KR20180065142A - LED 신호등의 칼라광정보를 통한 신호등객체주변기기로의 IoT 연계형 스마트 가시광 통신장치 및 방법 - Google Patents

LED 신호등의 칼라광정보를 통한 신호등객체주변기기로의 IoT 연계형 스마트 가시광 통신장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 종래 LED 신호등에 설치된 가시광통신시스템의 경우에, LED 신호등에서 발광되는 조도가 불안정하고, 불규칙적이어서 가시광 송수신 사이의 거리가 짧아지고, 수신신호 크기가 작아져 통신이 단절되는 문제점과, LED가시광 통신의 단점인 빛의 간섭에 따른 데이터 손실이 커서 움직이는 차량과의 가시광통신이 어려워, LED 신호등에 진입하는 차량쪽으로 차량정지 및 속도저감에 관한 멀티정보 전송이 어려워, 신호등 주위의 교통사고가 빈번히 발생되는 문제점을 개선하고자, LED 신호등형 가시광송신모듈(100), 스마트 디바이스 기반형 가시광수신모듈(200), 차량 기반형 가시광수신모듈(300), 가시광제어모듈(400)로 구성됨으로서, LED 신호등을 발광시킴과 동시에 원하는 측위지점의 위치정보와 멀티정보(LBS 광고, 날씨 정보, 교통 정보, 자율주행정보)를 가시광 LED ID 데이터 통신신호로 발생시켜 방출시킬 수 있어, LED 신호등과 0.1m~10m 근거리에 위치한 스마트 디바이스 및 차량쪽으로 위치정보와 멀티정보(LBS 광고, 날씨 정보, 교통 정보, 자율주행정보)를 1:1 타켓방식으로 정확하게 전달받아 사용자 인식율을 기존에 비해 80% 인식시킬 수 있고, 이로 인해 LED 신호등에서 발생되는 교통사고발생율을 기존에 비해 70% 줄일 수 있으며, 스마트 디바이스 및 차량과의 호환성이 좋아, 설치비용과 설치시간을 기존에 비해 70% 줄일 수 있고, 반사체 또는 광렌즈를 통해 LED 신호등으로부터 나오는 RGB 색발광의 세기를 강하게 하여, LED가시광 통신의 단점인 빛의 간섭에 따른 데이터 손실을 효율적으로 줄일 수 있으며, 115.2kbps~250.3kbps 전송속도에서 최대 가시광 송수신 사이의 거리를 0.1m~10m로 형성시킬 수 있고, 이로 인해 기존에 비해 가시광 LED ID 데이터 전송율을 80% 향상시킬 수 있는 LED 신호등의 칼라광정보를 통한 신호등객체주변기기로의 위치정보·멀티정보인식장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

Description

LED 신호등의 칼라광정보를 통한 신호등객체주변기기로의 IoT 연계형 스마트 가시광 통신장치 및 방법{THE APPARATUS AND METHOD OF INDOOR POSITIONING WITH INDOOR POSIONING MOUDULE}
본 발명에서는 사용자가 스마트 디바이스 기반형 가시광수신모듈이 설치된 스마트폰을 LED 신호등(보행등)에 근접시키면, 스마트 디바이스의 화면상에 가시광 LED ID 데이터 통신신호에 포함된 위치정보와 멀티정보에 따른 LBS 광고, 날씨 정보, 교통 정보를 표출시킬 수 있고, 차량기반형 가시광수신모듈이 설치된 차량을 LED 신호등(교통신호등)에 근접시키면, 차량 자체의 스마트제어기기가 가시광 LED ID 데이터 통신신호에 포함된 위치정보와 멀티정보에 따른 LBS 광고, 날씨 정보, 교통 정보, 자율주행용 센싱데이터, 자율주행정보를 수신받아, 차량의 전반적인 구동제어시키거나, 또는 차량의 디스플레이 장치 화면상에 표출시킬 수 있는 LED 신호등의 칼라광정보를 통한 신호등객체주변기기로의 IoT 연계형 스마트 가시광 통신장치 및 방법에 관한 것이다.
LED 신호등은 종래 단순한 신호등의 역할에 그쳤으나, 최근 기술의 발전에 따라 많은 기능이 추가되고 있다.
LED 신호등의 정상작동 여부를 원격으로 감지하여 LED 신호등의 조명에 문제가 있는 경우 신속히 복구할 수 있도록 하는 기능이나, LED 신호등에 부착된 CCTV 및 스피커를 통해, 음악방송, 안내방송 및 감시기능의 수행기능 등이 LED 신호등을통해 제공되고 있다.
더욱이, 최근 유비쿼터스(Ubiquitous) 기술이 발달하면서, 도시의 어느 곳에서도 네트워크 접속이 가능해지도록 네트워크 환경이 개선되고 있고, 이는 도시의 구석구석 배치된 LED 신호등에 대한 IT(Information Technology)의 접목을 가속시키고 있다.
그로 인해, LED 신호등에 센서, 카메라 등을 부착하여 거리의 상황을 실시간으로 파악하고, 네트워크 연결이 가능하도록 일종의 허브(Hub) 역할을 하는 지능형LED 신호등(IntelligentStreetlight)이 시범적으로 도입되고 있다.
한편, 가시광통신은 눈에 보이는 전파를 이용하여 통신하는 것으로, LED 등의 전등을 눈이 느낄 수 없을 정도의 매우 빠른 속도로 켜고 끄는 것을 반복하고, 광수신부가 이를 감지함으로써 통신하는 방식이다.
예를 들면, 켜진 상태를 1, 꺼진 상태를 0으로 하여 디지털 신호를 주고받음으로써 통신이 가능한 방식이다.
하지만, 기존의 LED 신호등에 설치된 가시광통신시스템의 경우에, LED 신호등에서 발광되는 조도가 불안정하고, 불규칙적이어서 가시광 송수신 사이의 거리가 짧아지고, 수신신호 크기가 작아져 통신이 단절되는 문제점이 있었다.
또한, LED가시광 통신의 단점인 빛의 간섭에 따른 데이터 손실이 커서 움직이는 차량과의 가시광통신이 어려워, LED 신호등에 진입하는 차량쪽으로 차량정지 및 속도저감에 관한 멀티정보 전송이 어려워, 신호등 주위의 교통사고가 빈번히 발생되는 문제점이 있었다.
국내공개특허공보 제10-2012-0080055호
상기의 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서는 LED 신호등을 발광시킴과 동시에 원하는 측위지점의 위치정보와 멀티정보(LBS 광고, 날씨 정보, 교통 정보, 자율주행용 센싱데이터, 자율주행정보)를 가시광 LED ID 데이터 통신신호로 발생시켜 방출시킬 수 있고, 스마트 디바이스 및 차량에 손쉽게 설치할 수 있으며, LED가시광 통신의 단점인 빛의 간섭에 따른 데이터 손실을 효율적으로 줄일 수 있고, 기존에 비해 가시광 LED ID 데이터 전송율을 향상시킬 수 있는 LED 신호등의 칼라광정보를 통한 신호등객체주변기기로의 IoT 연계형 스마트 가시광 통신장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 LED 신호등의 칼라광정보를 통한 신호등객체주변기기로의 IoT 연계형 스마트 가시광 통신장치는
LED 신호등을 발광시킴과 동시에 원하는 측위지점의 위치정보와 멀티정보가 포함된 가시광 LED ID 데이터 통신신호를 같이 방출시켜, LED 신호등과 0.1m~10m 근거리에 위치한 스마트 디바이스 및 차량쪽으로 위치정보와 멀티정보를 1:1 타켓방식으로 가시광통신시키도록 구성됨으로서 달성된다.
보다 구체적으로는,
LED 신호등 내부에 위치되고, 가시광제어모듈의 제어신호에 따라 구동되어, LED 신호등을 색상변화, 깜빡임 주기의 변화, 밝기 변화 중 어느 하나로 선택하여 발광시킴과 동시에 원하는 위치정보와 멀티정보가 포함된 가시광 LED ID 데이터 통신신호로 발생시켜 방출시키는 LED 신호등형 가시광송신모듈(100)과,
스마트 디바이스 내부에 모듈화되어 탈부착식으로 설치되고, LED 신호등과 0.1m~10m 근거리에 위치되면, LED 신호등형 가시광송신모듈을 통해 전송된 가시광 ID데이터 통신신호를 수신받아, 복조를 거쳐 가시광 LED ID 데이터 통신신호로 복원시켜 스마트 디바이스의 화면상에 가시광 LED ID 데이터 통신신호에 포함된 위치정보와 멀티정보를 표출시키는 스마트 디바이스 기반형 가시광수신모듈(200)과,
차량 내부에 모듈화되어 탈부착식으로 설치되고, LED 신호등과 0.1m~10m 근거리에 위치되면, LED 신호등형 가시광송신모듈을 통해 전송된 가시광 ID데이터 통신신호를 수신받아, 복조를 거쳐 가시광 LED ID 데이터 통신신호로 복원시켜 가시광 LED ID 데이터 통신신호에 포함된 위치정보와 멀티정보를 차량에 전달시키도록 제어시키는 차량 기반형 가시광수신모듈(300)과,
가시광송수신로컬존을 위치별, 공간별로 그룹화시킨 상태에서, 그룹화된 가시광송수신로컬존에 위치한 복수개의 LED 신호등형 가시광송신모듈과 연결되어, 특정공간에 위치한 LED 신호등형 가시광송신모듈에 1:1로 측위지점의 위치정보와 멀티정보(LBS 광고, 날씨 정보, 교통 정보, 자율주행용 센싱데이터, 자율주행정보)가 포함된 고유의 가시광 LED ID 데이터 통신신호를 설정시키는 가시광제어모듈(400)로 구성되는 것을 주요 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는
첫째, LED 신호등을 발광시킴과 동시에 원하는 측위지점의 위치정보와 멀티정보(LBS 광고, 날씨 정보, 교통 정보, 자율주행용 센싱데이터, 자율주행정보)를 가시광 LED ID 데이터 통신신호로 발생시켜 방출시킬 수 있어, LED 신호등과 0.1m~10m 근거리에 위치한 스마트 디바이스 및 차량쪽으로 위치정보와 멀티정보(LBS 광고, 날씨 정보, 교통 정보, 자율주행용 센싱데이터, 자율주행정보)를 1:1 타켓방식으로 정확하게 전달받아 사용자 인식율을 기존에 비해 80% 인식시킬 수 있고, 이로 인해 LED 신호등에서 발생되는 교통사고발생율을 기존에 비해 70% 줄일 수 있다.
둘째, 스마트 디바이스 및 차량과의 호환성이 좋아, 설치비용과 설치시간을 기존에 비해 70% 줄일 수 있다.
셋째, 반사체 또는 광렌즈를 통해 LED 신호등으로부터 나오는 RGB 색발광의 세기를 강하게 하여, LED가시광 통신의 단점인 빛의 간섭에 따른 데이터 손실을 효율적으로 줄일 수 있다.
넷째, 115.2kbps~250.3kbps 전송속도에서 최대 가시광 송수신 사이의 거리를 0.1m~10m로 형성시킬 수 있고, 이로 인해 기존에 비해 가시광 LED ID 데이터 전송율을 80% 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 LED 신호등의 칼라광정보를 통한 신호등객체주변기기로의 IoT 연계형 스마트 가시광 통신장치(1)의 구성요소를 도시한 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 LED 신호등형 가시광송신모듈의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 3은 본 발명에 따른 LED 신호등형 가시광송신모듈의 구성요소를 도시한 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 패턴 발생기의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 5는 본 발명에 따른 LED 신호등 모듈의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 6은 본 발명에 따른 반사체가 형성된 광유도부를 도시한 일실시예도,
도 7은 본 발명에 따른 LED 신호등모듈에 광렌즈(Collimator Lens)부(164), 컬러필터부(165)가 포함되어 구성된 것을 도시한 일실시예도,
도 8은 본 발명에 따른 스마트 디바이스 기반형 가시광수신모듈의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 9는 본 발명에 따른 제1 카메라촬영부를 통해 LED 신호등형 가시광송신모듈을 통해 전송된 RGB 색발광을 가시광이미지화시키는 것을 도시한 일실시예도,
도 10은 본 발명에 따른 제1 카메라촬영부의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 11은 본 발명에 따른 제1 패턴검사기의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 12는 본 발명에 따른 차량 기반형 가시광수신모듈의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 13은 본 발명에 따른 차량 기반형 가시광수신모듈이 LED 신호등과 0.1m~10m 근거리에 위치되어, LED 신호등형 가시광송신모듈을 통해 전송된 가시광 ID데이터 통신신호를 수신받아, 복조를 거쳐 가시광 LED ID 데이터 통신신호로 복원시켜 가시광 LED ID 데이터 통신신호에 포함된 위치정보와 멀티정보를 차량에 전달시키도록 제어시키는 것을 도시한 일실시예도,
도 14는 본 발명에 따른 제2 카메라촬영부의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 15는 본 발명에 따른 제2 패턴검사기의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 16은 본 발명에 따른 가시광제어모듈의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 17은 본 발명에 따른 스마트 디바이스 기반형 가시광수신모듈이 설치된 스마트폰을 LED 신호등(보행등)에 0.3m로 근접시키면, 스마트 디바이스 기반형 가시광수신모듈에서 LED 신호등형 가시광송신모듈을 통해 전송된 가시광 ID데이터 통신신호를 수신받아, 스마트 디바이스의 화면상에 가시광 LED ID 데이터 통신신호에 포함된 위치정보와 멀티정보에 따른 LBS 광고, 날씨 정보, 교통 정보를 표출시키는 것을 도시한 일실시예도,
도 18은 본 발명에 따른 차량기반형 가시광수신모듈이 설치된 차량을 LED 신호등(교통신호등)에 3m로 근접시키면, 차량기반형 가시광수신모듈에서 LED 신호등형 가시광송신모듈을 통해 전송된 가시광 ID데이터 통신신호를 수신받아, 차량 자체의 스마트제어기기가 가시광 LED ID 데이터 통신신호에 포함된 위치정보와 멀티정보에 따른 LBS 광고, 날씨 정보, 교통 정보, 자율주행용 센싱데이터, 자율주행정보를 수신받아, 차량의 전반적인 구동제어시키거나, 또는 차량의 디스플레이 장치 화면상에 표출시킨 것을 도시한 일실시예도,
도 19는 본 발명에 따른 LED 신호등의 칼라광정보를 통한 신호등객체주변기기로의 스마트 가시광 통신방법을 도시한 순서도.
먼저, 본 발명에서 설명되는 가시광 통신(Visible Light Communication, VLC)은 사람 눈에 보이는 가시광 영역을 이용한 통신으로서, 백열전구와 형광등과 같은 조명이 발광 다이오드(LED) 조명으로 교체되는 인프라를 사용하여 정보를 전송하고 이를 재이용하는 새로운 정보통신기술을 말한다.
LED는 고속으로 점멸하는 능력이 있으며,이 가시광 소자를 사람의 눈에는 느껴지지 않을 정도의 고속으로 점멸시켜서 데이터를 송신할 수가 있다.
상기 가시광 통신 기술의 기본 개념은 데이터를 0과 1의 조합으로 변환해서 정보를 전송한다는 점에서 디지털 통신과 같지만, 데이터가 '0'일 때 빛이 오프되고, '1'일 때 빛이 온되는 점멸이나 밝기에 따른 명암으로 치환해서 송신한다는 점을 이용한 것이다.
또한, 가시광은 780nm에서 380nm의 파장에 해당되고, 가시광 무선통신에서 사용하는 파장을 주파수로 바꾸면,385THz에서 789THz에 해당되며,가청 주파수 대역은 20Hz에서 20,000Hz에 해당한다.
가시광 무선통신은 870-900nm를 사용하는 IrDA와 가장 유사한 파장을 사용하지만, 조명과 동시에 통신을 할 수 있다는 것이 특징이며 장점을 갖는다.
이러한 가시광무선통신을 본 발명에서는 LED 신호등에 응용시켜, LED 신호등을 색상변화, 깜빡임 주기의 변화, 밝기 변화 중 어느 하나로 선택하여 발광시킴과 동시에 원하는 위치정보와 멀티정보가 포함된 가시광 LED ID 데이터 통신신호로 발생시켜 방출시키도록 구성하는 것을 주요 특징으로 한다.
본 발명에서는 반사체 또는 광렌즈를 통해 LED 신호등으로부터 나오는 RGB 색발광의 세기를 강하게 하여, LED가시광 통신의 단점인 빛의 간섭에 따른 데이터 손실을 효율적으로 줄일 수가 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 설명되는 LED 신호등은 교통신호등, 보행신호등을 모두 포함한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 첨부하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 LED 신호등의 칼라광정보를 통한 신호등객체주변기기로의 IoT 연계형 스마트 가시광 통신장치(1)의 구성요소를 도시한 구성도에 관한 것으로, 이는 LED 신호등형 가시광송신모듈(100), 스마트 디바이스 기반형 가시광수신모듈(200), 차량 기반형 가시광수신모듈(300), 가시광제어모듈(400)로 구성된다.
먼저, 본 발명에 따른 LED 신호등형 가시광송신모듈(100)에 관해 설명한다.
상기 LED 신호등형 가시광송신모듈(100)은 도 3에 도시한 바와같이, LED 신호등 내부에 위치되고, 가시광제어모듈의 제어신호에 따라 구동되어, LED 신호등을 색상변화, 깜빡임 주기의 변화, 밝기 변화 중 어느 하나로 선택하여 발광시킴과 동시에 원하는 위치정보와 멀티정보가 포함된 가시광 LED ID 데이터 통신신호로 발생시켜 방출시키는 역할을 한다.
상기 LED 신호등은 색상변화, 깜빡임 주기의 변화, 밝기 변화에 따른 전기적인 신호에서 빛 신호로 바뀌는 속도가 약 50~200ns에 달하는데, 이러한 빠른 스위칭(ON-OFF)을 통신의 변조방식으로 활용된다.
본 특허에 따른 LED 신호등형 가시광송신모듈은 LED 신호등의 경우에 사람이 초당 100번 이상 빛이 깜빡이면 그 깜빡임을 인식하지 못하고 계속 켜진 것으로 여기기 때문에 통신과 더불어 신호등의 기능도 유지할 수 있는 특성을 이용한 것이다.
상기 LED 신호등형 가시광송신모듈(100)은 도 2에 도시한 바와 같이, 전원부(110), 메모리부(120), LED 신호등형 가시광변조부(130), 송신용 분주기(140), 패턴 발생기(150), LED 신호등 모듈(160)로 구성된다.
첫째, 본 발명에 따른 전원부(110)에 관해 설명한다.
상기 전원부(110)는 각 기기에 전원을 공급시키는 역할을 한다.
이는 상용전원부와, 리튬이온폴리머전원부로 구성된다.
이는 정전압 레귤레이터IC가 포함되어 구성된다.
상기 정전압 레귤레이어IC는 입력전압을 각 기기에 맞는 정전압으로 바꾸어 주는 역할을 한다.
둘째, 본 발명에 따른 메모리부(120)에 관해 설명한다.
상기 메모리부(120)는 신호등의 ID 및 송출할 정보를 저장하는 역할을 한다.
여기서, 송출할 정보는 멀티정보로서, 적색(RED) 데이터 신호, 녹색(GREEN) 데이터 신호, 청색(BLUE) 데이터 신호 중 어느 하나에 선택되어 수록된 LBS 광고, 날씨 정보, 교통 정보, 자율주행용 센싱데이터, 자율주행정보를 말한다.
셋째, 본 발명에 따른 LED 신호등형 가시광변조부(130)에 관해 설명한다.
상기 LED 신호등형 가시광변조부(130)는 적색(RED) 데이터 신호, 녹색(GREEN) 데이터 신호, 청색(BLUE) 데이터 신호를 저장시킨 상태에서 가시광제어모듈로부터 색상변화, 깜빡임 주기의 변화, 밝기 변화 중 적어도 하나가 선택되어 구동되는 적색 구동신호, 녹색 구동신호, 청색 구동신호가 입력되면, 이에 맞는 적색(RED) 데이터 신호, 녹색(GREEN) 데이터 신호, 청색(BLUE) 데이터 신호로 변조한 후, 패턴 발생기쪽으로 출력시키도록 제어하는 역할을 한다.
이는 가시광제어모듈로부터 색상변화, 깜빡임 주기의 변화, 밝기 변화 중 적어도 하나가 선택되어 구동되는 적색 구동신호가 입력되면, 이에 맞는 적색(RED) 데이터 신호를 변조한 후, 패턴 발생기쪽으로 출력시키도록 제어하고, 가시광제어모듈로부터 색상변화, 깜빡임 주기의 변화, 밝기 변화 중 적어도 하나가 선택되어 구동되는 녹색 구동신호가 입력되면, 이에 맞는 녹색(GREEN) 데이터 신호를 변조한 후, 패턴 발생기쪽으로 출력시키도록 제어하며, 가시광제어모듈로부터 색상변화, 깜빡임 주기의 변화, 밝기 변화 중 적어도 하나가 선택되어 구동되는 청색 구동신호가 입력되면, 이에 맞는 청색(BLUE) 데이터 신호를 변조한 후, 패턴 발생기쪽으로 출력시키도록 제어하도록 구성된다.
상기 LED 신호등형 가시광변조부는 일측에 유무선통신모듈이 구성되어, 가시광제어모듈로부터 색상변화, 깜빡임 주기의 변화, 밝기 변화 중 적어도 하나가 선택되어 구동되는 적색 구동신호, 녹색 구동신호, 청색 구동신호를 수신받는다.
그리고, 주변 매장의 광고 정보(LBS 광고), 날씨 정보, 교통 정보, 자율주행용 센싱데이터, 자율주행정보 중 적어도 하나를 상기 메모리부터 전달받아 이들의 데이터 크기를 분석하여, 미리 설정한 임계 값 이상의 크기일 경우 신호등 색상의 밝기를 함께 변조 정보로 이용하도록 구성된다.
넷째, 본 발명에 따른 송신용 분주기(140)에 관해 설명한다.
상기 송신용 분주기(140)는 입력 신호 주파수의 약수(約數)인 주파수로 분주(分周)하여 패턴 발생기쪽으로 출력시키는 역할을 한다.
이는 클럭발진기를 통해 분주기의 클럭신호를 생성시킨다.
여기서, 클럭신호는 일예로, 1Mhz발진기를 이용하여 256번의 분주를 한 후 4KHz로 바뀌게 되며, 이 클럭신호를 다시 8분주를 하여 각각의 패턴발생기에 입력을 하게 된다.
다섯째, 본 발명에 따른 패턴 발생기(150)에 관해 설명한다.
상기 패턴 발생기(150)는 LED 신호등형 가시광변조부로부터 병렬로 들어오는 적색(RED) 데이터 신호, 녹색(GREEN) 데이터 신호, 청색(BLUE) 데이터 신호를 수신받아 PISO(Parallel-in, Serial-out)를 통해 직렬로 변환시킨 후, 송신용 분주기의 클럭신호에 맞게 가시광 LED ID 데이터 통신신호를 생성시키는 역할을 한다.
이는 도 4에 도시한 바와 같이, 적색패턴발생기(151), 녹색패턴발생기(152), 청색패턴발생기(153)로 구성된다.
상기 적색패턴발생기(151)는 LED 신호등형 가시광변조부로부터 병렬로 들어오는 적색(RED) 데이터 신호를 수신받아 송신용 분주기의 클럭신호에 맞게 적색(RED) 데이터 신호를 생성시킨 후, PISO(Parallel-in, Serial-out)를 통해 직렬데이터전송으로 변환시킨 후, 송신용 분주기의 클럭신호에 맞게 가시광 LED ID 데이터 통신신호를 생성시켜 LED 신호등 모듈로 전달시키는 역할을 한다.
여기서, PISO(Parallel-in, Serial-out)를 사용하는 이유는 데이터 통신을 하기 위해서 직렬로 신호를 전송해야 하는데, 발생되는 신호는 병렬로 나타내기 때문에 PISO를 사용하여 병렬신호를 직렬신호로 바꾸어서 전송하기 위함이다.
상기 녹색패턴발생기(152)는 LED 신호등형 가시광변조부로부터 병렬로 들어오는 녹색(GREEN) 데이터 신호를 수신받아 송신용 분주기의 클럭신호에 맞게 녹색(GREEN) 데이터 신호를 생성시킨 후, PISO(Parallel-in, Serial-out)를 통해 직렬데이터전송으로 변환시킨 후, 송신용 분주기의 클럭신호에 맞게 가시광 LED ID 데이터 통신신호를 생성시켜 LED 신호등 모듈로 전달시키는 역할을 한다.
상기 청색패턴발생기(153)는 LED 신호등형 가시광변조부로부터 병렬로 들어오는 청색(BLUE) 데이터 신호를 수신받아 송신용 분주기의 클럭신호에 맞게 청색(BLUE) 데이터 신호를 생성시킨 후, PISO(Parallel-in, Serial-out)를 통해 직렬데이터전송으로 변환시킨 후, 송신용 분주기의 클럭신호에 맞게 가시광 LED ID 데이터 통신신호를 생성시켜 LED 신호등 모듈로 전달시키는 역할을 한다.
일곱째, 본 발명에 따른 LED 신호등 모듈(160)에 관해 설명한다.
상기 LED 신호등 모듈(160)은 패턴발생기에서 생성된 가시광 LED ID 데이터 통신신호에 맞게 RGB 색발광시켜 교통신호를 출력시키는 역할을 한다.
이는 도 5에 도시한 바와 같이, LED 칼라 발광부(161), 광유도부(162), 신호제어기(163)가 포함되어 구성된다.
상기 LED 칼라 발광부(161)는 적색ㆍ녹색ㆍ황색 및 녹색 화살 표시용 LED 램프를 구비하여, 신호제어기의 신호에 따라 RGB 색발광시켜 외부로 출력시키는 역할을 한다.
상기 광유도부(162)는 LED 칼라 발광부로부터 색발광되는 적색ㆍ녹색ㆍ황색 및 녹색 화살 표시용 LED 불빛을 LED 신호등과 0.1m~10m 근거리에 위치한 스마트 디바이스 및 차량쪽으로 전반사시키기 위한 반사체가 설치되어 광유도시키는 역할을 한다.
이는 도 6에 도시한 바와 같이, LED 칼라 발광부로부터 색발광되는 적색ㆍ녹색ㆍ황색 및 녹색 화살 표시용 LED 불빛을 LED 신호등과 0.1m~10m 근거리에 위치한 스마트 디바이스 및 차량쪽으로 전반사시키기 위해, 전단방향 측면 일측에 반사체(162a)가 형성된다.
여기서, 반사체(162a)는 절곡된 알루미늄 반사판구조로 형성된다.
상기 신호제어기(163)는 메인 신호등제어부박스로부터 제어신호를 수신받아, LED 칼라발광부를 온오프구동시켜 적색ㆍ녹색ㆍ황색 및 녹색 화살 표시용 LED 램프중 어느 하나가 발광되도록 신호제어시키고, 신호제어시, 색상변화, 깜빡임 주기의 변화, 밝기 변화 중 어느 하나로 선택하여 발광시킴과 동시에 패턴발생기에서 생성된 가시광 LED ID 데이터 통신신호를 방출시키도록 제어하는 역할을 한다.
상기 LED 신호등 모듈(160)은 반사체로 이루어진 광유도부(162)를 대신하여, 도 7에 도시한 바와 같이, 광렌즈(Collimator Lens)부(164), 컬러필터부(165)가 포함되어 구성되어, 가로등조명, 자동차 헤드라이트의 빛 반사 등에 의한 빛간섭을 저감시킬 수가 있다.
상기 광렌즈(Collimator Lens)부(164)는 광렌즈를 통해 LOS(Line-of-Sight)의 일정 각도 내에 있지 않은 굴절되거나 반사되는 빛을 걸려내는 역할을 한다.
상기 컬러필터부(165)는 원하는 색상의 빛만 통과시키는 역할을 한다.
즉, 마주 오는 전동차의 전조등에 의해 간섭을 받을 가능성이 높은데 대부분 백색의 조명이므로 컬러 필터를 사용해서 차단이 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 LED 신호등형 가시광송신모듈(100)은 LED 칼라 발광부의 적색ㆍ녹색ㆍ황색 및 녹색 화살 표시용 LED 램프 빛에 LiFi(Light Fidelity) 정보를 생성시키는 LiFi 통신모듈(170)과, LED 칼라 발광부의 적색ㆍ녹색ㆍ황색 및 녹색 화살 표시용 LED 램프 빛에 광 ID 비콘 정보를 생성시키는 광 ID 비콘 정보생성기(180)가 포함되어 구성된다.
다음으로, 본 발명에 따른 스마트 디바이스 기반형 가시광수신모듈(200)에 관해 설명한다.
상기 스마트 디바이스 기반형 가시광수신모듈(200)은 도 9에 도시한 바와 같이, 스마트 디바이스 내부에 모듈화되어 탈부착식으로 설치되고, LED 신호등과 0.1m~10m 근거리에 위치되면, LED 신호등형 가시광송신모듈을 통해 전송된 가시광 ID데이터 통신신호를 수신받아, 복조를 거쳐 가시광 LED ID 데이터 통신신호로 복원시켜 스마트 디바이스의 화면상에 가시광 LED ID 데이터 통신신호에 포함된 위치정보와 멀티정보를 표출시키는 역할을 한다.
이는 도 8에 도시한 바와 같이, 제1 카메라촬영부(210), 제1 왜곡보정부(220), 제1 가시광신호추출부(230), 제1 SIPO부(240), 제1 패턴검사기(250), 스마트 디바이스형 가시광수신제어부(260)로 구성된다.
첫째, 본 발명에 따른 제1 카메라촬영부(210)에 관해 설명한다.
상기 제1 카메라촬영부(210)는 도 9에 도시한 바와 같이, LED 신호등형 가시광송신모듈을 통해 전송된 RGB 색발광을 가시광이미지화시키는 역할을 한다.
이는 도 10에 도시한 바와 같이, 제1 이미지렌즈부(211), 제1 IR 커트필터부(212), 제1 이미지센서부(213)로 구성된다.
상기 제1 이미지렌즈부(211)는 피사체의 영상을 투과시키는 역할을 한다.
상기 제1 IR 커트필터부(212)는 영상촬영시 외부의 적외선 빛을 차단시키는 역할을 한다.
상기 제1 이미지센서부(213)는 영상을 전기적 신호로 변환시키는 역할을 한다.
이는 CCD소자, CMOS소자 중 어느 하나가 선택되어 구성된다.
둘째, 본 발명에 따른 제1 왜곡보정부(220)에 관해 설명한다.
상기 제1 왜곡보정부(220)는 제1 카메라촬영부에서 촬영된 가시광이미지영상을 입력받아 영상의 왜곡을 보정시키는 역할을 한다.
이는 교정 패턴으로부터 카메라촬영부의 렌즈 초점 거리와 촬영대상물의 위치 등으로 구성된 내부 파라미터, 그리고, 회전과 위치 정보로 구성된 외부 파라미터를 찾음으로써 제1 카메라촬영부의 왜곡 모델을 추정한다.
이어서, 추정된 제1 카메라촬영부의 모델로부터 역으로 코너점을 다시 추출하여 검증하고,
마지막으로, 검증된 카메라 모델을 이용하여 영상의 왜곡을 보정한다.
셋째, 본 발명에 따른 제1 가시광신호추출부(230)에 관해 설명한다.
상기 제1 가시광신호추출부(230)는 제1 왜곡보정부를 통해 왜곡보정된 가시광이미지영상에서 RGB 색발광 신호등 영상객체와 가시광 LED ID 데이터 통신신호를 분할시킨 후, RGB 색발광 신호등 영상객체를 제거하고, 가시광 LED ID 데이터 통신신호만을 추출시키는 역할을 한다.
이는 획득한 가시광이미지영상으로부터 가시광신호만을 추적하여 추출하고, 가시광신호과 RGB 색발광 신호등 영상객체가 서로 겹쳐진 영상이 있다면, RGB 색발광 신호등 영상객체만을 제거하는 과정을 거쳐 가시광신호만을 수집하도록 구성된다.
즉, 가시광신호는 항상 고정되어 있고, RGB 색발광 신호등 영상객체는 움직이고 있기 때문에 t프레임과 t-1프레임의 차이값이 움직인 영역이기 때문에 가시광신호만을 추출한다.
그리고, 가시광신호를 추출하기 위해서 제1 카메라촬영부의 파라미터를 알아야 하기 때문에, 카메라 캘리브레이션 과정을 수행한다.
여기서, 카메라 캘리브레이션은 촬영대상물에 따라 여러 종류에 따라 그 기준을 달리 적용시키지만, 본 발명에서는 신호등 지주대에 형성된 LED 신호등으로 하기 때문에, 카메라 캘리브레이션을 LED 신호등을 이용하여 설정한다.
본 발명에 따른 제1 가시광신호추출부는 가시광신호모델링을 하기 위해서 가시광신호만을 추출을 해야 하기 때문에, 1차로 혼합가우시안 추출부, 2차로 대비지도·움직임정보부, 3차로 계층적 영역 구조부를 이용하여 구성된다.
상기 혼합가우시안 추출부(Mixure of Gaussian, MoG)는 배경화소모델을 구하고, 배경모델링 기법으로 객체를 분리한 후, 미디언 필터와 모폴로지 연산을 통해 잡음을 제거하여 임계값을 이용하여 RGB 색발광 신호등 영상객체를 추출하도록 구성된다.
상기 대비지도·움직임정보부는 대비지도와 웨이블렛 변환을 이용하여 중요 특징점을 찾아내고 이를 이용하여 대략적인 집중윈도우(AW:Attention Window)를 생성하여 LED 신호등이미지 정보를 추정하고, 윤곽선 차이를 추출하여 가시광 LED ID 데이터 통신신호만을 추출하는 역할을 한다.
상기 계층적영역구조부는 워터쉐드 알고리즘을 이용하여 영상을 분할하고, 분할된 영역 중 유사한 속성을 가진 영역을 병합하여 계층 구조를 만들어 가시광 LED ID 데이터 통신신호만을 추출하는 역할을 한다.
넷째, 본 발명에 따른 제1 SIPO부(240)에 관해 설명한다.
상기 제1 SIPO부(240)는 제1 가시광신호추출부를 통해 원신호로 복조된 가시광 LED ID 데이터 통신신호들을 SIPO(Serial-out,Parallel-out)에 통과시켜 직렬신호를 병렬신호로 변환시켜 제1 패턴검사기로 출력시키는 역할을 한다.
다섯째, 본 발명에 따른 제1 패턴검사기(250)에 관해 설명한다.
상기 제1 패턴검사기(250)는 제1 SIPO부를 통해 병렬신호로 변환된 가시광 LED ID 데이터 통신신호에서 적색(RED) 데이터 패턴신호, 녹색(GREEN) 데이터 패턴 신호, 청색(BLUE) 데이터 패턴 신호를 검사시키는 역할을 한다.
이는 도 11에 도시한 바와 같이, 제1 적색패턴검사기(251), 제1 녹색패턴검사기(252), 제1 청색패턴검사기(253)로 구성된다.
상기 제1 적색패턴검사기(251)는 제1 SIPO부를 통해 병렬신호로 변환된 가시광 LED ID 데이터 통신신호에다가 미리 설정된 기준 적색(RED) 데이터 패턴을 비교분석시켜, 적색 데이터 패턴신호만을 검사시키는 역할을 한다.
여기서, 적색 데이터 패턴신호에는 위치정보와 멀티정보(LBS 광고, 날씨 정보, 교통 정보)가 포함된다.
상기 제1 녹색패턴검사기(252)는 제1 SIPO부를 통해 병렬신호로 변환된 가시광 LED ID 데이터 통신신호에다가 미리 설정된 기준 녹색(GREEN) 데이터 패턴을 비교분석시켜, 녹색(GREEN) 데이터 패턴신호만을 검사시키는 역할을 한다.
여기서, 녹색(GREEN) 데이터 패턴신호에는 위치정보와 멀티정보(LBS 광고, 날씨 정보, 교통 정보)가 포함된다.
상기 제1 청색패턴검사기(253)는 제1 SIPO부를 통해 병렬신호로 변환된 가시광 LED ID 데이터 통신신호에다가 미리 설정된 기준 청색(BLUE) 데이터 패턴을 비교분석시켜, 청색(BLUE) 데이터 패턴신호만을 검사시키는 역할을 한다.
여기서, 청색(BLUE) 데이터 패턴신호에는 위치정보와 멀티정보(LBS 광고, 날씨 정보, 교통 정보)가 포함된다.
여섯째, 본 발명에 따른 스마트 디바이스형 가시광수신제어부(260)에 관해 설명한다.
상기 스마트 디바이스형 가시광수신제어부(260)는 제1 패턴검사기로부터 검사된 적색(RED) 데이터 패턴신호, 녹색(GREEN) 데이터 패턴 신호, 청색(BLUE) 데이터 패턴 신호에 포함된 위치정보와 멀티정보를 읽어와서 스마트 디바이스의 화면상에 표출시키도록 제어하는 역할을 한다.
이는 스마트 디바이스용 액세스제어부가 포함되어 구성된다.
상기 스마트 디바이스용 액세스제어부는 스마트 디바이스연계용 사용자 인터페이스에서 스마트 디바이스의 디스플레이화면으로 액세스시켜 제1 패턴검사기로부터 검사된 적색(RED) 데이터 패턴신호, 녹색(GREEN) 데이터 패턴 신호, 청색(BLUE) 데이터 패턴 신호에 포함된 위치정보와 멀티정보를 표출시키는 역할을 한다.
다음으로, 본 발명에 따른 차량 기반형 가시광수신모듈(300)에 관해 설명한다.
상기 차량 기반형 가시광수신모듈(300)은 도 13에 도시한 바와 같이, 차량 내부에 모듈화되어 탈부착식으로 설치되고, LED 신호등과 0.1m~10m 근거리에 위치되면, LED 신호등형 가시광송신모듈을 통해 전송된 가시광 ID데이터 통신신호를 수신받아, 복조를 거쳐 가시광 LED ID 데이터 통신신호로 복원시켜 가시광 LED ID 데이터 통신신호에 포함된 위치정보와 멀티정보를 차량에 전달시키도록 제어시키는 역할을 한다.
이는 도 12에 도시한 바와 같이, 제2 카메라촬영부(310), 제2 왜곡보정부(320), 제2 가시광신호추출부(330), 제2 SIPO부(340), 제2 패턴검사기(350), 차량형 가시광수신제어부(360)로 구성된다.
첫째, 본 발명에 따른 제2 카메라촬영부(310)에 관해 설명한다.
상기 제2 카메라촬영부(310)는 LED 신호등형 가시광송신모듈을 통해 전송된 RGB 색발광을 가시광이미지화시키는 역할을 한다.
이는 도 14에 도시한 바와 같이, 제2 이미지렌즈부(311), 제2 IR 커트필터부(312), 제2 이미지센서부(313)로 구성된다.
상기 제2 이미지렌즈부(311)는 피사체의 영상을 투과시키는 역할을 한다.
상기 제2 IR 커트필터부(312)는 영상촬영시 외부의 적외선 빛을 차단시키는 역할을 한다.
상기 제2 이미지센서부(313)는 영상을 전기적 신호로 변환시키는 역할을 한다.
이는 CCD소자, CMOS소자 중 어느 하나가 선택되어 구성된다.
둘째, 본 발명에 따른 제2 왜곡보정부(320)에 관해 설명한다.
상기 제2 왜곡보정부(320)는 제2 카메라촬영부에서 촬영된 가시광이미지영상을 입력받아 영상의 왜곡을 보정시키는 역할을 한다.
이는 교정 패턴으로부터 카메라촬영부의 렌즈 초점 거리와 촬영대상물의 위치 등으로 구성된 내부 파라미터, 그리고, 회전과 위치 정보로 구성된 외부 파라미터를 찾음으로써 제2 카메라촬영부의 왜곡 모델을 추정한다.
이어서, 추정된 제2 카메라촬영부의 모델로부터 역으로 코너점을 다시 추출하여 검증하고,
마지막으로, 검증된 카메라 모델을 이용하여 영상의 왜곡을 보정한다.
셋째, 본 발명에 따른 제2 가시광신호추출부(330)에 관해 설명한다.
상기 제2 가시광신호추출부(330)는 제2 왜곡보정부를 통해 왜곡보정된 가시광이미지영상에서 RGB 색발광 신호등 영상객체와 가시광 LED ID 데이터 통신신호를 분할시킨 후, RGB 색발광 신호등 영상객체를 제거하고, 가시광 LED ID 데이터 통신신호만을 추출시키는 역할을 한다.
이는 획득한 가시광이미지영상으로부터 가시광신호만을 추적하여 추출하고, 가시광신호과 RGB 색발광 신호등 영상객체가 서로 겹쳐진 영상이 있다면, RGB 색발광 신호등 영상객체만을 제거하는 과정을 거쳐 가시광신호만을 수집하도록 구성된다.
즉, 가시광신호는 항상 고정되어 있고, RGB 색발광 신호등 영상객체는 움직이고 있기 때문에 t프레임과 t-1프레임의 차이값이 움직인 영역이기 때문에 가시광신호만을 추출한다.
그리고, 가시광신호를 추출하기 위해서 제1 카메라촬영부의 파라미터를 알아야 하기 때문에, 카메라 캘리브레이션 과정을 수행한다.
여기서, 카메라 캘리브레이션은 촬영대상물에 따라 여러 종류에 따라 그 기준을 달리 적용시키지만, 본 발명에서는 신호등 지주대에 형성된 LED 신호등으로 하기 때문에, 카메라 캘리브레이션을 LED 신호등을 이용하여 설정한다.
본 발명에 따른 제2 가시광신호추출부는 가시광신호모델링을 하기 위해서 가시광신호만을 추출을 해야 하기 때문에, 1차로 혼합가우시안 추출부, 2차로 대비지도·움직임정보부, 3차로 계층적 영역 구조부를 이용하여 구성된다.
상기 혼합가우시안 추출부(Mixure of Gaussian, MoG)는 배경화소모델을 구하고, 배경모델링 기법으로 객체를 분리한 후, 미디언 필터와 모폴로지 연산을 통해 잡음을 제거하여 임계값을 이용하여 RGB 색발광 신호등 영상객체를 추출하도록 구성된다.
상기 대비지도·움직임정보부는 대비지도와 웨이블렛 변환을 이용하여 중요 특징점을 찾아내고 이를 이용하여 대략적인 집중윈도우(AW:Attention Window)를 생성하여 LED 신호등이미지 정보를 추정하고, 윤곽선 차이를 추출하여 가시광 LED ID 데이터 통신신호만을 추출하는 역할을 한다.
상기 계층적영역구조부는 워터쉐드 알고리즘을 이용하여 영상을 분할하고, 분할된 영역 중 유사한 속성을 가진 영역을 병합하여 계층 구조를 만들어 가시광 LED ID 데이터 통신신호만을 추출하는 역할을 한다.
넷째, 본 발명에 따른 제2 SIPO부(340)에 관해 설명한다.
상기 제2 SIPO부(340)는 제2 가시광신호추출부를 통해 원신호로 복조된 가시광 LED ID 데이터 통신신호들을 SIPO(Serial-out,Parallel-out)에 통과시켜 직렬신호를 병렬신호로 변환시켜 제2 패턴검사기로 출력시키는 역할을 한다.
다섯째, 본 발명에 따른 제2 패턴검사기(350)에 관해 설명한다.
상기 제2 패턴검사기(350)는 제2 SIPO부를 통해 병렬신호로 변환된 가시광 LED ID 데이터 통신신호에서 적색(RED) 데이터 패턴신호, 녹색(GREEN) 데이터 패턴 신호, 청색(BLUE) 데이터 패턴 신호를 검사시키는 역할을 한다.
이는 도 15에 도시한 바와 같이, 제2 적색패턴검사기(351), 제2 녹색패턴검사기(352), 제2 청색패턴검사기(353)로 구성된다.
상기 제2 적색패턴검사기(351)는 제2 SIPO부를 통해 병렬신호로 변환된 가시광 LED ID 데이터 통신신호에다가 미리 설정된 기준 적색(RED) 데이터 패턴을 비교분석시켜, 적색 데이터 패턴신호만을 검사시키는 역할을 한다.
여기서, 적색 데이터 패턴신호에는 위치정보와 멀티정보(LBS 광고, 날씨 정보, 교통 정보, 자율주행용 센싱데이터, 자율주행정보)가 포함된다.
상기 제2 녹색패턴검사기(352)는 제2 SIPO부를 통해 병렬신호로 변환된 가시광 LED ID 데이터 통신신호에다가 미리 설정된 기준 녹색(GREEN) 데이터 패턴을 비교분석시켜, 녹색(GREEN) 데이터 패턴신호만을 검사시키는 역할을 한다.
여기서, 녹색(GREEN) 데이터 패턴신호에는 위치정보와 멀티정보(LBS 광고, 날씨 정보, 교통 정보, 자율주행용 센싱데이터, 자율주행정보)가 포함된다.
상기 제2 청색패턴검사기(353)는 제2 SIPO부를 통해 병렬신호로 변환된 가시광 LED ID 데이터 통신신호에다가 미리 설정된 기준 청색(BLUE) 데이터 패턴을 비교분석시켜, 청색(BLUE) 데이터 패턴신호만을 검사시키는 역할을 한다.
여기서, 청색(BLUE) 데이터 패턴신호에는 위치정보와 멀티정보(LBS 광고, 날씨 정보, 교통 정보, 자율주행용 센싱데이터, 자율주행정보)가 포함된다.
일곱째, 본 발명에 따른 차량형 가시광수신제어부(360)에 관해 설명한다.
상기 차량형 가시광수신제어부(360)는 제2 패턴검사기로부터 검사된 적색(RED) 데이터 패턴신호, 녹색(GREEN) 데이터 패턴 신호, 청색(BLUE) 데이터 패턴 신호에 포함된 위치정보와 멀티정보를 읽어와서 가시광 LED ID 데이터 통신신호에 포함된 위치정보와 멀티정보를 차량에 전달시키도록 제어시키는 역할을 한다.
이는 차량용 액세스제어부가 포함되어 구성된다.
상기 차량용 액세스제어부는 차량용 사용자 인터페이스를 통해 차량의 메인제어유닛과 액세스시켜 제2 패턴검사기로부터 검사된 적색(RED) 데이터 패턴신호, 녹색(GREEN) 데이터 패턴 신호, 청색(BLUE) 데이터 패턴 신호에 포함된 위치정보와 멀티정보에 따라 차량속도 및 차량구동을 제어시키는 역할을 한다.
다음으로, 본 발명에 따른 가시광제어모듈(400)에 관해 설명한다.
상기 가시광제어모듈(400)은 가시광송수신로컬존을 위치별, 공간별로 그룹화시킨 상태에서, 그룹화된 가시광송수신로컬존에 위치한 복수개의 LED 신호등형 가시광송신모듈과 연결되어, 특정공간에 위치한 LED 신호등형 가시광송신모듈에 1:1로 측위지점의 위치정보와 멀티정보(LBS 광고, 날씨 정보, 교통 정보, 자율주행용 센싱데이터, 자율주행정보)가 포함된 고유의 가시광 LED ID 데이터 통신신호를 설정시키는 역할을 한다.
이는 도 16에 도시한 바와 같이, 그룹핑제어부(410), LBS 광고설정부(420), 날씨 정보설정부(430), 교통 정보설정부(440), 자율주행용 센싱데이터설정부(450), 자율주행정보설정부(460)로 구성된다.
상기 그룹핑제어부(410)는 유무선통신모듈을 시스템의 기반 네트워크로 사용하여 가시광송수신로컬존을 위치별, 공간별로 그룹화시키는 역할을 한다.
이는 위치별, 공간별로 그룹핑시킨 가시광송수신로컬존을 기반으로, 측위지점의 위치정보와 멀티정보(LBS 광고, 날씨 정보, 교통 정보, 자율주행정보)가 포함된 고유의 가시광 LED ID 데이터 통신신호를 가시광송수신로컬존에 위치한 복수개의 LED 신호등형 가시광송신모듈로 일괄전송시킬 수가 있다.
여기서, 유무선통신모듈은 무선통신모듈로서 WiFi통신모듈이 구성되고, 유선통신모듈로서 BACNET TCP/IP, BACNET MS/TP, Modbus RTU 중 어느 하나가 선택되어 구성된다.
상기 WiFi통신모듈은 무선기술을 접목한 것으로, 고성능 무선통신을 가능하게 하는 무선랜 기술로 구성된다.
상기 무선랜은 네트워크 구축시 유선을 사용하지 않고 전파나 빛등을 이용하여 네트워크를 구축하는 방식으로서, 2.4GHz의 주파수 대역을 사용한다.
상기 LBS 광고설정부(420)는 광고업체서버와 연결되어, 광고업체서버로부터 LBS 광고정보를 수신받아 가시광 LED ID 데이터 통신신호를 설정시키는 역할을 한다.
상기 날씨 정보설정부(430)는 기상청서버와 연결되어, 기상청서버로부터 날씨정보를 수신받아, 가시광 LED ID 데이터 통신신호를 설정시키는 역할을 한다.
상기 교통 정보설정부(440)는 교통관제서버와 연결되어, 교통관제서버로부터 교통정보를 수신받아, 가시광 LED ID 데이터 통신신호를 설정시키는 역할을 한다.
상기 자율주행용 센싱데이터설정부(450)는 이웃하는 또 다른 LED 신호등 또는 LED 가로등으로부터 가시광통신을 통해 자율주행용 센싱데이터를 수신받아, 가시광 LED ID 데이터 통신신호를 설정시키는 역할을 한다.
여기서, 자율주행용 센싱데이터는 차량의 현재위치와, 차량이 지나는 차량주위의 장애물위치, 주변차량 위치를 모두 포함한다.
상기 자율주행정보설정부(460)는 교통관제서버와 연결되어, LED 신호등에 위치한 과속데이터에 따른 자율주행정보를 수신받아, 가시광 LED ID 데이터 통신신호를 설정시키는 역할을 한다.
이하, 본 발명에 따른 LED 신호등의 칼라광정보를 통한 신호등객체주변기기로의 스마트 가시광 통신방법에 관해 설명한다.
먼저, 도 19에 도시한 바와 같이, 가시광제어모듈을 통해 가시광송수신로컬존을 위치별, 공간별로 그룹화시킨 상태에서, 그룹화된 가시광송수신로컬존에 위치한 복수개의 LED 신호등형 가시광송신모듈과 연결시킨다(S100).
다음으로, 가시광제어모듈을 통해 특정공간에 위치한 LED 신호등형 가시광송신모듈에 1:1로 측위지점의 위치정보와 멀티정보가 포함된 고유의 가시광 ID 데이터 통신신호를 설정시킨다(S200).
다음으로, LED 신호등형 가시광송신모듈을 통해 LED 신호등을 발광시킴과 동시에 원하는 측위지점의 위치정보와 멀티정보를 가시광 ID 데이터 통신신호로 발생시켜 방출시킨다(S300).
다음으로, 스마트 디바이스기반형 가시광수신모듈에서 LED 신호등형 가시광송신모듈을 통해 전송된 가시광 LED ID데이터 통신신호를 수신한다(S400).
다음으로, 스마트 디바이스 기반형 가시광수신모듈에서 LED 신호등과 0.1m~10m 근거리에 위치되면, LED 신호등형 가시광송신모듈을 통해 전송된 가시광 ID데이터 통신신호를 수신받아, 복조를 거쳐 가시광 LED ID 데이터 통신신호로 복원시켜 스마트 디바이스의 화면상에 가시광 LED ID 데이터 통신신호에 포함된 위치정보와 멀티정보에 따른 LBS 광고, 날씨 정보, 교통 정보를 표출시킨다(S500).
즉, 도 17에 도시한 바와 같이, 사용자가 스마트 디바이스 기반형 가시광수신모듈이 설치된 스마트폰을 LED 신호등(보행등)에 0.3m로 근접시키면, 스마트 디바이스 기반형 가시광수신모듈에서 LED 신호등형 가시광송신모듈을 통해 전송된 가시광 ID데이터 통신신호를 수신받아, 스마트 디바이스의 화면상에 가시광 LED ID 데이터 통신신호에 포함된 위치정보와 멀티정보에 따른 LBS 광고, 날씨 정보, 교통 정보를 표출시킨다.
끝으로, 차량 기반형 가시광수신모듈에서 LED 신호등과 0.1m~10m 근거리에 위치되면, LED 신호등형 가시광송신모듈을 통해 전송된 가시광 ID데이터 통신신호를 수신받아, 복조를 거쳐 가시광 LED ID 데이터 통신신호로 복원시켜 가시광 LED ID 데이터 통신신호에 포함된 위치정보와 멀티정보에 따른 LBS 광고, 날씨 정보, 교통 정보, 자율주행용 센싱데이터, 자율주행정보를 수신받는다(S600).
즉, 도 18에 도시한 바와 같이, 차량기반형 가시광수신모듈이 설치된 차량을 LED 신호등(교통신호등)에 3m로 근접시키면, 차량기반형 가시광수신모듈에서 LED 신호등형 가시광송신모듈을 통해 전송된 가시광 ID데이터 통신신호를 수신받아, 차량 자체의 스마트제어기기가 가시광 LED ID 데이터 통신신호에 포함된 위치정보와 멀티정보에 따른 LBS 광고, 날씨 정보, 교통 정보, 자율주행용 센싱데이터, 자율주행정보를 수신받아, 차량의 전반적인 구동제어시키거나, 또는 차량의 디스플레이 장치 화면상에 표출시킨다.
1 : LED 신호등의 칼라광정보를 통한 신호등객체주변기기로의 IoT 연계형 스마트 가시광 통신장치
100 : LED 신호등형 가시광송신모듈
200 : 스마트 디바이스 기반형 가시광수신모듈
300 : 차량 기반형 가시광수신모듈
400 : 가시광제어모듈

Claims (7)

  1. LED 신호등을 발광시킴과 동시에 원하는 측위지점의 위치정보와 멀티정보가 포함된 가시광 LED ID 데이터 통신신호를 같이 방출시켜, LED 신호등과 0.1m~10m 근거리에 위치한 스마트 디바이스 및 차량쪽으로 위치정보와 멀티정보를 1:1 타켓방식으로 가시광통신시키는 것을 특징으로 하는 LED 신호등의 칼라광정보를 통한 신호등객체주변기기로의 IoT 연계형 스마트 가시광 통신장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 IoT 연계형 스마트 가시광 통신장치는
    LED 신호등 내부에 위치되고, 가시광제어모듈의 제어신호에 따라 구동되어, LED 신호등을 색상변화, 깜빡임 주기의 변화, 밝기 변화 중 어느 하나로 선택하여 발광시킴과 동시에 원하는 위치정보와 멀티정보가 포함된 가시광 LED ID 데이터 통신신호로 발생시켜 방출시키는 LED 신호등형 가시광송신모듈(100)과,
    스마트 디바이스 내부에 모듈화되어 탈부착식으로 설치되고, LED 신호등과 0.1m~10m 근거리에 위치되면, LED 신호등형 가시광송신모듈을 통해 전송된 가시광 ID데이터 통신신호를 수신받아, 복조를 거쳐 가시광 LED ID 데이터 통신신호로 복원시켜 스마트 디바이스의 화면상에 가시광 LED ID 데이터 통신신호에 포함된 위치정보와 멀티정보를 표출시키는 스마트 디바이스 기반형 가시광수신모듈(200)과,
    차량 내부에 모듈화되어 탈부착식으로 설치되고, LED 신호등과 0.1m~10m 근거리에 위치되면, LED 신호등형 가시광송신모듈을 통해 전송된 가시광 ID데이터 통신신호를 수신받아, 복조를 거쳐 가시광 LED ID 데이터 통신신호로 복원시켜 가시광 LED ID 데이터 통신신호에 포함된 위치정보와 멀티정보를 차량에 전달시키도록 제어시키는 차량 기반형 가시광수신모듈(300)과,
    가시광송수신로컬존을 위치별, 공간별로 그룹화시킨 상태에서, 그룹화된 가시광송수신로컬존에 위치한 복수개의 LED 신호등형 가시광송신모듈과 연결되어, 특정공간에 위치한 LED 신호등형 가시광송신모듈에 1:1로 측위지점의 위치정보와 멀티정보(LBS 광고, 날씨 정보, 교통 정보, 자율주행용 센싱데이터, 자율주행정보)가 포함된 고유의 가시광 LED ID 데이터 통신신호를 설정시키는 가시광제어모듈(400)로 구성되는 것을 특징으로 하는 LED 신호등의 칼라광정보를 통한 신호등객체주변기기로의 IoT 연계형 스마트 가시광 통신장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 LED 신호등형 가시광송신모듈(100)은
    각 기기에 전원을 공급시키는 전원부(110)와,
    신호등의 ID 및 송출할 정보를 저장하는 메모리부(120)와,
    적색(RED) 데이터 신호, 녹색(GREEN) 데이터 신호, 청색(BLUE) 데이터 신호를 저장시킨 상태에서 가시광제어모듈로부터 색상변화, 깜빡임 주기의 변화, 밝기 변화 중 적어도 하나가 선택되어 구동되는 적색 구동신호, 녹색 구동신호, 청색 구동신호가 입력되면, 이에 맞는 적색(RED) 데이터 신호, 녹색(GREEN) 데이터 신호, 청색(BLUE) 데이터 신호로 변조한 후, 패턴 발생기쪽으로 출력시키도록 제어하는 LED 신호등형 가시광변조부(130)와,
    입력 신호 주파수의 약수(約數)인 주파수로 분주(分周)하여 패턴 발생기쪽으로 출력시키는 송신용 분주기(140)와,
    LED 신호등형 가시광변조부로부터 병렬로 들어오는 적색(RED) 데이터 신호, 녹색(GREEN) 데이터 신호, 청색(BLUE) 데이터 신호를 수신받아 PISO(Parallel-in, Serial-out)를 통해 직렬로 변환시킨 후, 송신용 분주기의 클럭신호에 맞게 가시광 LED ID 데이터 통신신호를 생성시키는 패턴 발생기(150)와,
    패턴발생기에서 생성된 가시광 LED ID 데이터 통신신호에 맞게 RGB 색발광시켜 교통신호를 출력시키는 LED 신호등 모듈(160)로 구성되는 것을 특징으로 하는 LED 신호등의 칼라광정보를 통한 신호등객체주변기기로의 IoT 연계형 스마트 가시광 통신장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 LED 신호등형 가시광변조부(130)는
    주변 매장의 광고 정보(LBS 광고), 날씨 정보, 교통 정보, 자율주행용 센싱데이터, 자율주행정보 중 적어도 하나를 상기 메모리부터 전달받아 이들의 데이터 크기를 분석하여, 미리 설정한 임계 값 이상의 크기일 경우 신호등 색상의 밝기를 함께 변조 정보로 이용하는 것을 특징으로 하는 LED 신호등의 칼라광정보를 통한 신호등객체주변기기로의 IoT 연계형 스마트 가시광 통신장치.





  5. 제2항에 있어서, 상기 스마트 디바이스 기반형 가시광수신모듈(200)은
    LED 신호등형 가시광송신모듈을 통해 전송된 RGB 색발광을 가시광이미지화시키는 제1 카메라촬영부(210)와,
    제1 카메라촬영부에서 촬영된 가시광이미지영상을 입력받아 영상의 왜곡을 보정시키는 제1 왜곡보정부(220)와,
    제1 왜곡보정부를 통해 왜곡보정된 가시광이미지영상에서 RGB 색발광 신호등 영상객체와 가시광 LED ID 데이터 통신신호를 분할시킨 후, RGB 색발광 신호등 영상객체를 제거하고, 가시광 LED ID 데이터 통신신호만을 추출시키는 제1 가시광신호추출부(230)와,
    제1 가시광신호추출부를 통해 원신호로 복조된 가시광 LED ID 데이터 통신신호들을 SIPO(Serial-out,Parallel-out)에 통과시켜 직렬신호를 병렬신호로 변환시켜 제1 패턴검사기로 출력시키는 제1 SIPO부(240)와,
    제1 SIPO부를 통해 병렬신호로 변환된 가시광 LED ID 데이터 통신신호에서 적색(RED) 데이터 패턴신호, 녹색(GREEN) 데이터 패턴 신호, 청색(BLUE) 데이터 패턴 신호를 검사시키는 제1 패턴검사기(250)와,
    제1 패턴검사기로부터 검사된 적색(RED) 데이터 패턴신호, 녹색(GREEN) 데이터 패턴 신호, 청색(BLUE) 데이터 패턴 신호에 포함된 위치정보와 멀티정보를 읽어와서 스마트 디바이스의 화면상에 표출시키도록 제어하는 스마트 디바이스형 가시광수신제어부(260)로 구성되는 것을 특징으로 하는 LED 신호등의 칼라광정보를 통한 신호등객체주변기기로의 IoT 연계형 스마트 가시광 통신장치.
  6. 제2항에 있어서, 상기 차량 기반형 가시광수신모듈(300)은
    LED 신호등형 가시광송신모듈을 통해 전송된 RGB 색발광을 가시광이미지화시키는 제2 카메라촬영부(310)와,
    제2 카메라촬영부에서 촬영된 가시광이미지영상을 입력받아 영상의 왜곡을 보정시키는 제2 왜곡보정부(320)와,
    제2 왜곡보정부를 통해 왜곡보정된 가시광이미지영상에서 RGB 색발광 신호등 영상객체와 가시광 LED ID 데이터 통신신호를 분할시킨 후, RGB 색발광 신호등 영상객체를 제거하고, 가시광 LED ID 데이터 통신신호만을 추출시키는 제2 가시광신호추출부(330)와,
    제2 가시광신호추출부를 통해 원신호로 복조된 가시광 LED ID 데이터 통신신호들을 SIPO(Serial-out,Parallel-out)에 통과시켜 직렬신호를 병렬신호로 변환시켜 제2 패턴검사기로 출력시키는 제2 SIPO부(340)와,
    제2 SIPO부를 통해 병렬신호로 변환된 가시광 LED ID 데이터 통신신호에서 적색(RED) 데이터 패턴신호, 녹색(GREEN) 데이터 패턴 신호, 청색(BLUE) 데이터 패턴 신호를 검사시키는 제2 패턴검사기(350)와,
    제2 패턴검사기로부터 검사된 적색(RED) 데이터 패턴신호, 녹색(GREEN) 데이터 패턴 신호, 청색(BLUE) 데이터 패턴 신호에 포함된 위치정보와 멀티정보를 읽어와서 가시광 LED ID 데이터 통신신호에 포함된 위치정보와 멀티정보를 차량에 전달시키도록 제어시키는 차량형 가시광수신제어부(360)로 구성되는 것을 특징으로 하는 LED 신호등의 칼라광정보를 통한 신호등객체주변기기로의 IoT 연계형 스마트 가시광 통신장치.
  7. 가시광제어모듈을 통해 가시광송수신로컬존을 위치별, 공간별로 그룹화시킨 상태에서, 그룹화된 가시광송수신로컬존에 위치한 복수개의 LED 신호등형 가시광송신모듈과 연결시키는 단계(S100)와,
    가시광제어모듈을 통해 특정공간에 위치한 LED 신호등형 가시광송신모듈에 1:1로 측위지점의 위치정보와 멀티정보가 포함된 고유의 가시광 ID 데이터 통신신호를 설정시키는 단계(S200)와,
    LED 신호등형 가시광송신모듈을 통해 LED 신호등을 발광시킴과 동시에 원하는 측위지점의 위치정보와 멀티정보를 가시광 ID 데이터 통신신호로 발생시켜 방출시키는 단계(S300)와,
    스마트 디바이스기반형 가시광수신모듈에서 LED 신호등형 가시광송신모듈을 통해 전송된 가시광 LED ID데이터 통신신호를 수신하는 단계(S400)와,
    스마트 디바이스 기반형 가시광수신모듈에서 LED 신호등과 0.1m~10m 근거리에 위치되면, LED 신호등형 가시광송신모듈을 통해 전송된 가시광 ID데이터 통신신호를 수신받아, 복조를 거쳐 가시광 LED ID 데이터 통신신호로 복원시켜 스마트 디바이스의 화면상에 가시광 LED ID 데이터 통신신호에 포함된 위치정보와 멀티정보에 따른 LBS 광고, 날씨 정보, 교통 정보를 표출시키는 단계(S500)와,
    차량 기반형 가시광수신모듈에서 LED 신호등과 0.1m~10m 근거리에 위치되면, LED 신호등형 가시광송신모듈을 통해 전송된 가시광 ID데이터 통신신호를 수신받아, 복조를 거쳐 가시광 LED ID 데이터 통신신호로 복원시켜 가시광 LED ID 데이터 통신신호에 포함된 위치정보와 멀티정보에 따른 LBS 광고, 날씨 정보, 교통 정보, 자율주행용 센싱데이터, 자율주행정보를 수신받는 단계(S600)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 LED 신호등의 칼라광정보를 통한 신호등객체주변기기로의 스마트 가시광 통신방법.
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