KR20050001238A

KR20050001238A - 초음파 계측 통신 단말기

Info

Publication number: KR20050001238A
Application number: KR1020030042819A
Authority: KR
Inventors: 박희종; 김봉수
Original assignee: 주식회사 팬택앤큐리텔
Priority date: 2003-06-27
Filing date: 2003-06-27
Publication date: 2005-01-06

Abstract

본 발명은 거리와 면적 계측이 가능한 초음파 계측 통신 단말기에 관한 것으로, 상기 초음파 계측 통신 단말기는 무선 통신부를 구비하여 음성데이터와 데이터 통신을 수행하되, 제어명령에 따라 초음파 신호를 발생하여 송신하고, 물체로부터 반사된 초음파 신호를 수신하여 거리측정신호로 출력하는 초음파 센서부와; 초음파 계측을 지시하기 위한 키 입력부와; 초음파 계측된 결과를 표시하기 위한 표시부와; 제어 프로그램 데이터와 단위 환산 테이블이 저장된 메모리와; 초음파 계측 명령에 따라 상기 초음파 센서부를 구동 제어하고, 상기 초음파 센서부로부터 입력되는 거리측정신호를 연산 처리하여 얻어진 거리표시데이터를 단위와 함께 상기 표시부상에 표시하여 주는 제어부;를 포함함을 특징으로 한다.

Description

초음파 계측 통신 단말기{MOBILE PHONE CAPABLE OF MEASURING DISTANCE}

본 발명은 휴대폰과 같은 이동 통신 단말기에 관한 것으로, 특히 거리와 면적 계측이 가능한 초음파 계측 통신 단말기에 관한 것이다.

휴대하면서 상대방과 음성 통화 수행할 목적으로 개발된 휴대폰은 오늘날 다양한 수요층의 욕구를 만족시키기 위해 다양한 부가기능이 탑재되어 활용되고 있다.

예를 들면 결제용 칩이 탑재되어 운용되는가 하면, 공중파 방송까지도 수신하여 시청할 수 있는 휴대폰들이 소개되고 있으며, 심지어는 휴대폰을 만보기로 활용하는 기술까지 소개되고 있다.

이와 같이 다양한 기능이 부가되어 있는 휴대폰에 거리 혹은 면적 계산이 가능한 계측기능을 부가한다면, 별도의 계측장비의 구비 없이도 편리하게 공간, 길이등을 계측할 수 있을 것이다.

한편 초음파 신호를 이용하여 거리를 측정하는 방식은 온도변화에 따른 음속의 변화를 고려하지 않고 있기 때문에 정확하게 거리를 측정하였다고 말할 수 없다.

따라서 본 발명의 제1목적은 물체까지의 거리는 물론 소정 공간의 면적까지도 계측하여 표시하여 줄 수 있는 초음파 계측 통신 단말기를 제공함에 있으며,

본 발명의 제2목적은 온도변화에 따른 음속의 변화까지도 보정하여 정확하게 거리 및 면적을 계측하여 표시하여 줄 수 있는 초음파 계측 통신 단말기를 제공함에 있다.

또한 본 발명은 계측된 거리 혹은 면적을 사용자가 선택한 단위로 환산하여 표시하여 줄 수 있는 초음파 계측 통신 단말기를 제공함에 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 계측 통신 단말기의 구성도.

도 2는 도 1중 초음파 센서부(100)의 구체적인 구성 예시도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 계측 흐름 예시도.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 계측 통신 단말기는 외부장치와 음성 데이터와 데이터 통신이 가능한 무선 통신부를 포함하되,

제어명령에 따라 초음파 신호를 발생하여 송신하고, 물체로부터 반사된 초음파 신호를 수신하여 거리측정신호로 출력하는 초음파 센서부와;

초음파 계측을 지시하기 위한 키 입력부와;

초음파 계측된 결과를 표시하기 위한 표시부와;

제어 프로그램 데이터와 단위 환산 테이블이 저장된 메모리와;

초음파 계측 명령에 따라 상기 초음파 센서부를 구동 제어하고, 상기 초음파 센서부로부터 입력되는 거리측정신호를 거리표시데이터로 연산 처리하여 선택된 단위와 함께 상기 표시부상에 표시하여 주는 제어부;를 더 포함함을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 초음파 계측 통신 단말기는 온도에 따라 변화되는 음속의 변화를 보정하기 위해 온도감지센서를 더 포함하며,

상기 제어부는 측정된 복수의 거리표시데이터를 연산 처리하여 면적을 산출하여 표시할 수도 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

우선 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 계측 통신 단말기의 구성도를 도시한 것이며, 도 2는 도 1중 초음파 센서부(100)의 구체적인 구성을 예시한 것이다.

도 1을 참조하면, 우선 초음파 센서부(100)는 제어부(110)로부터 입력되는 제어명령에 따라 초음파 신호를 발생하여 송신하는 초음파 송신부(102)와 물체로부터 반사된 초음파 신호를 수신하여 거리측정신호로 출력하는 초음파 수신부(104)를 포함한다. 이러한 초음파 센서부(100)의 상세 구성과 동작설명은 도 2에서 부연 설명하기로 한다.

한편 통신부(130)는 외부장치인 기지국과 송수신되는 신호를 무선 처리하는역할을 수행한다. 이러한 무선 통신부(130)는 베이스밴드의 송신신호를 무선 출력용의 고주파로 주파수 대역을(중간 주파수 변환 단계를 거칠 수도 있음) 천이 시키고 이를 증폭하여 안테나(ANT)를 통해 무선 출력하며, 상기 안테나로부터 수신되는 고주파 신호를 베이스밴드로(중간주파수 변환 단계를 거칠 수도 있음) 주파수 대역을 천이시킨다.

제어부(110)는 상기 무선 처리된 해당 수신신호를 복조하고 해당 송신신호를 변조하여 상기 통신부(130)에 전달하는 역할을 수행한다. 이러한 제어부(110)는 이동통신용으로 기설정되어 있는 방식으로 변/복조 동작을 수행하게 되는데, 예컨대 채널 코딩/디코딩, 직교 부호/복호 등의 CDMA 변/복조 동작을 수행할 수가 있다. 이러한 제어부(110)는 기본적으로 메모리(120)에 저장된 제어 프로그램 데이터에 기초하여 단말기의 동작을 전반적으로 제어하는데, 예를 들면 초음파 계측 명령(보다 구체적으로는 거리 측정, 면적 계산요구)에 따라 상기 초음파 센서부(100)를 구동 제어하고, 상기 초음파 센서부(100)로부터 입력되는 거리측정신호를 거리표시데이터로 연산 처리하여 선택된 단위와 함께 후술할 표시부(150)상에 표시하여 주는 역할을 수행한다. 이러한 제어부(110)는 이미 공지된 바와 같이 일명 MSM 칩으로 불리우기도 한다.

메모리(120)에는 시스템 동작을 제어하기 위한 제어 프로그램 데이터 외에 본 발명의 실시예에 따른 단위 환산 테이블이 저장된다. 참고적으로 상기 단위 환산 테이블은 길이, 넓이에 대한 도량형 환산테이블을 일컫는다.

한편 키 입력부(140)는 초음파 계측을 지시하기 위한 기능키 혹은 번호키를포함한다. 이러한 키 누름시 그에 따른 키데이터가 발생되어 상기 제어부(110)로 입력된다. 아울러 본 발명의 실시예에 따른 통신 단말기는 사용자 인터페이스부의 하나로서 표시부(150)가 더 포함되는데, 상기 표시부(150)는 제어부(110)의 제어에 따라 초음파 계측된 결과를 표시하여 주는 역할을 수행한다.

도 1에 도시된 기술적 구성 외에 본 발명의 실시예에 따른 통신 단말기는 온도에 따라 변화되는 음속의 변화를 보정하기 위한 온도감지센서(160)를 더 포함할 수 있다. 상기 온도감지센서(160)에 의해 감지된 온도감지데이터는 상기 제어부(110)에 입력되어 온도변화에 따른 음속 변화 보정에 이용된다.

아울러 상기 단말기는 음성신호 처리부, 경우에 따라서는 카메라부, TV 튜너 등을 더 포함하나 이는 이미 공지된 기술적 구성이기에 그에 대한 상세 설명은 생략하기로 한다.

이하 도 2를 참조하여 상술한 초음파 센서부(100)에 대해 보충 설명하면, 우선 도 1에 도시한 초음파 송신부(102)는 도 2에 도시한 바와 같이 발진기(200), 펄스 발생기(210), 송신 스위치(220), 반전부(230), 트랜스듀서(240)를 포함하는 것으로 정의할 수 있다. 아울러 초음파 수신부(104)는 트랜스듀서(240), 수신 스위치(250), 증폭부(260) 및 신호 처리부(270)를 포함하는 것으로 정의할 수 있다.

발진기(200)에서 발진된 신호는 펄스 발생기(210)에서 발생된 펄스파형으로 제어되는 송신 스위치(220)에 의해 펄스 파형이 변조되고, 변조된 신호는 트랜스듀서(240)를 통해 초음파로 송신된다.

물체에 의해 반사된 신호는 다시 트랜스듀서(240)에 의해 수신되는데, 이때 트랜스듀서(240)내의 필터에 의해 발진주파수의 수신신호가 필터링되어 얻어지고, 이러한 수신신호는 수신 스위치(250)를 통해 증폭부(260)로 인가된다. 참고적으로 상기 펄스 발생기(210)에서 발생된 펄스는 반전부(230)에서 반전되어 수신 스위치(250)로 인가됨으로서, 송신 스위치(220)와 수신 스위치(250)는 하나의 펄스에 의해 반대로 스위칭 온/오프 동작한다.

한편 상기 증폭부(260)를 통해 레벨 증폭된 수신신호는 신호처리부(270)로 인가되는데, 상기 신호처리부(270)는 기본적으로 상기 증폭부(260)의 출력신호에 대해 포락선 검파를 수행하는 검파부와, 상기 검파부의 신호 진폭을 일정 크기로 설정하여 파형 정형화하는 비교기를 포함한다. 이러한 신호처리부(270)의 출력을 인가받아 물체와의 거리를 계산하는 방법에 대해서는 도 3에서 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 계측 흐름도를 예시한 것이다. 도 3을 참조해 보면, 휴대폰과 같은 초음파 계측 통신 단말기 사용자는 키 입력부(140)를 통해 거리측정을 선택할 수 있다. 메뉴상에서의 이러한 거리측정 선택은 곧 거리측정 요구로서 제어부(110)에 전달된다. 제어부(110)는 사용자로부터 거리측정 요구가 있으면(300단계) 초음파 센서부(100)를 활성화시키고 이러한 활성화상태를 사용자에게 지시하여 준다. 지시형태는 구비된 LED를 점등시킴으로서 사용자가 목표하는 물체를 향해 초음파를 송신할 수 있도록 하여 준다.

사용자 입장에서는 구비된 LED가 점등되면 어느 하나의 키 버튼을 눌러 초음파 발생을 지시할 수 있다. 이와 같은 조작은 거리를 정확하게 측정하기 위해 취해져야 하는 사전 조치로서 바람직할 것이다.

한편 제어부(110)는 사용자로부터 초음파 송신을 위한 키 입력이 있으면 초음파 송신부(102)를 제어하여 초음파 신호의 송신(310단계)이 이루어지도록 한다. 이러한 초음파 신호의 송신이 이루어지면 이어서 측정 대상물에 의해 반사된 신호가 트랜스듀서(240)를 통해 수신(320단계)되어 증폭부(260)를 통해 신호처리부(270)로 입력된다. 상기 신호처리부(270)로 입력된 수신신호는 검파부를 통해 포락선 검파가 이루어진후 비교기를 통해 파형정형되어 제어부(110)로 인가된다. 제어부(110)로 인가되는 파형 정형된 신호는 거리측정신호로 명명할 수 있다.

거리측정신호를 인가받은 제어부(110)는 이후 측정 대상물과의 거리를 계산하여 이를 표시부(150)상에 표시(330단계)한다. 거리 계산을 좀 더 구체적으로 설명하면,

우선 트랜스듀서(240)에서 송신된 초음파가 측정대상물에 부딪혀서 반사되어 오는 신호를 수신한 경우에, 초음파의 속도와 송/수신 소요시간을 알면 하기 수학식에 근거하여 대상물까지의 거리를 계산할 수 있다.

L은 대상물까지의 거리를 나타내며, T는 송수신에 걸린 시간(sec)을 나타내며, V는 음속[m/s]을 나타낸다. 그리고 온도를 고려한 음속 V= 331.5+0.6*t [m/s]이다. 상기 t는 온도를 나타내는 것으로 온도감지센서에 의해 얻을 수 있다. 이와같이 음속을 고려할 경우 온도변화에 따른 음속의 보정이 이루어져 정확한 거리의 측정이 이루어질 수 있다.

참고적으로 기준펄스의 주파수를 조정함으로서 cm단위의 결과를 표시할 수도 있다.

예를 들어 기준펄스의 파장을 λ, 주파수를 f라 하면,

V = 331.5 + 0.6 t 이고, λ=1(t=20이라면)이므로, f= V/λ = 34.35[KHz]가 된다. 이는 왕복시간 동안의 기준펄스이므로 2로 나누면 약 17KHz가 된다.

따라서 기준펄스의 주파수를 17KHz로 조정하면 cm단위의 거리 표시가 가능하다.

한편 측정대상물과의 거리를 계산하여 표시한 제어부(110)는 다시 면적 계산 요구가 있는가를 검사(340단계)한다. 검사결과 면적 계산 요구가 있으면 330단계에서 계산된 거리표시데이터를 저장한후 310단계 내지 330단계에서와 같은 방법으로 350단계 내지 370단계를 순차 수행한다. 310단계 내지 330단계는 예를 들어 방을 가정하였을 때 가로방향에 대한 계측이었다고 할 수 있고 350단계 내지 370단계는 세로방향에 대한 계측이라고 가정할 수 있는 것이다. 이러한 경우 가로방향과 세로방향에 대한 길이를 알 수 있기 때문에 면적 계산도 가능하다.

따라서 제어부(110)는 350단계 내지 370단계를 통해 세로방향에 대한 거리 계산이 완료되면, 이전에 저장된 가로방향에 대한 거리와 연산하여 계측 대상의 면적을 산출하여 표시(380단계)할 수 있는 것이다. 면적 혹은 거리를 표시하는 경우에 제어부(110)는 사용자 명령에 따라 현재 계산된 거리 혹은 면적의 값을 선택 단위에 맞게 변환하여 표시할 수도 있다.

한편 본 발명의 실시예에서는 거리(L) 계산시 음속(V)에 대한 변수를 고려하여 거리를 계산하기 때문에 온도변화에 따른 음속의 변화를 보상할 수도 있다.

상술한 바와 같이 본 발명은 줄자 혹은 별도의 계측장비 없이 휴대폰과 같은 초음파 계측 통신 단말기를 이용하여 측정 대상 물체까지의 거리는 물론 소정 공간의 면적까지도 계측할 수 있는 장점이 있으며,

초음파 거리 측정시 온도변화에 따른 음속의 변화를 보정함으로서 정확하게 거리 및 면적을 계측할 수 있는 효과도 있다. 아울러 본 발명은 계측된 거리 혹은 면적을 도량형 환산테이블에 기초하여 변환 표시 가능하기 때문에, 계측 결과를 손쉽게 이해할 수 있는 효과도 가진다.

한편 본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에 통상의 지식을 지닌자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims

무선 통신부를 통해 음성데이터와 데이터 통신이 가능한 초음파 계측 통신 단말기에 있어서,

제어명령에 따라 초음파 신호를 발생하여 송신하고, 물체로부터 반사된 초음파 신호를 수신하여 거리측정신호로 출력하는 초음파 센서부와;

초음파 계측을 지시하기 위한 키 입력부와;

초음파 계측된 결과를 표시하기 위한 표시부와;

제어 프로그램 데이터와 단위 환산 테이블이 저장된 메모리와;

초음파 계측 명령에 따라 상기 초음파 센서부를 구동 제어하고, 상기 초음파 센서부로부터 입력되는 거리측정신호를 연산 처리하여 얻어진 거리표시데이터를 단위와 함께 상기 표시부상에 표시하여 주는 제어부;를 포함함을 특징으로 하는 초음파 계측 통신 단말기.
청구항 1에 있어서, 온도에 따라 변화되는 음속의 변화를 보정하기 위해 온도감지센서를 더 포함함을 특징으로 하는 초음파 계측 통신 단말기.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 제어부는 측정된 복수의 거리표시데이터를 연산 처리하여 면적을 산출하여 표시함을 특징으로 하는 초음파 계측 통신 단말기.