KR102371495B1 - 프리픽스 및 포스트픽스 구조를 이용한 음파 통신 - Google Patents

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Abstract

CHIRP 신호를 통한 음파 통신을 활용한 차량 개폐 시스템에서 프리픽스-포스트픽스 구조를 이용한 음파 통신으로 복수의 채널을 구분하는 시스템을 개시한다. 송신부는 각 채널에서 CHIRP 신호를 전송하는 앞 부분은 제1 주파수에서 제2 주파수로 선형적으로 증가하거나 상기 제2 주파수에서 상기 제1 주파수로 선형적으로 감소하는 프리픽스 신호를 송신하되, 상기 송신부의 채널 중 짝수 채널에서 상기 프리픽스는 상기 제1 주파수에서 제2 주파수로 선형적으로 증가하는 신호를 송신하고, 상기 송신부의 채널 중 홀수 채널에서 상기 제2 주파수에서 상기 제1 주파수로 선형적으로 감소하는 프리픽스 신호를 송신함을 특징으로 하며, 제어부는 상기 송신부에서 송신한 CHIRP 신호 중 상기 프리픽스 신호를 외 나머지 부분인 포스트픽스 신호에 실린 데이터를 기초로 상관관계 값을 계산하여 가장 큰 상관관계 값을 갖는 채널을 선정하고, 상기 선청한 채널의 상관관계 값과 시간 정보를 이용하여 상기 송신부와 상기 수신부 사이의 거리를 계산함을 특징으로 한다.

Description

프리픽스 및 포스트픽스 구조를 이용한 음파 통신{SOUNDWAVE COMMUNICATION USING PREFIX AND POSTFIX STRUCTURE}
본 발명은 음파 신호를 이용한 통신 방법에 관한 것이다. 상세하게는, 각기 다른 송신 채널의 음파 신호 간 구분이 용이한 통신 방법에 관한 것이다.
전파 통신을 사용한 자동차의 개폐 시스템의 경우 전파 해킹에 취약하다는 단점을 극복하기 위해 암호화된 음파와 스마트폰을 활용한 자동차 개폐 시스템을 개발하였다. 차량에 부착되어 있는 피에조 센서(혹은 스피커)에서 발생되는 음파들의 도달 시간 차이 혹은 상관관계(correlation)의 크기를 바탕으로 차량과 사용자간의 거리를 측정한다. 따라서 차량에는 다수의 피에조 센서들이 부착되며 각 피에조 센서에서 발생시키는 음파를 서로 구분할 수 있어야 한다. 이때 피에조 센서에서 발생되는 음파를 구분하는 방법에는 서로 다른 주파수의 음파를 발생시키고 상관관계를 계산하여 구분하는 방법이 있다.
도 1은 본 발명에서 사용하는 상관관계 값의 일 예를 나타낸다.
도 1을 참조하면, x축은 시간, y축은 correlation level을 의미한다. 우측의 그래프를 관찰하면 각 주파수가 다름에도 불구하고 그 차이가 크지 않다면 상관관계 값의 차이가 크지 않아 이를 구분하기가 용이하지 않다.
미국등록특허 제9369196호(2016.06.14. 등록)
본 발명의 기술적 과제는 음파와 스마트폰을 활용한 측위, 더 나아가 많은 수의 송신부를 활용할 경우 해당 음파들을 구분함에 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, CHIRP 신호를 통한 음파 통신을 활용한 차량 개폐 시스템에서 프리픽스-포스트픽스 구조를 이용한 음파 통신으로 복수의 채널을 구분하는 시스템은 송신부는 각 채널에서 CHIRP 신호를 전송하는 앞 부분은 제1 주파수에서 제2 주파수로 선형적으로 증가하거나 상기 제2 주파수에서 상기 제1 주파수로 선형적으로 감소하는 프리픽스 신호를 송신하되, 상기 송신부의 채널 중 짝수 채널에서 상기 프리픽스는 상기 제1 주파수에서 제2 주파수로 선형적으로 증가하는 신호를 송신하고, 상기 송신부의 채널 중 홀수 채널에서 상기 제2 주파수에서 상기 제1 주파수로 선형적으로 감소하는 프리픽스 신호를 송신함을 특징으로 하며, 제어부는 상기 송신부에서 송신한 CHIRP 신호 중 상기 프리픽스 신호를 외 나머지 부분인 포스트픽스 신호에 실린 데이터를 기초로 상관관계 값을 계산하여 가장 큰 상관관계 값을 갖는 채널을 선정하고, 상기 선청한 채널의 상관관계값과 시간 정보를 이용하여 상기 송신부와 상기 수신부 사이의 거리를 계산함을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 Chirp음파와 Prefix-Postfix Structure를 활용하여 비가청주파수 대역을 사용함에 있어서 스마트폰의 집음 주파수 범위의 한계로 인해 사용 가능한 주파수 범위 및 개수가 제한됨을 해결하고, 도달 음파의 정확한 특성을 파악하고 주파수 범위 한계를 확장하였다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에서 사용하는 상관관계 값 그래프의 일 예를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호의 변위를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호의 주파수를 나타낸 그래프이다.
도 5는 단일파를 사용한 상관관계 값과, 본 발명에 사용되는 처프 신호를 사용한 상관관계 값을 비교하는 도이다.
도 6은 주파수의 변화량이 500Hz인 처프 신호 및 주파수의 변화량이 2000Hz인 처프 신호를 사용한 상관관계 값을 비교하는 도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되지 않는다. 또한 도면에서 본 발명을 명확하게 개시하기 위해서 본 발명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 도면에서 동일하거나 유사한 부호들은 동일하거나 유사한 구성요소들을 나타낸다.
본 발명의 목적 및 효과는 하기의 설명에 의해서 자연스럽게 이해되거나 보다 분명해질 수 있으며, 하기의 기재만으로 본 발명의 목적 및 효과가 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 목적, 특징 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
이하, 첨부된 도면을 통해 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템을 나타낸 것이다.
본 발명에 따른 통신 시스템은 음파 신호를 발생시키는 스피커; 상기 음파 신호의 주파수, 발생 및 종료를 제어하는 제어부; 음파 신호를 수신하는 마이크; 상기 마이크에서 수신된 음파 신호가 상기 스피커에서 송신된 음파 신호와 동일한 신호인지 여부를 판단하는 식별부;를 포함한다.
스피커는 음파 신호를 송신하는 객체에 구비된다. 일 실시예에 따라, 스피커는 차량에 구비될 수 있다. 상세하게, 스피커는 차량에 장착되는 모듈에 포함될 수 있다. 또는, 차량에 기 장착되어 있는 주차 보조 센서(PAS, Parking assistant sensor) 또는 스마트 주차 보조 시스템(SPAS, Smart parking assistant system)의 피에조 센서일 수 있다. 피에조 센서는 차량 주변의 사물을 탐지하기 위해 초음파를 발생시키므로, 본 발명에 따른 음파 신호를 발생시키는 스피커로서 활용될 수 있다.
제어부는 상기 스피커의 동작을 제어하기 위한 구성이다. 일 실시예에 따라, 제어부는 차량에 장착되는 마이크로프로세서(microprocessor)일 수 있다. 본 발명에 따르면, 상기 제어부는 상기 음파 신호 중 소정의 시점을 기준으로 앞부분인 제 1 부분은 주파수가 시간에 따라 제 1 주파수로부터 제 2 주파수까지 점차적으로 증가하거나 감소하고, 상기 음파 신호 중 상기 소정의 시점을 기준으로 뒷부분인 제 2 부분은 주파수가 시간에 따라 제 3 주파수로부터 제 4 주파수까지 점차적으로 증가하거나 감소하도록 상기 스피커의 동작을 제어한다.
마이크는 음파 신호를 수신하는 객체에 구비된다. 일 실시예에 따라, 음파 신호를 수신하는 객체는 사용자가 휴대하는 단말일 수 있다. 바람직하게, 상기 단말은 일반적인 스마트폰이고 마이크는 스마트폰의 내장 마이크가 사용될 수 있다.
식별부는 상기 마이크에서 수신된 음파 신호가 상기 스피커에서 송신된 음파 신호와 동일한 신호인지 여부를 판단하는 구성이다. 바람직하게, 식별부는 사용자가 휴대하는 단말에 포함된 마이크로프로세서, 또는 일반적인 스마트폰에 내장된 AP(Application processor)일 수 있다.
먼저, 제어부는 미리 설정된 주파수의 음파 신호를 발생시키도록 스피커를 제어한다. 마이크가 상기 음파 신호를 수신하고 식별부가 수신된 음파 신호를 인식함으로써 통신이 이루어진다.
하지만 마이크에 수신되는 음파는 상기 음파 신호 외에도 노이즈가 수신될 수 있다. 식별부가 노이즈를 음파 신호로 인식하게 되면 통신에 오류가 발생하게 되므로 음파 신호를 식별하기 위한 방법이 요구된다.
본 발명에 따르면, 제어부 및 식별부는 미리 송수신할 음파 신호의 주파수 및 크기 등의 정보를 공유하고, 식별부는 수신한 음파 신호와 송신한 음파 신호 간의 시간 별 상관관계 값을 계산하며, 계산된 상관관계 값 중 최대값이 소정의 값 이상이면 상기 마이크에서 수신된 음파 신호가 상기 스피커에서 송신된 음파 신호와 동일한 신호인 것으로 판단한다.
상세하게, 상기 식별부는 상기 스피커에서 송신된 음파 신호의 단위 시간 별 각 신호값의 배열을 소스 신호 배열로 결정하고, 상기 마이크에서 수신된 음파 신호 중 단위 시간의 각 시점으로부터 상기 스피커에서 송신된 음파 신호의 시간 길이 까지의 단위 시간 별 각 신호값의 배열을 대상 신호 배열로 결정하며, 상기 소스 신호 배열의 각 신호값 및 상기 대상 신호 배열의 각 신호값의 곱을 모두 합산한 값을 상기 단위 시간의 각 시점에 대한 상관관계 값으로 결정한다.
즉, 상관관계 값은 비교 대상이 되는 두 신호가 유사할수록 크게 나타나며, 시간별 상관관계 값을 그래프로 나타내면 신호가 일치하는 시점에서 최대치(peak)를 나타낸다.
도 2는 본 발명에서 사용하는 상관관계 값 그래프의 일 예를 나타낸 것이다.
도 2에서 x축은 시간, y축은 correlation level을 의미한다. 도 2의 좌측의 그래프는 서로 동일한 18000Hz의 주파수를 갖는 음파 간의 상관관계 값을 계산한 실시예를 나타내고, 도 2의 우측의 그래프는 18000Hz의 주파수를 갖는 음파와 18050Hz의 주파수를 갖는 음파 간의 상관관계 값을 계산한 실시예를 나타낸다. 우측의 그래프를 관찰하면 각 주파수가 다름에도 불구하고 그 차이가 크지 않다면 상관관계 값의 차이가 크지 않아 이를 구분하기가 용이하지 않다.
따라서, 음파 신호의 식별이 용이하도록, 프리픽스-포스트픽스 구조(Prefix-Postfix Structure)를 응용하여 음파 신호를 구성할 수 있다.
복수의 채널에서 서로 다른 음파 신호를 송신할 때, 각 채널에서 송신하는 음파 신호 사이에 유의미한 주파수 특성 차이가 있어야 함을 의미한다. 일반적인 전파 통신의 경우 사용가능한 주파수 영역이 넓기 때문에 이러한 주파수 특성 차이를 만드는 것이 어렵지 않지만 비가청 음파와 같이 제한된 주파수 영역에서 다수의 신호가 필요할 경우 신호의 개수가 부족하게 되는 상황이 발생한다. 예를 들어 필요한 주파수 특성의 차이가 200Hz이고 사용가능한 주파수 영역의 범위가 2000Hz라면 사용 가능한 신호의 개수는 11개에 불과하다.
주위 소음으로 인한 부스팅 및 음파 왜곡 효과 등을 고려하고, 내부 실험을 수행한 결과 서로 각기 다른 음파로 인식하기 위해서는 500Hz 정도의 주파수 차이가 필요하다. 본원 발명에서는 17kHz 이상의 비가청 주파수를 사용하며 음파를 수신하는 스마트폰 마이크의 집음 범위가 21kHz 이하 이므로 500Hz 주파수 차이를 가지는 주파수는 9개 수준(17kHz, 17.5 kHz, 18 kHz, 18.5 kHz, 19 kHz, 19.5 kHz, 20 kHz, 20.5 kHz, 21 kHz)에 불과하며, 10개 이상의 채널을 통해 음파를 송신하는 것이 어렵다.
따라서 본 발명에서는 이를 해결하기 위해 프리픽스-포스트픽스 구조(Prefix-Postfix Structure)를 응용하여 각 채널의 음파를 구분하고자 한다. 프리픽스(Prefix)란, 신호 중 소정의 시점을 기준으로 앞부분인 제 1 부분을 의미하고, 포스트픽스(Postfix)란 신호 중 상기 소정의 시점을 기준으로 뒷부분인 제 2 부분을 의미한다.
표 1은 본 발명에 따른 프리픽스-포스트픽스 구조의 일 예이다. 16ms 길이의 신호를 절반으로 나누어 앞부분의 8ms는 프리픽스, 뒷부분의 8ms는 포스트픽스로 정의하였다.
Prefix (8ms) Postfix (8ms)
또한, 프리픽스 및 포스트픽스는 모두 처프(chirp) 신호를 사용한다. 여기서, 처프(chirp) 신호란, 주파수 또는 위상이 시간에 따라 연속적으로 변화하는 신호를 의미한다. 일반적인 사인(sine)파를 예로 들면 사인(sine)파 신호의 수식은 A=sin(2ðft)로 표현이 가능하며 여기서 f는 주파수, t는 시간을 의미한다.
예를 들어, 단일파란 f가 상수로 고정되는 신호를 의미하며, 처프(chirp) 신호는 f가 시간에 따른 함수로 표현된다(즉, f=f1+(f2-f1)/ta*t, f1=신호 시작시 주파수, f2=신호 종료시 주파수, ta=신호 길이).
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호의 변위를 나타낸 그래프이다. 도 3의 세로축은 변위를 나타내고, 가로축은 시간을 나타낸다. 도 3에 도시된 바와 같이, 신호는 프리픽스 및 포스트픽스로 나뉘어 지며, 각 프리픽스 및 포스트픽스는 주파수가 시간에 따라 변하는 처프 신호로 구비된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호의 주파수를 나타낸 그래프이다. 도 4의 세로축은 주파수를 나타내고, 가로축은 시간을 나타낸다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 프리픽스는 시작시간에서 제 1 주파수로부터 소정의 시점에서 2 주파수까지 주파수가 선형적으로 증가하거나 감소한다. 또한, 포스트픽스는 소정의 시점에서 제 3 주파수로부터 종료시간에서 제 4 주파수까지 주파수가 선형적으로 증가하거나 감소한다.
이하에서, 주파수가 시간의 1차식으로 표현되는 선형적인 형태의 처프 신호를 사용하여 설명하나, 주파수와 시간의 관계가 2차 이상의 방정식, 혹은 익스포넨셜(exponential) 관계를 가지는 처프 신호의 다른 예도 본 발명이 동일하게 적용될 수 있다.
도 5는 단일파를 사용한 상관관계 값과, 본 발명에 사용되는 처프 신호를 사용한 상관관계 값을 비교하는 도이다.
도 5를 참조하면, 단일 주파수가 아닌 처프 신호를 사용하면 상관관계(correlation) 값의 피크 값(peak value) 부분이 뾰족하고 이는 최대값을 찾거나 최대값의 시간 값을 찾는데 용이하다. 또한 반사파로 인한 보강간섭 및 상쇄간섭으로 인해 상관관계(correlation) 값을 특정할 때 발생하는 오차를 감소시키는 효과가 있다.
또한, 처프 신호를 사용하여 주파수를 변화시키는 정도 및 방식을 달리하면 더욱 다양한 형태의 음파를 생성할 수 있게 된다. 이에 따라 앞서 언급한 사용가능 한 주파수의 숫자가 필요보다 적다는 문제점을 해결할 수 있게 된다.
실시예로, 처프 신호의 다양성을 보여주는 예로는 17000Hz부터 20000Hz까지 선형적으로(linear) 증가하거나 20000Hz에서 17000Hz로 선형적으로 감소하는 방식과 같이 증가와 감소를 활용한 방식과 증가 혹은 감소량을 조절하는 방식이 있다. 즉 f=f1+(f2-f1)/ta*t에서 (f2-f1)/ta의 부호가 바뀌는 형태를 증가와 감소를 활용한 방식, (f2-f1)/ta의 크기가 바뀌는 형태가 증가 혹은 감소량을 조절하는 방식 등이 있다.
종래의 기술에서 프리픽스-포스트픽스 구조에서, 프리픽스 부분은 신호를 구분하기 위한 용도로, 포스트픽스 부분은 실제 데이터를 싣기 위한 목적으로 활용된다.
반면, 본 발명에 따르면 프리픽스 부분은 주파수 변화량이 3000Hz 수준으로 크게 발생되어 1차적으로 먼저 구분하는데 사용하고, 포스트픽스 부분은 주파수 변화량이 500Hz 수준으로 작은 Chirp 신호를 구분하는데 사용한다.
이하에서, 송신장치(예, 피에조 센서)의 개수를 14개로 구성하는 예시로 설명한다. 일반적으로 상관관계 값의 최대값은 주파수가 가까울수록 비슷한 값을 보인다. 따라서 상술한 바와 같이 단일파의 경우 채널 간의 주파수 차이는 500Hz 이상으로 되어야 한다. 본 발명의 경우 프리픽스와 포스트픽스 함께 사용되며 주파수가 겹치는 영역이 발생하더라도 신호 길이 대비 증가 혹은 감소량이 다르기 때문에 상관관계 값의 구분이 용이하다.
Ch Prefix Postfix
0 17000Hz -> 20000Hz로 증가 17000Hz -> 17500Hz로 증가
1 20000Hz -> 17000Hz로 감소 17000Hz -> 17500Hz로 증가
2 17000Hz -> 20000Hz로 증가 18000Hz -> 17500Hz로 감소
3 20000Hz -> 17000Hz로 감소 18000Hz -> 17500Hz로 감소
4 17000Hz -> 20000Hz로 증가 18000Hz -> 18500Hz로 증가
5 20000Hz -> 17000Hz로 감소 18000Hz -> 18500Hz로 증가
6 17000Hz -> 20000Hz로 증가 19000Hz -> 18500Hz로 감소
7 20000Hz -> 17000Hz로 감소 19000Hz -> 18500Hz로 감소
8 17000Hz -> 20000Hz로 증가 19000Hz -> 19500Hz로 증가
9 20000Hz -> 17000Hz로 감소 19000Hz -> 19500Hz로 증가
10 17000Hz -> 20000Hz로 증가 20000Hz -> 19500Hz로 감소
11 20000Hz -> 17000Hz로 감소 20000Hz -> 19500Hz로 감소
12 17000Hz -> 20000Hz로 증가 20000Hz -> 20500Hz로 증가
13 20000Hz -> 17000Hz로 감소 20000Hz -> 20500Hz로 증가
처프 신호의 프리픽스 부분에서 주파수 변화량을 크게 하는 이유는 변화량이 클수록 상관관계 값 그래프가 뾰족해지고 반사파의 영향 줄어들어 신호 수신이 더 용이하기 때문이다(도 6 참조). 따라서 프리픽스 부분을 통해 해당 신호의 정확한 상관관계 값의 크기와 도달 시간을 얻어내고 프리픽스 부분과 포스트픽스 부분의 조합을 통해 해당 신호가 어떤 채널에서 발생된 신호인지 구분한다.
상기 표 2를 토대로, 수신된 신호가 어느 채널에서 보낸 신호인지 구분하는 과정은 아래와 같다.
신호를 프리픽스(즉, 17Khz -> 20kHz 증가 신호)와 포스트픽스(즉, 20kHz -> 17kHz) 감소 신호로 상관관계 값을 계산한다(S110).
증가 신호가 큰 경우 짝수 채널, 감소 신호가 큰 경우 홀수 채널로 구분한다(S120).
포스트픽스 부분의 신호들로 상관관계 값을 계산한 결과 중 가장 큰 상관관계를 보이는 채널을 기초로 송신부와 수신부 사이의 거리를 계산한다(S130).
위에서 설명한 과정을 일 예일 뿐이며, 프리픽스와 포스트픽스에서 사용된 주파수의 변화량과 방식은 달라질 수 있다. 변화량의 경우 숫자 자체가 바뀜을 의미하며 방식은 선형적 증가가 아닌 2차 혹은 그 이상의 차수 식으로 증가 혹은 감소하거나 익스포넨셜하게 증가 혹은 감소할 수 있다.
본 발명에 따른 음파 구별 방법을 이용한 차량 개폐 시스템의 구조는 아래와 같다.
복수의 채널을 통해서 비가청 주파수 대역대의 CHIRP 신호를 송신하는 송신부가 차량에 구비된다. 일 예로, 차량의 장애물 감지 센서가 부착되는 4 내지 12개의 위치에 송신부의 각 채널이 구비될 수 있으며, 차량의 내부에 1개의 채널이 더 구비될 수 있다.
송신부로부터 신호를 수신하는 수신부는 스마트폰에 구비되며, 비가청 대역 음파를 수신하는 마이크(microphone)일 수 있다.
스마트폰에 구비되며 상기 수신부에서 수신된 신호와 상기 송신부가 송신한 신호의 상관관계 값을 계산하는 제어부가 구비되며 마이크에서 수신된 신호를 처리하는 프로세서(예, AP)일 수 있다.
송신부는 각 채널에서 CHIRP 신호를 전송하는 앞 부분은 제1 주파수에서 제2 주파수로 선형적으로 증가하거나 상기 제2 주파수에서 상기 제1 주파수로 선형적으로 감소하는 프리픽스 신호를 송신하되, 상기 송신부의 채널 중 짝수 채널에서 상기 프리픽스는 상기 제 1 주파수에서 제 2 주파수로 선형적으로 증가하는 신호를 송신하고, 상기 송신부의 채널 중 홀수 채널에서 상기 제 2 주파수에서 상기 제 1 주파수로 선형적으로 감소하는 프리픽스 신호를 송신한다.
제어부는 상기 송신부에서 송신한 처프 신호 중 상기 프리픽스 신호를 외 나머지 부분인 포스트픽스 신호에 실린 데이터를 기초로 상관관계 값을 계산하여 가장 큰 상관관계 값을 갖는 채널을 선정하고, 상기 선정된 채널의 상관관계 값과 시간 정보를 이용하여 상기 송신부와 상기 수신부 사이의 거리를 계산한다.
본 발명에 따르면, 스마트폰 마이크로 들어온 음성 신호로부터 복수의 채널에서 송신된 처프 신호들을 구별해 낼 수 있다.
상기한 본 발명의 바람직한 실시 예는 예시의 목적으로 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 상기의 특허청구 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서, 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로, 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
상술한 예시적인 시스템에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로써 순서도를 기초로 설명되고 있지만, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당업자라면 순서도에 나타낸 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (10)

  1. 음파 신호를 발생시키는 스피커;
    상기 음파 신호의 주파수, 발생시간 및 지속시간을 제어하는 제어부;
    음파 신호를 수신하는 마이크;
    상기 마이크에서 수신된 음파 신호가 상기 스피커에서 송신된 음파 신호와 동일한 신호인지 여부를 판단하는 식별부;를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 음파 신호 중 소정의 시점을 기준으로 앞부분인 제 1 부분은 주파수가 시간에 따라 제 1 주파수로부터 제 2 주파수까지 점차적으로 증가하거나 감소하고,
    상기 음파 신호 중 상기 소정의 시점을 기준으로 뒷부분인 제 2 부분은 주파수가 시간에 따라 제 3 주파수로부터 제 4 주파수까지 점차적으로 증가하거나 감소하도록 상기 스피커의 동작을 제어하며,
    상기 식별부는,
    상기 마이크에서 수신된 음파 신호의 시간 별 신호값과 상기 스피커에서 송신된 음파 신호의 시간 별 신호값의 곱을 합하여 시간 별 상관관계 값을 계산하고,
    계산된 상기 시간 별 상관관계 값 중 최대값이 소정의 값 이상이면,
    상기 마이크에서 수신된 음파 신호가 상기 스피커에서 송신된 음파 신호와 동일한 신호인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 식별부는,
    상기 스피커에서 송신된 음파 신호의 단위 시간 별 각 신호값의 배열을 소스 신호 배열로 결정하고,
    상기 마이크에서 수신된 음파 신호 중 단위 시간의 각 시점으로부터 상기 스피커에서 송신된 음파 신호의 시간 길이 까지의 단위 시간 별 각 신호값의 배열을 대상 신호 배열로 결정하며,
    상기 소스 신호 배열의 각 신호값 및 상기 대상 신호 배열의 각 신호값의 곱을 모두 합산한 값을 상기 단위 시간의 각 시점에 대한 상관관계 값으로 결정하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 주파수와 제 2 주파수의 차이는 상기 제 3 주파수와 제 4 주파수의 차이보다 큰 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제 1 부분에 대하여 계산된 상관관계 값이 최대로 나타나는 시점을 상기 음파 신호의 도달 시간으로 결정하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제 1 부분은 주파수가 시간에 따라 제 1 주파수로부터 제 2 주파수까지 선형적으로 증가하거나 감소하고,
    상기 제 2 부분은 주파수가 시간에 따라 제 3 주파수로부터 제 4 주파수까지 선형적으로 증가하거나 감소하도록 상기 스피커의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제 1 부분은 주파수가 시간에 따라 제 1 주파수로부터 제 2 주파수까지 2차 또는 그 이상의 차수로 증가하거나 감소하고,
    상기 제 2 부분은 주파수가 시간에 따라 제 3 주파수로부터 제 4 주파수까지 2차 또는 그 이상의 차수로 증가하거나 감소하도록 상기 스피커의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제 1 부분은 주파수가 시간에 따라 제 1 주파수로부터 제 2 주파수까지 익스포넨셜 함수로 증가하거나 감소하고,
    상기 제 2 부분은 주파수가 시간에 따라 제 3 주파수로부터 제 4 주파수까지 익스포넨션 함수로 증가하거나 감소하도록 상기 스피커의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 주파수, 상기 제 2 주파수, 상기 제 3 주파수 및 상기 제 4 주파수는 17kHz 이상의 비가청 주파수인 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 주파수, 상기 제 2 주파수, 상기 제 3 주파수 및 상기 제 4 주파수는 21kHz 이하의 비가청 주파수인 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스피커는 차량에 복수로 장착되어 각각 음파 신호를 발생시키고,
    상기 마이크 및 상기 식별부는 사용자가 휴대하는 단말에 구비되고,
    상기 단말은,
    수신된 각 상기 음파 신호 간의 수신 시간의 차이를 판별하여 상기 차량과 상기 단말 간의 거리를 계산하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
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