KR20020010258A - 자동 방향 검출 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
본 발명은 자율이동 로봇과 같은 이동체에서 음이 발생되는 음원의 방향을 자동으로 검출하기 위한 장치 및 그 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것이다.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명의 목적은 비용이 저렴하고 정확성이 뛰어난 방향 검출 장치 및 그 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공함에 있다.
3. 발명의 해결방법의 요지
본 발명의 요지는 이동체의 방향 검출을 위한 방법에 있어서, 상기 이동체에서 서로 상이한 방향으로 설치된 수신부로 수신되는 일정 주기를 가지는 파형을 검출하여 각각의 경로별로 수신되는 파형의 기준점을 검출하는 제 1 단계; 상기 검출된 다중 경로에 의한 기준점 서로 간의 시간차를 계산하는 제 2 단계; 및 상기 경로별로 측정된 기준점 서로간의 시간차에 의해 음원의 발생 방향을 검출하는 제 3 단계를 포함함을 특징으로 한다.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 자율 이동로봇과 같은 이동체에서 음이 발생되는 방향을 검출하는 데 이용된다.

Description

자동 방향 검출 장치 및 그 방법{AUTOMATIC DIRECTION DETECTING APPARATUS AND METHOD THEREOF}
본 발명은 자율 이동로봇과 같은 이동체에서 방향을 검출에 관한 것으로 특히, 음원이 발생되는 방향을 검출하기 위한 장치 및 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것이다.
통상, 자율 이동로봇과 같은 이동체는 바닥에 설치되어 있는 가이드라인이나 적외선 등에 의한 안내 시스템에 의해 이동 방향을 안내하고 있다. 그런데, 이러한 안내 시스템들은 비용이 과다하고, 이동 경로나 공간 배치가 바뀌게 되면 해당 시스템을 다시 설치하는데 많은 문제점이 있다. 더욱이, 지진 등에 의해 구조물이 변경되면 기존의 방향 안내 시스템은 가이드라인이 회손되거나 적외선의 방출 방향이 바뀌어 사용이 불가능한 문제점이 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 목적은 비용이 저렴하고 정확성이 뛰어난 방향 검출 장치 및 그 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 설치 및 변경이 용이한 방향 검출 장치 및 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공함에 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 파형 발생 장치의 개략적인 블록 구성도.
도 2a, 2b는 본 발명의 실시예에 의한 파형 수신 장치의 개략적인 블록 구성도.
도 3a, 3b는 본 발명의 실시예에 따른 기본 파형을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 의해 다중 경로로 수신된 파형을 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 의해 방향을 검출하기 위한 제어 흐름도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의해 방향을 검출하기 위한 제어 흐름도.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 삼각법에 의해 방향을 검출하기 위한 개념도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
100 : 제어부 110 : 디지털 아날로그 변환부
120 : 증폭부 130 : 메모리
140 : 무선 수신부 200 : 프로세서
210 : 파형 검출부 220 : 아날로그 디지털 변환부
221, 222, 229 : 수신부 230 : 저장부
240 : 무선 송신부
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 이동체의 방향 검출을 위한 장치에 있어서, 일정 주기를 가지며, 한 주기 내에서 특정 기준점을 가지는 기준 파형을 생성 출력하는 파형 발생장치; 및 상기 파형 발생장치에서 출력되는 파형을 둘 이상의 다중 경로로 수신하고, 상기 다중 경로로 수신되는 각각의 파형 기준점 검출에 따른 시간차에 의해 방향을 검출하는 이동체에 탑재된 파형 수신장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 방법은, 이동체의 자동 방향 검출 장치에 적용되는 자동 방향 검출 방법에 있어서, 상기 이동체에서 서로 상이한 방향으로 설치된 수신부로 수신되는 일정 주기를 가지는 파형을 검출하여 각각의 경로별로 수신되는 파형의 기준점을 검출하는 제 1 단계; 상기 검출된 다중 경로에 의한 기준점 서로 간의 시간차를 계산하는 제 2 단계; 및 상기 경로별로 측정된 기준점 서로간의 시간차에 의해 음원의 발생 방향을 검출하는 제 3 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 다른 장치는, 이동체의 방향 검출을 위한 장치에 있어서, 이동체로부터 수신되는 신호 발생 요구에 의해 거리 측정 신호를 생성하여 출력하는 파형 발생 장치; 및 이동체의 이동거리 및 이동 방향에 따른 위치를 측정 저장하며, 상기 이동체의 이동거리가 일정 이상이 되면 상기 파형 발생 장치로부터 수신되는 상기 거리 측정 신호에 따른 상기 파형 발생 장치와의 거리를 측정하여 상기 파형 발생 장치가 위치한 방향을 검출하는 이동체에 탑재된 파형 수신 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 방법은, 이동체의 자동 방향 검출 장치에 적용되는 자동 방향 검출 방법에 있어서, 상기 이동체의 이동에 따른 위치를 측정하는 제 1 단계; 상기 이동거리가 일정치 이상이 되면 파형 발생 장치와의 거리를 측정하는 제 2 단계; 및 상기 측정한 이동체의 위치 및 상기 파형 발생 장치와의 거리에 의해 상기 파형 발생 장치의 방향을 검출하는 제 3 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명은, 프로세서를 구비한 이동체의 자동 방향 검출 장치에, 상기 이동체에서 서로 상이한 방향으로 설치된 수신부로 수신되는 일정 주기를 가지는 파형을 검출하여 각각의 경로별로 수신되는 파형의 기준점을 검출하는 제 1 기능; 상기 검출된 다중 경로에 의한 기준점 서로 간의 시간차를 계산하는 제 2 기능; 및 상기 경로별로 측정된 기준점 서로간의 시간차에 의해 음원의 발생 방향을 검출하는 제 3 기능을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.
또한, 본 발명은, 프로세서를 구비한 이동체의 자동 방향 검출 장치에, 상기 이동체의 이동에 따른 위치를 측정하는 제 1 기능; 상기 이동거리가 일정치 이상이되면 파형 발생 장치와의 거리를 측정하는 제 2 기능; 및 상기 측정한 이동체의 위치 및 상기 파형 발생 장치와의 거리에 의해 상기 파형 발생 장치의 방향을 검출하는 제 3 기능을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 구체적인 구성 등, 많은 특정(特定) 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 파형 발생 장치의 개략적인 블록 구성도이다.
도 2a, 2b는 본 발명의 실시예에 의한 파형 수신 장치의 개략적인 블록 구성도이다.
도 3a, 3b는 본 발명의 실시예에 의한 기본 파형을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의해 다중 경로로 수신된 파형을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 의해 방향을 검출하기 위한 제어 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의해 방향을 검출하기 위한 제어 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 삼각법에 의해 방향을 검출하기 위한 개념도이다.
먼저 도 1 및 도 2a, 도 2b를 참조하여 본 발명의 첫 번째 실시예에 따른 파형 발생 장치와 파형 수신 장치를 설명한다.
본 발명에 따른 첫 번째 실시예에서 파형 발생장치는 일정 주기를 가지며, 한 주기 내에서 특정 기준점을 가지는 기준 파형을 생성 출력하는 것으로, 파형 발생을 위한 데이터를 저장하고 있는 메모리(130)와, 메모리(130)로부터 파형 발생을 위한 데이터를 독출하여 일정 주기를 가지는 디지털 신호를 발생하는 제어부(100)와, 제어부(100)로부터 발생된 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환 출력하는 디지털 아날로그 변환부(110)와, 디지털 아날로그 변환부(110)에서 출력되는 아날로그 신호를 증폭 출력하는 증폭부(120)와, 증폭부(120)에서 출력되는 신호를 출력하는 스피커를 포함하여 구성된다.
본 발명의 첫 번째 실시예에 의한 파형 수신장치는 파형 발생장치에서 출력되는 파형을 둘 이상의 다중 경로로 수신하고, 다중 경로로 수신되는 각각의 파형 기준점 검출에 따른 시간차에 의해 방향을 검출하는 것으로, 다중 경로에 따른 파형을 수신하기 위해 서로 상이한 방향으로 설치된 두 개 이상의 수신부(221, 222, 229)와, 수신부(221, 222, 229)에서 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 아날로그 디지털 변환부(220)와, 아날로그 디지털 변환부(220)에서 출력되는 신호로부터 파형의 기준점을 검출하는 파형 검출부(210) 및 파형 검출부(210)에 의해 검출된 다중 경로에 따른 각각의 수신 파형 기준점의 시간차에 의해 음이 발생되는 위치를 검출하는 프로세서(200)를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 파형 검출부(210)는 소정의 제어 신호에 의해 기준 파형을 발생하는 기준 파형 발생기(214)와, 입력되는 신호와 기준 파형과의 상관(Correlation)을 취하는 상관기(211 : CORRELATOR)와, 상관기(211)에서 출력되는 값을 소정 구간 적분하는 적분기(212)와, 적분기(212)의 적분값에 의해 상기 기준 파형 발생기(214)를 제어하여 상기 기준 파형을 지연 발생시키거나 상관값이 일정치 이상에 의해 상기 입력되는 신호의 시간을 측정하는 시간 검출부(213)를 포함하여 구성된다.
한편, 상기 수신부(221, 222, 229)는 통상 이동체의 정면과 좌우에 설치될 수 있고, 지향성 마이크로 구성될 수 있다.
이하 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 첫 번째 실시예에 따른 동작을 하기에 설명한다.
파형 발생장치는 도 3a에 도시된 것과 같이 웨이브렛 파형을 주기적으로 발생한다. 상기 웨이브렛 파형은 도시된 바와 같이 일정 주기(T)를 가지며 한 주기 내에서 기준점(엠플리튜드가 가장 높은 지점)을 가지고 있다. 이때 상기 웨이브렛 파형은 하기 (수학식1)과 같은 싱크 함수에 의해 구현될 수도 있다.
본 발명에 따른 실시예에서는 파형 발생이 고대역의 무선 주파수를 사용하지 않고 저대역을 사용함으로써 장치를 저렴하게 구성할 수 있고, 파형 발생 장치가 독립적으로 움직일 수 있어 설치 및 변경이 용이하다. 또한, 기존 가이드라인에 의한 방향안내나 적외선에 의한 방향 안내가 아니라 음에 의해 방향 안내를 수행함으로써, 지진 등에 의한 구조물의 변경 시에도 재설치나 조정이 불필요한 장점이 있다.
파형 발생 장치에서 발생되는 기준 파형은 한 주기 내에서 특정 기준점(엠프리튜드(amplitude) 최고 및 최저점이 하나인)을 가지는 파형으로 삼각파가 될 수도 있다. 기준 파형 발생을 위한 동작은 상기에서 설명하였다.
기준 파형이 일정한 주기로 발생될 때 이동체에 탐재된 파형 수신기의 동작을 도 5를 참조하여 설명한다.
도 5의 500 단계에서 프로세서(200)는 수신부(221, 222, 229)로 파형이 수신되는지 검사한다. 파형이 수신되면 510 단계로 진행하여 기준점을 검출한다. 상기 기준점은 도 3b에 도시된 바와 같이 폭이 좁은 구형파와 수신신호의 곱에 의해 엠프리튜드가 가장 높은 지점을 찾음으로써, 검출할 수 있다.
이때, 수신부(221, 222, 229)는 통상 3개로 형성될 수 있고 이동체의 전방과 좌우로 설치될 수 있다.
각각의 다중 경로에 따른 수신 신호의 도착 시간을 검출한 후 도 4에 도시된 바와 같이 각각의 기준점에 따른 수신 신호의 시간차를 구한다(520 단계). 이때 본 발명에 따른 실시예에서는 도 3에 도시된 바와 같이 파형의 기준점을 중심으로 전후의 감쇄가 큰 웨이브렛 파형을 사용하여 기준점 검출에 따른 시간차를 정확하게 검출 할 수 있다. 530 단계에서 다중경로에 의해 수신된 신호의 시간차가 일정 이상이 되면 540 단계로 진행하여 이동체의 방향을 전환하고 그렇지 않으면 500 단계로 돌아간다. 즉, 시간차를 최소화하는 방향으로 이동체의 이동 방향을 변경하게 한다. 음원이 이동체의 정면에 위치하게 되면 좌우에 설치된 수신부의 시간차는 동일하기 때문에 다중 경로에 따른 수신 신호별 시간차가 최소화된다.
상술한 다중 경로에 따른 시간차 검출은 상기에서 설명한 바와 같이 도 2b에 도시된 구성에 의해 기준 파형 발생기(214)에서 발생된 신호와 수신신호의 상관에 따라 이루어질 수도 있다. 수신신호가 상관기(211)로 입력되면 시간 검출부(213)는 기준 파형 발생기(214)를 통해 파형 발생기(도 1)에서 발생된 파형과 동일한 기준 파형을 출력하여 상관기(211)로 입력한다. 상관기(211)는 수신 신호와 기준 파형 발생기(214)에서 발생된 신호의 상관을 취하여 적분기(212)로 출력한다. 적분기(212)는 상관기(211)에서 출력되는 신호를 소정 구간 적분하여 적분 값을 시간 검출부(213)로 출력한다. 시간 검출부(213)는 적분값이 일정치 이상이 되면 수신신호와 기준 파형이 일치한(동기가 맞추어진 것으로) 것으로 판단한다. 적분값이 일정치 이하이면 기준 파형 발생기(214)를 제어하여 발생되는 기준 파형을 일정 시간 지연시켜 출력하도록 한다. 이후의 동작은 상술한 바와 같다. 따라서, 수신 신호와의 상관도가 가장 높은 지연 시간에서 수신신호가 도착한 것으로 판단할 수 있다.
즉, 기준이 되는 수신부의 동기를 맞추고 상기 동기에 맞추어진 기준 파형을 소정 지연시키면서 각각의 다중경로에 의해 수신된 신호의 도착 시간을 계산할 수 있게 된다.
상기와 같은 동작에 의해 각각의 다중 경로에 따른 수신 신호의 도착 시간을 계산하고, 각각의 수신시간에 의한 시간차를 구할 수 있다. 본 발명에 따른 실시예에서는 자기 상관(self correlation)값이 최고가 됨을 이용하여 수신되는 신호의 도착 시간을 계산하는 것이다.
이하 본 발명에 따른 첫 번째 실시예를 간략하게 설명하면 다음과 같다.
파형 발생기를 통해 일정 주기를 가지는 웨이브렛 파형을 발생하고, 자기 상관 혹은 웨이브렛 파형의 기준점 검출에 의해 다중경로로 수신되는 각각의 파형간 도달 시간차를 구하여 음이 발생되는 방향을 검출하게 된다.
이하, 도 1 및 도 2a, 도 2b를 본 발명에 따른 두 번째 실시예에서 파형 발생 장치와 파형 수신 장치를 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 두 번째 실시예에서 파형 발생 장치는 이동체로부터 수신되는 신호 발생 요구에 의해 거리 측정 신호를 생성하여 출력한다. 파형 발생 장치는 거리측정 신호 발생을 위한 데이터를 저장하고 있는 메모리(130)와, 파형 수신장치로부터 송신된 거리 측정 신호의 발생을 요구하는 신호를 수신하는 무선 수신부(140)와, 거리측정 신호 발생을 요구하는 신호에 의해 메모리(130)로부터 상기 거리 측정 신호 발생을 위한 데이터를 독출하여 디지털 신호를 출력하는 제어부(100)와, 제어부(100)로부터 출력되는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환 출력하는 디지털 아날로그 변환부(110)와, 디지털 아날로그 변환부(110)에서 출력되는 아날로그 신호를 증폭 출력하는 증폭부(120)와, 증폭부(120)에서 출력되는 신호를 출력하는 스피커를 포함하여 구성된다.
본 발명에 의한 두 번째 실시예에서 파형 수신장치는 이동체의 이동거리 및 이동 방향에 따른 위치를 측정 저장하며, 이동체의 이동거리가 일정 이상이 되면 파형 발생장치로부터 수신되는 거리 측정 신호에 따른 파형 발생장치와의 거리를 측정하여 파형 발생장치가 위치한 방향을 검출한다.
파형 수신 장치는, 파형 발생장치와 파형 수신 장치의 거리를 측정하기 위한 거리 측정 신호의 발생을 요구하는 신호를 송신하는 무선 송신부(240)와, 파형 발생장치로부터 송신된 거리 측정 신호를 수신하기 위한 수신부(221)와, 파형 수신장치의 이동 경로에 따른 이동 방향을 검출하기 위한 전자 나침반(250)과, 파형 수신 장치의 이동 경로에 따른 이동 거리 검출을 위한 이동 거리 검출 센서(260)와, 전자 나침반(250) 및 이동거리 검출 센서(260)에 의해 이동체의 이동 거리 및 방향에 따른 위치를 측정하고, 이동 거리가 일정치 이상이 되면 상기 무선 송신부(240) 및 수신부(221)에 의해 파형 발생장치와의 거리를 측정하며, 이동체의 위치와 상기 파형 발생장치와의 거리에 의해 상기 파형 발생장치의 방향을 검출하는 프로세서(200)를 포함하여 구성된다.
이때, 파형 발생장치와 이동체와의 거리 측정은 파형검출부(210)에서 거리측정 요구 신호를 무선 송신부(240)에 의해 송신한 시점부터 거리 측정 신호가 수신된 시점까지의 시간 측정에 의해 이루어진다.
상기 거리 측정을 위한 동작을 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저 거리 측정 요구 신호를 무선 송신부(240)로 송신하고, 프로세서(200)는 파형 검출부(210)로 거리 측정 요구 신호가 송신되었음을 알린다. 파형 검출부(210)는 이때부터 타이머(도시하지 않음)를 구동한다. 이후 수신부(221)로 수신된 거리 측정 신호를 아날로그 디지털 변환부(220)에 의해 디지털 변조하고, 디지털 변조된 신호를 통해 정확한 수신시간을 측정한다. 수신시간 측정에 의해 파형 발생 장치와의 거리를 측정할 수 있게 된다.
이하 도 1 내지 도 4, 도 6, 도 7을 참조하여 본 발명에 따른 두 번째 실시예의 동작을 하기에 설명한다.
도 6의 600 단계에서 파형 수신장치(도 2a)는 이동체의 위치를 측정한다. 상기 측정은 전자 나침반(250) 및 이동거리 검출 센서(260)에 의해 이동 방향과 거리를 측정하여 이루어진다. 상기 측정 데이터는 삼차원 가상 공간에 따른 좌표 데이터로 구성될 수 있다. 최초 위치를 (Dx=0, Dy=0, Dz=0)로 하고 남북 방향을 Y축, 동서 방향을 X축, 위아래를 Z축으로 설정하여 이동 거리 및 방향 측정에 의해 이동체의 위치를 측정할 수 있다.
610 단계에서 프로세서(200)는 최초 위치에서 이동체의 이동에 의해 이동거리를 누적하고, 누적된 거리가 일정치 이상이 되면 630 단계로 진행하고 그렇지 않으면 600 단계로 돌아간다. 즉, 소단위 구간의 이동 거리를 Sx, Sy, Sz라 하면 누적된 이동거리는 다음과 같이 나타낼 수 있다.
Dx = Dx + Sx
Dy = Dy + Sy
Dz = Dz + Sz
따라서, 620 단계는 하기의 (수학식2)와 같이 나타낼 수 있다.
620 단계에 의해 최초로 얻어진 Dx, Dy, Dz는 D1이 되고 두 번째 및 세 번째 얻어진 데이터는 D2, D3이 된다.
620 단계에서 누적 거리가 일정치 이상이 되면 630 단계로 진행하여 이동체의 위치에서 음원(파형 발생 장치)까지의 거리(LS)를 측정한다. 상기 측정은 620 단계에서 누적 거리가 일정치 이상이 되면 무선 송신부(240)를 통해 파형 발생장치로 거리 측정 요구 신호를 송신하고, 이를 수신한 파형 발생장치(도 1)가 거리 측정을 위한 신호를 송신함으로써 이루어진다. 상세한 내용은 상술한 바와 같다.
620 및 630 단계에 의해 이동체의 위치 및 파형 발생장치와의 거리가 측정되면 해당 데이터를 저장부(230)에 저장한다. 하기의 [표 1]은 저장 예를 나타낸 것이다.
구분 Dx Dy Dz LS
D1 2 3 0 6
D2 4 5 0 5
D3 3 6 0 4
도 6의 640 단계에 의해 측정된 이동체의 위치 및 파형 발생장치와의 거리 데이터가 3회 이상이 되면 650 단계로 진행하여 이동체로부터 파형 발생장치(도1)의 방향을 검출한다. 통상 임의의 3 지점에서 특정 지점까지의 거리를 알면 삼각법(도 7)에 의해 특정 지점의 위치를 알 수 있음은 공지의 기술이기에 구체적인 설명은 생략한다.
650 단계에 의해 파형 발생 장치의 방향이 검출되면 저장부(230)의 데이터(표1)에서 가장 오래된 데이터(D1)를 삭제하고 600 단계로 돌아간다.
즉, 가장 오래된 데이터(D1)를 삭제하고 새로운 데이터로 갱신하며, 두 번째(D2) 및 세 번째 오래된 데이터(D3)는 각각 첫 번째(D1) 및 두 번째 데이터(D2)로 데이터를 정정한다. 하기의 [표 2]는 그 예를 나타낸 것이다.
구분 Dx Dy Dz LS
D1(D2의 데이터) 4 5 4 5
D2(D3의 데이터) 3 6 4 4
D3(갱신된 데이터) 5 7 4 3
본 발명에 따른 두 번째 실시예를 간략하게 설명하면 다음과 같다.
이동체의 이동에 따른 위치를 측정하고, 이동거리가 일정치 이상이 되면 파형 발생장치와의 거리를 측정하며, 측정한 이동체의 위치 및 파형 발생장치와의 거리로부터 삼각법에 의해 파형 발생 장치의 방향을 검출한다.
이상 본 발명에 따른 두 번째 실시예에서는 자기 상관에 따른 시간 검출을 설명하지 않았으나 상술한 자기 상관에 따른 동작에 의해 파형 발생장치와 이동체와의 거리를 측정할 수 있음은 물론이다. 또한, 음이 발생되는 방향을 검출하는 첫 번째 및 두 번째 실시예를 독립적으로 설명하였으나 상호 보완 및 유기적으로 동시에 이루어질 수 있음은 물론이다.
한편, 상술한 본 발명은 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 즉, 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐 만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상기와 같이 본 발명은 파형 발생기를 통해 일정 주기를 가지는 웨이브렛 파형을 발생하고, 자기 상관 혹은 웨이브렛 파형의 기준점 검출에 의해 다중경로로 수신되는 각각의 파형간 도달 시간차를 구하여 음이 발생되는 방향을 검출하거나, 이동체의 이동에 따른 위치를 측정하고, 이동거리가 일정치 이상이 되면 파형 발생장치와의 거리를 측정하며, 측정한 이동체의 위치 및 파형 발생장치와의 거리로부터 삼각법에 의해 파형 발생 장치의 방향을 검출함으로써, 비용이 저렴하고 정확성이 뛰어난 방향 검출 장치를 제공할 수 있으며, 설치 및 변경이 용이한 장점이 있다.

Claims (17)

  1. 이동체의 방향 검출을 위한 장치에 있어서,
    일정 주기를 가지며, 한 주기 내에서 특정 기준점을 가지는 기준 파형을 생성 출력하는 파형 발생장치; 및
    상기 파형 발생장치에서 출력되는 파형을 둘 이상의 다중 경로로 수신하고, 상기 다중 경로로 수신되는 각각의 파형 기준점 검출에 따른 시간차에 의해 방향을 검출하는 이동체에 탑재된 파형 수신장치를 포함하는 자동 방향 검출 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 파형 발생 장치는,
    상기 파형 발생을 위한 데이터를 저장하고 있는 메모리;
    상기 메모리로부터 파형 발생을 위한 데이터를 독출하여 일정 주기를 가지는 디지털 신호를 발생하는 제어부;
    상기 제어부로부터 발생된 상기 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환 출력하는 디지털/아날로그 변환부;
    상기 디지털/아날로그 변환부에서 출력되는 아날로그 신호를 증폭 출력하는 증폭부; 및
    상기 증폭부에서 출력되는 신호를 출력하는 스피커를 포함하는 자동 방향 검출 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 파형 수신 장치는,
    다중 경로에 따른 파형을 수신하기 위해 서로 상이한 방향으로 설치된 두 개 이상의 수신부;
    상기 수신부에서 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 아날로그/디지털 변환부;
    상기 아날로그/디지털 변환부에서 출력되는 신호로부터 파형의 기준점을 검출하는 파형 검출부; 및
    상기 파형 검출부에 의해 검출된 다중 경로에 따른 각각의 수신 파형 기준점의 시간차에 의해 음이 발생되는 위치를 검출하는 프로세서를 포함하는 자동 방향 검출 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 파형 검출부는,
    소정의 제어 신호에 의해 기준 파형을 발생하는 기준 파형 발생기;
    입력되는 신호와 상기 기준 파형과의 상관을 취하는 상관기;
    상기 상관기에서 출력되는 값을 소정 구간 적분하는 적분기; 및
    상기 적분기의 적분값에 의해 상기 기준 파형 발생기를 제어하여 상기 기준 파형을 지연 발생시키거나 상기 상관값이 일정치 이상에 의해 상기 입력되는 신호의 시간을 측정하는 시간 검출부를 포함하는 자동 방향 검출 장치.
  5. 이동체의 자동 방향 검출 장치에 적용되는 자동 방향 검출 방법에 있어서,
    상기 이동체에서 서로 상이한 방향으로 설치된 수신부로 수신되는 일정 주기를 가지는 파형을 검출하여 각각의 경로별로 수신되는 파형의 기준점을 검출하는 제 1 단계;
    상기 검출된 다중 경로에 의한 기준점 서로 간의 시간차를 계산하는 제 2 단계; 및
    상기 경로별로 측정된 기준점 서로간의 시간차에 의해 음원의 발생 방향을 검출하는 제 3 단계를 포함하는 자동 방향 검출 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 수신되는 파형은,
    웨이브렛 파형 또는 싱크 함수 파형 또는 삼각파형임을 특징으로 하는 자동 방향 검출 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 기준점은,
    상기 파형의 한 주기에서 엠프리튜드가 최고 또는 최저인 지점임을 특징으로 하는 자동 방향 검출 방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 단계에서 상기 시간차의 계산은,
    상기 각각의 경로별로 수신되는 파형과 기준 파형과의 상관에 따른 상관값에 의해 상기 경로별 수신 신호의 시간차를 계산함을 특징으로 하는 자동 방향 검출 방법.
  9. 이동체의 방향 검출을 위한 장치에 있어서,
    이동체로부터 수신되는 신호 발생 요구에 의해 거리 측정 신호를 생성하여 출력하는 파형 발생 장치; 및
    이동체의 이동거리 및 이동 방향에 따른 위치를 측정 저장하며, 상기 이동체의 이동거리가 일정 이상이 되면 상기 파형 발생 장치로부터 수신되는 상기 거리측정 신호에 따른 상기 파형 발생 장치와의 거리를 측정하여 상기 파형 발생 장치가 위치한 방향을 검출하는 이동체에 탑재된 파형 수신 장치를 포함하는 자동 방향 검출 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 파형 발생 장치는,
    거리측정 신호 발생을 위한 데이터를 저장하고 있는 메모리;
    상기 파형 수신 장치로부터 송신된 상기 거리 측정 신호의 발생을 요구하는 신호를 수신하는 무선 수신부;
    상기 거리 측정 신호의 발생을 요구하는 신호에 의해 상기 메모리로부터 상기 거리 측정 신호 발생을 위한 데이터를 독출하여 디지털 신호를 출력하는 제어부;
    상기 제어부로부터 출력되는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환 출력하는 디지털/아날로그 변환부;
    상기 디지털/아날로그 변환부에서 출력되는 아날로그 신호를 증폭 출력하는 증폭부; 및
    상기 증폭부에서 출력되는 신호를 출력하는 스피커를 포함하는 자동 방향 검출 장치.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 파형 수신 장치는,
    상기 파형 발생 장치와 상기 파형 수신 장치의 거리를 측정하기 위한 거리 측정 신호의 발생을 요구하는 신호를 송신하는 무선 송신부;
    상기 파형 발생 장치로부터 송신된 거리 측정 신호를 수신하기 위한 수신부;
    상기 파형 수신 장치의 이동 경로에 따른 이동 방향을 검출하기 위한 전자 나침반;
    상기 파형 수신 장치의 이동 경로에 따른 이동 거리 검출을 위한 이동 거리 검출 센서; 및
    상기 전자 나침반 및 이동거리 검출 센서에 의해 상기 이동체의 이동 거리 및 방향에 따른 위치를 측정하고, 상기 이동 거리가 일정치 이상이 되면 상기 무선 송신부 및 수신부에 의해 상기 파형 발생 장치와의 거리를 측정하며, 상기 이동체의 위치와 상기 파형 발생 장치와의 거리에 의해 상기 파형 발생 장치의 방향을 검출하는 프로세서를 포함하는 자동 방향 검출 장치.
  12. 이동체의 자동 방향 검출 장치에 적용되는 자동 방향 검출 방법에 있어서,
    상기 이동체의 이동에 따른 위치를 측정하는 제 1 단계;
    상기 이동거리가 일정치 이상이 되면 파형 발생 장치와의 거리를 측정하는제 2 단계; 및
    상기 측정한 이동체의 위치 및 상기 파형 발생 장치와의 거리에 의해 상기 파형 발생 장치의 방향을 검출하는 제 3 단계를 포함하는 자동 방향 검출 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 2 단계는,
    상기 이동체의 이동 거리가 일정 이상이 되면 상기 파형 발생 장치로 거리 측정 신호의 발생을 요구하는 신호를 송신하는 제 4 단계; 및
    상기 신호 송신에 따른 상기 거리 측정 신호의 수신시간에 의해 상기 파형 발생 장치와의 거리를 측정하는 제 5 단계를 포함하는 자동 방향 검출 방법.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 제 3 단계는,
    상기 측정한 이동체의 거리 및 방향과, 상기 파형 발생 장치와의 거리가 3회 획득되었을 시에 삼각법에 의해 상기 파형 발생 장치의 방향을 검출함을 특징으로 하는 자동 방향 검출 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 이동체의 방향은,
    상기 획득된 3개의 이동체 위치 데이터 및 상기 파형 발생 장치와의 거리 데이터 중 가장 오래된 데이터가 이전에 검출된 파형 발생 장치의 방향에 따른 상기 이동체의 진행에 의해 새로 획득된 이동체의 위치 데이터 및 상기 파형 방생 장치와의 거리 데이터로 갱신되어 다시 검출됨을 특징으로 하는 자동 방향 검출 방법.
  16. 프로세서를 구비한 이동체의 자동 방향 검출 장치에,
    상기 이동체에서 서로 상이한 방향으로 설치된 수신부로 수신되는 일정 주기를 가지는 파형을 검출하여 각각의 경로별로 수신되는 파형의 기준점을 검출하는 제 1 기능;
    상기 검출된 다중 경로에 의한 기준점 서로 간의 시간차를 계산하는 제 2 기능; 및
    상기 경로별로 측정된 기준점 서로간의 시간차에 의해 음원의 발생 방향을 검출하는 제 3 기능
    을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
  17. 프로세서를 구비한 이동체의 자동 방향 검출 장치에,
    상기 이동체의 이동에 따른 위치를 측정하는 제 1 기능;
    상기 이동거리가 일정치 이상이 되면 파형 발생 장치와의 거리를 측정하는 제 2 기능; 및
    상기 측정한 이동체의 위치 및 상기 파형 발생 장치와의 거리에 의해 상기 파형 발생 장치의 방향을 검출하는 제 3 기능
    을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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