KR102642926B1 - 태그, 태그 위치 결정 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 개시는 태그 및 태그가 태그 탐색 신호에 대한 응답 신호를 전송하는 방법 에 관한 것이다. 복수의 슬레이브 노드 중 적어도 하나로부터 상기 태그를 식별하기 위한 식별 데이터를 포함하는 상기 태그 탐색 신호를 수신하는 단계; 상기 수신된 태그 탐색 신호를 이용하여 상기 태그 내의 상기 에너지 저장 소자를 충전하는 단계; 상기 수신된 태그 탐색 신호로부터 상기 태그를 식별하기 위한 상기 식별 데이터를 획득하는 단계; 상기 획득된 식별 데이터가 상기 태그에 기 저장된 식별 정보와 일치하는지 여부를 결정하는 단계; 및 상기 에너지 저장 소자가 소정 수치 이상 충전되고 상기 획득된 식별 데이터가 상기 태그에 기 저장된 식별 정보와 일치하는 경우 상기 태그 탐색 신호에 대한 응답 신호를 출력하는 단계; 를 포함하는 응답 신호를 전송하는 방법을 개시한다.

Description

태그, 태그 위치 결정 장치 및 방법
본 개시는 위치 결정 장치 및 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 복수의 무선 디바이스들을 이용하여 태그의 위치를 결정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적인 위성 위치 확인 시스템과 함께, 실내 또는 실외에서 사물의 위치를 정확하게 결정하기 위한 기술 개발이 요구되고 있다. 현재 다양한 위치 결정 기술들이 개발되고 있고, 수동(Passive) RF 식별(Radio Frequency Identification, RFID) 태그 및 초광대역 마이크로파(Ultra WideBand Microwave) 신호를 사용하는 시스템이 가장 널리 사용되고 있다.
일반적으로 20mm 내지 50mm의 크기를 가지는 RFID 태그는 낮은 충전 주파수에서 전원 없이 동작할 수 있지만, 결정된 태그의 위치 정확성이 떨어지는 문제점이 있다. 또한, 내부에 전원을 포함하는 능동(Active) 태그를 이용하는 위치 결정 시스템의 경우 결정된 태그의 위치 정확도가 상대적으로 높다는 장점이 있지만, 태그 내부에 전원(Power Source)이 포함되므로, 능동 태그 자체의 크기가 커지는 문제점이 있었다.
일반적인 태그는 동작하기 위한 업 링크 및 다운 링크가 필요하고, 수신기를 포함하여야 하는 문제점이 있었다. 일반적인 위치 결정 시스템에서, 능동 태그는 동작하기 위해서는 전원이 필요하므로, 태그 내부에 전원이 포함됨에 따라 태그 자체의 사이즈가 커지는 문제점, 종래의 위치 결정 시스템이 결정한 태그의 위치 정확도가 낮고, 태그를 생산하기 위한 비용이 높아, 태그의 위치 결정을 위해 필요한 태그의 수를 확보하기 어렵다는 문제점이 있었다.
개시된 실시 예에 따르면, 태그, 태그의 위치를 결정하기 위한 장치 및 방법이 제공될 수 있다. 구체적으로, 무선 주파수 신호를 이용하는 태그 및 태그의 위치를 결정하기 위한 장치가 제공될 수 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 개시의 일 실시 예에 따라, 태그가 태그 탐색 신호에 대한 응답 신호를 전송하는 방법은 복수의 슬레이브 노드 중 적어도 하나로부터 상기 태그를 식별하기 위한 식별 데이터를 포함하는 상기 태그 탐색 신호를 수신하는 단계; 상기 수신된 태그 탐색 신호를 이용하여 상기 태그 내의 상기 에너지 저장 소자를 충전하는 단계; 상기 수신된 태그 탐색 신호로부터 상기 태그를 식별하기 위한 상기 식별 데이터를 획득하는 단계; 상기 획득된 식별 데이터가 상기 태그에 기 저장된 식별 정보와 일치하는지 여부를 결정하는 단계; 및 상기 에너지 저장 소자가 소정 수치 이상 충전되고 상기 획득된 식별 데이터가 상기 태그에 기 저장된 식별 정보와 일치하는 경우 상기 태그 탐색 신호에 대한 응답 신호를 출력하는 단계; 를 포함할 수 있다. 상기 태그 탐색 신호는 마스터 노드의 요청에 의해 상기 복수의 슬레이브 노드로부터 브로드 캐스팅될 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 개시의 또 다른 실시 예에 따라, 태그 탐색 신호에 대한 응답 신호를 전송하는 태그는 복수의 슬레이브 노드 중 적어도 하나로부터 상기 태그를 식별하기 위한 식별 데이터를 포함하는 상기 태그 탐색 신호를 수신하고, 상기 응답 신호를 출력하는 안테나; 에너지 저장 소자를 포함하고, 상기 수신된 태그 탐색 신호를 이용하여 상기 에너지 저장 소자를 충전하는 하베스터; 및 상기 수신된 태그 탐색 신호로부터 상기 식별 데이터를 획득하고, 상기 획득된 식별 데이터가 상기 태그에 기 저장된 식별 정보와 일치하는지 여부를 결정하며, 상기 에너지 저장 소자가 소정 수치 이상 충전되고 상기 획득된 식별 데이터가 상기 태그에 기 저장된 식별 정보와 일치하는 경우 상기 안테나를 통해 상기 제1 응답 신호를 출력하도록 제어하는 제어부; 를 포함할 수 있다.
상기 태그 탐색 신호는 마스터 노드의 요청에 의해 상기 복수의 슬레이브 노드로부터 브로드 캐스팅될 수 있다. 상기 제1 응답 신호는 상기 획득된 식별 데이터가 상기 태그에 기 저장된 식별 정보와 일치하고, 상기 에너지 저장 소자가 소정 수치 이상 충전되는 경우 출력될 수 있다. 상기 하베스터는 상기 태그 탐색 신호로부터 획득된 식별 데이터가 상기 태그에 기 저장된 식별 정보와 일치하지 않는 경우에도 상기 에너지 저장 소자를 충전할 수 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 개시의 일 실시 예에 따라, 위치 결정 시스템은 사용자 디바이스가 연결되는 마스터 노드, 복수의 슬레이브 노드들; 및 자체 식별 데이터를 포함하는 적어도 하나의 태그; 를 포함할 수 있다.
상기 마스터 노드는 복수의 슬레이브 노드들과 무선 또는 유선으로 연결되고, 상기 마스터 노드는 사용자 디바이스와 연결되며, 상기 마스터 노드 및 상기 복수의 슬레이브 노드들 각각은 자체의 태그 식별 정보를 포함하는 적어도 하나의 태그가 위치하는 공간에서 타겟 태그의 식별 데이터를 이용하여 변조되는 태그 탐색 신호를 출력할 수 있다.
상기 타겟 태그의 식별 데이터는 사용자 통신 인터페이스를 통하여 마스터 노드와 연결된 사용자 디바이스로부터 수신되고, 마스터 노드에 의해 상기 복수의 슬레이브 노드들로 전송될 수 있다.
상기 적어도 하나의 태그 각각은 식별 데이터를 이용하여 변조된 태그 탐색 신호를 수신하고, 수신된 태그 탐색 신호 또는 상기 태그가 위치하는 주변 환경 내에 위치하는 보조 충전 장치의 전력을 이용하여 태그 내의 에너지 저장 소자를 충전할 수 있다.
상기 적어도 하나의 태그 각각은 식별 데이터를 이용하여 변조된 태그 탐색 신호로부터 태그의 식별 데이터를 획득하고, 획득된 상기 식별 데이터가 태그에 기 저장된 식별 정보와 일치하는 경우, 응답 신호를 출력할 수 있다.
상기 마스터 노드 및 복수의 슬레이브 노드들 각각은 제1 응답 신호를 상기 적어도 하나의 태그로부터 수신하고, 상기 복수의 슬레이브 노드들 각각은 상기 적어도 하나의 태그로부터 수신된 제1 응답 신호를 이용하여 생성된 제2 응답 신호를 마스터 노드로 전송(retranslate)할 수 있다.
상기 마스터 노드는 상기 복수의 슬레이브 노드들 중 적어도 하나로부터 태그에서 생성된 제2 응답 신호를 수신하고, 상기 마스터 노드는 상기 복수의 슬레이브 노드들로부터 수신된 제2 응답 신호 및 상기 태그로부터 수신된 제1 응답 신호를 마스터 노드와 연결된 사용자 디바이스로 전송할 수 있다.
상기 제2 응답 신호는 제1 응답 신호 또는 제1 응답 신호의 도달 시간에 대한 정보를 포함할 수 있고, 제2 응답 신호는 상기 복수의 슬레이브 노드가 태그로부터 수신한 제1 응답 신호가 상기 마스터 노드로 재전송(retranslated)된 신호일 수 있다.
상기 사용자 디바이스는 수신된 제1 응답 신호 및 제2 응답 신호를 이용하여 적어도 하나의 태그가 위치하는 공간에서, 타겟 태그의 위치를 결정하고, 결정된 타겟 태그의 위치를 사용자에게 제공할 수 있다.
상기 마스터 노드는 수신된 제1 응답 신호 및 제2 응답 신호를 스스로 상기 적어도 하나의 태그가 위치하는 공간에서 타겟 태그의 위치를 결정하고, 결정된 타겟 태그의 위치를 상기 사용자 디바이스로 전송할 수 있다.
상기 마스터 노드는 전원부, 제어부, 통신부 및 사용자 통신 인터페이스를 포함할 수 있다. 상기 통신부는 응답 신호 수신부, 태그 탐색 신호 송신부 및 태그 탐색 요청 전송부를 더 포함할 수 있고, 상기 응답 신호 수신부는 태그로부터 수신되는 제1 응답 신호를 수신하는 제1 응답 신호 수신부 및 복수의 슬레이브 노드로부터 수신되는 제2 응답 신호를 수신하는 제2 응답 신호 수신부를 더 포함할 수 있다.
상기 마스터 노드는 안테나를 더 포함할 수 있고, 상기 안테나는 통신부에 포함된 응답 신호 수신부, 태그 탐색 신호 송신부, 태그 탐색 요청 전송부, 제1 응답 신호 수신부, 제2 응답 신호 수신부에 연결될 수 있다. 본 개시의 다른 실시 예에 의하면, 상기 통신부, 응답 신호 수신부, 태그 탐색 신호 송신부, 태그 탐색 요청 전송부, 제1 응답 신호 수신부, 제2 응답 신호 수신부는 각각 안테나를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 응답 신호 수신부는 제어부에 연결되고, 상기 응답 신호 수신부, 제1 응답 신호 수신부 및 제2 응답 신호 수신부는 태그 탐색 신호 송신부에 연결되며, 상기 태그 탐색 신호 송신부는 상기 제어부에 연결될 수 있다. 상기 제어부는 상기 사용자 통신 인터페이스에 더 연결될 수 있다.
상기 슬레이브 노드는 전원부, 제어부, 통신부를 포함할 수 있다. 상기 슬레이브 노드는 안테나를 더 포함할 수 있다. 상기 통신부는 제1 응답 신호 수신부, 태그 탐색 요청 수신부, 태그 탐색 신호 송신부, 제2 응답 신호 송신부를 더 포함할 수 있다. 상기 안테나는 제1 응답 신호 수신부, 태그 탐색 요청 수신부, 태그 탐색 신호 송신부, 제2 응답 신호 송신부에 연결될 수 있다. 상기 제2 응답 신호 송신부는 상기 제어부에 연결될 수 있고, 상기 제1 응답 신호 수신부는 상기 태그 탐색 신호 송신부에 연결될 수 있고, 상기 태그 탐색 신호 송신부는 상기 제어부에 연결될 수 있다. 상기 마스터 노드는 유선 또는 무선 링크를 통하여 복수의 슬레이브 노드들에 연결될 수 있다.
상기 태그는 하베스터, 응답 신호 전송부, 안테나 및 제어부를 포함할 수 있다. 상기 하베스터는 정류기(rectifier), 에너지 저장 소자(energy storage) 및 식별 데이터 획득부를 더 포함할 수 있다. 상기 정류기는 무선 주파수 진동 신호(radio frequency oscillations)를 직류(dc) 신호로 변환할 수 있고, 변환된 직류 신호의 에너지를 이용하여 에너지 저장 소자를 충전할 수 있다.
상기 정류기는 식별 데이터 획득부 및 상기 에너지 저장 소자에 연결될 수 있다. 상기 식별 데이터 획득부는 상기 제어부에 연결될 수 있고, 상기 데이터 획득부는 제어부와 별도로 마련되지 않고, 상기 제어부에 포함될 수 있다.
상기 안테나는 정류기 및 응답 신호 전송부에 연결될 수 있고, 상기 제어부는 상기 응답 신호 전송부에 연결될 수 있으며, 상기 에너지 저장 소자는 에너지를 상기 제어부 및 상기 응답 신호 전송부에 전달할 수 있다. 본 개시의 일 실시 예에 의하면, 상기 에너지 저장 소자는 캐패시터를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 위치 결정 시스템을 동작하는 방법은 마스터 노드가 마스터 노드에 연결된 사용자 디바이스로부터, 식별 데이터를 포함하는 적어도 하나의 태그를 탐색하기 위한 태그 탐색 요청을 수신하는 단계; 마스터 노드에 의해 상기 마스터 노드에 연결된 복수의 슬레이브 노드들에 상기 식별 데이터를 포함하는 태그 탐색 요청을 전송하는 단계; 상기 마스터 노드 및 상기 적어도 두개의 슬레이브 노드들에 의해 식별 데이터를 이용하여 변조된 태그 탐색 신호를 적어도 하나의 태그가 위치하는 공간으로 출력하는 단계; 적어도 하나의 태그에 의해, 상기 식별 데이터로 변조된 상기 태그 탐색 신호를 수신하는 단계; 포함할 수 있다.
상기 태그가 상기 식별 데이터를 이용하여 변조된 상기 태그 탐색 신호를 수신하는 단계는 상기 수신된 태그 탐색 신호를 이용하여 상기 태그 내의 에너지 저장 소자를 충전하는 단계; 상기 수신된 태그 탐색 신호로부터 상기 태그를 식별하기 위한 식별 데이터를 획득하는 단계; 상기 획득된 식별 데이터가 상기 태그에 기 저장된 식별 정보와 일치하는지 여부를 결정하는 단계; 및 상기 수신된 식별 데이터가 상기 태그에 기 저장된 식별 정보와 일치하는 경우 상기 태그 탐색 신호에 대한 응답 신호를 출력하는 단계; 를 더 포함할 수 있다. 자신의 식별 데이터와 일치하는 것으로 결정되면, 상기 공간에 위치 펄스(locating pulse)를 상기 공간에 송신하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.
상기 위치 결정 시스템을 동작하는 방법은 상기 마스터 노드 및 상기 복수의 슬레이브 노드들에 의해 상기 태그가 상기 태그 탐색 신호에 응답하여 출력한 제1 응답 신호를 수신하는 단계; 상기 복수의 슬레이브 노드들은 상기 수신된 제1 응답 신호를 이용하여 제2 응답 신호를 생성하고, 생성된 제2 응답 신호를 상기 마스터 노드에 전송하는 단계; 상기 마스터 노드가 수신된 제1 응답 신호 및 제2 응답 신호를 마스터 노드에 연결된 사용자 디바이스에 전송하는 단계; 사용자 디바이스가 상기 수신된 제1 응답 신호 및 제2 응답 신호를 이용하여 상기 제1 응답 신호를 출력한 태그의 위치를 결정하는 단계; 상기 사용자 디바이스가 결정된 상기 태그의 위치에 대한 정보를 사용자에게 제공하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.
상기 사용자 디바이스가 태그의 위치를 결정하는 단계는 모든 마스터 노드-슬레이브 노드 쌍들 사이에서 초광대역 단일 펄스들의 도착 시간의 차이를 측정하는 단계; 측정된 초광대역 단일 펄스들의 도착 시간의 차이를 이용하여, 상기 마스터 노드에 연결된 좌표 시스템에서 태그의 좌표 및 마스터 노드와 연관된 좌표 원점을 계산하는 단계; 를 더 포함할 수 있다. 상기 결정된 태그의 위치 정확도를 향상시키기 위해서 상기 위치 결정 시스템을 동작하는 방법의 전부 또는 일부는 반복될 수 있다.
또한, 상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 개시의 일 실시 예에 따라, 태그가 태그 탐색 신호에 대한 응답 신호를 전송하는 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체가 제공될 수 있다.
본 개시에 따른 태그를 이용하여 태그가 부착된 물체의 위치를 정확하게 결정할 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 위치 결정 시스템이 실내에서 동작하는 과정을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 위치 결정 시스템의 동작 과정을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3a 내지 도 3b는 일반적인 위치 결정 시스템과 본 개시에 따른 위치 결정 시스템의 차이점을 나타내는 도면이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 태그가 응답 신호를 전송하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 마스터 노드가 응답 신호를 수신하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 6a 내지 도 6b는 식별 데이터를 이용하여 변조되는 태그 탐색 신호 및 태그가 수신된 태그 탐색 신호를 이용하여 에너지를 충전하고, 충전된 에너지를 이용하여 제1 응답 신호를 송신하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 슬레이브 노드가 응답 신호를 수신하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 8은 위치 결정 시스템에서의 태그의 위치를 결정하는 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 9는 마스터 노드에 연결된 사용자 디바이스가 태그의 위치를 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 일 실시 예에 따른 태그가 충전될 수 있는 범위와 태그의 위치가 식별될 수 있는 범위를 나타내는 도면이다.
도 11은 일 실시 예에 따른 태그 내 에너지 저장 소자의 충전 주기와 에너지 저장 소자의 방전 주기를 나타내는 도면이다.
도 12는 일 실시 예에 따른 태그의 구조를 나타내는 도면이다.
도 13은 일 실시 예에 따른 마스터 노드의 블록도이다.
도 14는 도 13의 실시 예에서, 통신부를 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 또 다른 실시 에에 따른 마스터 노드의 구조를 나타내는 도면이다.
도 16은 일 실시 예에 따른 슬레이브 노드의 블록도이다.
도 17은 도 16의 실시 예에서, 통신부를 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 태그의 위치를 결정할 때 나타나는 오차를 실험적으로 측정한 결과를 나타내는 도면이다.
도 19는 위치 결정 시스템이 적용된 일 실시 예를 나타내는 도면이다.
도 20은 위치 결정 시스템이 적용될 수 있는 또 다른 실시 예를 나타내는 도면이다.
도 21은 결정 시스템의 확장성을 설명하기 위한 도면이다.
발명의 실시를 위한 최선의 형태
일 실시 예에 따른 태그 탐색 신호에 대한 응답 신호를 전송하는 태그에 있어서, 복수의 슬레이브 노드 중 적어도 하나로부터 상기 태그를 식별하기 위한 식별 데이터를 포함하는 상기 태그 탐색 신호를 수신하고, 상기 응답 신호를 출력하는 안테나, 에너지 저장 소자를 포함하고, 상기 수신된 태그 탐색 신호를 이용하여 상기 에너지 저장 소자를 충전하는 하베스터 및 상기 수신된 태그 탐색 신호로부터 상기 식별 데이터를 획득하고, 상기 획득된 식별 데이터가 상기 태그에 기 저장된 식별 정보와 일치하는지 여부를 결정하며, 상기 에너지 저장 소자가 소정 수치 이상 충전되고 상기 획득된 식별 데이터가 상기 태그에 기 저장된 식별 정보와 일치하는 경우 상기 안테나를 통해 상기 응답 신호를 출력하도록 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 태그 탐색 신호는 마스터 노드의 요청에 의해 상기 복수의 슬레이브 노드로부터 브로드 캐스팅된 것인, 태그가 제공될 수 있다.
일 실시 예에 따른 에너지 저장 소자를 포함하는 태그가 태그 탐색 신호에 대한 응답 신호를 전송하는 방법에 있어서, 복수의 슬레이브 노드 중 적어도 하나로부터 상기 태그를 식별하기 위한 식별 데이터를 포함하는 상기 태그 탐색 신호를 수신하는 단계, 상기 수신된 태그 탐색 신호를 이용하여 상기 태그 내의 상기 에너지 저장 소자를 충전하는 단계, 상기 수신된 태그 탐색 신호로부터 상기 태그를 식별하기 위한 상기 식별 데이터를 획득하는 단계, 상기 획득된 식별 데이터가 상기 태그에 기 저장된 식별 정보와 일치하는지 여부를 결정하는 단계 및 상기 에너지 저장 소자가 소정 수치 이상 충전되고 상기 획득된 식별 데이터가 상기 태그에 기 저장된 식별 정보와 일치하는 경우 상기 태그 탐색 신호에 대한 응답 신호를 출력하는 단계를 포함하고, 상기 태그 탐색 신호는 마스터 노드의 요청에 의해 상기 복수의 슬레이브 노드로부터 브로드 캐스팅된 것인, 응답 신호를 전송하는 방법이 제공될 수 있다.
일 실시 예에 따른 기록매체에 있어서 상기 태그가 태그 탐색 신호에 대한 응답 신호를 전송하는 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체가 제공될 수 있다.
발명의 실시를 위한 형태
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 개시에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 개시에서 사용되는 용어는 본 개시에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 개시에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 개시의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 개시의 실시 예에 대하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 개시는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 개시를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본 개시에 따르면, 본 발명의 태그는 종래 수동(Passive) RFID 태그의 문제점을 해결한 것으로, 별도의 전원이 필요 없고, 값이 싸며, 능동 RFID 태그와 같이 태그 위치의 높은 정확성을 제공할 수 있다. 특히, 본 개시에 따른 위치 결정 시스템은 일반적인 위치 결정 시스템과는 달리, 원하는 태그(=예컨대 타겟 태그)만을 호출하고, 다른 태그를 무시할 수 있으며, 소정의 ISM(Industrial Scientic and Medical) 대역폭의 임의 전자기 소스로부터 태그를 동시에 충전할 수 있는 위치 결정 시스템이 제공될 수 있다.
본 개시에 따르면, 소형, 저전력 RFID 태그가 제공될 수 있다. 또한, 본 개시에 따르면, RFID 태그와 리더 사이에서 데이터를 전송하기 위한 저전력 통신 수단과 RFID 태그를 원격으로 충전하기 위한 상대적으로 높은 전력 협대역(high power narrowband) 수단이 제공될 수 있다.
본 개시에 따르면 고정된 능동 RFID 태그를 사용하는 모바일에 태그의 위치 정보가 제공되는 복잡한 통신 환경에서 RFID 태그 위치의 정확도가 떨어지는 문제점을 해결하는 무선 주파수 위치 결정 시스템이 제공될 수 있다. 결정된 태그의 위치 정보는 원거리에서 위치 지정 영역의 중앙에 있는 리더(reader)로 직접 전송 될 수 있다. 본 발명은 모바일 태그와 위치가 지정된 태그 사이에서 통신 시간을 조정 및 스케쥴링하기 위한 전송 인스트럭션에서 원거리 코디네이터(Long distance coordinator) 및 시간 정보를 사용한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 위치 결정 시스템이 실내에서 동작하는 과정을 개략적으로 나타내는 도면이다.
일 실시 예에 따르면, 위치 결정 시스템은 사용자가 실내에 위치하는 물체를 쉽게 찾도록 할 수 있다. 사용자는 실내의 물체를 찾기 위하여, 타겟 물체에 태그를 식별하기 위한 식별 데이터를 포함하는 작은 플렉서블 태그를 부착할 수 있다. 본 개시의 일 실시 예에 따르면 사용자는 위치 결정 시스템을 사용하기 위하여 타겟 물체에 태그를 부착하고, 타겟 물체에 부착된 태그의 식별 데이터를 사용자 디바이스에 등록할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 태그의 식별 데이터는 태그의 식별 정보(Tag Identification), 태그가 사용자 디바이스에 등록되어 있는지 여부와 관련된 등록 확인 정보(Registration Confirmation Information), 마스터 노드, 슬레이브 노드 및 태그를 포함하는 네트워크의 식별 정보를 포함할 수 있다. 사용자는 위치 결정 시스템으로부터 결정된 태그의 위치에 관한 정보를 수신하고, 수신된 태그의 위치에 관한 정보를 이용하여 타겟 물체의 위치를 파악할 수 있다. 일 실시 예에 의하면 태그 및 상기 태그가 부착된 물체에 관한 정보를 매칭하고, 상기 매칭된 태그 및 태그가 부착된 물체에 관한 정보는 테이블 형식으로 사용자 디바이스 또는 사용자 디바이스가 연결된 네트워크에 저장될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1을 참조하면, 사용자는 위치 결정 시스템을 사용하여 실내에 위치한 물체들의 위치를 파악하기 위하여, 실내의 지갑(102), 리모콘(104), 신발(106), 장난감(108)등에 태그를 미리 부착할 수 있다. 사용자는 태그가 위치하는 공간 내의 복수의 노드들 간의 통신을 이용하여 태그가 부착된 물건들의 위치를 결정할 수 있다. 본 개시의 일 실시 예에 의하면, 노드는 슬레이브 노드(200) 및 마스터 노드(300)를 포함하고, 상기 슬레이브 노드(200) 및 마스터 노드(300)는 네트워크의 종류에 따라 코디네이터(coordinator) 또는 액세스 포인트(access point)일 수 있다. 일 실시 예에 의하면, 마스터 노드(300)는 이동 단말(예컨대, 스마트폰, PDA)일 수 있고, 인터넷(internet) 망 또는 셀룰러(cellular)망에 접속할 수 있다.
사용자는 위치 결정 시스템을 이용하여 다양한 사용자 애플리케이션에 적용할 수 있다. 예를 들어, 본 개시에 따른 위치 결정 시스템은 잃어 버린 물건을 찾거나, 물체의 급격한 이동을 감지하거나, 태그가 부착된 물건을 가지고 있는 사람의 위치를 추적하거나(예컨대 노인 위치 추적), 어린이들의 교육을 위한 애플리케이션에 사용될 수 있다.
또한, 본 개시의 일 실시 예에 따른 태그는 배터리 교체가 필요 없고, 소형이며, 제작 비용이 낮아 사용자는 필요한 수의 태그를 쉽게 사용할 수 있다. 또한, 본 개시의 일 실시 예에 따른 태그는 저전력을 소비하고, 결정된 태그의 위치 정확도가 높은 특징이 있다. 일 실시 예에 의하면, 본 개시의 태그로부터 수신된 제1 응답 신호를 이용하는 사용자 디바이스는 10cm 오차 이내로 태그가 부착된 물체의 위치를 파악할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 태그, 마스터 노드 및 슬레이브 노드사이에서 송수신되는 태그 탐색 신호, 제1 응답 신호 및 제2 응답 신호는 초광대역 협대역 (Ultra-wideband/narrowband) 주파수 특성을 가지는 무선 신호일 수 있다. 또한, 태그 탐색 신호, 제1 응답 신호 및 제2 응답 신호는 단일 펄스(single pulse) 신호일 수 있다. 일 실시 예에 의하면 태그 탐색 신호, 제1 응답 신호 및 제2 응답 신호는 초광대역(Ultra Wide Bandwidth) 단일 펄스(single pulse) 신호일 수 있다.
본 개시에 따른 위치 결정 시스템에서 마스터 노드 또는 슬레이브 노드에 포함된 제1 응답 신호 수신기 및 제2 응답 신호 수신기는 1/T(T: 펄스 지속 시간, pulse duration)보다 넓은 대역폭을 갖는 포락선 검파기일 수 있다. 본 개시에 따른 마스터 노드와 슬레이브 노드 사이의 링크는 태그의 위치를 결정하기 위한 단일 펄스 형태의 무선 신호들만이 사용되는 통신을 의미할 수 있다.
본 개시에 따른 위치 결정 시스템은 태그, 마스터 노드, 복수의 슬레이브 노드 및 사용자 디바이스를 포함할 수 있고, 전술한 태그의 위치를 결정하기 위한 장치는 마스터 노드, 복수의 슬레이브 노드 및 사용자 디바이스를 포함할 수 있다. 본 개시에 따른 태그는 별도 전원이 필요 없고, 크기가 작으며, 동시에 다수의 태그를 동시에 이용할 수 있다.
본 명세서에서 기술되는 마스터 노드 또는 복수의 슬레이브 노드는 네트워크의 종류에 따라 코디네이터(coordinator), 라우터(router) 또는 액세스 포인트(access point)일 수 있다. 또한, 본 개시에 따른 마스터 노드는 사용자 통신 인터페이스를 통하여 사용자 디바이스에 연결될 수도 있고, 사용자 디바이스를 통하여 인터넷 망 또는 셀룰러 망에 연결될 수 있다.
도 2는 일 실시 예에 따른 위치 결정 시스템의 동작 과정을 개략적으로 나타내는 도면이다.
위치 결정 시스템은 사용자 통신 인터페이스를 통하여 사용자 디바이스에 연결된 마스터 노드(300), 마스터 노드와 공간적으로 이격 되고 유선 또는 무선 링크로 연결된 복수의 슬레이브 노드들(200), 자신의 식별 데이터를 포함하는 적어도 하나의 태그(100) 및 사용자 디바이스(400)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 마스터 노드는 태그를 탐색하기 위한 태그 탐색 요청을 슬레이브 노드들로 전송하고, 슬레이브 노드는 마스터 노드의 요청에 의하여 태그 탐색 신호를 태그가 위치하는 공간으로 브로드 캐스팅할 수 있다.
일 실시 예에 의하면 태그(100)는 하베스터(120), 제어부(140) 및 응답 신호 송신부(160)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 태그(100)가 태그 탐색 신호에 응답하여 출력하는 제1 응답 신호는 초광대역(UWB) 신호일 수 있고, 따라서, 응답 신호 송신부는 UWB Transmitter일 수 있다.
일 실시 예에 의하면 슬레이브 노드(200)는 전원부(220), 제어부(240), 제1 응답 신호 수신부(260) 및 제2 응답 신호 송신부(280)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 슬레이브 노드(200)가 수신하는 제1 응답 신호는 초광대역(UWB) 신호일 수 있고, 따라서, 제1 응답 신호 수신부(260)는 UWB Receiver일 수 있다. 일 실시 예에 의하면, 제2 응답 신호 송신부(280)는 Retranslation transmitter또는 중계기(repeater)일 수 있다.
일 실시 예에 의하면 마스터 노드(300)는 전원부(320), 제어부(340), 제1 응답 신호 수신부(360), 제2 응답 신호 수신부(380) 및 사용자 통신 인터페이스(390)를 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 태그 탐색 신호, 제1 응답 신호 및 제2 응답 신호는 초광대역(UWB) 신호일 수 있고, 상기 제1 응답 신호 수신부(360)는 UWB Receiver, 제2 응답 신호 수신부(380)는 Retranslation Receiver를 포함할 수 있다.
예를 들어, 슬레이브 노드(200) 및 마스터 노드(300) 각각은 전원부를 포함하고, 전원부로부터 공급된 전력을 이용하여 태그가 위치하는 공간으로 태그 탐색 신호를 출력할 수 있다.
본 개시에 따른 태그(100) 내의 하베스터는 수신된 태그 탐색 신호를 이용하여 태그 내의 에너지 저장 소자를 충전할 수 있고, 태그(100)내의 제어부(140)는 수신된 태그 탐색 신호로부터 식별 데이터를 획득하고, 획득된 식별 데이터를 태그 내 기 저장된 식별 정보와 비교할 수 있다. 즉, 본 개시에 따른 태그 탐색 신호는 충전 신호(charging signal)로써, 식별 데이터에 의해 변조된 충전 신호이면서 동시에 태그 탐색을 위한 식별 데이터를 포함하는 신호로 기능할 수 있다.
태그 내의 제어부(140)는 에너지 저장 소자가 소정 수치 이상 충전되고, 획득된 식별 데이터가 태그 내 기 저장된 식별 정보와 일치하는 경우 제1 응답 신호를 출력하도록 응답 신호 송신부(160)를 제어할 수 있다. 본 개시에 따른 슬레이브 노드(200) 및 마스터 노드(300)는 태그(100)로부터 제1 응답 신호를 수신할 수 있고, 슬레이브 노드(200)는 수신된 제1 응답 신호를 이용하여 생성된 제2 응답 신호를 마스터 노드(300)로 전송할 수 있다. 일 실시 예에 의하면, 제2 응답 신호는 제1 응답 신호의 도달 시간에 대한 정보를 포함할 수 있고, 상기 제2 응답 신호는 슬레이브 노드(200)가 태그(100)로부터 수신한 제1 응답 신호를 마스터 노드(300)로 재전송(retranslate)하기 위한 신호로써 제1 응답 신호의 주파수 특성과 동일한 주파수 특성을 가질 수 있다.
본 개시에 따른 마스터 노드(300)는 태그(100)로부터 제1 응답 신호를 수신하고, 슬레이브 노드(200)로부터 제2 응답 신호를 수신하며, 수신된 상기 제1 응답 신호 및 제2 응답 신호를 사용자 통신 인터페이스(390)를 통하여 사용자 디바이스(400)에 전달할 수 있다.
도 3a 내지 도 3b는 일반적인 위치 결정 시스템과 본 개시에 따른 위치 결정 시스템의 차이점을 나타내는 도면이다.
도 3a는, 본 개시에 따른 위치 결정 시스템에서 태그와 노드 사이에서 이루어지는 통신을 개략적으로 나타내는 도면이다.
본 개시에 따른 태그(100)는 단일 펄스 형태의 응답 신호를 송신하기 위한 단일의 응답 신호 송신부(예컨대 UWB Transmitter)를 포함하고, 응답 신호를 복수의 슬레이브 노드(200) 및 마스터 노드(300)가 위치하는 공간으로 출력할 수 있다. 본 개시에 따른 태그는 식별 데이터를 이용하여 변조된 태그 탐색 신호를 수신하고, 수신된 태그 탐색 신호를 이용하여 태그 내의 에너지 저장 소자를 충전함과 함께 수신된 태그 탐색 신호에 포함된 식별 데이터를 이용하여 태그 인증 과정을 수행할 수 있다.
예를 들어, 본 개시에 따른 태그(100)는 종래의 태그와는 달리 별도의 수신기를 포함하지 않고, 노드와의 사이에 다운 링크를 필요로 하지 않으며, 식별 데이터를 이용하여 변조된 태그 탐색 신호를 이용하여 에너지를 충전함과 함께 태그 탐색 신호가 자신을 호출하기 위한 신호인지 여부를 인증할 수 있다. 따라서, 본 개시에 따른 태그는 내부에 전원부(battery) 및 수신기(receiver)를 포함하지 않기 때문에 소형화될 수 있다.
본 개시에 따른 태그는 획득된 식별 데이터가 태그 내 기 저장된 태그 식별 정보와 일치하는 경우, 태그 내의 안테나를 이용하여, 복수의 슬레이브 노드 및 마스터 노드 사이에 형성된 업링크를 통하여 응답 신호를 출력할 수 있다. 일 실시 예에 의하면, 태그는 획득된 식별 데이터가 태그 내 기 저장된 태그 식별 정보와 일치하고, 태그 내 에너지 저장 소자가 소정 수치 이상으로 충전되는 경우에 응답 신호를 출력할 수 있다. 따라서, 본 개시에 따른 태그는 자신의 식별 정보와 일치하는 식별 데이터를 이용하여 변조된 태그 탐색 신호를 수신하더라도, 즉각적인 응답 신호를 출력하지 않을 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 본 개시에 따른 태그는 약 3V의 전압에서 응답 신호 송신부에 의한 매우 낮은 전류 소모(예컨대, 약 200Ua)를 소비할 수 있고, 서로 유선 또는 무선 링크를 통하여 연결된 마스터 노드 및 슬레이브 노드는 ISM 무선 표준에서 허용하는 최대 10W까지의 전력을 태그로 전송할 수 있다. 또한, 본 개시에 따른 태그가 충전되는 속도는 1~10ms일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 태그가 충전되는 속도는 태그가 마스터 노드 또는 슬레이브 노드로부터 떨어진 거리에 따라 달라질 수 있다.
도 3b는, 일반적인 위치 결정 시스템에서 태그와 노드 사이에서 이루어지는 통신을 개략적으로 나타내는 도면이다.
종래의 태그는 본 개시에 따른 태그(100)와 달리, 별도의 수신기를 포함하였고, 노드는 태그 탐색 신호 또는 태그 호출 명령에 관한 정보를 포함하는 신호를 별도의 다운 링크를 통하여 태그로 전송하였다. 하지만, 도 3a에서 도시된 바와 같이, 본 개시에 따른 태그(100)를 사용하는 위치 결정 시스템은 노드와의 사이에 다운 링크를 필요로 하지 않으며, 식별 데이터를 이용하여 변조된 태그 탐색 신호를 이용하여 에너지를 충전함과 함께 태그 탐색 신호가 자신을 호출하기 위한 신호인지 여부를 인증하고, 즉시 업링크를 통하여 응답 신호를 출력할 수 있다. 본 개시에 따른 태그의 하베스터는 에너지 및 데이터를 수신하고, 즉각적인 반응은 요구되지 않으며, 태그 내의 단일의 응답 신호 송신부(예컨대 UWB Transmitter)는 업링크를 통하여 모든 노드에 응답 신호를 출력할 수 있다.
도 4는 일 실시 예에 따른 태그가 응답 신호를 전송하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
단계 S410에서, 태그(100)는 마스터 노드(300) 및 마스터 노드와 연결된 복수의 슬레이브 노드들(200)로부터 태그 탐색 신호를 수신할 수 있다. 예를 들어, 태그(100)가 수신하는 태그 탐색 신호는 초광대역(Ultra Wide Bandwidth) 단일 펄스(single pulse) 신호로써, 태그를 식별하기 위한 식별 데이터를 이용하여 패킷 단위로 변조된 신호 일 수 있다. 또한, 본 발명에서 태그 탐색 신호는 소정의 주기 동안 진동(Oscillation)하는 교류 신호일 수 있다.
단계 S420에서, 태그(100)는 수신된 태그 탐색 신호를 이용하여 태그(100) 내의 에너지 저장 소자를 충전할 수 있다. 예를 들어, 태그(100)는 수신된 태그 탐색 신호를 직류(DC)에너지로 변환하고, 변환된 직류(DC) 에너지를 에너지 저장 소자를 충전할 수 있다. 본 개시의 일 실시 예에 따르면 에너지 저장 소자는 적어도 하나의 캐패시터(capacitor)를 포함할 수 있다. 본 개시에 따른 에너지 저장 소자는 태그 내의 제어부, 안테나 및 응답 신호 송신부 중 적어도 하나에 전력을 제공할 수 있다.
단계 S430에서, 태그(100)는 수신된 태그 탐색 신호로부터 식별 데이터를 획득할 수 있다. 예를 들어, 태그(100)가 마스터 노드 및/또는 슬레이브 노드로부터 수신하는 태그 탐색 신호는 식별 데이터를 이용하여 이진(binary) 변조된 신호일 수 있다. 태그(100)는 식별 데이터를 이용하여 이진 변조된 태그 탐색 신호를 수신하고, 수신된 태그 탐색 신호를 복조하며, 복조된 탐색 신호에서 식별 데이터를 획득할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 본 개시에 따른 태그 탐색 신호는 식별 데이터를 이용하여 패킷(packet)단위로 변조될 수 있다. 본 개시에 따른 슬레이브 노드(200) 및 마스터 노드(300)에 의해 식별될 수 있는 태그의 수는 패킷 단위로 변조되어 수신되는 태그 탐색 신호 내의 패킷 길이에 따라 달라질 수 있다.
단계 S440에서, 태그(100)는 획득된 식별 데이터와 태그 내 기 저장된 태그의 식별 정보가 일치하는지 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 본 개시에 따른 태그(100)들은 각각 태그를 식별하기 위한 식별 정보를 미리 저장할 수 있다. 태그(100)는 마스터 노드 및/또는 슬레이브 노드에서 출력되는 태그 탐색 신호로부터 획득된 태그 탐색 신호에 포함된 식별 데이터를 태그 내에 미리 저장된 식별 정보와 비교함으로써, 수신된 태그 탐색 신호가 자신을 호출하는 것인지 여부를 인증하는 태그 인증 과정을 수행할 수 있다.
단계 S450에서, 태그(100)는 획득된 식별 데이터가 태그 내 기 저장된 식별 정보와 일치하는 경우 응답 신호를 출력할 수 있다. 예를 들어, 태그(100)는 획득된 식별 데이터가 태그 내 기 저장된 식별 정보와 일치하고, 태그 내 에너지 저장 소자가 소정 수치 이상으로 충전된 경우 응답 신호를 출력할 수 있다. 하지만, 일 실시 예에 의하면, 본 개시에 따른 태그는 태그 내 기 저장된 식별 정보와 일치되지 않는 식별 데이터를 포함하는 태그 탐색 신호를 수신한 경우에도, 수신된 태그 탐색 신호를 이용하여 태그 내 에너지 저장 소자를 충전할 수 있다. 본 개시에 따른 응답 신호는 초광대역(Ultra Wide Bandwidth) 단일 펄스(single pulse) 신호로 마련되어 저전력을 소모할 수 있다. 또한, 본 개시에 따른 응답 신호는 위치 결정에 사용되는 비콘(beacon) 신호 일 수 있다.
도 5는 일 실시 예에 따른 마스터 노드가 응답 신호를 수신하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
단계 S510에서, 마스터 노드(300)는 태그를 식별하기 위한 식별 데이터를 포함하는 태그 탐색 요청을 슬레이브 노드로 전송할 수 있다. 예를 들어, 마스터 노드(300)는 사용자 통신 인터페이스를 통하여 사용자 디바이스와 연결될 수 있고, 사용자 디바이스로부터 태그를 식별하기 위한 식별 데이터를 수신할 수 있다. 마스터 노드(300)는 사용자 디바이스로부터 수신한 식별 데이터를 슬레이브 노드로 전송할 수 있다. 본 개시에 따른 식별 데이터를 사용자가 위치를 파악하고자 하는 태그를 고유하게 식별하기 위한 모든 정보를 포함한다. 또한, 마스터 노드(300)는 마스터 노드 내의 전원부(예컨대, auxiliary RF power sources)를 별도로 포함하고, 전원부에 의해 전력을 수신 할 수 있다.
단계 S520에서, 마스터 노드(300)는 태그 탐색 신호를 태그가 위치하는 공간으로 출력할 수 있다. 일 실시 예에 의하면 마스터 노드(300)가 태그 탐색 신호를 태그가 위치하는 공간으로 출력하는 것은 태그 탐색 신호를 태그가 위치하는 공간으로 브로드 캐스팅하는 것일 수 있다. 예를 들어, 마스터 노드(300)는 슬레이브 노드(200)와 함께 태그 탐색 신호를 출력할 수도 있고, 소정의 시간 차를 두고 슬레이브 노드(200)와 따로 태그 탐색 신호를 출력할 수 있다. 마스터 노드(300)에서 출력되는 태그 탐색 신호와 슬레이브 노드(200)에서 출력되는 태그 탐색 신호는 동기화될 수도 있지만, 반드시 동기화가 요구되는 것은 아니다.
일 실시 예에 의하면, 마스터 노드(300)는 식별 데이터를 이용하여 태그 탐색 신호를 변조하고, 식별 데이터를 이용하여 변조된 태그 탐색 신호를 적어도 하나의 태그가 위치하는 공간으로 출력할 수 있다. 본 개시의 마스터 노드(300) 또는 슬레이브 노드(200)에서 출력되는 태그 탐색 신호는 식별 데이터를 이용하여 패킷 단위로 변조될 수 있다.
단계 S530에서, 마스터 노드(300)는 태그(100)로부터 제1 응답 신호를 수신할 수 있다. 단계 S540에서, 마스터 노드(300)는 슬레이브 노드(200)로부터 제2 응답 신호를 수신할 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에서 제1 응답 신호는 태그에서 마스터 노드 또는 슬레이브 노드로 전송되는 RF 신호를 의미하고, 제2 응답 신호는 슬레이브 노드가 수신한 제1 응답 신호가 슬레이브 노드에서 마스터 노드로 재전송되는 RF 신호일 수 있다.
일 실시 예에 의하면 제2 응답 신호는 상기 태그 및 상기 복수의 슬레이브 노드 사이에서 상기 제1 응답 신호의 도달 시간에 대한 정보를 포함할 수 있다.
단계 S550에서, 마스터 노드(300)는 수신한 제1 응답 신호 및 제2 응답 신호를 사용자 디바이스에 전송할 수 있다. 예를 들어, 마스터 노드(300)는 사용자 통신 인터페이스를 통하여 수신한 제1 응답 신호 및 제2 응답 신호를 사용자 디바이스로 전송할 수 있다. 일 실시 예에 의하면, 마스터 노드(300)가 제1 응답 신호 및 제2 응답 신호를 이용하여 스스로 태그의 위치를 결정하는 경우, 마스터 노드(300)는 수신한 제1 응답 신호 및 제2 응답 신호를 마스터 노드(300)에 연결된 다른 무선 디바이스에 전송하지 않을 수 있다.
도 6a 내지 도 6b는 식별 데이터를 이용하여 변조되는 태그 탐색 신호 및 태그가 수신된 태그 탐색 신호를 이용하여 에너지를 충전하고, 충전된 에너지를 이용하여 제1 응답 신호를 송신하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6a는 마스터 노드 및 슬레이브 노드가 식별 데이터를 이용하여 태그 탐색 신호를 변조하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
본 개시에 따른 슬레이브 노드(200) 및 마스터 노드(300)는 사용자로부터 수신된 식별 데이터를 이용하여 태그 탐색 신호를 변조할 수 있다. 도 6a를 참조하면, 시간 축을 따라, 펄스 타입의 형태로 표현된 태그 탐색 신호는 0, 1을 포함하는 이진 식별 데이터를 이용하여 변조된 상태를 나타낸다. 이진 식별 데이터를 이용하여 변조된 태그 탐색 신호는 식별 데이터에 따라 상이한 진폭, 주파수 또는 주기로 표현될 수 있다.
예를 들어, 본 개시에 따른 슬레이브 노드(200) 및 마스터 노드(300)가 사용하는 식별 데이터는 태그에 기 저장되는 태그 식별 정보(Tag Identification), 상기 태그가 상기 사용자 장치에 저장되어 있는지 여부를 나타내는 등록 확인 정보(Registration Confirmation Information), 상기 마스터 노드, 상기 적어도 하나의 슬레이브 노드 및 상기 태그를 포함하는 네트워크의 식별 정보(Network ID) 및 태그 또는 네트워크의 ID의 식별 범위(Desired ID range) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 개시에 따른 태그 탐색 신호는 1-10Kbps 내의 데이터 전송 속도로 변조될 수 있다. 또한, 태그 탐색 신호는 데이터 전송으로 인한 충전 스피드의 큰 손실 없이 0.99 듀티 사이클로 변조될 수 있다. 본 개시에 따른 식별 데이터를 이용하여 변조된 태그 탐색 신호는 패킷 단위로 변조될 수 있고, 안정된 데이터의 수신을 보장하기 위하여, 패킷 단위로 변조된 태그 탐색 신호는 소정의 주기로 반복하여 전송될 수 있다.
또한, 반복하여 전송되는 상기 패킷은 약 32bytes 길이일 수 있고, 상기 패킷의 길이에 따라 각 노드 당 약 2^48개의 태그가 식별될 수 있다. 일 실시 예에 의하면, 본 개시의 슬레이브 노드 및 마스터 노드 각각은 식별 데이터를 이용하여 태그 탐색 신호를 변조하고, 패킷 단위로 변조된 태그 탐색 신호를 전송하며, 이진 변조된 데이터 패킷의 길이에 따라 서로 다른 수의 다중 태그를 동시에(simulataneous) 지원(serve)할 수 있다. 본 개시에 따른 태그 탐색 신호는 식별 데이터를 이용하여 변조될 수 있으므로, 복수의 태그를 위한 위치 프로토콜(location protocol)을 서로 다르게 설정할 수 있다.
도 6b는 태그가 수신된 태그 탐색 신호를 이용하여 에너지 저장 소자를 충전하고, 충전된 에너지 저장 소자의 에너지를 이용하여 응답 신호를 출력하는 과정을 나타내는 도면이다.
본 개시에 따른 태그(100)내의 하베스터(620)는 수신된 태그 탐색 신호를 이용하여 에너지 저장 소자(640)를 충전할 수 있다. 예를 들어, 하베스터(620)는 하베스터(620)내에 포함된 정류기를 이용하여 수신된 태그 탐색 신호를 직류 에너지로 변환할 수 있다. 하베스터(620)는 변환된 직류 에너지를 에너지 저장 소자(640)로 제공하고, 제공된 직류 에너지를 이용하여 에너지 저장 소자(640)내의 캐패시터를 충전할 수 있다. 본 개시에 따른 하베스터(620)는 수신된 태그 탐색 신호로부터 획득된 식별 데이터가 태그에 기 저장된 식별 정보와 일치하고, 상기 에너지 저장 소자(640)가 소정 수치 이상 충전되는 경우, 에너지 저장 소자(640)에 저장된 에너지를 이용하여 안테나(680)를 통하여 응답 신호를 출력할 수 있다.
도 7은 일 실시 예에 따른 슬레이브 노드가 응답 신호를 수신하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
단계 S710에서, 슬레이브 노드(200)는 태그를 식별하기 위한 식별 데이터를 포함하는 태그 탐색 요청을 슬레이브 노드와 연결된 마스터 노드(300)로부터 수신할 수 있다. 예를 들어, 슬레이브 노드(200)는 마스터 노드와 유선 또는 무선 링크로 연결될 수 있고, 유선 또는 무선 링크를 통하여 태그 탐색 요청을 마스터 노드(300)로부터 수신할 수 있다. 슬레이브 노드(200)는 슬레이브 노드내의 전원부에 의해 전력을 수신하고, 수신된 전력을 이용하여 태그 탐색 신호를 출력할 수 있다.
단계 S720에서, 슬레이브 노드(200)는 식별 데이터를 이용하여 변조된 태그 탐색 신호를 태그가 위치하는 공간으로 출력할 수 있다. 본 명세서에서 슬레이브(200) 노드 또는 마스터 노드(300)가 태그 탐색 신호를 태그가 위치하는 공간으로 출력하는 것은 태그 탐색 신호를 브로드캐스팅 하는 것일 수 있다. 예를 들어, 슬레이브 노드(200)는 마스터 노드로부터 수신한 식별 데이터를 이용하여 태그 탐색 신호를 변조하고, 변조된 태그 탐색 신호를 적어도 하나의 태그가 위치하는 공간으로 출력할 수 있다. 슬레이브 노드(200)는 식별 데이터를 이용하여 태그 탐색 신호를 패킷 단위로 변조할 수 있다.
단계 S730에서, 슬레이브 노드(200)는 출력된 태그 탐색 신호에 응답하는 태그로부터 제1 응답 신호를 수신할 수 있다. 일 실시 예에 의하면, 슬레이브 노드(200)가 전송하는 태그 탐색 신호와, 슬레이브 노드(200)가 태그(100)로부터 수신하는 제1 응답 신호는 초광대역(Ultra Wide Bandwidth) 의 마이크로파 웨이브 일 수 있다. 또한, 일 실시 예에 의하면, 태그 탐색 신호의 주파수 대역과 제1 응답 신호의 주파수 대역 및 제2 응답 신호의 주파수 대역은 서로 상이할 수 있다.
단계 S740에서, 슬레이브 노드(200)는 제1 응답 신호를 이용하여 태그의 위치를 나타내는 제2 응답 신호를 생성하고, 생성된 제2 응답 신호를 마스터 노드(300)로 전송할 수 있다. 일 실시 예에 의하면, 슬레이브 노드(200)가 제1 응답 신호를 이용하여 생성된 제2 응답 신호를 마스터 노드(300)로 전송하는 것은 슬레이브 노드(200)가 태그(100)로부터 수신한 제1 응답 신호를 마스터 노드로 전달하는 것일 수 있다. 상기 제2 응답 신호는 상기 태그 및 상기 슬레이브 노드 사이에서 상기 제1 응답 신호의 도달 시간에 대한 정보를 포함할 수 있다.
도 8은 위치 결정 시스템에서의 태그의 위치를 결정하는 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다.
본 개시에 따른 위치 결정 시스템은 태그(100), 슬레이브 노드(200) 및 마스터 노드(300)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따른 위치 결정 시스템이 태그의 위치를 결정하는 방법을 설명한다.
일 실시 예에 의하면, 마스터 노드(300)는 사용자 통신 인터페이스(410)를 통하여 식별 데이터를 사용자로부터 수신하고, 수신된 식별 데이터를 포함하는 태그 탐색 요청을 복수의 슬레이브 노드(200)로 전송할 수 있다. 복수의 슬레이브 노드(200) 및 마스터 노드(300)는 식별 데이터를 이용하여 태그 탐색 신호를 변조하고, 변조된 태그 탐색 신호를 태그(100)가 위치하는 공간으로 출력할 수 있다.
본 개시에 따른 태그(100)는 소정의 임계 거리에 위치하는 슬레이브 노드(200) 및 마스터 노드(300)로부터 태그 탐색 신호를 수신하고, 수신된 태그 탐색 신호에 응답하여 제1 응답 신호를 출력할 수 있다. 본 개시에 따른 복수의 슬레이브(200)노드가 태그(100)로부터 제1 응답 신호를 수신하면, 슬레이브 노드는 제1 응답 신호를 마스터 노드(300)로 재 전송할 수 있다. 일 실시 예에 의하면, 슬레이브 노드(200)가 태그(100)로부터 수신한 제1 응답 신호를 마스터 노드(300)로 재전송하는 것은, 슬레이브 노드(200)가 태그(100)로부터 수신한 제1 응답 신호를 이용하여 제2 응답 신호를 생성하고, 생성된 제2 응답 신호를 마스터 노드(300)로 전송하는 것일 수 있다. 본 개시에 따른 슬레이브 노드(200)는 태그(100)로부터 수신한 제1 응답 신호를 마스터 노드로 재전송하기 위한 Retranslation transmitter를 더 포함할 수 있다.
본 개시에 따른 마스터 노드(300)는 태그(100)에서 마스터 노드(300) 또는 복수의 슬레이브 노드(200)로 수신된 제1 응답 신호들의 도착 시간을 측정할 수 있다. 본 개시에 따른 제1 응답 신호들은 태그(100)에서 마스터 노드(300)로 수신된 신호와 태그(100)에서 슬레이브 노드(200)로 수신된 신호들을 모두 포함할 수 있다. 또한, 본 개시에 따른 마스터 노드(300)는 복수의 슬레이브 노드(200)에서 마스터 노드(300)로 전달되는 제2 응답 신호들의 도착 시간을 측정할 수 있다. 마스터 노드(300)는 측정된 제1 응답 신호들의 도착 시간 및 제2 응답 신호들의 도착 시간을 이용하여 태그의 위치를 결정할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 본 개시에 따른 마스터 노드(300)가 수신된 제1 응답 신호들의 도착 시간 및 제2 응답 신호들의 도착 시간을 이용하여 태그의 위치를 결정함에 있어서, 각 슬레이브 노드(200)들은 노드 당 마운트 되는 태그의 수를 줄이기 위하여, 서로 병합될 수 있다. 따라서 마스터 노드(300)는 서로 병합된 슬레이브 노드(200)들을 기준으로, 제1 응답 신호들의 도착 시간 및 제2 응답 신호들의 도착 시간을 측정하고, 측정된 제1 응답 신호들의 도착 시간 및 제2 응답 신호들의 도착 시간을 이용하여 태그의 위치를 결정할 수 있다.
예를 들어, 마스터 노드(300)는 측정된 제1 응답 신호들의 도착 시간과 제2 응답 신호들의 도착 시간의 시간 차이를 계산하고, 계산된 시간 차이를 이용하여 태그(100)의 위치를 결정할 수 있다. 마스터 노드(300)는 태그(100)로부터 직접 수신한 제1 응답 신호의 도착 시간, 태그(100)로부터 복수의 슬레이브 노드(200)가 수신한 제1 응답 신호의 도착 시간 및 슬레이브 노드(200)로부터 재전송된 제2 응답 신호의 도착 시간의 차이를 계산할 수 있다. 본 개시에 따른 마스터 노드, 사용자 디바이스 및 위치 결정 시스템이 제1 응답 신호의 도착 시간 및 제2 응답 신호의 도착 시간을 이용하여 태그의 위치를 결정하는 방법은 일반적인 Time Differenc Arrival(TDOA) 방법을 포함할 수 있다. 제1 응답 신호들의 도착 시간과 제2 응답 신호의 도착 시간의 시간 차이를 이용하여 태그의 위치를 결정하는 구체적인 계산 과정은 도 9에서 자세히 설명하기로 한다.
일 실시 예에 의하면, 본 개시에 따른 마스터 노드(300)는 도착 시간의 차이를 이용하여, 노드들의 위치를 기준으로, 공간 상 태그의 Cartesian(데카르트) 좌표를 계산할 수 있고, 마스터 노드는 어떤 노드들이 상기 태그에 가장 가까운 노드인지를 판단하며, 판단된 가장 가까운 노드에 태그의 위치를 결정하기 위한 태그 탐색 요청을 반복하여 전송할 수 있다. 본 명세서에서 기술되는 태그 탐색 요청에는, 사용자 디바이스로부터 수신한 특정 태그를 식별하기 위한 식별 데이터가 포함될 수 있으므로, 슬레이브 노드들은 사용자가 탐색하기를 원하는 태그를 고유하게 식별할 수 있는 태그 탐색 신호를 출력할 수 있다.
본 개시에 따른 마스터 노드(300)는 태그의 위치를 결정하기 위한 태그 탐색 요청을 반복하여 전송하고, 타겟 태그(100)로부터 소정의 거리에 위치하는 슬레이브 노드는 타겟 태그를 식별하기 위한 식별 데이터를 이용하여, 태그 탐색 신호를 변조하고, 변조된 태그 탐색 신호를 타겟 태그가 위치하는 공간으로 출력할 수 있다. 또한, 슬레이브 노드(200)는 태그(100)로부터 수신한 응답 신호를 마스터 노드(300)로 재전송할 수 있다. 본 개시에 따른 마스터 노드응답 펄스를 마스터 노드로 재전송할 수 있다.
본 개시에 따른 태그(100), 마스터 노드(300) 및 복수의 슬레이브 노드(200)를 포함하는 위치 결정 시스템이 수행하는 태그 위치 결정 방법은 결정된 태그 위치의 오차를 줄이기 위하여 반복될 수 있다. 일 실시 예에 의하면, 소정의 임계 범위 (예: 0~10cm)로 오차를 줄이기 위하여, n번의 측정이 수행될 수 있다. 또한, 본 개시에 따른 마스터 노드는 필요한 경우, 모든 마스터 노드-슬레이브 노드(모든 노드 쌍들) 사이에서 펄스의 도착 시간 측정을 반복할 수 있고, 반복 측정한 펄스 도착 시간의 평균 값을 구할 수 있다. 본 개시에 따른 마스터 노드 또는 사용자 디바이스는 반복 측정한 펄스 도착 시간의 평균 값을 이용하여 태그의 위치를 결정할 수 있다.
본 개시에 따른 마스터 노드(300)는 결정된 태그(100)의 위치를 나타내는 좌표를 사용자 디바이스로 전송할 수 있다. 결정된 태그(100)의 위치는 일반적인 위치 표시 방법에 따라, 사용자 디바이스의 스크린 상에 디스플레이 될 수 있다. 결정된 태그(100)의 위치를 사용자 디바이스의 스크린에 디스플레이 함에 있어, 태그 및 좌표축의 좌표 값은 디스플레이 되지 않을 수 있고, 사용자 디바이스를 기준으로 결정된 상대적인 태그(100)의 위치를 마킹 수단(예컨대 점, 화살표)을 이용하여 디스플레이 할 수 있다. 즉, 사용자 디바이스에서 디스플레이 되는 결정된 태그의 위치는 반드시 데카르트 좌표 집합의 형태로 한정되지 않으며, 사용자 디바이스를 기준으로, 실내 공간 상의 임의 한 지점으로 사용자 디스플레이(또는 증강 현실을 구현하는 디스플레이)에 표시될 수 있다.
또한, 태그(100)로부터 수신된 응답 신호는 복수의 슬레이브 노드(200)들 및 마스터 노드(300)에 의해 동시에 수신될 수 있다. 도 8을 참조하면, 두개의 슬레이브 노드(200) 및 하나의 마스터 노드(300)를 포함하는 3개의 노드 중, 하나의 노드가 태그(100)로부터 응답 신호를 수신하지 못하는 경우, 태그의 결정된 위치에는 오차가 발생하거나, 태그의 위치 결정이 어려울 수도 있다. 하지만 태그 위치 결정에 필요한 노드들의 수는 이에 한정되는 것은 아니다. 일 실시 예에 의하면, 본 개시에 따른 제1 응답 신호 및 제2 응답 신호는 제1 응답 신호 및 제2 응답 신호의 도착 시간에 대한 정보를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 태그(100)의 위치 결정 과정은 마스터 노드(300)에서 수행될 수도 있지만, 사용자 디바이스(400)에서 수행될 수도 있다. 예를 들어, 마스터 노드(300)는 수신한 제1 응답 신호 및 제2 응답 신호를 사용자 통신 인터페이스를 통하여 사용자 디바이스에 전송하고, 사용자 디바이스는 수신된 제1 응답 신호 및 제2 응답 신호를 이용하여 태그(100)의 위치를 결정할 수도 있다. 즉, 마스터 노드(300)는 태그(100)로부터 수신된 제1 응답 신호 또는 제2 응답 신호의 전달 기능만을 수행할 수도 있다.
도 9는 마스터 노드에 연결된 사용자 디바이스가 태그의 위치를 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면, t1, t2, t3는 태그(100)에서 복수의 슬레이브 노드(200) 및 마스터 노드(300)로 수신된 응답 신호의 전파 시간을 나타낸다. 본 명세서에서 기술되는 전파 시간은 RF 신호가 제1 지점을 기점으로, 제2 지점까지 도착하는데 걸리는 도착 시간을 의미할 수 있다. 예를 들어, t1 및 t2는 제1 응답 신호가 태그(100)를 출발하여, 슬레이브 노드(200)까지 도착하는데 걸린 시간을 나타내고, t3는 제1 응답 신호가 태그(100)를 출발하여 마스터 노드(300)까지 도착하는데 걸린 시간을 나타낼 수 있다. 또한, t4 및 t5는 제2 응답 신호가 슬레이브 노드(200)를 출발하여 마스터 노드(300)까지 도착하는데 걸린 시간을 나타낸다. 즉, t4 및 t5는 태그(100)에서 수신된 제1 응답 신호가 슬레이브 노드(200)에서 재전송될 때, 슬레이브 노드(200)와 마스터 노드(300) 사이의 제2 응답 신호의 도착 시간을 나타낼 수 있다.
본 명세서에서 기술되는 태그 탐색 신호, 제1 응답 신호, 제2 응답 신호는 초광대역 단일 펄스 신호일 수 있고, 제1 응답 신호의 도착 시간, 제2 응답 신호의 도착 시간은 펄스의 도착 시간으로 표현될 수 있다. 이하에서는 태그(100)의 위치 결정 과정이 사용자 디바이스(400)에서 수행되는 경우를 기준으로 설명한다.
사용자 디바이스(400)는 마스터 노드(300)로부터 제1 응답 신호 및 제2 응답 신호를 수신할 수 있다. 사용자 디바이스(400)는 태그(100)에서 슬레이브 노드(200) 및 마스터 노드(300)로 전송된 제1 응답 신호의 도착 시간들(t1, t2, t3)을 측정하고, 복수의 슬레이브 노드(200)로부터 마스터 노드(300)로 수신된 제2 응답 신호의 도착 시간들(t4, t5)를 측정할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 마스터 노드(300) 및 복수의 슬레이브 노드(200)들이 태그가 위치하는 공간 상에서 고정될 때, 슬레이브 노드(200)로부터 마스터 노드(300)로 수신된 제2 응답 신호의 도착 시간들(t4, t5)는 불변 값으로 측정될 수 있다. 또 다른 실시 예에 의하면, 본 개시에 따른 마스터 노드(300)가 태그 탐색 요청을 슬레이브 노드로 전송하기에 앞서, 모든 마스터 노드(300) 및 슬레이브 노드(200) 쌍들 사이에서 펄스의 도착 시간을 측정하기 위한 과정이 미리 수행될 수 있다.
즉, 본 개시에 따른 마스터 노드(300) 또는 사용자 디바이스는 태그가 위치하는 공간 상에 고정된 마스터 노드(300) 및 복수의 슬레이브 노드(200)사이에서 펄스의 도착 시간을 미리 측정(에컨대, 표준 교정 프로세스)하고, 측정된 마스터 노드(300) 및 복수의 슬레이브 노드(200)들 사이의 펄스 도착 시간에 대한 정보를 사용자 디바이스 내의 메모리 또는 마스터 노드 내의 메모리에 저장할 수 있다.
사용자 디바이스(400)는 적어도 일부의 제1 응답 신호의 도착 시간과 적어도 일부의 제2 응답 신호의 도착 시간의 차이를 계산할 수 있다. 일 실시 예에 의하면 사용자 디바이스(400)는 제1 응답 신호의 도착 시간들과 제2 응답 신호의 도착 시간들을 가중합하여 위치 변환 변수들을 생성할 수 있다.
Figure 112018096283528-pct00001
여기에서,
Figure 112018096283528-pct00002
는 위치 변환 함수의 입력으로써, 제1 위치 변환 변수이고, t1 은 태그(100)에서 슬레이브 노드(200)로 전송된 제1 응답 신호의 도착 시간, t3는 태그(100)에서 마스터 노드(300)로 전송된 제1 응답 신호의 도착 시간, t4는 슬레이브 노드(200)에서 마스터 노드(300)로 전송된 제2 응답 신호의 도착 시간을 나타낸다.
Figure 112018096283528-pct00003
여기에서,
Figure 112018096283528-pct00004
는 위치 변환 함수의 입력으로써, 제2위치 변환 변수이고, t2 은 태그(100)에서 슬레이브 노드(200)로 전송된 제1 응답 신호의 도착 시간, t3는 태그(100)에서 마스터 노드(300)로 전송된 제1 응답 신호의 도착 시간, t5는 슬레이브 노드(200)에서 마스터 노드(300)로 전송된 제2 응답 신호의 도착 시간을 나타낸다. 즉, 상기 수학식 1 및 수학식 2를 이용하여, 사용자 디바이스는 제1 응답 신호의 도착 시간들과 제2 응답 신호의 도착 시간들을 가중합하여 위치 변환 변수들을 생성할 수 있다.
Figure 112018096283528-pct00005
여기에서, (x,y)는 결정된 태그의 위치를 나타내는 좌표이고,
Figure 112018096283528-pct00006
는 생성된 위치 변환 변수를 입력으로 하고, 태그의 위치를 나타내는 좌표를 출력으로 하는 위치 변환 함수(Transition Function)를 나타낸다. 본 개시에 따른 사용자 디바이스(400)는 제1 응답 신호의 도착 시간들과 제2 응답 신호의 도착 시간들을 가중합하여 위치 변환 변수들을 생성하고, 생성된 위치 변환 변수들을 입력으로 하는 위치 변환 함수를 이용하여 태그의 위치를 나타내는 좌표를 결정할 수 있다. 사용자 디바이스(400)는 사용자 디바이스 또는 마스터 노드를 원점으로 하는 좌표계에서 상대적인 태그의 좌표를 계산할 수 있다.
여기에서는, 사용자 디바이스(400)가 사용자 디바이스는 제1 응답 신호의 도착 시간들과 제2 응답 신호의 도착 시간들을 측정하고, 측정된 제1 응답 신호의 도착 시간 및 제2 응답 신호의 도착 시간을 이용하여 태그의 위치를 결정하는 것으로 기술하였지만, 측정된 제1 응답 신호의 도착 시간 및 제2 응답 신호의 도착 시간을 이용하여 태그의 위치를 결정하는 과정은 마스터 노드(300)에서 수행될 수도 있다. 사용자 디바이스(400) 또는 마스터 노드(300)가 상기 수학식 1, 수학식 2 및 수학식 3을 사용하여 태그의 위치를 결정하는 과정은 일반적인 삼각 측량법을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 기술되는 제1 응답 신호의 도착 시간들 및 제2 응답 신호의 도착 시간들은 임의의 두 지점 사이에서 RF 신호의 비행 시간을 의미할 수 있다. 즉, 제1 응답 신호의 도착 시간들 및 제2 응답 신호의 도착 시간들은 TOF(Time of Flight)나타낼 수 있다.
도 10은 일 실시 예에 따른 태그가 충전될 수 있는 범위와 태그의 위치가 식별될 수 있는 범위를 나타내는 도면이다.
일 실시 예에 의하면, 본 개시에 따른 태그(100)는 태그 탐색 신호가 수신 가능한 거리와 적어도 하나의 노드로부터 에너지 충전이 가능한 거리는 다를 수 있다. 예를 들어, 태그(100)는 복수의 슬레이브 노드 및 마스터 노드 중 제1 임계 거리 내에 위치하는 적어도 하나의 노드로부터 태그 탐색 신호를 수신할 수 있고, 수신된 태그 탐색 신호에 포함된 식별 데이터를 획득하고, 획득된 식별데이터를 기초로 응답 신호를 출력할 수 있다. 또한, 태그(100)는 복수의 슬레이브 노드 및 마스터 노드 중 제2 임계 거리 내에 위치하는 적어도 하나의 노드로부터 수신된 태그 탐색 신호를 이용하여 태그 내의 에너지 저장 소자를 충전할 수 있다. 하지만 또 다른 실시 예에 의하면 태그는 태그로부터 가장 가까운 노드에 의해서만 충전이 될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 태그(100)의 위치 결정 범위와 관련된 제1 임계 거리는 태그(100)의 충전 범위와 관련된 제2 임계 거리보다 클 수 있다. 예를 들어, 제1 임계 거리는 20~25m일 수 있고, 제2 임계 거리는 10m일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 임의의 노드를 원의 중심으로 설정할 때, 원의 중심으로부터 거리가 10m(=임의의 노드를 중심으로 하는 반지름이 10m인 원) 이하인 영역에서 태그의 충전이 가능하고, 원의 중심으로부터 거리가 40~50m(=임의의 노드를 중심으로 하는 직경이 40~50m인 원, 임의의 노드를 중심으로 하는 반지름이 20~25m인 원) 이하인 영역에서는 태그 위치의 식별이 가능할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 태그(100)의 에너지 충전 범위와 관련된 제1 임계 거리는 지향성 빔 편향 안테나 또는 좁은 빔 안테나들을 이용하여 향상될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 본 개시에 따른 태그(100)는 주변 환경 내에 위치하는 보조 충전 장치의 전력을 이용하여 태그 내의 에너지 저장 소자를 충전할 수도 있다. 즉, 본 개시에 따른 태그(100)는 제1 임계 거리 내에 위치하는 적어도 하나의 노드로부터 수신된 태그 탐색 신호를 이용하여, 태그 내의 에너지 저장 소자를 충전하지 않고, 태그의 주변 환경 내에 있는 보조 충전 장치의 전력을 이용하여 태그 내의 에너지 저장 소자를 충전하고, 충전된 에너지 저장 소자의 전력을 이용하여 응답 신호를 출력할 수 있다.
예를 들어, 노드(1030)로부터 제1 임계 거리 내의 영역에 위치하는 복수의 태그들은 노드(1030)로부터 수신되는 태그 탐색 신호 또는 주변 환경 내의 보조 충전 장치의 전력을 이용하여 태그 내의 에너지 저장 소자를 동시에 충전할 수 있다. 노드(1030)로부터 제1 임계 거리보다 크고, 제2 임계 거리보다 작은 영역에 위치하는 태그들은 태그 주변 환경 내의 보조 충전 장치의 전력만을 이용하여 태그 내의 에너지 저장 소자를 충전할 수 있다.
노드(1030)로부터 제1 임계 거리보다 크고, 제2 임계 거리보다 작은 영역에 위치하는 태그들은 노드(1030)에서 수신되는 태그 탐색 신호를 이용하여 에너지 저장 소자를 충전할 수는 없지만, 태그 탐색 신호를 수신하고, 수신된 태그 탐색 신호 내의 식별 데이터를 획득하며, 획득된 식별 데이터가 태그의 기 저장된 식별 정보와 일치하는 경우, 응답 신호를 출력할 수 있다. 또한, 본 개시에 따른 마스터 노드 및 슬레이브 노드에 의해 식별될 수 있는 태그의 수는 패킷 단위로 변조된 태그 탐색 신호 내의 패킷 길이에 따라 달라질 수 있다.
도 11은 일 실시 예에 따른 태그 내 에너지 저장 소자의 충전 주기와 에너지 저장 소자의 방전 주기를 나타내는 도면이다.
본 개시에 따른 태그 내 에너지 저장 소자의 충전과 제1 응답 신호의 출력은 다음과 같이 수행될 수 있다. 본 개시에 따른 태그(100)는 적어도 하나의 노드로부터 태그 탐색 신호를 수신하고, 수신된 태그 탐색 신호를 이용하여 소정의 충전 주기 동안 에너지 저장 소자를 충전한다. 일 실시 예에 의하면, 태그(100)는 수신된 태그 탐색 신호를 이용하여 소정의 충전 주기 동안 태그 내 캐패시터를 충전할 수 있고, 그 결과 캐패시터 내 전압 또는 전하량은 상승할 수 있다. 일 실시 예에 의하면 소정의 충전 주기는 1ms일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시 예에 의하면, 태그(100)는 태그 내 에너지 저장 소자가 소정 수치 이상 충전되고, 수신된 태그 탐색 신호로부터 획득된 식별 데이터가 태그 내의 기 저장된 식별 정보와 일치하는 경우, 응답 신호를 출력할 수 있다. 본 개시에 따른 태그(100)가 응답 신호를 출력 시, 태그 내의 에너지 저장 소자는 소정의 방전 주기 동안 방전(discharging)될 수 있다. 일 실시 예에 의하면 소정의 방전 주기는 100ns 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 개시에 따른 태그 탐색 신호의 주파수 대역은 제1 응답 신호의 주파수 대역 및 제2 응답 신호의 주파수 대역과 상이할 수 있고, 따라서, 태그 탐색 신호에 의한 태그 내 에너지 저장 소자의 충전과 태그의 응답 신호의 출력으로 인한 태그 내의 에너지 저장 소자의 방전은, 서로 간섭하지 않고, 태그 탐색 신호의 주파수 대역 및 상기 제1 응답 신호의 주파수 대역에서 각각 독립적으로 수행될 수 있다.
도 11을 참조하면, 태그 내 에너지 저장 소자가 충전 중에는 태그 내의 에너지 저장 소자의 방전이 일어나지 않는 것처럼 도시되었으나, 본 개시에 따른 태그 내 에너지 저장 소자가 소정 수치 이상 충전됨에 따라, 에너지 저장 소자의 충전과 에너지 저장 소자의 방전은 함께 수행될 수 있다. 예를 들어, 태그(100)가 제1 응답 신호를 출력 시, 태그 내의 에너지 저장 소자가 방전될 수 있는데, 에너지 저장 소자가 방전되는 동안에도 태그(100)는 적어도 하나의 노드로부터 태그 탐색 신호를 수신할 수 있다.
즉, 태그 탐색 신호의 주파수 대역이 제1 응답 신호의 주파수 대역 및 제2 응답 신호의 주파수 대역과 상이하므로, 태그 탐색 신호에 의한 태그 내 에너지 저장 소자의 충전과 태그의 응답 신호의 출력으로 인한 태그 내의 에너지 저장 소자의 방전은, 태그 탐색 신호의 주파수 대역 및 상기 제1 응답 신호의 주파수 대역에서 각각 독립적으로 수행될 수 있고, 그 결과, 제1 응답 신호의 출력으로 인한 태그 내 에너지 저장 소자의 방전과 태그 탐색 신호에 의한 에너지 저장 소자의 충전은 함께 발생할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 본 개시에 따른 태그(100)내의 에너지 저장 소자는 태그 탐색 신호를 수신하기 전에, 미리 충전될 수 있고, 에너지 저장 소자가 미리 충전되어있는 경우에는, 태그 탐색 신호로부터 획득된 식별 데이터가 기 저장된 태그의 식별 정보와 일치하는지 여부만을 판단하여 제1 응답 신호를 출력할 수 있다. 또 다른 실시 예에 의하면, 태그(100)는 태그 내 에너지 저장 소자가 완전히 충전되기 전(예컨대, 소정 수치 이상 충전되는 경우)에 응답 신호를 출력할 수도 있고, 태그 내 에너지 저장 소자가 완전히 충전된 이후에만 응답 신호를 출력할 수도 있다. 본 개시에 따른 태그(100)가 태그 탐색 신호에 응답하여 응답 신호를 출력하기 위한 조건은 변경될 수 있다.
일반적인 위치 결정 시스템에서, 태그들은 특정 노드로부터 태그 탐색 신호를 수신할 수 있는 모든 태그들이 수신된 태그 탐색 신호에 응답하였으나, 본 개시에 따른 태그는 식별 데이터와 일치하는 식별 정보를 포함하는 태그가 단일 펄스 형태의 응답 신호를 출력할 수 있다. 따라서, 본 개시에 따른 태그(100)를 사용하는 위치 결정 시스템은 태그의 위치를 빠르게 결정할 수 있다.
도 12는 일 실시 예에 따른 태그의 구조를 나타내는 도면이다.
일 실시 예에 의하면, 태그(100)는 안테나(1240), 하베스터(1220) 및 제어부(1260)를 포함할 수 있다. 또 다른 실시 예에 의하면 태그(100)는 응답 신호 송신부(1270)를 더 포함할 수 있다.
안테나(1240)는 복수의 슬레이브 노드 중 적어도 하나로부터 상기 태그를 식별하기 위한 식별 데이터를 포함하는 상기 태그 탐색 신호를 수신하고, 제1 응답 신호를 출력할 수 있다. 본 개시에 따른 안테나(1240)는 하베스터(1220)내에 포함될 수 있고, 정류기에 연결될 수 있다. 따라서 하베스터(1220)가 태그 탐색 신호를 수신하고, 수신된 태그 탐색 신호를 이용하여 에너지 저장 소자를 충전할 수도 있다.
하베스터(1220)는 정류기(1222), 식별 데이터 획득부(1224) 및 에너지 저장 소자(1226)를 포함한다. 예를 들어, 하베스터(1220)는 수신된 태그 탐색 신호를 이용하여 상기 에너지 저장 소자를 충전할 수 있다. 또 다른 실시 예에 의하면, 하베스터(1220)내에 포함된 식별 데이터 획득부는 제어부(1260)에 포함될 수도 있다. 또한, 하베스터(1220)는 안테나를 포함하여 직접 태그 탐색 신호를 수신할 수도 있다. 이러한 경우, 안테나(1240)는 제1 응답 신호를 전송하는 기능만을 수행할 수도 있다. 본 개시에 따른 태그는 별도의 RF Receiver가 필요하지 않으며, 하베스터(1220)를 이용하여 식별 데이터를 이용하여 변조된 태그 탐색 신호를 수신하고, 수신된 태그 탐색 신호로부터 에너지를 획득하고, 태그 탐색 신호에 포함된 식별 데이터를 획득할 수 있다.
본 개시에 따른 하베스터(1220)는 accumulator로서, 에너지 또는 정보를 축적할 수 있다. 본 개시에 따른 하베스터(1220)는 안테나(1240), 응답 신호 송신부(1270) 및 제어부(126)와 연결될 수 있다. 예를 들어, 하베스터(1220)는 노드로부터 수신된 태그 탐색 신호를 이용하여 태그 내의 에너지 저장 소자(1226)를 충전할 수도 있지만, 태그 주변의 환경 내의 보조 충전 장치의 전력을 이용하여 에너지 저장 소자(1226)를 충전할 수도 있다. 또한, 하베스터(1220)는 하베스터를 포함하는 태그에서 가장 가까운 노드에 의해서만 충전이 될 수도 있다.
특히, 본 개시에 따른 하베스터(1220)는 수신한 태그 탐색 신호에 포함된 식별 데이터가 태그 탐색 신호를 수신한 태그 내의 식별 정보와 일치하지 않는 경우에도, 태그 내의 식별 정보와 일치하지 않는 식별 데이터를 포함하는 태그 탐색 신호를 이용하여 에너지 저장 소자를 충전할 수 있다. 일 실시 예에 의하면, 하베스터(1220)가 에너지 저장 소자를 충전하는 속도는 태그 탐색 신호를 수신한 태그가 마스터 노드 또는 슬레이브 노드로부터 떨어진 거리에 따라 달라질 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 하베스터(1220)는 변조된 태그 탐색 신호를 수신하고, 수신된 태그 탐색 신호로부터 식별 데이터를 획득하며, 획득된 식별 데이터를 제어부로 전송할 수 있다. 하지만 또 다른 실시 예에 의하면, 수신된 태그 탐색 신호로부터 식별 데이터를 획득하는 과정은 제어부(1260)에서 수행될 수도 있다. 하베스터(1220)가 획득한 식별 데이터는 태그 내 기 저장된 식별 정보와 비교되고, 획득된 식별 데이터가 태그 내 기 저장된 식별 정보와 일치하는 경우, 태그는 응답 신호를 출력할 수 있다.
따라서, 태그 내의 하베스터가 식별 데이터를 획득하고, 획득된 태그 내 기 저장된 식별 정보와 비교하는 과정은 태그 인증 과정에 대응될 수 있다. 태그는 태그 인증 과정을 수행함으로써 태그 탐색 신호가 자신을 호출하기 위한 신호인지 여부를 판단할 수 있다. 즉, 하베스터는 에너지를 수신할 수 있을 뿐만 아니라, 식별데이터를 이용하여 태그를 호출하는 명령을 인식할 수 있다.
제어부(1260)는 복조부를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 의하면 제어부(1260)는 식별 데이터 획득부(1224)를 더 포함할 수도 있다. 예를 들어, 제어부(1260)는 수신된 태그 탐색 신호로부터 식별 데이터를 획득하고, 상기 획득된 식별 데이터가 상기 태그에 기 저장된 식별 정보와 일치하는지 여부를 결정하며, 상기 에너지 저장 소자가 소정 수치 이상 충전되고 상기 획득된 식별 데이터가 상기 태그에 기 저장된 식별 정보와 일치하는 경우 상기 안테나를 통해 상기 응답 신호를 출력하도록 제어할 수 있다. 일 실시 예에 의하면 제어부(1260)는 저전력 마이크로 컨트롤러(MCU)일 수 있다.
응답 신호 송신부(1270)는 태그 내 에너지 저장 소자가 소정 수치 이상 충전되고, 태그 탐색 신호로부터 획득된 식별 데이터가 태그에 기 저장된 식별 정보와 일치하는 경우, 제어부(1260)로부터 응답 신호 전송 명령을 수신하고, 수신된 응답 신호 전송 명령에 따라, 안테나(1240)를 통하여 응답 신호를 출력할 수 있다. 또 다른 실시 예에 의하면, 응답 신호 송신부(1270)의 기능은 제어부(1260)에 포함될 수 있다.
정류기(1222)는 수신된 태그 탐색 신호를 직류 에너지로 변환할 수 있다. 예를 들어, 본 개시에 따른 태그 탐색 신호는 교류 신호로써, 소정의 주파수로 진동(Oscillation)할 수 있다. 정류기(1222)는 교류 신호인 태그 탐색 신호를 수신하고, 수신된 태그 탐색 신호를 직류 에너지로 변환하며, 변환된 직류 에너지를 에너지 저장 소자(1226)로 전달할 수 있다. 하베스터(122)는 정류기(1222)에서 변환된 직류 에너지를 이용하여 에너지 저장 소자 내 캐패시터를 충전할 수 있다. 예를 들어, 정류기(rectifier)는 종래의 다이오드 회로 또는 주기적인 RF Frequency Oscillation을 DC 전압으로 변환하기 위한 종래의 방법을 이용하여 제조될 수 있다.
식별 데이터 획득부(1224)는 복조부를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 식별 데이터 획득부(1224)는 변조된 태그 탐색 신호를 복조하고, 복조된 태그 탐색 신호로부터 식별 데이터를 획득할 수 있다. 본 개시에 따른 태그 탐색 신호는 마스터 노드 또는 슬레이브 노드에서, 식별 데이터를 이용하여 패킷 단위로 이진 변조될 수 있다. 식별 데이터 획득부(1224)는 식별 데이터를 획득하고, 획득된 식별 데이터를 제어부로 전송함으로써, 제어부가 수신된 태그 탐색 신호가 상기 태그 탐색 신호를 수신한 태그를 호출하는 것인지 여부를 인증할 수 있다. 또 다른 실시 예에 의하면, 식별 데이터 획득부(1224)는 제어부(1260)로 포함될 수 있고, 이 경우, 제어부(1260)가 수신한 태그 탐색 신호를 복조하고, 복조된 태그 탐색 신호로부터 식별 데이터를 획득할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 식별 데이터 획득부(1224)는 threshold devcie일 수 있다. Threshold Device는 식별 데이터를 이용하여 변조된 아날로그 형태의 태그 탐색 신호를 복조하고, 복조된 태그 탐색 신호를 디코딩하여 식별 데이터를 획득하며, 획득된 식별 데이터를 이진 형태로 나타낼 수 있다. 본 명세서에서 개시되는 식별 데이터는 태그에 기 저장되는 태그 식별 정보(Tag Identification), 상기 태그가 상기 사용자 장치에 저장되어 있는지 여부를 나타내는 등록 확인 정보(Registration Confirmation Information), 상기 마스터 노드, 상기 적어도 하나의 슬레이브 노드 및 상기 태그를 포함하는 네트워크의 식별 정보(Network ID) 및 태그 또는 네트워크의 ID의 식별 범위(Desired ID range) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 태그 식별 정보는 상기 태그를 고유하게 식별하기 위한 이진 데이터일 수 있다.
본 명세서에서 개시된 태그는 일반적인 태그와 달리 배터리(전원) 없이 동작할 수 있고, 수신기(receiver)를 포함하지 않아서 태그의 크기가 작은(예컨대 약 10mm) 장점이 있다. 본 개시에 따른 태그는 모든 대상 물체에 부착될 수 있고, 제어부 또는 하베스터가 위치하기 위한 강성(rigid) 기판과 유연한(flexible) 소재로서 휘어질수 있는 소재를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 노드들에 의하여 방출된 태그 탐색 신호는 탐색 하고자 하는 타겟 태그의 식별 데이터를 이용하여 변조되므로, 적어도 하나의 태그가 위치하는 공간에서, 식별 데이터에 매칭되는 하나의 타겟 태그만이 태그 탐색 신호에 대하여 응답할 수 있다. 따라서, 식별 데이터를 이용하여 변조된 태그 탐색 신호에 응답하여 제1 응답 신호를 출력하는 태그는 사용자에게 정확한 태그 위치를 제공할 수 있다.
도 13은 일 실시 예에 따른 마스터 노드의 블록도이다.
마스터 노드(1300)는 전원부(1320), 제어부(1340), 통신부(1360) 및 사용자 통신 인터페이스(1380)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 마스터 노드(1300)는 사용자 디바이스로부터 식별 데이터를 수신하고, 수신된 식별 데이터를 포함하는 태그 탐색 요청을 슬레이브 노드로 전송하며, 식별 데이터를 이용하여 변조된 태그 탐색 신호를 태그가 위치하는 공간으로 출력하고, 출력된 태그 탐색 신호에 응답하는 태그로부터 제1 응답 신호를 수신하고, 제1 응답 신호를 수신한 복수의 슬레이브 노드로부터 태그의 위치를 나타내는 제2 응답 신호를 수신하며, 상기 수신된 제1 응답 신호 및 제2 응답 신호를 마스터 노드에 연결된 사용자 디바이스로 전송할 수 있다. 또 다른 실시 예에 의하면, 마스터 노드(1300)는 수신된 제1 응답 신호 및 제2 응답 신호를 사용자 디바이스로 전송하지 않고, 수신된 제1 응답 신호 및 제2 응답 신호를 이용하여 태그의 위치를 결정할 수 있다.
전원부(1320)는 제어부(1340), 통신부(1360) 및 사용자 통신 인터페이스(1380)에 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어, 마스터 노드(1360)는 식별 데이터를 이용하여 변조된 태그 탐색 신호를 출력하기 위하여 마스터 노드(1360)내의 전원부(1320)로부터 전력을 수신할 수 있다.
제어부(1340)는 변조부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어부(1340)는 태그를 식별하기 위한 식별 데이터를 포함하는 태그 탐색 요청을 마스터 노드와 연결된 복수의 슬레이브 노드로 전송하고, 식별 데이터를 이용하여 변조된 상기 태그 탐색 신호를 상기 태그가 위치하는 공간으로 출력하며, 전송된 태그 탐색 신호에 응답하는 태그로부터 제1 응답 신호를 수신하고, 상기 제1 응답 신호를 수신한 상기 복수의 슬레이브 노드로부터 상기 태그의 위치를 나타내는 제2 응답 신호를 수신하도록 통신부(1360)를 제어할 수 있다.
본 개시에 따른 제어부(1340)의 기능은 제어부(1340)에 포함된 적어도 하나의 프로세서를 통하여 수행될 수 있다. 본 개시에 따른 제어부(1340)에 포함된 프로세서는 마이크로 컨트롤러(Micro Controller Unit, MCU)일 수 있고, 제어부(1340)의 기능은 단일의 프로세서에서 수행되 수도 있지만, 복수의 프로세서에서 나뉘어 수행될 수 있다.
예를 들어, 변조부는 사용자 디바이스로부터 수신된 식별 데이터를 이용하여, 태그 탐색 신호를 이진 변조할 수 있다. 일 실시 예에 의하면, 변조부는 사용자 디바이스로부터 수신된 식별 데이터를 이용하여 태그 탐색 신호를 패킷 단위로 변조할 수 있다. 예를 들어, 본 개시에 따른 마스터 노드 또는 슬레이브 노드가, 특정 태그를 고유하게 식별하기 위한 식별 데이터를 이용하여 변조된 태그 탐색 신호를 출력하는 것은, 태그 탐색 신호를 변조하는데 사용된 식별 데이터에 매칭되는 태그에게 응답 신호를 출력하라고 명령하는 과정에 대응될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 태그 탐색 신호는 1-10Kbps 내의 데이터 전송 속도로 변조될 수 있으며, 태그 탐색 신호는 데이터 전송으로 인한 충전 스피드의 큰 손실 없이 0.99 듀티 사이클로 변조될 수 있다.
통신부(1360)는 제1 응답 신호 수신부(1362), 제2 응답 신호 수신부(1364), 태그 탐색 요청 전송부(1366) 및 태그 탐색 신호 송신부(1368)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 통신부(1360)는 적어도 하나의 안테나 및 포락선 검출기(envelope detector)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 통신부(1360)는 제어부(1340)의 제어에 의해, 태그 탐색 신호를 출력하거나, 태그로부터 제1 응답 신호를 수신하거나, 슬레이브 노드로부터 제2 응답 신호를 수신하거나, 슬레이브 노드로 태그 탐색 요청을 전송할 수 있다. 일 실시 예에 의하면, 태그 탐색 신호의 주파수 대역과 제1 응답 신호의 주파수 대역은 상이할 수 있고, 태그 탐색 신호의 주파수 대역은 제1 응답 신호의 주파수 대역 보다 넓고, 더 큰 무선 전력을 가질 수 있다.
마스터 노드는 태그로부터 응답 신호가 도착 하는 시간을 포락선의 리딩 엣지(leading edge)로 설정하고, 마스터 노드에 연결된 복수의 슬레이브 노드들 중 태그로부터 제1 응답 신호를 수신한 슬레이브 노드들은 포락선의 리딩 엣지가 검출되는 순간에, 수신한 제1 응답 신호를 마스터 노드로 재전송할 수 있다. 또는, 마스터 노드에 연결된 복수의 슬레이브 노드들 중 태그로부터 제1 응답 신호를 수신한 슬레이브 노드들은 포락선의 리딩 엣지가 검출되는 순간에, 제1 응답 신호를 이용하여 생성된 제2 응답 신호를 마스터 노드로 재전송할 수 있다.
마스터 노드(1360)는 수신된 제1 응답 신호 및 제2 응답 신호에서 포락선을 추출하고, 추출된 포락선의 리딩 엣지(leading edge) 또는 폴링 엣지(falling edge)를 이용하여 제1 응답 신호 및 제2 응답 신호의 도착 시간을 측정할 수 있다. 또한, 마스터 노드는 제1 응답 신호의 도착 시간 및 제2 응답 신호의 도착 시간의 시간차를 계산할 수 있다.
또 다른 실시 예에 의하면, 마스터 노드(1360)는 수신한 제1 응답 신호 및 제2 응답 신호를 마스터 노드에 연결된 사용자 디바이스로 전송하고, 사용자 디바이스에서 제1 응답 신호 및 제2 응답 신호의 도착 시간을 측정할 수 있다. 사용자 디바이스는 측정된 제1 응답 신호의 도착 시간과 측정된 제2 응답 신호의 도착 시간의 차이를 측정할 수 있다.
사용자 통신 인터페이스(1380)는 수신된 제1 응답 신호 및 제2 응답 신호를 상기 마스터 노드에 연결된 사용자 디바이스에 전송하거나, 사용자 디바이스로부터 식별 데이터를 수신할 수 있다. 예를 들어, 마스터 노드가 사용자 통신 인터페이스(1380)를 통하여 수신하는 식별 데이터는 기 사용자 디바이스에 미리 등록된 태그를 고유하기 식별하기 위한 이진 데이터일 수 있다. 본 개시에 따른 사용자 통신 인터페이스(1380)는 제어부(1340)에 연결될 수 있다.
도 14는 도 13의 실시 예에서, 통신부를 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
예를 들어, 제1 응답 신호 수신부(1362)는 적어도 하나의 안테나를 포함하 수 있고, 안테나를 이용하여 태그가 태그 탐색 신호에 응답하여 출력하는 제1 응답 신호를 수신할 수 있다. 또 다른 실시 예에 의하면, 제1 응답 신호 수신부(1362)는 외부의 안테나를 이용하여 태그로부터 제1 응답 신호를 수신할 수도 있다. 일 실시 예에 의하면, 제1 응답 신호 수신부는 UWB(Ultra Wideband) Receiver일 수 있다. 또한, 제1 응답 신호 수신부는 적어도 하나의 저역 통과 주파수 필터 및 포락선 검출기(envelope detector)를 포함할 수 있고, 저역 통과 주파수 필터를 이용하여 수신된 제1 응답 신호에서 고주파 성분을 차단함으로써 낮은 주파수 펄스 형태의 포락선을 검출할 수 있다.
또한, 제2 응답 신호 수신부(1364)는 적어도 하나의 안테나를 포함할 수 있고, 슬레이브 노드로부터 제2 응답 신호를 수신할 수 있다. 또 다른 실시 예에 의하면, 제2 응답 신호 수신부(1364)는 외부의 안테나를 이용하여 슬레이브 노드로부터 제2 응답 신호를 수신할 수도 있다. 일 실시 예에 의하면, 제2 응답 신호 수신부(1364)는 retranslation receiver(380)일 수 있다.
태그 탐색 요청 전송부(1366)는 사용자 디바이스로부터 수신한 식별 데이터를 포함하는 태그 탐색 요청을 마스터 노드와 연결된 복수의 슬레이브 노드로 전송할 수 있다. 슬레이브 노드는 태그 탐색 요청에 포함된 식별 데이터를 이용하여 태그 탐색 신호를 변조할 수 있고, 사용자가 탐색 하고자 하는 타겟 태그를 고유하게 식별하기 위한 식별 데이터를 이용하여 변조된 태그 탐색 신호를 출력할 수 있다. 태그 탐색 요청 전송부(1366)에서 전송되는 태그 탐색 요청에 의해, 슬레이브 노드는 태그 탐색 신호 송신부를 활성화 할 수 있고, 태그 탐색 요청에 포함된 식별 데이터를 이용하여 태그 탐색 신호를 변조할 수 있다.
태그 탐색 신호 송신부(1368)는 적어도 하나의 안테나를 포함할 수 있고, 제어부(1340)의 제어에 의해, 태그를 탐색 하기 위한 태그 탐색 신호를 송신할 수 있다.
도 15는 또 다른 실시 에에 따른 마스터 노드의 구조를 나타내는 도면이다.
또 다른 실시 예에 따른 마스터 노드(300)는 전원부(1520), 태그 탐색 신호 송신부(1540), 응답 신호 수신부(1560) 및 제어부(1580)를 포함할 수 있다. 전원부(1520)는 도 13의 전원부(1320)에 대응하므로, 구체적인 설명은 생략하기로 한다. 예를 들어, 태그 탐색 신호 송신부(1540)는 단일의 안테나를 포함할 수 있고, 단일의 안테나를 통하여 태그 탐색 신호를 출력할 수 있다. 또 다른 실시 예에 의하면, 태그 탐색 신호 송신부(1540)는 복수의 안테나를 포함할 수도 있다. 본 개시에 따른 태그 탐색 신호 송신부(1540)는 UWB Transmitter일 수 있고, 도 14의 태그 탐색 신호 송신부에 대응하므로, 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
응답 신호 수신부(1560)는 제1 응답 신호 수신부(1562) 및 제2 응답 신호 수신부(1564)를 포함할 수 있다. 응답 신호 수신부(1560)는 태그 탐색 신호에 응답하는 태그로부터 제1 응답 신호를 수신하고, 제1 응답 신호를 수신하는 슬레이브 노드에서 재 전송되는 제1 응답 신호를 수신할 수 있다. 또 다른 실시 예에 의하면, 응답 신호 수신부(1560)는 태그로부터 수신되는 제1 응답 신호 및 태그로부터 제1 응답 신호를 수신한 슬레이브 노드가 제1 응답 신호를 이용하여 생성한 제2 응답 신호를 수신할 수 있다. 응답 신호 수신부(1560)는 적어도 하나의 안테나를 포함할 수 있고, 제어부(1580)의 제어에 의해, 안테나를 통하여, 제1 응답 신호 및 제2 응답 신호를 수신할 수 있다.
제1 응답 신호 수신부(1562)는 도 14의 제1 응답 신호 수신부(1362)에 대응하므로, 구체적인 설명은 생략하기로 한다, 제2 응답 신호 수신부(1564)는 도 14의 제2 응답 신호 수신부(1364)에 대응하므로, 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 15를 참조하면, 제1 응답 신호 수신부(1562), 제2 응답 신호 수신부(1564) 및 태그 탐색 신호 송신부(1540) 각각은 적어도 하나의 안테나를 포함하고, 제1 응답 신호 수신부(1562), 제2 응답 신호 수신부(1564) 각각은 내부에 포함된 안테나를 통하여 제1 응답 신호, 제2 응답신호를 수신하고, 태그 탐색 신호 송신부(1540)는 내부에 포함된 안테나를 통하여 태그 탐색 신호를 송신할 수 있다.
또 다른 실시 예에 의하면, 마스터 노드(300)내에 포함된 제1 응답 신호 수신부(1562), 제2 응답 신호 수신부(1564) 및 태그 탐색 신호 송신부(1540)외부에 위치하는 적어도 하나의 안테나를 통하여 제1 응답 신호 수신부(1562), 제2 응답 신호 수신부(1564)는 제1 응답 신호 및 제2 응답 신호를 수신하고, 태그 탐색 신호 송신부(1540)는 태그 탐색 신호를 송신할 수도 있다. 또한 일 실시 예에 의하면, 제1 응답 신호 수신부(1562), 제2 응답 신호 수신부(1564) 및 태그 탐색 신호 송신부(1540)각각의 기능들은 제어부(1580)에서 모두 구현될 수도 있다.
제어부(1580)는 TDC(Time to Digital Converter, 1590)를 더 포함할 수 있다. 또 다른 실시 예에 의하면 TDC(Time to Digital Converter, 1590)는 제어부(1580)와 별도로, 마스터 노드 내부 또는 사용자 디바이스에 위치할 수 있다. 제어부(1580)는 도 13의 제어부(1340)와 대응하므로, 여기서는 TDC(Time to Digital Converter, 1590)에 대하여 설명하기로 한다.
예를 들어, TDC(Time to Digital Converter, 1590)는 제1 응답 신호의 도착 시간과 제2 응답 신호의 도착 시간을 측정하고, 측정된 제1 응답 신호의 도착 시간 및 측정된 제2 응답 신호의 측정 시간의 시간 차이를 계산하며, 계산된 제1 응답 신호의 도착 시간 및 제2 응답 신호의 도착 시간의 시간 차이를 이진 형태로 출력할 수 있다. 사용자 디바이스는 TDC(Time to Digital Converter, 1590)로부터 계산된 제1 응답 신호의 도착 시간 및 측정된 제2 응답 신호의 도착 시간의 시간 차이를 수신하고, 제1 응답 신호의 도착 시간 및 측정된 제2 응답 신호의 도착 시간의 시간 차이를 이용하여 태그의 위치를 결정할 수 있다.
도 16은 일 실시 예에 따른 슬레이브 노드의 블록도이다.
슬레이브 노드(1600)는 전원부(1620), 제어부(1640), 통신부(1660) 및 사용자 통신 인터페이스(1680)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 슬레이브 노드(1600)는 식별 데이터를 마스터 노드로부터 수신하고, 수신된 식별 데이터를 이용하여 태그 탐색 신호를 변조하며, 변조된 태그 탐색 신호를 태그가 위치하는 공간으로 출력할 수 있다. 또한, 슬레이브 노드(1600)는 태그 탐색 신호에 응답하는 태그로부터 제1 응답 신호를 수신하고, 수신된 제1 응답 신호를 마스터 노드로 재전송할 수 있다.
전원부(1620)는 제어부(1640), 통신부(1660) 및 사용자 통신 인터페이스(1680)에 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어, 슬레이브 노드(1600)는 전원부(1620)에서 공급된 전력을 이용하여, 태그를 탐색하기 위한 태그 탐색 신호를 송신할 수 있다. 또한, 일 실시 예에 의하면 본 개시에 따른 마스터 노드 및 복수의 슬레이브 노드들은 가정 내 콘센트 단자 또는 가전 기기들 내부의 USB 단자에 위치하고, 가정 내 콘센트 단자를 통하여 전력을 공급 받거나, USB 단자를 통하여 가전 기기로부터 전력을 공급 받을 수 있다.
제어부(1640)는 변조부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어부(1640)는 태그를 식별하기 위한 식별 데이터를 포함하는 태그 탐색 요청을 수신하고, 식별 데이터를 이용하여 변조된 상기 태그 탐색 신호를 상기 태그가 위치하는 공간으로 출력하며, 전송된 태그 탐색 신호에 응답하는 태그로부터 제1 응답 신호를 수신하고, 상기 제1 응답 신호를 수신한 상기 복수의 슬레이브 노드로부터 상기 태그의 위치를 나타내는 제2 응답 신호를 수신하도록 통신부(1360)를 제어할 수 있다. 본 개시에 따른 제어부(1340)의 기능은 제어부(1340)에 포함된 적어도 하나의 프로세서를 통하여 수행될 수 있다.
본 개시에 따른 제어부(1340)에 포함된 프로세서는 마이크로 컨트롤러(Micro Controller Unit, MCU)일 수 있고, 제어부(1340)의 기능은 단일의 프로세서에서 수행될 수 있지만, 복수의 프로세서에 의해서 수행될 수 있다. 예를 들어, 변조부는 사용자 디바이스로부터 수신된 식별 데이터를 이용하여, 태그 탐색 신호를 변조할 수 있다. 일 실시 예에 의하면, 변조부는 사용자 디바이스로부터 수신된 식별 데이터를 이용하여 태그 탐색 신호를 패킷 단위로 변조할 수 있다.
통신부(1660)는 적어도 하나의 안테나 및 포락선 검출기(envelope detector)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 통신부(1660)는 제어부(1640)의 제어에 의해, 태그 탐색 신호를 출력하거나, 태그로부터 제1 응답 신호를 수신하거나, 마스터 노드로 제2 응답 신호를 전송하거나, 마스터 노드로부터 태그 탐색 요청을 수신할 수 있다. 통신부의 구체적인 구성은 도 17을 참조하여 설명하기로 한다.
사용자 통신 인터페이스(1380)는 수신된 제1 응답 신호 및 제2 응답 신호를 상기 사용자 디바이스로 전송할 수 있다. 본 개시에 따른 슬레이브 노드(1600)는 사용자 디바이스가 연결됨으로써 마스터 노드로 기능할 수 있으므로, 사용자 디바이스와 통신하기 위한 사용자 통신 인터페이스를 포함할 수 있다. 하지만, 슬레이브 노드로 동작하는 경우, 사용자 통신 인터페이스의 기능은 일부 중지될 수 있다.
도 17은 도 16의 실시 예에서, 통신부를 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
통신부(1660)는 제1 응답 신호 수신부(1662), 제2 응답 신호 송신부(1664), 태그 탐색 요청 수신부(1666) 및 태그 탐색 신호 송신부(1668)를 포함할 수 있다. 제1 응답 신호 수신부(1662)는 도 14에 도시된 마스터 노드의 제1 응답 신호 수신부(1362)와 대응하므로, 구체적인 설명은 생략하기로 한다. 또한, 태그 탐색 신호 송신부(1668)는 도 14에 도시된 마스터 노드의 태그 탐색 신호 송신부(1368)와 대응하므로, 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
제2 응답 신호 송신부(1664)는 태그로부터 수신된 제1 응답 신호를 이용하여 생성된 제2 응답 신호를 마스터 노드로 송신할 수 있다. 본 명세서에서 슬레이브 노드가 제2 응답 신호를 마스터 노드로 전송하는 것은, 슬레이브 노드가 태그로부터 수신된 제1 응답 신호를 마스터 노드로 재전송하는 것일 수 있다. 일 실시 예에 의하면, 제2 응답 신호 송신부(1664)는 적어도 하나의 중계기(repeater) 또는 retranslation transmitter를 포함할 수 있다. 태그 탐색 요청 수신부(1666)는 마스터 노드로부터 식별 데이터가 포함된 태그 탐색 요청을 수신할 수 있다. 슬레이브 노드(1660)는 태그 탐색 요청을 수신함으로써, 마스터 노드에 연결된 사용자 디바이스의 사용자가 탐색 하고자 하는 태그를 인식할 수 있다.
본 명세서에서 개시되는 통신을 위한 구성으로써, 마스터 노드에 포함된 제1 응답 신호 수신부, 제2 응답 신호 수신부, 태그 탐색 요청 전송부 및 태그 탐색 신호 송신부와 슬레이브 노드에 포함된 제1 응답 신호 수신부, 제2 응답 신호 송신부, 태그 탐색 요청 수신부 및 태그 탐색 신호 송신부 및 태그에 포함된 제1 응답 신호 송신부는 무선 신호의 송수신을 위하여 안테나를 사용할 수 있다. 하지만 또 다른 실시 예에 의하면, 마스터 노드, 슬레이브 노드 및 태그는 각각에 포함된 단일의 안테나를 사용할 수도 있다.
도 18은 태그의 위치를 결정할 때 나타나는 오차를 실험적으로 측정한 결과를 나타내는 도면이다.
도 18을 참조하면, 본 개시에 따른 위치 결정 시스템을 이용하여 태그의 위치를 결정 함에 있어, 태그로부터 노드 쌍들 사이에서 측정된 펄스 전파 시간의 오차를 확인할 수 있다. 도 18에서 가로축에는 측정 횟수가 표시되고, 태그로부터 노드 쌍들 사이에서 측정된 펄스 전파 시간의 차이는 세로축에 표시될 수 있다.
본 개시에 따른 위치 결정 시스템을 테스트 하기 위하여, 두개의 노드를 사용하였지만, 일직 선상이 아닌 평면에서 태그의 위치를 결정하기 위해서는 최소 세개의 노드가 필요할 수 있고, 단일 평면이 아닌 공산상에서는 태그의 위치를 결정하기 위해서는 최소 3개의 노드가 필요할 수 있다.
본 개시에 따른 위치 결정 시스템을 복수 횟수로 테스트 한 결과, 태그로부터 노드 쌍들 사이에서 복수 측정된 펄스 전파 시간들의 차이가 나타내는 시간 오차는 +-1ns 초 정도로 작다. 본 개시에 따른 위치 결정 시스템을 이용하여 태그와 노드 쌍들 사이에서 펄스 전파 시간을 n번 측정하는 경우, 시간 오차는
Figure 112018096283528-pct00007
로 감소 될 수 있다.
도 19는 위치 결정 시스템이 적용된 일 실시 예를 나타내는 도면이다.
일 실시 예에 의하면, 본 개시에 따른 태그, 마스터 노드 및 슬레이브 노드를 포함하는 위치 결정 시스템은 아이들을 대상으로 하는 물건 정리 방법 교육에 사용될 수 있다. 단계 S1910에서, 대상 물체에 미리 태그를 부착한다. 예를 들어, 학부모는 교육의 대상이 되는 물건에 미리 태그를 부착할 수 있다.
단계 S1920에서, 태그가 부착된 물체의 타겟 영역을 사용자 디바이스에 등록할 수 있다. 예를 들어, 학부모는 대상 물체에 태그를 부착하고, 부착된 물체를 타겟 영역에 위치시킨 후, 대상 물체의 타겟 영역을 사용자 디바이스에 미리 등록할 수 있다. 본 개시에 따른 타겟 영역은 학부모의 의도에 따라 설정되는 실내 공간에서의 대상 물체의 위치를 의미할 수 있다.
단계 S1930에서, 태그가 부착된 물체의 위치가 변경될 수 있다. 예를 들어, 아이들은 태그가 부착된 대상 물체를 가지고 논 후, 대상 물체를 지정된 위치에 가져다 놓을 수도 있지만, 대상 물체를 지정된 위치가 아닌 위치에 가져다 놓을 수 있다.
단계 S1940에서, 사용자 디바이스는 실시간으로 태그가 부착된 물체의 위치를 결정할 수 있다. 예를 들어, 본 개시에 따른 태그, 마스터 노드, 슬레이브 노드 및 사용자 디바이스를 포함하는 위치 결정 시스템에서, 사용자 노드는 본 개시에 따른 태그 위치 결정 방법을 사용하여 태그가 부착된 물체의 위치를 결정할 수 있다.
단계 S1950에서, 사용자 디바이스는 결정된 물체의 위치가 사용자 디바이스에 미리 등록된 물체의 타겟 영역 내에 위치하는지 결정할 수 있다. 예를 들어, 사용자 디바이스는 사용자 디바이스를 기준으로 하는 좌표 시스템에서 결정된 대상 물체의 타겟 좌표를 원점으로 하고, 기 설정된 임계 거리를 반경으로 하는 타겟 영역을 사용자 디바이스에 미리 등록 할 수 있고, 미리 등록된 타겟 영역 내에 대상 물체가 위치하는지 여부를 판단할 수 있다.
단계 S1960에서, 결정된 대상 물체의 위치가 타겟 영역 내에 위치하지 않는 경우, 사용자 디바이스는 피드백 신호를 대상 물체 주변 환경 내에 위치하는 전자 장치들에게 전송할 수 있다. 예를 들어, 피드백 신호는 대상 물체의 주변 환경 내에 위치하는 전자 장치들의 스크린에 대상 물체를 타겟 영역에 가져다 놓을 것을 지시하는 영상 신호를 포함할 수 있다. 또 다른 실시 예에 의하면, 피드백 신호는 대상 물체의 주변 환경 내에 위치하는 전자 장치들의 동작을 제한하는 제어 신호를 포함할 수 있다.
도 20은 위치 결정 시스템이 적용될 수 있는 또 다른 실시 예를 나타내는 도면이다.
일 실시 예에 의하면, 본 개시에 따른 태그, 마스터 노드 및 슬레이브 노드를 포함하는 위치 결정 시스템은 아이들의 가방 싸기(packing) 교육에 이용될 수 있다. 단계 S2010에서, 대상 물체에 미리 태그를 부착한다. 예를 들어, 학부모는 교육의 대상이 되는 물건들에 미리 태그를 부착할 수 있다.
단계 S2020에서, 사용자 디바이스는 태그가 부착된 물건들의 위치를 소정의 주기동안 학습할 수 있다. 예를 들어, 사용자 디바이스는 1주 동안, 태그가 부착된 물건의 위치를 학습할 수 있다.
단계 S2030에서, 사용자 디바이스는 학습된 물건의 위치를 이용하여, 요일 별(또는 날짜 별)로 가방 내에 위치하여야 하는 물건의 목록을 학습할 수 있다. 하지만, 또 다른 실시 예에 의하면, 요일 별(또는 날 짜별)로 가방에 위치하여야 하는 물건의 목록은 사용자 디바이스에 의해 직접 지정될 수 있다.
단계 S2040에서, 태그가 부착된 물체의 위치가 변경될 수 있다. 예를 들어, 아이들이 등교 하기 위해, 태그가 부착된 물체들을 가방 내에 위치시킬 수 있다. 아이들은, 요일 별(또는 날짜 별)로 필요한 물체들을 가방에 위치시킬 수도 있지만, 필요한 물체들을 가방에 위치시키지 않을 수 있다.
단계 S2050에서, 사용자 디바이스는 태그가 부착된 물건의 위치를 실시간으로 결정할 수 있다. 예를 들어, 본 개시에 따른 태그, 마스터 노드, 슬레이브 노드 및 사용자 디바이스를 포함하는 위치 결정 시스템에서, 사용자 디바이스는 본 개시에 따른 태그 위치 결정 방법을 사용하여 태그가 부착된 물체의 위치를 결정할 수 있다.
단계 S2060에서, 사용자 디바이스는 가방 내에 위치하는 것으로 결정된 물체가 가방 내에 위치하여야 할 물건 목록에 포함되는지 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 사용자 디바이스에는 가방 내에 위치하여야 할 물체들의 목록이 미리 등록될 수 있고, 사용자 디바이스는 가방 내에 위치하는 것으로 결정된 물체가 사용자 디바이스에 등록된 물체들의 목록과 일치하는지 여부를 결정할 수 있다.
단계 S2070에서, 사용자 디바이스는 사방 내에 위치하는 것으로 결정된 물체가 사용자 디바이스에 등록된 물체들의 목록과 일치하지 않는 경우(예컨대, 가방에 위치하지 않아야 할 물체가 가방에 위치하거나, 가방에 위치 하여할 물건이 가방에 위치하지 않는 경우) 사용자 또는 가방 주변 환경 내에 위치하는 전자 장치들에 피드백 신호를 전송할 수 있다. 예를 들어, 피드백 신호는 대상 물체의 주변 환경 내에 위치하는 전자 장치들의 스크린에 빠뜨린 물체가 있다는 것을 알리거나, 현재 가방에 위치하지 않아야 할 물체가 가방에 위치한다는 것을 알리는 영상 신호를 포함할 수 있다. 또 다른 실시 예에 의하면, 피드백 신호는 대상 물체의 주변 환경 내에 위치하는 전자 장치들의 동작을 제어하는 제어 신호를 포함할 수 있다.
본 개시에 따른 태그, 마스터 노드 및 슬레이브 노드를 포함하는 위치 결정 시스템의 실시 예는 도 19 또는 도 20에 도시된 실시 예에 한정되는 것은 아니고, B2B Application 또는 가정(Household) 내 물건들의 위치 최적화 서비스 등에 이용될 수 있다.
도 21은 결정 시스템의 확장성을 설명하기 위한 도면이다.
본 개시에 따른 위치 결정 시스템이 사용하는 복수의 태그, 마스터 노드 및 복수의 슬레이브 노드들은 제1 실내 공간에서 제1 네트워크(2110)를 형성할 수 있다. 또한, 복수의 태그, 마스터 노드 및 복수의 슬레이브 노드들은 제2 실내 공간에 위치하여 제1 네트워크(2110)와 다른 제2 네트워크(2120)를 형성할 수 있고, 복수의 태그, 마스터 노드 및 복수의 슬레이브 노드들은 제3 실내 공간에 위치하여 제3 네트워크(2130)를 형성할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 제1 네트워크(2110), 제2 네트워크(2120) 및 제3 네트워크(2130)에 각각 위치하는 복수의 태그, 마스터 노드 및 복수의 슬레이브 노드들은 네트워크 단위로 연결될 수 있고, 그 결과 더 큰 네트워크를 형성할 수 있다. 따라서, 본 개시에 따른 위치 결정 시스템은 제1 실내 공간뿐만 아니라, 제2 실내 공간 또는 제3 실내 공간내의 태그의 위치를 결정할 수도 있다.
일 실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
일부 실시예는 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 반송파와 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다.　 또한, 일부 실시예는 컴퓨터에 의해 실행되는 컴퓨터 프로그램과 같은 컴퓨터에 의해 실행가능한 명령어를 포함하는 컴퓨터 프로그램 또는 컴퓨터 프로그램 제품 (computer program product)으로도 구현될 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.

Claims (15)

  1. 에너지 저장 소자를 포함하는 태그가 태그 탐색 신호에 대한 응답 신호를 전송하는 방법에 있어서,
    복수의 슬레이브 노드 중 적어도 하나로부터 상기 태그를 식별하기 위한 식별 데이터를 포함하는 상기 태그 탐색 신호를 수신하는 단계;
    상기 수신된 태그 탐색 신호를 이용하여 상기 태그 내의 상기 에너지 저장 소자를 충전하는 단계;
    상기 수신된 태그 탐색 신호로부터 상기 태그를 식별하기 위한 상기 식별 데이터를 획득하는 단계;
    상기 획득된 식별 데이터가 상기 태그에 기 저장된 식별 정보와 일치하는지 여부를 결정하는 단계; 및
    상기 에너지 저장 소자가 소정 수치 이상 충전되고 상기 획득된 식별 데이터가 상기 태그에 기 저장된 식별 정보와 일치하는 경우 상기 태그 탐색 신호에 대한 응답 신호를 출력하는 단계; 를 포함하며,
    상기 태그 탐색 신호는 마스터 노드의 요청에 의해 상기 복수의 슬레이브 노드로부터 브로드 캐스팅된 것인, 응답 신호를 전송하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 태그 탐색 신호를 수신하는 단계는,
    상기 복수의 슬레이브 노드 중, 제1 임계 거리 내에 위치하는 적어도 하나의 슬레이브 노드로부터 상기 태그 탐색 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 응답 신호를 전송하는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 에너지 저장 소자를 충전하는 단계는,
    상기 복수의 슬레이브 노드 중, 제2 임계 거리 내에 위치하는 적어도 하나의 슬레이브 노드로부터 수신된 상기 태그 탐색 신호를 이용하여 상기 에너지 저장 소자를 충전하는 것을 특징으로 하는 응답 신호를 전송하는 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 에너지 저장 소자를 충전하는 단계는,
    상기 제2 임계 거리보다 크고 상기 제1 임계 거리보다 작은 거리에 위치하는 보조 충전 장치의 전력을 이용하여 상기 에너지 저장 소자를 충전하는 것을 특징으로 하는 응답 신호를 전송하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 에너지 저장 소자를 충전하는 단계는
    상기 수신된 태그 탐색 신호를 직류 에너지로 변환하는 단계;
    상기 변환된 직류 에너지를 상기 에너지 저장 소자로 제공하는 단계; 및
    상기 제공된 직류 에너지를 이용하여 상기 에너지 저장 소자 내의 커패시터를 충전하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 응답 신호를 전송하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 수신된 태그 탐색 신호는 상기 식별 데이터를 이용하여 이진 변조된 신호이고,
    상기 식별 데이터를 획득하는 단계는,
    상기 이진 변조된 태그 탐색 신호를 복조하는 단계; 를 더 포함하고,
    상기 복조된 탐색 신호에서 상기 식별 데이터를 획득하는 것을 특징으로 하는 응답 신호를 전송하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 태그 탐색 신호는
    초광대역(Ultra Wide Bandwidth) 단일 펄스(single pulse) 신호이고, 상기 식별 데이터를 이용하여 패킷 단위로 변조되는 것을 특징으로 하는 응답 신호를 전송하는 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 복수의 슬레이브 노드 및 상기 마스터 노드에 의해 식별될 수 있는 태그의 수는 상기 패킷의 길이에 따라 달라지는 것을 특징으로 하는 응답 신호를 전송하는 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 태그 탐색 신호의 주파수 대역 및 상기 응답 신호의 주파수 대역은 서로 상이하며,
    상기 태그 탐색 신호에 의한 상기 에너지 저장 소자의 충전 및 상기 응답 신호의 출력으로 인한 상기 에너지 저장 소자의 방전은, 상기 태그 탐색 신호의 주파수 대역 및 상기 응답 신호의 주파수 대역에서 각각 독립적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 응답 신호를 전송하는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 에너지 저장 소자가 소정 수치 이상 충전됨에 따라 상기 에너지 저장 소자의 충전 및 상기 에너지 저장 소자의 방전은 함께 수행되는 것을 특징으로 하는, 응답 신호를 전송하는 방법.
  11. 태그 탐색 신호에 대한 응답 신호를 전송하는 태그에 있어서,
    복수의 슬레이브 노드 중 적어도 하나로부터 상기 태그를 식별하기 위한 식별 데이터를 포함하는 상기 태그 탐색 신호를 수신하고, 상기 응답 신호를 출력하는 안테나;
    에너지 저장 소자를 포함하고, 상기 수신된 태그 탐색 신호를 이용하여 상기 에너지 저장 소자를 충전하는 하베스터; 및
    상기 수신된 태그 탐색 신호로부터 상기 식별 데이터를 획득하고, 상기 획득된 식별 데이터가 상기 태그에 기 저장된 식별 정보와 일치하는지 여부를 결정하며, 상기 에너지 저장 소자가 소정 수치 이상 충전되고 상기 획득된 식별 데이터가 상기 태그에 기 저장된 식별 정보와 일치하는 경우 상기 안테나를 통해 상기 응답 신호를 출력하도록 제어하는 제어부; 를 포함하고,
    상기 태그 탐색 신호는 마스터 노드의 요청에 의해 상기 복수의 슬레이브 노드로부터 브로드 캐스팅된 것인, 태그.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 안테나는, 상기 복수의 슬레이브 노드 중, 제1 임계 거리 내에 위치하는 적어도 하나의 슬레이브 노드로부터 상기 태그 탐색 신호를 수신하고,
    상기 하베스터는, 상기 복수의 슬레이브 노드 중, 제2 임계 거리 내에 위치하는 적어도 하나의 슬레이브 노드로부터 수신된 상기 태그 탐색 신호를 이용하여 상기 에너지 저장 소자를 충전하는 것인, 태그.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 수신된 태그 탐색 신호는 상기 식별 데이터를 이용하여 이진 변조된 신호이고,
    상기 제어부는, 상기 이진 변조된 태그 탐색 신호를 복조하고, 상기 복조된 태그 탐색 신호에서 상기 식별 데이터를 획득하는 식별 데이터 획득부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태그.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 태그 탐색 신호의 주파수 대역 및 상기 응답 신호의 주파수 대역은 서로 상이하고,
    상기 태그 탐색 신호에 의한 상기 에너지 저장 소자의 충전 및 상기 응답 신호의 출력으로 인한 상기 에너지 저장 소자의 방전은, 상기 태그 탐색 신호의 주파수 대역 및 상기 응답 신호의 주파수 대역에서 각각 독립적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 태그.
  15. 컴퓨터 판독 가능 매체에 저장된, 응답 신호를 전송하는 방법을 수행하는 컴퓨터 프로그램으로서, 상기 응답 신호를 전송하는 방법은,
    복수의 슬레이브 노드 중 적어도 하나로부터 태그를 식별하기 위한 식별 데이터를 포함하는 태그 탐색 신호를 수신하는 단계;
    상기 수신된 태그 탐색 신호를 이용하여 상기 태그 내의 에너지 저장 소자를 충전하는 단계;
    상기 수신된 태그 탐색 신호로부터 상기 태그를 식별하기 위한 상기 식별 데이터를 획득하는 단계;
    상기 획득된 식별 데이터가 상기 태그에 기 저장된 식별 정보와 일치하는지 여부를 결정하는 단계; 및
    상기 에너지 저장 소자가 소정 수치 이상 충전되고 상기 획득된 식별 데이터가 상기 태그에 기 저장된 식별 정보와 일치하는 경우 상기 태그 탐색 신호에 대한 응답 신호를 출력하는 단계; 를 포함하고,
    상기 태그 탐색 신호는 마스터 노드의 요청에 의해 상기 복수의 슬레이브 노드로부터 브로드 캐스팅된 것인, 컴퓨터 프로그램.
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