KR20170087185A - Communication Method and System using the LED Image - Google Patents

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Abstract

LED 영상을 이용한 통신 방법 및 시스템이 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템은, 광원에서 출사되는 컬러 성분들을 각 축들로 하는 다차원 성상도에 따라 데이터를 컬러 성분들로 변조/복조하여 데이터를 송신/수신한다. 이에 의해, 사람을 통하지 않고 대상 기기에 데이터를 직접 전달할 수 있고, 고속의 데이터 전송이 가능해진다.A communication method and system using LED images are provided. A communication system according to an embodiment of the present invention transmits / receives data by modulating / demodulating data into color components according to a multi-dimensional constellation in which the color components emitted from the light source are each axis. Thereby, data can be directly transferred to the target device without passing through a person, and high-speed data transfer becomes possible.

Description

LED 영상을 이용한 통신 방법 및 시스템{Communication Method and System using the LED Image}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a communication method and system using an LED image,

본 발명은 통신 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 영상을 이용하여 데이터 통신을 수행하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to communication technology, and more particularly, to a method and system for performing data communication using an image.

LED는 에너지 효율성과 수명의 이점으로 인해 보급과 활용이 확대되고 있으며, 상시 운용이 필요한 교통 설비, 이를 테면 교통 안내 전광판 등에 널리 이용되고 있다.Due to its energy efficiency and longevity, LEDs are becoming widespread and widely used, and are widely used in transportation facilities requiring continuous operation, such as traffic information display boards.

교통 안내 전광판을 통한 교통 정보 전송은 운전자나 보행자를 대상으로 하기 때문에, 이 교통 정보에 따른 차량 제어, 이를 테면 '전방에 교통 사고 발생에 따른 차량 감속'은 운전자에 의해 수동으로 이루어 질 수 밖에 없다.Since the traffic information transmission through the traffic information board is for the driver or the pedestrian, the vehicle control according to the traffic information, for example, 'deceleration of the vehicle due to a traffic accident occurring ahead' .

이에, 교통 안내 전광판을 통해 차량 측에 직접 해당 정보를 전달하기 위한 방안이 필요하다.Therefore, it is necessary to transmit the information directly to the vehicle through the traffic information display board.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, LED의 컬러 성분들을 각 축들로 하는 다차원 성상도로 데이터를 변조/복조하여 통신을 수행하는 방법 및 시스템을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method and system for performing communication by modulating / demodulating data in a multidimensional constellation with color axes of LEDs as respective axes .

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 송신 장치는, 다수의 광원들을 포함하는 광원 매트릭스; 및 광원에서 출사되는 컬러 성분들을 각 축들로 하는 다차원 성상도에 따라 데이터를 컬러 성분들로 변조하여 상기 광원을 통해 출력하는 변조부;를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a transmission apparatus including: a light source matrix including a plurality of light sources; And a modulator for modulating the data into color components according to the multidimensional constellation diagram in which the color components emitted from the light source are the respective axes, and outputting the modulated color components through the light source.

그리고, 상기 컬러 성분들은, 3개의 컬러 성분들을 포함하고, 상기 다차원 성상도는, 3차원 성상도일 수 있다.And, the color components include three color components, and the multi-dimensional constellation may be a three-dimensional constellation.

또한, 상기 다수의 광원들은, 다수의 그룹들로 분할되어 있으며, 상기 변조부는, 다수의 그룹들 중 일부 그룹에 대해서만 출력 상태를 변경할 수 있다.In addition, the plurality of light sources may be divided into a plurality of groups, and the modulator may change the output state only for a part of the plurality of groups.

그리고, 상기 광원들 중 일부는 동일한 데이터를 출력할 수 있다.Some of the light sources may output the same data.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 송신 장치는, 다수의 광원들을 포함하는 광원 매트릭스를 촬영하는 촬영부; 및 상기 촬영부를 통해 촬영된, 광원에서 출사되는 컬러 성분들을 상기 컬러 성분들을 각 축들로 하는 다차원 성상도를 이용하여 이진 데이터로 복조하는 복조부;를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a transmission apparatus including: a photographing unit photographing a light source matrix including a plurality of light sources; And a demodulator for demodulating the color components emitted from the light source, which are photographed through the photographing unit, into binary data using multidimensional constellation with the color components as the respective axes.

그리고, 본 발명의 다른 실시예에 따른 송신 장치는, 상기 복조부에 의해 복조된 데이터를 차량 네트워크로 전달하는 외부 인터페이스;를 더 포함할 수 있다.The transmitting apparatus according to another embodiment of the present invention may further include an external interface for transmitting data demodulated by the demodulator to a vehicle network.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, LED의 컬러 성분들을 각 축들로 하는 다차원 성상도로 데이터를 변조/복조하여 통신을 수행할 수 있게 되어, 사람을 통하지 않고 대상 기기에 데이터를 직접 전달할 수 있게 된다.As described above, according to the embodiments of the present invention, it is possible to perform communication by modulating / demodulating data in a multi-dimensional constellation in which the color components of the LEDs are on the respective axes, .

특히, 본 발명의 실시예들에 따르면, 다차원 성상도에 의한 고속의 데이터 전송이 가능하며, 교통 안내 전광판은 물론 전방 차량으로부터 데이터를 전달받는데에도 응용될 수 있다.Particularly, according to the embodiments of the present invention, it is possible to transmit high-speed data by multi-dimensional constellation diagram, and can be applied not only to a traffic information display board but also to receiving data from a forward vehicle.

또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, LED 매트릭스를 구성하는 LED들을 다수의 그룹으로 구분하여 일부에 대해서만 표시를 변경할 수 있어, 송신 장치와 수신 장치 간의 동기 불일치에 의한 데이터 유실이 발생하지 않는다.In addition, according to embodiments of the present invention, the LEDs constituting the LED matrix can be divided into a plurality of groups, and the display can be changed only for a part of the LEDs, so that data loss due to a synchronization mismatch between the transmitter and the receiver does not occur.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 교통 정보 통신 시스템에서 송신 장치의 블럭도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 교통 정보 통신 시스템에서 수신 장치의 블럭도,
도 3은 R-성분, G-성분 및 B-성분의 조합에 의한 색 생성의 개념을 나타낸 도면,
도 4는 데이터 변조에 이용되는 3차원 성상도를 예시한 도면, 그리고,
도 5는 LED 매트릭스의 그룹 별 변경 표시 방식의 설명에 제공되는 도면이다.1 is a block diagram of a transmitting apparatus in a traffic information communication system according to an embodiment of the present invention;
2 is a block diagram of a receiving apparatus in a traffic information communication system according to an embodiment of the present invention,
Fig. 3 shows the concept of color generation by the combination of R-component, G-component and B-component,
4 is a diagram illustrating a three-dimensional constellation diagram used for data modulation,
Fig. 5 is a diagram provided for explaining a group-by-group change display method of the LED matrix.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 교통 정보 통신 시스템을 도시한 도면이다. 본 발명의 실시예에 따른 교통 정보 통신 시스템은, 도 1에 도시된 바와 같이, 송신 장치(100)가 수신 장치(200)에 LED 영상을 통해 데이터를 전달하는 방식으로 수행된다.1 is a diagram illustrating a traffic information communication system according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the traffic information communication system according to the embodiment of the present invention is performed in such a manner that the transmitting apparatus 100 transmits data to the receiving apparatus 200 through an LED image.

송신 장치(100)는 교통 정보 데이터를 LED 영상으로 변조하여 송신하는 장치로, 도로변에 설치된 교통 정보 표시 전광판, 전방 차량의 후미등, 전방 차량의 표시 장치 등으로 구현된다.The transmitting apparatus 100 is a device for modulating traffic information data into LED images and transmitting the traffic information, such as a traffic information display board installed on a road, a tail lamp of a front vehicle, and a display device of a front vehicle.

이와 같은 기능을 수행하는 송신 장치(100)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 데이터 생성부(110), 변조부(120) 및 LED 매트릭스(130)를 포함한다.1, the transmitting apparatus 100 that performs such a function includes a data generating unit 110, a modulating unit 120, and an LED matrix 130, as shown in FIG.

데이터 생성부(110)는 교통 정보 데이터를 생성하여 변조부(120)로 인가한다.The data generation unit 110 generates traffic information data and applies the generated traffic information data to the modulation unit 120.

데이터 생성부(110)는 외부로부터 교통 정보 데이터를 수신하여 생성할 수 있다. 중앙 관제 시스템으로부터 교통 정보 데이터를 수신하는 교통 정보 표시 전광판의 경우가 그러하다.The data generation unit 110 may receive and generate traffic information data from outside. This is the case of a traffic information display board that receives traffic information data from the central control system.

또한, 데이터 생성부(110)는 차량 상태로부터 교통 정보 데이터를 생성할 수도 있다. 차량 네트워크를 통해 속도, 조향 데이터를 분석하여 교통 정보 데이터(급제동, 충돌 발생 등)을 생성하는 전방 차량의 경우가 그러하다Also, the data generation unit 110 may generate traffic information data from the vehicle state. This is the case for a forward vehicle that analyzes the speed and steering data through the vehicle network to generate traffic information data (sudden braking, collision, etc.)

LED 매트릭스(130)는 다수의 LED들이 매트릭스 형태로 배열되어 있는 표시 장치이다.The LED matrix 130 is a display device in which a plurality of LEDs are arranged in a matrix form.

LED는 도 3에 도시된 바와 같이 R-성분, G-성분 및 B-성분의 조합을 통하여 천연색에 가까운 많은 색상들을 생성한다. 변조부(120)는 LED에서 출사할 컬러 성분들을 각 축들로 하는 3차원 성상도를 이용하여, 교통 정보 데이터를 컬러 성분들로 QAM 변조한다. 데이터 변조에 이용되는 3차원 성상도를 도 4에 예시하였다.The LED produces many colors close to natural color through a combination of R-component, G-component and B-component as shown in Fig. The modulator 120 QAM-modulates the traffic information data into color components using a three-dimensional constellation diagram in which the color components to be emitted from the LEDs are the respective axes. A three-dimensional constellation diagram used for data modulation is illustrated in Fig.

이에 의해, 하나의 LED로 멀티 비트를 표시/전송할 수 있게 되는데, LED 매트릭스(130)에는 다수의 LED들이 포함되어 있으므로 데이터 전송률은 LED 매트릭스(130)를 구성하는 LED의 개수에 비례하여 증가한다.As a result, a multi-bit can be displayed / transmitted by one LED. Since a plurality of LEDs are included in the LED matrix 130, the data rate increases in proportion to the number of LEDs constituting the LED matrix 130.

수신 장치(200)는 송신 장치(100)가 생성한 LED 영상을 촬영하고, 촬영된 영상을 복조하여 교통 정보 데이터를 복원하는 장치로, 보행자의 스마트폰, 운전자의 블랙박스 등으로 구현 가능하다.The receiving apparatus 200 is an apparatus for capturing an LED image generated by the transmitting apparatus 100 and demodulating the photographed image to recover traffic information data. The receiving apparatus 200 may be implemented as a smartphone of a pedestrian or a black box of a driver.

이와 같은 기능을 수행하는 수신 장치(200)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 카메라(210), 영상 처리부(220), 복조부(230) 출력부(240) 및 외부 인터페이스(250)를 포함한다.2, the receiving apparatus 200 includes a camera 210, an image processing unit 220, a demodulator 230 output unit 240, and an external interface 250 do.

카메라(210)는 송신 장치(100)의 LED 매트릭스(130)를 통해 표시된 LED 매트릭스 영상을 촬영한다. 영상 처리부(220)는 카메라(210)에서 촬영된 LED 매트릭스 영상을 LED 단위로 분할한다.The camera 210 photographs the displayed LED matrix image through the LED matrix 130 of the transmitting apparatus 100. The image processing unit 220 divides the LED matrix image photographed by the camera 210 into LED units.

복조부(230)는 영상 처리부(220)에 의해 분할된 LED 단위 영상을, 도 4에 예시된 3차원 성상도를 이용하여 교통 정보 데이터로 복조한다.The demodulation unit 230 demodulates the LED unit image divided by the image processing unit 220 into traffic information data using the three-dimensional constellation diagram illustrated in FIG.

출력부(240)는 복조부(230)에 의해 복조된 교통 정보 데이터를 시각적 또는 청각적으로 출력한다. 이를 테면, 교통 정보를 디스플레이하거나 음성으로 안내하는 것이다.The output unit 240 outputs the traffic information data demodulated by the demodulation unit 230, either visually or audibly. For example, it displays traffic information or guides traffic information.

외부 인터페이스(250)는 복조부(230)에 의해 복조된 교통 정보 데이터를 차량 네트워크로 전송한다. 차량 측에서 교통 정보 데이터에 기초한 차량 제어가 이루어질 수 있도록 하기 위함이다.The external interface 250 transmits the traffic information data demodulated by the demodulation unit 230 to the vehicle network. So that vehicle control based on traffic information data can be performed on the vehicle side.

지금까지, 교통 정보 통신 시스템에 대해 바람직한 실시예들을 들어 상세히 설명하였다.Up to now, preferred embodiments of the traffic information communication system have been described in detail.

제시된 통신 시스템에서는, LED 매트릭스(130)에 의해 영상 프레임 단위로 데이터가 전송되는 것으로 볼 수 있다. 하지만, 송신 장치(100)의 LED 매트릭스(130)에서의 프레임 표시와 수신 장치(200)의 카메라(210)에서의 촬영이, 동기화되지 않으면 정확한 데이터 전달이 어렵다. 특히, LED의 점멸 속도가 카메라(210)의 셔터 속도 보다 빠른 경우, 데이터가 전달되지 못하는 문제가 발생한다.In the proposed communication system, it can be seen that data is transmitted in units of image frames by the LED matrix 130. However, if frame display in the LED matrix 130 of the transmitting apparatus 100 and photographing in the camera 210 of the receiving apparatus 200 are not synchronized, accurate data transmission is difficult. Particularly, when the flashing speed of the LED is faster than the shutter speed of the camera 210, the data can not be transmitted.

이에, 도 5에 도시된 바와 같이, LED 매트릭스(130)를 구성하는 L×M 개의 LED들을 다수의 그룹들로 분할하고, 다수의 그룹들 중 일부 그룹에 대해서만 출력 상태를 변경하면서 데이터를 전달하는 것이 가능하다.5, the L × M LEDs constituting the LED matrix 130 are divided into a plurality of groups, and the data is transmitted while changing the output state of only a part of the plurality of groups It is possible.

예를 들면, 1) 그룹-2와 그룹-3의 표시 상태를 유지시키면서 그룹-1의 LED들의 표시 상태만을 변경하여 데이터를 전달하고, 2) 그룹-3과 그룹-1의 표시 상태를 유지시키면서 그룹-2의 LED들의 표시 상태만을 변경하여 데이터를 전달하고, 3) 그룹-1과 그룹-2의 표시 상태를 유지시키면서 그룹-3의 LED들의 표시 상태만을 변경하여 데이터를 전달하고, ... 다시 '1)'부터 반복하는 것이 가능하다.For example, 1) data is transferred by changing only the display state of LEDs of group-1 while maintaining the display state of group-2 and group-3, 2) maintaining the display state of group-3 and group-1 3) Transmits data by changing only the display state of LEDs of Group-3 while maintaining the display state of Group-1 and Group-2; It is possible to repeat from '1)' again.

다른 예로, 1) 그룹-1의 표시 상태를 유지시키면서 그룹-2과 그룹-3의 LED들의 표시 상태만을 변경하여 데이터를 전달하고, 2) 그룹-2의 표시 상태를 유지시키면서 그룹-3과 그룹-1의 LED들의 표시 상태만을 변경하여 데이터를 전달하고, 3) 그룹-3의 표시 상태를 유지시키면서 그룹-1과 그룹-2의 LED들의 표시 상태만을 변경하여 데이터를 전달하고, ... 다시 '1)'부터 반복하는 것도 가능하다.As another example, it is possible to transmit data by changing only the display states of the LEDs of group-2 and group-3 while maintaining the display state of group-1, and 2) -1, and 3) data is transferred by changing only the display states of the LEDs of group-1 and group-2 while maintaining the display state of group-3. It is also possible to repeat from '1)'.

한편, 위 실시예에서 3차원 성상도는 R-성분, G-성분 및 B-성분을 각 축들로 하였었는데, 예시적인 것에 불과하다. 다른 컬러 체계에 따라, 이를 테면 Y-성분, Cb-성분 및 Cr-성분을 각 축들로 3차원 성상도를 구현하는 것이 가능하다.On the other hand, in the above embodiment, the three-dimensional constellation diagram is an example only in which the R-component, the G-component, and the B-component are set to the respective axes. It is possible to implement a three-dimensional constellation with different axes according to different color schemes, such as Y-component, Cb-component and Cr-component.

또한, LED는 광원을 예시한 것으로, 다른 종류의 광원으로 대체되는 경우에도 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있음은 물론이다.Also, it is needless to say that the technical idea of the present invention can be applied to the case where the LED is a light source and the light source is replaced with another kind of light source.

나아가, LED에 고장이 발생하는 경우에도 문제 없이 통신이 가능하도록 하기위해, 동일한 데이터를 여러 LED들을 통해 중복 표시하는 것이 가능하다. 더 나아가, 중복 표시되는 데이터는 중요 데이터에만 한정하는 것도 가능하다.Furthermore, it is possible to display the same data over multiple LEDs in a redundant manner in order to enable trouble-free communication even when a failure occurs in the LED. Furthermore, it is also possible to limit the data to be displayed redundantly to only the important data.

본 발명의 실시예에서 제시한 수신 장치(200)는 기존의 스마트폰이나 블랙박스에 애플리케이션만을 설치하는 것으로 구현할 수 있다. 마찬가지로, 송신 장치(100)도 기존의 설비들을 그대로 이용할 수 있다.The receiving apparatus 200 shown in the embodiment of the present invention can be implemented by installing only an application in an existing smart phone or a black box. Likewise, the transmitting apparatus 100 can use existing facilities as it is.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and detail may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention.

100 : 송신 장치 110 : 데이터 생성부
120 : 변조부 130 : LED 매트릭스
200 : 수신 장치 210 : 카메라
220 : 영상 처리부 230 : 복조부
240 : 출력부 250 : 외부 인터페이스100: transmitting apparatus 110: data generating unit
120: Modulation section 130: LED matrix
200: receiving apparatus 210: camera
220: image processor 230: demodulator
240: output unit 250: external interface

Claims (6)

다수의 광원들을 포함하는 광원 매트릭스; 및
광원에서 출사되는 컬러 성분들을 각 축들로 하는 다차원 성상도에 따라 데이터를 컬러 성분들로 변조하여 상기 광원을 통해 출력하는 변조부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
A light source matrix comprising a plurality of light sources; And
And a modulator for modulating the data into color components according to the multidimensional constellation diagram in which the color components emitted from the light source are the respective axes, and outputting the modulated color components through the light source.
청구항 1에 있어서,
상기 컬러 성분들은, 3개의 컬러 성분들을 포함하고,
상기 다차원 성상도는, 3차원 성상도인 것을 특징으로 하는 송신 장치.
The method according to claim 1,
The color components include three color components,
Wherein the multidimensional constellation is a three-dimensional constellation.
청구항 1에 있어서,
상기 다수의 광원들은, 다수의 그룹들로 분할되어 있으며,
상기 변조부는, 다수의 그룹들 중 일부 그룹에 대해서만 출력 상태를 변경하는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
The method according to claim 1,
The plurality of light sources are divided into a plurality of groups,
Wherein the modulating unit changes the output state only for a part of the plurality of groups.
청구항 1에 있어서,
상기 광원들 중 일부는 동일한 데이터를 출력하는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
The method according to claim 1,
Wherein some of the light sources output the same data.
다수의 광원들을 포함하는 광원 매트릭스를 촬영하는 촬영부; 및
상기 촬영부를 통해 촬영된, 광원에서 출사되는 컬러 성분들을 상기 컬러 성분들을 각 축들로 하는 다차원 성상도를 이용하여 이진 데이터로 복조하는 복조부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신 장치.
A photographing unit photographing a light source matrix including a plurality of light sources; And
And a demodulator for demodulating the color components emitted from the light source, which are photographed through the photographing unit, into binary data using multi-dimensional constellation diagrams in which the color components are the respective axes.
청구항 5에 있어서,
상기 복조부에 의해 복조된 데이터를 차량 네트워크로 전달하는 외부 인터페이스;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
The method of claim 5,
And an external interface for transmitting data demodulated by the demodulation unit to a vehicle network.
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