KR20070000054A - 시각장애인 보행용 네비게이션 - Google Patents

Abstract

본 발명의 시각장애인 보행용 네비게이션은 시각장애인이 보행할 때 자신의 위치정보를 파악하여 원하는 목적지까지 안전하게 보행할 수 있도록 하기 위하여, 시각장애인에게 현재의 위치를 파악하여 안내하는 시각장애인 보행용 네비게이션에 있어서, 무선신호를 수신하여 에너지를 공급받음과 더불어 무선신호의 일부를 변조하여 고유식별자를 반향하는 IC칩을 내장하여 물체에 부착되는 다수의 전자태그; 상기 무선신호를 일정한 간격으로 발신하는 무선신호발신기, 상기 전자태그의 IC칩으로부터 변조 발신되는 신호를 인식하는 리더기, 상기 리더기에서 수집된 테이터를 처리하여 데이터를 출력하는 블루투스발신기를 구비한 시각장애인 소지용 지팡이; 상기 지팡이의 블루투스발신기에서 출력되는 신호를 받아서 이를 처리하고, 음성을 출력하는 스피커, 사용자의 음성을 인식하는 음성인식기 및 마이크를 구비하고, DGPS 기능을 내장한 단말장치로 이루어진다.

Description

시각장애인 보행용 네비게이션{NEVIGATION FOR BLIND PERSON}

본 발명은 시각장애인 보행용 네비게이션에 관한 것으로서, 특히 시각장애인이 보행할 때 자신의 위치정보를 파악하여 원하는 목적지까지 안전하게 보행할 수 있도록 하는 시각장애인 보행용 네비게이션에 관한 것이다.

본 발명과 관련한 유사한 종래의 기술은 특허출원 제10-2000-0025734호, 제10-2000-0027839호, 제10-1997-0061810호, 제10-2000-0010933호, 제10-1998-0064030호, 제10-2000-0056668호, 제10-2000-0039946호, 실용신안등록출원 제20-2000-0008558호, 제20-2000-0023498호로 출원된 바 있다.

특허출원 제10-2000-0025734호의 경우는 보행자용 유도블록을 통한 보행안내장치로 유도블록내에 부착된 마그네틱 감지칩과 유도봉에 부착된 감지장치간의 감지음을 통한 단순한 유도 안내장치이다.

이러한 종래기술은 마그네틱의 접촉에 의한 정보전달 방식으로 기존에 시각장애인이 본 장치를 이용할 경우에는 본 장치가 설치된 인도로만 본 기능이 가능하다. 또한 보행궤도에 대한 안내정보만 제공이 가능한 장치이다

특허출원 제10-2000-0027839호의 경우는 국부적인 보행로의 영상 정보를 획득하기 위해 두 대의 카메라를 장착한 네 가지 형태(안경형, 벨트형, 목걸이형, 지팡이형)의 카메라셋을 포함하여, 획득된 영상 정보로부터 보행로의 정보 분석, 장애물의 분석, 사람의 얼굴과 표정 인식 및 문자열 인식과 함께 GPS로부터의 전역적 보행 경로 분석을 통하여 통합적인 보행 안내를 시각 장애인에게 이어폰을 통하여 음성신호로써 알려주는 착용형 컴퓨터로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 또한 복잡한영상의 빠른 처리를 위해, 고성능 영상처리 서버와 데이터를 주고받을 수 있는 무선 통신 기능을 가지는 것을 특징으로 한다. 따라서 시각 장애인이 원하는 목적지까지의 보행 경로 안내는 물론, 보행 중에 변화하게 되는 보행로 상황 및 장애물의 유무 안내, 그리고 보행 중에 마주칠 수 있는 사람의 얼굴 및 표정과 표지판 등의 문자열을 인식하여 안내해줌으로써 시각 장애자가 희망하는 목적지에 보다 안전하고 자유롭게 도달할 수 있는 기능을 가지고 있다.

이러한 종래기술은 보행경로에 대한 위치정보를 GPS를 이용하여 정보를 습득하는 장치로 이러한 방식은 GPS 오차범위(10미터)로 인하여 시각장애인이 인도를 걸어갈 경우에는 인도를 벗어나서 도로로 가더라도 궤도이탈이 안나오기 때문에 이러한 기술 접목시 사고의 위험이 따를 수가 있다.

특허출원 제10-1997-0061810호의 경우에는 시설물이 위치한 곳을 음성으로 안내함으로써 시각장애인들이 손쉽게 시설물을 이용할 수 있도록 하는 시각장애인용 시설물위치 알림장치에 관한 것으로서, 전원공급을 위한 전원부, 이 전원부의 전원공급을 단속하는 스위치, 소정 신호를 발생시키기 위한 발진부, 발진된 신호를 특정 RF신호로 변조하는 RF변조부, RF변조된 신호를 무선송출하기 위한 안테나 및 상기 스위치가 온 되어 전원이 인가되면 소정 신호를 발진시켜 특정 RF신호로 변조하여 무선송출 제어하는 제어부를 포함하여 구성되어 사용자가 휴대할 수 있는 형상으로 된 발신기와, RF신호를 수신하기 위한 안테나, 이 안테나를 통해 수신된 RF신호를 복조하는 RF수신부, 시설물의 위치를 안내하는 메시지가 데이터로 저장되어 있는 시설안내저장부, 시설물을 안내하는 데이터를 가청음으로 변환하여 출력하는 음성출력부, 안테나를 통해 특정 RF신호가 수신되게 되면 시설안내저장부로부터 시설물 안내메시지 데이터를 독출하여 가청음으로 출력되도록 제어하는 제어부를 포함하여 구성된 수신기가 구비된 것을 특징으로 한다.

이러한 종래기술은 시설물 위치알림을 위한 발신장치에 전원부가 필수적으로 들어가야한다는점이다 이러한 방식은 액티브형태의 RFID기술에 속하는데 이러한 방식은 특징은 검지거리가 넓기 때문에 발신장치의 전송거리가 건물안의 경우에는 범위가 넓어서 수신장치에서 다른 장치와의 동시 연동으로 인한 혼변조현상이 나타날 수가 있다.

이러한 이유로 근거리에 대한 정보인식 신뢰도가 떨어져서 시각장애인이 사용할 경우에는 행단보도인근 이라는 정보 습득은 가능하나 보다 정밀한 행단보도의 중앙이라던지 계단의 입구라던지 그러한 곳에 적용하기에는 문제가 있다.

아울러 전원부에 대한 문제로 항상 이러한 발신장치가 부착된 곳에서는 전원부가 상시 연결이 되어있어야 한다

실용신안등록출원 제20-2000-0008558호의 경우에는 시각장애인이 음성으로 현재의 위치상황을 알 수 있도록 하기 위한 것이다. User Stick에서 초음파를 발생시켜 보도블럭부에 신호를 송출하고 보도블록은 User Stick에서 송출된 초음파를 받으면 블록 고유코드를 조합하여 고주파를 발생하고 발생된 고주파를 User Stick에서 이 고주파를 수신하고 분석하여 블록 고유 코드에 해당되는 데이터를 선택하여 음성을 출력하도록 하는 것이다.

이러한 종래기술은 인도블록에 내장된 초음파발신장치의 전원이필요한 경우인데 이럴 경우에는 전원부에 대한 고려를 전혀하지 않은 상태에서는 실용화 및 현실성이 떨어진다 아울러 이에 대한 설치 역시 기존의 안내블록과 같이 설치하는 장소만 효과를 볼 수가 있고 광범위를 커버하기에는 수많은 장치를 부착해야 한다

실용신안등록출원 제20-2000-0023498호의 경우에는 신호음발생장치를 장착한 시각장애인용 지팡이에 관한 것으로 일체형으로 되어 있다. 이는 시각장애인이 사람이 많은 공공장소 또는 전철내에서 보행할 때 신호음을 발하여 주변사람들이 인지하도록하여 주변사람들의 부주의한 행동으로 인한 충돌이나, 보행을 가로막는 등의 행위를 사전에 방지하고, 또는 주변사람들을 조금씩 물러나게 함으로써 보행통로를 확보할 수 있고, 또한 시각장애인이 미처 감지하지 못한 위험이 있을 때 주위사람들로 하여금 도움을 용이하게 하는 등, 시각장애인의 보행의 안전을 확보할 수 있게 한 것이다.

이러한 종래기술은 보행용 지팡이에 소리신호를 부착하여 이를 주위의 보행자들에게 인지시켜주는 기능으로 차량에 비교하면 이는 크락숀기능과 동일한 기능으로 이러한 장치는 주변보행자에게는 이로한 소리가 인지가 가능한 실사용자인 시각장애인면에서는 이러한 장치를 보행할 때 마다 지속적이고 반복적인 소리를 들어야하는 하나의 새로운 장애요소로 나타날 수가 있다.

특허출원 제10-2000-0010933호의 경우에는 시각장애자들이 가고자 하는 목적지로 찾아가기 위한 이동 방향, 경로정보, 시설물 정보를 음성으로 제공하는 기술이다. 휴대용 단말장치와 중앙 센터간의 통신을 통해 시각 장애자의 현재위치를 탐지하고 가고자 하는 목적지를 위한 보행유도정보를 음성으로 안내해주는 보행보조시스템이다.

단말장치내에 장착된 GPS(Global Positioning System)을 이용하여 시각장애자의 현재 위치를 검출하고, 위치 정보를 휴대전화를 이용하여 중앙센터로 전송한다. 중앙센터에서는 수신된 위치정보의 오차를 수정하고 전자지도상의 좌표로 변환하여 시각 장애자의 현재 위치를 산출하고 음성정보를 생성, 전송함으로써 시각장애자의 보행을 유도하는 장치이다.

이러한 종래기술은 DGPS기능을 사용하나 이러한 방식의 경우에는 센터 기준국의 경우에는 각 이동통신회사의 기준국장치를 사용하여 오차범위를 계산하여야한다. 그러나 이러한 방식의 문제점은 실재로 DGPS기준국의 커버리지는 반경150KM를 기준으로 서비스 지역을 계산하여 정보를 제공해주고있다. 즉 DGPS기준국중심으로 반경내에서는 동일한 신호 및 오차범위의 값을 가지고 있다는 점이다. 그러나 이 출원의 경우에는 대한민국을 기준으로 할 경우 이러한 반경범위를 벗어나기 때문에 주장한 1~5미터의 오차범위가 나타나지 않는다. 그래서 해안수산분DGPS기준국의 경우에는 각 기준국마다 다른 독립된 주파수로 RTCM(GPS 오차수정값)을 무선으로 전송해주는데 내륙의 경우에는 기준국마다 150KM이내 해안기지국의 경우에는 바다로는 180KM까지 DGPS기준국 서비스 반경으로 보고 있다.

또한 DGPS기지국의 기준국의 위치가 이동통신회사의 중앙센터로 서울지역을 반경으로 한 서비스는 가능하나 150KM를 벗어난 지역에 대한 오차는 이보다 훨씬 더 큰 오차값이 나타난다.

오차범위인 1미터~5미터의오차값은 일반 GPS오차값보다는 우수하나 시각장애인용으로 사용하기에는 오차값으로 인하여 시각장애인이 인도의 범위를 벗어나는 경우도 발생하여 이는 사고와 직결되는 상황으로 연결될 수도있다.

특허출원 제10-1998-0064030호의 경우에는 GPS 위성으로부터 수신한 자신의 위치정보를 음성으로 출력할 수 있도록 된 음성서비스 기능을 갖춘 GPS 단말기에 관한 것이다.

이러한 종래기술은 GPS위성으로부터 GPS수신부를 통해 위치정보, 즉 현재 GPS단말기가 위치해 있는 곳의 위도와 경도 등의 위치데이터가 수신되면, GPS단말기의 제어부는 전자지도저장부로부터 상기 수신한 위치정보에 대응되는 전자지도데이터를 독출하여 화면표시부를 통해 지도에 현재 위치가 표시된 지리적 정보를 그래픽 화면으로 표시 출력함과 더불어, 이어 위치정보음성저장부로부터 상기 위치정보에 대응되는 지리적 정보음성데이터를 독출하여 합성시킴으로써, 음성데이터를 음성출력부를 통해 가청음으로 출력해 주는 것을 특징으로 한다. 따라서 GPS단말기를 휴대한 이용자가 현재 위치를 음성으로 제공받을 수 있게 됨으로써, 특히 시각장애자의 경우 자신의 현재 위치를 용이하게 인식할 수 있게 된다는 장치이다.

이러한 종래기술은 현재 일반적으로 사용하는 차량용네비게이션인 CNS와 동일한 기능을 구현하나 이러한 기능 역시GPS의 오차로 인하여 인근지역에 대한 정보제공은 가능하나 시각장애인이 보행용으로 사용하기에는 정밀한 위치정보 제공이 불가능하여 (GPS가 가지는 오차 10미터이상) 구현이 불가능하다.

특허출원 제10-2000-0056668호의 경우에는 주요지점마다 설치된 발신제어장치와 시각장애인용단말기를 이용하여 시각장애인에게 정확한 위치정보를 제공해주는 장치로 시각장애인을 위한 위치정보시스템 및 서비스방법에 관한 것이다.

이에 해당되는 각 시스템을 주요지점마다 설치하여 그 지점에 위치정보에 대한 고유ID를 무선신호에 실어 송출하는 발신장치, 출발지와 목적지를 입력하거나 발신장치로부터 수신된 고유ID에 의해 일정범위의 지리정보와 최적코스에 대한 웹서버로부터 다운을 받고 ,발신장치로부터 수신된 ID를 다운받은 지리정보로부터 검색하여 현위치에대한 정보 및 다음목적지에 대한 정보를 점자나 음성으로 출력하는 시각장애인용단말기, 각지역에 대한 지리정보를 저장하고 잇으며, 시각장애인용단말기와 무선통신망을 거쳐 무선으로 접속되어 위치정보를 제공하는 웹서버를 포함하는 범위를 특징으로 한다.

이러한 종래기술은 발신제어장치로부터 수신하는 수신단말장치의 반경이 너무 광범위하여 시각장애인이 현재위치에 대한 오차범위가 크다 이로인해 목적지까지 안내정보전달의 신뢰도가 떨어진다. 어울러 주요지점마다 장치가 부착되어있어 시각장애인이 보행하는데에는 한계범위가 따른다.

특허출원 제10-2000-0039946호의 경우에는 도시전체가 연동해서 시각장애자들에게 필요한 정보를 적극적이고 능동적으로 전달하도록 하는 시각장애자를 위한 안내시스템에 관헌 것으로 도시 전역에 걸쳐서 설치된 고유의RF신호를 반사 / 송출하는 신호저장기와 상기의 신호 저장기를 수신하여 해당위치의 정보를 분석한 후 이를 이어폰을 통하여 시각장애자에게 음성신호로 전달하는 안내장치이다.

이러한 종래기술은 지팡이에 부착된 발신제어장치위치와 건물에 부착하는 신호저장장치간의 감지 거리방식이 RFID의 passive방식이다 이는 국내 RFID전파 표준화(2004년 2월 한국정보통신기술협회(TTA)에서 "전파식별"로 표준화함)에 따르면 인도블럭의 경우에는 감지거리가 멀어서(거리20cm) 정확한 데이터를 수신하는데에 문제가 발생하고 건물에 부착되는 저장장치의 데이터정보 내용이 시각장애인이 반대인 경우에는 잘못된 정보를 제공한다 즉 계단을 내려가더라도 계단의 시작이라는 음성이 정보가 나올수가있고 화장실의 경우에는 반대편에서 가게되면 화장실에 대한 정보가 반대편에 인식된데 즉 시각장애인의 위치에 따라서 상반된 위치에있을 경우에는 저장장치에 부착된 정보가 반대로 표출되어 180도 다른 정보가 제공된다.

길안내에 관한 장치로 사용할 경우에는 도시 전체에 RF신호를 송수신하는 장치를 다 깔아야하고 현재위치에 대한 안내정보만 가능하도록 구상되었다. 이는 장애인이 목적지 안내기능이 불가능한 기능으로 주 기능은 현재 위치에 대한 정보 및 안전 보행장치 기능이다.

특허출원 제10-2000-0039946호의 경우에는 주장하는 기술부분중에서 지팡이에 부착된 발신제어장치위치와 건물에 부착하는 신호저장장치간의 감지 거리방식이 RFID의 passive방식이다. 이는 국내 RFID전파 표준화(2004년 2월 한국정보통신기술협회(TTA)에서 "전파식별"로 표준화함)에 따르면 인도블럭의 경우에는 감지거리가 멀어서(거리20cm) 정확한 데이터를 수신하는데에 문제가 발생하고 건물에 부착되는 저장장치의 데이터정보 내용이 시각장애인이 반대인 경우에는 잘못된 정보를 제공한다. 즉 계단을 내려가더라도 계단의 시작이라는 음성이 정보가 나올수가있고 화장실의 경우에는 반대편에서 가게되면 화장실에 대한 정보가 반대편에 인식된데 즉 시각장애인의 위치에 따라서 상반된 위치에있을 경우에는 저장장치에 부착된 정보가 반대로 표출되어 180도 다른 정보가 제공된다

길안내에 관한 장치로 사용할 경우에는 도시 전체에 RF신호를 송수신하는 장치를 다 깔아야하고 현재위치에 대한 안내정보만 가능하도록 구상되었다 이는 장애인이 목적지 안내기능이 불가능한 기능으로 주 기능은 현재 위치에 대한 정보 및 안전 보행장치 기능이다.

특허출원 제10-2000-0025734호의 경우에는 마그네틱의 접촉에 의한 정보전달 방식으로 기존에 시각장애인이 본 장치를 이용할 경우에는 본 장치가 설치된 인도로만 본 기능이 가능하다. 또한 보행궤도에 대한 안내정보만 제공이 가능한 장치이다.

특허출원 제10-2000-0027839호의 경우에는 보행경로에 대한 위치정보를 GPS를 이용하여 정보를 습득하는 장치로 이러한 방식은 GPS 오차범위(10미터)로 인하여 시각장애인이 인도를 걸어갈 경우에는 인도를 벗어나서 도로로 가더라도 궤도이탈이 안나오기 때문에 이러한 기술 접목시 사고의 위험이 따를 수가 있다.

특허출원 제10-1997-0061810호의 경우에는 시설물 위치알림을 위한 발신장치에 전원부가 필수적으로 들어가야한다는점이다 이러한 방식은 액티브형태의 RFID기술에 속하는데 이러한 방식은 특징은 검지거리가 넓기 때문에 발신장치의 전송거리가 건물안의 경우에는 범위가 넓어서 수신장치에서 다른 장치와의 동시 연동으로 인한 혼변조현상이 나타날 수가 있다.

이러한 이유로 근거리에 대한 정보인식 신뢰도가 떨어져서 시각장애인이 사용할 경우에는 행단보도인근 이라는 정보 습득은 가능하나 보다 정밀한 행단보도의 중앙이라던지 계단의 입구라던지 그러한 곳에 적용하기에는 문제가 있다.

아울러 전원부에 대한 문제로 항상 이러한 발신장치가 부착된곳에서는 전원부가 상시 연결이 되어있어야 한다.

본 발명은 차량용 네비게이션의 기능을 시각장애인 보행자용 네비게이션으로 시각장애인이 보행할 때 자신의 위치정보를 파악하여 원하는 목적지까지 안전한 보행하는걸 목적에 두고 있다.

이러한 기능적인 역할을 수행하기 위해서는 크게 3가지로 구분함에 개발방향을 두고 있다.

보행자의 안전한 보행을 위한 기술개발, 보행자의 현재 위치에서 목적지까지의 도착을 위한 안내 및 보행궤도 기술개발, 건물안과 같이 DGPS신호가 안 잡히는 구역과 정밀한 보행을 요하는 지역을 대상으로 한 안전보행궤도안내 및 해당물체에 대한 정밀한 정보제공 기술개발을 본 장치개발에 기술방향을 두고 있다.

아울러 이러한 3가지 기술개발방향에 대한 방안으로는 보행자의 안전한 보행기술로는 실외의 경우에는 DGPS기술을 접목한 네비게이션기능과 보행궤도에 대한 중요한 지점에 대한 RFID 기술을 통해서 시각장애인에게 안전한 보행과 정보를 제공하고 네비게이션의 일부 기능을 통하여 목적지까지의 안내기능 기술을 제공하며, 건물안과 같이 DGPS신호가 안 잡히는 곳에 대해서는 RFID의passive방식의 기술을 이용하여 시각장애인에게 안전한 보행궤도안내 및 상세한 위치정보 및 물체의 세부인식정보를 제공한다.

시각장애인에게 정보전달의 방법으로는 시각적인 기능을 상실하여 이에 청각기능을 정보전달의 주요 매계체로 하여 이를 통하여 시각장애인에게 보행에 관련한 모든 정보를 전달한다.

즉 보행자용 지팡이에는 물체의 기본정보를 인식할 수 있는 기술인 RFID 리더기 기술과 수집된 데이터를 보행자용단말기로 데이터를 전송하는 블루투스통신으로 구성되며, 보행자용 단말기는 지팡이로부터 수집된 RFID데이터를 읽어주는 기술과 DGPS 기술을 접목한 보행자용 네비게이션 기능, 이동시 네비게이션기능을 수행하는 음성안내장치 그리고 단말장치를 컨트롤하는 기능에 해당되는 음성인식기술을 접목한 장치이다.

시각장애자용 지팡이에는 물체의 정보를 인식할 수 있는 기술인 RFID기반의 리더기 기술과 수집된 데이터를 보행자용단말기로 데이터를 전송하는 블루투스통신으로 구성되며, 보행자용 단말기는 지팡이로부터 수집된 RFID데이터를 읽어주는 기술과 DGPS 기술을 접목한 네비게이션 기능, 그리고 이동시 네비게이션기능을 수행하는 음성안내장치 그리고 단말장치를 컨트롤하는 기능에 해당되는 음성인식기술을 접목한 장치이다.

본 기술 중 하나인 DGPS 기술분야는 기존의 DGPS기술과는 한 차원 다른 RTK방식과 후처리방식을 병행한 기술로 기본적인 평균오차범위는 1cm이하까지 가능하기 때문에 본 오차범위를 이용하여 토목측량분야에는 정밀한 측정값을 제공하고 및 지리정보(GIS)시스템의 경우에는 DGPS 데이터를 이용한 지리정보데이터시스템을 구축할 수가 있다.

이하 본 발명의 시각장애인 보행용 네비게이션을 더욱 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 시각장애인 보행용 네비게이션을 나타내는 구성도로서, 상기 네비게이션은 전자태그(1), 지팡이(2), 단말장치(3)으로 구성된다.

상기 전자태그(1)에는 IC칩이 내장되어 있는 바, 이 IC칩 에 저장되어 있는 고유 정보(Data)를 무선주파수를 이용하여 비접촉식 방법으로 판독 및 해독한다.

상기 전자태크(1)는 RFID Reader기로 태그에 저장된 고유정보 데이터를 전송해 준다.

즉 상기 전자태그(1)는 각각의 물체에 부착되며, 무선신호를 수신하여 에너지를 공급받음과 더불어 무선신호의 일부를 변조하여 고유식별자를 반향하는 IC칩을 내장하게 된다.

상기 지팡이(2)는 물체에 부착된 태그의 정보 데이터를 수집하여 상기 단말장치(3)로 전송해주는 중간 메계체이며, 상기와 같은 무선신호를 일정한 간격으로 발신하는 무선신호발신기(미도시), 상기 전자태그(1)의 IC칩으로부터 변조 발신되는 신호를 인식하는 리더기(미도시), 상기 리더기에서 수집된 테이터를 처리하여 데이터를 출력하는 블루투스발신기(미도시)를 구비하게 된다.

상기 지팡이(2)에 구성된 장치에서 안테나에서 무선 신호를 생성하여 전파를 일정한 간격으로 발신하면 RF Field를 통과하는 tag는 적합한 무선신호를 수신하고 무선신호는 tag의 자체 안테나에서 수신 Tag의 칩은 에너지를 공급받고 사전 프로그램된 데이터(고유 식별자)를 지팡이에 부착된 RFID Reader기에 전송 무선신호의 일부가 변조되고 리더기에 반향한다 리더기는 반향된 신호를 변환(decode)하고 데이터 수집 장치를 경유하여 다시 블루투스 발신 장치를 통해서 발신하면 시각장애인단말장치로 수집된 데이터를 전송한다.

상기 단말장치(3)는 상기 지팡이(2)의 블루투스발신기에서 출력되는 신호를 받아서 이를 처리하고, 음성을 출력하는 스피커(3a), 사용자의 음성을 인식하는 음성인식기(미도시) 및 마이크(3b)를 구비하고, DGPS 기능을 내장하게 된다.

물론 본 실시예의 단말장치(3)에는 시각장애인 자신에게는 크게 유용한 것이 못되나 LCD화면(3c)이 구비되고, 단말장치(3)의 운영 및 컨크롤하기 위한 버턴(3d)가 있으며, 시각장애인을 위한 네비게이션 버턴 기능을 대신하는 음성인식기 및 마이크(3b), 수집된 각종 정보를 음성으로 사용자에게 통보해주는 스피커(3a)가 구비되어 있다.

상기 단말장치(3)는 블루투스무선통신망을 통하여 지팡이로부터 전송되어오는 데이터를 미리 저장된 단말장치의 데이터와 연동하여 이를 음성장치를 통하여 시각장애인에게 통보해주는 기능과 물체로부터 수집된 데이터의 갱신에 대한 방법은 일반PC를 통하여 ActiveThink 방식으로 데이터를 송수신한다.

네비게이션 기능으로는 탑재된 RTCM수신장치와 GPS장치와의 연동하여 정밀한 DGPS장치와 연결하여 작동되며 보행 궤도 및 네비게이션 기능은 탑재된 전자지도를 기반으로 알고리즘을 구성한다.

시각장애인은 시각기능의 상실로 인하여 청각기능을 최대한 살리기 위하여 단말장치의 모든 기능은 부착된 마이크의 음성인식장치를 통하여 작동하며 기능에 대한 결과 출력장치는 부착된 스피커와 이어폰 단자를 통하여 시각장애인에게 정보를 전달하는 장치로 구성되어 있다.

전자지도를 통한 네비게이션 기능부분은 일반차량용 네비게이션 기능과는 다른점이 없으나 기술적인 면에서는 맵 매칭 기술은 본 장치기능에서 제외시킨다 그 이유로는 본 장치에 맵 매칭기술을 넣으면 장애인이 인도를 벗어나서 도로로 보행하더라도 맵 매칭기술로 인하여 정상적인 보행을 하는 것으로 나온다.

그러므로 본 발명의 가장 중요한 기능인 안전한 보행기능수행을 하지 못하기 때문에 본 발명에서는 맵 매칭기술은 적용을 시키면 안된다.

본 발명은 시각장애인이 보행시에 정확한 길안내를 받기 위함에 그 개발의 목적을 두고 있어 이의 구성은 물체인식 정보제공용 전자태그(1), 보행용 RFID리더기인 지팡이(2), 장애인용 단말장치(3)로 구성되어 있다.

이에 보행용 네비게이션은 보행궤도에 대한 정확한 정밀도를 요구해야지 만이 이를 기반으로 정확한 길안내가 이루어질 수가 있는 것이다 아울러 목적지 길안내뿐만이 아니라 시각장애인은 목적지까지 보행시에도 궤도이탈과 같은 현상이 수시로 일어나기 때문에 이에 대한 실시간 위치정보를 파악하여 궤도 이탈시에 시각장애인에게 즉각적인 정보를 제공하여 목적지까지 안전한 보행을 보장해야 한다.

본 발명은 시각장애인이 보행시 위치정보에 대한 정확한 정밀도를 구현하기 위하여 보행시에 GPS를 이용하는 정밀도를 높이기 위하여 GPS 보다 정밀한 위치정보 데이터를 제공해주는 DGPS장치를 보행용단말기에 부착하여 이를 기반으로 각종 위치정보 및 목적지 길안내 등 차량용 네비게이션의 역할을 수행하는데 그 목적에 두고있고 지팡이의 기능은 시각장애인이 보행을 하다가 물체에 부딪치거나 현재 위치에서 보다 정밀한 위치정보 및 물체정보를 파악하기 위한 기능에 두고 있다.

상기 지팡이(2)의 경우에는 물체의 상세한 정보를 파악하기 위하여 지팡이 내부나 지팡이의 하단부에 RFID 리더기를 장착하여 보행자가 이동중일때 물체에 부착된 전자태그장치에서 전송하는 부착된 물체의 기본정보 데이터를 지팡이의 RFID 리더기가 감지하여 이를 다시 시각장애인용 단말장치로 블루투스(Blue Tooth)무선통신방식을 이용하여 시각장애인단말장치로 그 데이터를 전송하면 단말장치에 미리 저장된 데이터에 해당되는 값을 단말장치에 부착된 음성장치를 통하여 자세한 물체의 정보를 통보해 준다.

또한 보행자가 시각장애인단말장치를 통하여 네비게이션 길안내를 받고 있더라도 인도와 소방도로가 만나는 지점에 오면 음성정보를 제공하여 보행자가 조심하게 보행할 수 있도록 하고 그리고 보행중에 공중전화박스의 입구안내 라던지 버스정류장의 벤치안내 정보라던지 보행중에 인도에 부착되어있는 주차금지대리석과 일반물체정보와 위험물체정보에 대한 상세한 정보등 실외에서 보행자가 보행중일때 물체에 전자태그가 부착되어있을 경우에는 이에 대한 정보를 파악하여 보다 안전한 보행을 보장한다.

아울러 건물안에 부착된 전자태그(1)에 의하여 시각장애인이 건물안으로 들어가더라도 전자태그(1)에 부착된 정밀한 정보에 따라서 건물안에서도 보행하는데 전혀 문제가 발생하지 않도록 구성되어 있다.

예를 들어서 보행자가 공공기관을 방문하더라도 공공기간의 출입구에서부터 전자태그가 부착되어있으면 입구에 대한 정보를 파악할수가있고 보행중에 바닥에 부착된 전자태그의 주행안내정보를 따라서 기존의 안내블록 같은 기능을 수행할 수 가있다 또한 시각장애인이 화장실에 가더라도 기존의 경우에는 벽에 부착된 시각장애인점자판을 벽을 더듬어서 찾아서 그 내용을 읽은 다음에 남자화장실인지를 구분할수가있었으나 본 장치의 경우에는 RFID리더기에 의하여 음성으로 즉각정인 정보를 제공하여 기존의 점자방식에 비해서 탁월한 기능을 수행할 수가 있다.

보행자가 보행하다가 계단을 만나게 되더라도 기존의 경우에는 계단에 대한 물체정보 파악을 지팡이의 추각에 의하여 판단이되었으나 본 장치의 경우에는 계단시작면에 부착된 전재태그의 정보를 지팡이의 RFID리더기가 읽어드리므로써 바로"계단시작"이라는 음성정보를 받아 볼 수 가있고 계단참에 올라가더라도 시각장애인이 참에부착된 전자태그의 정보를 읽어드리므로 계단참에 해당되는 정밀한 정보를 파악할 수가 있다.

시각장애인 단말장치(3)의 경우에는 기능적인 구성으로는 지팡이(2)로부터 블루투스통신으로 무선송신 되어오는 전자태그(1)의 정보데이터에 대한 정보를 단말기장치에 부착된 음성장치인 스피커 및 이어폰을 통하여 그 정보를 음성으로 통보해주는 기능과 DGPS 기준국으로부터 전송되어오는 실시간 GPS오차보정수정값(RTCM)을 수신하는 DARC방식의 무선수신장치와 이동장치에 부착된 GPS장치로 구성되어 정밀한DGPS 데이터값을 네비게이션장치에 그 정보를 제공하여 정밀한 위치정보를 네비게이션 장치에 기본적인 위치정보 데이터를 제공한다.

시각장애인 단말장치(3)에 부착된 네비게이션 기능으로는 DGPS 위치정보값에 대한 정밀한 데이터로 인하여 보행자가 인도를 가더라도 인도의 중앙으로만 보행하도록 주행및 궤도관제를 수행하며 현재 위치에서 목적지까지의 길안내 정보제공 기능, 보행자가 보행하다가 행단보도를 만나더라도 정확한 행단보도의 중앙에 위치할 수 있게 하며 단말장치에 저장된 데이터 베이스를 활용하여 정밀한 위치정보 길안내까지 가능하도록 구성되어 있다.

길안내에 대한 정보제공부분으로는 현재위치에서 목적지까지의 주행안내기능의 경우에는 기존의 차량용 네비게이션기능과 같이 위치검색기능과 같이 주소지검색기능, 명칭검색기능, 전화번호검색기능, 등록지검색기능, 업종검색기능, 경위도검색기능을 수행할 수 가있고 특히 명칭검색기능의 경우에는 정밀한 위치정보 파악(DGPS)으로 인하여 현재위치에서 공중전화 박스위치, 버스정류장위치, 등 차량용 네비게이션으로는 절대로 구현이 불가능한 기능을 구현을 할 수가 있다.

경로탐색기능 역시 차량용 네비게이션 기능과 같이 동일한 기능을 수행할수있도록 한다.

이러한 기능을 수행하고 컨트롤하기위하여 시각장애인의 경우에는 정보를 입력하는 방법으로는 단말장치에 부착된 마이크를 통한 음성인식장치가 본 입력장치기능을 수행한다.

또한 본 장치의 네비게이션기능을 완벽하게 수행할려면 각종 정보의 갱신이 가장 중요한 요소이므로 이에 대한 모든 정보를 업그레이드가 가능하게끔 PC와의 연동기능인 ActiveThink기능을 탑재하여 시각장애인이 언제라도 인터넷이 연결된 PC와의 데이터 연결시 수시로 DB서버로부터 수정된 정보와 업그레이드 된 정보를 받아올 수가 있다.

시각장애인 단말장치(3)에 부착된 블루투스발신기는 RFID리더기인 지팡이(2)와의 무선통신을 위함으로 기존의 유선방식에 비해서 탁월한 편리함을 제공하며 추후에 지팡이가 분실되더라도 지팡이만 구입하면 블루투스무선방식에 의하여 기존단말장치와의 연동은 아무런 문제가 없으며 아울러 동일한 장소의 장치간에 발생할 수 있는 혼변조 현상 역시 블루투스 통신 방식으로 인하여 이러한 문제를 말끔히 해결할 수가 있다.

단말장치(3)에 부착된 DGPS 기능에 대한 내용으로는 본 장치는 기존의 DGPS의 선처리방식(RTK)과 후처리DGPS 방식을 혼용한 방식으로 위치정보에 대한 파악은 실시간으로 구성되어야함으로 실시간방식인 RTK(선처리DGPS방식)방식의 공식오차범위인 1미터 보다 후처리DGPS방식의 공식적인 오차범위인 1cm~2mm이하인 오차범위를 제공한다

기존의 GPS장치만으로는 오차범위가 공식적으로는 10m이다. 이를 입증하는 내용으로는 도 2를 참조하게 된다.

즉 도 2는 단독 GPS를 사용하여 측정한 값으로 고정된 GPS장치가 위성으로부터 수신된 데이터를 프로그램을 통하여 나타낸 것이다.

즉 눈금 하나에 1미터에 해당된 값으로 일정시간 GPS를 고정한 상태에서 위치 데이터를 수신하면 약 10미터 정도의 오차가 발생하는 것이다.

이러한 오차값으로 본 장치에 적용을 시키면 정확한 위치파악이 불가능하여 정상적인 기능을 수행하기가 어렵다.

이에 대한 대안으로 DGPS장치를 사용하여 GPS보다 정밀한 데이터를 받기 위하여 본 발명의 장치와 연동하여 작동하는 것이다.

기존의 DGPS장치는 국내의 경우에는 해산수산부에서 운영하는 DGPS기준국에서 오차값을 RTCM 포맷에 맞추어서 데이터를 실시간으로 전송해준다.

이를 다시 GPS데이터와 조합하여 정밀한 위치정보를 파악하기 때문이다.

그런데 기존의 RTK(선처리DGPS)방식의 경우에는 기준국에서 측정한 오차값에 대한 측정시각과 GPS수신기에 수신되는 위치정보 시각은 서로간에 시각동기화가 이루어지지 않는다 그렇기 때문에 후처리 DGPS보다 오차값이 공식적으로 1미터이하로 나는것이다 이에 본 장치는 DGPS기준국에서 전송하는 RTCM값을 메모리에 저장하였다가 GPS로부터 수신되는 위치정보값과 함께 수신되는 UTC와 매칭되는 값과 코딩을 하여 이를 연산처리하면 후처리DGPS장치와 같이 동일한 오차범위(2mmm이하)를 갖게 되는 것이다.

아울러 이러한 기술을 이용하여 토목측량 지리정보 구축 시스템에 도입할 경우에는 기존의 DGPS장치(오차범위1미터)보다 정밀한 측정이 가능하다.

그리고 기존의 후처리 DGPS장치의 경우에는 해안수산부 DGPS 기준국에서 전송해주는 오차값에 대한 데이터를 9시간후에 전송하기 때문에 이에 대한 오차값에 대한 측정값을 본장치의 기술과 동일한 값이 나오나 9시간이나 딜레이 되어서야 그 값이 나오기 때문에 이를 이용하여 시각장애인장치에 도입하기에는 현실성이 떨어진다.

물체의 정보를 제공해주는 전자태그(1)의 경우에는 기존의 안내블록방식보다는 전자태그(Tag)에 부착된 IC칩에 저장되어 있는 고유 정보(Data)를 무선주파수를 이용하여 비접촉식 방법으로 판독 및 해독하는 방법인데 저장된 정보를 지팡이에 부착된 리더기가 데이터를 읽어주기 때문에 정밀한 정보를 음성을 통하여 제공이 가능하며 이에 대한 물체정보에 대한 모든 내용에 대한 저장 및 업그레이드는 PC간의 액티브씽크에 의해서 시각장애인단말장치로 업그레이드가 가능하다.

또한 전자태그장치는 RFID의 수동형방식(passive방식)을 도입함으로 인하여 인식에 대한 전기적인 장치는 전혀 필요가 없으며 수명적인 면에서는 거의 영구적인 성격을 뛰고 있다.

물론 출력수단으로는 시각장애인은 시각적인 기능이 불가능하기 때문에 청각적인 기능을 최대한 활용한 장치로 이에 해당되는 장치로는 시각장애인 단말장치에 부착된 내장형 스피커와 이어폰 장치를 통하여 필요한 정보를 출력한다.

입력수단으로는 단말장치로 연결된 음성마이크를 통하여 시각장애인의 음성을 음성인식기술을 접목하여 단말장치에 구성된 모든 기능을 구현이 가능하도록하는 장치이다

본 발명은 시각장애인을 위한 보행용 안내장치로 DGPS를 이용하는 네비게이션기반과 지팡이에 부착된 RFID장치를 이용한 장치로 실외보행시에는 DGPS를 장치를 기반으로 한 네비게이션기능과 건물안에서는 RFID를 통한 물체인식 및 보행안내태그를 통하여 시각장애인이 일반인과 같이 보행에 많은 도움을 주게 되고 현재 국내의 경우에는 이 장치의 혜택을 볼 수 있는 대상은 1급~3급까지의 장애인에 해당되며 2004년12월 현재 43,069명이 이에 해당된다.

아울러 본 발명의 일부분인 DGPS장치를 지리정보 및 토목측량용으로 사용할 경우에는 기존의 방식으로는 오차범위가 1미터정도이나 본 장치를 사용할 경우에는 오차범위 mm단위로 위치정보를 이용한 모든 환경에 정밀한 정보제공 인프라 구현이 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 시각장애인 보행용 네비게이션의 구성도이다.

도 2는 단독 GPS가 위성으로부터 수신된 데이터를 프로그램을 통하여 나타낸 측정값을 표시한 도표이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1 : 전자태그

2 : 지팡이

3 : 단말장치

Claims (2)

1. 시각장애인에게 현재의 위치를 안내하는 시각장애인 보행용 네비게이션에 있어서,무선신호를 수신하여 에너지를 공급받음과 더불어 무선신호의 일부를 변조하여 고유식별자를 반향하는 IC칩을 내장하여 물체에 부착되는 다수의 전자태그;

   상기 무선신호를 일정한 간격으로 발신하는 무선신호발신기, 상기 전자태그의 IC칩으로부터 변조 발신되는 신호를 인식하는 리더기, 상기 리더기에서 수집된 테이터를 처리하여 데이터를 출력하는 블루투스발신기를 구비한 시각장애인 소지용 지팡이;

   상기 지팡이의 블루투스발신기에서 출력되는 신호를 받아서 이를 처리하고, 음성을 출력하는 스피커, 사용자의 음성을 인식하는 음성인식기 및 마이크를 구비하고, DGPS 장치를 내장하여 선처리 DGPS와 후처리 DGPS 기능을 혼합하는 단말장치로 이루어지는 시각장애인 보행용 네비게이션.
2. 제1항에 있어서,

   상기 지팡이와 전자태그 사이에는 RFID passive방식으로 통신함을 특징으로 하는 시각장애인 보행용 네비게이션.