KR20090127792A - Ｒｆｉｄ를 이용한 실시간 위치 추적 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

RFID를 이용한 실시간 위치 추적 장치 및 그 방법이 개시된다. RFID를 이용한 실시간 위치 추적 장치는 RFID 태그로부터 태그 신호를 수신하는 복수 개의 RFID 리더들로부터 상기 태그 신호의 제1 수신 정보를 획득하는 제1 수신 정보 획득부, 상기 제1 수신 정보에 기초하여 상기 복수 개의 RFID 리더들 중에서 적어도 3개 이상의 RFID 리더들을 포함하는 RFID 리더 그룹을 선택하는 리더 그룹 선택부, 및 상기 선택된 RFID 리더 그룹 내의 RFID 리더들로부터 획득한 상기 제1 수신 정보에 기초하여 상기 RFID 태그의 위치를 계산하는 위치 계산부를 포함한다.
RFID, 위치 추적, 기준 신호, RSSI, TDoA

Description

ＲＦＩＤ를 이용한 실시간 위치 추적 장치 및 그 방법{METHOD AND APPARATUS FOR REAL TIME LOCATION TRACKING USING RFID}
본 발명은 RFID를 이용한 실시간 위치 추적 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 RFID 태그를 부착한 물체의 위치를 실시간으로 측정할 수 있도록 하는 RFID를 이용한 실시간 위치 추적 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명은 지식경제부 및 정보통신연구진흥원의 IT 성장동력기술개발의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호 : 2008-S-040-01, 과제명 : 실시간 위치 추적 기술 개발].
RFID(Radio Frequency IDentification)는 물체나 동물 또는 사람 등을 식별하기 위하여 전자기 스팩트럼 부분의 무선 주파수 내에 전자기 또는 정전기 커플링 사용을 통합한 기술이다. RFID는 바코드를 대체할 기술로서 산업계에서의 사용이 점차 늘어나고 있다. RFID의 장점은 직접 접촉을 하거나 가시 대역상에서 스캐닝을 할 필요가 없다는 점이다.
RFID 시스템은 안테나(antenna), 리더(reader), 그리고 태그(tag)를 포함하여 구성된다. 안테나는 무선 주파수 신호를 전송하기 위하여 사용된다. 태그가 활 성화되면, 태그는 저장하고 있던 데이터를 송신 안테나로 전송한다. 수신 안테나는 리더에 연결되어 태그로부터 데이터를 수신함으로써, RFID를 이용한 데이터의 전송이 이루어 진다.
종래의 RFID를 이용한 위치 추적은 주로 GPS(Global Positioning System) 혹은 이동 통신망의 기지국 위치 정보에 기초하여 이루어진다. 또한 일반적으로 리더와 태그 사이 또는 리더와 리더 사이의 양방향 통신에 기초하여 위치 추적이 수행된다.
GPS는 신호 반경이 넓고, 위성을 통한 안정적인 서비스가 가능하지만, 서비스 대상 지역이 실외로 한정되어 있고, 보안상의 이유로 인하여 위성 자체에서 오차를 내포하고 있어 정밀도가 떨어진다. 또한 GPS 모듈은 전력소모가 많고, cold start로 인해 처음 위치를 찾기까지 걸리는 시간이 길다는 문제점이 있다. 이동 통신망의 기지국을 이용한 위치 추적 기술은 기지국의 위치에 따라 오차범위가 수백m에서 수km에 이른다는 문제점이 있다.
또한, 종래의 RFID 위치 측정 시스템은 이동하는 임의의 물체에 부착되는 태그, 특정 지역에 고정 형태로 설치되는 다수의 리더, 및 다수의 태그/리더에서 각각 전송되는 신호(시간 정보 포함)를 기초로 물체의 위치를 계산하는 컴퓨터를 포함하여 구성되고, 위치 측정 방식에 있어서 단방향 측정 방식과 양방향 측정 방식으로 크게 분류된다.
단방향 측정 방식은 태그에서 신호를 송신하고, 이를 수신하는 다수의 리더가 도달된 정보(예를 들어 시간, 각도, 전력량 등)를 서버에 전송하면 서버는 도달 정보의 차이를 기반으로 태그의 위치를 계산하거나, 다수의 리더가 태그에게 신호를 송신함으로써 태그의 위치를 계산한다. 반면, 양방향 측정 방식은 다수의 리더와 태그 사이의 신호 교환을 통해 태그의 위치를 계산하는 프로세스이다.
단방향 측정 방식은 양방향 측정 방식에 비해 상대적으로 그 구성이 매우 간단하고, 단방향으로 신호를 송출한다는 점에서 전력 소모가 적다는 장점이 있다. 그러나 정확한 태그의 위치 측정을 위해서는 리더 간의 동기화 문제를 극복하여야 하는 문제점이 있다. 양방향 측정 방식은 시스템이 복잡하고 태그 및 리더의 전력 소모가 큰 단점이 있다.
본 발명의 목적은 RFID를 이용한 위치 추적에 있어서 불필요한 계산 과정 및 전력 소모를 줄이는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 RFID를 이용한 위치 추적에 있어서, 별도의 장치를 이용하지 않고 RFID 리더간의 동기화를 이루는 것이다.
상기의 목적을 이루고 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 RFID 태그로부터 태그 신호를 수신하는 복수 개의 RFID 리더들로부터 상기 태그 신호의 제1 수신 정보를 획득하는 제1 수신 정보 획득부, 상기 제1 수신 정보에 기초하여 상기 복수 개의 RFID 리더들 중에서 적어도 3개 이상의 RFID 리더들을 포함하는 RFID 리더 그룹을 선택하는 리더 그룹 선택부, 및 상기 선택된 RFID 리더 그룹 내의 RFID 리더들로부터 획득한 상기 제1 수신 정보에 기초하여 상기 RFID 태그의 위치를 계산하는 위치 계산부를 포함하는 RFID를 이용한 실시간 위치 추적 장치를 제공한다.
본 발명의 일측에 따르면, RFID 태그에서 전송된 태그 신호의 제1 수신 정보를 복수 개의 RFID 리더들로부터 수신하는 단계, 상기 제1 수신 정보에 기초하여 상기 복수 개의 RFID 리더들 중에서 적어도 3개 이상의 RFID 리더들을 선택하고, 상기 선택된 RFID 리더들을 포함하는 RFID 리더 그룹을 선정하는 단계, 상기 선택된 RFID 리더 그룹 내의 RFID 리더들로부터 수신한 상기 제1 수신 정보에 기초하여 상기 RFID 태그의 위치를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 RFID를 이용한 실시간 위치 추적 방법이 제공된다.
본 발명에 따르면, RFID를 이용하여 위치 추적을 함에 있어 불필요한 계산 과정 및 전력 소모가 줄어들게 된다.
본 발명에 따르면, RFID를 이용한 위치 추적에 있어서, 별도의 장치를 이용하지 않고 RFID 리더간의 동기화가 가능하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 RFID를 이용한 실시간 위치 추적 장치의 상세한 구성을 도시한 블록도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 RFID를 이용한 실시간 위치 추적 장치(100)는 제1 수신 정보 획득부(110), 리더 그룹 선택부(120), 및 위치 계산부(130)를 포함한다. 여기서, 본 발명의 일실시예에 따르면, RFID를 이용한 실시간 위치 추적 장치(100)는 제어부(140) 및 제2 수신 정보 획득부(150)를 더 포함할 수 있다. 이하, 각 구성 요소 별로 그 기능을 상술하기로 한다.
제1 수신 정보 획득부(110)는 RFID 태그로부터 태그 신호를 수신하는 복수 개의 RFID 리더들로부터 태그 신호의 제1 수신 정보를 획득하고, 리더 그룹 선택부(120)는 제1 수신 정보에 기초하여 복수 개의 RFID 리더들 중에서 적어도 3개 이상의 RFID 리더들을 포함하는 RFID 리더 그룹을 선택한다.
RFID 태그는 RFID 태그가 부착된 물체의 위치 추적을 위해 태그 신호를 복수 개의 RFID 리더들로 전송한다. 이 때, RFID 태그는 주기적으로 태그 신호를 RFID 리더로 송신할 수 있다.
태그 신호를 수신한 복수 개의 RFID 리더들은 수신된 태그 신호에 대한 제1 수신 정보를 생성하고, 이를 RFID를 이용한 실시간 위치 추적 장치(100)로 전송한다. 제1 수신 정보 획득부(110)는 제1 수신 정보를 획득하고, 리더 그룹 선택부(120)는 제1 수신 정보에 기초하여 복수 개의 RFID 리더들 중에서 적어도 3개 이상의 RFID 리더들을 포함하는 RFID 리더 그룹을 선택한다. RFID 리더 그룹은 RFID 태그의 위치를 추적하기 위해 이용되는 RFID 리더들의 집단을 의미한다.
본 발명의 일례에 따르면, 위치 계산부(130)는 삼각 측량법을 이용하여 RFID 태그의 위치를 추적할 수 있으므로, 리더 그룹 선택부(120)는 제1 수신 정보를 전송하는 복수 개의 RFID 태그 중에서 적어도 3개 이상의 RFID 리더들을 포함하는 리더 그룹을 선택할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 제1 수신 정보는 복수 개의 RFID 리더들이 RFID 태그로부터 태그 신호를 수신하는 시각에 대한 제1 수신 시간 값을 포함하고, 리더 그룹 선택부(120)는 제1 수신 시간 값이 작은 순서에 따라 RFID 리더 그룹을 선택할 수 있다.
제1 수신 시간 값은 RFID 리더가 태그 신호를 수신하는 시점에서의 시간 값을 의미하는데, 제1 수신 시간 값이 작을수록 RFID 리더는 태그 신호를 전송한 RFID 태그로부터 가까운 곳에 위치하게 되고, RFID 태그와의 위치가 가까울수록 보 다 정확한 위치 측정이 가능하므로, 리더 그룹 선택부(120)는 제1 수신 시간 값이 작은 순서에 따라서 적어도 3개 이상의 RFID 리더들을 그룹핑(grouping)하여 리더 그룹으로 선택할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 제1 수신 정보는 수신된 태그 신호의 제1 에너지 값을 포함하고, 리더 그룹 선택부(120)는 제1 에너지 값이 큰 순서에 따라 RFID 리더 그룹을 선택할 수 있다.
제1 에너지 값은 RFID 리더가 태그 신호를 수신하는 시점에서의 태그 신호의 에너지 값을 의미하는데, 본 발명의 일례에 따르면, 제1 에너지 값은 수신된 태그 신호의 세기(intensity), 에너지 추정 알고리즘에 따라 추정된 에너지 값 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제1 에너지 값이 클수록 RFID 리더는 태그 신호를 전송한 RFID 태그로부터 가까운 곳에 위치하게 되고, RFID 태그와의 위치가 가까울수록 보다 정확한 위치 측정이 가능하므로, 리더 그룹 선택부(120)는 제1 에너지 값이 큰 순서에 따라서 적어도 3개 이상의 RFID 리더들을 그룹핑(grouping)하여 리더 그룹으로 선택한다.
위치 계산부(130)는 선택된 RFID 리더 그룹 내의 RFID 리더들로부터 획득한 제1 수신 정보에 기초하여 RFID 태그의 위치를 계산한다.
상기 언급한 바와 같이, 제1 수신 정보는 RFID 리더 그룹 내의 적어도 3개 이상의 RFID 리더들이 RFID 태그로부터 태그 신호를 수신하는 시각에 대한 제1 수신 시간 값 및 수신된 태그 신호의 제1 에너지 값 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 본 발명의 일례에 따르면, 위치 계산부(130)는 RFID 리더가 태그 신호를 수 신하는 시점에서의 시간 값을 기초로 ToA(Time of Arrival) 알고리즘을 이용하여 태그의 위치를 계산할 수 있고, RFID 리더가 태그 신호를 수신하는 시점에서의 태그 신호의 에너지 값을 기초로 RSSI(Received Signal Strength Indication) 알고리즘을 이용하여 RFID 태그의 위치를 계산할 수 있다. 이 때, RFID 태그의 위치 추적의 전재로서, 복수 개의 RFID 리더 간에는 동기화가 이루어져 있다고 가정한다.
이와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 RFID를 이용한 실시간 위치 추적 장치(100)는 RFID 태그의 위치 추적에 있어, 태그 신호를 수신하는 복수 개의 RFID 리더들로부터 수신된 제1 수신 정보를 모두 이용하지 않고, 선택된 리더 그룹내의 RFID 리더들로부터 수신된 제1 수신 정보만을 이용함으로써, 불필요한 계산 과정 및 전력 소모를 줄일 수 있게 된다.
상기 언급한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따르면, RFID를 이용한 실시간 위치 추적 장치(100)는 제어부(140) 및 제2 수신 정보 획득부(150)를 더 포함할 수 있다.
제어부(140)는 제1 수신 정보에 기초하여 리더 그룹 선택부(120)에서 선택된 RFID 리더 그룹에서 하나의 기준 RFID 리더를 선택하고, 기준 RFID 리더가, 상기 RFID 리더 그룹 중에서 상기 기준 RFID 리더를 제외한 다른 RFID 리더들인 구성원 RFID 리더들로 기준 신호를 송신하도록 제어한다.
RFID 태그의 위치를 정확하게 측정하기 위해서는 위치 측정에 이용되는 RFID 리더들간에 동기화가 이루어져야 하는데, 본 발명의 일실시예에 따른 RFID를 이용한 실시간 위치 추적 장치(100)는 RFID 리더들 간의 동기화를 위해 별도의 장 치를 채용하지 않고, 제어부(140)에 의하여 RFID 리더들을 동기화 할 수 있다.
우선, 제어부(140)는 제1 수신 정보에 기초하여 리더 그룹에서 하나의 기준 RFID 리더를 선택한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 제1 수신 정보는 복수 개의 RFID 리더들이 상기 태그 신호를 수신하는 시각에 대한 제1 수신 시간 값을 포함하고, 제어부(140)는 제1 수신 시간 값이 최소인 RFID 리더를 기준 RFID 리더로 선택할 수 있다. 즉, 제1 수신 정보가 제1 수신 시간 값을 포함하는 경우, 리더 그룹 선택부(120)는 제1 수신 시간 값이 작은 순서에 따라 RFID 리더 그룹을 선택할 수 있고, 이 경우, 제어부(140)는 RFID 리더 그룹 내의 RFID 리더들 중에서 최소의 제1 수신 시간 값이 포함된 제1 수신 정보를 전송한 RFID 리더를 기준 RFID 리더로 선택할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 제1 수신 정보는 수신된 태그 신호의 제1 에너지 값을 포함하고, 제어부(140)는 제1 에너지 값이 최대인 RFID 리더를 기준 RFID 리더로 선택할 수 있다. 즉, 제1 수신 정보가 제1 에너지 값을 포함하는 경우, 리더 그룹 선택부(120)는 제1 에너지 값이 큰 순서에 따라 RFID 리더 그룹을 선택할 수 있고, 이 경우, 제어부(140)는 RFID 리더 그룹 내의 RFID 리더들 중에서 최대의 제1 에너지 값이 포함된 제1 수신 정보를 전송한 RFID 리더를 기준 RFID 리더로 선택할 수 있다.
다음으로, 제어부(140)는 기준 RFID 리더가 RFID 리더 그룹 중에서 자신을 제외한 나머지 RFID 리더들인 구성원 RFID 리더들로 기준 신호를 송신하도록 제어 한다.
기준 신호는 리더간 동기화를 이루기 위하여 기준 RFID 리더에서 송신하는 신호를 의미한다. 구성원 RFID 리더들이 기준 신호를 RFID 태그에서 송신된 태그 신호로 오인하는 것을 방지하기 위해, 기준 신호는 태그 신호와 다른 코드 또는 다른 아이디(ID)를 포함하여 구성된다.
제2 수신 정보 획득부(150)는 상기 RFID 리더 그룹 내의 RFID 리더들로부터 기준 신호의 제2 수신 정보를 획득한다.
이 경우, 본 발명의 일실시예에 따르면, 위치 계산부(130)는 RFID 리더 그룹 내의 RFID 리더들로부터 획득한 제1 수신 정보 및 제2 수신 정보에 기초하여 상기 RFID 태그의 위치를 계산할 수 있다.
위치 계산부(130)는 RFID 리더 그룹 내의 RFID 리더들간의 동기화를 위하여, RFID 리더 그룹 내의 RFID 리더들로부터 획득한 태그 신호의 제1 수신 정보와 기준 신호의 제2 수신 정보의 차이를 계산하고, 상기 차이에 따라 RFID 태그의 위치를 계산할 수 있다. 즉, 기준 신호에 대한 제2 수신 정보를 이용하여 위치 추적을 하는 경우, 별도의 장치를 채용하지 않고 RFID 리더들간의 동기화가 가능해진다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 기준 RFID 리더에서의 제2 수신 정보는 기준 RFID 리더가 기준 신호를 송신하는데 소요되는 지연 시간 값을 포함하고, 구성원 RFID 리더에서의 제2 수신 정보는 구성원 RFID 리더가 기준 신호를 수신하는 시각에 대한 제2 수신 시간 값을 포함할 수 있다.
이 경우, 위치 계산부(130)는 구성원 RFID 리더에 대하여, 제1 수신 시간 값과 제2 수신 시간 값의 시간 차이 값을 계산하고, 기준 RFID 리더에 대하여, 제1 수신 시간 값과 지연 시간 값의 시간 차이 값을 계산한다. 그 후, 위치 계산부(130)는 상기 시간 차이 값들을 이용하여 RFID 태그의 위치를 추적한다. 상기 시간 차이 값은 기준 신호를 기초로 하여 동기화가 이루어진 시간 값이므로, RFID 리더 그룹 내의 RFID 리더들은 동기화가 이루어지게 된다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 기준 RFID 리더에서의 제2 수신 정보는 기준 RFID 리더가 기준 신호를 송신하는 시각에서의 기준 신호의 제2 에너지 값을 포함하고, 구성원 RFID 리더에서의 제2 수신 정보는 수신된 기준 신호의 제2 에너지 값을 포함할 수 있다.
이 경우, 위치 계산부(130)는 구성원 RFID 리더에 대하여, 제1 에너지 값과 수신된 기준 신호의 제2 에너지 값의 에너지 차이 값을 계산하고, 기준 RFID 리더에 대하여, 제1 에너지 값과 기준 신호를 송신하는 시점에서의 기준 신호의 제2 에너지 값의 에너지 차이 값을 계산한다. 그 후, 위치 계산부(130)는 상기 에너지 차이 값들을 이용하여 RFID 태그의 위치를 추적한다. 상기 에너지 차이 값은 기준 신호를 기초로 하여 동기화가 이루어진 시간 값이므로, RFID 리더 그룹 내의 RFID 리더들은 동기화가 이루어지게 된다
본 발명의 일례에 따르면, 시간 차이 값 또는 에너지 차이 값은 RFID 리더 그룹 내의 RFID 리더들에서 계산될 수 있고, 이 경우, 제2 수신 정보 획득부는 계산된 시간 차이 값 또는 에너지 차이 값을 수신할 수 있다. 이 경우, 위치 계산 부(130)는 수신된 시간 차이 값 또는 에너지 차이 값을 이용하여 RFID 태그의 위치를 추적할 수 있다.
상기 언급한 바와 같이, RFID 태그는 태그 신호를 주기적으로 RFID 리더로 송신할 수 있으므로, 본 발명의 일실시예에 따르면, 제1 수신 정보 획득부(110)는 기준 RFID 리더가 선택된 이후에도 RFID 리더 그룹 내의 RFID 리더들로부터 태그 신호에 대한 제1 수신 정보를 획득할 수 있다. 이 경우, 위치 계산부(130)는 RFID 리더 그룹 내의 RFID 리더들로부터 재 수신한 태그 신호의 제1 수신 정보와 기준 신호의 제2 수신 정보를 이용하여 RFID 태그의 위치를 계산할 수 있다.
즉, 기준 RFID 리더가 선택된 이후에 RFID 리더들로부터 태그 신호의 제1 수신 정보를 획득하는 경우, 기준 RFID 리더의 선택 과정 및 기준 신호의 제2 수신 정보의 획득 과정을 생략하고, 기존의 제2 수신 정보를 이용함으로써, RFID 리더들을 동기화할 수 있다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 RFID를 이용한 위치 추적 동작을 도시한 도면이다.
도 2 내지 도 4에서는 도 1의 제어부(140) 및 제2 수신 정보 획득부(150)가 포함된 RFID를 이용한 위치 추적 장치를 이용한 위치 추적 동작에 대해 설명한다. 이하에서 설명하는 위치 계산 장치(Location Processor)는 도 1의 RFID를 이용한 실시간 위치 추적 장치에 대응된다.
도 2는 본 발명의 일례에 따라, RFID 태그가 복수 개의 RFID 리더들로 태그 신호를 송신하는 경우를 도시한 도면이다. 도 2를 통해 알 수 있듯이 RFID 태 그(270)는 복수 개의 RFID 리더들(210 내지 260)로 동일한 태그 신호를 전송한다. 복수 개의 RFID 리더들(210 내지 260)은 태그 신호를 수신하고, 태그 신호를 수신한 시각에 대한 제1 수신 시간 값(또는 수신된 태그 신호의 제1 에너지 값)을 저장하고, 상기 값들을 이용하여 태그 신호에 대한 제1 수신 정보를 생성하여 이를 위치 계산 장치(미도시)로 전송한다.
제1 수신 정보를 획득한 위치 계산 장치(미도시)는 제1 수신 정보에 기초하여 적어도 3개 이상의 RFID 리더 그룹 및 하나의 기준 RFID 리더를 선택한다. 도 2에서는 도시하지 아니하였으나, 본 발명의 일례에 따라, RFID 리더 1(210), RFID 리더 2(220), 및 RFID 리더 6(260)이 RFID 리더 그룹으로 선택되고, RFID 리더 1(210)이 기준 RFID 리더로 선택된다고 가정한다.
도 3은 본 발명의 일례에 따라, 기준 RFID 리더가 구성원 RFID 리더들로 기준 신호를 송신하는 경우를 도시한 도면이다. 상기 언급한 바와 같이 RFID 리더 1(210)이 기준 RFID 리더로, RFID 리더 2(220), 및 RFID 리더 6(260)이 구성원 RFID 리더로 선택되었으므로, RFID 리더 1(210)은 RFID 리더 2(220) 및 RFID 리더 6(260)으로 기준 신호를 송신한다.
이 때, 기준 신호를 수신한 RFID 리더 2(220) 및 RFID 리더 6(260)은 기준 신호를 수신한 시각에 대한 제2 수신 시간 값(또는 수신된 기준 신호에 대한 제2 에너지 값)을 저장한다.
일례로서, RFID 리더 2(220) 및 RFID 리더 6(260)은 저장된 제2 수신 시간 값(또는 수신된 기준 신호에 대한 제2 에너지 값)을 위치 계산 장치(미도시)로 전 송하고, RFID 리더 1(210)은 기준 신호 전송시 소요되는 지연 시간 값(또는 기준 신호 송신시의 기준 신호의 에너지 값)을 위치 계산 장치(미도시)로 전송할 수 있다.
또한, 일례로서, RFID 리더 2(220) 및 RFID 리더 6(260)은 저장된 제2 수신 시간 값(또는 수신된 기준 신호에 대한 제2 에너지 값)과 저장된 제1 수신 시간 값(또는 제1 에너지 값)의 시간 차이 값(또는 에너지 차이 값)을 생성하여, 이를 위치 계산 장치(미도시)로 전송할 수 있고, RFID 리더 1(210)은 지연 시간 값(또는 기준 신호 송신시의 기준 신호의 에너지 값)과 제1 수신 시간 값(또는 제1 에너지 값)의 시간 차이 값(또는 에너지 차이 값)을 계산하고, 계산된 시간 차이 값(또는 에너지 차이 값) 을 위치 계산 장치(미도시)로 전송할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일례에 따라, RFID 태그의 위치를 계산하는 경우를 도시한 도면이다. 위치 계산 장치(미도시)는 RFID 리더 1(210), RFID 리더 2(220), 및 RFID 리더 6(260)로부터 수신한 제1 수신 시간 값(또는 제1 에너지 값), 지연 시간 값(또는 기준 신호 송신시의 기준 신호의 에너지 값), 및 제2 수신 시간 값(또는 제2 에너지 값)을 이용하여 각각의 RFID 리더(210, 220, 260)들을 원점으로 하는 원을 생성하고, 상기 원들의 교차점을 RFID 태그의 위치로 계산한다.
또한, 도 3 및 도 4에는 도시되지 아니하였으나, 본 발명의 일례에 따르면, 기준 RFID 리더는 단순히 기준 신호를 구성원 RFID 리더들로 송신하고, 구성원 RFID 리더들만이 기준 신호에 대한 제2 수신 시간 값(또는 수신된 기준 신호에 대한 제2 에너지 값)을 위치 계산 장치(미도시)로 전송할 수 있다. 이 경우, 위치 계산 장치(미도시)는 구성원 RFID 리더들로부터 수신한 제2 수신 시간 값(또는 수신된 기준 신호에 대한 제2 에너지 값)을 이용하여 RFID 태그의 위치를 계산할 수 있다.
즉, RFID 리더 1(210)이 기준 RFID 리더로, RFID 리더 2(220), RFID 리더5(250), 및 RFID 리더 6(260)이 구성원 RFID 리더로 선택된다고 가정하면, 위치 계산 장치(미도시)는 RFID 리더 2(220), RFID 리더5(250), 및 RFID 리더 6(260)으로부터 기준 신호의 제2 수신 시간 값(또는 수신된 기준 신호에 대한 제2 에너지 값)을 수신하고, 각각의 RFID 리더(220, 250, 260)들을 원점으로 하는 원을 생성하여, 상기 원들의 교차점을 RFID 태그의 위치로 계산할 수 있다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 RFID를 이용한 실시한 위치 추적 방법에 대한 흐름도를 도시한 도면이다. 이하 도 5 및 도 6을 참고하여, 각 단계별로 수행되는 과정을 상술하기로 한다
우선, 단계(S510)에서는 RFID 태그에서 전송된 태그 신호의 제1 수신 정보를 복수 개의 RFID 리더들로부터 수신한다.
RFID 태그는 RFID 태그가 부착된 물체의 위치 추적을 위해 태그 신호를 복수개의 RFID 리더들로 전송한다. 이 때, RFID 태그는 주기적으로 태그 신호를 RFID 리더로 송신할 수 있다.
복수 개의 RFID 리더들은 수신된 태그 신호에 대한 제1 수신 정보를 생성하는데, 단계(S510)에서는 복수 개의 RFID 리더들에서 생성된 제1 수신 정보를 획득한다.
단계(S520)에서는 제1 수신 정보에 기초하여 복수 개의 RFID 리더들 중에서 적어도 3개 이상의 RFID 리더들을 선택하고, 선택된 RFID 리더들을 포함하는 RFID 리더 그룹을 선정한다. RFID 리더 그룹은 아래에서 설명하는 바와 같이 RFID 태그의 위치를 추적하기 위해 이용되는 RFID 리더의 집단을 의미한다.
본 발명의 일례에 따르면, 단계(S540)에서는 삼각 측량법을 이용하여 RFID 태그의 위치를 추적할 수 있으므로, 단계(S520)에서는 제1 수신 정보를 전송하는 복수 개의 RFID 태그 중에서 적어도 3개 이상의 RFID 리더들을 선택하여 리더 그룹을 선정할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 단계(S520)은 제1 수신 정보에 포함된 태그 신호를 수신하는 시각에 대한 제1 수신 시간 값이 큰 순서에 따라 RFID 리더 그룹을 선택할 수 있다.
제1 수신 시간 값은 RFID 리더가 태그 신호를 수신하는 시점에서의 시간 값을 의미하는데, 제1 수신 시간 값이 작을수록 RFID 리더는 태그 신호를 전송한 RFID 태그로부터 가까운 곳에 위치하게 되고, RFID 태그와의 위치가 가까울수록 보다 정확한 위치 측정이 가능하므로, 단계(S520)은 제1 수신 시간 값이 작은 순서에 따라서 적어도 3개 이상의 RFID 리더들을 그룹핑하여 리더 그룹으로 선택할 수 있다.
단계(S530)에서는 RFID 리더 그룹 내의 RFID 리더들로부터 수신한 제1 수신 정보에 기초하여 RFID 태그의 위치를 계산한다.
상기 언급한 바와 같이, 제1 수신 정보는 RFID 리더 그룹 내의 적어도 3개 이상의 RFID 리더들이 RFID 태그로부터 태그 신호를 수신하는 시각에 대한 제1 수신 시간 값을 포함할 수 있다. 본 발명의 일례에 따르면, 단계(S530)에서는 RFID 리더가 태그 신호를 수신하는 시점에서의 시간 값을 기초로 ToA 알고리즘을 이용하여 RFID 태그의 위치를 계산할 수 있다. 이 경우, RFID 태그의 위치 추적의 전재로서, 복수 개의 RFID 리더 간에는 동기화가 이루어져 있다고 가정한다.
이와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 RFID를 이용한 실시간 위치 추적 방법은 RFID 태그의 위치 추적에 있어, 태그 신호를 수신하는 복수 개의 RFID 리더들로부터 수신된 제1 수신 정보를 모두 이용하지 않고, 선택된 리더 그룹내의 RFID 리더들로부터 수신된 제1 수신 정보만을 이용함으로써, 불필요한 계산 과정 및 전력 소모를 줄일 수 있게 된다.
본 발명의 일실시예에 따르면, RFID를 이용한 실시간 위치 추적 방법은 제1 수신 정보에 기초하여 RFID 리더 그룹에서 하나의 기준 RFID 리더를 선택하는 단계(S610), 및 기준 RFID 리더가 RFID 리더 그룹 중에서 기준 RFID 리더를 제외한 다른 RFID 리더들인 구성원 RFID 리더들로 기준 신호를 송신하도록 제어하는 단계(S620) 및 RFID 리더 그룹 내의 RFID 리더들로부터 기준 신호의 제2 수신 정보를 수신하는 단계(S630)을 더 포함할 수 있다.
우선, 단계(S610)에서는 단계(S510)에서 획득한 제1 수신 정보에 기초하여 단계(S520)에서 선택된 RFID 리더 그룹에 포함된 적어도 3개 이상의 RFID 리더들 중에서 하나의 기준 RFID 리더를 선택한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 단계(S610)에서는 제1 수신 정보에 포함된 태그 신호를 수신하는 시각에 대한 제1 수신 시간 값을 포함하고, 제1 수신 시간 값이 최대인 RFID 리더를 기준 RFID 리더로 선택할 수 있다.
단계(S620)에서는 기준 RFID 리더가 상기 RFID 리더 그룹 중에서 상기 기준 RFID 리더를 제외한 다른 RFID 리더들인 구성원 RFID 리더들로 기준 신호를 송신하도록 제어한다.
기준 신호는 리더간 동기화를 이루기 위하여 기준 RFID 리더에서 송신하는 신호를 의미한다. 구성원 RFID 리더들이 기준 신호를 RFID 태그에서 송신된 태그 신호로 오인하는 것을 방지하기 위해, 기준 신호는 태그 신호와 다른 코드 또는 다른 아이디를 포함하여 구성된다.
단계(S630)에서는 RFID 리더 그룹 내의 RFID 리더들로부터 상기 기준 신호의 제2 수신 정보를 수신한다.
이 경우, 단계(S530)은 RFID 리더 그룹 내의 RFID 리더들로부터 획득한 제1 수신 정보 및 제2 수신 정보에 기초하여 상기 RFID 태그의 위치를 계산할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 단계(S530)은 RFID 리더 그룹 내의 RFID 리더들간의 동기화를 위하여, RFID 리더 그룹 내의 RFID 리더들로부터 획득한 태그 신호의 제1 수신 정보와 기준 신호의 제2 수신 정보의 차이를 계산하고, 상기 차이에 따라 RFID 태그의 위치를 계산할 수 있다. 즉, 기준 신호에 대한 제2 수신 정보를 이용하여 위치 추적을 하는 경우, 별도의 장치를 채용하지 않고 RFID 리더들간의 동기화가 가능해진다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 기준 RFID 리더에서의 제2 수신 정보는 기준 RFID 리더가 기준 신호를 송신하는데 소요되는 지연 시간 값을 포함하고, 구성원 RFID 리더에서의 제2 수신 정보는 구성원 RFID 리더가 기준 신호를 수신하는 시각에 대한 제2 수신 시간 값을 포함할 수 있다.
이 경우, 단계(S530)은 구성원 RFID 리더에 대하여, 제1 수신 시간 값과 제2 수신 시간 값의 시간 차이 값을 계산하고, 기준 RFID 리더에 대하여, 제1 수신 시간 값과 지연 시간 값의 시간 차이 값을 계산한다. 그 후, 단계(S530)은 상기 시간 차이 값들을 이용하여 RFID 태그의 위치를 추적한다. 상기 시간 차이 값은 기준 신호를 기초로 하여 동기화가 이루어진 시간 값이므로, RFID 리더 그룹 내의 RFID 리더들은 동기화가 이루어지게 된다.
지금까지 본 발명에 따른 RFID를 이용한 실시간 위치 추적 방법의 실시예들에 대하여 설명하였고, 앞서 도 1에서 설명한 RFID를 이용한 실시간 위치 추적 장치에 관한 구성이 본 실시예에도 그대로 적용 가능하다. 이에, 보다 상세한 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 발명에 따른 RFID를 이용한 실시간 위치 추적 방법은 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 판 독 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), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 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 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 RFID를 이용한 실시간 위치 추적 장치의 상세한 구성을 도시한 블록도이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 RFID를 이용한 위치 추적 동작을 도시한 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 RFID를 이용한 실시한 위치 추적 방법에 대한 흐름도를 도시한 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: RFID를 이용한 실시간 위치 추적 장치
110: 제1 수신 정보 획득부
120: 리더 그룹 선택부
130: 위치 계산부
140: 제어부
150: 제2 수신 정보 획득부

Claims (14)

  1. RFID 태그로부터 태그 신호를 수신하는 복수 개의 RFID 리더들로부터 상기 태그 신호의 제1 수신 정보를 획득하는 제1 수신 정보 획득부;
    상기 제1 수신 정보에 기초하여 상기 복수 개의 RFID 리더들 중에서 적어도 3개 이상의 RFID 리더들을 포함하는 RFID 리더 그룹을 선택하는 리더 그룹 선택부; 및
    상기 선택된 RFID 리더 그룹 내의 RFID 리더들로부터 획득한 상기 제1 수신 정보에 기초하여 상기 RFID 태그의 위치를 계산하는 위치 계산부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 RFID를 이용한 실시간 위치 추적 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 수신 정보는 상기 복수 개의 RFID 리더들이 상기 태그 신호를 수신하는 시각에 대한 제1 수신 시간 값을 포함하고,
    상기 리더 그룹 선택부는 상기 제1 수신 시간 값이 작은 순서에 따라 상기 RFID 리더 그룹을 선택하는 것을 특징으로 하는 RFID를 이용한 실시간 위치 추적 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 수신 정보는 상기 수신된 태그 신호의 제1 에너지 값을 포함하고,
    상기 리더 그룹 선택부는 상기 제1 에너지 값이 큰 순서에 따라 상기 RFID 리더 그룹을 선택하는 것을 특징으로 하는 RFID를 이용한 실시간 위치 추적 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 수신 정보에 기초하여 상기 RFID 리더 그룹에서 하나의 기준 RFID 리더를 선택하고, 상기 기준 RFID 리더가 상기 RFID 리더 그룹 중에서 상기 기준 RFID 리더를 제외한 다른 RFID 리더들인 구성원 RFID 리더들로 기준 신호를 송신하도록 제어하는 제어부; 및
    상기 RFID 리더 그룹 내의 RFID 리더들로부터 상기 기준 신호의 제2 수신 정보를 획득하는 제2 수신 정보 획득부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 RFID를 이용한 실시간 위치 추적 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 위치 계산부는 상기 RFID 리더 그룹 내의 RFID 리더들로부터 획득한 제1 수신 정보 및 상기 제2 수신 정보에 기초하여 상기 RFID 태그의 위치를 계산하는 것을 특징으로 하는 RFID를 이용한 실시간 위치 추적 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1 수신 정보는 상기 복수 개의 RFID 리더들이 상기 태그 신호를 수신하는 시각에 대한 제1 수신 시간 값을 포함하고,
    상기 제어부는 상기 제1 수신 시간 값이 최소인 상기 RFID 리더를 상기 기준 RFID 리더로 선택하는 것을 특징으로 하는 RFID를 이용한 실시간 위치 추적 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제1 수신 정보는 상기 수신된 태그 신호의 제1 에너지 값을 포함하고,
    상기 제어부는 상기 제1 에너지 값이 최대인 상기 RFID 리더를 상기 기준 RFID 리더로 선택하는 것을 특징으로 하는 RFID를 이용한 실시간 위치 추적 장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 기준 RFID 리더에서의 상기 제2 수신 정보는 상기 기준 RFID 리더가 상기 기준 신호를 송신하는데 소요되는 지연 시간 값을 포함하고,
    상기 구성원 RFID 리더에서의 상기 제2 수신 정보는 상기 구성원 RFID 리더가 상기 기준 신호를 수신하는 시각에 대한 제2 수신 시간 값을 포함하는 것을 특징으로 하는 RFID를 이용한 실시간 위치 추적 장치.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 기준 RFID 리더에서의 상기 제2 수신 정보는 상기 기준 RFID 리더가 상기 기준 신호를 송신하는 시각에서의 상기 기준 신호의 제2 에너지 값을 포함하고,
    상기 구성원 RFID 리더에서의 상기 제2 수신 정보는 상기 수신된 기준 신호의 제2 에너지 값을 포함하는 것을 특징으로 하는 RFID를 이용한 실시간 위치 추적 장치.
  10. RFID 태그에서 전송된 태그 신호의 제 1 수신 정보를 복수 개의 RFID 리더들로부터 수신하는 단계;
    상기 제1 수신 정보에 기초하여 상기 복수 개의 RFID 리더들 중에서 적어도 3개 이상의 RFID 리더들을 선택하고, 상기 선택된 RFID 리더들을 포함하는 RFID 리더 그룹을 선정하는 단계;
    상기 RFID 리더 그룹 내의 RFID 리더들로부터 수신한 상기 제1 수신 정보에 기초하여 상기 RFID 태그의 위치를 계산하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 RFID를 이용한 실시간 위치 추적 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 리더 그룹을 선정하는 단계는 상기 제1 수신 정보에 포함된 상기 태그 신호를 수신하는 시각에 대한 제1 수신 시간 값이 큰 순서에 따라 상기 RFID 리더 그룹을 선택하는 것을 특징으로 하는 RFID를 이용한 실시간 위치 추적 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1 수신 정보에 기초하여 상기 RFID 리더 그룹에서 하나의 기준 RFID 리더를 선택하는 단계; 및
    상기 기준 RFID 리더가 상기 RFID 리더 그룹 중에서 상기 기준 RFID 리더를 제외한 다른 RFID 리더들인 구성원 RFID 리더들로 기준 신호를 송신하도록 제어하는 단계; 및
    상기 RFID 리더 그룹 내의 RFID 리더들로부터 상기 기준 신호의 제2 수신 정보를 수신하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 RFID 태그의 위치를 계산하는 단계는 상기 기준 RFID 리더 및 상기 구성원 RFID 리더들로부터 수신한 상기 제1 수신 정보 및 상기 제2 수신 정보에 기초하여 상기 RFID 태그의 위치를 계산하는 것을 특징으로 하는 RFID를 이용한 실시간 위치 추적 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 기준 RFID 리더를 선택하는 단계는 상기 제1 수신 정보에 포함된 상기 태그 신호를 수신하는 시각에 대한 제1 수신 시간 값이 최대인 상기 RFID 리더를 상기 기준 RFID 리더로 선택하는 것을 특징으로 하는 RFID를 이용한 실시간 위치 추적 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 기준 RFID 리더에서의 상기 제2 수신 정보는 상기 기준 RFID 리더가 상기 기준 신호를 송신하는데 소요되는 지연 시간 값을 포함하고,
    상기 구성원 RFID 리더에서의 상기 제2 수신 정보는 상기 구성원 RFID 리더가 상기 기준 신호를 수신하는 시각에 대한 제2 수신 시간 값을 포함하는 것을 특징으로 하는 RFID를 이용한 실시간 위치 추적 방법.
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