KR20080027771A

KR20080027771A - 울트라 광대역 장치를 포함하는 엘리베이터 시스템

Info

Publication number: KR20080027771A
Application number: KR1020077029136A
Authority: KR
Inventors: 란돌프 더블유. 허프
Original assignee: 티센 엘리베이터 캐피탈 코포레이션
Priority date: 2005-05-13
Filing date: 2006-05-12
Publication date: 2008-03-28
Also published as: WO2008013515A2; CN101316780A; EP1915309A2; JP2008540302A; BRPI0610811A2; WO2008013515A3

Abstract

엘리베이터 시스템은 엘리베이터 시스템의 제어 특성 및 특징을 관찰하고, 엘리베이터 점유자 및 엘리베이터 사용자 입력을 검출하기 위해 울트라 고아대역(UWB) 기법을 사용한다. UWB 센서는 센서로부터의 데이터 및 명령을 로컬의 또는 원격 처리기에 통신하여 분석을 실행하기 위해, 엘리베이터 카와 통신하도록 배치된다. 선택적으로, UWB 센서는 명령을 엘리베이터 카, 카 구동기구, 카 제어시스템, 또는 기타 다른 행선지로 통신하기는데 사용될 수도 있다. 일실시예에서, UWB 센서는 엘리베이터 카 도어 근처에 배치되어, 그 사이의 사람 및 사물의 존재를 검출한다. 점유 센서는 카 점유를 검출하기 위해 엘리베이터 카의 플로어, 천정, 또는 벽에 배치된다. UWB 센서는 엘리베이터 호출 버튼 또는 엘리베이터의 뱅크에 접근하는 승객을 트래킹하기 위하여 엘리베이터 호출 버튼 근터에서 실행된다. 또 다른 실시예에서, UWB 센서는 승강로내에서 엘리베이터 카의 위치를 검출 및 트래킹하는데 사용된다.

다중경로, 펄스, 모바일, 릴레이, 플로어, 점유자, 안전 호출

Description

울트라 광대역 장치를 포함하는 엘리베이터 시스템{ELEVATOR SYSTEM INCLUDING AN ULTRA WIDEBAND DEVICE}

본 발명은 2005년 5월 13일자 출원되고 발명의 명칭이 "울트라 광대역 장치가 구비된 엘리베이터 시스템"인 미국 가출원 제60/681.100호의 장점을 청구하며, 상기 미국 가출원은 본 발명에 참조인용되었다.

"울트라 광대역(ultra wideband: UWB)"이라는 용어는 "캐리어 프리", "기저대역", 또는 "임펄스" 기법으로서 알려진 기법을 설명하기 위해 자주 사용되는 매우 생소한 용어이다. 기본적인 개념은 수십 피코세컨드 등과 같은 무선주파수(RF) 에너지의 짧은 주기 폭발을 수 나노세컨드(10억분의 1초)로 전개, 전송, 및 수신한다는 것이다. 이러한 폭발은 RF 캐리어 웨이브의 하나로부터 수개의 사이클에 제공된다. 최종적인 파형은 광대역이므로, 실질적인 RF 센터 주파수 및 이에 따른 "캐리어 프리"라는 용어를 결정하기가 매우 어렵다. 신호 발생의 초창기 일부 방법은 안테나의 효과적인 "임펄스" 또는 "스텝" 응답을 발생 및 발산하기 위하여 광대역 극초단파의 빠른 라이즈 타임 펄스 여자와, "기저대역"(즉, 비-RF)을 이용하였다. 일부 UWB 시스템은 더 이상 안테나의 직접적인 임펄스 여자를 이용하지 않는데, 그 이유는 이러한 접근방식은 방출 대역폭 및 명확한 센터 주파수를 적절히 제 어할 수 있는 능력을 제공하지 못하기 때문이다.

UWB 파형은 전형적으로 매우 짧은 시간 주기이기 때문에, 일부 독특한 특성을 제공한다. 예를 들어, 통신에 있어서, UWB 펄스는 다중사용자 네트웍 어플리케이션에서 높은 데이터 비율 성능을 제공하는데 사용된다. 레이다 어플리케이션에서, 이와 동일한 펄스는 매우 미세한 범위의 해상도 및 정밀 거리 및/또는 포지셔닝 측정 능력을 제공한다. 예를 들어, 통신, 레이다 및 포지셔닝 어플리케이션을 포함하는 다기능 아키텍쳐가 개발되어왔다.

이러한 짧은 주기 파형은 모바일 및 인빌딩 환경에서 관찰되는 바와 같이 다중경로 삭제 효과에 면역되어 있다. 다중경로 삭제는 예를 들어 벽, 천장, 차량, 빌딩 등으로부터 강하게 반사된 웨이브가 직접 경로 신호로부터 부분적으로 또는 전체적으로 상이탈될 때 발생된다. 매우 짧은 펄스에 의해, 직접 경로는 반사된 경로가 도달하기 전에 오고 가게 되어 삭제가 발생되지 않게 된다. 그 결과, UWB 시스템은 부분적으로 가속 모바일 무선 어플리케이션에 특히 적합하다. 또한, 짧은 주기 파형으로 인해, 다중사용자 통신을 위한 패킷 폭발 및 시분할 다중접속(TDMA) 프로토콜이 용이하게 실행된다.

대역폭이 펄스 주기와 반대로 관련되어 있기 때문에, 이러한 파형의 스펙트럼 범위는 매우 크게 만들어진다. 최종적인 에너지 밀도(즉, 대역폭의 단위 헤르츠당 전송된 파워 와트)는 매우 낮다. 이러한 낮은 에너지 밀도는 검출 (LPD) RF 신호의 낮은 확률로 전환된다. LPD 서명은 군사용 또는 기타 다른 용도로 특히 관심을 모으고 있지만(예를 들어, 전환 통신 및 레이다), 그러나 LPD 사인은 근접 시스템에 군사용, 상용, 및 기타 다른 용도에 매우 중요한 간섭 및 RF 건강 위험을 최소한으로 생성한다.

UWB 기법의 기타 다른 장점은 시스템이 복잡하지 않다는 점과 저렴한 비용이다. UWB 시스템은 최소한의 RF 또는 극초단파 전자부가 구비된 상태인, 거의 "모두 디지털"로 제조된다. UWB 디자인의 전형적인 RF 간단성으로 인해, 이러한 시스템은 상당한 주파수 적응성을 가지므로 RF 스펙트럼내의 어느곳에라도 배치될 수 있다. 이러한 특성은 현존하는 서비스에 대한 간섭을 피할 수 있으며, 유용한 스펙트럼을 완전히 이용한다.

UWB 수신기 기법은 높은 간섭 및 인밴드 간섭자(interferer)의 존재시 고감도로 UWB 에너지의 단일 펄스를 검출할 수 있는 능력을 허용한다. 단일 펄스 검출능력은 고속(멀티플 Mb/s) 모바일 무선 어플리케이션에 유리하다. 단일 펄스 검출은 전송된 파워의 상당한 감축을 허용하며, 다른 시스템에 대한 잠재적 간섭이 상당히 감소된다. UWB 검출기는 UWB 펄스의 선단 엣지에 응답하는 능력을 제공하여, 어플리케이션에 인빌딩에 대한 정밀 위치조정 및 지올로케이션 및 하이 다중경로 환경을 가능하게 한다.

UWB 송신기 디자인은 주파수 적응성과 대역폭 적응성 아키텍쳐를 제공한다. 이러한 아키텍쳐는 상호간섭없이 현존의 스펙트럼 사용자와 공존할 수 있는 UWB 시스템의 전개를 가능하게 하여, 신뢰성있는 통신에 필요한 정점 및 평균 파워 레벨을 최소화한다. 그러나, 일부 디자인은 안테나의 직접적인 임펄스 여자를 이용하여, 다량의 불필요한 대역외 방사선을 생성하므로써 해로운 환경을 유발시킨다.

하기에 서술되는 것은 UWB 기법의 일부 예시적인 어플리케이션의 리스트이다.

전략적 핸드헬드 및 네트웍 LPI/D 라디오

비-LOS LPI/D 지상파 통신

LPI/D 고도계/방해물 회피 레이다

군사용 태그(설비 및 개인 보안, 기호논리학)

군사용 침입 검출 레이다

군사용 정밀 지올로케이션 시스템

무인 공중 운송기(unmanned aerial vehicle: UAV) 및 무인 지상 차량(UGV) 데이타 링크

근접 퓨즈

LPI/D 무선 인터콤 시스템

고속(20+Mb/s) LAN/WANs

고도계/방해물 회피 레이다(예를 들어, 상용 비행)

충돌 회피 센서

상용 태그(예를 들어, 인텔리전트 운송 시스템, 전자 사인, 스마트 어플라이언스)

상용 침입 검출 레이다

상용 정밀 지올로케이션 시스템

산업용 RF 관찰 시스템

UWB 기법을 위한 예시적인 레이다 어플리케이션은 하기를 포함하지만 이에 한정되지 않는다.

단일 칩에서 극저 파워 근거리 소형 레이다(10달라 이하의 ASIC)

"벽을 관통하는" 사람 및 물체의 레이다 영상

자동차, 우주선 도킹 및 항공 지상 트래픽을 위한 충돌 회피 레이다

근접 센서-초음파, 적외선, 및 간섭에 민감하지 않은 도플러, 콘크리트 등을 관통하는 능력에 대한 장점

동작인식 센서

고도계

유체 레벨 센서

UWB 기법을 위한 예시적인 스마트 태그 트래킹 장치 어플리케이션은 하기를 포함하지만 이에 한정되지 않는다.

목록 트래킹 RFID 어플리케이션

인도어 3D 위치조정 시스템

퍼스널 트래킹/로케이터

센서 네트웍

UWB 기법을 위한 예시적인 통신 어플리케이션은 하기를 포함하지만 이에 한정되지 않는다.

Ad Hoc 메시 네트워킹

빌딩 벽을 통과하는 무선 통신

인터셉트/검출 라디오 통신의 낮은 확률

레이다 및 통신을 위한 이중사용 시스템

높은 대역폭-낮은 비용 데이터 통신

USB 및 블루트스를 높은 대역폭의 단거리 디지탈 통신으로 대체하는 PAN-퍼스널 영역 네트웍

하기에 서술에 의해 명백한 바와 같이, UWB 는 다음과 같은 특징을 제공한다.

검출이 매우 어렵다.

다른 시스템과의 비간섭

빌딩내 환경에서 높은 다중경로 면역성

물질 관통 특성-콘크리트, 석고판 등등

물질 확인 특성-UWB 레이다는 도플러 효과를 사용하지 않으며, 웨이브 형태는 물체 위치 및 밀도에 의해 변화된다.

주파수 및 대역폭 적응성

통신용 통신 아키텍쳐

레이다 및 위치조정(재한정가능한 소프트웨어)

2AA 배터리 하나로 일년동안 작동되는 낮은 파워 소모

최소한의 RF 부품을 갖는 "모든 디지탈" 아키텍쳐 및 저렴한 경비

UWB 는 RF 기법이며, RF 기법에서처럼 일정한 환경에서 현존 시스템과 간섭될 잠재성을 갖고 있다는 것을 인식해야 한다. 또한, UWB 방출의 발생에는 여러가지 방법이 있다. 이러한 기법중 일부는 다른 것들 보다 해로운 간섭을 발생하기 쉽다. 예를 들어, 안테나의 직접 임펄스 여자를 사용하는 UWB 시스템은 안테나의 설계 대역폭 보다 상당히 큰 스펙트럼 범위에 걸쳐 분산되는 에너지를 생성한다(설계 대역폭에 있어서, VSWR 대역폭을 선택할 수 있으며, 예를 들어 전압 정상파 비율이 2;1 처럼 일부 숫자 보다 작은 주파수 범위로, 또는 안테나 패턴의 주-로브가 그 정점값으로부터 -3dB 등과 같은 경계에 존재하는 주파수 범위를 나타내는 방사선 대역폭).

일부 기법은 안테나로부터 전송하기 전에 펄스 쉐이핑을 통해 UWB 파형을 생성한다. 이러한 기법은 주파수 및 대역폭을 제어할 수 있다는 장점을 제공하며, GPS 및 라이프 시스템(life system)의 안전을 위해 남겨둔 바와 같은 제한된 대역외에서 작동되도록 제조된다.

잠재 간섭과 충돌되는 UWB 디자인의 다른 특징은 펄스 듀티 사이클 및 변조 전력을 포함한다. 전형적으로, 펄스 듀티 사이클이 높을수록, 전송되는 평균 에너지량은 많아진다. 일부 UWB 계획에 있어서, 멀티플 펄스는 단일의 정보 비트당 전송된다. 이것은 전송될 전체 에너지량을 더욱 증가시킨다는 효과를 생성하거나, 설계자로 하여금 주어진 평균 에너지를 위한 훨씬 낮은 데이터 비율을 허용하도록 강요한다는 효과를 생성한다. 또한, 최소한의 인터펄스 디터링(dithering)을 갖는 높은 펄스 반복 주파수(pulse repetition frequency: PRF)는 이러한 에너지를 스펙트럼 라인 세트에 더욱 집중시킨다는 효과를 갖는다. 스펙트럼 라인이 민감성 수신기(예를 들어, GPS)의 패스밴드에 속하게 될 때, 파형의 "대역폭"이 수백 메가헤르츠에 걸쳐 연장되더라도 간섭이 발생된다.

"기저대역" 아키텍쳐(즉, 안테나의 직접 임펄스 여자에 의존하는)에 있어서, 대응의 수신기 전방 단부는 전형적으로 좌측으로 넓게 개방되고, RF 여과는 수신 안테나 자체에 의해서만 실행된다. 안테나 단독으로는 "대역외" 신호 및 노이즈의 여과를 제공하지 못하거나 거의 제공할 수 없다. 이러한 이유로 인해, 이러한 시스템의 일부는 수신기 증폭기/검출기 스테이지 이전에 부가의 로우패스 또는 밴드패스 여과와 연합된다. 그러나, 간섭을 제거하는데 도움을 주지만, 이러한 부가의 수신 여과는 원하는 신호로부터 에너지를 제거한다. 이러한 "기저대역" 시스템은 다른 수신기와의 간섭을 발생하는 경향이 있다.

수신된 파형이 전송된 파형의 로컬 복제와 기본적으로 템플레이트 매칭되는 "관련의" 수신기 또한 광대역 노이즈 또는 임펄스 간섭에 면역이 거의 없다. 이것은 광대역 수신기 전방 단부의 임펄스 또는 화이트 가우스 노이즈 여자가 전송된 파형과 매우 유사한 특성을 갖는 수신 파형을 생성한다는 사실에 기인한다. 이와 마찬가지로, 강한 인밴드 연속파(CW) 간섭자는 단순히 검출기를 오버로딩하므로써 이러한 수신기 아키텍쳐와의 대혼란을 야기시킨다.

관련 동작이 펄스 주기와 게이트되고 유입되는 비트 스트림과 동기화되는 타임게이트형 관련 수신기는 UWB 수신기 아키텍쳐에서 인밴드 간섭의 효과를 감소시키는데 매우 효과적이다. UWB 검출기 및 수신기 처리기는 이러한 처리를 이용하거나 또는 강한 인밴드 CW 간섭자에 대한 부가의 면역이 수정된 CFAR(constant false alarm rate) 알고리즘을 통해 달성되는 변형예를 이용한다. 일부 검출기에서는 게이트형 퀀텀 터널링 장치의 집적 특성을 사용하여 RF에서 직접 매칭된 여과 처리가 달성된다. 터널 다이오드는 나노세컨드 신호 등과 같은 미약한 에너지의 검출을 위한 매우 민감한 장치로서 알려져 있다.

일부 분산 스펙트럼 파형(직접 시컨스 DSSS 또는 주파수 호핑 FHSS)과는 달리, 일부 UWB 파형을 위한 분산 대역폭은 PN 코드 또는 호핑(치핑) 패턴 등과 같은 별도의 분산 시컨스에 의한 각각의 비트 변조없이 직접 발생된다. 따라서, UWB는 시간(f)과 주파수(F) 사이에서 퓨리에 변환 관계의 시간비율 특성으로 인해, 기본적으로 짧은 RF 펄스가 넓은 순간 대역폭을 직접 발생하는 시간 영역 개념이다.

또한, DSSS 또는 FHSS 파형은 특성상 전형적으로 일정한 엔빌로프 이다. 즉, 그 순간 진폭은 시간에 따라 변화되지 않는다. DSSS 파형에 있어서, 각각의 전송 비트는 2상변조된 치핑 간격으로 재분할되지만, FHSS에 있어서 각각의 전송 비트는 독특한 주파수 변화로 재분할된다. 그 결과, 분산 스펙트럼 파형은 정점 및 평균 파워 레벨이 동일한 단독(100%) 듀티 사이클을 갖는다. 한편 UWB에 의해, 펄스 주기는 펄스 도착간격 시간에 비해 매우 짧다. 따라서, 파형 듀티 사이클은 전형적으로 좁은 비율이며, 정점-평균 비율은 매우 넓다.

통신 퍼스펙티브(perspective)로부터, 두가지 형태의 시스템의 성능(분산 스펙트럼 또는 UWB)은 노이즈 스펙트럼 밀도에 대한 비트당 유효 에너지 비율(Eb/No)에 의해 결정된다. No = kTeB 이므로(k 는 볼츠만 상수, Te는 유효 시스템 노이즈 온도, B는 순간 대역폭), 대역폭이 넓을 수록 통신에 필요한 더 많은 에너지가 요구된다는 것이 명백하다. UWB 시스템에 있어서, Eb = PT 이다(P는 정점 펄스 파워, T는 유효 펄스 주기). 따라서, 펄스가 짧을수록, 주어진 비트 에러율(bit error rate: BER) 성능에 필요한 정점 파워는 높아진다. 분산 스펙트럼 파형에 있어서, Eb는 PT로 주어지며, 상기 T는 비트 주기를 나타낸다[즉, NTc(N은 처리 이득이고, Tc는 칩 주기)]. 등가의 평균 파워 레벨에 있어서, 분산 스펙트럼 및 UWB 는 등가의 BER 성능을 갖는 것을 나타낸다.

그러나, 분산 스펙트럼에 대해, UWB의 매우 중요한 장점이 있다. 이러한 장점은 다음과 같은 사항 즉, (a)매우 높은 대역폭 및 높은 데이터 출력에 대해 실행 어려움 및 비용을 상당히 낮추고, (b)일정한 엔빌로프 파형을 위해 데이터 비율이 변화하는 BER 성능의 독립성, 데이터 비율의 배증은 정점 및 평균 파워의 배증을 요구하며, (c)모바일 다중경로 면역 및 이중 사용(예를 들어, 레이다 및 통신) 어플리케이션을 위한 실질적으로 실현가능한 디자인 등을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.

레이다의 경우에 있어서, 종래 일부 레이다 시스템은 물체를 검출, 배치, 및 트래킹하는 극초단파 주파수 범위에서 전형적으로 비임형 및 반사형 단일주파수(협밴드) 전자석 에너지를 사용한다는 것을 인식해야 한다. 이러한 종래 시스템은 폭발시 연속적인 웨이브를 전송한다. 종래의 일부 레이다 시스템은 화면에 관한 더 많은 정보를 얻기 위하여 멀티플(광대역) 주파수를 통해 스텝된다. UWB 레이다 시스템(마이크로파워 임펄스 레이다로 알려져 있음) 또는 기타 다른 UWB 센서 시스템은 매우 넓은 대역의 주파수에 대해 에너지를 포함하는 매우 짧은 전자석 펄스를 사용하며, 종래의 일부 레이다 시스템 보다 좁은 범위에서 물체를 검출하므로써, 상당한 해상도를 제공한다. 일부 UWB 시스템에서는 펄스가 짧기 때문에 대역이 넓어지고, 이에 따라 반사된 물체에 대해 더 많은 정보를 제공한다. 따라서 UWB 장치는 물체의 위치 및/또는 구조 특징이나 기타 다른 특징에 관해 정밀한 벡터계 정보를 제공한다.

또한, 짧은 펄스를 사용하므로써(예를 들어, 서브나노 세컨드로), 신호는 매우 낮은 파워를 사용하여 생성된다. 즉, 시스템은 시스템이 펄스되는 짧은 시간동안에만 전류가 인출되도록 형성되므로써, 파워 요구사항은 마이크로암페어 크기가 된다. 예를 들어, 동일한 AA 배터리쌍으로 수년동안 작동되는 UWB 레이다 시스템이 제공된다.

UWB 레이다 시스템의 부품들로는 펄스 발생기를 갖는 전송기와, 펄스 검출기를 갖는 수신기와, 타이밍 회로와, 신호 처리기와, 안테나가 포함된다. 예를 들어, UWB 송신기는 초당 이백만의 공칭률로 급속한 광대역 레이다 펄스를 방출한다. 이러한 비율은 노이즈 회로에 의해 의도적으로 랜덤화되었다. 송신기를 포함하는 부품들은 초당 50트릴리온(50 피코세컨드)의 짧은 상승시간을 갖는 짧고 예리한 전기 펄스를 전송한다. 펄스-검출기 회로를 사용하는 수신기는 수 센티미터 내지 수십 미터 등으로 설정된 거리내에서 물체로부터 에코를 수신하도록 형성된다.

UWB 레이다 시스템은 예를 들어 50미터의 범위를 제공한다. 전방향성 안테나에 의해, UWB 레이다 시스템은 유니트를 둘러싸는 조정가능한 반경의 투시불가능한 레이다 버블에서 에코를 찾는다. 방향성 안테나는 특정 방향에서의 펄스를 목표로 하고 신호에 이득을 부가하는데 사용된다. 송신기 및 수신기 안테나는 전자 "이동 라인(trip line)"을 설정하기 위해 분리되므로, 상기 라인을 횡단하는 목표 또는 기타 사람이나 물체는 경보 또는 기타 다른 신호 등을 발하게 된다.

짧고 낮은 파워의 펄스를 사용하여 UWB 레이다 복귀에서 측정된 적은 에너지로로 될 때까지, 많은 펄스가 급속하게 전송되고, 모든 복귀는 평균화된다. 상술한 바와 같이, 주파수의 광대역을 횡단하는 짧은 펄스를 사용하면 매우 높은 해상도 및 정밀도를 제공한다. UWB 레이다 시스템은 다른 레이다로부터의 간섭에 그다지 민감하지 않다. 또한, UWB 레이다의 펄스형 전송과 연관된 극초단파 파워는 매누 낮으므로(즉, 평균 수십 마이크로와트), UWB 레이다는 의학적으로 안전하다. 실제로, UWB 레이다는 셀룰러 전화 파워의 100만분의 1 이하를 방출하도록 제조된다.

UWB 동작인식 센서는 복귀 신호의 포획에 범위 게이팅 기법을 사용한다. 이러한 기법하에서, UWB 장치는 각각의 전송된 펄스후에 협소한 시간 윈도우에서 발생되는 신호만을 샘플링하여 범위 게이트를 제공한다. 만일 지연 시간이 공간에서의 범위에 대응하는 각각의 전송된 펄스후로 선택되었다면, 수신기 "게이트"는 그 지연후에 개방되고, 잠시후 폐쇄된다. 이러한 게이팅은 불필요한 신호를 수신할 가능성을 감소시킨다. UWB 수신기는 전송된 펄스당 오직 하나의 지연 시간이나 범위를 측정하도록 형성된다. 센서는 고정된 범위에서 시작된 후 이러한 범위에서 평균화된 레이다 반사력 변화를 검출하므로써 작동된다. 시스템은 장치로부터 목표까지 고정된 거리에 대응하는 작은 범위의 게이트내에서의 복귀 펄스만 측정되도록 형성된다. 또한, 시스템은 게이트 폭(샘플링 시간)이 펄스 길이에 기초하여 고정되고, 검출 민감도처럼 지연 시간(범위)이 조정가능하도록 형성된다. 평균 수천 펄스는 단일 측정시 신호-노이즈 비율을 개선하므로, 노이즈가 감소되고 민감도가 증가된다. 평균 신호에서의 선택된 임계값은 동작을 검출하여 경보 또는 신호 등과 같은 스위치나 이벤트를 트리거한다. 평균 샘플링 게이트 출력에서의 변화는 특정 범위 및 동작에서 레이다 반사력의 변화를 나타낸다. 물론, 동작 또한 UWB 시스템으로 트래킹된다.

상술한 바와 같이, 펄스 사이의 시간량이 2MHz 주위로 변화되도록, UWB 레이다 시스템의 타이밍 회로에 노이즈원이 의도적으로 부가된다. 펄스 반복률의 이러한 랜덤화 및 상기 랜덤 시간에서의 평균 수천개의 샘플은 여러가지 이유로 인해 바람직하다. 첫째로, 그렇지 않을 경우 레이다 및/또는 TV 방송국 고조파으로부터의 간섭은 잘못된 경보를 트리거한다. 랜덤화에 의해, 간섭은 효과적으로 제로로 평준화된다. 둘째로, 멀티플 UWB 유니트는 각각의 유니트의 동작이 랜덤하게 코딩되고 독특할 경우, 서로와의 간섭없이 한쪽 근바에서 작동된다. 달리 말하자면, 각각의 유니트는 오직 본래의 유니트에 의해서만 인식될 수 있는 패턴을 생성한다. UWB 센서의 어레이 사이의 간섭은 시분할 다중방식을 통해 감소되거나 방지된다. 셋째로, 랜덤화는 센서의 방출 스펙트럼을 확산시키므로, UWB 신호는 다른 센서가 감출하기 어려운 배경 노이즈와 유사하게 된다. UWB 센서로부터의 방출은 3m 를 벗어나면 종래 RF 수신기 및 안테나로는 실제로 검출하기 어렵다. 본 기술분야의 숙련자라면 랜덤화된 펄스 반복의 기타 다른 장점을 인식할 수 있을 것이다.

UWB 센서 장치는 여러 범위의 게이트를 통해 사이클된다. 지연 시간은 각각의 펄스로(예를 들어, 초당 약 40 스위프로) 서서히 소인되거나 또는 변화되어, 레이다 정보의 연속적인 트레이스로 검출 버블을 효과적으로 충진한다. 달리 말하자면, 샘플은 장치로부터 상이한 시간 또는 상이한 거리로 취해진다. 그 결과는 물체 거리와 연관된 모든 복귀 펄스의 "등가-시간(equivalent-time)" 기록이다. 등가-시간 에코 패턴은 오실로스코프에 디스플레이되거나 컴퓨터에서 판독된다.

등가-시간 샘플링은 목표 영역앞에 거리측정기를 이동하므로써 또는 거리측정기의 정지형 어레이를 사용하므로써 영상을 형성하는데 사용된다. 목표 영역을 따라 상이한 위치로부터 복귀 신호로서 수직 트레이스가 제공된다. 목표 영역으로의 많은 상이한 수직 뷰(view)는 병렬로 적층되어, 모델에서 목표 영역의 단면 재구축을 허용한다. 영상 재구축 알고리즘은 목표 영역에서 물체의 위치를 해상하는데 사용된다. 이러한 기법을 사용하여, 목표 영역의 완전 3차원 뷰 또는 모델이 표현된다. 예를 들어, 이러한 기법은 콘크리트내에 매립된 철근과 도관 등의 뷰를 제공하므로써 콘크리트 플로어를 검사하는데 사용된다.

UWB 시스템은 고무, 유리, 물, 얼음, 진흙, 콘크리트, 플라스틱, 목재, 벽, 콘크리트, 인체 조직 등을 포함하여(그러나, 이에 한정되지 않는다) 다양한 물질을 관통할 수 있거나 "내부를 투시"할 수 있다. 이러한 관통 능력으로 인해, UWB 장치는 쉽게 은닉될 수 있다. 주어진 물질을 통과하는 UWB 신호의 관통성은 물질의 도전성의 함수이다. 예를 들어, UWB 장치는 콘크리트를 관통하는 것보다 두꺼운 물질을 관통하기가 더 어렵다.

UWB 기법의 또 다른 장점은 예리하게 형성되고 조정가능한 범위의 작동 및/또는 조정가능한 민감성을 포함하므로, 오판독 또는 경보를 감소시킨다. 여러개의 유니트는 유니트들 사이의 간섭없이 동시에 작동된다. 랜덤화된 방출에 의해, UWB 장치는 검출이 어렵다. UWB 장치는 다른 UWB 장치 및 비-UWB 장치를 포함하여 기타 다른 장치에서의 간섭 효과를 생성하지 않도록 형성된다. 센서 기법으로서, UWB는 이동 검출 이나 근접, 거리 측정, 극초단파 영상 형성, 통신, 또는 기타 다양한 어플리케이션을 제공한다. 기타 다른 센서 기법과 비교하였을 때, UWB 센서는 온도, 빛, 날씨, 전자석 간섭, 또는 기타 다른 환경조건에 의해 생성된 악영향에 그다지 민감하지 않다.

UWB 신호는 유선 또는 기타 다른 고형 도체를 따라 전송된다. 예를 들어, 하부의 계량봉의 상부로부터 액체면까지 반사된 전자석 펄스의 전송 시간을 측정하기 위해, 금속 와이어를 따라 UWB 신호를 전송하므로써 "전자 계량봉"이 제공된다.

UWB 장치(주둥이를 on 및 off로 회전하기 위한 비접촉식 스위치)에 대한 예시적인 사용은 본 발명에 참조인용된 미국 특허공보 제2002/0171056호에 개시되어 있다.

예시적인 UWB 장치로는 텍사스 오스틴에 소재하는 프리스케일 세미콘덕터 인코포레이트에 의해 제공된 XS110 이다. 프리스케일의 XS110 울트라 광대역 솔루션은 직접 시컨스 울트라-광대역(direct sequence ultra-wideband; DS-UWB) 및 IEEE® 802.15.3 미디어 억세스 콘트롤(MAC) 프로토콜을 실행하는 완전 무선 연결을 제공한다. 칩셋은 스트리밍 비디오, 스트리링 오디오, 비교적 낮은 파워 소모율에서의 하이 레이트 데이터 전송 등과 같은 어플리케이션을 지지하는 110 Mbps 이상의 데이타 전송률을 분배한다. 높은 데이터 비율과 함께, XS110은 모바일 무선 연결을 위한 ad hoc 네트워킹 뿐만 아니라 피어 투 피어(peer to peer)를 지지한다. XS110은 트랜지스터계 펄스를 통해 UWB 신호를 생성하여 기저대역 속도에서 작동되는 네트워킹을 형성하는 RF 송수신기를 구비한, 높은 이득(20 dB)과 낮은 이득(0 dB) 세팅을 갖는 저-노이즈 증폭기(low noise amplifier; LNA) 및 5.6 dB 의 높은 이득 노이즈 특징을 채택한 RF 전방단부 및 송수신기 칩을 포함한다. XS110은 멀티플 포워드 에러 보정(forward error correction; FEC) 옵션과 신속 획득 및 기민한 트래킹을 갖는, UWB 기저대역 및 아날로그-디지탈 컨버터(ADC) 기능이 집적된 기저대역 처리기 칩을 포함한다. 또한, XS110은 최근의 TDMA 기본 IEEE 802.15.3 프로토콜에 기초한 스트리밍 미디어 어플리케이션을 지지하는 단일칩 미디엄 억세스 제어기를 포함한다. 또한, XS110은 공통의 FR4 회로기판 물질의 단일 금속층에 에칭된 1"×1" 플랫 평탄 디자인의 안테나를 포함한다. XS110의 기타 다른 특징은 다음과 같은 사항, 즉 29, 57, 86, 및 114 Mbps의 데이터 비율과, IEEE 802.15.3 스트리밍 미디어 프로토콜을 위한 지지, 유선형 고선명도 비디오 어플리케이션의 가능, 750 mW 내지 3.3 V 전력 소모율, IEEE 802.11b/a/g와의 공존, 블루트스TM 기법, 위성 위치확인 시스템(GPS) 및 모든 통합된 스테이츠 기반 무선 시스템, 저렴한 0.18㎛ CMOS 및 SiGe 기법을 이용한 구축 등을 포함한다.

UWB 기법에 대한 또 다른 예시적인 사용은 UWB 로컬라이저를 포함한다. 로컬라이저는 사인포트의 무선 네트웍을 형성하기 위해 전략적으로 배치된다. 상기 로컬라이저는 불타는 빌딩에서의 소방수, 곤궁에 처한 경찰관, 스키장 슬로프에서의 부상당한 스키어, 먼 지역에서 부상당한 등산가, 상가나 놀이공원에서 길을 잃은 아이 등과 같은 다양한 상황하에서 사람을 찾는데 사용된다. 텔레비젼, 오븐, 램프 등과 같은 가전용품과 로컬라이저의 조합은 다양한 거주자의 위치와 이러한 거주자에 대해 가정에서의 여러 위치를 인식하므로써 정확한 용품을 작동시키는 똑똑한 가정을 가능하게 한다. 통상의 가정용 제어 기능은 소유자가 손잡이를 잡았을 때 개방되는 무선 잠금장치 또는 빛을 조절하는 방, 온도, 개인이 방에 들어섰을 때 개인의 취향에 따른 음악소리처럼 자동화된다. 로컬라이저는 배치 또는 소매 품목에서처럼 실시간 목록 정리를 제공한다. 시스템과 연결된 로컬라이저는 구매 패턴 및 적재 레벨에 대해 업데이트된 정보를 제공한다. 일부 RFID 목록 시스템과는 달리, 로컬라이저는 실제 경계(virtual boundary)를 생성하므로써, 하나의 컨테이너의 콘텐츠는 인접한 다른 컨테이너와 구별된다.

로컬라이저는 유비쿼터스 모바일 인터넷 장치의 무선 "최적의 가감"을 위한 기법을 가능하게 한다. 차세대 인터넷은 소비자의 비지니스 및 집을 인공두뇌를 가진 하인으로 채운다. 이러한 하인의 업무는 소비자의 요구를 해석한 후 그에 응답하여 전혀 방해하지 않는 방식으로 실행하는 것이다. 상기 하인은 주변에 분포되어 있는 센서 및 작동자를 사용하여 인간의 상호작용을 인터넷에 직관적인 방식으로 직접 전달한다. 유비쿼터스 및 모바일이 되도록, 이러한 "똑똑한 하인들"은 무선이며, 정밀한 상대위치를 결정할 수 있다.

도1은 본 발명에 따른 실시예를 도시한 도면.

엘리베이터 시스템에서의 울트라 광대역 장치

UWB 기법은 엘리베이터 시스템에서의 혁신을 위한 여러가지 기회를 제공한다. 특히, 단지 예시적이지만, UWB 기법은 다음과 같은 즉, 도어 엣지 검출 시스템, 점유 센서 시스템, 홀 센서 또는 사람 트래킹 시스템, 비접촉식 고정물이나 버튼, 차량 위치 시스템 등과 같은 엘리베이터 시스템 어플리케이션에서 사용된다. 그러나, 하기의 실시예중 일부 또는 전부에서는 보완을 위한 대안으로서 및/또는 UWB 장치의 변형예로서 도플러 기반 장치가 사용된다.

엘리베이터 시스템에서 UWB 장치의 일반적인 사용

하기의 여러가지 실시예는 엘리베이터 시스템의 특징 및 특징부, 엘리베이터 점유자, 엘리베이터 사용자 입력 등을 검출하기 위해 엘리베이터 시스템에서 UWB 장치의 사용과 연관되어 있지만, UWB 장치는 엘리베이터 시스템내에서 여러가지 기타 다른 목적 및 기능을 수행하기 위해 사용된다는 것을 인식해야 한다. 예를 들어, 엘리베이터 시스템은 데이터, 명령 등을 통신하기 위해 UWB를 사용한다. 예를 들어, UWB는 분석 및/또는 로그인을 위하여 센서로부터의 데이터를 로컬 또는 원격 처리기로 통신하도록 사용된다. UWB는 통신 및/또는 로그인에 응답하기 위해 사용자 입력장치로부터의 명령을 로컬 또는 원격 처리기로 통신하도록 사용된다. 또한, UWB는 로컬 또는 원격 시스템으로부터 명령을 엘리베이터 카, 차량 구동기구, 차량 제어 시스템 또는 기타 다른 행선지로 통신하도록 사용된다. UWB를 통한 전송 소스와 및/또는 UWB를 통한 전송 수령인은 엘리베이터 카의 내부에, 엘리베이터 카에, 엘리베이터 카의 외부에, 또는 그 어떤 위치에라도 있을 수 있다. 또한, 상기 소스 및/또는 수령인은 UWB 장치, 비-UWB 장치, 또는 이들의 조합을 포함하는 기타 다른 장치일 수 있다. 필요할 경우, 엘리베이터 시스템은 통신 네트웍을 형성하기 위해 다수의 UWB 릴레이를 포함할 수도 있다. 이러한 릴레이는 전용 릴레이이거나 또는 기타 다른 용도로 작동되는 장치의 일부일 수도 있다. 일실시예에서, 다수의 UWB 릴레이는 엘리베이터 축의 내부에 배치된다. 본 기술분야의 숙련자라면 엘리베이터 시스템의 환경에서 UWB가 통신용으로 사용되는 기타 다른 방식도 인식할 수 있을 것이다.

UWB 통신 장치나 네트웍을 포함하는 UWB 장치는 도전성이 매우 높은 물질의 신호 관통에 대해 어려움에 직면하는 것을 인식해야 한다. 예를 들어, UWB 센서가 엘리베이터 카의 금속벽의 외부에 배치되는 경우, 또한 센서가 엘리베이터 카의 내 부에서 무엇인가를 검출하거나 측정하는 경우, 센서로부터의 신호 또는 센서로 전송된 신호는 금속벽에 의해 악영향을 받게 된다. 이러한 효과에 어드레스될 필요가 있거나 또는 이러한 경우가 바람직하지 않을 경우, 상기 효과는 UWB 신호의 통과에 악영향을 끼치고 있는 물질에 "윈도우(window)"를 제공하므로써 어드레스된다. 예를 들어, 센서에 인접한 엘리베이터 카에는 개구가 형성될 수 있으며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 상기 개구는 좌측으로 개방되거나, 또는 플라스틱이나 기타 다른 물질 등과 같은 물질로 충진된다. 물론, 이러한 실시예에서 상기 개구는 엘리베이터 카의 내부를 완전히 관통해서 연장될 필요는 없다. 센서 근처의 카 내벽이 나무를 포함한다면, 신호는 상당한 악영향을 받지 않고 상기 나무를 관통한다. 따라서, 센서는 카의 점유자 시선으로부터 은닉된 상태로 존재하게 된다. 본 기술분야의 숙련자라면 도전성이 매우 높은 물질에서 나타나는 악영향에 어드레스되도록 "윈도우"가 채택되는 기타 다른 방식도 인식할 수 있을 것이다.

UWB 장치의 일부 엘리베이터 시스템 어플리케이션에서는 단일의 UWB 장치가 관찰하도록 배치되거나 만족스럽게 관찰할 수 있는 영역 보다 넓은 영역을 관찰하는 것이 바람직하다. 이러한 상황에서, UWB 장치를 이동하기 위한 트랙이나 기타 다른 수단에 장치를 장착하는 것처럼 UWB 장치는 이동가능하다. 선택적으로, UWB 장치의 어레이가 제공될 수도 있다. UWB 장치의 어레이가 사용되는 경우, 범위-게이팅(range-gating)은 어레이 장치가 서로 간섭할 가능성을 감소시킨다. 다른 대안으로서, UWB 장치는 영역 전체를 관찰하도록 회전하거나 재구성될 수 있다. 이러한 회전은 주기적으로, 무작위로, 또는 수동으로 이루어질 수도 있다. 본 기술 분야의 숙련자라면 하나의 UWB 장치 또는 다수의 UWB 장치의 관찰 영역을 제어하기 위해 다른 방식도 가능하다는 것을 인식할 수 있을 것이다.

단일의 UWB 장치 또는 센서의 사용에 관한 하기 실시예에서는 하나이상의 UWB 장치 또는 센서가 사용될 수 있다. 따라서, "UWB 센서" 및 "UWB 장치" 등과 같은 용어와 이들의 변형예는 다수를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, "UWB 센서", "UWB 장치", "UWB 레이다" 등과 같은 용어는 상호교환가능하게 이해되어야 한다. 이러한 동일한 용어는 장치, 처리기, 시스템, UWB 장치와 결합되거나 통신되는 기타 다른 장치를 포함하는 것을 인식해야 한다.

도어 엣지 검출기

일실시예에서, UWB 센서는 하나이상의 엘리베이터 도어를 위한 도어 엣지 검출기로서 사용된다.

종래의 일부 엘리베이터 카는 도어가 폐쇄되었을 때, 엘리베이터 도어 사이에 사람 및 물체의 존재를 검출하는 작동기 기구를 포함한다. 이러한 작동기는 사람과 접촉하고 있는 작동 기구의 부품을 갖는 엘리베이터 도어 사이에 서있는 사람에게는 바람직하지 못한 결과를 제공한다. 따라서, 검출된 물체와의 물리적 접촉을 필요로 하지 않고, 엘리베이터의 도어 사이에서 사람이나 물체의 존재를 검출하도록 작동가능한 검출기를 제공하는 것이 바람직하다.

제공된 실시예에서, UWB 센서는 엘리베이터 도어 사이에 있는 사람 및 물체의 존재와, 엘리베이터 도어의 엣지 근처에 있는 사람 및 물체의 존재와, 또는 도어 개구를 향해 방향 벡터로 이동하는 사람 및 물체의 존재를 검출하는데 사용된 다. 이러한 실시예에서 UWB 센서는 신호에 응답하여 도어가 폐쇄되는 것을 방지하는 로직에, 사람 및 물체의 존재를 나타내는 신호(즉, "적색" 신호)를 통신한다. 도어 사이에 사람이나 물체가 더 이상 없을 때, UWB 장치는 신호 전송을 중지하고, 상기 로직은 도어가 완전히 폐쇄되게 한다. 또 다른 실시예에서, UWB 센서는 도어 사이 또는 도어 엣지 근처에 사람이나 물체가 없을 때에만 신호(예를 들어, "녹색" 신호)를 통신한다. 이러한 실시예에서, UWB 센서는 상기 신호를 수신하였을 때만 도어를 폐쇄하도록 작동되는 로직과 통신된다. 이러한 실시예는 예를 들어 엘리베이터 도어 개구 근처를 걷고 있는 사람과 엘리베이터 개구를 향해 걷고 있는 사람을 구별한다. 물체 크기 및 물질의 검출과 기타 다른 고려사항은 폐쇄중인 도어를 다시 개방해야 할지 또는 긴 시간동안 개방 상태로 대기해야 할지의 여부를 결정하는데 도움을 준다. 이러한 고려사항은 선택적으로 또는 부가적으로 다른 결정에 영향을 끼친다. 본 기술분야의 숙련자라면 도어 엣지 검출을 위해 UWB 장치를 사용하는 기타 다른 변형예도 가능함을 인식할 수 있을 것이다.

점유 센서

일실시예에서, 점유 센서는 체적 부하 중량을 사용하는 UWB 장치를 포함한다. 종래의 일부 체적 부하 중량 장치는 비어있는 카의 중량과 카의 내부에 로딩된 승객 및 물체의 중량에 대한 편차를 측정한다. 이러한 장치를 사용하는 일부 시스템에서, 카는 최대 부하 중량에 도달하기 전에 체적에 의해 완전히 로딩된다는 것을 인식해야 한다. 예를 들어, 여러개의 대형 박스를 이송중인 사람은 엘리베이터 카의 최대 이송 중량에 도달하지 않더라도 카의 공간을 완전히 채운다. UWB 레 이다는 엘리베이터 카의 내부 공간에 대한 맵 또는 모델을 구축하기 위해 체적 부하 중량 처리기에 의한 사용을 위하여 3차원 정보를 수집하는데 사용된다. UWB 레이다의 사용은 최적 용량을 결정하기 위해 카메라와 장치 투시 처리를 사용하는 일부 단점을 극복한다. 종래의 일부 장치 투시 시스템은 카메라상에 보여지는 영상에 영향을 끼치는 변화하는 환경 문제를 극복하기 위한 시도로서 여러가지 기법을 사용한다. UWB는 반사율 변화, 약한 불빛, 부드러운 불빛, 강렬한 불빛, 바닥의 쓰레기, 바닥의 미끄럼이나 습기로 인한 반사율 변화, 습기나 오물로 인한 렌즈의 차단 등과 같은 일부 변수나 기타 다른 변수에 민감하지 않다.

다른 실시예에서, UWB 장치는 엘리베이터 카에 있는 점유자의 인원수를 검출하는데 사용된다. UWB 장치 및/또는 UWB 장치와 통신중인 장치는 엘리베이터 카에 있는 점유자의 인원수를 연산 및/또는 트래킹하는데 사용된다. 안전한 플로어에서의 서비스를 위하여 홀 콜의 요청을 받은 엘리베이터 카의 경우, UWB 장치는 비어 있는 카가 안전한 플로어로 분배되는 것을 보장하므로써, 안전한 플로어에 비밀정보 사용허가없이 사람을 보내는 것을 피할 수 있다.

일실시예에서, 엘리베이터 카의 플로어 하부에는 하나이상의 UWB 센서가 배치된다. 상기 센서는 예를 들어 발, 휠체어 바퀴, 플로어를 통해 점유자 존재의 기타 다른 표시를 검출하므로써 점유자의 존재를 검출한다. 상기 센서 또는 이러한 센서와 통신하는 장치는 적절한 기초사항을 토대로 점유자 존재와 비-점유자 존재(예를 들어, 가방, 박스 등등) 사이를 구별하는데 사용되는 로직이나 알고리즘을 포함한다. 이러한 기본사항은 크기, 형상, 물질의 형태, 밀도, 도전성, 또는 이들 의 조합을 포함하여, 검출된 물질의 기타 다른 특성이나 특징을 포함하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.

또 다른 실시예에서, 엘리베이터 카의 천정 또는 천정 위에는 하나이상의 UWB 센서가 사용된다. 이러한 실시예에서, 상기 센서는 에를 들어 점유자의 머리를 검출하므로써 점유자의 존재를 검출한다. 또한, 또는 대안으로서, UWB 센서는 점유자 존재를 검출하기 위해, 엘리베이터 카에, 엘리베이터 카 위에, 엘리베이터 카 내부에 배치될 수 있다. 물론, UWB 센서는 점유자 존재를 검출하기 위해 엘리베이터 카에, 엘리베이터 카 위에, 엘리베이터 카 내부에서 적절한 위치에 또는 여러곳에 배치된다.

다른 실시예에서, 점유자의 생물측정을 검출하거나 측정하므로써 점유자 존재를 검출하기 위해 하나이상의 UWB 센서가 사용된다. 예를 들어, UWB 센서는 인체의 심장박동을 검출한다. 상기 센서는 검출된 심장박동 데이터를 다수의 점유자에게 전송한다. 다른 실시예에서, UWB 센서는 호흡을 검출한다. 상기 센서는 검출된 호흡 데이터를 다수의 점유자에게 전송한다. 본 기술분야의 숙련자라면 점유자 존재의 검출과 측정 및/또는 관찰을 위하여 UWB 센서가 검출하는 기타 다른 생물측정 특징 및 현상을 인식할 수 있을 것이다.

다른 실시예에서, 점유 센서는 엘리베이터 카의 도어에, 엘리베이터 카의 도어 위에, 엘리베이터 카의 도어에 인접하여 배치된 UWB 장치를 포함한다. 이러한 실시예에서, UWB 장치는 카에 출입하는 사람을 검출한다. 예를 들어, 이러한 장치는 도어의 한쪽에 배치된 UWB 송신기와, 도어의 다른쪽에 배치된 UWB 수신기를 포 함한다. 따라서, UWB 장치는 형상의 "이동선" 형태를 포함한다. 본 기술분야의 숙련자라면 카를 출입하는 사람의 함수로서 점유를 측정하기 위해 UWB 장치가 사용되는 기타 다른 방식도 가능함을 인식할 수 있을 것이다.

상술한 바와 같은 점유 센서의 실시예와 이들의 변형예는 기타 다른 센서와 함께 사용될 수 있음을 인식할 수 있을 것이다. 예를 들어, UWB 기반 점유 센서는 종래의 중량 센서와 함께 사용된다. 기타 다른 조합도 사용될 수 있다.

필요할 경우, UWB 센서는 카 콘텐츠의 2차원 맵 또는 3차원 모델을 제공한다. 물론, 이러한 모델링 또는 렌더링이 필요할 경우, UWB 센서로부터 얻은 데이터는 중요한 영상을 생성하기 위해 영상 프로그램을 통해 처리된다. 본 기술분야의 숙련자라면 UWB 센서로부터 적어도 일부 얻어진 점유 데이터를 얻거나 사용하는 적절한 방식을 인식할 수 있을 것이다.

홀 센서 또는 사람 트래킹

일실시예에서, 홀 센서 또는 사람 트래킹 장치는 근접 센서가 구비된 UWB 장치를 포함한다. 상기 홀 센서 또는 사람 트래킹 장치는 검출 벡터를 따라 사람을 연산하도록 형성된다.

예를 들어, UWB 장치 또는 시스템은 엘리베이터 시스템이 엘리베이터에 접근하는 사람을 "인식"하도록 형성된다. 시스템은 사람을 검색하도록 엘리베이터 카에 명령을 내리고, 카는 그 사람이 카에 탑승하기 전에 도달하기를 원하는 플로어를 알게 된다. 따라서, 사람은 그 어떤 버튼과의 접촉없이 그 행선지를 취하게 되거나 또는 어떤 명령을 내리게 된다. 예를 들어, 시스템은 사람을 인식하고 접근 하고 있는 사람이 작동시키려는 플로어를 나타내는 데이터에 기초하는 데이터베이스를 참고하여, 사람을 그 플로어에 취하도록 엘리베이터 카에 명령을 내린다. 시스템은 UWB 로컬라이저의 존재에 기초하여 또는 사람과 연관된 기타 다른 장치(예를 들어, 사람에 의해 이송된 카드)에 기초하여 사람을 인식한다(즉, 사람의 동일성을 검출한다). 선택적으로, 시스템은 기타 다른 기반하에 또는 기타 다른 수단을 통해 사람을 인식할 수도 있다. 시스템은 로컬라이저를 검출하므로써, 엘리베이터 외부에 있는 사람의 존재를 검출한다. 선택적으로, 시스템은 UWB 동작인식 센서를 사용하므로써, 엘리베이터 외부에 있는 사람의 존재를 검출할 수도 있다. 본 기술분야의 숙련자라면 이러한 검출을 통해 얻은 데이터가 사용되는 방식처럼, 엘리베이터의 외부에서 사람의 존재 및/또는 동일성이 검출되는 또 다른 방식을 인식할 수 있을 것이다.

물론, UWB 장치를 포함하는 엘리베이터 시스템이 승객을 추정된 행선지로 자동으로 보내도록 형성되는 경우, 점유자가 일반적으로 가지않는 플로어로 가기를 원할 때처럼, 각각의 카는 추정된 행선지 명령의 오버라이딩을 허용하는 버튼이나 기타 다른 수단을 갖는다.

엘리베이터 시스템에 로컬라이저가 사용되는한, 상기 로컬라이저는 점유자가 그러한 플로어에서 엘리베이터를 나가는 것을 방지하거나 또는 나가게 하도록 사용된다. 예를 들어, 그러한 플로어가 제한된 억세스를 가질 경우, 로컬라이저는 그 플로어에 접근할 수 있는 점유자의 인가를 나타내는 데이터를 포함한다. 본 기술분야의 숙련자라면 엘리베이터 시스템중에 로컬라이저 또는 UWB 기법의 기타 다른 표시가 안전 장치로서 사용될 수 있음을 인식할 수 있을 것이다.

다른 실시예에서, UWB 센서는 통로에 있는 사람 또는 엘리베이터에 접근하는 사람의 존재를 검출한다. 이러한 검출에 응답하여, 엘리베이터 시스템은 대응의 플로어에서 그 사람을 검색하도록 카를 전송한다. 카가 상기 플로어에 이미 위치되어 있다면, 엘리베이터 시스템은 사람이 카에 입장하도록 도어를 개방한다. 물론, 이러한 시스템은 다양한 변화에 노출되어 있다.

또 다른 실시예에서, UWB 센서는 눌려지거나 그렇지 않을 경우 작동된/활성화된 홀 버튼하의 인원수를 검출하므로써 발송을 도와주는데 사용된다. 만일 하나의 작동된/활성화된 홀 버튼을 기다리는 군중에 대해 한사람이 기다리고 있다면, 발송자(dispactcher)는 호출을 카(들)에 상이하게 할당한다.

다른 실시예에서, 많은 엘리베이터는 VIP 서비스 등과 같은 안전 홀 호출을 포함한다. 제1위 인물에 의해 인입된 안전 홀 호출은 제2위 인물에 의한 안전 호출의 "피기백(piggybacking)"의 방지를 도와주는 UWB 센서에 의해 도움을 받는다. 홀 센서는 만일 한 사람이 안전 호출을 기다리고 있음을 알게 되고, 카가 그 안전 호출을 위해 로딩될 때를 관찰한다. 만일 호출시 제2위 인물이 제1위 인물을 따라간다면, UWB 센서는 안전 호출을 비활성하도록 신호를 전송한다.

물론, 이러한 실시예는 다양한 변형예에 노출될 수 있다.

비접촉식 고정물 또는 버튼

본 기술분야의 숙련자라면 사용자가 물리적으로 고정물이나 버튼을 접촉할 필요없이 사용자에 의해 작동되는 고정물 또는 버튼을 제공하는 것이 바람직함을 인식할 것이다. 예를 들어, 이러한 접촉은 버튼으로부터의 바이러스나 박테리아가 문제가 되었을 경우 바람직하지 않다. 일실시예에서, 비접촉식 고정물 또는 버튼은 물체의 방향 벡터나 크기를 검출하도록 형성된 UWB 장치를 포함한다.

UWB 레이다는 물체의 방향 벡터 및 크기를 검출하며, 바이러스 전파가 관심사항인 병원이나 공중 공간에서 유용하다. 물질 확인 또는 기타 다른 기법은 잘못된 물체 검출을 감소시킨다. 소형의 모든 디지탈 UWB 레이다는 엘리베이터 푸시버튼의 내부에 매립된다. 업/다운 버튼 등과 같은 멀티플 버튼은 근처에 있는 별도의 UWB 레이다로 작동된다. 비임 특성을 변화시키므로써, 버튼의 레이다는 버튼의 바로 앞에서 원추체에 협소하게 집중될 수 있다. 저렴한 경비 및 낮은 파워 요구사항은 이러한 기법이 엘리베이터용에 특히 적합하게 한다. 일부 전통적인 비접촉식 스위치 및 버튼은 빛, 열, 물방울, 먼지, 기타 다른 소스로 인한 간섭과 다투는 기법을 사용한다. UWB는 이러한 형태의 간섭에 영향을 받지 않는다. UWB 통신의 부가는 승강로 내부의 또는 기타 다른 곳에 배치된 무선 송수신기로의 버튼 통신으로서 작용한다. 종래의 일부 무선 송신기는 빌딩 벽 물질을 관통할 수 없으며, 엘리베이터 승강로에 도달하기 위해서는 유선을 필요로 한다. 레이다와 통신 장치로서 UWB의 이중 사용은 동일한 실리콘으로 근접 센서 및 무선 통신 장치의 조합에 대해 버튼 장치를 감소시킨다. UWB 로컬라이저는 사람 손이 UWB 레이다에 접근하여 플로어 버튼을 사람이 접근 권리를 갖는 로킹된 플로어로 언로킹할 때, 사람을 확인하기 위해 UWB 레이다 버튼과 함께 사용된다. 본 기술분야의 숙련자라면 UWB 기법은 비접촉식 고정물 또는 버튼 어플리케이션으로 실행되는 기타 다른 방식도 인식할 수 있을 것이다.

별도의 송신기 및 수신기를 이용하는 UWB 장치는 펄스를 송신 및 수신함과 동시에 반사를 찾으므로써, 손가락 등과 같은 물체를 검출하는데 사용된다. 손가락 등과 같은 물체로부터의 반사 패턴은 저장되어, 유입되는 신호와 신속히 비교된다.

또 다른 실시예에서, 버튼 패널의 4개의 모서리에는 4개의 UWB 장치가 배치되며, 처리기는 4개의 신호를 배열하여, 패널 전방에 물체의 영상 맵 또는 모델을 구축한다. 버튼 활성화의 선택과 방향 벡터를 결정하기 위해 멀티플 영상이 사용된다.

UWB 기법을 사용하는 비접촉식 고정물 또는 버튼의 기타 다른 실시예는 도면에 포시되어 있다.

본 기술분야의 숙련자라면 UWB 기법은 비접촉식 고정물 또는 버튼 어플리케이션이 실행되는 기타 다른 방식을 인식할 수 있을 것이다.

카 위치(location)

엘리베이터 카의 위치를 검출 및/또는 트래킹하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 이러한 위치 검출은 정지부에서의 카 안착의 수평 또는 기타 다른 다양한 용도에 유용하다. 엘리베이터 카의 위치를 검출하기 위한 일부 기법은 본 발명에 참조인용된 미국특허 제6.651.028호에 개시되어 있다. 이러한 검출 및/또는 트래킹을 제공하기 위해 UWB 기법이 사용되는 여러가지 방식이 있다. 이러한 UWB 기반 시스템은 상기 미국특허 제6.651.028호에 개시된 시스템에 비해 여러가지 장점을 제공한다.

일실시예에서, 카 위치를 검출하기 위해 카에는 하나이상의 UWB 센서가 제공된다. 이러한 실시예에서, 카 위치는 벽, 천정, 및/또는 엘리베이터 축의 플로어에 있는 하니이상의 기준 지점이 장치의 위치를 참고하는 센서에 의해 결정된다. 다른 실시예에서, UWB 장치는 고도계를 포함하며, 고도의 함수로서 카 위치를 검출한다. 또 다른 실시예에서, UWB 장치는 엘리베이터 축의 바닥을 기준으로 카 위치를 검출한다. 다른 실시예에서, UWB 장치는 엘리베이터 축의 상부를 기준으로 카 위치를 검출한다. 카 위치를 검출하기 위해 카에 UWB 장치를 갖는 대안으로서, 카 위치를 검출하기 위해 엘리베이터 축에 UWB 장치가 제공된다. 이러한 장치 또는 장치들은 축의 상부에, 바닥에, 및/또는 축의 벽에 배치된다. 본 기술분야의 숙련자라면 적절한 변형예를 인식할 수 있을 것이다.

카 위치를 검출하기 위한 그 어떤 UWB 장치라도 카 속도 및 기타 다른 특성르 검출하는데 사용될 수 있음을 인식할 수 있을 것이다.

결론

본 발명의 다양한 실시예 및 개념에 대해 도시 및 서술되었지만, 본 기술분야의 숙련자라면 본 발명의 범주로부터의 일탈없이 적적한 변형에 의해 설명된 방법 및 시스템의 또 다른 적용이 달성될 수 있음을 인식해야 한다. 이러한 잠재적 대안, 변형예, 및 변경이 언급되었으며, 본 기술분야의 숙련자라면 상술한 바에 비추어 기타 다른 사항이 가능함을 인식할 것이다.

Claims

엘리베이터용 점유 센서 시스템에 있어서,

엘리베이터 카와,

상기 엘리베이터 카의 내부와 통신하도록 배치된 하나이상의 UWB 센서를 포함하며,

상기 하나이상의 UWB 센서의 적어도 하나는 엘리베이터 카 내부의 점유자의 생물측정을 검출 및 측정하므로써 점유자 존재를 검출하는 것을 특징으로 하는 엘리베이터용 점유 센서 시스템,