KR20170000515A - 수중 탁도 조건 확산광에서의 미약한 광량 변화 감지를 통한 수중 양방향 무선 데이터 통신 시스템 및 통신 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 목적은 발광부에서는 집중광으로 광도를 높여 높은 직진성을 확보하고, 수광부에서는 미약한 주위 조도 변화량을 감지하여 탁도가 있는 수중 호나경에서도 가청음 음성 대역내의 데이터 통신을 구현하려는데 있다.
이를 위해 본 발명은 이동통신 단말기의 마이크 플러그에 접속되고, 광 신호를 전기신호로 변환하는 수광부와, 상기 이동통신 단말기의 이어폰 플러그에 접속되고, 음성신호를 전기신호로 변환하는 비교기와, 상기 비교기의 전기신호를 입력받아 광 신호로 변환하는 발광부를 포함하는 무선 데이터 통신 장치와; 상기 무선 데이터 통신 장치와, 이와 동일한 구성의 다른 무선 데이터 통신장치 간의 수중 통신시, 적어도 상기 무선 데이터 통신 장치와 다른 무선 데이터 통신 장치의 통신 영역에 상기 발광부의 조명 보다 밝은 조명을 제공하는 조명지원 장치;를 포함하는 수중 탁도 조건 확산광에서의 미약한 광량 변화 감지를 통한 수중 양방향 무선 데이터 통신 시스템을 개시한다.
이를 위해 본 발명은 이동통신 단말기의 마이크 플러그에 접속되고, 광 신호를 전기신호로 변환하는 수광부와, 상기 이동통신 단말기의 이어폰 플러그에 접속되고, 음성신호를 전기신호로 변환하는 비교기와, 상기 비교기의 전기신호를 입력받아 광 신호로 변환하는 발광부를 포함하는 무선 데이터 통신 장치와; 상기 무선 데이터 통신 장치와, 이와 동일한 구성의 다른 무선 데이터 통신장치 간의 수중 통신시, 적어도 상기 무선 데이터 통신 장치와 다른 무선 데이터 통신 장치의 통신 영역에 상기 발광부의 조명 보다 밝은 조명을 제공하는 조명지원 장치;를 포함하는 수중 탁도 조건 확산광에서의 미약한 광량 변화 감지를 통한 수중 양방향 무선 데이터 통신 시스템을 개시한다.
Description
본 발명은 수중 탁도 조건 확산광에서의 미약한 광량 변화 감지를 통한 수중 양방향 무선 데이터 통신 시스템 및 통신 방법에 관한 것이다.
가시광 무선 통신(VLC, Visible Light Communication)이란, 조명 장치, 즉, 발광 다이오드(LED, Light-Emitting Diode)의 전기를 빛으로 바꾸는 성질을 이용하여, 상기 발광 다이오드 중 가시광선의 파장을 이용하는 발광 다이오드를 통신 분야에 적용하여, 발광 다이오드 본연의 조명 기능은 그대로 유지하면서도, 통신을 할 수 있는 것을 의미한다.
다시 말하자면, LED 조명 장치에서 발생하는 빛, 즉, 가시광을 이용하여 데이터를 무선으로 송수신하는 통신 시스템이다. 인간이 눈으로 인지할 수 있는 가시광 파장 대역의 빛을 이용하여 무선으로 정보를 전달하는 무선 통신 기술이다. 이러한 가시광 무선 통신 기술은 가시광 파장 대역(780nm~380nm)의 빛을 이용한다는 측면에서 기존의 유선 광통신 기술 및 적외선 무선 통신과 구별되며, 통신 환경이 무선이라는 측면에서 유선 광통신 기술과 구별된다.
또한, 가시광 무선 통신 기술은 현재 널리 사용하고 있는 RF(Response Frequency) 무선 통신과 달리, 주파수 이용 측면에서 규제 또는 허가를 받지 않고 자유롭게 이용할 수 있다는 편리성과 물리적 보안성이 우수하고 통신 링크를 사용자가 눈으로 확인할 수 있다는 차별성을 가지고 있으며, 무엇보다도 광원의 고유 목적과 통신 기능을 동시에 얻을 수 있다는 융합 기술로서의 특징을 가지고 있다.
이와 같은 가시광통신은 정교한 광학계 결합에 의한 송수신부 초점 유지(마주보는 가시거리의 대향구조, FOV; Field of View, LOS; Line of Sight)를 통해 고속 통신 용도로 주로 사용된다.
그러나 이러한 가시광통신은 탁도가 있는 수중 조건에서는 빛의 산란에 의해 통신이 곤란하다는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 발광부에서는 집중광으로 광도를 높여 높은 직진성을 확보하고, 수광부에서는 미약한 주위 조도 변화량을 감지하여 가청음 음성 대역내의 데이터 통신을 구현하려는데 있다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 본 발명의 목적은 이동통신 단말기의 마이크 플러그에 접속되고, 광 신호를 전기신호로 변환하는 수광부와, 상기 이동통신 단말기의 이어폰 플러그에 접속되고, 음성신호를 전기신호로 변환하는 비교기와, 상기 비교기의 전기신호를 입력받아 광 신호로 변환하는 발광부를 포함하는 무선 데이터 통신 장치와;
상기 무선 데이터 통신 장치와, 이와 동일한 구성의 다른 무선 데이터 통신장치 간의 수중 통신시, 적어도 상기 무선 데이터 통신 장치와 다른 무선 데이터 통신 장치의 통신 영역에 상기 발광부의 조명 보다 밝은 조명을 제공하는 조명지원 장치;를 포함하는 수중 탁도 조건 확산광에서의 미약한 광량 변화 감지를 통한 수중 양방향 무선 데이터 통신 시스템에 의해 달성된다.
본 발명에 의하면, 수중에 탁도가 있더라도, 광원이 존재하면 전체적인 주위 조도에는 미세한 변화가 있게 됨을 이용한 것으로써, 특히 잠수부 조업 조건에서는 바지선이나 집어등을 갖춘 오징어/고등어 잡이 선박을 이용하여 현장 조명 지원을 할 수 있는데, 이러한 집어등 시설을 갖춘 어선의 조명 전력은 수kW ~ 수십kW에 이르게 된다. 이러한 현장의 전력 사용량을 감안하고, 이보다 낮은 전력의 수중용 써치라이트 출력을 이용하면, 수중 탁도가 높더라도 일반적 잠수 심도인 30m 깊이까지 확산광에 의한 조도 변화를 발생시킬 수 있다.
해상 작업 지원용 조명 전력을 그대로 이용하기에, 추가적인 수중통신용도의 전력은 필요하지 않으며, 오히려 수중통신시에는 on/off 주기로 인해 전체 조명 출력이 낮아진다.
전통적인 햄 라디오(Ham Radio) 등의 전파 교신에 사용하는 음성대역통신 방법과 전화선을 이용한 유선 음성대역통신 방법 등이 이러한 가시광통신방식으로 그대로 호환되어 수중 조건에서도 바로 활용 가능하다.
특히 주변광의 변화를 감지하기에 직접광이 아닌 간접광, 시야 은폐구간에서의 통신도 수중입자의 확산/굴절에 의해 주위조도변화 감지로 가능하게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 수중 탁도 조건 확산광에서의 미약한 광량 변화 감지를 통한 수중 양방향 무선 데이터 통신 시스템을 나타낸 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 무선 데이터 통신 장치의 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 수중 탁도 조건 확산광에서의 미약한 광량 변화 감지를 통한 수중 양방향 무선 데이터 통신 방법을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 무선 데이터 통신 장치의 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 수중 탁도 조건 확산광에서의 미약한 광량 변화 감지를 통한 수중 양방향 무선 데이터 통신 방법을 나타낸 도면.
본 발명은 이동통신 단말기(50)의 마이크 플러그에 접속되고, 광 신호를 전기신호로 변환하는 수광부(10)와, 상기 이동통신 단말기(50)의 이어폰 플러그에 접속되고, 음성신호를 전기신호로 변환하는 비교기(30)와, 상기 비교기(30)의 전기신호를 입력받아 광 신호로 변환하는 발광부(20)를 포함하는 무선 데이터 통신 장치와;
상기 무선 데이터 통신 장치와, 이와 동일한 구성의 다른 무선 데이터 통신장치 간의 수중 통신시, 적어도 상기 무선 데이터 통신 장치와 다른 무선 데이터 통신 장치의 통신 영역에 상기 발광부(20)의 조명 보다 밝은 조명을 제공하는 조명지원 장치(70);를 포함하는 수중 탁도 조건 확산광에서의 미약한 광량 변화 감지를 통한 수중 양방향 무선 데이터 통신 시스템을 개시한다.
여기서, 상기 비교기(30)와 발광부(20)는 독립적으로 구성되거나, 하나의 모듈로 통합 구성될 수 있다.
한편, 본 발명은 상기 수중 양방향 무선 데이터 통신 시스템의 무선 데이터 통신 방법에 있어서, 전송된 광 신호를 수광부(10)에서 전기신호로 변환하는 단계와, 외부의 음성신호를 비교기(30)에서 전기신호로 변환하는 단계와, 상기 비교기(30)의 전기신호를 발광부(20)에서 광 신호로 변환하는 단계를 포함하는 수중 가시광 통신 단계(S10)와;
상기 무선 데이터 통신 장치와, 이와 동일한 구성의 다른 무선 데이터 통신장치 간의 수중 가시광 통신 단계(S10)시, 적어도 상기 무선 데이터 통신 장치와 다른 무선 데이터 통신 장치의 통신 영역에 상기 발광부(20)의 조명 보다 밝은 조명을 제공하는 단계(S20);를 포함하는 수중 탁도 조건 확산광에서의 미약한 광량 변화 감지를 통한 수중 양방향 무선 데이터 통신 방법을 개시한다.
이하, 본 발명의 양호한 실시예를 도시한 첨부도면들을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명은 이동통신 단말기(50)의 마이크 플러그에는 수광부(10)가 연결되고, 이동통신 단말기(50)의 이어폰 플러그에는 음성 신호의 교류 변화 전위를 비교하는 비교기(30)에 연결되고(필요시 변조기 사용), 상기 비교기(30) 출력은 써치라이트 손전등(발광부(20))이나, 고출력 집어등 대출력 구동부에 연결되어 송수신 시스템을 구성한다.
최종적인 입출력은 가청음인 음성통신 대역내(20kHz)에서 대부분 신호 전달이 이루어지고, 이동통신 단말기(50)에서는 이러한 음성통신용 앱을 활용하여 음성, 텍스트, 이미지, 화상을 처리하게 된다.
이는 전통적인 전파/유선을 이용한 음성통신 수단을 그대로 활용하여 가시광통신을 구현하게 되어, 수중에서의 유용한 통신 수단을 확보하는 것이다.
수표면에서는 파도소리와 빠른 물살에 의해 수중 초음파 통신에 장애가 발생하나, 가시광 통신을 이것들에 구애를 받지 않는다.
일반적으로 가시광통신은 정교한 광학계 결합에 의한 송수신부 초점 유지(마주보는 가시거리의 대향 구조, FOV; Field of View, LOS; Line of Sight)를 통해 고속 통신 용도로 주로 사용된다. 그러나 탁도가 있는 수중 조건에서는 빛의 산란에 의해 통신이 어려운데, 본 발명은 이를 해결하고자 발광부(20)에서는 집중광으로 광도를 높여 직진성을 확보하고, 수광부에서는 미약한 주위 조도 변화량을 감지하여 가청음 음성 대역내의 데이터 통신을 구현하는 것이다.
널리 보급된 이동통신 단말기의 마이크 이어폰 플러그만을 활용하여 음성통신 대역만으로도 실제 잠수부의 잠수 가능 깊이(30m)를 넘어서도 데이터 통신 구현이 가능하도록 하는 것이다.
수중에 탁도가 있다 하더라도, 광원이 존재하면 전체적인 주위 조도에는 미세한 변화가 있게 된다. 특히 잠수부 조업 조건에서는 바지선이나 집어등을 갖춘 오징어/고등어 잡이 선박을 이용하여 현장 조명 지원을 할 수 있는데, 이러한 집어등 시설을 갖춘 어선의 조명 전력은 수kW ~ 수십kW에 이르게 된다. 이러한 현장의 전력 사용량을 감안하고, 이보다 낮은 전력의 수중용 써치라이트 출력을 이용하면, 수중 탁도가 높더라도 일반적 잠수 심도인 30m 깊이까지 확산광에 의한 조도 변화를 발생시킬 수 있다.
해상 작업 지원용 조명 전력을 그대로 이용하기에, 추가적인 수중통신용도의 전력을 필요하지 않으며, 오히려 수중통신시에는 on/off 주기로 인해 전체 조명 출력이 낮아짐을 의미한다.
전통적인 햄 라디오(Ham Radio) 등의 전파 교신에 사용하는 음성대역통신 방법과 전화선을 이용한 유선 음성대역통신 등이 이러한 가시광통신방식으로 그대로 호환되어 수중 조건에서도 바로 활용 가능하다.
특히 주변광의 변화를 감지하기에 직접광이 아닌 간접광, 시야 은폐구간에서의 통신도 수중입자의 확산/굴절에 의해 주위조도변화 감지로 가능하게 된다.
이는 마치 연무를 뿌려서 레이저 프로젝터 스크린을 연출하는 것과 같이 탁도를 이루는 입자 자체의 확산광에 의한 광산란을 적극 이용하는 것이며, 야간 작업의 경우에는 더욱 유효한 통신 수단이 된다.
이를 위해 본 발명을 구체적으로 설명하면, 수중 탁도 조건 확산광에서의 미약한 광량 변화 감지를 통한 수중 양방향 무선 데이터 통신 시스템(이하, '시스템'이라 한다)은 이동통신 단말기(50)와 수광부(10)와 발광부(20)와 비교기(30)로 이루어진 무선 데이터 통신 장치와, 조명지원 장치(70)를 포함한다.
수광부(10)는 이동통신 단말기(50)의 이어폰 플러그에 접속되고, 광 신호를 전기신호로 변환한다.
비교기(30)는 상기 이동통신 단말기(50)의 마이크 플러그에 접속되고, 음성신호를 전기신호로 변환하는 구성으로써, 음성 신호의 교류 변화 전위를 비교한다.
발광부(20)는 비교기(30)의 전기신호를 입력받아 광 신호로 변환한다.
조명지원 장치(70)는 무선 데이터 통신 장치와 무선 데이터 통신장치 간의 수중 통신시, 적어도 상기 무선 데이터 통신 장치와 다른 무선 데이터 통신 장치의 통신 영역에 발광부(20)의 조명 보다 밝은 조명을 제공한다.
발광부(20)는 발광 다이오드(LED; Light Emitting Diode)등의 발광소자를 이용한 가시광 조명장치로 이루어질 수 있고, 수광부(10)는 광신호를 수신하는 PD(Photo Detector), 또는 CCD(Charge Coupled Device) 등을 이용할 수 있다.
발광부(20)에 사용되는 LED는 한 개의 LED를 이용하거나, 복수 개의 LED를 이용하여 사용 목적에 맞게 배치되고 사용되는 개수가 정해질 수 있다.
LED는 전기를 빛으로 바꾸는 성질을 이용하여 조명으로 활용한다. LED 조명 기기를 이용한 통신은 송신측의 빛의 깜빡임을 수신측에서 인지하여 기본적인 조명뿐만 아니라 통신을 유지한다. 인간이 사용하는 조명 기기는 눈 보호(Eye-safety)를 위해 깜박거림 즉, 플리커(flickering)가 없도록 해야 하며, 목적에 따른 충분한 조도를 유지해야 하고, 경우에 따라 빛의 밝기를 조절하는 디밍(Dimming) 기능이 있어야 한다. 또한 통신으로 이용하기 위해서 무선으로 데이터를 전송하는 기능이 있어야 한다.
발광부는 통상 제어부, 변조부, 광원 구동부 및 직렬 및 병렬로 연결되어 있는 복수의 LED를 포함하는 어레이(Array) 광원을 포함하고, 수광부는 포토 디텍터(Photo-detector) 또는 이미지 센서를 포함한 광전 변환부, 복조부 및 데이터 처리부를 포함한다. 제어부로부터 입력되는 송신 데이터를 변조부에서 변조하고, 광원 구동부에서 어레이 광원을 구동시켜서 어레이 광원으로부터 발광하는 빛을 통해서 변조부에서 변조된 데이터를 송신한다. 또한, 빛을 통해서 송신된 데이터는 수광부의 광전 변환부에서 수신하여 전기적인 신호로 변환하고 복조부에서 복조하여 송신 데이터로 복원하며, 데이터 처리부에서 해당하는 응용(Application)에 맞게 송신 데이터가 처리된다.
발광부는 데이터 송신 시 복수개의 LED를 동시에 빠르게 온/오프(On/Off)하여 데이터를 실어 보낸다. 즉, 복수 개의 LED 한 묶음은 한 개의 광원 소스로서 송신을 한다.
한편, 상기 비교기(30)와 발광부(20)는 독립적으로 구성되거나, 하나의 모듈로 통합 구성될 수 있는데, 이는 설계에 따라 선택적으로 이루어진다.
한편, 수중 탁도 조건 확산광에서의 미약한 광량 변화 감지를 통한 수중 양방향 무선 데이터 통신 방법은 전송된 광 신호를 수광부(10)에서 전기신호로 변환하는 단계와, 외부의 음성신호를 비교기(30)에서 전기신호로 변환하는 단계와, 상기 비교기(30)의 전기신호를 발광부(20)에서 광 신호로 변환하는 단계를 포함하는 수중 가시광 통신 단계(S10)와, 상기 무선 데이터 통신 장치와, 이와 동일한 구성의 다른 무선 데이터 통신장치 간의 수중 가시광 통신 단계(S10)시, 적어도 상기 무선 데이터 통신 장치와 다른 무선 데이터 통신 장치의 통신 영역에 상기 발광부(20)의 조명 보다 밝은 조명을 제공하는 단계(S20)를 포함한다.
조명지원 장치(70)가 무선 데이터 통신 장치와 무선 데이터 통신장치 간의 수중 통신시, 상기 무선 데이터 통신 장치와 다른 무선 데이터 통신 장치의 통신 영역에 발광부(20)의 조명 보다 밝은 조명을 제공함으로써, 수중에 탁도가 있다 하더라도, 광원이 존재하기 때문에 전체적인 주위 조도에 미세한 변화를 주게 되어 수중 탁도가 높더라도 일반적 잠수 심도인 30m 깊이까지 확산광에 의한 조도 변화를 발생시킬 수 있다.
이상 본 발명이 양호한 실시예와 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 기술 분야에 속하는 자들은 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에 다양한 변경 및 수정을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 진정한 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 수광부
20: 발광부
30: 비교기
50: 이동통신 단말기
70: 조명지원 장치
20: 발광부
30: 비교기
50: 이동통신 단말기
70: 조명지원 장치
Claims (3)
- 이동통신 단말기(50)의 마이크 플러그에 접속되고, 광 신호를 전기신호로 변환하는 수광부(10)와,
상기 이동통신 단말기(50)의 이어폰 플러그에 접속되고, 음성신호를 전기신호로 변환하는 비교기(30)와,
상기 비교기(30)의 전기신호를 입력받아 광 신호로 변환하는 발광부(20)를 포함하는 무선 데이터 통신 장치와;
상기 무선 데이터 통신 장치와, 이와 동일한 구성의 다른 무선 데이터 통신장치 간의 수중 통신시,
적어도 상기 무선 데이터 통신 장치와 다른 무선 데이터 통신 장치의 통신 영역에 상기 발광부(20)의 조명 보다 밝은 조명을 제공하는 조명지원 장치(70);
를 포함하는 수중 탁도 조건 확산광에서의 미약한 광량 변화 감지를 통한 수중 양방향 무선 데이터 통신 시스템.
- 제 1항에 있어서,
상기 비교기(30)와 발광부(20)는 독립적으로 구성되거나, 하나의 모듈로 통합 구성되는 것을 특징으로 하는 수중 탁도 조건 확산광에서의 미약한 광량 변화 감지를 통한 수중 양방향 무선 데이터 통신 시스템.
- 제 1항 또는 제 2항에 따른 수중 양방향 무선 데이터 통신 시스템의 무선 데이터 통신 방법에 있어서,
전송된 광 신호를 수광부(10)에서 전기신호로 변환하는 단계와,
외부의 음성신호를 비교기(30)에서 전기신호로 변환하는 단계와,
상기 비교기(30)의 전기신호를 발광부(20)에서 광 신호로 변환하는 단계를 포함하는 수중 가시광 통신 단계(S10)와;
상기 무선 데이터 통신 장치와, 이와 동일한 구성의 다른 무선 데이터 통신장치 간의 수중 가시광 통신 단계(S10)시,
적어도 상기 무선 데이터 통신 장치와 다른 무선 데이터 통신 장치의 통신 영역에 상기 발광부(20)의 조명 보다 밝은 조명을 제공하는 단계(S20);
를 포함하는 수중 탁도 조건 확산광에서의 미약한 광량 변화 감지를 통한 수중 양방향 무선 데이터 통신 방법.
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| KR (1) | KR20170000515A (ko) |
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