KR20000065809A

KR20000065809A - 무선 데이터 인식 시스템

Info

Publication number: KR20000065809A
Application number: KR1019990012503A
Authority: KR
Inventors: 김관호; 박양하; 김창일; 김쌍우
Original assignee: 윤문수; 한국전기연구소
Priority date: 1999-04-09
Filing date: 1999-04-09
Publication date: 2000-11-15
Also published as: KR100321341B1

Abstract

본 발명은 저주파를 이용한 무선 데이터 인식 시스템에 관한 것으로서, 저주파로된 질문신호를 생성하고 송신하는 질문신호 발생/송신수단(110), 저주파 응답신호를 수신하여 처리가능한 신호로 만들어 주는 응답신호 수신/처리수단(120), 및 상기 질문신호의 질문데이터를 상기 질문신호 발생/송신수단에 제공하며, 처리된 데이터의 저장 및 외부 제어장치로의 전송을 수행하기 위한 마이크로프로세서(130)를 포함하고 있는 질문장치(100); 및 상기 질문장치(100)로부터 출력된 저주파 질문신호를 수신하고 그 수신된 신호에 대응하여 응답 데이터가 포함된 상기 저주파 응답신호를 발생 및 송신하는 응답장치(200)로 구성되어, 장애물 및 열악한 환경에 의한 상기 송.수신 신호의 차단을 방지하도록 한다.

Description

무선 데이터 인식 시스템{Wireless data identification system}

본 발명은 무선 데이터 인식 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 물체의 정보 데이터를 저주파를 이용한 비접촉식 무선 방식으로 송.수신하고 인식하기 위한 저주파형 비접촉식 무선 데이터 인식 시스템에 관한 것이다.

최근 물체와 정보를 일체화하고 그 정보를 자동으로 인식하는 비접촉형 자동인식 사스템에는 바 코드( Bar Code ), 데이터 인식( RF-ID ), OCR, 음성인식 등 여러 방식들이 있고, 이 방식들이 각종 자동화 시스템의 특성에 따라 응용되고 있다. 그러나, 상기와 같은 종래의 자동 인식 시스템들은 인식 위치를 고정하거나 설치 환경이 열악한 장소( 즉, 눈, 비, 먼지, 기름, 연기오염 등을 피할 수 없는 장소 )에서는 사용이 곤란하며 또한 읽기 기능만 가능하기 때문에 반자동 인식 시스템으로 분류되고 있다. 따라서, 완전한 자동인식을 위해서는 읽기/쓰기( Read/Write ) 기능과 환경이 열악한 공장 및/또는 옥외 등에서도 이동체 등을 자동으로 식별 인식할 수 있는 시스템이 요구된다.

상기 데이터 인식 방식에는 전자결합, 광통신, 전자유도 마이크로파 방식들이 있다. 근접거리 대상으로는 상기 전자결합 방식과 광통신 방식이 주로 이용된다. 상기 전자결합 방식은 교류계에 의한 코일의 상호유도를 이용한 것으로서, 이동체와 정보 송수신체의 위치가 고정된 시스템에 적합하지만, 통신 거리가 짧아서 근거리( 수cm∼수m ) 용으로만 이용되는 단점이 있다. 상기 광통신 방식은 근적외선을 송.수신 신호로 사용하는 것으로서, 전송 거리가 30cm 이내로 전자계의 영향을 받지 않지만 방해물(장애물)에 의한 광(근적외선)의 차단으로 신호가 전송되지 못하거나 다른 광선이 혼재될 경우에 통신 장애 현상이 발생되는 단점이 있다. 한편, 비교적 1m 이상의 거리에서도 전송이 가능한 데이터 방식으로는 전자유도에 의한 유도무선식과 마이크로파 방식이 있다. 상기 마이크로파 방식은 직선적 지향성을 가진 초고주파 회로로서, 원거리 통신이 가능하고 크기가 작아진다는 장점이 있으나, 장애물에 의한 통신 차단 및 전자파 간섭으로 인한 오동작 등의 단점이 있다. 상기 유도무선식은 수백 KHz 이하의 저주파를 사용하므로서 비교적 1∼5m 이내의 옥내.외에서 자유 이동체의 자동 인식용에 적합하다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창작된 것으로서, 그 목적은 저주파를 데이터의 송.수신 신호로 사용하여 장애물 및 열악한 환경에 의한 상기 송.수신 신호의 차단을 방지하는 무선 데이터 인식 시스템을 제공하고자 하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 무선 데이터 인식 시스템의 구성도,

도 2는 도 1의 질문신호 발생/송신부의 구성도,

도 3은 도 1의 응답신호 수신/처리부의 블록 구성도,

도 4는 도 3의 응답신호 수신부, 증폭부, 및 대역여파기의 상세 구성도,

도 5는 도 3의 잡음제거부의 상세 구성도,

도 6은 도 3의 아날로그/디지탈 변환부 및 검파부의 상세 구성도,

도 7은 도 1의 응답장치의 구성도이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 질문장치 110 : 질문신호 발생/송신부

111 : 질문신호 생성부 111a : 발진부

111b : 분주회로부 111c : 진폭편이변조부

113 : 증폭부 115 : 질문신호 송신부

120 : 응답신호 수신/처리부 121 : 응답신호 수신부

122 : 증폭부 123 : 대역통과여파기

124 : 잡음제거부 125 : 아날로그/디지탈 변환부

126 : 검파부 130 : 마이크로프로세서

200 : 응답장치 210 : 질문신호 수신부

220 : 오프셋 설정회로부 230 : 아날로그/디지탈 변환부

240 : 복조부 250 : 마이크로프로세서

260 : 분주회로부 270 : 진폭편이변조부

280 : 응답신호 송신부

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 무선 데이터 인식 시스템은: 저주파로된 질문신호를 생성하고 송신하는 질문신호 발생/송신부, 저주파 응답신호를 수신하여 처리가능한 신호로 만들어 주는 응답신호 수신/처리처리부, 및 상기 응답신호 수신/처리부의 출력신호를 받아 분석 처리하고 에러시 재전송을 요구하며, 처리된 데이터의 저장 및 외부 제어장치로의 전송, 사용자로부터 전송되어온 명령을 분석, 자체적인 명령 수행, 응답장치에 대한 명령수행 및 전송을 수행하는 마이크로프로세서를 포함하고 있는 질문장치; 및 상기 질문장치로부터 출력된 상기 저주파 질문신호를 수신하고 그 수신된 신호에 대응하여 응답데이터(물체에 대한 정보데이터)가 포함된 상기 저주파 응답신호를 발생 및 송신하는 응답장치로 구성된다. 이와 같은 구성에 의하면, 저주파 신호를 데이터의 송.수신 신호로 사용하기 때문에, 장애물 및 열악한 환경에 의한 신호 차단을 방지할 수 있다.

상기 질문신호 발생/송신부는, 저주파수의 반송파를 생성하고 그 반송파와 상기 논리부로부터 제공된 데이터를 진폭편이변조( ASK : Amplitude Shift Keying : 이하 ASK 변조라 함 )하여 ASK 변조된 저주파 질문신호를 생성하고 송신한다. 이와 같은 ASK 변조는 구성이 간단하고 전력소비가 적은 장점이 있다.

상기 응답신호 수신/처리부는, 응답데이터가 포함된 상기 저주파 응답신호를 수신하기 위한 응답신호 수신부, 상기 응답신호 수신부의 출력신호를 증폭하기 위한 증폭부, 상기 증폭부의 출력신호를 여과하는 대역통과여파기(BPF), 상기 대역통과여파기의 출력신호에 포함된 잡음신호를 제거하고 공진에 의해 파형을 복구하는 잡음제거부, 상기 잡음제거부의 아날로그 출력신호를 디지탈 신호로 변환하는 아날로그/디지탈(A/D) 변환부, 및 상기 A/D 변환부의 출력신호를 검파하여 상기 논리부의 입력신호로 제공하는 검파부를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 응답장치는, 상기 질문장치의 질문신호 송신부로부터 출력되는 질문데이터가 포함된 저주파 질문신호를 수신하는 질문신호 수신부, 상기 질문신호 수신부의 출력신호를 받아서 DC 오프셋( Offset )을 설정하는 오프셋 설정회로, 상기 오프셋 설정회로의 아날로그 출력신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지탈(A/D) 변환부, 상기 A/D 변환부의 출력신호를 복조하기 위한 복조부, 상기 A/D 변환부의 출력신호를 분주하기 위한 분주회로부, 상기 복조부의 출력신호에 의거하여 응답데이터 신호를 출력하는 마이크로프로세서, 상기 분주회로부의 출력신호 및 상기 응답데이터를 받아서 진폭편이변조(ASK)하기 위한 진폭편이 변조부, 및 상기 진폭편이 변조부의 출력신호를 받아 공진하여 자계를 발생시킴으로서 상기 응답데이터를 포함하는 응답신호를 송신하는 응답신호 송신부를 포함하여 구성된다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명이 바람직한 실시예에 따른 무선 데이터 인식 시스템에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 데이터 인식 시스템의 구성도로서, 질문신호를 생성 및 송신하고, 그 질문신호에 응답하는 응답신호를 수신하며, 이 수신된 응답신호에 포함된 응답데이터를 분석 처리하기 위한 질문장치(100); 및 상기 질문장치(100)로부터 송신된 질문신호를 수신하고 그 수신된 질문신호에 대응하는 상기 응답신호를 발생 송신하기 위한 응답장치(200)를 포함하여 구성된다. 상기 질문신호 및 응답신호는 저주파를 반송파로 사용하고. 상기 질문장치(100)와 응답장치(200)의 상호 무선 통신을 위한 안테나로는 각각 루프(Loop) 안테나와 페라이트-로드(Ferrite-rod) 안테나를 사용한다.

상기 질문장치(100) 및 응답장치(200) 사이의 통신에는 여러 가지 변조방식이 있으나, 본 발명은 구성이 간단하고 전력소비가 적은 진폭편이변조( ASK : Amplitude Shift Keying ) 방식을 이용한다. 그 ASK 변조의 전송신호 S(t)는 일반적으로 다음 식 (1)과 같이 표현된다.

S(t) = A cos(ω_t+ θ) --- (1)

상기 식 (1)에서 ω_t= 2πf_ct 이다. 또한, 상기 식(1)은 디지털 방식의 송신일 경우에 다음 식(2)와 같이 표현된다.

하이(High)일 경우 : S(t) = A cos(ω_t+ θ)

로우(Low)일 경우 : S(t) = 0 --- (2)

ASK 변조에 대한 최적 수신 오류 확률을 구하기 위하여 디지털 신호의 발생 확률은 동일한 것으로 가정한다.

또한, 동기검파( Coherent Detection )에서의 BER(?)은 다음 식 (3)과 같이 주어지고, 비동기 검파( Noncoherent Detection )를 사용한 경우의 BER은 다음 식 (4)와 같이 주어진다.

--- (3)

--- (4)

따라서, 상기 식(3) ?? (4)를 비교하면 BER은 동기검파가 비동기검파보다 1db 향상될 뿐이므로, 본 발명은 시스템의 구성이 간단한 비동기검파 방식을 사용한다.

다시 도 1에서 상기 질문장치(100)는, 저주파로된 질문신호를 생성 및 송신하는 질문신호 발생/송신부(110); 응답데이터(물체의 정보 데이터 포함)가 포함되어 송신된 저주파 응답신호를 수신하여 데이터 처리가능한 신호로 만들어 주는 응답신호 수신/처리부(120); 및 상기 응답신호 수신/처리부(120)의 출력신호를 받아 분석 처리하고 에러시 재전송을 요구하며, 처리된 데이터의 저장 및 외부 제어기(300)로의 전송, 사용자로부터 전송되어온 명령을 분석, 자체적인 명령 수행, 응답기에 대한 명령수행 및 전송을 수행하는 마이크로프로세서(130)를 포함하여 구성된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 질문신호 발생/송신부(110)는, 질문데이터가 포함된 ASK변조 저주파 질문신호를 생성하는 질문신호 생성부(111); 상기 질문신호 생성부(111)의 출력신호를 증폭하기 위한 증폭부(113), 및 상기 증폭부(113)의 출력신호를 받아 공진하여 자계를 발생시킴으로서 상기 ASK변조 저주파 질문신호를 송신하는 질문신호 송신부(115)를 포함하여 구성된다.

상기 질문신호 생성부(111)는, 구형 반송파를 발진시키기 위한 발진부(111a); 상기 발진된 구형 반송파를 분주하여 저주파의 구형 반송파로 만드는 분주회로부(111b); 및 상기 분주회로부(111b)의 출력신호( 즉, 저주파의 반송파 )와 상기 마이크로프로세서(130)로부터 제공되는 질문데이터 신호를 진폭편이변조(ASK)하여 상기 질문데이터가 포함된 ASK변조 저주파 질문신호를 출력하기 위한 진폭편이변조부(111c)로 구성된다.

도 2의 구성을 보다 상세히 설명하면. 상기 발진부(111a)는 11.4MHz의 구형 반송파를 발진시키는 크리스탈 오실레이터( Crystal Oscillator )로 구성되어 있고; 상기 분주회로부(111b)는 상기 발진부(111a)로부터 출력된 11.4MHz의 구형 반송파를 100분주하여 114KHz의 저주파 구형 반송파를 출력하기 위한 2단의 74LS90 분주기로 구성되어 있으며; 상기 진폭편이변조부(111c)는 하나의 단자가 상기 분주회로부(111b)의 출력단자와 연결되어 있고 다른 단자는 상기 마이크로프로세서(130)와 연결되어 있는 앤드게이트로 구성되어 있다. 또한, 상기 증폭부(113)는 전력증폭기로 구성되어 있고, 상기 질문신호 송신부(115)는 송신용 루프 안테나 및 그 루프 안테나의 동조 코일(L1)에 병렬연결된 콘덴서(C1)으로 구성되어 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 도 1의 상기 응답신호 수신/처리부(120)는, 상기 응답장치(200)로부터 송신된 응답데이터가 포함된 ASK변조 저주파 응답신호를 수신하기 위한 응답신호 수신부(121); 상기 응답신호 수신부(121)의 출력신호를 증폭하기 위한 증폭부(122); 상기 증폭부(122)의 출력신호를 여파하는 대역통과여파기(BPF)(123); 상기 대역통과여파기(123)의 출력신호에 포함된 잡음신호를 제거하고 공진에 의해 파형을 복구하는 잡음제거부(124); 상기 잡음제거부(124)의 아날로그 출력신호를 디지탈 ASK변조 신호로 변환하는 아날로그/디지탈(A/D) 변환부(125), 및 상기 A/D 변환부(125)의 출력신호를 데이터 처리 가능하도록 검파하여 상기 마이크로프로세서(130)의 입력신호로 제공하는 검파부(126)를 포함하여 구성된다.

도 4, 도 5 및 도 6은 도 3의 상세 회로도이다.

도 4에서, 상기 응답신호 수신부(121)는 수신용 루프( Loop )안테나 및 그 루프 안테나의 동조 코일(L2)에 각각 직렬 및 병렬로 연결된 두 개의 콘덴서(C2,C3)로 구성된다. 또한, 상기 증폭부(122)는 2단의 OP 앰프로 구성되어 있고, 상기 대역통과여파기(123)는 상기 증폭부(122)의 출력신호 중 잡음신호는 제거하고 57KHz ASK 신호로 변조된 상기 응답장치(200)의 응답신호(물체의 데이터 신호) 만을 검출하여 출력하기 위한 다단의 대역통과여파기로 구성되어 있다.

도 5는 상기 대역통과여파기(123)의 출력신호에 포함된 잡음신호를 제거하고 공진에 의해 파형을 복구하는 상기 잡음 제거부(124)의 일예를 도시한 것으로서, 일반적인 잡음제거회로이므로 상세한 설명은 생략하도록 한다.

도 6은 상기 잡음제거부(124)의 아날로그 출력신호를 디지탈 ASK변조 신호로 변환하는 상기 A/D 변환부(125)의 일예를 도시한 것으로서, 일반적으로 사용되는 A/D 변환회로므로 상세한 설명은 생략하도록 하며, 상기 검파부(126)는 포락선 검파회로( Envelop Dection Circuit )로 구성되어 있는 바, 검파를 위한 쇼트키 다이오드(D) 및 그 쇼트키 다이오드(D)의 출력신호를 정확한 구형파로 복조하기 위한 비교기를 포함한다.

다음, 도 1의 질문장치(100)의 마이크로프로세서(130)의 설계에 대하여 상세히 설명한다.

상기 마이크로프로세서(130)는 상기 응답신호 수신/처리부(120)를 통하여 수신된 응답장치(200)의 응답 신호를 입력하여 분석 처리하고, 에러시 재전송을 요구하는 제어 데이터를 질문신호 발생/송신부(110)에 제공하여 응답장치(200)의 응답신호 재전송을 요구하며, 처리된 데이터의 저장 및 외부 제어기(300)로의 전송, 사용자로부터 전송되어온 명령을 분석 및 자체적인 명령을 수행하도록 설계한다.

상기 질문장치(100)는 컴퓨터와 같은 제어기(300)와 통신하기 위한 RS-232C 1채널(TX) 및 상기 응답장치(200)와 통신하기 위한 다른 RS-232C 1채널(RX)이 필요하다. 따라서 2개의 채널을 확보하기 위하여 2개의 직렬 채널을 가진 고속 중앙처리장치(CPU)를 사용하여 상기 마이크로프로세서(130)를 구성하도록 한다. 상기 마이크로프로세서(130)의 메모리는 ROM 256Kbit, RAM 256Kbit를 사용하여 응답신호 수신/처리부(120)로부터 수신 처리되어 제공되는 응답장치(200)의 응답데이터를 저장하도록 하고, DS 12B887 Real Time Clock을 사용하여 질문장치(100)의 동작시간을 나타낼 수 있도록 한다. 또한, 상기 질문장치(100)는 RS-232C 비동기 방식을 사용하여 상기 응답장치(200) 및 상기 제어기(300)와의 통신을 수행한다. 상기 질문장치(100)의 마이크로프로세서(130)에서 사용되는 비동기 파일 전송 기본 단위를 패킷( PACKET )이라 하는데, 이 패킷은 다양한 바이트 요소로된 필드의 집합체이고 이 필드중 하나만이 파일 데이터를 가지고 있으며, 나머지 필드들은 제어필드로 구성된다. 상기 제어필드는 상기 응답신호의 응답데이터의 패킷내에 에러가 있는지를 확인하기 위한 정보를 갖고 있다. 그 제어필드의 수와 목적은 통신 규약에 따라 다르지만, 본 발명에 따른 패킷의 구성은 패킷 시작 필드( 제어문자 ＜STX＞로 시작 ), 데이터 필드, CHECK SUM 검사값, 및 패킷 종료 필드로 구성되어 있다. 패킷 규약의 형태는 자동 반복 요구( Aumomatic Repeat Request : ARQ )로 되어 있다. 이 ARQ 규약에서는 수신된 패킷내에서 CRC 검사값과 패킷의 데이터 부분상의 CRC 검사값을 비교하여 일치하면 수신기는 ACK( Acknowledge )를 송신함으로서 패킷을 접수하고, 비일치하면 송신기는 NAK( Negative Acknowledge )를 전송함으로서 디코드는 자동적으로 해당 패킷의 재전송을 요구하게 된다.

본 발명은 텍스트 형태의 데이터만을 송.수신함으로서 패킷의 구성은 ASCⅡ 문자와 여섯 개의 Format Effect( BS, HT, LF, VF, FF, 및 CR )만이 패킷의 데이터 필드에 나타날 수 있고 다른 제어 문자들은 데이터 필드에는 나타날 수 없으며 제어필드에만 나타날 수 있다.

본 발명에 따른 저주파 무선 데이터 시스템의 택스트 파일 및 명령 전송을 위한 패킷 배열은 다음과 같다.

STX

ACK/NAK

CMD

DATA

CKSUM

CR

STX( Start of Text )는 패킷의 시작을 나타내는 제어문자이다. ACK/NAK는 앞 부분에 전송된 패킷의 에러 유무 상태를 나타내는 것으로, 상기 ACK는 에러가 없음을 나타내어 다음 명령을 수행하며, 상기 NAK는 CMD 및 DATA 부분이 없으며 재전송을 요구하게 된다. CMD( Commend )는 다음에 수행해야 할 명령을 나타내고, DATA는 명령에 필요한 데이터(즉, 질문데이터)나 명령에 응답하는 데이터(즉, 응답데이터) 필드이다. 또한 CKSUM( Check Sum )은 에러 검사를 위해 사용되는 검사값으로서 ASCⅡ 문자로 표현되고, CR( Carriage Return )은 전송 패킷의 마지막임을 나타낸다.

패킷의 길이는 전송 목적에 따라 결정되며, 패킷의 길이에 관계없이 수신기에는 패킷내의 STX 제어문자 뒤에서부터 데이터가 시작되고 CR 제어문자를 수신함으로써 패킷 전송이 끝났다는 것을 인식한다.

본 발명의 마이크로프로세서(100)를 통한 질문장치(100)의 송.수신 작업은 다양하다. 이 질문장치(100)는 응답장치(200)가 없을 경우 상기 마이크로프로세서(130)를 통해 제어기(300)와의 명령수신과 응답을 하며 응답대기 상태로 있게 된다. 응답장치(200)와의 데이터의 송수신이 있을 경우 상기 마이크로프로세서(130)의 모든 작업은 취소되며 우선적으로 상기 응답데이터를 처리하게 된다. 상기 마이크로프로세서(130)는 상기 응답장치(200)에 대한 추가적인 명령이 있을 경우 제어기(300)로부터 명령을 수신한 후 상기 응답장치(200)에 대해 명령을 수행하고, 그 결과 데이터를 상기 제어기(300)로 송신한다. 더 추가적인 명령이 없을 경우 상기 마이크로프로세서(130)는 응답데이터 신호의 수신 대기 상태로 있게 된다.

또한, 상기 마이크로프로세서(130)는 제어기(300)나 응답장치(200)로부터 전송되어온 데이터를 분석한 후 데이터상의 에러나 알지 못하는 명령이 있을 경우 에러 메시지를 전송함으로서 재전송을 요구하게 된다. 응답장치(200)로부터 수신된 데이터에 이상이 없으면 수신된 응답 데이터를 상기 제어기(300)로 송신하고 그 응답 데이터와 현재의 시간을 메모리에 저장한 후 더 이상의 추가 작업이 없으면 명령 대기 모드로 들어가게 된다.

도 7은 도 1의 응답장치(200)의 상세 회로도로서, 상기 질문장치(100)로부터 송신된 질문데이터를 포함하는 ASK변조 저주파 질문신호를 수신하는 질문신호 수신부(210); 상기 질문신호 수신부(210)의 출력신호를 받아 DC 오프셋( Offset )을 설정하는 오프셋 설정회로부(220); 상기 오프셋 설정회로부(220)의 아날로그 출력신호를 디지털 ASK 변조 저주파 질문신호로 변환하는 아날로그/디지탈(A/D) 변환부(230); 상기 A/D 변환부(230)의 출력신호를 데이터 처리 가능하도록 복조하기 위한 복조부(240); 상기 A/D 변환부(230)의 출력신호를 받아 상기 질문신호의 수신을 감지하고, 상기 복조부(240)의 출력신호에 의거하여 물품 정보에 대응하는 고유데이터 신호를 출력하는 마이크로프로세서(250); 상기 마이크로프로세서(250)의 제어신호에 따라 상기 A/D 변환부(230)의 출력신호를 분주하여 응답신호 송신을 위한 저주파 반송주파수를 생성하는 분주회로부(260); 상기 분주회로부(260)의 출력신호 및 상기 마이크로프로세서(250)로부터 물품 정보에 대응하는 응답데이터 신호를 받아 진폭편이변조(ASK)하여 그 응답데이터가 포함된 ASK 저주파 응답신호를 출력하는 진폭편이 변조부(270); 및 상기 진폭편이 변조부(270)의 출력신호를 받아 공진하여 자계를 발생시킴으로서 상기 응답데이터가 포함된 ASK변조 저주파 응답신호를 송신하는 응답신호 송신부(280)를 포함하여 구성된다.

도 7의 구성을 보다 상세히 설명하면, 상기 질문신호 수신부(210)는 수신용 페라이트-로드(Ferrite-rod ) 안테나 및 그 안테나의 동조코일(L3)에 병렬연결된 콘덴서(C4)에 의한 공진으로 상기 질문신호가 증폭 수신되도록 하고; 상기 오프셋 설정회로부(220)는 콘덴서와 저항 및 가변저항으로 구성되어 있으며; 상기 A/D 변환부(230)는 하나의 단자에 상기 오프셋 설정회로부(220)의 출력신호가 인가되고 다른 단자에 전원(Vcc)이 인가되는 배타적 논리합( EXOR : EXclusive OR ) 회로로 구성되어 있다. 또한, 상기 복조부(240)는 도 6의 검파부(126)와 마찬가지로 포락선 검파회로( Envelop Dection Circuit )로 구성되어 있는 바, 검파를 위한 쇼트키 다이오드(D) 및 그 쇼트키 다이오드(D)의 출력신호를 정확한 구형파로 복조하기 위한 비교기를 포함한다. 또한, 상기 분주회로부(260)는 상기 질문신호 수신부(210)를 통해 수신된 114KHz의 질문신호 반송파를 2분주하여 57KHz의 응답신호 반송파를 출력할 수 있도록 구성된다. 상기 진폭편이 변조부(270)는 하나의 단자가 상기 분주회로부(260)의 출력단자와 연결되어 있고 다른 단자는 상기 마이크로프로세서(250)와 연결되어 있는 앤드게이트로 구성되어 있고; 상기 응답신호 송신부(280)는 송신용 페라이트-로드 안테나 및 그 안테나의 동조코일(L4)에 병렬 연결된 콘덴서(C6)로 구성되어 있다.

일반적으로 상기 응답장치(200)는 이동체 또는 휴대용 장치에 부착되어 사용되기 때문에 내장된 밧데리로부터 전원을 공급받게 되고, 따라서 효율적인 소비전력 관리가 매우 중요하다. 상기 응답장치(200)에서 발생하는 대부분의 소비전류는 마이크로프로세서(250)가 소비하기 때문에, 본 발명에 따른 마이크로프로세서(250)는 저전력모드(Low Power Idel Mode) 및 파워다운모드(Power Down Mode)를 지원할 수 있도록 하여 소비전류를 최소한으로 줄이도록 한다. 즉, 상기 응답장치(200)의 소비전류를 최소한으로 하기 위하여 상기 마이크로프로세서(250)는 평상시에는 파워다운모드(Power Down Mode)로 동작하다가 상기 질문장치(100)에서 송신되는 질문신호를 감지( 230의 출력신호에 의한 감지 )하면 파워다운모드에서 저전력모드로 변환 동작하여 초기화한 후 물품 정보에 대응하는 고유 데이터 신호를 ASK 변조회로부(270)에 제공한다.

또한, 상기 마이크로프로세서(250)는, 수신된 질문신호의 질문데이터 패킷내에 응답신호를 정상적으로 수신했다는 ACK 신호가 포함되어 있지 않을 경우 상기 응답신호가 기 설정된 수회( 약 5회 ) 만큼 상기 질문장치(100)로 재송신 되도록 제어하고, 상기 ACK 신호를 수신했을 경우 다음에 있을 명령에 대한 응답대기상태 모드로 들어가게 된다. 이어 기설정된 시간( 약 5초 )내에 명령이 있을 경우 명령에 대한 응답을 한 후 다시 5초동안 명령대기상태로 있으며, 5초내에 명령이 없거나 ＜EOT＞를 수신했을 경우 상기 응답장치(200)가 Power Down Mode 상태가 되도록 제어하여 밧데리의 소모를 최소화되도록 한다.

이어, 본 발명에 따른 무선 데이터 인식 시스템의 동작에 대하여 설명한다.

본 발명의 무선 데이터 인식 시스템의 동작은 다음의 프로토콜(Protocol)에 따라 수행되도록 설계되었다.

- 평상시에 응답장치(200)는 매우 적은 전력을 소비하는 파워 다운 모드( Power Down Mode ) 상태로 있다.

- 상기 응답장치(200)는 질문장치(100)로부터 114KHz의 반송파 신호를 수신했을 때, 그 수신신호를 인지( Wake-up )하여 57KHz의 반송파와 물체의 정보에 대응하는 고유 데이터의 진폭편이변조(ASK) 신호를 상기 질문장치(100)에 송신한다.

- 상기 응답장치(200)는 상기 질문장치(100)의 송신신호(114KHz)의 범위를 벗어나면 데이터의 송신을 중지하고 다시 파워 다운 모드 상태로 돌입한다.

상기와 같은 프로토콜에 따른 본 발명의 동작은, 먼저, 도 2의 발진부(111a)에서 11.4MHz의 구형파를 발진하고, 그 발진된 구형파는 분주회로부(111b)에 의해 100분주되어 114KHz의 반송파 신호로 출력되며, 이 반송파 신호는 ASK 변조부(111c)의 앤드게이트의 한 단자에 입력된다. 상기 앤드게이트의 다른 단자에는 논리부(130)로부터 제공된 데이터가 입력되어 상기 114KHz의 반송파와 ASK 변조되어 출력되고, 상기 ASK 변조부(111c)의 출력신호는 증폭부(113)에 의해 증폭된 후, 질문신호 송신부(115)의 송신용 루프안테나의 동조코일(L1)과 콘덴서(C1)의 공진에 의해 자계가 유도되어 질문신호( 질문데이터가 포함된 114KHz의 ASK 변조 반송파 )를 송신하게 된다.

이어, 상기 송신된 질문신호는 도 7의 질문신호수신부(210)의 수신용 페라이트로드 안테나(L3)와 콘덴서(C4)와의 공진에 의해 증폭, 수신되고, 그 수신된 질문신호는 A/D 변환을 위한 바이어스회로 즉, 오프셋 설정회로부(220)에 의해 DC 오프셋이 설정되어 A/D 변환부(230)에 입력된다. 상기 A/D 변환부(230)에 의해 디지탈 신호로 변환된 디지탈 질문신호는 마이크로프로세서(250) 및 복조부(240)에 입력된다. 상기 복조부(240)는 ASK 변조된 질문신호를 복조하고 이 복조된 신호를 상기 마이크로프로세서(250)에 제공한다. 상기 마이크로프로세서(250)는 상기 A/D 변환부(230)의 출력신호를 받아 질문신호가 수신되었음을 감지하고, 그 질문신호의 수신이 감지되면 Power Down Mode 상태에서 Low Power Idel Mode 상태로 전환한 후, 상기 복조부(240)로부터 제공된 신호에 의거하여 물품 정보에 대응하는 고유데이터 신호를 출력한다. 또한, 분주회로부(260)는 상기 A/D 변환부(230)의 출력신호를 받아 2분주함으로서 응답신호의 반송주파수로 사용될 57KHz의 반송주파수를 생성한다. 상기 고유데이터 신호 및 상기 57KHz의 반송주파수는 앤드게이트로 구성된 진폭편이변조부(270)의 양단자에 입력되어 진폭편이변조된 후 출력되고, 응답신호 송신부(280)의 송신용 페라이트-로드 안테나의 동조코일(L4))과 콘덴서(C6)의 공진에 의해 자계가 유도되어 응답신호( 물품정보에 대응하는 응답데이터가 포함된 57KHz의 ASK 변조 반송파 )를 송신하게 된다.

이어, 상기 송신된 응답신호는 도 4의 응답신호수신부(121)의 수신용 루프안테나(L2)와 콘덴서(C2)와의 공진에 의해 수신된다. 그 수신된 응답신호에는 미약한 응답신호, 잡음 신호, 질문장치의 반송파 신호 등이 혼재되어 있다. 따라서, 상기 수신된 응답신호는 증폭부(122)에 의해 증폭되고, 대역통과여파기(123)에 의해 여파되어 57KHz의 ASK 변조된 상기 응답신호만을 검출한다. 상기 여파된 신호는 잡음제거부(124)에 의해 미세 잡음 등이 제거되며 파형이 왜곡된 상기 응답장치(200)의 데이터 신호는 공진에 의해서 파형의 복구가 이루어진다. 파형이 복구되고 잡음이 제거된 상기 잡음제거부(124)의 출력신호는 A/D 변환부(125)에 의해 디지털 ASK 변조 데이터 신호로 변환되고, 그 변환된 디지털 ASK변조 데이터 신호는 검파부(126)에 입력되어 구형파 신호로 복조되고, 이 복조된 신호(즉, 응답데이터)는 소프트웨어의 신호 처리를 위하여 마이크로프로세서(130)에 전송되고, 상기 마이크로프로세서(130)는 상기 검파부(126)의 출력신호인 응답데이터에 의거하여 데이터 신호처리를 수행한다.

이상 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 무선 데이터 인식 시스템에 의하면, 저주파를 데이터의 송.수신 신호로 사용하여 장애물 및 열악한 환경에 의한 상기 송.수신 신호의 차단을 방지하고, 비전도성 도체에서도 통신이 가능하며, 이동체에 적용하기 용이한 가능한 장점이 있다. 따라서, 종래의 바코드, 마그네틱 카드, OCR 문자 등에 의한 반자동 인식 시스템들의 단점을 완전 자동화로 개선할 수 있으며, 이동체 프로세스로서 적용이 어려웠던 교통, 유통, 차량인식, 보안 및 축수산업 등의 산업분야에 널리 사용할 수 있는 매우 유용한 발명이다.

Claims

저주파 질문신호를 생성하고 송신하는 질문신호 발생/송신수단과, 저주파 응답신호를 수신하여 데이터 처리가능한 신호로 만들어 주는 응답신호 수신/처리수단과, 상기 응답신호 수신/처리수단의 출력신호를 분석 처리하고 상기 질문신호의 질문데이터를 상기 질문신호 발생/송신수단에 제공하며, 처리된데이터의 저장 및 외부 제어장치로의 전송을 수행하기 위한 마이크로프로세서를 포함하는 질문장치; 및

상기 질문장치로부터 출력된 저주파 질문신호를 수신하고 그 수신된 신호에 대응하여 응답 데이터가 포함된 상기 저주파 응답신호를 발생 및 송신하는 응답장치를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 무선 데이터 인식 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 질문신호 발생/송신수단은,

저주파수의 반송파를 생성하고 그 반송파와 상기 마이크로프로세서로부터 제공된 상기 질문데이터를 변조한후 출력하는 질문신호 생성부;

상기 질문신호 생성부의 출력신호를 증폭하기 위한 증폭부; 및

상기 증폭부의 출력신호를 받아 공진하여 자계를 발생시킴으로써 상기 질문신호를 송신하는 질문신호 송신부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 무선 데이터 인식 시스템.
제 2 항에 있어서,

상기 질문신호 생성부는,

구형파의 발진을 위한 발진부;

상기 발진부의 출력 신호를 분주하여 저주파로 만드는 분주회로부; 및

상기 분주회로부의 출력신호와 상기 논리수단으로부터 제공되는 데이터를 진폭편이변조(ASK)하여 출력하기 위한 진폭편이변조부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 무선 데이터 인식 시스템.
제 2 항에 있어서,

상기 질문신호 송신부는, 송신용 루프 안테나 및 그 루프 안테나의 동조 코일에 병렬연결된 콘덴서를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 무선 데이터 인식 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 응답신호 수신/처리수단은,

상기 응답장치로부터 송신된 저주파 응답신호를 수신하기 위한 응답신호 수신부;

상기 응답신호 수신부의 출력신호를 증폭하기 위한 증폭부;

상기 증폭부의 출력신호를 대역 통과 여파하는 대역 여파기;

상기 대역 여파기의 출력신호에 포함된 잡음신호를 제거하고 파형을 복구하는 잡음제거부;

상기 잡음제거부의 아날로그 출력신호를 디지탈 신호로 변환하는 아날로그/디지탈(A/D) 변환부; 및

상기 A/D 변환부의 출력신호를 검파하여 상기 마이크로프로세서의 입력신호로 제공하는 검파부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 무선 데이터 인식 시스템.
제 5 항에 있어서,

상기 응답신호 수신부는, 수신용 루프( Loop )안테나 및 그 루프 안테나의 동조 코일에 각각 직렬 및 병렬로 연결된 두 개의 콘덴서를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 무선 데이터 인식 시스템.
제 5 항에 있어서,

상기 검파부는 포락선 검파회로( Envelop Detection )로 구성된 것으로서, 검파를 위한 쇼트키 다이오드 및 그 쇼트키 다이오드의 출력신호를 구형파로 복조하기 위한 비교기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 무선 데이터 인식 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 응답장치는,

상기 질문장치로부터 송신된 저주파 질문신호를 수신하는 질문신호 수신부;

상기 질문신호 수신부의 출력신호를 받아서 DC 오프셋( Offset )을 설정하는 오프셋 설정회로부;

상기 오프셋 설정회로부의 아날로그 출력신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지탈(A/D) 변환부;

상기 A/D 변환부의 출력신호를 복조하기 위한 복조부;

상기 복조부의 출력신호에 의거하여 상기 응답데이터 신호를 출력하는 마이크로프로세서;

상기 마이크로프로세서의 제어에 따라 상기 A/D 변환부의 출력신호를 분주하기 위한 분주회로부;

상기 분주회로부의 출력신호 및 상기 정보데이터 신호를 받아서 진폭편이변조(ASK)하기 위한 진폭편이 변조부; 및

상기 진폭편이 변조부의 출력신호를 받아 공진하여 자계를 발생시킴으로써 상기 정보데이터가 포함된 응답신호를 송신하는 응답신호 송신부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 무선 데이터 인식 시스템.
제 8 항에 있어서,

상기 마이크로프로세서는, 상기 A/D 변환부의 출력신호를 제공받아 질문신호가 수신되었음을 감지하고, 그 질문신호의 수신이 감지되면 파워다운모드( Power Down Mode )상태에서 저전력모드( Low Power Idle Mode )상태로 전환되도록 외부 전력공급장치의 동작을 제어함을 특징으로 하는 무선 데이터 인식 시스템.
제 8 항에 있어서,

상기 질문신호 수신부 및 응답신호 송신부는, 송.수신용 페라이트-로드(Ferrite-rod ) 안테나 및 이 안테나의 동조코일에 병렬연결된 콘덴서를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 무선 데이터 인식 시스템.