KR20090011630A

KR20090011630A - 자동 음성안내 시스템 및 그 방법

Info

Publication number: KR20090011630A
Application number: KR1020070075407A
Authority: KR
Inventors: 최정훈; 김완기
Original assignee: 한국산업기술대학교산학협력단
Priority date: 2007-07-27
Filing date: 2007-07-27
Publication date: 2009-02-02

Abstract

본 발명은 자동 음성안내 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, SMPS(11)를 통해 음성안내 단말기(10)에 전원이 공급되고, 상기 음성안내 단말기(10) 외부 일측에 구비되는 지그비 센서모듈(12)을 통해 사람이 감지되면, 인터페이스로 연결되는 멀티플렉서(15)에서 상기 지그비 센서모듈(12)의 감지에 의해 음성안내 단말기(10) 내부의 음원 재생모듈(13) 또는 외부 오디오 입력부(14) 중 어느 하나의 입력신호를 스위치(17)에 의해 선택하여 출력하고, 상기 출력되는 신호는 신호처리모듈(16)을 거쳐 초지향성 스피커(20)를 통해 초음파를 발생시킨다. 따라서, 본 발명은 전시회장이나 박물관, 문화재관리 및 광고용 등의 많은 응용분야에 적용되어 사용 가능하며, 음원 소스를 사용자가 원할때마다 사용장소 또는 사용목적에 맞게 손쉽게 바꾸어 사용할 수 있으며, 소리를 초지향성으로 보내기 때문에 사용 목적에 따라 벽이나 천장에서 소리가 나오는 효과와 같은 다양한 효과를 줄 수 있고, 멀리까지 소리의 감쇄 없이 소리를 보낼 수 있는 장점이 있어 사용자에게 주변에 시끄러운 소음이 있더라도 명확한 소리를 들을 수 있도록 전달해주는 효과가 있다.

음성안내 단말기, 지그비 센서모듈, 초지향성 스피커

Description

자동 음성안내 시스템 및 그 방법{System and method for automatic voice guide}

본 발명은 자동 음성안내 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 세부적으로는 단말기 외부에 지그비(ZigBee) 기반 인체감지 적외선 센서를 구비하여 사람이 일정 구역에 위치했을 때 이를 감지하고, 상기 센서로부터의 입력 인터페이스 기능을 결합하여 센서 감지에 의한 단말기 내부의 음원을 초지향성 스피커를 이용하여 일정한 방향으로 재생시키는 자동 음성안내 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

박물관이나 미술관 등의 전시물 주변에는 개별 전시물에 대한 음성 안내장치가 구비되어 있어, 상기 안내장치 일측에 구비되는 적외선 센서에 의해 사람이 감지되면, 안내장치 내부에 저장된 음성파일을 재생시켜 스피커를 통해 전시물에 대한 설명을 사람들에게 들려주게 된다.

그러나, 상기와 같은 종래의 음성 안내장치는 저장된 음성파일의 경우 시스템 내부에 미리 입력을 시켜두기 때문에 사용자가 원할 때마다 상기 음성파일을 바꾸어주는데 어려움이 있으며, 일반적인 스피커를 활용한 종래의 안내 시스템은 어느 특정 지역 또는 특정 사람에게만 소리를 전달하기 힘들고, 또한 소리가 방사형 으로 퍼지기 때문에 좁은 전시회장 같은 곳에서는 각각의 전시물로부터 나오는 소리가 합쳐져 소음처럼 들리게 되고 정확한 정보를 전달하는데 어려움이 있으며, 상기 적외선 센서는 단순히 그 기능만을 제공하는 단점이 있다.

상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 자동 음성안내 시스템 내부에 음원재생모듈을 장착하여 외부메모리 카드를 이용하여 사용자가 원하는 음원(MP3파일 등)을 원할 때마다 바꾸어 사용할 수 있으며, 초지향성 스피커를 활용하여 좁은 전시 공간에서도 소리(음원)를 레이저가 발사되듯 일정한 방향으로 재생시켜줄 수 있기 때문에 근처 전시물을 관람하는 사람에게 영향을 미치지 않으면서 정확하게 음성을 전달할 수 있고, 거울에 빛이 반사되듯 소리도 같은 원리로 반사시킬 수 있어 벽에서 소리가 나오게 하는 효과 등 다양한 연출이 가능하며, 일정거리까지 소리의 감쇄가 거의 없이 전달되고, 지그비 무선 모듈이 달린 적외선 센서를 장착하여 센싱된 정보가 관리자의 모니터로 모니터링되는 자동 음성안내 시스템 및 그 방법을 제공하는데 목적이 있다.

목적을 달성하기 위한 구성으로는,

SMPS를 통해 음성안내 단말기에 전원이 공급되고, 상기 음성안내 단말기 외부 일측에 구비되는 지그비 센서모듈을 통해 사람이 감지되면, 인터페이스로 연결되는 멀티플렉서에서 상기 지그비 센서모듈의 감지에 의해 음성안내 단말기 내부의 음원 재생모듈 또는 외부 오디오 입력부 중 어느 하나의 입력신호를 스위치에 의해 선택하여 출력하고, 상기 출력되는 신호는 신호처리모듈을 거쳐 초지향성 스피커를 통해 초음파를 발생시킨다.

본 발명의 다른 특징으로서, 상기 지그비 센서모듈은 관리자의 모니터로 신호를 전송하여 사람의 감지여부와 음성안내 단말기의 작동상태를 모니터링 한다.

본 발명의 또 다른 특징으로서, 상기 지그비 센서모듈은 전면에 구비되는 적외선 센서에 의해 좌우 95°범위 내에서 사람을 인식한다.

본 발명의 자동 음성안내방법에 있어서, 음성안내 단말기 내부에 구비되는 SMPS를 통해 상기 음성안내 단말기에 전원을 공급하는 단계와; 상기 음성안내 단말기 외부 일측에 구비되는 지그비 센서모듈을 통해 사람의 감지유무를 확인하는 단계와; 상기 지그비 센서모듈과 인터페이스로 연결되는 멀티플렉서에서 상기 지그비 센서모듈의 감지시, 음성안내 단말기 내부의 음원 재생모듈 또는 외부 오디오 입력부 중 어느 하나의 입력신호를 스위치에 의해 선택되어 출력하는 단계와; 상기 출력되는 신호는 신호처리모듈을 거쳐 초지향성 스피커를 통해 초음파를 발생시켜, 사람에게 음성안내를 실행하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 특징으로서, 상기 초지향성 스피커의 초음파는 일차적으로 공기 중에 초음파 진동을 발생시키고, 발생된 초음파가 공기 중에서 비선형적으로 상호 간섭하여 이차적으로 가청음을 발생시킨다.

상기한 바와 같이, 본 발명은 전시회장이나 박물관, 문화재관리 및 광고용 등의 많은 응용분야에 적용되어 사용 가능하며, 음원 소스를 사용자가 원할때마다 사용장소 또는 사용목적에 맞게 손쉽게 바꾸어 사용할 수 있으며, 소리를 초지향성으로 보내기 때문에 사용 목적에 따라 벽이나 천장에서 소리가 나오는 효과와 같은 다양한 효과를 줄 수 있고, 멀리까지 소리의 감쇄 없이 소리를 보낼 수 있는 장점이 있어 사용자에게 주변에 시끄러운 소음이 있더라도 명확한 소리를 들을 수 있도록 전달해준다.

또한, 지그비 무선 모듈이 달린 적외선 센서를 이용하여 인체 감지에 의한 재생이 되는 형태를 취하기 때문에 다양한 분야의 자동 안내 시스템이나 방범(보안) 등에 사용될 수 있으며, 적외선 센서외 온습도와 조도 등의 다양한 센서를 함께 장착하여 관리자의 모니터로의 모니터링을 통해 관리가 쉬운 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 자동 음성안내 시스템의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 자동 음성안내 시스템의 초지향성 스피커의 참고도이고, 도 3은 본 발명에 따른 자동 음성안내방법의 블록도이고, 도 4는 본 발명에 따른 자동 음성안내 시스템의 초지향성 스피커의 실시 예이다.

이하, 도면을 참고로 구성요소를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 자동 음성안내 시스템의 구성도로써, SMPS(Switching Mode Power Supply)(11)를 통해 음성안내 단말기(10)에 전원이 공급되고, 상기 음성안내 단말기(10) 외부 일측에 구비되는 지그비 센서모듈(12)을 통해 사람이 감지되면, 인터페이스로 연결되는 멀티플렉서(15)에서 상기 지그비 센서모듈(12)의 감지에 의해 음성안내 단말기(10) 내부의 음원 재생모듈(13) 또는 외부 오디오 입력부(14) 중 어느 하나의 입력신호를 스위치(17)에 의해 선택하여 출력하고, 상기 출력되는 신호는 신호처리모듈(16)를 거쳐 초지향성 스피커(20)을 통해 초음파를 발생시킨다.

상기 지그비 센서모듈(12)은 도 2의 참고도와 같이, 전면에 구비되는 적외선 센서에 의해 좌우 95°범위 내에서 사람을 인식하여, 관리자의 모니터(30)로 신호를 전송하여 사람의 감지여부와 초지향성 스피커(20)의 작동상태를 모니터링 하게 되며, 상기 음원 재생모듈(13)은 SD 카드를 이용하여 파일을 저장하며, 최대 256MByte의 SD 카드를 사용할 수 있다.

상기 음원 재생모듈(13) 또는 외부 오디오 입력부(14)의 선택은 멀티플렉서(15) 일측에 연결되는 스위치(17)에 의해 어느 하나의 입력신호가 선택되어져 멀티플렉서(15)로 입력되며, 지그비 센서모듈(12)과의 인터페이스를 위해 RCA 모노 커넥터를 사용하되, 상기 인터페이스의 입력은 CMOS 타입의 디지털 Logic level 인터페이스를 통해 센서의 출력을 자동 음성안내 시스템으로 알려주게 된다.

도 3의 블록도를 참고하여 본 발명에 따른 자동 음성안내방법을 설명하면 다음과 같다.

음성안내 단말기(10) 내부에 구비되는 SMPS(11)를 통해 상기 음성안내 단말기(10)에 전원을 공급하는 단계(S10)와; 상기 음성안내 단말기(10) 외부 일측에 구비되는 지그비 센서모듈(12)을 통해 사람의 감지유무를 확인하는 단계(S20)와; 상기 지그비 센서모듈(12)과 인터페이스로 연결되는 멀티플렉서(15)에서 상기 지그비 센서모듈(12)의 감지시, 음성안내 단말기(10) 내부의 음원 재생모듈(13) 또는 외부 오디오 입력부(14) 중 어느 하나의 입력신호를 스위치(17)에 의해 선택되어 출력하는 단계(S30)와; 상기 출력되는 신호는 신호처리모듈(16)을 거쳐 초지향성 스피커(20)를 통해 초음파를 발생시켜, 사람에게 음성안내를 실행하는 단계(S40)를 포함한다.

도 4는 본 발명에 따른 자동 음성안내 시스템의 초지향성 스피커의 실시 예로써, 상기 초지향성 스피커(20)의 초음파는 일차적으로 공기 중에 초음파 진동을 발생시키고, 발생된 초음파가 공기 중에서 비선형적으로 상호 간섭하여 이차적으로 가청음을 발생시키게 된다.

상기 초음파는 사람의 귀에 바로 들리지는 않지만, 주파수가 다른 두 개의 초음파를 공기 중에 내보내면 두 초음파의 상호작용에 의해 합의 주파수와 차의 주파수가 생기게 되는데, 도 4와 같이 40KHz와 41KHz의 주파수를 가지는 초음파를 PVDF 트랜스듀서로 구성되는 초지향성 스피커(20)를 통해 공기 중으로 방사하면, 공기 중에서 비선형적인 상호 간섭으로 인해 두 초음파 주파수의 합(81KHz)과 차(1KHz)의 가청음이 발생되게 된다. 이 중 주파수의 합 81KHz와 41KHz 및 40KHz의 음파는 사람의 귀로 청취할 수 없는 초음파로 공기 중에서 빠르게 흡수되지만, 1KHz의 음파는 사람이 실제로 들을 수 있는 가청음으로 지향성을 갖고 상당한 거리를 진행하게 된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명은 전시회장이나 박물관, 문화재관리, 방범(보안), 마트 및 광고용 등의 많은 응용 분야에 적용시켜 사용될 수 있으며, 내부에 구비되는 음원 재생모듈(13)은 사용자가 원할 때마다 사용장소나 사용목적에 맞게 SD카드를 이용하여 파일을 저장하거나, 외부 입력장치인 외부 오디오 입력부(14)를 연결하여 음원을 재생시킬 수 있다.

또한, PVDF 트랜스듀서로 구성되는 초지향성 스피커(20)를 통해 소리를 출력시키기 때문에 사용 목적에 따라 다양한 효과를 줄 수 있는데, 상기 초지향성 스피커(20)를 벽이나 천장, 기둥 등의 목표물을 향하도록 위치시키게 되면 상기 위치시킨 목표물에서 소리가 나오는 효과를 줄 수 있으며, 약 200m까지 소리의 감쇄 없이 보낼 수 있어, 사용자에게 주변의 시끄러운 소음이 있더라도 명확한 소리를 들을 수 있도록 전달해준다.

상기 음원 재생모듈(13)은 지그비 센서모듈(12)과 인터페이스로 연결되어 있어, 상기 지그비 센서모듈(12)에 사람이 감지되면 음원 재생모듈(13)이 재생되며, 상기 사람의 감지와 초지향성 스피커(20)의 작동상태는 지그비 센서모듈(12)의 무선 신호에 의해 관리자의 모니터(30)로 전송되어 현장 상황을 모니터링 할 수 있다.

또한, 상기 지그비 센서모듈(12)에는 사람감지용 적외선 센서 뿐만 아니라 온도와 습도 및 조도 등을 체크하는 센서를 더 구비하여, 실시간으로 상기 온도와 습도 및 조도 등의 상황을 모니터(30)로 전송하여 직접 가보지 않고서도 환경적인 요소를 체크할 수 있다.

본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 첨부된 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 자동 음성안내 시스템의 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 자동 음성안내 시스템의 초지향성 스피커의 참고도.

도 3은 본 발명에 따른 자동 음성안내방법의 블록도.

도 4는 본 발명에 따른 자동 음성안내 시스템의 초지향성 스피커의 실시 예.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

10 : 음성안내 단말기 11 : SMPS(Switching Mode Power Supply)

12 : 지그비 센서모듈 13 : 음원 재생모듈

14 : 외부 오디오 입력부 15 : 멀티플렉서

16 : 신호처리모듈 17 : 스위치

20 : 초지향성 스피커 30 : 모니터

Claims

자동 음성안내 시스템에 있어서,

SMPS(11)를 통해 음성안내 단말기(10)에 전원이 공급되고, 상기 음성안내 단말기(10) 외부 일측에 구비되는 지그비 센서모듈(12)을 통해 사람이 감지되면, 인터페이스로 연결되는 멀티플렉서(15)에서 상기 지그비 센서모듈(12)의 감지에 의해 음성안내 단말기(10) 내부의 음원 재생모듈(13) 또는 외부 오디오 입력부(14) 중 어느 하나의 입력신호를 스위치(17)에 의해 선택하여 출력하고, 상기 출력되는 신호는 신호처리모듈(16)를 거쳐 초지향성 스피커(20)을 통해 초음파를 발생시키는 것을 특징으로 하는 자동 음성안내 시스템.
제 1항에 있어서,

상기 지그비 센서모듈(12)은 관리자의 모니터(30)로 신호를 전송하여 사람의 감지여부와 음성안내 단말기(10)의 작동상태를 모니터링 하는 것을 특징으로 하는 자동 음성안내 시스템.
제 1항에 있어서,

상기 지그비 센서모듈(12)은 전면에 구비되는 적외선 센서에 의해 좌우 95°범위 내에서 사람을 인식하는 것을 특징으로 하는 자동 음성안내 시스템.
자동 음성안내방법에 있어서,

음성안내 단말기(10) 내부에 구비되는 SMPS(11)를 통해 상기 음성안내 단말기(10)에 전원을 공급하는 단계(S10)와;

상기 음성안내 단말기(10) 외부 일측에 구비되는 지그비 센서모듈(12)을 통해 사람의 감지유무를 확인하는 단계(S20)와;

상기 지그비 센서모듈(12)과 인터페이스로 연결되는 멀티플렉서(15)에서 상기 지그비 센서모듈(12)의 감지시, 음성안내 단말기(10) 내부의 음원 재생모듈(13) 또는 외부 오디오 입력부(14) 중 어느 하나의 입력신호를 스위치(17)에 의해 선택되어 출력하는 단계(S30)와;

상기 출력되는 신호는 신호처리모듈(16)을 거쳐 초지향성 스피커(20)를 통해 초음파를 발생시켜, 사람에게 음성안내를 실행하는 단계(S40)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 음성안내방법.
제 4항에 있어서,

상기 초지향성 스피커(20)의 초음파는 일차적으로 공기 중에 초음파 진동을 발생시키고, 발생된 초음파가 공기 중에서 비선형적으로 상호 간섭하여 이차적으로 가청음을 발생시키는 것을 특징으로 하는 자동 음성안내방법.