KR20100021791A - 무선랜 기반 ｒｔｌｓ에서의 향상된 룸 구분 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

미리결정된 영역을 가진 건물 내에서 무선 태그를 추적하고 로케이팅하고, 미리 결정된 영역 사이의 구분을 제공하기 위한 무선 로케이션 시스템은, 영역 식별 정보 및/또는 트랜스미터 ID정보를 포함하는 초음파 신호를 전송하기 위해 상기 미리결정된 영역 각각에 위치된 하나 이상의 초음파 트랜스미터를 포함한다. 복수의 무선 태그가 제공되고, 여기서 각각의 무선 태그는 태그 메시지 내의 상기 무선 태그에 의해 수신 및 허용된 최종 영역 식별 정보 및/또는 트랜스미터 ID 정보를 전송한다. 복수의 로케이션 수신기는, 태그로부터의 상기 태그 메시지를 수신하고, 부가적으로 측정된 파라미터와 함께 상기 수신된 태그 메시지를 공통 서버에 기록하기 위해 상기 건물 내에 설치된다. 공통 서버는 각각의 태그 메시지에 의해 기록된 바오 같이 미리결정된 영역 또는 트랜스미터 ID를 사용하여 건물 내의 각각의 무선 태그의 위치를 결정한다.

RTLS, WLAN, 무선랜, 룸구분, 초음파

Description

무선랜 기반 ＲＴＬＳ에서의 향상된 룸 구분 및 그 방법{IMPROVED ROOM SEPARATION IN A WLAN BASED RTLS AND METHOD THEREFORE}

본 출원은 2005년11월 22일, "METHOD AND SYSTEM FOR LACATION FINDING IN A WIRESS LOCAL AREA NETWORK"의 명칭으로 등록된 미국특허 제6,968,194호; 2005년 11월 8일, "WIRELESS LOCAL AREA NETWORK(WLAN) CHANNEL RADIO-FREQUENCY IDENTIFICATION(RFID) TAG SYSTEM AND METHOD THEREFOR"의 명칭으로 등록된 미국특허 제6,963,289호; 및 2006년 8월 8일 "ENHANCED AREA SEPARATION IN WIRELESS LOCATION SYSTEMS AND METHOD"의 명칭으로 출원된 미국출원 제11/466,540호와 연관된 것이다. 전술한 모든 문헌은 동일한 양도인에게 양도되었으며, 이들은 본 명세서에 참조로서 포함된다.

본 발명은 무선랜(WLAN)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자산(asset)의 위치(location) 뿐만 아니라 자산이 위치된 정확한 룸(room) 까지 높은 신뢰도와 정밀도로 실시간으로 제공해주는 무선랜 로케이션 시스템(WLAN location system)에 관한 것이다.

많은 장소에 실시간 로케이션 시스템이 설치되어 있으며, 자산(asset)의 위치를 아는 것뿐만 아니라 정확한 룸 번호까지 소정 시간 내에 높은 신뢰로도 아는 것이 중요하다. 이는 병원 빌딩과 같은 많은 소형의 룸으로 분할된 대형 빌딩 플러워(floor) 영역에서 요구된다.

통상의 WLAN 기반 실시간 로케이션 시스템(RTLS)은 디바이스 위치를 계산하기 위해 라디오파 신호(radio wave signal)를 이용한다. 이는 통상적으로 태그(tag)로부터 전송된 RSSI(remote signal strength indication) 또는 TOA(time of arrival) 측정을 수행한다. 이 신호는 상이한 위치에 있는 여러 위치 수신기 또는 액세스 포인트에 의해 수신되며, 디바이스 위치를 계산하기 위해 특별한 지리학적 및 수학적 알고리즘이 실행된다. 이들 시스템의 보다 상세한 설명은 전술한 특허 출원 문헌에서 발견할 수 있다.

현재 상기 시스템들은 높은 위치 정밀도(1-2m 이내)에 도달할 수 있지만, 이들 시스템들은 정확한 룸 위치/번호를 알기 위한 최적의 해결책을 제공해야하는 과제가 있다. 이런 특징은 "룸 구분(room separation)"으로 언급된다. 따라서, 어떤 방에 위치된 자산은 오류에 의해 벽의 다른 쪽, 다시 말해 인접한 룸으로 표시될 수 있다. 이런 문제는 라디오 신호가 벽을 관통할 수 있기 때문에, 그리고 이 시스템이 벽의 존재에 대해 감지하지 못하기 때문에 기인될 수 있다.

룸 구분에 대한 주된 과제는 다음과 같다.

(1) 약 100%의 룸 구분을 제공해야 할 것, 즉 자산이 잘못된 방에 위치한 것으로 나타날 확율이 극히 낮게 자산의 정확한 룸 위치를 사용자에게 제공할 것;

(2) WLAN 기반 실시간 로케이션 시스템의 아웃도어 로케이션(outdoor location), 텔레메트리(telemetry) 등의 로케이션 성능 및 다른 이점을 유지할 것;

(3) 룸당 최소의 추가 비용으로 전술한 것들을 얻어야 할 것.

"룸 구분"에 대한 통상적인 해결책은 저주파 라디오 통신을 사용하는 것이다. 저주파 트랜스미터(익사이터(exciter)로 불리기도 함)는 룸 번호 정보를 포함하는 비콘 신호(beacon signal)를 주기적으로 전송한다. 태그는 저주파 전송에 의해 트리거되며, 기동(wakes up)하며, 시스템에 익사이터 ID 또는 룸 번호를 보고하는 WLAN 메시지를 전송한다. 익사이터는 룸 입구에 위치되어, 룸으로 가는 모든 태그를 트리거한다. 다른 방식에서, 익사이터는 룸 안쪽의 벽에 위치되고 튜닝되어 그 방사전파(radiation)가 바로 그 룸 내측의 거의 모든 위치에서 수신된다.이들 시스템에 대한 보다 상세한 설명은 전술한 특허 문헌에서 발견할 수 있다.

전술한 시스템은 상기 과제(2)를 해결하는 것이고, 이는 WLAN RTLS와 병합된다. 그러나, 이 시스템은 전술한 과제(3)을 완전히 만족시키기 못하는데, 이는 익사이터의 비용으로 인해 상대적으로 낮은 비용의 해결책을 얻기 힘들다. 게다가, 이 시스템은 (a) 룸의 각각의 지점에서 수신되게 익사이터를 튜닝하는 것은 매우 곤란하고, (b) 룸으로 들어오는 이벤트와 나가는 이벤트를 구별하기 어려워 전체 시스템의 해책을 복잡하게 하므로, 언제나 100%의 룸 구분(과제(1))을 제공하는 것은 아니다.

초음파의 사용은 룸 구분을 제공하는 다른 방법인데, 이는 초음파가 빈 공간에서 자유롭게 퍼지지만 벽은 통과하지 못하기 때문이다. 초음파를 사용하는 현재의 실시간 로케이션 시스템은 태그내의 트랜스미터와, 네트워크에 접속되고 룸 내측의 벽 또는 천장에 부착되는 초음파 수신기를 포함한다. 태그는 일정하게 초음파 신호를 전송하고 수신기는 네트워크로 신호 레벨 및/또는 태그 ID를 수신하며 태그가 전송한 룸을 식별한다. 태그에 의해 전송된 초음파 신호는 동일한 룸 내에 있는 이들 수신기에 의해서만 수신되므로, 정확한 룸을 결정하기 쉽다. 어렵기는 해도 룸 내의 정확한 위치 결정도 가능하다.

이 시스템은 거의 완전한 룸 구분을 제공하므로 과제(1)을 해결할 수 있다. 그러나, 초음파 시스템은 그 자체적으로 고유의 인프라를 요구하는 독립적인 시스템이며, 따라서 상기 과제(2)를 해결할 수 없으며, 로케이션 시스템용의 표준 WLAN 인프라를 사용함으로써 얻어지는 이용자의 이득도 얻어질 수 없다. 게다가, 이 시스템은 WLAN 인프라에 더하여 고유한 인프라를 요구하므로 총체적인 비용이 증가하게 되어 전술한 과제(3)도 해결할 수 없다. 각 방마다 몇개의 수신기가 있어야 하므로 룸당 비용이 상대적으로 많이 든다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 시스템 및 방법 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명에 따른 시스템 및 방법은 WLAN 기반 로케이션 및 서비스외에 초음파 신호를 사용하여 룸 구분을 수행한다. 두 개의 기술이 결합 및 통합된 구조적 방식은 전술한 룸 구분에 대한 모든 요구 또는 과제를 해결하기 위한 효율적인 방법이다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 무선 로케이션 시스템이 기재된다. 무선 로케이션 시스템은 미리결정된 영역을 가진 건물 내에서 무선 태그를 추적하고 로케이팅하여, 미리결정된 영역 사이의 구분을 제공한다. 무선 로케이션 시스템은 영역 식별 정보 및/또는 트랜스미터 ID 정보를 포함하는 초음파 신호를 전송하기 위해 상기 미리결정된 영역 각각에 위치된 하나 이상의 초음파 트랜스미터를 포함한다. 복수의 무선 태그가 제공되고, 여기서 각각의 무선 태그는 태그 메시지 내의 상기 무선 태그에 의해 수신 및 허용된 최종 영역 식별 정보 및/또는 트랜스미터 ID 정보를 전송한다. 복수의 로케이션 수신기 및/또는 WLAN 액세스 포인트는, 부가적으로 측정된 파라미터와 함께, 태그로부터의 상기 태그 메시지를 수신하고, 상기 수신된 태그 메시지를 공통 서버에 기록하기 위해 상기 건물 내에 설치된다. 서버는 각각의 태그 메시지에 의해 기록된 바와 같이 미리결정된 영역 또는 트랜스미터 ID 를 사용하여 건물 내의 각각의 무선 태그의 위치를 결정한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 미리결정된 영역을 가진 건물 내에서 무선 태그를 추적하고 로케이팅하고, 미리 결정된 영역 사이의 구분을 제공하기 위한 방법이 제공된다. 이 방법은, 상기 무선 태그를 로케이팅하기 위해 상기 건물 내에 설치된 로케이션 수신기 및/또는 WLAN 액세스 포인트를 제공하는 단계; 상기 미리결정된 영역 각각에 하나 이상의 초음파 트랜스미터를 설치하는 단계; 상기 미리결정된 영역 각각에 상기 하나 이상의 초음파 트랜스미터 각각에 의해 초음파 신호를 전송하는 단계 - 상기 초음파 신호 각각은 상기 미리결정된 영역 각각에 갇쳐지고, 상기 전송된 초음파 신호는 영역 식별 정보 및/또는 또는 트랜스미터 ID 중 적어도 하나를 가짐 - ; 상기 미리결정된 영역 내의 하나 이상의 초음파 수신기의 커버리지 범위 내의 무선 태그에 의해 영역 식별 정보 및/또는 또는 트랜스미터 ID 중 하나 이상을 가진 초음파 신호를 수신하는 단계; 및 커버리지 범위 내에서 상기 무선 태그에 의해 태그 메시지를 전송하는 단계 - 상기 태그 메시지는 상기 무선 태그에 의해 수신 및 허용된 최종 식별 정보(영역 식별 정보 및/또는 트랜스미터 ID 정보)및 무선 태그 식별 데이터를 포함함 -;를 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 무선 태그가 제공된다. 무선 태그는, 영역 식별 정보 및/또는 트랜스미터 ID 정보를 가진 초음파 신호를 수신하기 위한 초음파 수신기 모듈을 포함한다. 트랜스미터는 무선 태그에 의해 수신 및 허용된 영역 식별 정보 및/또는 트랜스미터 ID 정보와 상기 무선 태그의 식별 번호를 전송하기 위해 제공된다. 메모리는 적어도 하나의 식별 번호(영역 및/또는 트랜스미터 ID)를 저장하기 위해 제공된다. 마이크로프로세서는 메모리, 초음파 수신기 모듈 및 트랜스미터에 결합된다. 파워서플라이는 상기 무선 태그의 회로에 전력을 공급하기 위해 제공된다.

본 발명은 이하의 도면을 참조로 한 상세한 설명을 통해 보다 명확하게 이해될 수 있다.

본 발명에 따르면, 본 발명은 "룸 구분"을 위한 3가지 과제를 충족한다. 본 발명에서, 초음파 신호를 시스템에 도입함으로써 100%에 가까운 룸 구분이 얻어진다. 이 시스템은 WLAN 실시간 로케이션 시스템에 기초함에 따라 현존하는 인프라의 사용, 로케이션 정밀도, WLAN 기반 서비스, 및 텔레메트리의 사용을 포함하는 WLAN 로케이션 시스템의 모든 이점을 유지할 수 있다. 태그에 요구된 추가적인 구성요소도 많지 않고, 초음파 트랜스미터 유닛의 가격이 낮고 구조가 간단하며, 현존하는 네트워크 인프라를 사용함으로써, 룸에 대한 전체 비용도 낮다. 본 발명은 구현이 간단하고 효율적이다. 본 발명은 구현에 있어서 전술한 이점을 제공하고, 현존하는 구성요소에 대한 최소의 추가 비용으로 WLAN 로케이션 시스템에 자연스럽게 결합되어, 태그의 배터리 수명에도 작은 영향만을 끼친다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다. 도면 및 상세한 설명에 서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 부호로 나타낸다.

도면을 참조하면, 본 발명의 무선 네트워크(100)의 일 실시예가 도시된다. 네트워크(100)는 자산의 실시간 위치와, 자산이 위치된 정확한 룸까지 소정 시간에 높은 신뢰도와 정밀도로 제공하는 무선 로케이션 시스템이다.

네트워크(100)는 표준 무선 태그(102)를 사용한다. 도 1에서, 6개의 상이한 태그(102)가 도시되었다. 그러나, 이는 예시적인 것으로 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 일 실시예에 따르면, 태그(102)는 WLAN 기반 태그이다. 그러나, 본 발명은 태그(102)뿐만 아니라 네트워크에서 동작되는 어떠한 표준 무선 클라이언트로도 구현될 수도 있다. 설명을 명확하게 하기 위해, 본 명세서에서 태그(102)에 대한 리퍼런스는 WLAN 모바일 유닛 또는 WLAN 표준 클라이언트에 적용한 것으로 한다.

무선 로케이션 시스템(104)에는 태그(102)가 사용된다. 무선 로케이션 시스템은 WLAN 기반 로케이션 시스템 등 일 수 있다.다른 타입의 무선 로케이션 시스템이 본 발명의 범위 내에서 사용될 수도 있다. 이하 설명에서는 WLAN 기반 시스템에 대해서 설명한다. 그러나, 이는 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 무선 로케이션 시스템(104)무선 로케이션 시스템(104)는, 맵 A의 도처에 위치되어 태그(102)에 의해 전송된 메시지를 수신하는 복수의 로케이션 수신기 및/또는 액세스 포인트(110)를 사용한다. 그러나, 전술했던 바와 같이, 룸 구분에 문제점이 있다. 각각의 태그(100)의 위치는, 각각의 태그(100)에 대해 이들 위치 수신기 및/또는 액세스 포인트(102)에 의해 기록된 정보 에 기초하여, 이들 위치 수신기 및/또는 액세스 포인트(102)에 접속된 서버(도 1에서는 미도시됨)에 의해 계산된다. 전술했던 바와 같이, 이 위치는 RF 라디오 신호로 측정된 파라미터에 기반해서만 계산될 수 있는데, 이는 잘못된 룸에 있는 것으로 판단할 확률이 있다.

이런 룸 구별의 이슈를 해결하기 위해, 각각의 태그(102)는 초음파 수신기 모듈(106)(도 3 참조) 내에 통합된다. 초음파 트랜스미터(108)에 의해 전송된, 룸 및/또는 트랜스미터 ID 번호를 포함하는 초음파 신호(US)에 의해 일단 트리거되면, 태그(102)는 룸 및/또는 트랜스미터 ID를 포함하는 WLAN 라디오 메시지(RM)를 네트워크(100)로 전송하고, 특정 태그(102)를 특정 룸에 연관짓는다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 하나 또는 그 이상의 초음파 기반 트랜스미터(108)가 룸 안쪽에 위치되어 룸 ID(예를 들면, Area #1, Area #2 등) 또는 다른 식별 정보(예를 들면, 트랜스미터 ID)를 포함하는 초음파 신호를 주기적으로 전송한다. 초음파(US)의 비투과성(non penetrating nature)으로 인해, 태그(102)는 태그(102)가 위치된 룸에 배치된 트랜스미터(108)의 초음파 신호(US)에 의해서만 트리거된다. 초음파 신호(US)는 룸의 벽을 통과할 수 없고, 따라서 룸 외측의 태그(102)는 트리거되지 않는다. 폐쇄된 공간 내측에서의 초음파(US)의 도파(propagation) 특성으로 인해, 초음파는 룸 내측의 어떤 위치나 어떤 각도에서도 태그(102)에 의해 수신될 수 있다. 도 1에서, 초음파 신호(US)가 룸의 입구/출구 반대쪽 상의 태그(102)를 트리거링하는 것을 방지하기 위해, 문은 룸의 입구/출구 영역에 사용된다. 따라서 도 2의 Area #2 내의 태그 #2는 Area #1 내의 트랜스미 터(108)에 의해 전송된 초음파 신호(US)를 수신하지 않는다.

태그(102)는 태그(102)에 의해 수신된 복수의 초음파 신호의 TOA(time of arrival)를 측정할 수 있으며, 정보는 TDOA(time difference of arrival)를사용하여 정확한 로케이팅을 수행하기 위해 로케이션 서버에 의해 사용될 수 있다. 초음파 신호 TOA와 LF 신호 TOA를 +/- 1msec 내에서 측정하고, 하나의 트랜스미터로부터 전송된 두 신호 모두는 트랜스미터(108)로부터 태그(102) 까지의 거리를 계산할 수 있게 한다.

네트워크(100)의 중대한 이점은 룸 및/또는 ID 및 태그 ID를 전송하기 위해 네트워크(102)가 태그(102)의 백본 WLAN 접속가능성(connectivity) 이용할 수 있다는 점이다. 따라서, 네트워크(100)는 다른 어떤 추가적인 네트워크 접속가능성이나 초음파 유닛에 대한 새로운 네트워크 인프라를 요구하지 않는다.

네트워크(100)의 다른 실시예에서, WLAN 기반 시스템(104)의 위치 정밀도를 증가시키는 것이 가능하고, 자산이 위치된 룸에 대한 정보를 제공할 수 있다. 트랜스미터(108)이 전송한 전송 ID는 자산의 위치 좌표를 정의된 영역(즉, 정의된 룸 영역)으로 한정하고, 따라서 전송된 ID는 전송된 ID의 정의된 룸 영역 이외의 좌표내 결과인 위치 계산 결과를 제거할 수 있다. 다른 실시예에서, 이 추가적인 정보는, 룸 정보가 플로워 정보의 서브셋이기 때문에, 잘못된 플로워(플로워 구분) 내의 자산을 검출하는 것을 회피하기 위해 사용될 수 있다. 이 방법의 다른 실시예에서, 룸 및/또는 트랜스미터 ID 정보는 일부 WLAN 위치 수신기(110)의 판독을 여과 하는데 이용될 수 있다. 이 방식의 에러 팩터들(특정 장소 수신기에 대한 간섭 등)은 제거될 수 있으며, WLAN 시스템(104)에 의해 계산된 전체적인 위치 좌표는 보다 정밀할 수 있다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 있어서, 태그(102)는 하나 또는 그 이상의 초음파 마이크로폰(112)을 포함한다. 초음파 마이크로폰(112)은 수신된 초음파 신호(US)로부터 데이터를 검색할 수 있는 초음파 수신기 모듈(106)에 접속된다. 초음파 신호(US)로부터 전송된 ID는 마이크로프로세스(120)로 송신된다. 공중에서의 주기적인 초음파 신호(US)는 트랜스미터(114)를 트리거하고, 트랜스미터(114)는 WLAN 기반 로케이션 시스템(104)을 통해 연관 정보(예를 들면, 룸 ID 및/또는 트랜스미터 ID)를 전송할 수 있다. 대안적으로, 이 정보는 태그(102)의 메모리(116)에 저장되어, 태그(102)의 WLAN 전송의 다음 세션에서 전송될 수 있다. 통상적으로, WLAN 전송 신호는 미리결정된 시간간격으로 주기적으로 전송되고, 브로드캐스트 어드레스, 시퀀스 넘버 및 태그 ID와 텔레메트리 정보를 포함한 태그에 연관된 정보를 더 포함할 수 있다. 전송 신호는 최소한 메모리(116)로부터 검색된 태그(102)와 연관된 식별 번호를 포함하며, 메모리는 마이크로 프로세서(120)의 명령어 및 데이터를 더 저장할 수 있다.

센서 회로(122)는 외부 센서 커넥터(124) 또는 내부 센서(126)로부터 신호를 수신하기 위해 신호 프로세서(120)에 결합될 수도 있으며, 배터리 상태 모니터링 회로(128)는 파워서플라이(130)의 강도를 지시하기 위해 신호 프로세서(120)에 결합될 수도 있다. 배터리 상태 모니터링 회로(128)와 센서 회로(122)는 WLAN 기반 로케이션 시스템(104) 내의 위치 수신기 및/또는 액세스 포인트(110)에 태그 ID와 함께 전송될 수 있는 정보를 신호 프로세서(120)에 제공한다.

스니퍼 회로(sniffer circuit)는 WLAN 채널이 비었는지(clear)의 여부를 결정하기 위해 포함될 수 있다. WLAN 채널이 비어있다면, 전송 신호는 미리결정된 시간에서 전송되고, 그렇지 않으면 전용 WLAN에 의해 채용된 전용 WLAN 스펙으로 기술된 바와 같은 백오프(back-off) 알고리즘이 적용되어, 신호는 채널이 비어질 때 순차적으로 전송된다. 대안적으로, 스니퍼 회로(132)는 생략될 수 있으며, 이 경우 전송 신호는 비표준 코드 시퀀스 또는 비표준 프리엠블을 사용하여 표준 WLAN 신호와 구별될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에서, 태그(102)는 초음파 신호(US)를 수신하기 위해, 기 존재하는 저주파 수신기(134)(전술한 익사이터 해결책에서 사용된 것과 같음)(134)를 사용할 수 있는데, 이는 저주파 수신기(134)가 통상적으로 동일한 주파수 범위(40khz~200khz)에서 동작하기 때문이다. 마이크로폰(112)과 저주파 수신기(134)의 저주파 안테나(134A) 모두는 저주파 수신기(134)의 두 개의 안테나로서 병렬로 접속될 수 있으며, 태그(102)는 모든 옵션을 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 태그(102)는 전송측에서 초음파 신호(US)와 동기화되는 저주파 라디오 신호에 의해 트리거될 수 있다. 이 실시예에서, 초음파는 라디오파에 비해 전파속도가 낮기 때문에, 동기화는 라디오파와 초음파(US) 사이의 시간 지연도를 측정함으로써 태그(102)와 트랜스미터(108) 사이의 범위를 계산하는데 이용될 수 있다. 이 정보는 WLAN 기반 로케이션 시스템(104)을 통해 전 송될 수 있으며, 룸 내측의 향상된 위치선정과 같은 다양한 위치선정 목적으로 이용될 수 있다. 어느 경우에 있어서도, 태그(102) 내에 초음파 수신기를 가지는 반면 초음파 트랜스미터를 갖지 않으므로, 태그(102)가 전력 감응 장치(power sensitive device)인 한, 전력소모가 낮고 배터리 수명이 향상된다.

시스템의 다른 실시예에서, 태그(102)는 수신 윈도우(receiving window)를 포함할 수 있으며, 여기서 저주파 수신가(134)가 주기적으로 활성화되고 초음파 신호의 존재를 검출한다. 저주파 수신기(134)는 휴기상태(idle)(절전모드) 또는 완전한 전원 다운 상태에서 활성화된다. 이 특성은 태그(102)의 전체 전력 소모를 감소하여 배터리 수명을 향상하기 위해 사용될 수 있다. 이 특성의 중대한 점은 초음파의 신호의 느린 전파로 인해, 메시지의 수신은 태그(102)에게는 전력 소비라는 점이다.

본 발명의 다른 실시예에서, 저주파 익사이터는 많은 룸은 가진 영역의 입구/출구에 위치될 수 있고, 영역을 출입할 때 태그(102) 내의 초음파 수신기(106)를 활성화/비활성화하기 위해(혹은 주기적인 수신 간격으로 활성화/비활성화 하기 위해) 사용될 수 있다. 이는 태그의 배터리 수명을 향상하는데 이용되며, 초음파 영역 구분을 요구하는 장소의 섹션에 위치되지 않은 시간 동안, 초음파 수신기(106)는 완전히 비활성화된다. 다른 실시예에서, 익사이터는 초음파 수신기를 활성화/비활성화하기 보다 태그의 초음파 수신 간격을 변경하는데 이용될 수 있다.

본 발명의 다른 실싱예에서, 태그(102)는 그 자신 소유의 무선 네트워크 수신기(양방향 태그)를 갖는다. 다른 수단내의 태그의 위치를 알 수 있게 하는 시스 템(예를 들면 RF 기반 로케이션)에서, 이 시스템은 그 RF 수신기를 통해 명령어를 태그(102)로 송신하여, 초음파 수신기가 초음파 영역 구분을 필요로하는 영역을 출입할 때 초음파 수신기(106)(또는 주기적 수신 윈도우)를 활성/비활성한다.

도 4를 참조하면, 초음파 트랜스미터(108)는 초음파 신호를 주기적으로 전송하기 위해 초음파 변환기(108A)를 포함한다. 마이크로 프로세서(108C)는 초음파 신호(US)가 전송될 때를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 초음파 신호(US)는 그 자신의 데이터 페이로드(payload) 내의 룸 ID 또는 다른 식별 정보(트랜스미터 ID)를 포함한다. 바람직한 실시예에서, 초음파 트랜스미터(108)는 파워서플라이(108)를 포함할 수 있다. 파워서플라이는 벽에 실장된 트랜스미터(108)를 가동하기는 전기 플러그일 수 있으며, 트랜스미터를 동작시키기 위한 전력을 얻는다. 대안적으로, 파워서플라이(108D)는 배터리로부터 구동될 수 있거나, 천장 램프(ceiling lamp)와 같은 전기 네트워크에 직접 접속될 수 있다. 대안적으로, 몇몇의 트랜스미터(108)는 동일한 룸의 내부에 설치될 수 있고, 모두 동일한 데이터를 전송하여 매우 넓은 패쇄공간에서의 커버리지를 보장한다.

룸 ID(또는 다른 연관된 ID)는 트랜스미터(108)에 대해 수동으로 구성될 수 있고(예를 들면 DIP 스위치(108E)를 사용하여), 또는 직렬 커넥터(108F)와 같은 다른 인터페이스로 구성될 수도 있다.

본 발명의 다른 실시예에서, 트랜스미터(108)는 네트워크 구성을 위해(룸 ID 또는 출력 파워) WLAN 기반 로케이션 시스템(104)에 접속하거나, PoE(power over Ethernet)를 사용하여 파워 서플라이용의 유선 네트워크(이더넷)에 접속될 수 있 다. 네트워크 구성(무선 또는 유선)은 설치와 유지면에서 사용자에게 보다 많은 유연성을 제공한다. WLAN 접속을 사용할 때, 초음파 트랜스미터 유닛(108) 내의 마이크로프로세서(108C)는 광학 무선 트랜스시버(108G)를 상기 유닛내에 통합시킴으로써 WLAN 기반 로케이션 시스템(104)에 접속될 수 있고, 그에 따라 OTA(over the air) 구성 및 제어가 제공된다.

본 발명의 다른 실시예에서의 트랜스미터(108)에 따르면, 트랜스미터(108)는 초음파 익사이터(108B)를 형성하기 위해 전술한 익사이터와 같은 저주파 트랜스미터(108B)와의 통합(integration)을 포함한다. 이는 초음파 비콘과 저주파 라이오 비콘과의 동기화를 가능하게 하여, 태그를 저주파 라디오와 트리거링하는데, 전력 소모의 이유로 인해 이런 트리거링은 태그에 바람직하다.

이 실시예에서, 초음파 익사이터는 하나 이상의 스피커를 포함할 수 있다. 통상적인 실시예에서, 하나의 스피커가 박스 앞에 있을 수 있고, 4개의 스피커가 각 측면에 있을 수 있고, 동시적으로 또는 순차적으로 전달한다. 각각의 스피커는 활성되거나 비활성될 수 있다. 각 스피커의 진폭 및 위상은 조절가능하며, 제로부터 출력가능한 최대값 사이에서 임의 레벨로 설정될 수 있다. 이 특성은 룸 내에 초음파 익사이터를 상이한 위치에 실장하는 것에 대해 자유도를 향상시키고, 전체 룸 체적에 대한 커버리지를 최적화(optimizing)하며, 창문 및 문과 같은 룸내의 개구를 통한 누출을 감소시킨다.

본 발명의 여러 실시예에서, 초음파 익사이터의 전달 주파수는 20KHZ 내지 200KHZ 사이에서 변화될 수 있다. 고자푸수의 높은 전달 손실율(propagation losses)로 인해, 고주파수가 보다 정밀한 로케이션 정밀도를 위해 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 상이한 주파수가 사용될 수 있는데, 이는 태그(102) 내의 수신기에서의 간섭(다른 근방의 초음파원으로 기인한 간섭 등)을 회피하기 위함이다. 간섭의 회피는 동적으로 또는 정적으로 주파수를 변경하여 이루어진다.

본 발명의 특정 실시예에서, 초음파 익사이터들(또는 하이브리드 LF + 초음파 익사이터)은 데이지-체인(daisy-chain)으로 서로 연결될 수 있다. 이런 체이닝은 모든 익사이터들의 동시적 전송으로 특정 장소에서 초음파 신호의 큰 커버리지 또는 최적화 커버리지를 제공할 수 있다(그에 따라 공간 위상(space phase)은 서로간에 관련지어질 수 있다). 다른 실시예에서, 초음파 익사이터는 동기화될 수 있으며, 따라서 각각의 익사이터는 상이한 시간에서 전송할 수 있다. 이는 동일한 룸내에서 복수의 초음파 익사이터에 의한 그들의 전송간의 간섭을 회피하고, 동일한 룸에서 높은 해상력의 영역 구분을 위해 사용될 수 있다.

본 발명의 통상적인 실시예에서, 초음파 익사이터 상태는 모니터링된다. 이런 모니터링은 전송 신호의 검출을 위해 셀프테스트의 기구에 의해 또는 익사이터 자체 내부의 감축된 범위의 초음파 수신기(태그에 사용된 것과 같음)를 내장함으로써 수행될 수 있다. 인디케이션의 모니터링은 익사이터에서 (예를 들면 LED를 스위칭함으로써) 국부적으로 또는 익사이터의 네트워크 접속을 통해 행해질 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, US 익사이터는 박스 - 박스 후면의 AC 파워 출력부(outlet) 내에 구조물을 포함 - 로 설계되고, 소켓 내로 삽입되어 전원이 공급될 수 있다. 이는 단순한 삽입과 전원공급의 조합을 제공한다.

본 발명은 임의의 라디오 기반 WLAN 네트워크로 구현될 수 있다. 바람직한 실시예는 표준 Wi-Fi 네트워크이지만, 다른 WLAN 라디오 인프라일 수 있으며, 표준 또는 비표준(proprietary) 네트워크도 본 발명을 구현하기 위해 이용될 수 있다.

본 발명은 "룸 구분"을 위한 3가지 과제를 충족한다. 본 발명에서, 초음파 신호를 시스템에 도입함으로써 100%에 가까운 룸 구분이 얻어진다. 이 시스템은 WLAN 실시간 로케이션 시스템에 기초함에 따라 현존하는 인프라의 사용, 로케이션 정밀도, WLAN 기반 서비스, 및 텔레메트리의 사용을 포함하는 WLAN 로케이션 시스템의 모든 이점을 유지할 수 있다. 태그에 요구된 추가적인 구성요소도 많지 않고, 초음파 트랜스미터 유닛의 가격이 낮고 구조가 간단하며, 현존하는 네트워크 인프라를 사용함으로써, 룸에 대한 전체 비용도 낮다. 본 발명은 구현이 간단하고 효율적이다. 본 발명은 구현에 있어서 전술한 이점을 제공하고, 현존하는 구성요소에 대한 최소의 추가 비용으로 WLAN 로케이션 시스템에 자연스럽게 결합되어, 태그의 배터리 수명에도 작은 영향만을 끼친다.

이상 본 발명의 예시적인 실시예에 대해 설명하였다. 본 발명의 범위는 전술한 예시적인 실시예로 한정되지 않는다. 본 명세서에 의해 구현된 것 이 예외도 당업자에 의해 구조, 치수, 물질의 종류, 제조 프로세스 등을 변형하여 각종 변형 및 변형되어 구현가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 시스템의 맵을 도시한 도면.

도 2는 도 1의 시스템을 개략적으로 도시한 블록도.

도 3은 본 발명에 사용된 무선 태그를 개략적으로 도시한 블록도.

도 4는 본 발명에 사용된 초음파 트랜스미터를 개략적으로 도시한 블록도.

Claims (26)

1. 미리결정된 영역을 가진 건물 내에서 무선 태그를 추적하고 로케이팅하고, 미리 결정된 영역 사이의 구분을 제공하기 위한 무선 로케이션 시스템에 있어서,

   하나 이상의 영역 식별 정보 또는 트랜스미터 ID를 포함하는 데이터를 가진 초음파 신호를 전송하기 위해 상기 미리결정된 영역 각각에 위치된 하나 이상의 초음파 트랜스미터;

   복수의 무선 태그 - 상기 무선 태그 각각은 태그 메시지 내의 상기 무선 태그에 의해 수신 및 허용된 최종 영역 식별 정보 또는 트랜스미터 ID 중 적어도 하나를 포함하는 데이터를 전송함 - ;

   상기 태그 메시지를 수신하고, 상기 수신된 태그 메시지 및 측정 파라미터를 기록하기 위해 상기 건물 내에 설치된 복수의 로케이션 수신기; 및

   상기 태그 메시지 및 상기 측정 파라미터를 수신하고, 상기 무선 태그 각각의 로케이션 및 상기 미리결정된 영역을 결정하기 위한 서버

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 로케이션 시스템.
2. 제1항에 있어서,

   상기 복수의 로케이션 수신기는 WLAN 액세스 포인트인 것을 특징으로 하는

   포함하는 것을 특징으로 하는 무선 로케이션 시스템.
3. 제1항에 있어서,

   상기 초음파 신호는 상기 식별 정보를 태그 메시지에 전송하기 위해 상기 무선 태그 각각을 트리거링하는 것을 특징으로 하는 무선 로케이션 시스템.
4. 제1항에 있어서,

   상기 영역 식별 정보는 상기 태그 각각에 저장되고, 상기 태그 각각의 다음 전송 섹션에 전송되는 것을 특징으로 하는 무선 로케이션 시스템.
5. 제1항에 있어서,

   상기 하나 이상의 초음파 트랜스미터는 영역 식별 정보를 가진 초음파 신호를 주기적으로 전송하는 것을 특징으로 하는 무선 로케이션 시스템.
6. 제1항에 있어서,

   상기 하나 이상의 초음파 트랜스미터는 초음파 신호와 동기화되는 저주파 라디오 신호를 더 전송하는 것을 특징으로 하는 무선 로케이션 시스템.
7. 제1항에 있어서,

   상기 태그 각각은,

   영역 식별 정보를 가진 초음파 신호를 수신하기 위한 초음파 수신기 모듈; 및

   상기 무선 태그에 의해 수신 및 허용된 상기 영역 식별 정보를 전송하기 위한 트랜스미터

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 로케이션 시스템.
8. 제7항에 있어서,

   상기 태그 각각은,

   개별 태그의 적어도 하나의 식별 번호를 저장하기 위한 메모리;

   상기 메모리, 상기 초음파 수신기 모듈 및 상기 트랜스미터에 결합된 마이크로프로세서; 및

   상기 개별 태그 각각의 회로에 전원을 공급하기 위한 파워서플라이

   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 로케이션 시스템.
9. 제8항에 있어서,

   상기 태그 각각은,

   상기 트랜스미터가 전송을 하기 위한 채널이 비어있을 때를 결정하기 위해 상기 신호 프로세서에 결합된 스나이퍼 회로; 및

   상기 파워서플라이의 상태를 모니터링하기 위한 전력 상태 모니터

   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 로케이션 시스템.
10. 제8항에 있어서,

    상기 초음파 수신기 모듈은,

    초음파 마이크로폰; 및

    상기 초음파 마이크로폰 및 상기 신호 프로세서에 결합된 초음파 수신기

    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 로케이션 시스템.
11. 제10항에 있어서,

    상기 태그 각각은 상기 신호 프로세서에 결합된 저주파 수신기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 로케이션 시스템.
12. 미리결정된 영역을 가진 건물 내에서 무선 태그를 추적하고 로케이팅하고, 미리 결정된 영역 사이의 구분을 제공하기 위한 방법에 있어서,

    상기 무선 태그를 로케이팅하기 위해 상기 건물 내에 설치된 로케이션 수신기를 제공하는 단계;

    상기 미리결정된 영역 각각에 하나 이상의 초음파 트랜스미터를 설치하는 단계;

    상기 미리결정된 영역 각각에 상기 하나 이상의 초음파 트랜스미터 각각에 의해 초음파 신호를 전송하는 단계 - 상기 초음파 신호 각각은 상기 미리결정된 영역 각각에 갇쳐 지고, 상기 전송된 초음파 신호는 영역 식별 정보 또는 트랜스미터 ID 중 적어도 하나를 가짐 - ;

    상기 미리결정된 영역 내의 하나 이상의 초음파 수신기의 커버리지 범위 내의 무선 태그에 의해 영역 식별 정보 또는 트랜스미터 ID 중 하나 이상을 가진 초음파 신호를 수신하는 단계; 및

    커버리지 범위 내에서 상기 무선 태그에 의해 태그 메시지를 전송하는 단계 - 상기 태그 메시지는 상기 무선 태그에 의해 수신 및 허용된 최종 영역 식별 정보 또는 트랜스미터 ID 중 적어도 하나와 무선 태그 식별 데이터를 포함함 -;

    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 제12항에 있어서,

    상기 로케이션 수신기는 WLAN 액세스 포인트인 것을 특징으로 하는 방법.
14. 제12항에 있어서,

    상기 초음파 신호는 태그 메시지 내의 식별 정보를 전송하기 위해 무선 태그를 트리거링하는 것을 특징으로 하는 방법.
15. 제12항에 있어서,

    상기 영역 식별 정보를 무선 태그에 저장하는 단계; 및

    상기 무선 태그의 다음 전송 섹션 내의 상기 태그 메시지를 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
16. 제12항에 있어서,

    상기 초음파 전송 단계는 상기 초음파 신호를 주기적으로 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
17. 제12항에 있어서,

    상기 하나 이상의 초음파 트랜스미터에 의해 상기 초음파 신호에 동기화된 저주파 라디오 신호를 전송하는 단계

    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
18. 무선 태그에 있어서,

    영역 식별 또는 트랜스미터 ID 정보 중 하나 이상을 가진 초음파 신호를 수신하기 위한 초음파 수신기 모듈;

    상기 무선 태그에 의해 수신 및 허용된 영역 식별 정보 또는 트랜스미터 ID 정보 중 적어도 하나와 상기 무선 태그의 식별 번호를 전송하기 위한 트랜스미터;

    적어도 하나의 식별 번호를 저장하기 위한 메모리;

    상기 메모리, 상기 초음파 수신기 모듈 및 트랜스미터에 결합된 마이크로프로세서; 및

    상기 무선 태그의 회로에 전력을 공급하기 위한 파워서플라이

    를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 태그.
19. 제18항에 있어서,

    트랜스미터가 전송하기 위한 채널이 비는 때를 결정하기 위해 상기 신호 프로세서에 결합된 스나이퍼 회로; 및

    상기 파워서플라이의 상태를 모니터링하기 위한 전력 상태 모니터

    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 태그.
20. 제18항에 있어서,

    상기 초음파 수신기 모듈은,

    초음파 마이크로폰; 및

    상기 초음파 마이크로폰 및 상기 신호 프로세서에 결합된 초음파 수신기를 포함하는 것을 특징으로 하는

    무선 태그.
21. 제20항에 있어서,

    상기 태그 각각은,

    상기 신호 프로세서에 결합된 저주파 수신기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는

    무선 태그.
22. 제1항에 있어서,

    미리결정된 영역을 가진 건물 내에서 무선 태그를 추적하고 로케이팅하고, 미리 결정된 영역 사이의 구분을 제공하기 위한 무선 로케이션 시스템에 있어서,

    무선 태그 각각은 상기 태그 각각에서 수신된 복수의 초음파 신호의 TOA(Time of Arrival)을 측정하고, 상기 측정된 TOA는 TDOA를 사용하여 태그 각각의 위치를 계산하기 위해 상기 서버에 의해 사용되는 것을 특징으로 하는

    무선 로케이션 시스템.
23. 제18항에 있어서,

    초음파 수신기 모듈은 수신된 복수의 초음파 신호의 TOA를 측정하고, 측정된 TOA는 태그 각각의 위치를 계산하기 위해 상기 서버에 의해 사용되는 것을 특징으로 하는

    무선 태그.
24. 제1항에 있어서,

    미리결정된 영역을 가진 건물 내에서 무선 태그를 추적하고 로케이팅하고, 미리 결정된 영역 사이의 구분을 제공하기 위한 무선 로케이션 시스템에 있어서,

    상기 무선 태그 각각은 각각의 태그가 초음파 신호를 수신하기 위해 활성화되는 수신 윈도우를 구비한 것을 특징으로 하는

    무선 로케이션 시스템.
25. 제18항에 있어서,

    초음파 수신기 모듈은 초음파 수신기 모듈이 초음파 신호를 수신하기 위해 활성화되는 수신 윈도우를 구비한 것을 특징으로 하는

    무선 태그.
26. 제1항에 있어서,

    미리결정된 영역을 가진 건물 내에서 무선 태그를 추적하고 로케이팅하고, 미리 결정된 영역 사이의 구분을 제공하기 위한 무선 로케이션 시스템에 있어서,

    동일한 미리결정된 영역 내의 상기 로케이션 수신기는 상호 데이지-결합(daisy chained)된 것을 특징으로 하는 무선 로케이션 시스템.

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