KR102560034B1 - Uwb 모듈, uwb 모듈을 이용한 차량 통신 시스템 및 uwb 모듈을 이용한 차량 통신 방법 - Google Patents

Uwb 모듈, uwb 모듈을 이용한 차량 통신 시스템 및 uwb 모듈을 이용한 차량 통신 방법 Download PDF

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Abstract

UWB 모듈, UWB 모듈을 이용한 차량 통신 시스템 및 UWB 모듈을 이용한 차량 통신 방법이 제공된다. 상기 UWB 모듈을 이용한 차량 통신 시스템은, 차량에 장착된 복수의 UWB 모듈, 및 사용자의 제어에 따라 상기 복수의 UWB 모듈 각각을 UWB 통신 명령을 통해 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 복수의 UWB 모듈 각각은 지향성 안테나 및 무지향성 안테나를 포함하고, 상기 UWB 통신 명령에 따라 상기 지향성 안테나 또는 무지향성 안테나를 이용하여 UWB 통신을 수행한다.

Description

UWB 모듈, UWB 모듈을 이용한 차량 통신 시스템 및 UWB 모듈을 이용한 차량 통신 방법{ULTRA-WIDEBAND MODULE, VEHICLE COMMUNICATION SYSTEM USING UWB MODULE, VEHICLE COMMUNICATION METHOD USING THE SAME}
본 발명은 UWB 모듈, UWB 모듈을 이용한 차량 통신 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 차량 내 장착되며 지향성 안테나와 무지향성 안테나를 포함하는 복수의 UWB 모듈을 제어하여 차량 외부의 대상의 거리 및 위치 측정, 차량 내부의 승객 탑승 인식 등을 수행할 수 있는 차량 통신 시스템 및 방법에 관한 것이다.
최근 차량에는 사용자의 이용 편의성, 안전 및 보안 등의 요구를 충족시키기 위해 기존의 RF(Radio Frequency)/LF(Low Frequency) 통신 시스템만으로는 구현이 불가능한 차세대 통신 시스템, 예를 들어 UWB(Ultra Wide-Band), mmWave 레이더(Radar) 기술을 이용한 통신 시스템이 적용되고 있다. 즉, 차량 내 탑승객의 위치 판단, 심리스 액세스(Seamless Access), 릴레이 어택 방어 등의 기능 구현을 위해 초광대역 또는 초단파 통신 규격으로 구현된 통신 모듈이 차량에 장착되고 있는 것이다.
차량에서 상술한 UWB 모듈은 매우 넓은 주파수 대역, 매우 낮은 전력 스펙트럼 밀도를 이용하여 수 ns의 짧은 펄스 신호를 사용한다. UWB 모듈은 높은 보안성 및 타 통신 규격과의 동시 사용이 가능한 호환성을 제공할 수 있는 것이 특징이다.
또한, mmWave 레이더 모듈은 움직임 감시 및 초단파 신호 처리를 통해 차량 내 승객 감지를 구현할 수 있는 것을 특징으로 한다.
그런데 차량에서 상기 기능 구현을 위해 UWB 모듈과 mmWave 레이더를 동시에 탑재할 경우 시스템 구축에 있어 고비용, 저효율 및 늘어나는 회로의 복잡도 등의 문제가 나타날 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 차량 내 장착되는 복수의 UWB 모듈에 포함된 지향성 안테나와 무지향성 안테나를 선택적으로 스위칭하여 차량 제어부로부터 제공되는 제어 신호에 따라 차량 외부 또는 차량 내부에 대한 UWB 통신이 가능한 UWB 모듈, UWB 모듈을 이용한 차량 통신 시스템 및 방법이 제공된다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 UWB 모듈은, 펄스 신호를 송신 또는 수신하는 지향성 안테나와 무지향성 안테나, 차량 제어부로부터 수신한 UWB 통신 명령에 기초하여 UWB 통신을 수행하는 통신부, 및 상기 통신부에 제어에 따라 상기 통신부를 상기 지향성 안테나 또는 무지향성 안테나로 선택적으로 연결하는 스위칭부를 포함한다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 통신부는 상기 UWB 통신 명령이 외부 통신 모드를 포함하는 경우, 상기 무지향성 안테나와 연결하여 전방위로 펄스 신호를 송수신하고, 상기 통신부는 상기 UWB 통신 명령이 내부 통신 모드를 포함하는 경우, 상기 무지향성 안테나와 연결하여 차량 내부의 특정 위치 및 방향으로 펄스 신호를 송수신할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 통신부는 무지향성 안테나 또는 지향성 안테나를 통해 송신한 펄스 신호와, 수신한 반사 신호 사이의 타이밍 차이에 기초한 ToF(Time of Flight) 데이터를 생성할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 UWB 모듈을 이용한 차량 통신 시스템은, 차량에 장착된 복수의 UWB 모듈, 및사용자의 제어에 따라 상기 복수의 UWB 모듈 각각을 UWB 통신 명령을 통해 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 복수의 UWB 모듈 각각은 지향성 안테나 및 무지향성 안테나를 포함하고, 상기 UWB 통신 명령에 따라 상기 지향성 안테나 또는 무지향성 안테나를 이용하여 UWB 통신을 수행한다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 복수의 UWB 모듈은, 차량 내부에 배치되어 UWB 통신을 수행하는 내부 UWB 모듈을 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 차량 외부에 대해 펄스 신호를 송신 또는 수신하는 지향성 안테나를 포함하는 외부 UWB 모듈을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 외부 UWB 모듈을 이용하여 상기 차량의 외부의 사물, 사람 등의 위치 및 거리를 측정하고, 상기 내부 UWB 모듈을 이용하여 상기 차량의 내부의 승객 탑승 여부 및 위치를 측정할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 복수의 UWB 모듈은, 상기 UWB 통신 명령이 외부 통신 모드를 포함하는 경우, 상기 무지향성 안테나를 통해 전방위로 펄스 신호를 송수신하고, 상기 UWB 통신 명령이 내부 통신 모드를 포함하는 경우, 상기 무지향성 안테나를 통해 차량 내부의 특정 위치 및 방향으로 펄스 신호를 송수신할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 복수의 UWB 모듈은 무지향성 안테나 또는 지향성 안테나를 통해 송신한 펄스 신호와, 수신한 반사 신호 사이의 타이밍 차이에 기초한 ToF(Time of Flight) 데이터를 각각 생성하여 상기 제어부로 전송하고, 상기 제어부는, 상기 복수의 UWB 모듈 각각으로부터 생성된 ToF 데이터를 조합하여 대상의 위치 및 거리를 측정할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 UWB 모듈을 이용한 차량 통신 방법은, 차량에 장착된 복수의 UWB 모듈 중 적어도 하나에 UWB 통신 명령을 전송하는 단계, 상기 UWB 통신 명령을 제공받은 UWB 모듈 각각이 상기 UWB 통신 명령을 처리하고, 상기 UWB 통신 명령에 포함된 통신 모드의 종류에 기초하여 차량의 외부 또는 내부에 대해 UWB 통신을 수행하는 단계, 및 상기 UWB 통신의 수행 결과에 기초하여 차량 내부 또는 외부의 대상의 측위 및 측거를 수행하는 단계를 포함한다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 복수의 UWB 모듈은 각각은 지향성 안테나 및 무지향성 안테나를 포함하고, 상기 UWB 통신 명령에 포함된 통신 모드의 종류에 기초하여 차량의 외부 또는 내부에 대해 UWB 통신을 수행하는 단계는, 상기 UWB 통신 명령이 외부 통신 모드를 포함하는 경우, 상기 무지향성 안테나를 통해 전방위로 펄스 신호를 송수신하고, 상기 UWB 통신 명령이 내부 통신 모드를 포함하는 경우, 상기 무지향성 안테나를 통해 차량 내부의 특정 위치 및 방향으로 펄스 신호를 송수신하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 UWB 통신 명령을 제공받은 UWB 모듈 각각이 무지향성 안테나 또는 지향성 안테나를 통해 송신한 펄스 신호와, 수신한 반사 신호 사이의 타이밍 차이에 기초한 ToF(Time of Flight) 데이터를 각각 생성하는 단계를 더 포함하고, 상기 UWB 통신의 수행 결과에 기초하여 차량 내부 또는 외부의 대상의 측위 및 측거를 수행하는 단계는, 상기 생성된 각각의 ToF 데이터를 조합하여 대상의 위치 및 거리를 측정하는 것을 포함할 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에 따른 UWB 모듈, UWB 모듈을 이용한 차량 통신 시스템 및 UWB 모듈을 이용한 차량 통신 방법을 통해, 차량에 장착되어 UWB 통신 프로토콜을 통해 차량 외부의 사물 및 사람의 인식, UWB 통신 가능한 스마트폰/스마트키를 인식하고 차량 내부의 승객의 탑승 여부 판단 및 위치 인식을 수행할 수 있다. 특히 차량 외부 및 내부 무선 통신을 위한 UWB 모듈과 mmWave를 각각 차량에 장착할 필요가 없이 단일 종류의 UWB 모듈을 복수 장착하며, 이를 제어하기 위한 제어부의 구성 또한 단순화될 수 있다.
이러한 UWB 모듈은 내부의 스위칭부에 의한 스위칭에 의해 무지향성 및 지향성 안테나를 선택적으로 연결함으로써 차량의 외부 또는 내부에 대한 통신 연결을 자유롭게 전환시키며 동작할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 UWB 모듈을 이용한 차량 통신 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 UWB 모듈의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 UWB 모듈을 이용한 차량 통신 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4a 및 4b는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 UWB 모듈 및 이를 이용한 차량 통신 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 및 5b는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 UWB 모듈 및 이를 이용한 차량 통신 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
하나의 구성 요소가 다른 구성 요소와 "연결된(connected to)" 또는 "커플링된(coupled to)" 이라고 지칭되는 것은, 다른 구성 요소와 직접 연결 또는 커플링된 경우 또는 중간에 다른 구성 요소를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소와 "직접 연결된(directly connected to)" 또는 "직접 커플링된(directly coupled to)"으로 지칭되는 것은 중간에 다른 구성 요소를 개재하지 않은 것을 나타낸다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성 요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성 요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성 요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성 요소 일 수도 있음은 물론이다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 UWB 모듈을 이용한 차량 통신 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 UWB 모듈을 이용한 차량 통신 시스템(1)은 복수의 UWB 모듈(110~180) 및 제어부(200)를 포함할 수 있다.
UWB 모듈을 이용한 차량 시스템(1)은 차량 외부의 사물, 스마트폰 또는 스마트키를 가지고 접근하는 사용자 등의 위치 및 거리를 측정할 수 있다. 또한 차량 내부 승객의 탑승 여부를 판단하고 승객의 탑승 위치를 측정할 수 있다. 상술한 구동을 위해 UWB 모듈을 이용한 차량 시스템(1)은 복수의 UWB 모듈(110~180) 중 적어도 어느 하나를 외부 통신 모드 또는 내부 통신 모드로 구분하여 동작시킬 수 있다.
복수의 UWB 모듈(110~180)은 수 GHz 이상의 매우 넓은 주파수 대역의 전파를 통해 작동하는 단거리 무선 통신 프로토콜을 이용할 수 있는 통신 모듈이다. 복수의 UWB 모듈(110~180)은 정밀한 공간 인식 및 방향성이 특징인 UWB 통신 프로토콜을 이용하여 차량 외부의 사물의 위치 및 거리 인식, 차량 내부의 승객 탑승 여부 인식 등을 수행할 수 있는 UWB 앵커(anchor)일 수 있다.
복수의 UWB 모듈(110~180)은 차량 외부의 사물의 위치 및 거리 인식을 위한 외부 UWB 모듈(110, 140, 150, 180)과, 차량 내부의 승객 탑승 여부 인식을 위한 내부 UWB 모듈(120, 130, 160, 170)을 포함할 수 있다. 본 명세서와 도면에서 외부 UWB 모듈과 내부 UWB 모듈이 각각 4개의 UWB 모듈들로 구성된 것으로 설명된 것은 예시적인 것이며, 외부 UWB 모듈(110, 140, 150, 180)과 내부 UWB 모듈(120, 130, 160, 170)은 각각 적어도 하나 이상의 UWB 모듈을 포함하도록 구성될 수 있다.
이하에서 외부 UWB 모듈(110, 140, 150, 180)은 차량의 전방 범퍼의 우측과 좌측에 각각 설치된 UWB 모듈(110, 150)과, 차량의 후방 범퍼의 우측과 좌측에 각각 설치된 UWB 모듈(140, 180)을 포함하는 것으로 설명한다. 또한 내부의 UWB 모듈(120, 130, 160, 170)은 차량 내부 운전석, 조수석, 우측 및 좌측 후방 좌석(2열 및 3열)에 대응하도록 설치된 것으로 설명한다.
외부 UWB 모듈(110, 140, 150, 180)은 각각 펄스 신호를 송신 또는 수신하는 무지향성 안테나를 포함하며, 제어부(200)로부터 제공되는 UWB 통신 명령에 따라 무지항성 안테나를 이용하여 UWB 통신을 수행할 수 있다.
내부 UWB 모듈(120, 130, 160, 170)은 각각 펄스 신호를 송신 또는 수신하는 지향성 안테나와 무지향성 안테나를 포함하여, 제어부(200)로부터 제공되는 UWB 통신 명령에 따라 지향성 안테나 또는 무지향성 안테나를 이용하여 상술한 기능을 수행할 수 있다.
즉, 외부 UWB 모듈(110, 140, 150, 180)은 외부 통신을 수행하기 위한 지향성 안테나만을 포함하며, 내부 UWB 모듈(120, 130, 160, 170)은 제어부(200)의 제어에 의해 선택적으로 무지향성 안테나 또는 지향성 안테나를 이용하여 외부 통신 또는 내부 통신을 수행할 수 있다. 이에 관한 자세한 설명은 후술한다.
제어부(200)는 사용자의 제어에 따라 복수의 UWB 모듈(110~180)을 각각 제어할 수 있다. 제어부(200)는 하드웨어와 소프트웨어의 형태로 구현될 수 있으며, 하드웨어 및 소프트웨어가 결합된 형태로도 구현될 수 있다. 예를 들어 차량의 전자 장비 또는 통신 장비를 제어하는 MCU(Microcontroller Unit)을 포함할 수 있으며, 단일의 또는 복수의 MCU로 구성될 수도 있다.
제어부(200)는 사용자 제어에 대응하여 복수의 UWB 모듈(110~180)을 각각 제어할 수 있다. 예를 들어 제어부(200)는 복수의 UWB 모듈(110~180) 중 외부 UWB 모듈(110, 140, 150, 180)에 대하여 출입 영역, 차량 주위의 사물 인식을 위하여 지향성 안테나를 이용하도록 제어할 수 있다.
또는 제어부(200)는 복수의 UWB 모듈(110~180) 중 내부 UWB 모듈(120, 130, 160, 170)에 대하여 출입 영역, 차량 주위의 사물 인식을 위하여 무지향성 안테나를 이용하는 외부 통신 모드로 동작하거나, 차량 내 탑승객의 탑승 여부, 탑승객의 위치 등을 인식하기 위해 지향성 안테나를 이용하는 내부 통신 모드로 동작하도록 제어할 수 있다.
제어부(200)는 외부 통신 모드로 동작하는 복수의 UWB 모듈이 제공하는 ToF(Time of Flight) 데이터에 기초하여 대상의 위치 및 거리를 측정할 수 있다. 구체적으로, 제어부(200)는 복수의 UWB 모듈이 각각 측정한 ToF 데이터들을 삼각 측량 등의 방식을 통해 조합하여 대상의 위치 및 거리를 측정할 수 있다. 상기 대상은 시스템(1) 주변의 물건, 사람 또는 UWB 통신 가능한 스마트폰/스마트키를 소지한 사용자 등을 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 UWB 모듈의 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도 2에서 설명되는 UWB 모듈은 도 1에서 설명한 내부 UWB 모듈(120, 130, 160, 170) 중 하나(120)이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 UWB 모듈(120)은 통신부(121), 스위칭부(122), 지향성 안테나 및 무지향성 안테나를 포함할 수 있다. 이하에서 설명하는 UWB 모듈(120)의 구성 및 동작은 본 시스템(1)에 포함된 다른 내부 UWB 모듈(120, 130, 160, 170)에도 적용될 수 있음은 물론이다.
통신부(121)는 제어부(200)로부터 제공되는 UWB 통신 명령을 수신하고, 상기 명령에 기초하여 스위칭부(122)를 제어할 수 있다. 제어부(200)로부터 제공되는 UWB 통신 명령이 내부 UWB 모듈(120)을 외부 통신 모드로 제어하는 것을 포함하는 경우, 통신부(121)는 스위칭부(122)를 무지향성 안테나(123)와 연결되도록 제어할 수 있다. 반대로 제어부(200)로부터 제공되는 UWB 통신 명령이 내부 UWB 모듈(110)을 내부 통신 모드로 제어하는 것을 포함하는 경우, 통신부(121)는 스위칭부(122)를 지향성 안테나(123)와 연결되도록 제어할 수 있다.
내부 UWB 모듈(120)이 외부 통신 모드로 동작할 때, 내부 UWB 모듈(120)은 무지향성 안테나(124)를 이용하여 내부 UWB 모듈(120)의 전방위에 걸쳐 펄스 신호를 송신하고 반사 신호를 수신할 수 있다. 이 때 내부 UWB 모듈(120)은 펄스 신호의 송신 타이밍과, 대상으로부터 반사되어 수신되는 반사 신호의 수신 타이밍 사이의 시간에 기초하여 ToF(Time of Flight) 데이터를 생성하고, 제어부(200)에 제공할 수 있다.
내부 UWB 모듈(120)이 내부 통신 모드로 동작할 때, 내부 UWB 모듈(120)은 지향성 안테나(123)를 이용하여 차량 내부의 특정 좌석이나 방향을 향해 펄스 신호를 송신하고, 대상으로부터 반사 신호를 수신할 수 있다. 마찬가지로 내부 UWB 모듈(120)은 펄스 신호의 송신 타이밍과 수신 타이밍 사이의 시간에 기초하여 ToF 데이터를 생성하고, ToF 데이터를 제어부(200)에 제공할 수 있다.
통신부(121)는 스위칭부(122)의 제어 결과 연결된 안테나를 이용하여 UWB 통신을 수행할 수 있다.
구체적으로, 통신부(121)는 내부 UWB 모듈(120)이 외부 통신 모드 또는 내부 통신 모드로 동작할 때 각각 무지향성 안테나(124) 또는 지향성 안테나(123)를 통하여 송신되는 펄스 신호를 생성하고, 대상으로부터 반사된 반사 신호를 수신할 수 있다. 또한, 송신 신호와 수신 신호 사이의 시간차에 기초한 ToF 데이터를 생성할 수 있다.
이와 같이 통신부(121)는 통신 인터페이스 및 ToF 센서 등을 포함할 수 있다.
스위칭부(122)는 통신부(121)의 제어에 따라 통신부(121)를 지향성 안테나(123)와 무지향성 안테나(124) 사이를 선택적으로 연결할 수 있다. 상술한 것과 같이 내부 UWB 모듈(120)이 내부 통신 모드로 동작하는 경우 스위칭부(122)는 통신부(121)와 지향성 안테나(123)를 연결하고, 내부 UWB 모듈(120)이 외부 통신 모드로 동작하는 경우 스위칭부(122)는 통신부(121)와 무지향성 안테나(124)를 연결할 수 있다
지향성 안테나(123)는 차량 내부의 특정 방향 또는 위치에 대해 펄스 신호를 송수신할 수 있도록 설정될 수 있다. 지향성 안테나(123)는 동시에 송수신이 가능한 싱글 안테나 또는 송수신 안테나가 분리된 듀얼 안테나 방식이 사용될 수 있다.
무지향성 안테나(124)는 내부 UWB 모듈(120)의 전방위에 대해 펄스 신호를 송수신할 수 있도록 설정될 수 있다. 무지향성 안테나(124) 또한 동시에 송수신이 가능한 싱글 안테나 또는 송수신 안테나가 분리된 듀얼 안테나 방식이 사용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 UWB 모듈을 이용한 차량 통신 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3을 참조하면, UWB 모듈을 이용한 차량 통신 방법은, 제어부(200)로부터 복수의 UWB 모듈(120 ,130, 160, 170) 중 적어도 하나에 UWB 통신 명령을 전송하는 단계(S110), UWB 통신 명령을 전송받은 각각의 UWB 모듈이 명령을 처리하는 단계(S120), 제공받은 UWB 통신 명령의 통신 모드를 판단하는 단계(S130), 외부 통신 모드인 경우 스위칭부가 무지향성 안테나와 통신부를 연결하는 단계(S140), UWB 모듈의 무지향성 안테나를 이용하여 측위 및 측거를 수행하는 단계(S150), 제공받은 UWB 통신 명령의 통신 모드가 내부 통신 모드인 경우 스위칭부가 지향성 안테나와 통신부를 연결하는 단계(S160), UWB 모듈이 지향성 안테나를 이용하여 승객 탑승 인식을 수행하는 단계(S170)를 포함할 수 있다.
먼저, 제어부(200)로부터 복수의 UWB 모듈(120, 130, 160, 170) 중 적어도 하나에 UWB 통신 명령을 전송하는 단계(S110)가 수행된다. 제어부(200)는 사용자의 제어에 따라 UWB 통신 명령을 생성하여 복수의 UWB 모듈(120, 130, 160, 170)에 전송할 수 있다.
예를 들어 사용자가 차량의 전후방 주차 센서를 턴 온 시키거나, 후진 기어를 입력하는 경우, 제어부(200)는 차량 주위의 사물 또는 사람을 감지하기 위하여 복수의 UWB 모듈(120, 130, 160, 170)을 대상으로 UWB 통신 명령을 제공할 수 있다.
또는, 사용자가 차량에서 내려 스마트키 등을 이용하여 차량의 도어락을 잠근 경우, 제어부(200)는 차량 내부의 승객의 탑승 여부 등을 감지하기 위해 복수의 UWB 모듈(120, 130, 160, 170)을 대상으로 UWB 통신 명령을 제공할 수 있다.
복수의 UWB 모듈(110~180) 중에는 제어부(200)로부터 UWB 통신 명령을 제공받는 UWB 모듈과 제공받지 않는 UWB 모듈이 존재할 수 있다. 예를 들어 주차를 위해 UWB 모듈을 동작시키는 경우, 모든 UWB 모듈(110~180)에 대해서만 UWB 통신 명령이 제공될 수 있다. 반대로 사용자가 차량의 도어락을 잠근 경우, 내부 UWB 모듈(120, 130, 160, 170)에 대해서만 UWB 통신 명령이 제공될 수 있다.
이어서, UWB 통신 명령을 제공받은 UWB 모듈이 UWB 통신 명령을 처리하는 단계(S120)가 수행된다. UWB 통신 명령을 제공받은 통신부(121)는 상기 명령을 처리함으로써 후술되는 통신 모드의 판단 및 스위치 연결을 수행할 수 있다.
통신부(121)는 UWB 통신 명령의 통신 모드를 판단한다(S130). 이와 관련하여 도 4a 및 도 4b를 이용하여 설명한다.
도 4a 및 4b는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 UWB 모듈 및 이를 이용한 차량 통신 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 4a를 참조하면, 통신부(121)에 의한 판단 결과, 제공받은 UWB 통신 명령의 통신 모드가 외부 통신 모드인 경우, 통신부(121)는 스위칭부(122)를 제어하여 무지향성 안테나(124)와 통신부(121)를 연결한다(S140). 통신부(121)는 무지향성 안테나(124)를 이용하여 UWB 모듈의 전방위에 걸쳐 펄스 신호를 송신하고, 사물 또는 사람으로부터 반사되는 반사 신호를 수신할 수 있다.
도 4b는 주차를 위해 UWB 모듈을 동작시키는 경우, 내부 UWB 모듈(120, 130, 160, 170)에 대해서 외부 통신 모드로 동작할 것을 지시하는 UWB 통신 명령이 제공되어 동작하는 구성이 도시된다. 이 때 외부 UWB 모듈(110, 140, 150, 180) 또한 차량 주위의 사물 인식을 위하여 무지향성 안테나를 이용하여 외부 통신을 수행할 수 있다.
통신부(121)는 펄스 신호의 송신 타이밍과, 반사 신호의 수신 타이밍 사이의 시간에 기초하여 ToF 데이터를 생성하고 제어부(200)에 제공할 수 있다. 제어부(200)는 외부 통신 모드로 동작하는 내부 UWB 모듈(120, 130, 160, 170)의 통신부로부터 각각 ToF 데이터를 수신하고, 수신한 ToF 데이터들을 삼각 측량 등의 방식을 통해 조합하여 대상의 위치 및 거리를 측정할 수 있다. 또한 제어부(200)는 외부 UWB 모듈(110, 140, 150, 180)의 통신부로부터 각각 ToF 데이터를 수신하고, 수신한 ToF 데이터들을 삼각 측량 등의 방식을 통해 조합하여 대상의 위치 및 거리를 측정할 수 있다.
도 5a 및 5b는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 UWB 모듈 및 이를 이용한 차량 통신 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a를 참조하면, 통신부(121)에 의한 판단 결과, 제공받은 UWB 통신 명령의 통신 모드가 내부 통신 모드인 경우, 통신부(121)는 스위칭부(122)를 제어하여 지향성 안테나(123)와 통신부(121)를 연결한다(S160). 통신부(121)는 지향성 안테나(123)를 이용하여 차량 내부의 특정 방향 또는 위치에 대해 펄스 신호를 송수신할 수 있다.
도 5b는 사용자가 스마트키를 이용하여 차량의 도어락을 잠금으로써 UWB 모듈을 동작시키는 경우, 내부 UWB 모듈(120, 130, 160, 170)에 대해서 내부 통신 모드로 동작할 것을 지시하는 UWB 통신 명령이 제공되어 동작하는 구성이 도시된다. 실선으로 도시된 내부 UWB 모듈(120, 130, 160, 170)은 지향성 안테나를 이용하여 펄스 신호를 송수신하도록 동작하고, 파선으로 도시된 외부 UWB 모듈(110, 140, 150, 180)은 동작하지 않는다.
이어서 지향성 안테나(123)를 이용하여 승객 탑승을 인식하는 단계(S170)가 수행된다. 통신부(121)는 펄스 신호의 송신 타이밍과, 반사 신호의 수신 타이밍 사이의 시간에 기초하여 ToF 데이터를 생성하고 제어부(200)에 제공할 수 있다. 제어부(200)는 내부 통신 모드로 동작하는 UWB 모듈(120, 130, 160, 170)의 통신부로부터 각각 ToF 데이터를 수신하고, 수신한 ToF 데이터들을 삼각 측량 등의 방식을 통해 조합하여 차량 내부의 승객의 탑승 여부 판단 및 위치 측정을 수행할 수 있다.
상술한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 UWB 모듈, UWB 모듈을 이용한 차량 통신 시스템 및 UWB 모듈을 이용한 차량 통신 방법을 통해, 차량에 장착되어 UWB 통신 프로토콜을 통해 차량 외부의 사물 및 사람의 인식, UWB 통신 가능한 스마트폰/스마트키를 인식하고 차량 내부의 승객의 탑승 여부 판단 및 위치 인식을 수행할 수 있다. 특히 차량 외부 및 내부 무선 통신을 위한 UWB 모듈과 mmWave를 각각 차량에 장착할 필요가 없이 단일 종류의 UWB 모듈을 복수 장착하며, 이를 제어하기 위한 제어부의 구성 또한 단순화될 수 있다.
이러한 UWB 모듈은 내부의 스위칭부에 의한 스위칭에 의해 무지향성 및 지향성 안테나를 선택적으로 연결함으로써 차량의 외부 또는 내부에 대한 통신 연결을 자유롭게 전환시키며 동작할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
110~180: UWB 모듈 121: 통신부
122: 스위칭부 123: 지향성 안테나
124: 무지향성 안테나 200: 제어부

Claims (12)

  1. 차량의 전방 범퍼 좌우측 및 후방 범퍼 좌우측에 각각 설치된 4개의 외부 UWB 모듈;
    차량의 내부 운전석, 조수석, 우측 및 좌측 후방 좌석으로 각각 펄스신호를 송수신하도록 설치된 4개의 내부 UWB 모듈;과,
    사용자의 제어에 따라 복수의 상기 외부 UWB 모듈 및 복수의 상기 내부 UWB 모듈 각각을 UWB 통신 명령을 통해 제어하는 제어부를 포함하되,
    복수의 상기 외부 UWB 모듈은 무지향성 안테나를 포함하고,
    복수의 상기 내부 UWB 모듈은 지향성 안테나 및 무지향성 안테나를 포함하며,
    상기 제어부는,
    복수의 상기 외부 UWB 모듈 및 복수의 상기 내부 UWB 모듈 중 적어도 하나에 통신명령을 전송하여 각 UWB모듈들이 통신명령에 따라 통신모드를 판단하여 해당 통신모드로 전환하도록 하며,
    차량의 전후방 주차 센서가 턴온되거나 후진기어가 입력되는 경우 외부 통신 모드로 동작하기 위한 통신명령을 전송하고, 차량의 도어락이 잠겨진 경우 내부 통신 모드로 동작하기 위한 통신명령을 전송하며,
    외부 통신 모드로 동작하는 경우, 복수의 상기 외부 UWB 모듈 및 복수의 내부 UWB 모듈에 통신명령을 전송하고, 복수의 상기 외부 UWB 모듈의 무지향성 안테나 및 복수의 상기 내부 UWB 모듈의 무지향성 안테나를 이용하여 송신한 펄스 신호와, 수신한 반사 신호 사이의 타이밍 차이에 기초한 복수의 ToF(Time of Flight) 데이터를 조합하여 차량 외부의 대상에 대한 측위 및 측거를 수행하고,
    내부 통신 모드로 동작하는 경우, 복수의 상기 내부 UWB 모듈에만 통신명령을 전송하고, 복수의 상기 내부 UWB 모듈의 지향성 안테나를 이용하여 송신한 펄스 신호와, 수신한 반사 신호 사이의 타이밍 차이에 기초한 복수의 ToF(Time of Flight) 데이터를 조합하여 차량 내부의 승객탑승을 인식하는,
    UWB 모듈을 이용한 차량 통신 시스템.
  2. 삭제
  3. 차량에 장착된 복수의 UWB 모듈 중 적어도 하나에 UWB 통신 명령을 전송하는 단계;
    상기 UWB 통신 명령을 제공받은 UWB 모듈 각각이 상기 UWB 통신 명령을 처리하고, 상기 UWB 통신 명령에 포함된 통신 모드의 종류에 기초하여 차량의 외부 또는 내부에 대해 UWB 통신을 수행하는 단계; 및
    상기 UWB 통신의 수행 결과에 기초하여 차량 내부 또는 외부의 대상의 측위 및 측거를 수행하는 단계를 포함하고,
    상기 복수의 UWB 모듈은 적어도 하나의 외부 UWB 모듈 및 내부 UWB 모듈을 포함하고,
    상기 외부 UWB 모듈은 상기 차량 전방 범퍼 좌우측 및 후방 범퍼 좌우측 각각에 4개가 설치되고, 또한 상기 외부 UWB 모듈은 무지향성 안테나를 포함하고,
    상기 내부 UWB 모듈은 차량의 내부 운전석, 조수석, 우측 및 좌측 후방 좌석으로 각각 펄스신호를 송수신하도록 4개가 설치되고, 또한 상기 내부 UWB 모듈은 지향성 안테나 및 무지향성 안테나를 포함하며,
    상기 UWB 통신 명령에 포함된 통신 모드의 종류에 기초하여 차량의 외부 또는 내부에 대해 UWB 통신을 수행하는 단계는,
    복수의 상기 외부 UWB 모듈 및 복수의 상기 내부 UWB 모듈 중 적어도 하나에 통신명령을 전송하여 각 UWB모듈들이 통신명령에 따라 통신모드를 판단하여 해당 통신모드로 전환하도록 하며,
    상기 UWB 통신 명령이 외부 통신 모드를 포함하는 경우,
    복수의 상기 외부 UWB 모듈 및 복수의 상기 내부 UWB 모듈에 통신명령을 전송하고, 복수의 상기 외부 UWB 모듈의 무지향성 안테나 및 내부 UWB 모듈의 무지향성 안테나를 이용하여 차량 외부에 대한 통신을 수행하고, 또한, 복수의 상기 외부 UWB 모듈의 무지향성 안테나 및 내부 UWB 모듈의 무지향성 안테나를 이용하여 송신한 펄스 신호와, 수신한 반사 신호 사이의 타이밍 차이에 기초한 복수의 ToF(Time of Flight) 데이터를 조합하여 차량 외부의 대상에 대한 측위 및 측거를 수행하고,
    상기 UWB 통신 명령이 내부 통신 모드를 포함하는 경우,
    복수의 상기 내부 UWB 모듈에만 통신명령을 전송하고, 복수의 상기 내부 UWB 모듈의 지향성 안테나를 이용하여 차량 내부의 특정 좌석이나 방향을 향해 펄스 신호를 송신하고, 또한, 복수의 상기 내부 UWB 모듈의 지향성 안테나를 이용하여 송신한 펄스 신호와, 수신한 반사 신호 사이의 타이밍 차이에 기초한 복수의 ToF(Time of Flight) 데이터를 조합하여 차량 내부의 승객탑승을 인식하는,
    UWB 모듈을 이용한 차량 통신 방법.
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