KR102596228B1 - Speed Measuring Device and Method Thereof - Google Patents
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Abstract
일 실시예에 따른 속도 측정 장치는, 휠의 회전 속도 측정을 간편히 하기 위해, 휠에 설치 가능하고, 일정 방향의 편파(Polarization) 특성을 갖는 송신 안테나를 통해 편파 신호를 송신하는 통신 모듈 및 상기 편파 신호를 수신하는 수신 안테나 및 상기 편파 신호의 전계 강도를 측정하는 전계 강도 측정기를 포함하고, 미리 정해진 상기 휠의 원주 및 상기 편파 신호의 전계 강도를 기초로 상기 휠의 회전 속도를 산출하는 수신 단말기를 포함한다.A speed measuring device according to an embodiment includes a communication module that can be installed on a wheel and transmits a polarized signal through a transmission antenna with polarization characteristics in a certain direction in order to easily measure the rotational speed of the wheel, and the polarization signal. A receiving terminal including a receiving antenna for receiving a signal and a field strength meter for measuring the electric field strength of the polarized signal, and calculating the rotational speed of the wheel based on a predetermined circumference of the wheel and the electric field strength of the polarized signal. Includes.
Description
본 발명은 속도 측정 장치 및 그 방법에 관한 발명으로서, 휠에 설치 가능한 통신 모듈을 이용하여 휠의 회전 속도를 측정하고, 이동체의 이동 속도를 측정하는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a speed measuring device and method, and relates to a technology for measuring the rotational speed of a wheel and the moving speed of a moving object using a communication module that can be installed on the wheel.
일반적으로 차량 또는 이동체에 포함된 휠의 회전 속도를 측정하기 위해 마그네틱 엔코더와 센서를 포함하는 속도계가 이용된다. 또한, 차량 또는 이동체의 이동 속도를 측정하기 위해 위치 인식 장치(GPS 장치)가 이용되기도 한다. 즉, GPS 좌표와 이동 시간을 이용하여 이동 속도를 계산할 수 있다.Generally, a speedometer including a magnetic encoder and a sensor is used to measure the rotational speed of a wheel included in a vehicle or moving object. Additionally, a location recognition device (GPS device) is sometimes used to measure the moving speed of a vehicle or moving object. In other words, the movement speed can be calculated using GPS coordinates and movement time.
그러나 속도 센서 또는 GPS 장치를 갖추기 않은 이동체에 대한 속도를 측정하기 위해서는 이러한 속도 측정 장치를 별도로 설치해야 한다. 예를 들면, 자전거, 손수레, 퀵보드 등 저가의 이동체는 일반적으로 속도 측정 장치를 포함하지 않는다.However, in order to measure the speed of a moving object that is not equipped with a speed sensor or GPS device, such a speed measuring device must be installed separately. For example, low-cost vehicles such as bicycles, carts, and quickboards generally do not include speed measuring devices.
그런데, 기존의 속도 측정 장치는 상대적으로 고가에 해당하기 때문에, 저렴한 비용으로 쉽게 설치할 수 없고, 특정 속도 측정 장치의 경우 설치를 위해 이동체의 구조를 변경해야 하는 문제가 있다.However, because existing speed measuring devices are relatively expensive, they cannot be easily installed at low cost, and in the case of specific speed measuring devices, there is a problem that the structure of the moving object must be changed for installation.
본 발명은 이동체의 휠에 설치 가능한 간단한 통신 모듈 및 사용자의 단말기를 이용하여 휠의 회전 속도 및 이동체의 이동 속도를 측정할 수 있는 속도 측정 장치 및 그 방법을 제공한다.The present invention provides a speed measuring device and method that can measure the rotation speed of a wheel and the moving speed of a moving object using a simple communication module that can be installed on the wheel of a moving object and a user's terminal.
구체적으로, 본 발명은 통신 모듈에 포함된 송신 안테나와 수신 단말기에 포함된 수신 안테나의 편파 특성을 이용하여 휠의 회전 속도 및 이동체의 이동 속도를 측정할 수 있는 속도 측정 장치 및 그 방법을 제공한다.Specifically, the present invention provides a speed measurement device and method that can measure the rotational speed of a wheel and the moving speed of a moving object using the polarization characteristics of the transmitting antenna included in the communication module and the receiving antenna included in the receiving terminal. .
일 실시예에 따른 속도 측정 장치는 휠에 설치 가능하고, 일정 방향의 편파(Polarization) 특성을 갖는 송신 안테나를 통해 편파 신호를 송신하는 통신 모듈; 및 상기 편파 신호를 수신하는 수신 안테나 및 상기 편파 신호의 전계 강도를 측정하는 전계 강도 측정기를 포함하고, 미리 정해진 상기 휠의 원주 및 상기 편파 신호의 전계 강도를 기초로 상기 휠의 회전 속도를 산출하는 수신 단말기;를 포함할 수 있다.A speed measuring device according to an embodiment includes a communication module that can be installed on a wheel and transmits a polarized signal through a transmission antenna having polarization characteristics in a certain direction; And a receiving antenna that receives the polarized signal and a field strength meter that measures the electric field strength of the polarized signal, and calculating the rotation speed of the wheel based on a predetermined circumference of the wheel and the electric field strength of the polarized signal. It may include a receiving terminal;
또한, 상기 수신 단말기는 상기 휠의 회전에 따라 편파 방향이 변화되는 상기 편파 신호를 수신하고, 상기 편파 신호의 편파 방향 변화에 의한 상기 전계 강도의 변화를 기초로 상기 휠의 1회전 주기를 산출할 수 있다.In addition, the receiving terminal receives the polarized signal whose polarization direction changes as the wheel rotates, and calculates one rotation period of the wheel based on the change in the electric field intensity due to the change in the polarization direction of the polarized signal. You can.
또한, 상기 수신 단말기는 디스플레이;를 더 포함하고, 상기 휠의 현재 회전 속도 정보, 상기 휠의 최고 회전 속도 정보 및 상기 휠의 회전 수에 기초한 이동 거리 정보 중 적어도 하나를 상기 디스플레이에 표시할 수 있다.In addition, the receiving terminal further includes a display, and can display at least one of current rotation speed information of the wheel, maximum rotation speed information of the wheel, and movement distance information based on the number of rotations of the wheel on the display. .
또한, 상기 수신 안테나는 상기 송신 안테나와 동일한 편파 특성을 가질 수 있다.Additionally, the receiving antenna may have the same polarization characteristics as the transmitting antenna.
또한, 상기 송신 안테나 및 상기 수신 안테나는 선형 편파, 원형 편파, 타원형 편파 중 어느 하나의 편파 특성을 가질 수 있다.Additionally, the transmitting antenna and the receiving antenna may have polarization characteristics of any one of linear polarization, circular polarization, and elliptical polarization.
또한, 상기 통신 모듈은 블루투스 모듈일 수 있다.Additionally, the communication module may be a Bluetooth module.
일 실시예에 따른 속도 측정 방법은, 수신 안테나를 포함하는 수신 단말기가, 일정 방향의 편파(Polarization) 특성을 갖는 송신 안테나를 포함하고 휠에 설치되는 통신 모듈로부터 편파 신호를 수신하는 단계; 상기 수신 단말기가, 상기 수신한 편파 신호의 전계 강도를 측정하는 단계; 및 상기 수신 단말기가, 미리 정해진 상기 휠의 원주 및 상기 편파 신호의 전계 강도를 기초로 상기 휠의 회전 속도를 산출하는 단계;를 포함할 수 있다.A speed measurement method according to an embodiment includes the steps of a receiving terminal including a receiving antenna receiving a polarized signal from a communication module installed on a wheel and including a transmitting antenna having polarization characteristics in a certain direction; Measuring, by the receiving terminal, the electric field strength of the received polarized signal; and calculating, by the receiving terminal, the rotational speed of the wheel based on a predetermined circumference of the wheel and the electric field strength of the polarized signal.
또한, 상기 편파 신호를 수신하는 단계는, 상기 휠의 회전에 따라 편파 방향이 변화되는 상기 편파 신호를 수신하는 단계;를 포함하고, 상기 전계 강도를 측정하는 단계는, 상기 편파 신호의 편파 방향 변화에 의한 상기 전계 강도의 변화를 측정하는 단계;를 포함할 수 있다.In addition, the step of receiving the polarization signal includes receiving the polarization signal whose polarization direction changes as the wheel rotates, and the step of measuring the electric field strength includes changing the polarization direction of the polarization signal. It may include; measuring the change in the electric field intensity by.
또한, 상기 휠의 회전 속도를 산출하는 단계는, 상기 편파 신호의 전계 강도의 변화를 기초로 상기 휠의 1회전 주기를 산출하는 단계; 및 상기 미리 정해진 상기 휠의 원주 및 상기 휠의 1회전 주기를 기초로 상기 휠의 회전 속도를 산출하는 단계;를 포함할 수 있다.In addition, calculating the rotation speed of the wheel may include calculating one rotation period of the wheel based on a change in the electric field strength of the polarization signal; and calculating the rotational speed of the wheel based on the predetermined circumference of the wheel and one rotation period of the wheel.
또한, 일 실시예에 따른 속도 측정 방법은, 상기 수신 단말기가, 상기 휠의 현재 회전 속도 정보, 상기 휠의 최고 회전 속도 정보 및 상기 휠의 회전 수에 기초한 이동 거리 정보 중 적어도 하나를 디스플레이에 표시하는 단계;를 더 포함할 수 있다.In addition, the speed measurement method according to one embodiment includes the receiving terminal displaying at least one of current rotation speed information of the wheel, maximum rotation speed information of the wheel, and movement distance information based on the number of rotations of the wheel on the display. It may further include a step of doing so.
또한, 상기 수신 안테나는 상기 송신 안테나와 동일한 편파 특성을 가질 수 있다.Additionally, the receiving antenna may have the same polarization characteristics as the transmitting antenna.
또한, 상기 송신 안테나 및 상기 수신 안테나는 선형 편파, 원형 편파, 타원형 편파 중 어느 하나의 편파 특성을 가질 수 있다.Additionally, the transmitting antenna and the receiving antenna may have polarization characteristics of any one of linear polarization, circular polarization, and elliptical polarization.
또한, 상기 통신 모듈은 블루투스 모듈일 수 있다.Additionally, the communication module may be a Bluetooth module.
일 실시예에 따른 수신 단말기는, 일정 방향의 편파(Polarization) 특성을 갖는 송신 안테나를 포함하고 휠에 설치되는 통신 모듈로부터 편파 신호를 수신하는 수신 안테나; 상기 수신한 편파 신호의 전계 강도를 측정하는 전계 강도 측정기; 및 미리 정해진 상기 휠의 원주 및 상기 편파 신호의 전계 강도를 기초로 상기 휠의 회전 속도를 산출하는 제어부;를 포함할 수 있다.A receiving terminal according to an embodiment includes a receiving antenna that includes a transmitting antenna with polarization characteristics in a certain direction and receives a polarized signal from a communication module installed on a wheel; a field strength meter that measures the electric field strength of the received polarized signal; and a control unit that calculates the rotational speed of the wheel based on a predetermined circumference of the wheel and the electric field strength of the polarization signal.
또한, 상기 제어부는 상기 휠의 회전에 따라 편파 방향이 변화되는 상기 편파 신호의 전계 강도를 측정하도록 상기 전계 강도 측정기를 제어하고, 상기 편파 신호의 편파 방향 변화에 따른 상기 전계 강도의 변화를 기초로 상기 휠의 1회전 주기를 산출할 수 있다.In addition, the control unit controls the electric field strength meter to measure the electric field strength of the polarized signal whose polarization direction changes as the wheel rotates, and based on the change in the electric field strength according to the change in the polarization direction of the polarized signal. One rotation period of the wheel can be calculated.
또한, 일 실시예에 따른 수신 단말기는, 디스플레이;를 더 포함하고,In addition, the receiving terminal according to one embodiment further includes a display,
상기 휠의 현재 회전 속도 정보, 상기 휠의 최고 회전 속도 정보 및 상기 휠의 회전 수에 기초한 이동 거리 정보 중 적어도 하나를 상기 디스플레이에 표시할 수 있다.At least one of information on the current rotation speed of the wheel, information on the maximum rotation speed of the wheel, and information on moving distance based on the number of rotations of the wheel may be displayed on the display.
일 실시예에 따른 속도 측정 장치 및 그 방법에 의하면, 휠에 간단히 설치 가능한 통신 모듈 및 사용자의 단말기를 이용하므로, 이동체의 속도 측정을 위한 비용을 절감할 수 있고, 속도 측정의 편의성을 증대시킬 수 있다.According to the speed measurement device and method according to an embodiment, the cost for measuring the speed of a moving object can be reduced and the convenience of speed measurement can be increased by using a communication module that can be easily installed on the wheel and the user's terminal. there is.
또한, 일 실시예에 따른 속도 측정 장치 및 그 방법에 의하면, 휠의 종류에 상관없이 휠의 회전 속도를 측정할 수 있다.Additionally, according to the speed measuring device and method according to an embodiment, the rotational speed of the wheel can be measured regardless of the type of wheel.
도 1은 일 실시예에 따른 속도 측정 장치를 이용하여 휠의 회전 속도를 측정하는 것을 개념적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 2 는 일 실시예에 따른 속도 측정 장치의 구성도이다.
도 3 내지 도 6은 안테나의 편파를 설명하기 위한 도면이다.
도 7 및 도 8은 일 실시예에 따른 속도 측정 방법을 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 속도 측정 방법의 순서도이다.1 is a diagram conceptually illustrating measuring the rotational speed of a wheel using a speed measuring device according to an embodiment.
Figure 2 is a configuration diagram of a speed measuring device according to an embodiment.
3 to 6 are diagrams for explaining polarization of an antenna.
7 and 8 are diagrams for specifically explaining a speed measurement method according to an embodiment.
Figure 9 is a flowchart of a speed measurement method according to one embodiment.
본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 예이며, 본 출원의 출원 시점에 있어서 본 명세서의 실시 예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.The embodiments described in this specification and the configuration shown in the drawings are preferred examples of the disclosed invention, and at the time of filing this application, there may be various modifications that can replace the embodiments and drawings in this specification.
또한, 본 명세서에서 사용한 용어는 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 개시된 발명을 제한 및/또는 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. Additionally, the terms used in this specification are used to describe embodiments and are not intended to limit and/or limit the disclosed invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.
본 명세서에서, "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않으며, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않는다.In this specification, terms such as “comprise,” “provide,” or “have” are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification. The existence or addition of other features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not excluded in advance, and the components are not limited by the above terms.
또한, "~부", "~기", "~블록", "~부재", "~모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미할 수 있다. 예를 들어, 상기 용어들은 적어도 하나의 하드웨어/메모리에 저장된 적어도 하나의 소프트웨어 또는 프로세서에 의하여 처리되는 적어도 하나의 프로세스를 의미할 수 있다.Additionally, terms such as "~unit", "~unit", "~block", "~member", and "~module" may refer to a unit that processes at least one function or operation. For example, the terms may mean at least one process processed by a processor or at least one software stored in at least one hardware/memory.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 개시된 발명의 일 실시예가 상세하게 설명된다. 첨부된 도면에서 제시된 동일한 참조번호 또는 부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부품 또는 구성요소를 나타낼 수 있다.Hereinafter, an embodiment of the disclosed invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The same reference numbers or symbols shown in the accompanying drawings may indicate parts or components that perform substantially the same function.
도 1은 일 실시예에 따른 속도 측정 장치를 이용하여 휠의 회전 속도를 측정하는 것을 개념적으로 설명하기 위한 도면이다. 도 2 는 일 실시예에 따른 속도 측정 장치의 구성도이다.1 is a diagram conceptually illustrating measuring the rotational speed of a wheel using a speed measuring device according to an embodiment. Figure 2 is a configuration diagram of a speed measuring device according to an embodiment.
도 1 및 도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 속도 측정 장치(10)는 휠(100)에 설치 가능한 통신 모듈(200) 및 수신 단말기(300)를 포함한다.Referring to Figures 1 and 2, the
통신 모듈(200)은 수신 단말기(300)와 무선 통신이 가능한 통신 모듈로서 다양한 통신 방식에 기반한 통신 모듈일 수 있다. 예를 들면, 통신 모듈(200)은 블루투스(Bluetooth) 모듈, 와이파이(Wi-Fi) 모듈, 지그비(Zibee) 모듈 등일 수 있다. 복수의 장치간 연결을 위해 블루투스 모듈이 보편적으로 사용되고 있고, 저렴한 가격 및 설치의 용이성을 고려할 때, 통신 모듈(200)은 블루투스 모듈로 마련되는 것이 바람직할 수 있다. 이하에서는 통신 모듈(200)이 블루투스 모듈인 것으로 하여 설명한다.The
통신 모듈(200)은 휠(100)에 설치되고, 일정 방향의 편파(Polarization) 특성을 갖는 송신 안테나(210)를 통해 편파 신호를 송신할 수 있다. 송신 제어부(220)는 송신 안테나(210)의 작동을 제어할 수 있다.The
송신 제어부(220)는 송신 안테나(210)의 작동을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 프로세서를 포함할 수 있다. 또한, 통신 모듈(200)은 송신 안테나(210) 및 송신 제어부(220)에 전원을 공급하는 배터리(미도시)를 포함할 수 있다.The
한편, 송신 안테나(210)의 편파 방향은 휠(100)의 회전에 따라 변할 수 있다. 송신 안테나(210)의 편파 방향에 따라 수신 단말기(300)가 수신하는 편파 신호의 전계 강도가 다르게 측정될 수 있다. 수신 단말기(300)는 미리 정해진 휠(100)의 원주 및 수신되는 편파 신호의 전계 강도의 변화를 이용하여 휠(100)의 회전 속도를 산출할 수 있고, 휠(100)의 회전 속도에 따른 이동체의 이동 속도를 산출할 수 있다. 이에 대해서는 도 7 내지 도 9에서 보다 자세히 설명한다.Meanwhile, the polarization direction of the transmitting
수신 단말기(300)는 통신 모듈(200)로부터 신호를 수신하여 데이터 처리할 수 있는 장치로서, 휴대 전화기, PMP(Portable Multimedia Player), 디지털 방송 플레이어, PDA(Personal Digital Assistant), 음악 파일 재생기(예컨대, MP3 플레이어), 휴대 게임 단말기, 태블릿 PC 및 스마트폰(Smart Phone) 등 다양한 장치로 구현될 수 있다.The receiving
즉, 통신 모듈(200)과 호환될 수 있는 장치이면 어떠한 장치라도 수신 단말기(300) 역할을 수행할 수 있다. 예를 들면, 통신 모듈(200)이 블루투스 모듈이고, 수신 단말기(300)는 사용자가 소지하고 있는 것으로서 블루투스 통신이 가능한 스마트 폰일 수 있다.That is, any device that is compatible with the
한편, 수신 단말기(300)는 수신 안테나(310), 전계 강도 측정기(320), 디스플레이(330), 메모리(340) 및 제어부(350)를 포함할 수 있다.Meanwhile, the receiving
수신 안테나(310)는 송신 안테나(210)와 동일한 편파 특성을 갖는 안테나에 해당한다. 송신 안테나(210)가 송신한 신호를 수신 안테나(310)가 손실 없이 수신하기 위해서는 송신 안테나(210)와 수신 안테나(310)의 편파 특성이 동일해야 한다.The receiving
전계 강도 측정기(320)는 수신 안테나(310)를 통해 수신된 편파 신호의 전계 강도를 측정할 수 있다. 전계 강도는 수신 안테나(310)에 들어온 전기장의 크기를 의미한다. 전계 강도는 송신 안테나(210)와 수신 안테나(310)의 편파 방향이 동일할 경우 크게 측정된다.The electric
안테나의 편파 특성 및 전계 강도에 관해서는 이하 도 3 내지 도 6에서 자세히 설명한다.The polarization characteristics and electric field strength of the antenna will be described in detail in FIGS. 3 to 6 below.
디스플레이(330)는 다양한 정보를 화면으로 표시할 수 있다. 디스플레이(330)는 제어부(350)에서 처리되는 정보를 표시할 수 있다. 구체적으로, 디스플레이(330)는 제어부(350)의 제어에 따라 전계 강도 정보, 휠(100)의 현재 회전 속도 정보, 휠(100)의 최고 회전 속도 정보 및 휠(100)의 회전 수에 기초한 이동 거리 정보 중 적어도 하나를 표시할 수 있다.The
이러한 디스플레이(330)는 액정 디스플레이(liquid crystal display), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystaldisplay), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode), 플렉시블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display) 등으로 구현될 수 있다. 또한, 디스플레이(310)는 터치 패널을 포함하여 입력 장치로도 사용될 수 있다.This
메모리(340)는 수신 단말기(300)의 작동을 제어하기 위한 프로그램 및 데이터를 기억/저장할 수 있다. 또한, 메모리(340)는 수신 안테나(310)에서 수신된 신호를 처리하기 위한 프로그램 또는 어플리케이션을 저장할 수 있다.The
또한, 메모리(340)는 입/출력되는 데이터(예를 들어, 메시지, 정지 영상, 동영상 등)를 저장할 수 있다. 이러한 메모리(340)는 S-램(Static Random Access Memory, S-RAM), D-램(Dynamic Random Access Memory) 등과 같은 휘발성 메모리, 데이터를 장기간 저장하기 위한 롬(Read Only Memory), 이피롬(Erasable Programmable Read Only Memory: EPROM), 이이피롬(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory: EEPROM) 등과 같은 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다.Additionally, the
제어부(350)는 수신 단말기(300)의 작동을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 프로세서를 포함할 수 있다. 프로세서는 논리 회로와 연산 회로를 포함할 수 있으며, 메모리(340)로부터 제공된 프로그램 또는 어플리케이션에 따라 데이터를 처리하고, 처리 결과에 따라 제어 신호를 생성할 수 있다.The
또한, 프로세서와 메모리(340)는 별도의 칩으로 구현되거나, 단일의 칩으로 구현될 수 있다. 제어부(350)는 복수의 프로세서와 복수의 메모리를 포함할 수도 있다.Additionally, the processor and
제어부(350)는 수신 안테나(310)에서 수신된 편파 신호의 전계 강도 및 미리 정해진 휠(100)의 원주를 기초로 휠(100)의 회전 속도를 산출할 수 있다. 통신 모듈(200)에 포함된 송신 안테나(210)의 편파 방향은 휠(100)의 회전에 따라 변화하고, 그에 따라 수신 안테나(310)에서 수신되는 편파 신호의 전계 강도도 변화된다. 제어부(350)는 수신되는 편파 신호의 전계 강도의 변화를 기초로 휠(100)의 1회전 주기를 산출할 수 있다.The
휠(100)의 원주는 미리 정해져 있고, 휠(100)의 1회전 주기에 대한 정보가 산출되므로, 휠(100)의 회전 속도가 산출될 수 있다. 그에 따라 휠(100)의 회전에 의해 이동하는 이동체의 이동 속도도 산출될 수 있다.Since the circumference of the
이와 같이, 블루투스 모듈과 같은 간단한 통신 모듈을 휠에 설치하고, 휠의 회전에 따라 편파 방향이 변화하는 안테나의 특성을 이용하여 휠의 회전 속도 및 이동체의 이동 속도가 측정될 수 있다.In this way, a simple communication module such as a Bluetooth module can be installed on the wheel, and the rotational speed of the wheel and the moving speed of the moving object can be measured using the characteristic of the antenna in which the polarization direction changes as the wheel rotates.
휠의 종류에 관계없이 안테나 신호를 송신하는 통신 모듈(200)을 설치할 수 있고, 수신 단말기(300)는 통신 모듈(200)과 통신 및 신호 처리가 가능한 장치로서 특별한 제한이 없는 바, 종래 기술에 비해 매우 간단히 속도 측정 장치(10)의 구현이 가능하다.Regardless of the type of wheel, a
도 3 내지 도 6은 안테나의 편파를 설명하기 위한 도면이다.3 to 6 are diagrams for explaining polarization of an antenna.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 안테나에 의한 전기장의 궤적이 도시되어 있다. 편파는 전자기파의 진행방향에 대한 전계 또는 전기장(E field)의 극성 방향을 의미한다. 안테나마다 고유의 편파형태를 갖고 있다. 편파는 선형(직선) 편파, 원형 편파, 타원형 편파로 분류될 수 있다.3 to 6, the trajectory of the electric field caused by the antenna is shown. Polarization refers to the polarity direction of the electric field or electric field (E field) in the direction of electromagnetic wave travel. Each antenna has its own polarization pattern. Polarization can be classified into linear (straight) polarization, circular polarization, and elliptical polarization.
또한, 편파 방향은 지표면에 대한 전기장의 방향을 의미할 수 있다. 구체적으로, 수평 편파는 전기장이 지표면과 평행한 방향으로 진동하면서 진행하는 전파를 의미하고, 수직 편파는 전기장이 지표면과 수직한 방향으로 진동하면서 진행하는 전파를 의미한다.Additionally, the polarization direction may refer to the direction of the electric field with respect to the ground surface. Specifically, horizontal polarization refers to radio waves that propagate while the electric field oscillates in a direction parallel to the ground surface, and vertical polarization refers to propagation that propagates while the electric field oscillates in a direction perpendicular to the ground surface.
특히, 도 4를 참조하면, 송신 안테나(210)가 송신한 신호를 수신 안테나(310)가 손실 없이 수신하기 위해서는 송신 안테나(210)와 수신 안테나(310)의 편파 특성이 동일해야 한다.In particular, referring to FIG. 4, in order for the receiving
다시 말해, 송신 안테나(210)의 편파 방향과 수신 안테나(310)의 편파 방향이 동일한 경우, 수신 안테나(310)에서 수신되는 편파 신호의 전계 강도가 크게 측정될 수 있다.In other words, when the polarization direction of the transmitting
예를 들면, 송신 안테나(210)의 편파 특성이 수직 편파인 경우, 수신 안테나(310)의 편파 특성 또한 수직 편파이어야 신호를 수신이 원활할 수 있다. 또한, 송신 안테나(210)의 설치 방향에 따라 편파 방향이 달라질 수 있다. 수직 편파를 송신하는 송신 안테나(210)가 지표면과 45도 각도로 기울어지는 경우, 수직 편파를 수신하는 수신 안테나(310)에서 수신되는 신호의 크기(전계 강도)는 송신 안테나(210)가 기울어져 있지 않을 때 수신되는 신호의 크기보다 작다. 따라서 송신 안테나(210)의 편파 방향과 수신 안테나(310)의 편파 방향이 수직인 경우, 신호의 송수신이 원활하지 않게 된다.For example, if the polarization characteristic of the transmitting
원형 편파와 타원형 편파의 경우에도 안테나가 지표면을 기준으로 일정 각도로 기울어지면 편파 방향이 달라질 수 있을 것이다.Even in the case of circular polarization and elliptical polarization, the polarization direction may change if the antenna is tilted at a certain angle with respect to the ground surface.
도 7 및 도 8은 일 실시예에 따른 속도 측정 방법을 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.7 and 8 are diagrams for specifically explaining a speed measurement method according to an embodiment.
먼저, 수신 단말기(300)에 포함된 수신 안테나(310)는 수직 편파 특성을 갖고, 수직 단말기(300)의 이동 또는 회전은 없는 것으로 가정한다.First, it is assumed that the receiving
도 7을 참조하면, 휠(100)이 회전하지 않는 상태(T0)에서, 수직 편파 특성을 갖는 송신 안테나(210)를 포함하는 통신 모듈(200)이 휠(100)에 설치될 수 있다. 송신 안테나(210)는 수직 편파 방향(전기장의 진동 방향이 지표면과 수직)의 편파 신호를 송신하고, 송신 안테나(210)와 수신 안테나(310)의 편파 방향이 동일하므로, 수신 안테나(310)를 통해 수신되는 편파 신호의 전계 강도(E)가 최대값으로 측정된다.Referring to FIG. 7 , when the
이후, 휠(100)이 45도 회전하면(T1), 송신 안테나(210)가 기울어진 만큼 편파 방향이 변하게 된다. 즉, 송신 안테나(210)의 편파 방향이 45도 기울어진다. 수신 안테나(310)의 편파 방향은 지표면과 수직이므로, 송신 안테나(210)의 편파 방향과 수신 안테나(310)의 편파 방향이 45도만큼 어긋나게 된다. 따라서 수신 안테나(310)에서 수신되는 편파 신호의 전계 강도는 작아진다.Thereafter, when the
휠(100)이 다시 45도만큼 회전하면(T2), 송신 안테나(210)와 수신 안테나(310)의 편파 방향이 서로 수직이 되고, 그에 따라 수신 안테나(310)에서 수신되는 편파 신호의 전계 강도는 최소값으로 측정된다.When the
휠(100)이 다시 45도만큼 회전하면(T3), 송신 안테나(210)의 편파 방향과 수신 안테나(310)의 편파 방향이 45도만큼 어긋나게 되므로, T2일 때와 같은 크기의 전계 강도가 측정될 수 있다.When the
이와 같이, 수신 안테나(310)에서 수신되는 편파 신호의 전계 강도는 휠(100)의 회전에 따라 최대값과 최소값을 반복하면서 측정될 수 있다. 시간에 따라 지속적으로 측정되는 전계 강도는 사인파(Sine wave) 형태를 갖게 된다.In this way, the electric field strength of the polarized signal received at the receiving
도 8을 참조하면, 수신 단말기(300)의 제어부(350)는 휠(100)의 회전에 따라 변화하는 편파 신호의 전계 강도를 기초로 휠(100)의 1회전 주기를 산출할 수 있다. 휠(100)의 1회전 주기는 휠의 회전 속도에 따라 길어지거나 짧아진다. 따라서 휠(100)의 1회전 주기와 휠(100)의 원주로부터 휠(100)의 회전 속도 및/또는 각속도가 산출될 수 있다. 이는 간단한 수학식(속도 = 거리/시간)에 의해 도출된다. 즉, 다음과 같은 수학식에 의해 휠(100)의 회전 속도를 계산할 수 있다.Referring to FIG. 8 , the
휠(100)의 1회전 속도 = 휠(100)의 원주/휠(100)의 1회전 주기1 rotation speed of
휠(100)의 1회전 주기는 수신 안테나(310)로 수신되는 편파 신호의 전계 강도의 변화 주기와 동일한 것으로 취급할 수 있다. 수신 단말기(300)에 의해 측정되는 전계 강도의 사인파 주기가 짧은 경우, 휠(100)의 1회전 주기도 짧은 것이 되고, 휠(100)의 회전 속도도 상대적으로 빠른 것이 된다.One rotation period of the
수신 단말기(300)의 제어부(350)는 상술한 방법으로 휠(100)의 회전 속도 및 휠(100)에 의해 이동하는 이동체의 이동 속도를 산출할 수 있다. 또한, 제어부(350)는 휠의 현재 회전 속도 정보, 휠의 최고 회전 속도 정보 및 휠의 회전 수에 기초한 이동 거리 정보 중 적어도 하나를 표시하도록 디스플레이(330)를 제어할 수 있다.The
도 9는 일 실시예에 따른 속도 측정 방법의 순서도이다.Figure 9 is a flowchart of a speed measurement method according to one embodiment.
도 9를 참조하면, 일정 방향의 편파 특성을 갖는 송신 안테나(210)를 포함하는 통신 모듈(200)이 휠(100)에 설치되고, 송신 안테나(210)를 통해 편파 신호를 송신한다(610). 이후 휠(100)의 회전에 따라 송신 안테나(210)의 편파 방향이 변화된다(620). 수신 단말기(300)는 수신 안테나(310)를 포함하고, 수신 안테나(310)는 통신 모듈(200)에 의해 송신된 편파 신호를 수신한다. 또한, 수신 단말기(300)는 수신되는 편파 신호의 전계 강도를 측정한다(630). 상술한 바와 같이, 수신되는 편파 신호의 전계 강도는 휠(100)의 회전에 따라 변화한다.Referring to FIG. 9, a
수신 단말기(300)의 제어부(350)는 미리 정해진 휠(100)의 원주 및 측정되는 전계 강도의 변화 주기를 기초로 휠(10)의 1회전 주기를 산출하고, 휠(100)의 회전 속도 및/또는 각속도를 산출한다(640). 또한, 수신 단말기(300)는 산출한 휠의 현재 회전 속도 정보, 휠의 최고 회전 속도 정보 및 휠의 회전 수에 기초한 이동 거리 정보 중 적어도 하나를 디스플레이(330)에 표시할 수 있다.The
이와 같이, 블루투스 모듈과 같은 간단한 통신 모듈을 휠에 설치하고, 휠의 회전에 따라 편파 방향이 변화하는 안테나의 특성을 이용하여 휠의 회전 속도 및 이동체의 이동 속도가 측정될 수 있다.In this way, a simple communication module such as a Bluetooth module can be installed on the wheel, and the rotational speed of the wheel and the moving speed of the moving object can be measured using the characteristic of the antenna in which the polarization direction changes as the wheel rotates.
또한, 휠의 종류에 관계없이 안테나 신호를 송신하는 통신 모듈을 설치할 수 있고, 수신 단말기는 통신 모듈과 통신 및 신호 처리가 가능한 장치로서 특별한 제한이 없는 바, 종래 기술에 비해 매우 간단히 속도 측정 장치의 구현이 가능하다.In addition, a communication module that transmits an antenna signal can be installed regardless of the type of wheel, and the receiving terminal is a device capable of communicating and processing signals with the communication module, so there are no special restrictions. Compared to the prior art, it is very simple to install a speed measuring device. Implementation is possible.
한편, 개시된 실시예들은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 저장하는 기록매체의 형태로 구현될 수 있다. 명령어는 프로그램 코드의 형태로 저장될 수 있으며, 프로세서에 의해 실행되었을 때, 프로그램 모듈을 생성하여 개시된 실시예들의 동작을 수행할 수 있다. 기록매체는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로 구현될 수 있다.Meanwhile, the disclosed embodiments may be implemented in the form of a recording medium that stores instructions executable by a computer. Instructions may be stored in the form of program code, and when executed by a processor, may create program modules to perform operations of the disclosed embodiments. The recording medium may be implemented as a computer-readable recording medium.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체로는 컴퓨터에 의하여 해독될 수 있는 명령어가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래쉬 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다. Computer-readable recording media include all types of recording media storing instructions that can be decoded by a computer. For example, there may be Read Only Memory (ROM), Random Access Memory (RAM), magnetic tape, magnetic disk, flash memory, optical data storage device, etc.
이상에서와 같이 첨부된 도면을 참조하여 개시된 실시예들을 설명하였다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고도, 개시된 실시예들과 다른 형태로 본 발명이 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 개시된 실시예들은 예시적인 것이며, 한정적으로 해석되어서는 안 된다.As described above, the disclosed embodiments have been described with reference to the attached drawings. A person skilled in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention can be practiced in forms different from the disclosed embodiments without changing the technical idea or essential features of the present invention. The disclosed embodiments are illustrative and should not be construed as limiting.
10: 속도 측정 장치
100: 휠
200: 통신 모듈
210: 송신 안테나
220: 송신 제어부
300: 수신 단말기
310: 수신 안테나
320: 전계 강도 측정기
330: 디스플레이
340: 메모리
350: 제어부10: Speed measuring device
100: wheel
200: communication module
210: Transmitting antenna
220: Transmission control unit
300: Receiving terminal
310: receiving antenna
320: electric field strength meter
330: display
340: memory
350: control unit
Claims (16)
상기 편파 신호를 수신하는 수신 안테나 및 상기 편파 신호의 전계 강도를 측정하는 전계 강도 측정기를 포함하고, 미리 정해진 상기 휠의 원주 및 상기 편파 신호의 전계 강도를 기초로 상기 휠의 회전 속도를 산출하는 수신 단말기;를 포함하는 속도 측정 장치.A communication module that can be installed on a wheel and transmits a polarized signal through a transmission antenna with polarization characteristics in a certain direction; and
A reception antenna comprising a receiving antenna for receiving the polarized signal and a field strength meter for measuring the electric field strength of the polarized signal, and calculating a rotational speed of the wheel based on a predetermined circumference of the wheel and the electric field strength of the polarized signal. A speed measuring device including a terminal.
상기 수신 단말기는
상기 휠의 회전에 따라 편파 방향이 변화되는 상기 편파 신호를 수신하고,
상기 편파 신호의 편파 방향 변화에 의한 상기 전계 강도의 변화를 기초로 상기 휠의 1회전 주기를 산출하는 속도 측정 장치. According to paragraph 1,
The receiving terminal is
Receiving the polarization signal whose polarization direction changes as the wheel rotates,
A speed measuring device that calculates one rotation period of the wheel based on a change in the electric field intensity due to a change in the polarization direction of the polarization signal.
상기 수신 단말기는
디스플레이;를 더 포함하고,
상기 휠의 현재 회전 속도 정보, 상기 휠의 최고 회전 속도 정보 및 상기 휠의 회전 수에 기초한 이동 거리 정보 중 적어도 하나를 상기 디스플레이에 표시하는 속도 측정 장치.According to paragraph 1,
The receiving terminal is
It further includes a display;
A speed measuring device that displays at least one of current rotational speed information of the wheel, maximum rotational speed information of the wheel, and moving distance information based on the number of rotations of the wheel on the display.
상기 수신 안테나는 상기 송신 안테나와 동일한 편파 특성을 갖는 속도 측정 장치.According to paragraph 1,
A speed measuring device wherein the receiving antenna has the same polarization characteristics as the transmitting antenna.
상기 송신 안테나 및 상기 수신 안테나는 선형 편파, 원형 편파, 타원형 편파 중 어느 하나의 편파 특성을 갖는 속도 측정 장치.According to paragraph 4,
The transmitting antenna and the receiving antenna have polarization characteristics of any one of linear polarization, circular polarization, and elliptical polarization.
상기 통신 모듈은 블루투스 모듈인, 속도 측정 장치.According to paragraph 1,
A speed measuring device wherein the communication module is a Bluetooth module.
상기 수신 단말기가, 상기 수신한 편파 신호의 전계 강도를 측정하는 단계;
상기 수신 단말기가, 미리 정해진 상기 휠의 원주 및 상기 편파 신호의 전계 강도를 기초로 상기 휠의 회전 속도를 산출하는 단계;를 포함하는 속도 측정 방법.A receiving terminal including a receiving antenna, receiving a polarized signal from a communication module installed on a wheel and including a transmitting antenna having polarization characteristics in a certain direction;
Measuring, by the receiving terminal, the electric field strength of the received polarized signal;
A speed measurement method comprising: calculating, by the receiving terminal, a rotational speed of the wheel based on a predetermined circumference of the wheel and an electric field strength of the polarized signal.
상기 편파 신호를 수신하는 단계는,
상기 휠의 회전에 따라 편파 방향이 변화되는 상기 편파 신호를 수신하는 단계;를 포함하고,
상기 전계 강도를 측정하는 단계는
상기 편파 신호의 편파 방향 변화에 의한 상기 전계 강도의 변화를 측정하는 단계;를 포함하는 속도 측정 방법.In clause 7,
The step of receiving the polarization signal is,
Receiving the polarization signal whose polarization direction changes as the wheel rotates,
The step of measuring the electric field strength is
A speed measurement method comprising: measuring a change in the electric field intensity due to a change in the polarization direction of the polarization signal.
상기 휠의 회전 속도를 산출하는 단계는
상기 편파 신호의 전계 강도의 변화를 기초로 상기 휠의 1회전 주기를 산출하는 단계; 및
상기 미리 정해진 상기 휠의 원주 및 상기 휠의 1회전 주기를 기초로 상기 휠의 회전 속도를 산출하는 단계;를 포함하는 속도 측정 방법.According to clause 8,
The step of calculating the rotational speed of the wheel is
calculating one rotation period of the wheel based on a change in electric field intensity of the polarization signal; and
Calculating the rotational speed of the wheel based on the predetermined circumference of the wheel and one rotation period of the wheel.
상기 수신 단말기가, 상기 휠의 현재 회전 속도 정보, 상기 휠의 최고 회전 속도 정보 및 상기 휠의 회전 수에 기초한 이동 거리 정보 중 적어도 하나를 디스플레이에 표시하는 단계;를 더 포함하는 속도 측정 방법.In clause 7,
The method further comprising: displaying, by the receiving terminal, at least one of current rotation speed information of the wheel, maximum rotation speed information of the wheel, and movement distance information based on the number of rotations of the wheel on a display.
상기 수신 안테나는 상기 송신 안테나와 동일한 편파 특성을 갖는, 속도 측정 방법.In clause 7,
The receiving antenna has the same polarization characteristics as the transmitting antenna.
상기 송신 안테나 및 상기 수신 안테나는 선형 편파, 원형 편파, 타원형 편파 중 어느 하나의 편파 특성을 갖는, 속도 측정 방법.According to clause 11,
The transmitting antenna and the receiving antenna have polarization characteristics of any one of linear polarization, circular polarization, and elliptical polarization.
상기 통신 모듈은 블루투스 모듈인, 속도 측정 방법.In clause 7,
A method of measuring speed, wherein the communication module is a Bluetooth module.
상기 수신한 편파 신호의 전계 강도를 측정하는 전계 강도 측정기; 및
미리 정해진 상기 휠의 원주 및 상기 편파 신호의 전계 강도를 기초로 상기 휠의 회전 속도를 산출하는 제어부;를 포함하는 수신 단말기.a receiving antenna that includes a transmitting antenna with polarization characteristics in a certain direction and receives a polarized signal from a communication module installed on the wheel;
an electric field intensity meter that measures the electric field strength of the received polarized signal; and
A receiving terminal comprising a control unit that calculates the rotational speed of the wheel based on a predetermined circumference of the wheel and the electric field strength of the polarization signal.
상기 제어부는
상기 휠의 회전에 따라 편파 방향이 변화되는 상기 편파 신호의 전계 강도를 측정하도록 상기 전계 강도 측정기를 제어하고,
상기 편파 신호의 편파 방향 변화에 따른 상기 전계 강도의 변화를 기초로 상기 휠의 1회전 주기를 산출하는 수신 단말기.According to clause 14,
The control unit
Controlling the electric field strength meter to measure the electric field strength of the polarized signal whose polarization direction changes as the wheel rotates,
A receiving terminal that calculates one rotation period of the wheel based on a change in the electric field intensity according to a change in the polarization direction of the polarization signal.
디스플레이;를 더 포함하고,
상기 휠의 현재 회전 속도 정보, 상기 휠의 최고 회전 속도 정보 및 상기 휠의 회전 수에 기초한 이동 거리 정보 중 적어도 하나를 상기 디스플레이에 표시하는 수신 단말기.According to clause 14,
It further includes a display;
A receiving terminal that displays at least one of current rotation speed information of the wheel, maximum rotation speed information of the wheel, and movement distance information based on the number of rotations of the wheel on the display.
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