KR20080101577A - 노드 이탈 자동경보시스템 및 자동경보방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선 통신이 부가된 휴대형 소지품 분실 방지 시스템에 관한 것으로, 보다 자세하게는 정밀한 거리측정과 방향성이 부가된 지그비 무선 방식을 이용한 통신거리 이탈 자동경보시스템에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명에 대한 시스템 구성은 코디네이터를 중심으로 하나 이상의 노드가 서로 토폴러지를 가지는 네트워크로 구성이 되는 노드 이탈 자동경보시스템의 노드 이탈 자동경보방법에 있어서, 상기 코디네이터가 데이터 신호를 노드로 송신하는 단계, 상기 노드가 코디네이터가 송신한 데이터 신호를 수신하여 수신신호세기를 측정하여, 상기 측정된 수신신호세기 값을 데이터에 포함해서 코디네이터로 송신하는 단계, 상기 코디네이터가 수신된 데이터에 포함된 상기 측정된 데이터 신호세기와 코디네이터가 노드로부터 수신한 데이터 신호 세기를 측정한 값을 서로 비교하는 단계, 상기 비교 결과에 기초하여 거리 측정을 하고, 설정된 거리를 초과하였는지를 판단하는 단계, 만일 측정된 거리가 설정된 거리를 초과하는 경우에는 거리 이탈 사실을 코디네이터와 노드에 포함된 표시장치로 표시하는 단계를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 일정 구간 및 간격으로 AP를 설치하게 되면 코디네이터의 위치를 파악할 수 있으며 찾고자 하는 노드의 위치도 함께 파악할 수 있는 기능으로 확장할 수 있다.

Description

노드 이탈 자동경보시스템 및 자동경보방법 {Automatic Alarm system for preventing node lefting and the method}

도 1은 1개의 코디네이터와 다수의 노드가 무선 네트워크로 연결되는 개념도.

도 2는 코디네이터의 논리적인 블록 다이어그램을 나타낸 도면.

도 3은 노드의 논리적인 블록 다이어그램을 나타낸 도면.

도 4는 AP의 논리적인 블록 다이어그램을 나타낸 도면.

도 5는 코디네이터의 동작 순서도.

도 6은 노드의 동작 순서도.

도 7은 AP 설치 장소의 방향 및 거리 측정 개념도.

본 발명은 무선 통신이 부가된 휴대형 소지품 분실 방지 시스템에 관한 것으로, 보다 자세하게는 정밀한 거리측정과 방향성이 부가된 지그비 무선 방식을 이용 한 통신거리 이탈 자동경보시스템에 관한 것이다.

지그비라 함은 양방향 무선통신의 일종으로 무선사설망(Wireless Personal Area Network: WPAN) 기술의 하나이다. 저전력, 저비용, 고속의 단거리 무선통신을 말한다. 통신규약으로 IEEE 802.15.4를 만족하는 디바이스로써 2.4GHz, 915MHz, 868MHz의 주파수를 사용하며 2.4GHz에서는 16개의 채널로 250Kbps, 915MHz에서는 10개의 채널로 40Kbps, 868MHz에서는 1개의 채널로 20Kbps의 데이터를 전송할 수 있다. 하나의 무선네트워크에 255개의 기기를 연결하여 다수의 기기와 무선 네트워크를 구성할 수 있다.

지그비는 다른 무선통신과는 달리 초저전력 소비가 가능하며, 무선 송수신 회로가 일체형으로 구성되어 초소형화가 가능하고, 저렴한 가격에 제품을 구성할 수 있는 장점이 있어, 예를 들어 건물의 연기 감지 센서, 침입감지 센서 등의 센서류를 구성하여 건물을 관리할 수 있으며, 전등제어 등을 통하여 건물의 전력소비를 관리할 수 있다.

현재까지 위치 확인 서비스를 위해 사용된 무선방식의 종래 기술 중 하나는 FM 또는 AM을 사용하여 구성하는 것이다. 리시버(Receiver)와 트랜스미터(Transmitter) 모듈로 구성이 되며, 이렇게 구성을 하게 되면 무선으로 통신은 가능하도록 설계할 수 있지만 신호를 받기 위한 리시버 모듈이 항상 액티브(active) 상태가 되어야 한다. 그렇다면, 휴대용 저전력으로 제품을 구성할 수 없다. 한정적인 용량을 가진 배터리로는 사용기간에 대한 문제가 있을 수 있다. 또한, 리시버와 트랜스미터가 분리되어 있어 크기가 커져 일반적으로 휴대하기에 불편한 점이 있 다. 그리고 휴대형으로 만들었어도 FM 또는 AM 방식의 무선 특성상 거리를 측정해 내기에는 많은 어려움이 있었다.

현재까지의 지그비 무선방식의 종래 기술 중 하나인 위치판단장치 및 그 위치판단방법 발명(공개번호 10-2006-0130419)은 위치판단장치가 이동체와 통신으로 연결될 경우에 이동체로부터 수신되는 신호의 감도를 측정하며, 상기 측정한 수신감도가 센서부를 구동시키기 위한 수신감도인 기준값 이상인지의 여부를 판단하고, 상기 판단결과 신호의 수신감도가 기준값 이상이면 위치판단장치가 센서부를 구동시켜 이동체의 위치를 판단하는 것을 특징으로 한다. 상기 발명은 이동체가 위치판단장치로 접근한 정도에 따라서 위치판단장치의 센서가 선택적으로 구동되므로, 위치판단장치의 전력의 효율 향상으로 인하여 비용을 절약할 수 있으나, 무선 특성상 거리를 정확히 측정해 내기에는 많은 어려움이 있어 이탈 거리 판단의 정밀도가 떨어지는 문제가 있어 경보음이 너무 자주 발생하는 우려가 있다.

또 다른 종래기술의 하나인 분실/도난 방지를 위한 통신 단말기 및 그 방법 발명(등록번호 10-0658199)에 따른 통신 단말기는 일정 물품에 설치된 적어도 하나의 대상 식별자로부터 임계 거리 이상 이동되는지에 따라 경보 신호를 발생하는 경보부; 및 기지국과 호 연결을 제어하고, 상기 경보부에서 발생하는 상기 경보 신호를 조사하여 상기 경보 신호의 액티브 시에 출력 수단을 통하여 경보가 출력되도록 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 경보에 의하여 상기 대상 식별자가 설치된 물품으로부터 상기 임계 거리 이상 이탈되는지를 통지하는 것을 특징으로 한다. 상기 발명은 대상 식별자를 부착한 물품들로부터 이탈되는 경우에 다양한 수단을 통해 해당 대상 식별자마다 서로 다른 형태의 경보 출력을 통하여 상호 간에 구분할 수 있도록 할 수도 있는 효과가 있으나, 앞의 종래기술과 마찬가지로 여전히 이탈 거리 판단의 정밀도가 떨어지는 문제가 있다.

또 다른 종래기술의 하나인 지그비 무선 모듈을 사용한 분실방지 시스템의 거리표시장치 발명(등록실용신안 20-0423091)은 종래에 지그비를 사용하고 있는 분실방지 장치에 그대로 적용하기가 용이한 지그비 무선 모듈을 사용한 분실방지 시스템의 거리표시 장치를 제공하고자 하는 것이다. 상기 발명은 미리 신호의 세기에 따른 거리를 계산한 룩업 테이블을 이용하여 거리 계산에 따른 연산량을 줄이는 효과가 있으나, 앞의 종래기술과 마찬가지로 여전히 이탈 거리 판단의 정밀도가 떨어지는 문제가 있다.

그 외에도 응용분야는 다르지만 지그비 기반 장치들의 신호세기 정보에 의거하여 측정하여 로봇 청소기의 위치를 산출하는데 발명(공개번호 10-2006-011814)이 있다. 상기 발명 또한 앞의 종래기술과 마찬가지로 여전히 이탈 거리 판단의 정밀도가 떨어지는 문제가 있다.

AP를 이용하는 위치 파악 서비스로 이기종 ＡＰ를 이용한 실내에서의 위치 정보 확인 방법 발명(등록번호 10-0695208)은 위치 기반 서비스에서 이동통신 단말기가 실내에 있는 경우, 다양한 기종의 비콘으로부터의 고유 식별 번호를 제공받아 이를 이용하여 이동통신 단말기의 위치를 확인하는 이기종 AP를 이용한 실내에서의 위치 정보 확인 방법을 제공함을 그 특징으로 한다. 상기 발명은 건물에 설치되어 있는 다양한 기종의 비콘(AP)의 ID(Identification), 식별자)를 통해 이동통신 단 말기의 위치를 확인함으로써, GPS 단말기가 GPS 수신 음역 지역, 즉, 건물 내부 공간이나 지하 공간, 터널 등에 있게 되는 경우 위치 확인이 되지 않는 문제점을 해소할 수 있으며, 다양한 기종의 비콘을 사용하여 정확한 위치 및 층간 구분이 가능해지고, 측위 범위를 확대시킬 수 있는 효과가 있으나, 그 적용범위가 본 발명과 다른 이동통신단말기이며 이동통신망에서 위치 기반 서비스를 제공하는 경우에 가능한 발명이다.

상기한 발명들을 통해 살펴본 바와 같이 현재까지의 일반적인 지그비에서는 단순한 무선 출력의 세기만을 측정하여 값을 추출해 내어 거리만을 산출해 내었다. 전파의 세기는 거리에 반비례하기 때문에 대략적인 거리의 측정이 가능하다. 그러나 이러한 방법으로는 주변의 환경이나 배터리의 세기에 따라 거리 측정이 제대로 되지 않는 단점이 있어서 분실방지장치의 거리 측정의 신뢰성을 높이기 위한 기술이 요구된다. 또한, 찾고자 하는 분실 물건의 이탈거리뿐만 아니라 그 방향까지도 판단하여 분실 방지 효과를 높이고자 하는 발명은 없는 실정이다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명은 지그비를 이용하여 코디네이터가 다수의 노드를 관리하고 새로운 노드의 등록, 삭제, 갱신의 기능을 하며 각 노드가 일정거리 이상 이탈이 발생하였을 때 경보를 발생시켜 주는 기능을 제공하는 데 있다. 또한, 노드가 이탈 시 그 방향을 측정할 수 있어 일정범위 이내에 노드가 위치하게 되면 해당 범위와 방 향을 표시하여 그 위치를 쉽게 파악할 수 있도록 한다.

본 발명은 지그비를 이용하여 코디네이터(Coordinator)가 다수의 노드(Node)를 관리하고 새로운 노드의 등록, 삭제, 갱신의 기능을 하며 각 노드가 일정거리 이상 이탈이 발생하였을 때 경보를 발생시켜 주는 기능을 한다. 또한, 방향을 측정할 수 있어 일정범위 이내에 노드가 위치하게 되면 해당 범위와 방향을 표시하여 그 위치를 쉽게 파악할 수 있도록 한다. 따라서, 분실해서는 아니 되는 중요한 물건이나 미아방지, 또는 중요서류 관리, 화물차량의 물건 도난 등에도 사용할 수 있다.

여기에서, 코디네이터라 함은 각 노드를 관리하는 기능을 가지고 있으며 노드의 네트워크 링크의 삭제, 등록, 링크 상태 등을 조사하여 네트워크 연결 상태를 유지하는 기능을 가지고 있다.

또한, 노드는 한마디로 설명하자면 단말 장치이다. 코디네이터와 통신을 하여 자신의 상태를 유지하며 코디네이터로부터 신호를 받아 해당 기기를 제어하거나 센서들의 데이터를 입력받아 그 값을 코디네이터로 전송을 하는 것이 대표적인 기능이다.

또한, AP(Access Point)는 하나의 위치정보를 가지게 되며 코디네이터에서 찾고자 하는 노드의 위치를 AP가 스캔하여 노드가 위치한 가장 가까운 AP의 정보를 코디네이터에 전송하여 코디네이터가 노드의 위치를 파악할 수 있도록 해 주는 기능을 한다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 노드의 통신거리 이탈 자동경보시스템은, 코디네이터를 중심으로 하나 이상의 노드가 서로 토폴러지를 가지는 네트워크로 구성이 되는 노드 이탈 자동경보시스템에 있어서, 상기 코디네이터는 각 노드의 무선 네트워크를 구성하고, 각 노드의 추가, 제거 및 상태를 파악하되, 상기 코디네이터가 상기 노드가 설정된 거리 밖으로 이탈한 것을 감지하면 상기 거리 이탈 사실을 코디네이터와 노드에 포함된 표시장치로 표시하는 것을 특징으로 한다. 이 때, 상기 노드 이탈 자동경보시스템은 다수 개의 AP(Access Point)를 더 포함하여 이루어지며, 상기 노드의 위치가 설정된 거리를 초과한 경우 상기 다수 개의 AP들이 자신의 서비스영역 내에 상기 이탈 노드가 있는지 검색한 후, 상기 이탈 노드를 찾은 상기 AP는 자신의 ID를 상기 코디네이터로 전송하고, 상기 코디네이터는 상기 AP가 송신한 ID로부터 상기 이탈 노드의 방향을 파악하여 상기 코디네이터에 포함된 표시장치로 표시하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 노드는 상기 코디네이터가 송신한 데이터 신호의 수신신호세기 값을 측정하여 상기 측정된 수신신호세기 값을 데이터에 포함하여 상기 코디네이터로 송신하며, 상기 코디네이터는 상기 노드로부터 수신된 데이터에 포함된 상기 측정된 수신신호세기 값 및 상기 노드로부터 수신된 데이터 신호의 신호세기 값을 사용하여 연산을 수행하여 거리를 측정하고, 상기 측정된 거리가 설정된 거리를 초과하였는지 판단하여 상기 노드의 위치가 설정된 거리를 초과한 경우 상기 거리 이탈 사실을 코디네이터와 노드에 포함된 표시장치로 표시하는 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 코디네이터가 거리 측정 시 수행하는 연산은, 상기 노드로부터 수신된 데이터에 포함된 상기 측정된 수신신호세기 값 및 상기 노드로부터 수신된 데이터 신호의 신호세기 값의 평균을 사용하여 거리를 산출하거나, 또는 상기 코디네이터가 거리 측정 시 수행하는 연산은, 데이터 신호를 다수 개 반복해서 주고받아서 수신신호세기를 측정하고, 다수 개의 상기 측정된 수신신호세기 값들의 평균을 사용하여 거리를 산출하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 코디네이터는, 데이터 신호를 다수 개 반복해서 주고받아서 성공적으로 수신한 데이터 신호의 비율을 계산하고 그 값이 기준값 이하가 되면 노드가 이탈한 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

더불어, 전력소모를 최소화하여 배터리 수명을 연장시키도록 네트워크를 구성 후 지정된 시각에 지정된 시간 동안 통신을 개설한 후 SLEEP MODE로 전환하는 것을 특징으로 한다. 이 때, 통신이 이루어지지 않았을 때 해당 노드에 지정된 시각 이후 다음 지정된 시각 동안 신호를 n번 이상 시도한 후 응답이 없을 시 이탈로 간주하여 버저를 구동하여 소음을 발생하는 것을 특징으로 한다.

또한, 노드의 이탈 시 AP를 통해 받은 위치정보를 이용하여 노드의 방향을 상기 코디네이터의 LED에 표시하여 사용자에게 인지하도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 코디네이터에 ID의 부여는 코디네이터에 관리할 수 있는 등록 ID를 사전에 직접 부여하며, 노드에 ID의 부여는 ID가 부여되지 않은 노드를 처음 POWER ON하여 코디네이터의 세팅 버튼을 누른 상태에서 무선 전파의 세기가 강한 코디네 이터의 ID를 노드가 입력받아 메모리에 저장하여 ID를 등록하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 노드의 통신거리 이탈 자동경보방법은, 코디네이터를 중심으로 하나 이상의 노드가 서로 토폴러지를 가지는 네트워크로 구성이 되는 노드 이탈 자동경보시스템의 노드 이탈 자동경보방법에 있어서, 상기 코디네이터가 데이터 신호를 노드로 송신하는 단계, 상기 노드가 코디네이터가 송신한 데이터 신호를 수신하여 수신신호세기를 측정하여, 상기 측정된 수신신호세기 값을 데이터에 포함해서 코디네이터로 송신하는 단계, 상기 코디네이터가 수신된 데이터에 포함된 상기 측정된 데이터 신호세기와 코디네이터가 노드로부터 수신한 데이터 신호 세기를 측정한 값을 서로 비교하는 단계, 상기 비교 결과에 기초하여 거리 측정을 하고, 설정된 거리를 초과하였는지를 판단하는 단계, 만일 측정된 거리가 설정된 거리를 초과하는 경우에는 거리 이탈 사실을 코디네이터와 노드에 포함된 표시장치로 표시하는 단계를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기의 노드 이탈 자동경보방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체로 구현할 수 있다.

이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

또한, 설명의 편의상, 통신 단말기로서 지그비 통신방식을 이용하는 단말기 를 예로 들어 기술하지만 다양한 통신 방식, 가령 블루투스(Bluetooth), 적외선 통신(IrDA), Wi-Fi(Wireless Fidelity), 홈 RF, 및 UWB(Ultra Wide Band) 등을 이용하는 유무선 전기전자장치에 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에게 자명하다 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 지그비 무선 방식을 이용한 통신거리 이탈 자동경보시스템의 일실시예에 따른 무선 네트워크 연결 개념도를 나타낸 도면이다.

도 1에서 보는 것과 같이, 상기 통신거리 이탈 자동경보시스템은 1개의 코디네이터(110)와 다수 개의 노드(101~104), 다수 개의 AP(121~128)로 구성된다. AP들은 노드에 대한 방향이 필요하지 않는 경우 필요 없을 수도 있다.

각 구성요소에 대해서는 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한다.

도 2는 코디네이터의 논리적인 블록 다이어그램을 나타낸 도면이다.

도 2에서 보는 것과 같이, 먼저 코디네이터(110)는 전파를 수신 및 송신할 수 있는 RF부(무선송수신부)(201); 거리 및 방향 측정 기능을 수행하는 거리방향측정부(202), 코디네이터 전체 구성요소의 동작을 제어하여 거리 및 방향 측정을 수행하도록 제어하는 중앙제어부(203); 버저와 LED를 제어할 수 있는 버저 및 LED처리부(205); 해당 ID 및 데이터를 저장하는 메모리부(204); 배터리의 잔량을 확인하고 배터리(미도시)의 전원을 공급 받을 수 있는 전원제어부(206), 버튼의 입력을 수신하여 처리하는 버튼 제어부(207)를 포함하여 구성된다.

도 3은 노드의 논리적인 블록 다이어그램을 나타낸 도면이다.

노드는 전파를 수신 및 송신할 수 있는 RF부(무선송수신부)(301); 거리 및 방향 측정 기능을 수행하는 거리방향측정부(302), 노드 전체 구성요소의 동작을 제어하여 거리 및 방향 측정을 수행하도록 제어하는 중앙제어(303); 버저와 LED를 제어할 수 있는 버저 및 LED처리부(305); 해당 ID를 가진 코디네이터를 인식할 수 있도록 해당 ID 및 데이터를 저장하는 메모리부(304); 배터리의 잔량을 확인하고 배터리(미도시)의 전원을 공급 받을 수 있는 전원제어부(306)를 포함하여 구성된다.

도 4는 AP의 논리적인 블록 다이어그램을 나타낸 도면이다.

AP는 전파를 수신 및 송신할 수 있는 RF부(무선송수신부)(401); AP 전체 구성요소의 동작을 제어하여 이탈한 노드가 자신의 AP 영역에 있다는 것을 코디네이터에게 알려주는 중앙제어부(402); 해당 ID, 위치정보 및 데이터를 저장하는 메모리부(403); 배터리의 잔량을 확인하고 배터리의 전원을 공급 받을 수 있는 전원제어부(404)를 포함하여 구성된다. 기본적인 ZIGBEE 기능을 가지게 되며 자신의 위치에 대한 정보를 가지고 있다.

각 구성요소들의 동작에 대해서는 도 5 내지 도 7을 참조하여 설명한다.

도 5는 코디네이터의 동작 순서도를 나타낸 것이다.

도 6은 노드의 동작 순서도를 나타낸 것이다.

도 7은 AP 설치 장소의 방향 및 거리 측정 개념도이다.

도 5에서 보는 것과 같이, 코디네이터(110)는 마스터(Master)의 개념을 가진 다. 제조사에서 관리하는 ID를 코디네이터의 내부에 있는 메모리에 저장을 하고 전원을 ON하게 되면(S501) 해당 ID를 가진 노드를 스캔하여(S502) 네트워크 구성을 한다. 데이터를 주고받을 시각과 시간은 처음 노드를 코디네이터와 같은 ID로 등록을 할 때 정보를 주고받으며 코디네이터와 노드는 사전에 이미 약속이 되어 있는 것을 전제로 한다(S503). 따라서 해당 시각과 시간 안에 ALIVE 신호를 주고받으며(S504) 해당 노드가 코디네이터의 설정된 거리 안에 있는 것을 확인하여 이탈 여부를 확인한다(S505). 상기 S505 단계에서 이탈이 되지 않았으면, 이후 통신을 하게 될 시각과 시간 전까지는 SLEEP MODE로 전환되어 전력 소모를 최소화 한다(S506). 이후 통신을 하게 될 정해진 시간이 되면 깨어나게 되는데(S507), 데이터를 보낼 수 있는 ACTIVE MODE로 전환하게 된다(S508). 해당 시각과 시간 안에 ALIVE 신호를 주고받는 개별적인 통신 후 이탈 여부를 검사하는 단계로 들어가게 된다(S509). 만일 S509 단계 이후 해당 노드가 코디네이터의 지정된 거리 안에 있는 것을 확인하여 이탈 여부를 확인하고(S510), 이탈이 되지 않았으면 상기 S506 단계로 진입하여, 이후 통신을 하게 될 시각과 시간 전까지는 SLEEP MODE로 전환되어 전력 소모를 최소화하게 된다.

만약 상기의 S505 단계 또는 S510 단계에서 이탈이 된 것으로 판단이 되었을 시에는 다음 전송할 시각이 되기 전까지 ALIVE 데이터를 일정시간 동안 여러 번 반복해서 보내게 되며, n번(가령, 3회)이상 통신이 실패할 경우 버저를 동작시키며, LED 점멸을 통해서도 이탈 사실을 사용자가 인지하도록 한다(S511). 반복 횟수는 전파환경에 따라 달라질 수 있으며, 개활지의 경우는 다중경로에 따른 페이딩의 변 화(fluctuation)가 도심지보다 상대적으로 적으므로 횟수를 3회 이하로 해도 가능하나, 도심지나 실내의 경우와 같은 리치 스캐터링(rich scattering) 채널 환경에서는 다중경로에 따른 페이딩의 변화가 매우 심하므로, 핑퐁(ping-pong) 효과를 줄이기 위해서도 정확한 거리 측정을 위해서는 3번 이상의 반복 전송을 통해 통신 실패 여부를 확인해야 하는 게 바람직하다.

사용자에 의해 해제 버튼이 입력되면(S512), 버저는 정지 되고, LED도 정상으로 표시된다(S513). 이후 통신을 하게 될 시각과 시간 전까지는 SLEEP MODE로 전환되어 전력 소모를 최소화하게 된다.

본 발명에서 거리 측정 방법은 코디네이터와 노드 서로 간의 ALIVE 신호를 주고받을 시 데이터에 현재의 수신신호세기 값(Gain value)을 보내어 거리 측정의 오류를 보정하거나, 다수 개의 ALIVE 데이터의 수신정보(성공률)를 이용하여 거리 오차를 보정하는 방식을 사용하게 된다.

거리 측정의 방법을 보다 자세히 살펴보면, 먼저 노드에서 ALIVE 데이터를 보낸다. 코디네이터에서 ALIVE 데이터를 받아 수신강도를 검사하고 입력된 데이터 중에 노드의 신호 강도에 대한 데이터를 비교하여 거리를 산출해 내고 산출된 거리에 대한 오차를 보정한다. 거리 오차 보정하는 방법의 하나로 코디네이터가 송신한 신호를 노드가 수신할 때의 수신 세기 값을 노드가 코디네이터로 응답을 줄 때 ALIVE 데이터에 포함하여 송신하고, 이를 코디네이터가 수신할 때의 신호세기와 서로 비교하여 그 두 값의 평균치를 이용하여 거리를 측정하도록 하여 거리 측정의 신뢰도를 높이게 된다. 또한, 다른 방법의 하나로 ALIVE 신호를 다수 개 보내어 그 수신 성공률을 기설정된 성공률 기준값을 두어 서로 비교하여 판단하는 방법을 사용할 수 있다. 또 다른 방법으로 ALIVE 신호의 성공률을 계속하여 저장하여 두었다가 현재 시점의 성공률의 평균값(가령, moving average로 계산)로 판단하여 성공률이 어느 기준값 이하가 되면 노드가 이탈한 것으로 판단할 수도 있다.

도 7은 AP 설치 장소의 방향 및 거리 측정 개념도이다.

도 7에서 보는 것과 같이, 방향 탐지를 위해, 먼저 일정 간격으로 AP(703~707)를 설치하고 코디네이터(701)에서 노드(702)가 이탈하였을 때 코디네이터(701)는 AP(703~707)로 이탈한 노드(702)의 ID를 보내어 찾아 줄 것을 요청하면, AP가 각 노드(702)에 신호를 보내어 이탈한 노드를 탐색한다. AP는 자기 서비스 영역에 있는 노드(702)를 찾아 자신의 AP의 ID를 다수 개의 AP를 멀티-호핑(multi-hopping)을 통하여 코디네이터(701)에게 전달하게 되고, 코디네이터(701)는 수신한 AP의 ID를 이용하여 이탈한 노드(702)의 방향을 확인하여 방향이 표시된 LED로 표시하여 노드(702)가 있는 방향을 지시함으로써 코디네이터(701) 사용자로 하여금 이탈한 노드(702)를 찾는데 도움을 주게 된다. 노드(702)가 다수의 AP에 속할 수가 있으나 이 경우라도 다수 개의 AP로부터 수신한 AP ID를 이용하여 방향을 표시할 수도 있다. 또는 AP ID와 함께 각 AP에서의 수신신호세기 정보도 함께 받아서 그 중에서 가장 신호가 센 AP에 대해 방향을 표시하는 것도 가능하다.

도 6은 노드의 동작 순서도를 나타낸 것이다.

도 6에서 보는 것과 같이, 노드의 기능 중 먼저 노드의 ID 입력 방법을 설명하자면, 노드를 POWER ON 한 후(S601), ID가 존재하는지를 판단하게 된다(S602). 만일 ID가 존재하지 않으면, 이를 표시하는 LED가 점멸되고(S603). 코디네이터를 노드에 가까이 밀착시킨 후 코디네이터의 해제 버튼을 누르면(S604) 노드의 ID는 코디네이터와 같은 ID로 갱신되어 저장된다(S605). 이후 무선 네트워크가 구성이 된다. 상기 단계 S602에서 ID가 존재하는 것으로 판단되거나 또는 상기 S605 단계의 ID를 저장한 후에는, 노드의 이탈거리를 계산하게 된다(S606).

만약 설정된 거리를 벗어나서 노드가 이탈이 되었는지를 판단하고(S607), 이탈이 되지 않았으면 노드는 네트워크가 구성이 될 때 주고받는 데이터 중에 시각과 시간에 대한 정보를 받아 정해진 시각과 시간에만 ALIVE 데이터를 보낸 후 SLEEP MODE로 전환되어 전력 소모를 최소화하게 된다(S608). 이후 통신을 하게 될 정해진 시간이 되면 깨어나게 되는데(S609), 데이터를 보낼 수 있는 ACTIVE MODE로 전환하게 된다(S610). 해당 시각과 시간 안에 ALIVE 신호를 주고받는 개별적인 통신 후 이탈 여부를 검사하는 단계로 들어가게 된다(S611). 만일 S611 단계 이후 해당 노드가 코디네이터의 지정된 거리 안에 있는 것을 확인하여 이탈 여부를 확인하고(S612), 이탈이 되지 않았으면 버저 정지 및 LED 정상 상태로 된다(S614). 이후 통신을 하게 될 시각과 시간 전까지는 SLEEP MODE로 전환되어 전력 소모를 최소화하게 된다.

만약 상기의 S607 단계 또는 S612 단계에서 노드가 이탈이 된 것으로 판단이 되었을 시에는 다음 전송할 시각이 되기 전까지 ALIVE 데이터를 일정시간 동안 여러 번 반복해서 보내게 되며, n번(가령, 3회)이상 통신이 실패할 경우 버저를 동작시키며, LED 점멸을 통해서도 이탈 사실을 사용자가 인지하도록 한다(S613). 버저 울림 및 LED 점멸은 설정된 거리 이내로 노드가 이동하기까지 계속 울리게 된다.

상기에서는 설명의 용이성을 위해 하나의 코디네이터와 하나의 노드를 중심으로 본 발명에 대해 설명하였으나, 하나의 코디네이터와 다수의 노드로 구성되어도 같은 동작을 취하게 된다. 하나의 노드가 추가되면 코디네이터는 전체 노드에 다음에 통신을 개시할 시각과 시간 정보를 보내어 통신할 시간의 싱크를 맞추어 준다.

AP의 기능은 기본적인 ZIGBEE 기능을 가지게 되며 자신의 위치에 대한 정보를 가지고 있다. 상기의 도 7에서 설명한 바와 같이, 코디네이터가 노드의 ID를 찾도록 요청하면 각 AP가 해당 ID를 찾아내어 AP와의 멀티홉(multi-HOPPING) 방식을 통해 코디네이터에 전달하도록 한다.

본 발명에 따른 노드 이탈 자동경보시스템는 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구 성된 하드웨어 장치가 포함된다. 상기 매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수도 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 정밀한 거리측정과 방향성이 부가된 지그비 무선 방식을 이용한 통신거리 노드 이탈 자동경보시스템은 지그비를 이용한 노드 이탈 자동경보시스템에 목적물의 이탈시 그 이탈 거리 및 방향을 알려 줄 수 있는 특징이 있는 것으로 노드 이탈 자동경보시스템이 미아방지시스템에 적용시 거리 및 방향을 나타내어 더욱 안전한 미아방지시스템에 적용할 수 있다. 또한, 이러한 AP가 설치되어있지 않는 곳에서도 거리를 측정할 수 있으므로 지갑, 휴대폰, 노트북, 중요서류 등 분실하여서는 아니 될 물건을 확인하여 자원을 보전하여 낭비를 막을 수 있는 이점이 있다.

한편, 본 발명은 대형 놀이공원에서 유아가 이탈 시 유아의 위치를 확보할 수 있어 미아방지에 큰 효과가 있을 것이다. 또한, 각 건물에서 해당 인원의 위치를 파악할 수 있어 각별한 보안이 필요한 곳에서 활용도가 클 것으로 예상된다.

Claims (12)

1. 코디네이터를 중심으로 하나 이상의 노드가 서로 토폴러지를 가지는 네트워크로 구성이 되는 노드 이탈 자동경보시스템에 있어서,

   상기 코디네이터는 각 노드의 무선 네트워크를 구성하고, 각 노드의 추가, 제거 및 상태를 파악하되, 상기 코디네이터가 상기 노드가 설정된 거리 밖으로 이탈한 것을 감지하면 상기 거리 이탈 사실을 코디네이터와 노드에 포함된 표시장치로 표시하는 것을 특징으로 하는 노드의 통신거리 이탈 자동경보시스템.
2. 제 1항에 있어서, 상기 노드 이탈 자동경보시스템은

   다수 개의 AP(Access Point)를 더 포함하여 이루어지며,

   상기 노드의 위치가 설정된 거리를 초과한 경우 상기 다수 개의 AP들이 자신의 서비스영역 내에 상기 이탈 노드가 있는지 검색한 후, 상기 이탈 노드를 찾은 상기 AP는 자신의 ID를 상기 코디네이터로 전송하고,

   상기 코디네이터는 상기 AP가 송신한 ID로부터 상기 이탈 노드의 방향을 파악하여 상기 코디네이터에 포함된 표시장치로 표시하는 것을 특징으로 하는 노드의 통신거리 이탈 자동경보시스템.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 노드는 상기 코디네이터가 송신한 데이터 신호의 수신신호세기 값을 측정하여 상기 측정된 수신신호세기 값을 데이터에 포함하여 상기 코디네이터로 송신하며,

   상기 코디네이터는 상기 노드로부터 수신된 데이터에 포함된 상기 측정된 수신신호세기 값 및 상기 노드로부터 수신된 데이터 신호의 신호세기 값을 사용하여 연산을 수행하여 거리를 측정하고,

   상기 측정된 거리가 설정된 거리를 초과하였는지 판단하여 상기 노드의 위치가 설정된 거리를 초과한 경우 상기 거리 이탈 사실을 코디네이터와 노드에 포함된 표시장치로 표시하는 것을 특징으로 하는 노드의 통신거리 이탈 자동경보시스템.
4. 제 3항에 있어서, 상기 코디네이터가 거리 측정 시 수행하는 연산은,

   상기 노드로부터 수신된 데이터에 포함된 상기 측정된 수신신호세기 값 및 상기 노드로부터 수신된 데이터 신호의 신호세기 값의 평균을 사용하여 거리를 산출하는 것을 특징으로 하는 노드의 통신거리 이탈 자동경보시스템.
5. 제 3항에 있어서, 상기 코디네이터가 거리 측정 시 수행하는 연산은,

   데이터 신호를 다수 개 반복해서 주고받아서 수신신호세기를 측정하고, 다수 개의 상기 측정된 수신신호세기 값들의 평균을 사용하여 거리를 산출하는 것을 특징으로 하는 노드의 통신거리 이탈 자동경보시스템.
6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 코디네이터는,

   데이터 신호를 다수 개 반복해서 주고받아서 성공적으로 수신한 데이터 신호의 비율을 계산하고 그 값이 기준값 이하가 되면 노드가 이탈한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 노드의 통신거리 이탈 자동경보시스템.
7. 제 1항에 있어서,

   전력소모를 최소화하여 배터리 수명을 연장시키도록 네트워크를 구성 후 지정된 시각에 지정된 시간 동안 통신을 개설한 후 SLEEP MODE로 전환하는 것을 특징으로 하는 노드의 통신거리 이탈 자동경보시스템.
8. 제 7항에 있어서,

   통신이 이루어지지 않았을 때 해당 노드에 지정된 시각 이후 다음 지정된 시각 동안 신호를 n번 이상 시도한 후 응답이 없을 시 이탈로 간주하여 버저를 구동하여 소음을 발생하는 것을 특징으로 하는 노드의 통신거리 이탈 자동경보시스템.
9. 제 2항에 있어서,

   노드의 이탈 시 AP를 통해 받은 위치정보를 이용하여 노드의 방향을 상기 코디네이터의 LED에 표시하여 사용자에게 인지하도록 하는 것을 특징으로 하는 노드의 통신거리 이탈 자동경보시스템.
10. 제 1항에 있어서,

    코디네이터에 ID의 부여는 코디네이터에 관리할 수 있는 등록 ID를 사전에 직접 부여하며,

    노드에 ID의 부여는 ID가 부여되지 않은 노드를 처음 POWER ON하여 코디네이터의 세팅 버튼을 누른 상태에서 무선 전파의 세기가 강한 코디네이터의 ID를 노드가 입력받아 메모리에 저장하여 ID를 등록하는 것을 특징으로 하는 노드의 통신거리 이탈 자동경보시스템.
11. 코디네이터를 중심으로 하나 이상의 노드가 서로 토폴러지를 가지는 네트워크로 구성이 되는 노드 이탈 자동경보시스템의 노드 이탈 자동경보방법에 있어서,

    상기 코디네이터가 데이터 신호를 노드로 송신하는 단계,

    상기 노드가 코디네이터가 송신한 데이터 신호를 수신하여 수신신호세기를 측정하여, 상기 측정된 수신신호세기 값을 데이터에 포함해서 코디네이터로 송신하는 단계,

    상기 코디네이터가 수신된 데이터에 포함된 상기 측정된 데이터 신호세기와 코디네이터가 노드로부터 수신한 데이터 신호 세기를 측정한 값을 서로 비교하는 단계,

    상기 비교 결과에 기초하여 거리 측정을 하고, 설정된 거리를 초과하였는지를 판단하는 단계,

    만일 측정된 거리가 설정된 거리를 초과하는 경우에는 거리 이탈 사실을 코디네이터와 노드에 포함된 표시장치로 표시하는 단계를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 노드의 통신거리 이탈 자동경보방법.
12. 제11항의 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.

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