 위치측정 단말장치의 상대위치 좌표를 계산하고, 계산된 상기 위치측정 단말장치의 상대위치 좌표에 상기 제1 절대좌표와 상기 제1 설치 지향각을 더하여 상기 위치측정 단말장치의 절대좌표를 생성하는 제1 신호처리 모듈
를 포함하는 위치 측정 시스템. In claim 1,
After generating the three or more first sound signals orthogonal to each other, each first sound signal is output to each first speaker, so that each of the first speakers outputs each first sound signal orthogonal to each other sound generating module; and
a first positioning module to which the first installation orientation angle is set; and
including,
The position measurement terminal device,
It is connected to the microphone module and measures the difference in arrival delay time of the first sound signal received from the first pair of first speakers to the microphone module in the three or more first sound signals received from the microphone module, , calculate the relative position coordinates of the position measurement terminal device based on the first sound signal generating device using the measured arrival delay time difference, and the first absolute coordinates to the calculated relative position coordinates of the position measurement terminal device and a first signal processing module for generating absolute coordinates of the position measurement terminal device by adding the first installation orientation angle
A position measurement system comprising a. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제2 항에서,
상기 제1 절대좌표와 상기 제1 설치 지향각은 음향신호로 변조되어 데이터 형태로 상기 위치측정 단말장치로 전송되거나 근거리 무선통신을 통해 전송되며, 상기 근거리 무선통신을 통해 전송될 때, 상기 제1 음향신호 발생장치는 상기 위치측정 단말장치로 상기 제1 절대좌표와 상기 제1 설치 지향각을 전송하는 제1 근거리 무선통신 모듈
을 더 포함하고,
상기 위치측정 단말장치는 상기 제1 음향신호 발생장치로부터 상기 제1 절대좌표와 상기 제1 설치 지향각을 수신받는 제2 근거리 무선통신 모듈을 더 포함하는
위치 측정 시스템.In claim 2,
The first absolute coordinates and the first installation orientation angle are modulated with an acoustic signal and transmitted to the position measurement terminal device in the form of data or transmitted through short-range wireless communication, and when transmitted through the short-range wireless communication, the first The acoustic signal generator is a first short-range wireless communication module for transmitting the first absolute coordinates and the first installation orientation angle to the position measurement terminal device.
further comprising,
The position measurement terminal device further comprises a second short-range wireless communication module for receiving the first absolute coordinates and the first installation orientation angle from the first sound signal generator
position measurement system. 제1 항에서,
상기 3개 이상의 제1 음향신호는 서로 직교하는 위치 측정 시스템.In claim 1,
The three or more first acoustic signals are orthogonal to each other position measurement system. 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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