KR102450963B1 - 초지향성 스피커를 이용한 사운드태그 인증시스템 - Google Patents

초지향성 스피커를 이용한 사운드태그 인증시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 1) 클라이언트가 인증서버에 접속하여 사운드키 전송을 요청하거나 생성하는 단계;
2) 클라이언트가 음파통신으로 수신단말기에 인증서버로부터 수신하거나, 생성한 사운드키를 포함하는 사운드태그를 전송하는 단계;
3) 수신단말기가 상기 사운드태그를 수신하고 인증서버로부터 수신하거나, 생성한 사운드키를 이용하여 복호화하는 단계; 및
4) 수신단말기가 복호화된 데이터를 분석하여 정당한 클라이언트로 판단되면 출입을 허가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 단말기를 이용한 사운드태그 인증방법을 제공한다.

Description

초지향성 스피커를 이용한 사운드태그 인증시스템{SOUNDTAG AUTHENTICATION SYSTEM USING ULTRA DIRECTIONAL SPEAKER}
본 발명은 초지향성 스피커를 이용한 사운드태그 인증시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 단말기에 탑재된 사운드인증수단을 이용하여 별도로 패드를 조작하지 않고도 신속하고 정확하게 인증정보의 안내 및 인증수행이 가능하며 제3자에 의한 도용이 어려운 초지향성 스피커를 이용한 사운드태그 인증시스템에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시 예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
현대 사회에서 개인들은 스마트폰 또는 태블릿과 같은 모바일 디바이스를 거의 항상 휴대하고 다닌다. 따라서, 온라인 결제 등의 과정에서 모바일 디바이스를 이용한 인증 방식이 자주 사용되고 있는 실정이다.
예를 들어, 사용자가 자신의 PC 또는 모바일 디바이스를 통해 인증을 시도하면, 인증 서버는 사용자의 모바일 디바이스에 OTP(One Time Password)를 포함하는 SMS(Short Message Service)를 전송하고, 사용자가 SMS에 포함된 OTP를 모바일 디바이스에 입력하면 모바일 디바이스는 이를 인증 서버로 전송하고, 인증 서버는 수신한 OTP가 일치하는지 확인하여 인증을 수행하는 방식으로 인증이 수행된다.
그런데, 이러한 방식의 경우 악의를 가진 제3자가 사용자의 SMS를 탈취하여 사용자를 도용할 수 있는 위험성이 있다.
음파통신(Sound Communication)기술은 사람이 듣지 못하는 높은 주파수 대역의 소리에 디지털 정보를 담아서 보내는 기술을 말한다. 소리의 주파수가 올라갈수록 사람 귀에 안 들리게 되기 때문에 높은 주파수의 대역의 소리를 모스 부호처럼 활용해서 정보를 보내는 것이다. 이러한 음파 통신 기술로 기기들은 사람에게 방해를 주지 않고 서로 정보를 주고 받을 수 있다.
음파통신 기술을 이용하면 TV나 라디오에서 사운드 코드를 적용한 음악이 나오면 휴대폰이 소리를 인식해 가수정보, 가사, MP3 저장 등을 휴대폰에 자동으로 보여주거나, TV CF 속에 소개되는 물품 정보, 구매 정보를 휴대폰에서 받아 관련된 서비스를 제공할 수 있다. 사운드 코드, 사운드 태그 혹은 음성바코드 기술로도 불린다.
종래 기술에 의한 음파통신 기술은 전자파에 비해 양호하나, 폐쇄공간상으로 넓게 퍼지게 되며, 투과 특성이 있다.
또한, 종래 기술에 의한 음파통신 기술은 가청영역의 저주파 초음파(18~20KHz)를 사용하는데, 음악 등의 인위적인 음향은 음파통신에서 노이즈로 취급되며 내노이즈를 위하여 복잡한 주파수 패턴(Chirp 등)의 사용이 필요하여 BPS(Bit Per Second) 성능이 떨어지게 된다.
또한, 종래 기술에 의한 음파통신 기술은 짧은 거리의 공기 중에서만 통신이 가능하며, 공간적 보안성 이슈 및 불필요한 통신 트리거가 발생하게 된다.
이에, 본 발명에서는, 인증 관련하여 전술한 기술적 제약을 해소시킬 수 있는 초지향성 스피커를 이용한 사운드태그 인증방법을 제안하고자 한다.
본 발명은 상기한 바와 같이 종래 기술이 가지는 이러한 과제를 해결하기 위해 안출된 것으로,
그 목적은 단말기에 탑재된 사운드인증수단을 이용하여 별도로 패드를 조작하지 않고도 신속하고 정확하게 인증정보의 안내 및 인증수행이 가능하며 제3자에 의한 도용이 어려운 초지향성 스피커를 이용한 사운드태그 인증방법을 제공함에 있다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
(특허문헌 1) 한국등록특허 제10-0622078호, 2006년 9월 1일 공개(명칭: 초지향성 스피커 시스템 및 신호처리 방법)
(특허문헌 2) 한국등록특허 제10-1074431호, 2011년 10월 11일 공개(명칭: 초지향성 초음파 스피커 시스템)
(특허문헌 3) 한국공개특허 제10-2019-0110275 호, 2019년 9월 30일 공개(명칭: 지향성 마이크를 이용한 음향 이벤트 검출 방법, 그리고 지향성 마이크를 이용한 음향 이벤트 검출 장치)
상기한 바와 같은 본 발명의 기술적 과제는 다음과 같은 수단에 의해 달성되어진다.
(1) 1) 제1단말기가 인증서버에 접속하여 사운드키 전송을 요청하거나 생성하는 단계;
2) 제1단말기가 음파통신으로 제2단말기에 인증서버로부터 수신하거나, 생성한 사운드키를 포함하는 사운드태그를 전송하는 단계;
3) 제2단말기가 상기 사운드태그를 수신하고 인증서버로부터 수신하거나, 생성한 사운드키를 이용하여 복호화하는 단계; 및
4) 제2단말기가 복호화된 데이터를 분석하여 정당한 제1단말기로 판단되면 출입을 허가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 단말기를 이용한 사운드태그 인증방법.
(2) 상기 (1)에 있어서,
제1단말기 또는 제2단말기는 아파트, 개인주택, 숙박시설에 설치되는 로비폰, 공용현관문에 설치된 단말기, 혹은 공유숙박시설, 호텔 등 숙박업체, 오피스 등의 출입문에 설치된 디지털 도어락인 것을 특징으로 하는 모바일 단말기를 이용한 사운드태그 인증방법.
(3) 상기 (1)에 있어서,
제3단말기를 더 포함하며, 상기 제3단말기에 설치된 앱은 상품서버에 주문 및 결제의 요청 및 승인결과를 수신하는 과정에서 사운드키를 상기 제1단말기 또는 제2단말기에 전송할 것을 요청하는 사운드키선택부를 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 단말기를 이용한 사운드태그 인증방법.
(4) 상기 (3)에 있어서,
상기 제1단말기가 공용현관에 장착된 것일 경우 제2단말기는 라이더단말이고, 또는 제1단말기가 라이더단말일 경우 제2단말기는 공용현관에 장착된 것이며, 도어의 개방시 상기 제3단말기가 상기 제1단말기 또는 제2단말기가 공용현관을 통과했다는 문자메시지를 수신하는 것을 특징으로 하는 모바일 단말기를 이용한 사운드태그 인증방법.
(5) 상기 (3)에 있어서,
제3단말기는 상품의 배달 완료 후 사운드키 삭제를 요청하고, 상기 제1단말기 또는 제2단말기에 설치된 사운드키는 삭제되는 것을 특징으로 하는 사운드태그 인증방법.
(6) 상기 (3)에 있어서,
상기 제1단말기 또는 제2단말기는 초음파 영역의 반송파에 정보를 포함하는 사운드 태그를 변조하는 초지향성 스피커를 포함하되, 상기 초지향성 스피커는,
전송하고자 하는 신호를 증폭하는 신호증폭부; 정보를 포함한 사운드 태그 정보를 직교성을 갖는 코드로 대역확산하여 전송데이터를 생성하는 전송데이터 생성부, 상기 전송데이터를 합하는 디지털합산기, 및 상기 합해진 전송데이터를 초음파 반송파에 융합하여 변조하는 신호변조부를 포함하는 송신신호처리부; 상기 사운드 태그를 포함하도록 하는 주파수 영역을 조합하는 주파수 조합부; 및 상기 신호 변조부 혹은 주파수 조합부에서 생성된 신호를 수신단말기에 전송하는 신호송출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 초지향성 스피커를 이용한 사운드태그 인증방법.
(7) 상기 (6)에 있어서, 상기 송신신호처리부는,
정보를 포함한 사운드 태그 송신데이터를 대역확산하는 적어도 3개의 채널과 하나의 체크섬 데이터를 대역확산하는 채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 초지향성 스피커를 이용한 사운드태그 인증방법.
(8) 상기 (6) 또는 (7)에 있어서, 상기 전송데이터 생성부는,
정보를 포함한 사운드 태그 송신데이터를 대역확산하여 생성된 제1데이터와 상기 제1데이터와 다른 제2데이터를 곱하여 전송데이터를 생성하는 데이터승산기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초지향성 스피커를 이용한 사운드태그 인증방법.
(9) 상기 (6)에 있어서, 상기 송신신호처리부에 포함되는 사운드 태그는,
18kHz ~ 20kHz의 잘 들리지 않는 가청영역 혹은 20kHz ~ 22kHz의 들리지 않는 비가청영역을 통하여 데이터를 변조하는 것을 특징으로 하는 초지향성 스피커를 이용한 사운드태그 인증방법.
(10) 상기 (6)에 있어서, 상기 주파수 조합부는,
20Hz ~ 18kHz의 일반 가청영역 및 18kHz ~ 20kHz의 잘 들리지 않는 가청영역의 주파수를 조합하는 것을 특징으로 하는 초지향성 스피커를 이용한 사운드태그 인증방법.
(11) 상기 (6)에 있어서, 상기 주파수 조합부는,
18kHz ~ 20kHz의 잘 들리지 않는 가청영역 및 20kHz ~ 22kHz의 들리지 않는 비가청영역의 주파수를 조합하는 것을 특징으로 하는 초지향성 스피커를 이용한 사운드태그 인증방법.
(12) 상기 (6)에 있어서, 상기 신호분석부는,
타 주파수 영역에 대하여는 필터링을 하고 20kHz~22kHz 영역의 사운드태그만을 분석하는 것을 특징으로 하는 초지향성 스피커를 이용한 사운드태그 인증방법.
상기 실시 예에서 상세히 기술한 바와 같이, 본 발명은 단말기에 탑재된 사운드인증수단을 이용하여 별도로 패드를 조작하지 않고도 신속하고 정확하게 인증정보의 안내 및 인증수행이 가능하며 제3자에 의한 도용이 어려운 초지향성 스피커를 이용한 사운드태그 인증방법을 제공한다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 특징을 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 초지향성 스피커를 이용한 사운드태그 인증시스템의 전체 구성도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초지향성 스피커를 이용한 사운드태그 인증시스템의 전체 구성도이다.
도 3은 종래 기술에 따른 음파통신 시스템의 송수신 주파수 영역을 예시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 초지향성 스피커를 이용한 사운드 태그 시스템의 주파수 영역을 예시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 초지향성 스피커의 구성을 예시한 도면이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 수신단말기의 구성을 예시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예로써, 초지향성 스피커를 이용한 사운드 태그 시스템의 전체 구성도
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 송신측 신호파형의 모습을 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 수신측 신호파형의 모습을 보여주는 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.
몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함(comprising 또는 including)"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, "일(a 또는 an)", "하나(one)", "그(the)" 및 유사 관련어는 본 발명을 기술하는 문맥에 있어서(특히, 이하의 청구항의 문맥에서) 본 명세서에 달리 지시되거나 문맥에 의해 분명하게 반박되지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 살펴보기로 한다.
본 발명에 따른 모바일 단말기를 이용한 사운드태그 인증방법은,
1) 제1단말기가 인증서버에 접속하여 사운드키 전송을 요청하거나 생성하는 단계;
2) 제1단말기가 음파통신으로 제2단말기에 인증서버로부터 수신하거나, 생성한 사운드키를 포함하는 사운드태그를 전송하는 단계;
3) 제2단말기가 상기 사운드태그를 수신하고 인증서버로부터 수신하거나, 생성한 사운드키를 이용하여 복호화하는 단계; 및
4) 제2단말기가 복호화된 데이터를 분석하여 정당한 제1단말기로 판단되면 출입을 허가하는 단계를 포함한다.
도 1은 초지향성 스피커를 이용한 사운드태그 인증시스템을 나타내는 전체 시스템 구성도로서, 초지향성 스피커(100)를 포함하는 제1단말기(100′), 제2단말기(200), 및 인증서버(300)를 포함한다.
제1단말기(100′)는 초지향성 스피커(100)을 통해 사운드태그를 송출하는 단말기이고, 제2단말기(200)는 초지향성 스피커(100)에서 송신한 신호를 수신하여 신호에 포함된 사운드 태그를 추출하여 신호의 처리/분석을 수행할 수 있도록 하는 단말기이다.
본 발명에서는 상기 제1단말기(100′)가 도어(door) 혹은 출입구를 통과하고자 하는 사람(예를 들어, 라이더(배달원), 입주자, 숙박이용객, 사무원, 작업자, 학생 등이 소지하는 단말기)이 소지하는 단말기일 경우, 상기 제2단말기(200)는 아파트, 개인주택, 숙박시설 등에 설치되는 로비폰, 공용현관문에 설치된 단말기이거나, 공유숙박시설, 호텔 등 숙박업체, 오피스 등의 디지털 도어락을 구성할 수 있다.
이와는 반대로 상기 제1단말기(100′)가 아파트, 개인주택, 숙박시설 등에 설치되는 로비폰, 공용현관문에 설치된 단말기이거나, 공유숙박시설, 호텔 등 숙박업체, 오피스 등의 디지털 도어락을 구성할 경우, 상기 제2단말기(200)는 도어(door) 혹은 출입구를 통과하고자 하는 사람이 소지하는 단말기가 될 수 있다.
이때, 상기 도어(door) 혹은 출입구를 통과하고자 하는 사람이 소지하는 단말기는 대표적으로는 스마트폰일 것이나, 마이크로폰을 내장한 정보를 처리할 수 있는 모든 정보통신기기, 태블릿컴퓨터(Tablet PC), 노트북(Note book), 넷북(Net book), 멀티미디어 단말기, IP(Internet Protocol) 단말기, 휴대폰, PMP(Portable Multimedia Player), MID(Mobile Internet Device), 등 어떠한 형태의 정보통신 기기일 수 있다.
상기 제1단말기(100′)는 초지향성 스피커(100)를 포함하며, 제2단말기(200)에 음파통신을 통해 사운드키를 포함하는 사운드태그를 전송한다.
상기 제1단말기(100′)는 인증서버(300)에 사운드키의 전송을 요청하거나, 자체 소정의 프로그램을 이용하여 사운드키를 생성하고 이를 인증서버(300)에 전송한다.
본 발명에서 상기 초지향성 스피커(100)는 가청대역 이상의 초음파로부터 가청대역의 오디오 신호를 재생시키는 장치로, 초음파와 음파의 합성에 의한 첨단음향 소자이다. 본 발명의 일실시예의 의한 시스템은 일반적인 가청주파수 대역의 스피커 대신에 초지향성 스피커(100)를 이용하여 변조신호를 송출하여 사운드키를 포함하는 사운드 태그(데이타)를 전송한다. 상기 사운드키는 대역확산용 직교코드일 수 있으며, 동시에 사운드태그는 그 자체로 당해 클라이언트의 고유식별코드일 수 있으며, 바람직하게는 사운드태그에 별도의 고유식별코드를 더 포함하는 것도 가능하다.
제2단말기(200)는 초지향성 스피커(100)에서 송신한 신호를 수신하여 신호에 포함된 사운드 태그를 추출하여 신호의 처리/분석을 수행할 수 있도록 하는 장치이다.
본 발명의 시스템이 출입관리시스템일 경우 도어가 있는 경우 도어(door)에 인접한 위치(예로 상단)에 설치되거나, 도어가 없는 경우 통과대(터널 형태 등) 일측에 장착되는 단말기일 수 있다.
상기 제2단말기(200)는 제1단말기(100′)로부터 수신한 사운드태그를 추출하고, 이를 처리/분석하여 해당 제1단말기가 정당한 권한을 가지고 있는지 여부를 인증하는 프로세스를 수행한다. 예를 들어, 상기 제2단말기(200)는 제1단말기(100′)가 인증서버(300)로부터 수신한 혹은 소정의 프로그램을 이용하여 생성한 사운드키와 동일한 사운드키를 상기 인증서버(300)로부터 수신하거나 인증서버로부터 소정의 제어신호를 수신하여 상기 사운드키를 생성한다.
제2단말기(200)는 상기 인증서버(300)로부터 사운드키를 수신하거나 소정의 제어신호를 수신할 때, 바람직하게는 상기 사운드키와는 별도의 클라이언트의 고유식별코드를 함께 수신한다.
상기 제2단말기(200)는 사운드태그의 수신시 사운드키를 이용하여 역확산과정에 의해 데이터를 추출하고 사운드태그에 포함된 고유식별코드를 추출한 후, 인증서버(300)로부터 수신한 고유식별코드와 비교판단한다.
인증서버(300)는 제1단말기(100′) 및 제2단말기(200)와 네트워크를 통해 연결되어 전자인증과 관련된 프로세스를 수행하고, 제1단말기(100′)의 요청에 따라 사운드키를 생성하여 전송하거나 제1단말기에 제어신호를 보내 소정의 프로그램을 이용하여 자체 생성하게 한다. 또한, 인증서버(300)는 제1단말기(100′)가 수신하거나 제1단말기가 생성한 사운드키를 제2단말기(200)로 사운드코드로서 전송한다. 이때 인증서버(300)는 제1단말기(100′)로부터 고유식별코드를 수신하여 이를 상기 제2단말기(200)에 전송하는 것이 바람직하다.
상기 본 발명의 바람직한 실시예에서 상기 인증시스템은 상품배달서비스와 관련이 있는 경우 도 2에 도시한 바와 같이 고객이 소지하는 제3단말기(400)를 더 포함할 수 있다. 상기 제3단말기(400)에 설치된 앱(혹은 프로그램)(410)은 상품서버(500)에 주문 및 결제의 요청 및 승인결과를 수신하는 과정에서 상기 인증서버(300)에 사운드키를 제1단말기(예로, 라이더)에 전송하거나, 제1단말기에 탑재된 소정의 프로그램을 이용하여 생성할 것을 요청하는 사운드키선택부(411)를 포함한다.
이때, 상기 상품서버(500)는 상기 인증서버(300)에 상기 제3단말기(400)의 전화번호정보를 전송할 수 있다.
상기 실시예에서 제2단말기(200)는 공용현관에 장착되어 도어의 개폐를 제어하는 장치일 경우, 도어의 개방시 상기 제3단말기(400)가 제1단말기(라이더)가 공용현관을 통과했다는 문자메시지를 수신하도록 한다.
이때, 상기 문자메시지는 상기 제2단말기(200)가 상기 인증서버(300)에 도어 개방과 관련된 신호를 전송하고, 이를 수신한 인증서버(300)는 제3단말기(400)에 이를 알리는 문자메시지를 전송하거나, 혹은 상품서버(500)에 도어개방신호 또는 문자메시지를 전송하고, 상기 상품서버(500)가 도어개방을 알리는 문자메시지를 상기 제3단말기(400)에 전송하게 된다.
본 발명에서 바람직하게는 상기 제3단말기(400)의 앱(410)은 배달 완료 후 사운드키 삭제를 상기 인증서버(300) 혹은 상품서버(500)에 요청할 수 있는 사운드키삭제부(413)를 포함하고, 인증서버(300)는 제1단말기(100′)에 저장된 사운드키를 삭제할 수 있도록 한다.
상기와 같은 본 발명에 따른 사운드태그를 이용한 인증시스템은 상기 각 구성요소 이외에도 통신을 위한 기지국, 중계국, 제어국, 통신네트워크 등의 여러 가지 물리적 설비들이 요구되어지지만, 이들 설비는 이미 공지된 시스템들로서 비록 본 발명의 설명에서는 생략하지만 시스템의 물리적 구현을 위해서 필요한 공지의 어떠한 설비도 포함되어질 수 있음을 당업자라면 이해할 수 있을 것이다.
상기 본 발명에 따른 인증시스템에서 초지향성 스피커(100)와 제2단말기(200) 사이의 사운드태그 전송 및 신호처리와 관련된 구성에 관하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 3은 음파통신 시스템의 송수신 주파수 영역을 예시한 도면이다.
사운드를 이용한 데이터 전송 방법은 사람중심 소리환경에서, 음파 송수신을 통한 가청영역 음향 송출을 하였다.
사람의 가청 영역 주파수는 20Hz ~ 20kHz이다. 일반적인 스마트폰 스피커의 재생가능 주파수는 20Hz ~ 20KHz이고, 스마트폰 마이크의 수음가능 주파수는 20Hz ~ 22KHz를 사용한다.
기존 음파통신 시스템에서는 가청영역 중 잘 들리지 않는 영역, 주로 초음파 근접(near ultrasonic) 영역인 18kHz ~ 20kHz에서 데이터를 송수신 하였다.
하지만, 18kHz ~ 20kHz도 가청영역으로 다양한 소리가 존재하여 사운드 태그의 데이터 외 노이즈가 많아서, 인식률이 저하되는 종래 기술의 문제가 있었다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 초지향성 스피커를 이용한 사운드 태그 시스템의 주파수 영역을 예시한 도면이다.
초지향성 스피커(100)는 빛처럼 소리를 조준해 보냄으로써 특정 지역에서만 소리를 들을 수 있도록 만든 스피커로서, 전시회장이나 버스정류장은 물론 시각장애인을 위한 안내시스템 등 활용범위가 무궁무진하다. 초지향성 스피커(100)는 소리신호를 변조한 후 초음파 신호에 실어 전달하는 특수용 스피커이다. 소리전달거리는 최대 300m로 일반스피커에 비하여 훨씬 멀다.
초음파란 음향 진동의 일종으로 사람이 들을 수 있는 범위 이상의 음파를 말한다. 가청 범위는 사람마다 다르지만 보통의 사람이 들을 수 있는 주파수는 20Hz에서 20kHz 정도이다. 따라서 초음파 기술에서는 보통 20kHz 이상의 주파수를 갖고있는 음파를 초음파라고 부른다.
초음파는 사람이 들을 수 있는 가청범위를 벗어나는 주파수 영역이기 때문에 전혀 들리지가 않는다. 그러나 초음파 빔이 공간을 통과할 때 공간의 고유속성(비선형성)에 의해 이 초음파는 예측 가능한 방향으로 왜곡되는 성질을 가지고 있다. 이러한 왜곡은 가청대역의 주파수 성분으로 바뀔 수가 있는데 이를 정확히 예측하여 정밀하게 조정하면 초지향성 스피커(100)로 이용할 수 있게 된다.
초음파가 가지는 직진성과 초음파 트랜스듀서가 가지는 평탄한 주파수 대역특성과 음향에너지 변환이 고효율이며, 고조파에 의한 음질저하가 없다. 또한 종래 스피커와 같은 기계적 공진에 의한 저역재생 대역의 한계가 없고, 스피커 시스템으로서 인클로저가 불필요하므로 종래의 스피커 시스템에 비해 음질향상과 대역특성의 향상, 고능률화가 가능하다. 더불어 전체 가청음역을 손쉽게 발생시킬 수 있는 장점과 특정 방향으로의 지향형이 매우 커 다양한 IT 분야에 적용이 가능하다.
초지향성 스피커(100)는 일반 스피커의 기능뿐만 아니라 초음파 영역으로의 디지털변조 및 증폭을 위한 추가 기능이 앰프(Amplifier)에 탑재되는 것이 필요하다.
본 발명에 의한 초지향성 스피커(100)는 18kHz 이상의 주파수를 반송파로 사용하며, 수신단말기(200)는 스마트폰인 경우 마이크의 수음 가능한 영역은 18~22kHz 이다.
도 4에서는 초지향성 스피커(100)에서 18kHz~20kHz 및 20kHz~22kHz대역을 사운드 태그 영역으로 하고, 40kHz를 반송파로 하는 것을 도시하였다.
또한, 도 4에서는 양측파대(DSB, Double Sideback Modulation) 방식 혹은 잔류측파대(VSB, Vestigial Sideband)를 도시하였으나, 단측파대(SSB, Single Sideback Modulation)를 배제하는 것은 아니다.
초지향성 스피커(100)에서 변조(Modulation)는 정보를 운반하기 위한 신호 반송파(Carrier)와 반송파의 진폭, 정보를 가진 정보신호(Message Signal) 등으로 이루어진다.
진폭변조된 신호를 푸리에 변환하여 주파수 영역에서 살펴보면, 반송주파수 만큼 상하로 주파수 천이된 똑같은 형태의 상측파대와 하측파대가 생성된다.
여러변조 기법중에서도 반송파의 진폭이 정보신호에 비례할 때, 정보를 상측파대(Upper SideBand)와 하측파대(Lower SideBand) 모두에 실어서 보내는 기법을 양측파대 변조(DSB : Double Sideback Modulation)라고 한다.
단측파대(SSB, Single Sideback Modulation)는 스펙트럼 상에서 상측파대 또는 하측파대 중 1개 측파대 만을 전송하는 방식이다.
잔류측파대(VSB, Vestigial Sideband) 진폭 변조 방식 중 SSB와는 달리, 한 쪽 측파대를 완전히 제거하지 않고, 그 일부분을 잔류시키고 그 나머지를 제거하여 전송시키는 변조방식이다.
수신단말기(200)의 마이크에서는 일반적인 사운드태그의 가청영역(18~20kHz), 초음파 근접(near ultrasonic) 영역에 대한 수음은 기존 사운드 태그 방식과 큰 차이가 없다. 다만, 이 영역은 일반 가청음의 노이즈가 많이 존재한다.
본 발명의 일실시예에 의한 방식을 사용할 경우 타영역에 대하여는 필터링을 하고 18kHz~22kHz 영역을 대상으로 데이터를 취득할 경우 속도 및 신뢰도가 향상된다.
도 4에서는 초음파 근접 영역((18kHz~20kHz) 및 들리지 않는 가청영역(20kHz~22kHz)로 수음하는 경우를 둘 다 도시하였다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 초지향성 스피커의 구성을 예시한 도면이다.
신호증폭부(110)는 신호의 출력을 증폭하고, 송신신호처리부(120)는 정보를 포함한 사운드 태그 정보를 직교성을 갖는 코드로 대역확산하여, 반송파(예컨대, 18kHz~40kHz)에 사운드 태그 정보를 실어서 보낼 수 있도록 융합한다.
본 발명에 의한 사운드 태그 전송방식에서는 아래의 주파수 영역으로 데이터를 전송할 수 있다.
1. 20Hz ~ 18kHz : 일반 가청영역(들리는 데이터)을 이용하여 들리는 데이터를 전송
2. 18kHz ~ 20kHz : 잘 들리지 않는 가청영역으로 데이터를 전송
3. 20kHz ~ 22kHz : 들리지 않는 가청영역으로 데이터를 전송
4. 상기 1항 & 2항, 또는 2항 & 3항의 조합
도 4에서는 상기 4가지 방식 중에서 2 및 3 방식만을 도시한 바 있다.
주파수 조합부(130)는 상기 방식을 필요에 따라 조합하여 같은 방식내(예로, 2항에서 18kHz ~ 19kHz와 19kHz ~ 20kHz)의 서로 다른 주파수를 조합하거나, 다른 방식내의 데이터 전송 주파수(예로, 2항과 3항의 조합으로 18kHz ~ 20kHz와 20kHz ~ 22kHz) 범위를 확장하여 속도 및 신뢰도를 향상하도록 한다.
신호송출부(140)는 상기 변조 혹은 조합된 신호를 수신단말기(200)에 전송한다.
한편, 최신 스마트 폰 중 22kHz까지 재생 가능한 스피커가 설치된 폰이 있는데, 이러한 기능이 구현된 경우 상기 송신신호처리부(120)가 생략되어, 추가적인 하드웨어 없이도 20kHz ~ 22kHz 대역으로 양방향 통신(사운드 태그) 하도록 구현하는 것도 가능하다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2단말기의 구성을 예시한 도면이다.
신호수신부(210)는 초지향성 스피커(100)의 신호송출부(140)에서 송출된 변조신호를 수신한다.
수신신호처리부(220)는 수신된 변조신호 중, 정보가 들어있는 부분, 즉 사운드 태그 영역을 추출한다. 일반적인 사운드태그의 가청영역, 초음파 근접(near ultrasonic) 영역에 대한 수음은 기존 사운드 태그 방식과 큰 차이가 없으나, 20kHz~22kHz 영역을 대상으로 데이터를 취득할 경우, 타영역에 대하여는 필터링을 하고 20kHz~22kHz 영역을 대상으로 데이터를 취득하여 속도 및 신뢰도가 향상된다.
장치제어부(230)는 수신신호처리부(220)에서 분석된 정보에 따라, 수신단말기의 다른 장치 예컨대, 디스플레이, 스피커, 통신부 등을 구동하여 정보를 처리하여 처리한다.
제2단말기(200)가 스마트 디바이스인 경우, 신호수신부(210)는 제2단말기(200)의 마이크를 활용할 수 있다. 또한, 수신신호처리부(220) 및 장치제어부(230)는 백그라운드에서 구동하거나 활성화된 어플리케이션 프로그램(앱, App)의 기능으로 구현할 수 있다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예로써, 초지향성 스피커를 이용한 사운드 태그 송수신 시스템의 전체 구성도이다.
상기 실시예에 따른 사운드 태그 시스템은 송신신호처리부(120)의 구성이 전송데이터생성부(122), 송신측디지털합산기(124), 및 신호변조부(126)을 포함한다.
상기 전송데이터생성부(122)는 다시 대역확산부(122a)와 필요할 경우 데이터승산기(122b)를 더 포함한다.
3개의 데이터열 d1, d2, d3가 각각 대역확산부(122a)에서 직교코드 블록 (c1, c2), (c2, c3), (c4, c5)에 의해 각각 대역확산되어 각각 전송데이터인 ci, cj, ck를 생성한다. 이때, 상기 ci, cj, ck는 각각 또 다른 직교코드이기도 하다.
필요에 따라 본 발명의 바람직한 실시예에서는 대역확산부(122a)의 후단에 데이터승산기(122b)를 두어, 전송데이터인 ci, cj, ck에 각각 추가 데이터열인 d4, d5, d6를 각각 곱하여 새로운 전송데이터 ci·d4, cj·d5, ck·d6를 생성하여 전송효율을 크게 개선할 수 있다.
본 발명 실시예에서는 데이터 전송과정에서 에러를 검출하기 위한 체크섬 데이터로 d7=d1·d2·d3가 사용되며, 이때, 체크섬 데이터의 대역확산을 위한 직교코드로 cl=ci·cj·ck가 사용된다. 마찬가지로 체크섬 데이터를 추가할 수도 있으며, 이 경우 추가되는 체크섬 데이터는 d8=-d4·d5·d6가 사용된다.
상기와 같은 과정을 거쳐 생성된 전송데이터는 송신측디지털합산기(124)에서 합해지고, 신호변조부(126)에서 변조과정을 거친 후 신호송출부(140)를 통해 송출된다.
또한 상기 실시예에 따른 사운드 태그 시스템의 수신신호처리부(220)는 신호복조부(222), 역확산부(224), 수신측디지털합산기(226), 및 데이터추출부(228)를 포함한다. 상기 데이터추출부(228)은 다시 제1데이터추출부(228a)와 필요에 따라 제2데이터추출부(228b)를 포함한다.
신호복조부(222)에 복조된 데이터는 역확산부(224)에서 각각의 직교코드(c1, c2, c3, c4, c5, c6)와 곱해져 역확산되어 6개의 데이터열로 출력되어지고, 수신측디지털합산기(226)를 거쳐 제1데이터추출부(228a)에서 원래 데이터인 d1, d2, d3로 출력된다. 이때, 추가 데이터열인 d4, d5, d6가 송신 때 추가된 경우에는 (d1, d4), (d2, d5), (d3, d6)와 같이 두 개의 사운드태그 정보를 포함한 형태로 출력되고, 제1데이터추출부(228a) 및 제2데이터추출부(228b)를 거쳐 처음 전송하고자 했던 6개의 데이터 d1, d2, d3, d4, d5, d6를 각각 출력한다. 바람직하게는 상기 제1데이터추출부(228a)에서는 최대값을 찾는 방법으로 d1, d2, d3를 각각 출력하고, 제2데이터추출부(228b)에서는 극성을 찾는 방법으로 d4, d5, d6를 출력한다.
상기와 같은 과정을 거쳐 각 단계마다 얻어지는 신호파형의 모습은 도 8(송신측) 및 도 9(수신측)에 각각 도시되어 있다.
상기와 같이 본 발명에 의하면, 사용자가 자신이 소유하고 있는 수신 단말기에 탑재된 사운드인증수단을 이용하여 별도로 패드를 조작하지 않고도 신속하고 정확하게 인증정보의 안내 및 인증수행이 가능한 초지향성 스피커를 이용한 사운드태그 수신 인증시스템을 제공할 수 있다.
상기 본 발명에 따른 실시예는 제1단말기가 사운드태그를 송출하는 라이더단말기이고, 제2단말기가 사운드태그를 수신하는 공용현관에 장착된 단말기인 경우를 예로 들고 있지만, 이와 반대로 제1단말기가 사운드태그를 송출하는 공용현관에 장착된 단말기이고, 제2단말기가 사운드태그를 수신하는 라이더단말기인 경우에도 동일하게 적용되어질 수 있음은 물론이다.
본 명세서에 첨부된 블록도의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수도 있다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 또는 흐름도 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실시예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들 또는 단계들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명의 초지향성 스피커를 이용한 사운드태그 수신 인증시스템에 의하면, 사용자가 자신이 소유하고 있는 수신 단말기에 탑재된 사운드인증수단을 이용하여 별도로 패드를 조작하지 않고도 신속하고 정확하게 인증정보의 안내 및 인증수행이 가능한 사운드태그를 이용한 수신 인증시스템을 제공하는 솔루션으로 활용 가능하다는 점에서, 기존 기술의 한계를 뛰어 넘음에 따라 관련 기술에 대한 이용만이 아닌 적용되는 장치의 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이다.
100: 초지향성 스피커
100': 제1단말기
120: 송신신호처리부
130: 주파수조합부
140: 신호송출부
200: 제2단말기
210: 신호수신부
220: 수신신호처리부
230: 장치제어부
300: 인증서버
400: 제3단말기
500: 상품서버

Claims (12)

1) 제1단말기가 인증서버에 접속하여 사운드키 전송을 요청하거나 생성하는 단계;
2) 제1단말기가 음파통신으로 제2단말기에 인증서버로부터 수신하거나, 생성한 사운드키를 포함하는 사운드태그를 전송하는 단계;
3) 제2단말기가 상기 사운드태그를 수신하고 인증서버로부터 수신하거나, 생성한 사운드키를 이용하여 복호화하는 단계; 및
4) 제2단말기가 복호화된 데이터를 분석하여 정당한 제1단말기로 판단되면 출입을 허가하는 단계;를 포함하되,
제3단말기에 설치된 앱에 포함된 사운드키선택부가 상품서버에 주문 및 결제의 요청 및 승인결과를 수신하는 과정에서 상기 사운드키를 상기 제1단말기 또는 제2단말기에 전송할 것을 요청하는 것을 특징으로 하는 모바일 단말기를 이용한 사운드태그 인증방법.
제 1항에 있어서,
제1단말기 또는 제2단말기는 아파트, 개인주택, 숙박시설에 설치되는 로비폰, 공용현관문에 설치된 단말기, 혹은 공유숙박시설, 호텔 등 숙박업체, 오피스 등의 출입문에 설치된 디지털 도어락인 것을 특징으로 하는 모바일 단말기를 이용한 사운드태그 인증방법.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 제1단말기가 공용현관에 장착된 것일 경우 제2단말기는 라이더단말이고, 또는 제1단말기가 라이더단말일 경우 제2단말기는 공용현관에 장착된 것이며, 도어의 개방시 상기 제3단말기가 상기 제1단말기 또는 제2단말기가 공용현관을 통과했다는 문자메시지를 수신하는 것을 특징으로 하는 모바일 단말기를 이용한 사운드태그 인증방법.
제 1항에 있어서,
제3단말기는 상품의 배달 완료 후 사운드키 삭제를 요청하고, 상기 제1단말기 또는 제2단말기에 설치된 사운드키는 삭제되는 것을 특징으로 하는 사운드태그 인증방법.
1) 제1단말기가 인증서버에 접속하여 사운드키 전송을 요청하거나 생성하는 단계;
2) 제1단말기가 음파통신으로 제2단말기에 인증서버로부터 수신하거나, 생성한 사운드키를 포함하는 사운드태그를 전송하는 단계;
3) 제2단말기가 상기 사운드태그를 수신하고 인증서버로부터 수신하거나, 생성한 사운드키를 이용하여 복호화하는 단계; 및
4) 제2단말기가 복호화된 데이터를 분석하여 정당한 제1단말기로 판단되면 출입을 허가하는 단계를 포함하되,
상기 제1단말기 또는 제2단말기는 초음파 영역의 반송파에 정보를 포함하는 사운드 태그를 변조하는 초지향성 스피커를 포함하고, 상기 초지향성 스피커는,
전송하고자 하는 신호를 증폭하는 신호증폭부; 정보를 포함한 사운드 태그 정보를 직교성을 갖는 코드로 대역확산하여 전송데이터를 생성하는 전송데이터 생성부, 상기 전송데이터를 합하는 디지털합산기, 및 상기 합해진 전송데이터를 초음파 반송파에 융합하여 변조하는 신호변조부를 포함하는 송신신호처리부; 상기 사운드 태그를 포함하도록 하는 주파수 영역을 조합하는 주파수 조합부; 및 상기 신호 변조부 혹은 주파수 조합부에서 생성된 신호를 수신단말기에 전송하는 신호송출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 초지향성 스피커를 이용한 사운드태그 인증방법.
제 6항에 있어서, 상기 송신신호처리부는,
정보를 포함한 사운드 태그 송신데이터를 대역확산하는 적어도 3개의 채널과 하나의 체크섬 데이터를 대역확산하는 채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 초지향성 스피커를 이용한 사운드태그 인증방법.
제 6항 또는 제 7항에 있어서, 상기 전송데이터 생성부는,
정보를 포함한 사운드 태그 송신데이터를 대역확산하여 생성된 제1데이터와 상기 제1데이터와 다른 제2데이터를 곱하여 전송데이터를 생성하는 데이터승산기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초지향성 스피커를 이용한 사운드태그 인증방법.
제 7항에 있어서, 상기 송신신호처리부에 포함되는 사운드 태그는,
18kHz ~ 20kHz의 잘 들리지 않는 가청영역 혹은 20kHz ~ 22kHz의 들리지 않는 비가청영역을 통하여 데이터를 변조하는 것을 특징으로 하는 초지향성 스피커를 이용한 사운드태그 인증방법.
제 6항에 있어서, 상기 주파수 조합부는,
20Hz ~ 18kHz의 일반 가청영역 및 18kHz ~ 20kHz의 잘 들리지 않는 가청영역의 주파수를 조합하는 것을 특징으로 하는 초지향성 스피커를 이용한 사운드태그 인증방법.
제 6항에 있어서, 상기 주파수 조합부는,
18kHz ~ 20kHz의 잘 들리지 않는 가청영역 및 20kHz ~ 22kHz의 들리지 않는 비가청영역의 주파수를 조합하는 것을 특징으로 하는 초지향성 스피커를 이용한 사운드태그 인증방법.
삭제
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