KR20190017615A - 무선 전력 송신 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

무선 전력 송신 장치 및 그 제어 방법 Download PDF

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KR20190017615A
KR20190017615A KR1020170175911A KR20170175911A KR20190017615A KR 20190017615 A KR20190017615 A KR 20190017615A KR 1020170175911 A KR1020170175911 A KR 1020170175911A KR 20170175911 A KR20170175911 A KR 20170175911A KR 20190017615 A KR20190017615 A KR 20190017615A
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    • H02J50/70—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving the reduction of electric, magnetic or electromagnetic leakage fields

Abstract

다양한 실시예에 따른 전자 장치에 무선으로 전력을 송신하는 무선 전력 송신 장치는, 무선 전력을 전송하기 위한 복수의 패치 안테나를 포함하는 전력 전송용 안테나, 센서, 및 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 센서가 제 1 기간 동안 획득하는 제 1 데이터에 적어도 기반하여, 상기 무선 전력 송신 장치의 주변에 위치하는 오브젝트의 반사 특성을 나타내는 제 1 클러터 맵을 생성하여 저장하고, 상기 센서가 제 2 기간 동안 획득하는 제 2 데이터 및 상기 제 1 클러터 맵 사이의 차이와, 상기 제 1 클러터 맵에 포함된 데이터를 비교하여, 상기 비교 결과에 기반하여 상기 제 2 기간에 대응하는 제 2 클러터 맵을 생성하고, 상기 제 2 데이터 및 상기 제 2 클러터 맵을 이용하여, 생체의 위치를 판단하고, 상기 생체의 위치에 지정된 크기 이상의 RF 웨이브가 형성되지 않으면서, 상기 전자 장치를 충전하는 RF 웨이브를 형성하도록 상기 전력 전송용 안테나를 제어하도록 설정될 수 있다.

Description

무선 전력 송신 장치 및 그 제어 방법{WIRELESS POWER TRANSMITTER AND METHOD FOR CONTROLLING THEREOF}
다양한 실시예는, 무선 전력 송신 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전자 장치에 무선으로 전력을 송신할 수 있는 무선 전력 송신 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
현대를 살아가는 많은 사람들에게 휴대용 디지털 통신기기들은 하나의 필수 요소가 되었다. 소비자들은 언제 어디서나 자신이 원하는 다양한 고품질의 서비스를 제공받고 싶어한다. 뿐만 아니라 최근 IoT (Internet of Thing) 기술의 발달로 인하여 우리 생활 속에 존재하는 각종 센서, 가전기기, 통신기기 등은 하나로 네트워크화 되고 있다. 이러한 각종 센서들을 원활하게 동작시키기 위해서는 무선 전력 송신 시스템이 필요하다.
무선 전력 송신은 자기유도, 자기공진, 그리고 전자기파 방식이 있으며 그 중 전자기파 방식은 다른 방식에 비해 원거리 전력 전송에 보다 유리하다는 장점이 있다.
전자기파 방식의 무선 전력 송신 장치는, 충전 대상, 예를 들어 전자 장치의 위치를 판단한 후, 해당 위치를 향하여 RF(radio frequency) 웨이브(wave)를 형성할 수 있다. 무선 전력 송신 장치는, 상대적으로 높은 주파수(예: 5.8 GHz)를 가지는 RF 웨이브를 형성할 수 있다. 아울러, 무선 전력 송신 장치는, 원거리 충전을 위하여 상대적으로 큰 크기의 RF 웨이브를 형성할 수 있다. 만약, 무선 전력 송신 장치 주변에 사람 또는 동물과 같은 생체가 위치하는 경우, RF 웨이브가 생체에 인가될 수 있다. RF 웨이브는 생체에 유해할 수 있다.
다양한 실시예는, 매 주기마다 갱신되는 클러터(clutter) 맵(map)과 수신되는 신호를 비교함으로써 생체의 위치를 판단하여, 판단된 생체의 위치에 상대적으로 큰 크기의 RF 웨이브가 인가되지 않도록 제어할 수 있는 무선 전력 송신 장치 및 그 동작 방법을 제공할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 전자 장치에 무선으로 전력을 송신하는 무선 전력 송신 장치는, 무선 전력을 전송하기 위한 복수의 패치 안테나를 포함하는 전력 전송용 안테나, 센서, 및 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 센서가 제 1 기간 동안 획득하는 제 1 데이터에 적어도 기반하여, 상기 무선 전력 송신 장치의 주변에 위치하는 오브젝트의 반사 특성을 나타내는 제 1 클러터 맵을 생성하여 저장하고, 상기 센서가 제 2 기간 동안 획득하는 제 2 데이터 및 상기 제 1 클러터 맵 사이의 차이와, 상기 제 1 클러터 맵에 포함된 데이터를 비교하여, 상기 비교 결과에 기반하여 상기 제 2 기간에 대응하는 제 2 클러터 맵을 생성하고, 상기 제 2 데이터 및 상기 제 2 클러터 맵을 이용하여, 생체의 위치를 판단하고, 상기 생체의 위치에 지정된 크기 이상의 RF 웨이브가 형성되지 않으면서, 상기 전자 장치를 충전하는 RF 웨이브를 형성하도록 상기 전력 전송용 안테나를 제어하도록 설정될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 전자 장치에 무선으로 전력을 송신하는 무선 전력 송신 장치의 동작 방법은, 제 1 기간 동안 획득하는 제 1 데이터에 적어도 기반하여, 상기 무선 전력 송신 장치의 주변에 위치하는 오브젝트의 반사 특성을 나타내는 제 1 클러터 맵을 생성하여 저장하는 동작, 제 2 기간 동안 획득하는 제 2 데이터 및 상기 제 1 클러터 맵 사이의 차이와, 상기 제 1 클러터 맵에 포함된 데이터를 비교하여, 상기 비교 결과에 기반하여 상기 제 2 기간에 대응하는 제 2 클러터 맵을 생성하는 동작, 상기 제 2 데이터 및 상기 제 2 클러터 맵을 이용하여, 생체의 위치를 판단하는 동작, 및 상기 생체의 위치에 지정된 크기 이상의 RF 웨이브가 형성되지 않으면서, 상기 전자 장치를 충전하는 RF 웨이브를 형성하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 타겟의 위치를 측정하는 위치 측정 장치는, 제 1 송신 신호를 송신하도록 설정된 제 1 안테나, 상기 제 1 송신 신호의 반사에 의하여 형성되는 제 1 수신 신호를 수신하도록 설정된 제 2 안테나, 및 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 제 2 안테나를 통하여 제 1 기간 동안 획득되는 제 1 데이터에 적어도 기반하여, 상기 위치 측정 장치의 주변에 위치하는 오브젝트의 반사 특성을 나타내는 제 1 클러터 맵을 생성하여 저장하고, 상기 제 2 안테나를 통하여 제 2 기간 동안 획득되는 제 2 데이터 및 상기 제 1 클러터 맵 사이의 차이와, 상기 제 1 클러터 맵에 포함된 데이터를 비교하여, 상기 비교 결과에 기반하여 상기 제 2 기간에 대응하는 제 2 클러터 맵을 생성하고, 상기 제 2 데이터 및 상기 제 2 클러터 맵을 이용하여, 상기 타겟의 위치를 판단하도록 설정될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 타겟의 위치를 측정하는 위치 측정 장치의 동작 방법은, 제 1 기간 동안 획득되는 제 1 데이터에 적어도 기반하여, 상기 위치 측정 장치의 주변에 위치하는 오브젝트의 반사 특성을 나타내는 제 1 클러터 맵을 생성하는 동작, 상기 제 2 안테나를 통하여 제 2 기간 동안 획득되는 제 2 데이터 및 상기 제 1 클러터 맵 사이의 차이와, 상기 제 1 클러터 맵에 포함된 데이터를 비교하여, 상기 비교 결과에 기반하여 상기 제 2 기간에 대응하는 제 2 클러터 맵을 생성하는 동작, 및 상기 제 2 데이터 및 상기 제 2 클러터 맵을 이용하여, 상기 타겟의 위치를 판단하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 매 주기마다 갱신되는 클러터(clutter) 맵(map)과 수신되는 신호를 비교함으로써 생체의 위치를 판단하여, 판단된 생체의 위치에 상대적으로 큰 크기의 RF 웨이브가 인가되지 않도록 제어할 수 있는 무선 전력 송신 장치 및 그 동작 방법이 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 시스템의 개념도를 도시한다.
도 2는 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 3은 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 블록도를 도시한다.
도 4는 다양한 실시예에 따른 위치 측정 장치의 도면이다.
도 5는 다양한 실시예에 따른 클러터 맵을 이용하는 위치 측정 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 6은 다양한 실시예에 따른 위치 측정 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 7은 다양한 실시예에 따른 위치 측정 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 8a은 송신된 펄스 신호의 타임 인덱스 대비 신호 크기(magnitude)의 그래프이다.
도 8b는, 대역통과필터의 주파수 인덱스 대비 전력 스펙트럼의 그래프이다.
도 9a는 다양한 실시예에 따른 위치 측정 장치에 의하여 획득된 복수 수신 신호 인덱스에 따른 거리에 대한 데이터다.
도 9b는 다양한 실시예에 따른 위치 측정 장치에 의하여 획득된 복수 수신 신호 인덱스에 따른 거리에 대한 데이터다.
도 10a는 다양한 실시예에 따른 위치 측정 장치에 의하여 획득된 타겟의 위치에 대한 데이터다.
도 10b는 다양한 실시예에 따른 위치 측정 장치에 의하여 획득된 타겟의 위치에 대한 데이터다.
도 11a는 다양한 실시예에 따른 위치 측정 장치에 의하여 획득된 타겟의 위치에 대한 데이터다.
도 11b는 다양한 실시예에 따른 위치 측정 장치에 의하여 획득된 타겟의 위치에 대한 데이터다.
이하, 본 문서의 다양한 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 실시예 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 및/또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B" 또는 "A 및/또는 B 중 적어도 하나" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1," "제 2," "첫째," 또는 "둘째,"등의 표현들은 해당 구성요소들을, 순서 또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다.
본 문서에서, "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, 하드웨어적 또는 소프트웨어적으로 "~에 적합한," "~하는 능력을 가지는," "~하도록 변경된," "~하도록 만들어진," "~를 할 수 있는," 또는 "~하도록 설계된"과 상호 호환적으로(interchangeably) 사용될 수 있다. 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들에 따른 무선 전력 송신 장치 또는 전자 장치는, 예를 들면, 스마트폰, 태블릿 PC, 이동 전화기, 영상 전화기, 전자책 리더기, 데스크탑 PC, 랩탑 PC, 넷북 컴퓨터, 워크스테이션, 서버, PDA, PMP(portable multimedia player), MP3 플레이어, 의료기기, 카메라, 또는 웨어러블 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 웨어러블 장치는 액세서리형(예: 시계, 반지, 팔찌, 발찌, 목걸이, 안경, 콘택트 렌즈) 또는 머리 착용형 장치(head-mounted-device(HMD)), 직물 또는 의류 일체형(예: 전자 의복), 신체 부착형(예: 스킨 패드), 또는 생체 이식형 회로 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 어떤 실시예들에서, 무선 전력 송신 장치 또는 전자 장치는, 예를 들면, 텔레비전, DVD(digital video disk) 플레이어, 오디오, 냉장고, 에어컨, 청소기, 오븐, 전자레인지, 세탁기, 공기 청정기, 셋톱 박스, 홈 오토매이션 컨트롤 패널, 보안 컨트롤 패널, 미디어 박스, 게임 콘솔, 전자 사전, 전자 키, 캠코더, 또는 전자 액자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 무선 전력 송신 장치 또는 전자 장치는, 각종 의료기기(예: 각종 휴대용 의료측정기기(혈당 측정기, 심박 측정기, 혈압 측정기, 또는 체온 측정기 등), MRA(magnetic resonance angiography), MRI(magnetic resonance imaging), CT(computed tomography), 촬영기, 또는 초음파기 등), 네비게이션 장치, 위성 항법 시스템(GNSS(global navigation satellite system)), EDR(event data recorder), FDR(flight data recorder), 자동차 인포테인먼트 장치, 선박용 전자 장비(예: 선박용 항법 장치, 자이로 콤파스 등), 항공 전자기기(avionics), 보안 기기, 차량용 헤드 유닛(head unit), 산업용 또는 가정용 로봇, 드론(drone), 금융 기관의 ATM, 상점의 POS(point of sales), 또는 사물 인터넷 장치 (예: 전구, 각종 센서, 스프링클러 장치, 화재 경보기, 온도조절기, 가로등, 토스터, 운동기구, 온수탱크, 히터, 보일러 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 무선 전력 송신 장치 또는 전자 장치는 가구, 건물/구조물 또는 자동차의 일부, 전자 보드(electronic board), 전자 사인 수신 장치(electronic signature receiving device), 프로젝터, 또는 각종 계측 기기(예: 수도, 전기, 가스, 또는 전파 계측 기기 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 무선 전력 송신 장치 또는 전자 장치는 플렉서블(flexible)하거나, 또는 전술한 다양한 장치들 중 둘 이상의 조합일 수 있다. 본 문서의 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 또는 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다. 본 문서에서, 사용자라는 용어는 전자 장치를 사용하는 사람 또는 무선 전력 송신 장치 또는 전자 장치를 사용하는 장치(예: 인공지능 전자 장치)를 지칭할 수 있다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 시스템의 개념도를 도시한다.
무선 전력 송신 장치(100)는 적어도 하나의 전자 장치(150,160)에 무선으로 전력을 송신할 수 있다. 본 문서에서, 무선 전력 송신 장치(100) 또는 전자 장치(150)가 특정 동작을 수행하는 것은, 예를 들어 무선 전력 송신 장치(100) 또는 전자 장치(150)에 포함된 프로세서가, 특정 동작을 수행하거나, 특정 동작을 수행하도록 다른 하드웨어를 제어하는 것을 의미할 수 있다. 또는, 무선 전력 송신 장치(100) 또는 전자 장치(150)가 특정 동작을 수행하는 것은, 예를 들어 무선 전력 송신 장치(100) 또는 전자 장치(150)에 포함된 메모리에 저장된 적어도 하나의 명령이 실행됨에 따라서, 프로세서가 특정 동작을 수행하거나, 특정 동작을 수행하도록 다른 하드웨어를 제어하는 것을 의미할 수도 있다. 다양한 실시예에서, 무선 전력 송신 장치(100)는 복수 개의 패치 안테나(patch antenna)(111 내지 126)를 포함할 수 있다. 패치 안테나(111 내지 126)는 각각이 RF 웨이브를 발생시킬 수 있는 안테나라면 제한이 없다. 패치 안테나(111 내지 126)가 발생시키는 RF 웨이브의 진폭 및 위상 중 적어도 하나는 무선 전력 송신 장치(100)에 의하여 조정될 수 있다. 설명의 편의를 위하여, 패치 안테나(111 내지 126) 각각이 발생시키는 RF 웨이브를 서브 RF 웨이브라 명명하도록 한다.
본 발명의 다양한 실시예에서, 무선 전력 송신 장치(100)는 패치 안테나(111 내지 126)에서 발생되는 서브 RF 웨이브 각각의 진폭 또는 위상 중 적어도 하나를 조정할 수 있다. 한편, 서브 RF 웨이브들은 서로 간섭될 수 있다. 예를 들어, 어느 한 지점에서는 서브 RF 웨이브들이 서로 보강 간섭될 수 있으며, 또 다른 지점에서는 서브 RF 웨이브들이 서로 상쇄 간섭될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에 의한 무선 전력 송신 장치(100)는 제 1 지점(x1,y1,z1)에서 서브 RF 웨이브들이 서로 보강 간섭될 수 있도록, 패치 안테나(111 내지 126)가 발생하는 서브 RF 웨이브 각각의 진폭 또는 위상 중 적어도 하나를 조정할 수 있다.
예를 들어, 무선 전력 송신 장치(100)는 제 1 지점(x1,y1,z1)에 전자 장치(150)가 배치된 것을 결정할 수 있다. 여기에서, 전자 장치(150)의 위치는, 예를 들어 전자 장치(150)의 전력 수신용 안테나가 위치한 지점일 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100)가 전자 장치(150)의 위치를 결정하는 구성에 대하여서는 더욱 상세하게 후술하도록 한다. 전자 장치(150)가 높은 송신 효율로 무선으로 전력을 수신하기 위하여서는, 제 1 지점(x1,y1,z1)에서 서브 RF 웨이브들이 보강 간섭되어야 한다. 이에 따라, 무선 전력 송신 장치(100)는 제 1 지점(x1,y1,z1)에서 서브 RF 웨이브들이 서로 보강 간섭이 되도록 패치 안테나(111 내지 126)를 제어할 수 있다. 여기에서, 패치 안테나(111 내지 126)를 제어한다는 것은, 패치 안테나(111 내지 126)로 입력되는 신호의 크기를 제어하거나 또는 패치 안테나(111 내지 126)로 입력되는 신호의 위상(또는 딜레이)을 제어하는 것을 의미할 수 있다. 한편, 특정 지점에서 RF 웨이브가 보강 간섭되도록 제어하는 기술인 빔-포밍(beam forming)에 대해서는 당업자가 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 아울러, 본 발명에서 이용되는 빔-포밍의 종류에 대하여 제한이 없음 또한 당업자가 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 미국 공개특허 2016/0099611, 미국 공개특허 2016/0099755, 미국 공개특허 2016/0100124 등에 개시된 바와 같은, 다양한 빔 포밍 방법이 이용될 수 있다. 빔-포밍에 의하여 형성된 RF 웨이브의 형태를, 에너지 포켓(pockets of energy)이라 명명할 수도 있다.
한편, 무선 전력 송신 장치(100)는 제 2 지점(x2,y2,z2)에 전자 장치(160)가 배치된 것을 감지할 수도 있다. 무선 전력 송신 장치(100)는 전자 장치(160)를 충전하기 위하여 서브 RF 웨이브들이 제 2 지점(x2,y2,z2)에서 보강 간섭이 되도록 패치 안테나(111 내지 126)를 제어할 수 있다. 이에 따라, 서브 RF 웨이브들에 의하여 형성된 RF 웨이브(131)는 제 2 지점(x2,y2,z2)에서 진폭이 최대가 될 수 있으며, 전자 장치(160)는 높은 송신 효율로 무선 전력을 수신할 수 있다.
상술한 바와 같이, 무선 전력 송신 장치(100)는 전자 장치(150,160)의 위치를 결정하고, 결정된 위치에서 서브 RF 웨이브들이 보강 간섭이 되게 하여, 높은 송신 효율로 무선 충전을 수행할 수 있다. 한편, 무선 전력 송신 장치(100)는 전자 장치(150,160)의 위치를 정확히 파악하여야만, 높은 송신 효율의 무선 충전이 가능할 수 있다.
도 2는 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
다양한 실시예에 따라서, 무선 전력 송신 장치(100)는, 201 동작에서, 전자 장치(예: 전자 장치(150,160)), 또는 생체의 위치 중 적어도 하나를 판단할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100)는, 다양한 센서로부터 입력되는 데이터에 적어도 기반하여 전자 장치, 또는 생체 중 적어도 하나의 위치를 판단할 수 있다. 일 실시예에 따라서, 무선 전력 송신 장치(100)는, 적어도 하나의 송수신기를 통하여 획득되는 데이터에 기반하여 전자 장치, 또는 생체 중 적어도 하나의 위치를 판단할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100)는, 하나의 센서를 이용하여 전자 장치의 위치를 판단하고, 다른 센서를 이용하여 생체의 위치를 판단할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치는, 적어도 하나의 송수신기를 통하여 획득되는 데이터에 기반하여 생체의 위치를 판단할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100)는, 하나의 송수신기를 통하여 송신파를 생성하고, 이에 대응하는 수신파를 수신할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100)는, 시간에 따라 측정되는 수신파를 분석하여 생체의 위치를 판단할 수 있다. 이 경우, 무선 전력 송신 장치(100)는, 시간 축에 대한 수신파의 크기를 나타내는 데이터 맵에서 클러터 맵을 차연산 할 수 있으며, 차연산 결과에 기반하여 생체의 위치를 판단할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100)는, 매주기마다 수신파에 대한 데이터 및 이전 주기의 클러터 맵에 기반하여, 클러터 맵을 갱신할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100)는 갱신된 클러터 맵 및 수신파와 연관된 데이터 맵을 이용하여 생체의 위치를 판단함으로써, 생체의 위치가 정확하게 판단될 수 있다. 클러터 맵 및 데이터 맵을 이용한 위치 판단 및 클러터 맵의 갱신 과정에 대하여서는 더욱 상세하게 후술하도록 한다. 전자 장치(101)는, 통신 회로에 수신되는 통신 신호에 적어도 기반하여 전자 장치의 위치를 판단할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100)는, 예를 들어 복수 개의 안테나(예: 안테나 어레이)를 가지는 통신 회로를 포함할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100)는, 복수 개의 안테나 각각에서의 통신 신호의 수신 시점, 또는 통신 신호의 위상 중 적어도 하나를 이용하여, 전자 장치의 위치를 판단할 수 있다. 또는, 무선 전력 송신 장치(100)는, 통신 신호의 세기를 이용하여 무선 전력 송신 장치(100) 및 전자 장치 사이의 거리를 판단할 수도 있다. 예를 들어, 통신 신호는, 통신 신호의 송신 세기에 대한 정보를 포함할 수도 있으며, 무선 전력 송신 장치(100)는, 통신 신호의 송신 세기 및 통신 신호의 수신 세기를 비교하여 무선 전력 송신 장치(100) 및 전자 장치 사이의 거리를 판단할 수 있다. 또는, 무선 전력 송신 장치(100)는, 통신 신호의 비행 시간(time of flight: TOF)을 이용하여, 무선 전력 송신 장치(100) 및 전자 장치 사이의 거리를 판단할 수도 있다. 예를 들어, 통신 신호는 송신 시점에 대한 정보를 포함할 수도 있으며, 무선 전력 송신 장치(100)는, 통신 신호의 수신 시점 및 통신 신호의 송신 시점을 비교하여 무선 전력 송신 장치(100) 및 전자 장치 사이의 거리를 판단할 수 있다.
다앙한 실시예에 따라서, 무선 전력 송신 장치(100)는, 레이더 타입의 센서를 포함할 수도 있다. 무선 전력 송신 장치(100)는, 센서를 통하여 송신파를 발생시킬 수 있으며, 이에 대응하는 반사파를 수신할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치 또는 인체와 같은 장애물이 무선 전력 송신 장치(100) 주변에 위치할 수 있다. 장애물은, RF 웨이브를 이용하여 전력을 형성할 수 없는 물체를 의미할 수 있으며, 또는 충전 대상으로 지정되지 않은 다른 전자 장치를 의미할 수도 있다. 센서로부터 발생되는 송신파는 전자 장치 또는 장애물에 의하여 반사됨으로써, 반사파가 형성될 수 있다. 반사에 의하여, 송신파의 진폭 또는 위상 중 적어도 하나가 변경될 수 있으며, 이에 따라 수신파의 진폭 또는 위상 중 적어도 하나는, 송신파의 진폭 또는 위상 중 적어도 하나와 상이할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100)는, 센서를 통하여 반사파를 수신할 수 있으며, 반사파의 진폭 또는 위상 중 적어도 하나를 판단할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100)의 센서는, 복수 개의 수신을 위한 안테나를 포함할 수도 있으며, 이 경우 반사파가 복수 개의 수신을 위한 안테나 각각에서 수신될 수 있다. 다양한 실시예에서, 수신을 위한 안테나는 송신파의 송신을 위하여 이용될 수도 있거나, 또는 무선 전력 송신 장치(100)가 송신용 안테나 및 이와는 물리적으로 구별되는 수신용 안테나를 포함할 수도 있다. 복수 개의 수신을 위한 안테나는 물리적으로 상이한 위치를 가지기 때문에, 복수 개의 수신을 위한 안테나 각각에서의, 수신파의 진폭, 수신파의 수신 시점 또는 수신파의 위상 중 적어도 하나가 상이할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100)는, 반사파의 패턴을 분석함으로써 주변의 물체의 위치를 검출할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신 장치(100)는, 반사파의 패턴이 변경되는 것으로 판단되면, 신규 물체가 무선 전력 송신 장치(100) 주변으로 접근하는 것으로 판단할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100)는, 적어도 하나의 수신을 위한 안테나에서 수신된 수신파의 진폭, 위상 또는 수신 시점 중 적어도 하나에 기반하여, 전자 장치의 위치를 판단할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100)는, 다양한 레이더 기반 위치 측정 방식을 이용하여 전자 장치의 위치를 판단할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 무선 전력 송신 장치(100)는, 이미지를 획득할 수 있는 센서(예: 카메라 모듈)를 포함할 수도 있다. 무선 전력 송신 장치(100)는, 획득한 이미지를 분석할 수 있으며, 분석 결과에 기반하여 전자 장치 또는 장애물 중 적어도 하나의 위치를 판단할 수도 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신 장치(100)는, 주변의 적어도 하나의 방향에 대한 적어도 하나의 이미지를 획득할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100)는, 연속하여 복수 개의 프레임 이미지를 획득할 수 있으며, 프레임 이미지 간의 변화를 검출할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신 장치(100)는, 제 1 프레임 이미지에서는 검출되지 않았던 오브젝트가 제 2 프레임 이미지에 포함된 것으로 판단할 수 있으며, 이에 따라 제 2 프레임 이미지에 대응하는 시점에 오브젝트에 대응하는 피사체가 무선 전력 송신 장치(100) 근처에 위치하는 것을 판단할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100)는, 이미지 내의 오브젝트의 위치 또는 오브젝트의 크기 중 적어도 하나에 적어도 기반하여, 무선 전력 송신 장치(100) 근처의 피사체의 위치를 판단할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신 장치(100)는, 이미지를 촬영한 카메라의 위치 또는 촬영 방향 중 적어도 하나와, 촬영된 이미지 내의 피사체의 위치 또는 크기 중 적어도 하나에 기반하여, 피사체의 위치를 판단할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100)는, 다양한 인식 알고리즘을 이미지에 적용함으로써, 새롭게 검출된 오브젝트가 충전이 가능한 전자 장치인지 또는 인체인지 여부를 판단할 수도 있다. 무선 전력 송신 장치(100)는, 다양한 종류의 센서를 이용하여 전자 장치의 위치를 판단할 수 있으며, 또는 다른 위치 측정 장치로부터 전자 장치의 위치에 대한 정보를 수신할 수도 있다.
203 동작에서, 무선 전력 송신 장치(100)는, 판단된 위치에 기반하여 RF 웨이브를 형성할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100)는, 판단된 위치에서 서브 RF 웨이브들이 보강 간섭이 되도록, 패치 안테나 각각으로 입력되는 전기적인 신호 각각의 위상 또는 진폭 중 적어도 하나를 제어할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100)는, 패치 안테나 각각에 연결되는 위상 쉬프터 또는 증폭기 중 적어도 하나를 제어함으로써, 패치 안테나 각각으로 입력되는 전기적인 신호 각각의 위상 또는 진폭 중 적어도 하나를 제어할 수 있다. 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치(100)는, 전자 장치의 위치에서 RF 웨이브가 보강 간섭되면서도, 생체의 위치에는 지정된 크기 이상의 RF 웨이브가 인가되지 않도록, 패치 안테나 각각으로 입력되는 전기적인 신호 각각의 위상 또는 진폭 중 적어도 하나를 제어할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 무선 전력 송신 장치(100)는, 미리 저장하고 있던 공간 좌표 및 전기적인 신호의 위상 또는 진폭 중 적어도 하나 사이의 연관 정보를 이용하여, 패치 안테나 각각으로 입력되는 전기적인 신호의 위상 또는 진폭 중 적어도 하나를 제어할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100)는, 다양한 타입의 센서를 통하여 확인한 전자 장치(150)의 위치에 대응하는 복수 개의 패치 안테나 각각으로 입력되는 전기적인 신호의 위상 제어 정도 또는 진폭 중 적어도 하나의 연관 정보를 이용함으로써, 신속하게 RF 웨이브의 송신 조건을 확인할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100)는, 확인된 송신 조건으로 RF 웨이브를 형성할 경우의 생체의 위치에 인가되는 RF 웨이브의 크기를 연산 또는 미리 저장된 정보에 기반하여 확인할 수도 있다. 만약, 생체의 위치에 인가되는 RF 웨이브의 크기가 지정된 값 이상인 경우에는, 무선 전력 송신 장치(100)는 우회 경로를 이용하여 RF 웨이브를 형성할 수 있다.
도 3은 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 블록도를 도시한다.
다양한 실시예에 따라서, 무선 전력 송신 장치(100)는 전력 소스(source)(301), 전력 송신용 안테나 어레이(310), 프로세서(320), 메모리(330), 센서(335), 통신 회로(340) 및 통신용 안테나(341 내지 343)를 포함할 수 있다. 전자 장치(150)는 무선으로 전력을 수신하는 장치이면 제한이 없으며, 전력 수신용 안테나(351), 정류기(352), 컨터버(353), 차저(charger)(354), 프로세서(355), 메모리(356), 통신 회로(357) 및 통신용 안테나(358)를 포함할 수 있다.
전력 소스(301)는 송신을 위한 전력을 전력 송신용 안테나 어레이(310)로 제공할 수 있다. 전력 소스(301)는, 예를 들어 직류 전력을 제공할 수 있으며, 이 경우에는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 전력 송신용 안테나 어레이(310)로 전달하는 인버터(inverter)(미도시)가 무선 전력 송신 장치(100)에 더 포함될 수도 있다. 한편, 다른 실시예에서는, 전력 소스(301)는 교류 전력을 전력 송신용 안테나 어레이(310)로 제공할 수도 있다. 하나의 실시예에서, 센서(335)는, 송신파를 송신하기 위한 안테나 및 반사파를 수신하기 위한 안테나를 포함할 수도 있다. 송신파를 송신하기 위한 안테나 및 반사파를 수신하기 위한 안테나를 포함하는 장치를 송수신기라 명명할 수 있다. 다양한 실시예에서, 센서(335)는, 복수 개의 송수신기를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 프로세서(320)는, 하나의 송수신기를 통하여 송수신기로부터 생체까지의 거리를 판단할 수 있다. 프로세서(320)는, 2개의 송수신기를 이용하여, 송수신기 각각으로부터 생체까지의 거리들을 판단할 수 있으며, 판단된 거리들에 기반하여 생체의 2차원 상의 위치를 판단할 수 있다.
전력 송신용 안테나 어레이(310) 및 센서(335)는 전력 소스(301)를 공유할 수도 있으며, 이 경우에는 전력 소스(301)는, 복수 개의 주파수를 가지는 전력을 형성할 수 있다. 다른 실시예에서는, 무선 전력 송신 장치(100)는, 센서(335)에 전력을 제공하기 위한 다른 전력 소스(미도시)를 포함할 수도 있다.
전력 송신용 안테나 어레이(310)는 복수 개의 패치 안테나들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같은 복수 개의 패치 안테나들이 전력 송신용 안테나 어레이(310)에 포함될 수 있다. 패치 안테나의 개수 또는 배열 형태에 대하여서는 제한이 없다. 전력 송신용 안테나 어레이(310)는 전력 소스(301)로부터 제공받은 전력을 이용하여, RF 웨이브를 형성할 수 있다. 전력 송신용 안테나 어레이(310)는 프로세서(320)의 제어에 따라서, 특정 방향으로 RF 웨이브를 형성할 수 있다. 여기에서, 특정 방향으로 RF 웨이브를 형성한다는 것은, 특정 방향의 적어도 하나의 지점에서 서브 RF 웨이브들이 보강 간섭을 일으키도록, 서브 RF 웨이브들의 진폭 및 위상 중 적어도 하나를 제어함을 의미할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(320)는 전력 송신용 안테나 어레이(310)에 연결되는 위상 쉬프터 또는 증폭기 중 적어도 하나를 제어할 수 있다. 한편, 전력 송신용 안테나 어레이(310)는 전력 전송을 위한 것으로, 전력 전송용 안테나로 명명될 수도 있다.
프로세서(320)는 전자 장치(150)의 위치를 판단할 수 있으며, 판단된 위치에 기반하여 RF 웨이브가 형성되도록 제어할 수 있다. 즉, 프로세서(320)는, 판단된 위치에서 서브 RF 웨이브들이 보강 간섭을 일으키도록, 서브 RF 웨이브들을 발생시키는 전력 송신용 안테나 어레이(310)의 패치 안테나들을 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(320)는 패치 안테나들 또는 패치 안테나들과 연결된 제어 수단(예: 위상 쉬프터 또는 증폭기 중 적어도 하나)을 제어함으로써, 패치 안테나들 각각으로부터 발생되는 서브 RF 웨이브의 진폭 또는 위상 중 적어도 하나를 제어할 수 있다. 프로세서(320)는, 확인된 생체의 위치에서 지정된 크기 이상의 RF 웨이브가 형성되지 않도록 패치 안테나들 또는 패치 안테나들과 연결된 제어 수단(예: 위상 쉬프터 또는 증폭기 중 적어도 하나)을 제어할 수도 있다. 예를 들어, 프로세서(320)는, 복수 개의 송수신기를 이용하여 생체의 위치를 판단할 수 있으며, 해당 위치에서 지정된 크기 이상을 가지지 않으면서, 전자 장치(150)의 위치에서 빔 포밍될 수 있도록 RF 웨이브를 형성할 수 있다.
다양한 실시예에서, 프로세서(320)는, 센서(335)가 획득한 데이터에 적어도 기반하여 전자 장치(150)의 위치를 판단할 수 있다. 센서(335)는, 예를 들어 레이더 타입일 수 있으며, 적어도 하나의 안테나를 포함할 수 있다. 프로세서(320)는, 적어도 하나의 안테나 중 적어도 일부가 송신파를 형성하도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 안테나는 동일한 시점 또는 상이한 시점에 송신파를 형성할 수 있다. 또는, 적어도 하나의 안테나 중 하나의 안테나만이 송신파를 형성할 수도 있다. 송신파는 전자 장치(150) 또는 생체에 의하여 반사될 수 있다. 이에 따라, 반사파가, 송신파와 상이한 진행 방향으로 진행할 수 있다. 반사파의 진폭 또는 위상 중 적어도 하나는, 송신파의 진폭 또는 위상 중 적어도 하나와 상이할 수 있다. 안테나는, 반사파를 전기적인 신호로 변환하여 센서로 출력할 수 있다. 센서는, 안테나 각각으로부터 출력되는 전기적인 신호에 따라, 반사파 각각의 위상, 진폭 또는 수신 시점에 대한 정보 중 적어도 하나를 센싱할 수 있다. 프로세서(320)는, 반사파 각각의 위상, 진폭 또는 수신 시점에 대한 정보 중 적어도 하나에 적어도 기반하여 전자 장치(150) 또는 생체 중 적어도 하나의 위치를 판단할 수 있다. 프로세서(320)는, 반사파, 즉 수신파에 대응하는 데이터 맵으로부터 클러터 맵을 차연산한 결과에 기반하여 생체의 위치를 판단할 수 있다. 프로세서(320)는, 매주기마다 클러터 맵을 갱신할 수 있으며, 예를 들어 기존 주기의 클러터 맵과 현재 주기의 데이터 맵을 이용하여 클러터 맵을 갱신할 수 있으며, 이에 대하여서는 더욱 상세하게 후술하도록 한다.
다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치(100)는, 안테나(341,342,343)를 통하여 전자 장치(150)로부터 통신 신호(359)를 수신할 수도 있다. 프로세서(320)는, 통신 신호(359)의 안테나(341,342,343) 각각에서의 수신 시점에 기반하여 전자 장치(150)의 위치를 판단할 수도 있다. 프로세서(320)는, 센서(335)로부터의 데이터 및 통신 회로(340)를 통하여 획득한 정보를 함께 이용하여 전자 장치(150)의 위치를 판단할 수도 있다. 예를 들어, 통신용 안테나(341 내지 343)는 적어도 3개가 배치될 수 있으며, 이는 3차원적인 방향, 예를 들어 구면 좌표계에서의 θ, φ값을 판단하기 위한 것일 수 있다. 더욱 상세하게, 전자 장치(150)의 통신용 안테나(358)는 통신 신호(359)를 송신할 수 있다. 다양한 실시예에서, 통신 신호(359)에는 전자 장치(150)의 식별 정보, 무선 충전에 요구되는 정보 또는 전자 장치(150)의 적어도 하나의 센싱 정보 중 적어도 하나가 포함될 수도 있다. 이에 따라, 무선 전력 송신 장치(100)는 무선 충전을 위한 통신 신호를 이용함으로써, 별도의 하드웨어 추가 없이 전자 장치(150)의 방향을 판단할 수 있다. 한편, 통신용 안테나(341 내지 343)에서 통신 신호(359)가 수신되는 시각은 상이할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100)의 프로세서(320)는 통신용 안테나(341,342,343)에서 통신 신호가 수신된 시각(예를 들어, t1, t2, t3)을 이용하여, 무선 전력 송신 장치(100)에 대한 전자 장치(150)의 상대적인 방향을 결정할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(320)는 t1-t2, t2-t3, t3-t1의 시각 차이 정보를 이용하여 무선 전력 송신 장치(100)에 대한 전자 장치(150)의 상대적인 방향을 결정할 수 있다. 또는 프로세서(320)는, 예를 들어 메모리(330)에 저장된 통신용 안테나별 수신 시각의 차이와 전자 장치의 방향 사이의 룩업테이블을 이용하여, 전자 장치(150)의 상대적인 방향을 결정할 수도 있다. 무선 전력 송신 장치(100)(또는, 프로세서(320))는 다양한 방식으로 전자 장치(150)의 상대적인 방향을 결정할 수 있다. 예를 들어 TDOA(time difference of arrival) 또는 FDOA(frequency difference of arrival) 등의 다양한 방식으로 전자 장치(150)의 상대적인 방향을 결정할 수 있으며, 수신 신호의 방향을 결정하는 프로그램 또는 알고리즘의 종류에는 제한이 없다. 또는, 무선 전력 송신 장치(100)는, 전자 장치(150)는 수신되는 통신 신호의 위상에 기반하여 전자 장치(150)의 상대적인 방향을 결정할 수도 있다.
다양한 실시예에 따라서, 프로세서(320)는, 센서(335)를 이용하여 판단된 물체의 종류가 생체인지 또는 전자 장치인지 여부를, 통신 신호(359)의 수신 여부에 따라 판단할 수 있다. 통신 신호(359)가 형성된 위치가 센서(335)에 의하여 판단된 위치에 대응되는 것으로 판단되면, 프로세서(320)는 센서(335)에 의하여 센싱된 물체가 전자 장치(150)인 것으로 판단할 수 있다. 통신 신호(359)가 형성된 위치가 센서(335)에 의하여 판단된 위치에 대응하지 않거나 또는 통신 신호(359)가 수신되지 않는 경우에, 프로세서(320)는 센서(335)에 의하여 센싱된 물체가 전자 장치(150)가 아닌 것으로 판단할 수 있다. 또는, 프로세서(320)는, 물체로부터 반사된 반사파의 패턴에 적어도 기반하여 센싱된 물체가 생체인지 또는 전자 장치인지 여부를 판단할 수도 있다.
프로세서(320)는 전자 장치(150)의 위치 및 생체의 위치에 기반하여 전력 송신용 안테나 어레이(310)를 제어할 수 있다. 이에 따라, 생체에 지정된 크기 이상의 RF 웨이브가 인가되지 않으면서, 무선 전력 송신 장치(100)는, 전자 장치(150)의 위치를 향하여 RF 웨이브를 형성할 수 있다. 프로세서(320)는 통신 신호(359) 내의 정보를 이용하여 전자 장치(150)를 식별할 수도 있다. 통신 신호(359)는 전자 장치의 고유 식별자 또는 고유 어드레스를 포함할 수 있다. 통신 회로(340)는 통신 신호(359)를 처리하여 정보를 프로세서(320)로 제공할 수 있다. 통신 회로(340) 및 통신용 안테나(341,342,343)는, WiFi(wireless fidelity), 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zig-bee) 및 BLE(Bluetooth Low Energy) 등의 다양한 통신 방식에 기반하여 제작될 수 있으며, 통신 방식의 종류에는 제한이 없다. 한편, 통신 신호(359)는 전자 장치(150)의 정격 전력 정보를 포함할 수도 있으며, 프로세서(320)는 전자 장치(150)의 고유 식별자, 고유 어드레스 및 정격 전력 정보 중 적어도 하나에 기반하여 전자 장치(150)의 충전 여부를 결정할 수도 있다. 프로세서(320)는 중앙처리장치(central processing unit(CPU)), 어플리케이션 프로세서(application processor(AP)), 또는 커뮤니케이션 프로세서(communication processor(CP)) 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있으며, 마이크로 컨트롤러 유닛(micro controller unit), 또는 미니 컴퓨터 등으로 구현될 수도 있다.
아울러, 통신 신호(359)는 무선 전력 송신 장치(100)가 전자 장치(150)를 식별하는 과정, 전자 장치(150)에 전력 송신을 허락하는 과정, 전자 장치(150)에 수신 전력 관련 정보를 요청하는 과정, 전자 장치(150)로부터 수신 전력 관련 정보를 수신하는 과정 등에서도 이용될 수 있다. 즉, 통신 신호(359)는, 무선 전력 송신 장치(100) 및 전자 장치(150) 사이의 가입, 명령 또는 요청 과정에서 이용될 수 있다. 통신 신호(359)는, 전자 장치(150)가 센싱한 정보(예: 가속도 센싱 정보 또는 회전 센싱 정보 등과 같은 움직임 센싱 정보, 전압 또는 전류 등과 같은 전력의 크기와 연관된 정보 등)를 포함할 수도 있다.
한편, 프로세서(320)는 전력 송신용 안테나 어레이(310)를 제어하여 판단된 전자 장치(150)의 위치를 향하여 RF 웨이브(311)를 형성하도록 제어할 수 있다. 프로세서(320)는, 전력 송신용 안테나 어레이(310)에 포함되거나, 또는 전력 송신용 안테나 어레이(310)의 외부에서 연결되는, 위상 쉬프터 또는 증폭기 중 적어도 하나를 제어함으로써, 전자 장치(150)의 위치를 향하여 RF 웨이브(311)를 형성하도록 제어할 수 있다.
전력 수신용 안테나(351)는 RF 웨이브를 수신할 수 있는 안테나라면 제한이 없다. 아울러, 전력 수신용 안테나(351) 또한 복수 개의 안테나를 포함하는 어레이 형태로 구현될 수도 있다. 전력 수신용 안테나(351)에서 수신된 교류 전력은 정류기(352)에 의하여 직류 전력으로 정류될 수 있다. 컨버터(353)는 직류 전력을 요구되는 전압으로 컨버팅하여 차저(354)로 제공할 수 있다. 차저(354)는 배터리(미도시)를 충전할 수 있다. 한편, 도시되지는 않았지만, 컨버터(353)는 컨버팅된 전력을 PMIC(power management integrated circuit)(미도시)로 제공할 수도 있으며, PMIC(미도시)는 전자 장치(150)의 각종 하드웨어로 전력을 제공할 수도 있다.
한편, 프로세서(355)는 정류기(352)의 출력단의 전압을 모니터링할 수 있다. 예를 들어, 정류기(352)의 출력단에 연결되는 전압계가 전자 장치(150)에 더 포함될 수도 있으며, 프로세서(355)는 전압계로부터 전압값을 제공받아 정류기(352)의 출력단의 전압을 모니터링할 수 있다. 프로세서(355)는 정류기(352)의 출력단의 전압값을 포함하는 정보를 통신 회로(357)로 제공할 수 있다. 차저, 컨버터 및 PMIC는 서로 상이한 하드웨어로 구현될 수 있으나, 적어도 두 개의 요소가 하나의 하드웨어로 통합하여 구현될 수도 있다. 한편, 전압계는, 전류력계형(electro dynamic instrument) 전압계, 정전기형 전압계, 디지털 전압계 등 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 그 종류에는 제한이 없다. 통신 회로(357)는 통신용 안테나(358)를 이용하여 수신 전력 관련 정보를 포함하는 통신 신호를 송신할 수 있다. 수신 전력 관련 정보는, 예를 들어 정류기(352)의 출력단의 전압과 같은 수신되는 전력의 크기와 연관되는 정보일 수 있으며, 정류기(352)의 출력단의 전류를 포함할 수도 있다. 이 경우, 정류기(352)의 출력단의 전류를 측정할 수 있는 전류계가 전자 장치(150)에 더 포함될 수 있음 또한 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 전류계는 직류 전류계, 교류 전류계, 디지털 전류계 등으로 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 그 종류에는 제한이 없다. 아울러, 수신 전력 관련 정보를 측정하는 위치 또한 정류기(352)의 출력단 또는 입력단 뿐만 아니라, 전자 장치(150)의 어떠한 지점이라도 제한이 없다. 또는, 프로세서(355)는 다양한 전자 장치(150)의 센싱 정보를 통신 신호(359)에 포함시켜 송신할 수도 있다. 아울러, 상술한 바와 같이, 프로세서(355)는 전자 장치(150)의 식별 정보를 포함하는 통신 신호(359)를 송신할 수도 있다. 메모리(356)는 전자 장치(150)의 각종 하드웨어를 제어할 수 있는 프로그램 또는 알고리즘을 저장할 수 있다.
도 4는 다양한 실시예에 따른 위치 측정 장치의 도면이다.
도 4의 실시예에 따른 위치 측정 장치(400)는, 무선 전력 송신 장치(100)에 포함될 수 있으나, 위치 측정 장치 단독으로 구현될 수도 있다. 위치 측정 장치(400)는, 제 1 송수신기(401) 및 제 2 송수신기(402)를 포함할 수 있다. 제 1 송수신기(401) 및 제 2 송수신기(402) 각각은 송신파를 송신할 안테나 및 송신파에 대응하는 반사파, 즉 수신파를 수신할 안테나를 포함할 수 있다. 이에 따라, 제 1 송수신기(401) 및 제 2 송수신기(402)는 센서라 명명될 수도 있다. 위치 측정 장치(400)는, 제 1 송수신기(401)를 통하여 획득한 수신파에 대한 데이터에 기반하여 제 1 송수신기(401)로부터 타겟까지의 거리(RA)를 판단할 수 있다. 위치 측정 장치(400)는, 제 2 송수신기(402)를 통하여 획득한 수신파에 대한 데이터에 기반하여 제 2 송수신기(402)로부터 타겟까지의 거리(RB)를 판단할 수 있다. 위치 측정 장치는, 제 1 송수신기(401)로부터 타겟까지의 거리(RA) 및 2 송수신기(402)로부터 타겟까지의 거리(RB)에 기반하여, 위치 측정 장치(400)를 기준으로 하는 타겟의 위치를 판단할 수 있다. 예를 들어, 위치 측정 장치(400)는 삼각 측량 방식을 이용하여 타겟의 위치를 판단할 수 있다. 위치 측정 장치(400)는 벽 근처에 배치될 수 있으며, 이에 따라 2개의 송수신기를 이용하여서도 타겟의 위치를 판단할 수 있다.
무선 전력 송신 장치(100)는, 예를 들어 위치 측정 장치(400)로부터 수신한 타겟의 위치에 기반하여 RF 웨이브의 형성 조건을 판단할 수 있다. 다양한 실시예에서, 제 1 송수신기(401) 및 제 2 송수신기(402)는, IR-UWB(impulse radio ultra-wideband) 레이더로 구현될 수 있으나, 구현 형태에는 제한이 없음을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다. IR-UWB 레이더는, 다른 앵커 노드(anchor node)로 신호를 송신하지 않는 수동(passive) 타겟을 검출하는데 적합할 수 있다. IR-UWB 레이더는 상대적으로 작은 크기의 전자기파를 발생시키며, 이에 따라 생체에 미치는 영향이 적으므로 생체 검출에 적합할 수 있다.
도 5는 다양한 실시예에 따른 클러터 맵을 이용하는 위치 측정 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
510 동작에서, 다양한 실시예에 따른 위치 측정 장치(400)는, 주변 환경에 대한 신호 맵을 생성하여 저장할 수 있으며, 주변 환경에 대한 신호 맵을 클러터 맵이라 명명할 수 있다. 위치 측정 장치(400)의 주변에는 송신되는 전자기파를 반사할 수 있으며, 이에 따라 클러터 맵은 위치 측정 장치(400)의 주변에 위치하는 적어도 하나의 오브젝트의 반사 특성을 나타내는 데이터일 수 있다. 상술한 바와 같이, 위치 측정 장치(400)는 무선 전력 송신 장치(100)에 포함될 수도 있으며, 이러한 경우에는 위치 측정 장치(400)의 동작이 무선 전력 송신 장치(100)의 동작으로 해석될 수도 있다. 무선 전력 송신 장치(100)(또는, 위치 측정 장치(400))가 특정 동작을 수행하는 것은, 무선 전력 송신 장치(100)에 포함된 프로세서(320)(또는, 위치 측정 장치(400)에 포함된 프로세서)가 특정 동작을 수행하는 것을 의미할 수 있다. 또는, 무선 전력 송신 장치(100)(또는, 위치 측정 장치(400))가 특정 동작을 수행하는 것은, 무선 전력 송신 장치(100)에 포함된 프로세서(320)(또는, 위치 측정 장치(400)에 포함된 프로세서)가, 다른 하드웨어로 하여금 특정 동작을 수행하도록 제어하는 것을 의미할 수도 있다. 또는, 무선 전력 송신 장치(100)(또는, 위치 측정 장치(400))가 특정 동작을 수행하는 것은, 무선 전력 송신 장치(100)에 포함된 메모리(330)(또는, 위치 측정 장치(400)에 포함된 메모리)에 저장된 특정 동작에 대응하는 인스트럭션이 실행됨에 따라, 무선 전력 송신 장치(100)(또는, 위치 측정 장치(400))에 포함된 적어도 하나의 하드웨어가 특정 동작을 수행하는 것을 의미할 수도 있다. 다양한 실시예에 따른 위치 측정 장치(400)는, 타겟이 위치하지 않는 환경에서 송신 신호를 송신하고, 이에 대응하는 수신 신호를 수신할 수 있으며, 수신된 수신 신호에 기반하여 클러터 맵을 생성할 수 있다. 클러터 맵은, 하나의 축이 시간 축일 수 있으며, 다른 하나의 축이 신호의 세기를 나타내는 축일 수 있다. 위치 측정 장치(400)는, 수신 신호의 세기에 대한 데이터를 N개의 샘플로 샘플링할 수 있으며, 여기에서 N은 1 이상의 자연수일 수 있다. 위치 측정 장치(400)는, N개의 샘플에 기반하여 최초의 클러터 맵을 생성할 수 있다.
520 동작에서, 위치 측정 장치(400)는 생체 위치 측정을 위하여, 송신 신호를 생성할 수 있다. 530 동작에서, 위치 측정 장치(400)는, 제 1 기간 동안 수신 신호를 검출할 수 있다. 위치 측정 장치(400)는, 수신 신호의 세기에 대한 데이터를 N개의 샘플로 샘플링할 수 있으며, 인접 샘플들 사이의 시간 간격은 예를 들어 13 ps일 수 있으나, 시간 간격에는 제한이 없음을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 13 ps의 시간 간격은, 거리상 4 mm의 차이를 나타낼 수 있으며, 이는 1m 범위에 대한 스캔을 위하여서는 256개의 샘플이 요구됨을 의미할 수도 있다. 위치 측정 장치(400)가 k 번째로 수신한 신호 벡터(
Figure pat00001
)는 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00002
k 번째로 수신한 신호 벡터(
Figure pat00003
)는 예를 들어 대칭 행렬(transpose matrix) 형태로 표현될 수 있으며, 행렬 내 성분들인 rk(i)은 k번째 수신된 수신 신호의 i번째 샘플로서, 신호 세기의 데이터일 수 있다. 상술한 바와 같이, 위치 측정 장치(400)는, 수신 신호를 N개의 샘플로 샘플링할 수 있으며, 이에 따라 N개의 성분들을 포함하는 신호 벡터(
Figure pat00004
)를 생성할 수 있다. 위치 측정 장치(400)는, 1번째 수신한 수신 신호에 대한 제 1 신호 벡터로부터, K번째 수신한 수신 신호에 대한 제 K 신호 벡터를 포함하는 행렬(R)을 수학식 2와 같이 생성할 수 있다.
Figure pat00005
수학식 2의 행렬(R)에서의 신호 벡터(
Figure pat00006
)는 상대적으로 느린 시간 도메인에 대응될 수 있으며, 신호 벡터(
Figure pat00007
) 내에 포함되는 성분들인 rk(i) 각각은 상대적으로 빠른 시간 도메인에 대응될 수 있다. 신호 벡터(
Figure pat00008
) 및 행렬(R)에는 저주파 잡음, 백색 잡음, 외부 간섭 신호 및 클러터 신호가 포함될 수 있다. 클러터 신호는, 원하는 타겟, 즉 생체가 아닌 다른 객체들로부터 반사되는 신호를 의미할 수 있으며, 이에 따라 타겟 검출 시에는 클러터 신호가 부가 잡음일 수 있다.
상술한 바와 같이, 예시에 따른 위치 측정 장치(400)는, 256개의 샘플을 이용하여 신호 벡터 신호 벡터(
Figure pat00009
)를 생성할 수 있으며, 이 경우 256번째 및 257 샘플, 즉 다음 프레임의 샘플 사이에 큰 변경이 포함될 가능성도 있다. 해당 불연속이 부가 잡음으로 동작할 수도 있으며, 신호대 잡음 비(SNR)을 악화시킬 수도 있다. 해당 영향을 방지하기 위하여, 위치 측정 장치(400)는 프레임 스티칭(frame stitching) 프로세스를 수행할 수 있다. 프레임 스티칭 과정은 수학식 3과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00010
수학식 3에서,
Figure pat00011
는 프레임 스티칭된 수신된 신호를 의미할 수 있으며, M은 N/256의 값일 수 있다.
다양한 실시예에 따른 위치 측정 장치(400)는, 프레임 스티칭된 신호에 추가적으로 저주파수 잡음 제거를 수행할 수도 있다. 예를 들어, 저주파수 잡음은 송수신기 하드웨어 및 외부 간섭 신호에 의하여 발생될 수 있다. 위치 측정 장치(400)는, 상대적으로 빠른 시간 도메인에서 필터링을 수행할 수 있으며, 예를 들어 대역 통과 필터를 이용하여 필터링을 수행할 수 있다. 적절한 통과 대역을 설정하기 위하여, 위치 측정 장치(400)는 송신된 펄스 신호의 주파수 대역을 확인할 수 있다. 송신된 펄스 신호의 타임 인덱스 대비 신호 크기(magnitude)는 도 8a와 같을 수 있다. 대역 통과 필터의 통과 대역은 획득된 신호의 전력 스펙트럼에 기반하여 설정될 수 있으며, 대역 통과 필터의, 주파수 인덱스 대비 전력 스펙트럼은 도 8b와 같을 수 있다. 위치 측정 장치(400)가 필터링을 수행한 신호(
Figure pat00012
)는 수학식 4와 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00013
수학식 4에서
Figure pat00014
는 대역통과 필터의 계수 벡터(coefficient filter)를 의미하며, 필터링을 수행한 신호(
Figure pat00015
)는, 프레임 스티칭된 수신된 신호(
Figure pat00016
) 및 대역통과 필터의 계수 벡터(
Figure pat00017
)의 합성곱 연산(ⓧ)(convolution)에 의하여 획득될 수 있다.
다양한 실시예에 따른 위치 측정 장치는 필터링을 수행한 신호(
Figure pat00018
)에 대하여 교차 상관 프로세스를 수행할 수 있다. 교차 상관 프로세스는 수학식 5와 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00019
수학식 5에서 s(n-l)은 송신된 펄스 신호의 n-l번째 성분일 수 있으며, 위치 측정 장치(400)는 수학식 5에 따라 송신된 펄스 신호와 수신 신호를 교차 상관시킬 수 있다. 수신 신호가 송신된 펄스 신호와 교차 상관됨으로써, 수신된 신호 내에 포함된 반사된 신호의 크기가 증가될 수 있으며, 잡음 또는 간섭 신호들의 크기는 감소될 수 있다. 상술한 처리들에 의하여 수신된 신호 내에서 타겟 신호 및 클러터 신호가 우세(dominant)해 질 수 있으며, SNR이 증가될 수 있다.
540 동작에서, 위치 측정 장치(400)는, 수신 신호에 대한 데이터로부터 주변 환경에 대한 신호 맵, 즉 클러터 맵을 감산 처리할 수 있다. 550 동작에서, 위치 측정 장치(400)는 감산 처리된 데이터에 기반하여, 생체까지의 거리를 판단할 수 있다. 위치 측정 장치(400)는, 클러터 신호를 예측할 수 있으며, 예측된 클러터 신호를 클러터 맵이라 명명할 수 있다. 위치 측정 장치(400)는, k번째 수신된 신호를 처리하기 위한 k번째의 클러터 맵(clutter map)(
Figure pat00020
)을 수학식 6과 같이 확인할 수 있다.
Figure pat00021
수학식 6에서,
Figure pat00022
는 k-1번째의 클러터 맵이며, λ는 임의의 계수일 수 있다. 클러터 맵(
Figure pat00023
)은 벡터로서,
Figure pat00024
으로 표현될 수 있으며, 즉 N개의 요소를 가질 수 있다.
다양한 실시예에서는, 위치 측정 장치(400)는, 수학식 7과 같이, k-1번째 클러터 맵과 k번째 수신 신호를 이용하여, k번째 클러터 맵을 갱신할 수 있다.
Figure pat00025
위치 측정 장치(400)는, k번째 수신 신호의 데이터와 k-1번째 클러터 맵의 데이터 사이의 차이를, k-1번째 클러터 맵의 값과 비교할 수 있으며, 비교 결과에 따라 갱신될 데이터를 판단할 수 있다. 예를 들어, k번째 수신 신호의 데이터와 k-1번째 클러터 맵의 데이터 사이의 차이가, k-1번째 클러터 맵의 데이터의 0.1배 미만인 경우에는, 위치 측정 장치(400)는 k번째 수신된 신호의 데이터를 k번째 클러터 맵의 데이터로 설정할 수 있다. 예를 들어, k번째 수신 신호의 데이터와 k-1번째 클러터 맵의 데이터 사이의 차이가, k-1번째 클러터 맵의 데이터를 초과하는 경우에는, 위치 측정 장치(400)는 k-1번째 클러터 맵의 데이터를 k번째 클러터 맵의 데이터로 설정할 수 있다. 예를 들어, k번째 수신 신호의 데이터와 k-1번째 클러터 맵의 데이터 사이의 차이가, k-1번째 클러터 맵의 0.1배 미만이지 않거나, 또는 k번째 수신 신호의 데이터와 k-1번째 클러터 맵의 데이터 사이의 차이가, k-1번째 클러터 맵의 데이터를 초과하지 않는 경우에는, 위치 측정 장치(400)는 수학식 6의 방식에 따라 k-1번째 클러터 맵의 데이터를 설정할 수 있다. 더욱 상세하게, 위치 측정 장치(400)는, k-1번째 클러터 맵의 데이터의 λ배 및 교차 상관 프로세스를 수행한 신호(
Figure pat00026
)의 λ-1배의 합에 기반하여 k-1번째 클러터 맵의 데이터를 설정할 수 있다. 위치 측정 장치(400)는, 교차 상관 프로세스를 수행한 신호(
Figure pat00027
)의 데이터 및 갱신된 k번째 클러터 맵의 차연산을 수학식 8과 같이 수행할 수 있다.
Figure pat00028
위치 측정 장치(400)는 차연산 결과로 획득된 타겟 데이터(
Figure pat00029
)에 기반하여 타겟의 위치를 판단할 수 있다. 위치 측정 장치(400)는, 타겟 데이터(
Figure pat00030
)가 지정된 값보다 큰 지점에 타겟이 위치한 것으로 판단할 수 있다. 예를 들어, k=3, 4, 5, 6, 7인 구간의 타겟 데이터가 지정된 값보다 크다고 판단되면, 위치 측정 장치(400)는, 3, 4, 5, 6, 7의 샘플의 시간 정보에 기반하여 판단된 거리 지점들에 타겟이 위치한 것으로 판단할 수 있다. 즉, 위치 측정 장치(400)는 타겟 데이터의 피크 검출(peak detecting)의 결과에 기반하여, 타겟의 위치를 판단할 수 있다. 위치 측정 장치(400)는, 타겟 데이터(
Figure pat00031
)에 거리 보정 값(distance correction value)을 곱하고, 이후 피크 검출을 수행하여 타겟의 위치를 판단할 수 있다. 이는, 상대적으로 먼 거리에 대응하는 데이터의 값을 상대적으로 높이는 절차일 수 있다.
도 6은 다양한 실시예에 따른 위치 측정 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
다양한 실시예에 따라서, 위치 측정 장치(400)는, 610 동작에서, 제 1 신호 맵을 저장할 수 있다. 예를 들어, 제 1 신호 맵은, 타겟이 없는 환경에서 위치 측정 장치(400)가 생성한 맵일 수 있으며, 레퍼런스로 이용할 수 있다. 더욱 상세하게, 위치 측정 장치(400)는, 타겟이 없는 환경에서 송신 신호를 송신할 수 있으며, 이에 대응하는 수신 신호를 수신할 수 있다. 위치 측정 장치(400)는, 예를 들어 수신 신호에 대하여, 프레임 스티칭, 대역 통과 필터링, 또는 교차 상관 프로세스 중 적어도 하나를 수행할 수도 있으며, 수행 결과에 따라 제 1 신호 맵을 획득하여 저장할 수 있다.
620 동작에서, 위치 측정 장치(400)는, 송신 신호를 생성할 수 있다. 630 동작에서, 위치 측정 장치(400)는, 제 1 기간 동안 수신 신호를 검출할 수 있다. 640 동작에서, 위치 측정 장치(400)는, 수신 신호에 대한 데이터 및 제 1 신호 맵 사이의 차이에 기반하여, 제 1 신호 맵을 갱신한 제 2 신호 맵을 생성할 수 있다. 예를 들어, 위치 측정 장치(400)는, 제 1 기간 동안의 수신 신호에 대하여, 프레임 스티칭, 대역 통과 필터링, 또는 교차 상관 프로세스 중 적어도 하나를 수행할 수도 있다. 위치 측정 장치(400)는 처리된 수신 신호 및 제 1 신호 맵 사이의 차이에 기반하여, 제 1 신호 맵을 갱신한 제 2 신호 맵을 생성할 수 있다. 예를 들어, 위치 측정 장치(400)는, 수학식 7에서와 같이, 처리된 신호(예: rk(n)) 및 제 1 신호 맵(예: ck-1(n)) 사이의 차이를, 제 1 신호 맵(예: ck-1(n))과 비교할 수 있으며, 비교 결과에 따라 제 2 신호 맵의 값을 결정할 수 있다. 650 동작에서, 위치 측정 장치(400)는, 수신 신호에 대한 데이터로부터 제 2 신호 맵을 감산 처리할 수 있다. 660 동작에서, 위치 측정 장치(400)는, 감산 처리된 데이터에 기반하여, 생체까지의 거리, 즉 생체까지의 위치를 판단할 수 있다.
도 7은 다양한 실시예에 따른 위치 측정 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
다양한 실시예에 따라서, 위치 측정 장치(400)는, 710 동작에서 제 1 기간 동안 검출된 제 1 수신 신호의 데이터에 기반하여 타겟 위치를 판단할 수 있다. 위치 측정 장치(400)는, 제 1 수신 신호에 대한 피크 검출 방식에 기반하여 타겟 위치를 판단할 수 있다. 위치 측정 장치(400)는, 예를 들어 도 5 또는 도 6을 참조하여 설명한 방식에 따라 제 1 기간 동안 검출된 제 1 수신 신호의 데이터에 기반하여 타겟 위치를 판단할 수 있거나, 또는 다른 방식에 따라 타겟 위치를 판단할 수 있다. 피크의 위치는 거의 일정할 수 있으나, 오탐(false alarm)에 의하여 피크의 위치에서 큰 변동이 생길 수도 있다. 오탐에 의하여 타겟의 위치에 에러가 생길 수 있으며, 오탐은 일반적으로는 순간적인 피크일 수 있으며, 연속적이지는 않다. 이러한 에러들은, 현재 기간의 피크 위치를 기간의 피크 위치를 적어도 하나의 이전 기간의 피크 위치에 따라 보완함으로써 완화될 수 있다. 특히, 두 수신 신호 사이의 시간 인터벌이 매우 짧기 때문에, 현재 기간에서의 피크의 위치와 이전 기간의 피크 위치 사이의 차이가 크지 않을 수 있다. 위치 측정 장치(400)가 피크 검출 수행 결과 획득한, k-1번째 수신 신호에 대한 피크 집합(δk-1)은 수학식 9와 같을 수 있다.
Figure pat00032
수학식 9 내에서의 p(k-1)j는 피크의 위치를 나타내는 것으로, k-1은 k-1번째 수신된 신호임을 나타내며, j는 0보다 크고 P보다 작은 수 일수 있다. P는 k-1번째 수신된 신호에서 검출된 피크의 총 개수일 수 있다.
720 동작에서, 위치 측정 장치(400)는 송신 신호를 생성할 수 있다. 730 동작에서, 위치 측정 장치(400)는, 제 2 기간 동안 제 2 수신 신호를 검출할 수 있다. 제 2 기간 동안 수신된 제 2 수신 신호를 k번째 수신된 수신 신호라 명명하도록 한다. 740 동작에서, 위치 측정 장치(400)는, 제 2 수신 신호를 복수 개의 데이터로 샘플링할 수 있다. 위치 측정 장치(400)는, 예를 들어 수학식 1 내지 9 중 적어도 하나의 과정에 따라 타겟 데이터(
Figure pat00033
)를 획득 할 수 있다. 750 동작에서, 위치 측정 장치(400)는, 복수 개의 데이터 각각에 대한, 타겟 검출용 임계치를 제 1 수신 신호의 데이터에 기반하여 결정할 수 있다. 예를 들어, 위치 측정 장치(400)는, 이전 기간의 피크에 기반하여, 수학식 10의 가중치 벡터를 획득할 수 있다.
Figure pat00034
위치 측정 장치(400)는 k번째 수신되어 처리된 타겟 데이터(
Figure pat00035
) 및 가중 팩터를 수학식 11과 같이 연산할 수 있다.
Figure pat00036
수학식 11은 요소 곱(component multiplier)을 의미할 수 있다. 위치 측정 장치(400)는 가중 팩터가 적용된 타겟 데이터(
Figure pat00037
)에 기반하여 피크 검출을 위한 임계치(
Figure pat00038
)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 위치 측정 장치(400)는, OS-CFAR(ordered statistics-constant false alarm rate) 방식에 기반하여 임계치(
Figure pat00039
)를 생성할 수 있다. 760 동작에서, 위치 측정 장치(400)는, 가중 팩터가 적용된 타겟 데이터(
Figure pat00040
) 내의 복수 개의 데이터 각각이 결정된 임계치(
Figure pat00041
) 각각 이상인지 여부에 기반하여, 복수 개의 데이터 중 타겟에 대응하는 데이터를 식별할 수 있다. 위치 측정 장치(400)는, 타겟 데이터(
Figure pat00042
)가 임계치(
Figure pat00043
)를 초과하는 인덱스(n*)를 판단할 수 있다. 타겟 데이터(
Figure pat00044
)가 임계치(
Figure pat00045
)를 초과하는 인덱스(n*)가 존재하지 않으면, 위치 측정 장치(400)는 피크 집합(δk)에서 p(k-1)j를 삭제할 수 있다. 타겟 데이터(
Figure pat00046
)가 임계치(
Figure pat00047
)를 초과하는 인덱스(n*)가 존재하면, 위치 측정 장치(400)는 피크 집합(δk)에서의 pkj를 p(k-1)j로 대체할 수 있다. 아울러, 위치 측정 장치(400)는 피크 집합(δk)에 새롭게 확인된 피크들(pk(P+1),pk(P+2) 등)을 추가할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 다양한 실시예에 따른 위치 측정 장치(400)는, 기존 기간에서 피크가 검출된 지점에 대응하는 데이터에 대하여서는, 상대적으로 높은 가중치를 적용할 수 있어, 더욱 정확한 피크 검출이 수행될 수 있다.
도 9a는 다양한 실시예에 따른 위치 측정 장치에 의하여 획득된 복수 수신 신호 인덱스에 따른 거리에 대한 데이터다. 도 9b는 다양한 실시예에 따른 위치 측정 장치에 의하여 획득된 복수 수신 신호 인덱스에 따른 거리에 대한 데이터다. 도 9b에서는, 오탐에 의하여 판단된 거리에 있어서 에러가 발생하는데 비하여, 도 9a에서는 거리가 안정적으로 약 3m 근처로 측정됨을 확인할 수 있다.
도 10a는 다양한 실시예에 따른 위치 측정 장치에 의하여 획득된 타겟의 위치에 대한 데이터다. 도 10b는 다양한 실시예에 따른 위치 측정 장치에 의하여 획득된 타겟의 위치에 대한 데이터다. 도 10b에서 오탐에 의한 에러 위치들이 검출되는 데 비하여, 도 10a에서는 비교적 오탐에 의한 에러 위치의 개수가 적은 것을 확인할 수 있다.
도 11a는 다양한 실시예에 따른 위치 측정 장치에 의하여 획득된 타겟의 위치에 대한 데이터다. 도 11b는 다양한 실시예에 따른 위치 측정 장치에 의하여 획득된 타겟의 위치에 대한 데이터다. 도 11a 및 11b의 실험 환경에서의 위치 측정 장치 및 타겟 사이의 거리는, 도 10a 및 10b의 실험 환경에서의 위치 측정 장치 및 타겟 사이의 거리보다 클 수 있다. 도 11b에서는 위치 후보들이 도 11a에 비하여 상대적으로 다수인 것으로 확인되며, 다양한 실시예에 의한 위치 측정 장치는, 원거리 타겟의 위치를 검출하는데도 강인한 것을 확인할 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 구성 요소(예: 모듈 또는 프로그램) 각각은 단수 또는 복수의 개체로 구성될 수 있으며, 전술한 해당 서브 구성 요소들 중 일부 서브 구성 요소가 생략되거나, 또는 다른 서브 구성 요소가 다양한 실시예에 더 포함될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 일부 구성 요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 개체로 통합되어, 통합되기 이전의 각각의 해당 구성 요소에 의해 수행되는 기능을 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따른, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성 요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적, 병렬적, 반복적 또는 경험적으로 실행되거나, 적어도 일부 동작이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 다른 동작이 추가될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 명령들을 저장하고 있는 저장 매체에 있어서, 상기 명령들은 적어도 하나의 프로세서에 의하여 실행될 때에 상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금 적어도 하나의 동작을 수행하도록 설정된 것으로서, 상기 적어도 하나의 동작은, 제 1 기간 동안 획득하는 제 1 데이터에 적어도 기반하여, 상기 무선 전력 송신 장치의 주변에 위치하는 오브젝트의 반사 특성을 나타내는 제 1 클러터 맵을 생성하여 저장하는 동작, 제 2 기간 동안 획득하는 제 2 데이터 및 상기 제 1 클러터 맵 사이의 차이와, 상기 제 1 클러터 맵에 포함된 데이터를 비교하여, 상기 비교 결과에 기반하여 상기 제 2 기간에 대응하는 제 2 클러터 맵을 생성하는 동작, 상기 제 2 데이터 및 상기 제 2 클러터 맵을 이용하여, 생체의 위치를 판단하는 동작, 및 상기 생체의 위치에 지정된 크기 이상의 RF 웨이브가 형성되지 않으면서, 전자 장치를 충전하는 RF 웨이브를 형성하는 동작을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 명령들을 저장하고 있는 저장 매체에 있어서, 상기 명령들은 적어도 하나의 프로세서에 의하여 실행될 때에 상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금 적어도 하나의 동작을 수행하도록 설정된 것으로서, 상기 적어도 하나의 동작은, 제 1 기간 동안 획득되는 제 1 데이터에 적어도 기반하여, 상기 위치 측정 장치의 주변에 위치하는 오브젝트의 반사 특성을 나타내는 제 1 클러터 맵을 생성하는 동작, 상기 제 2 안테나를 통하여 제 2 기간 동안 획득되는 제 2 데이터 및 상기 제 1 클러터 맵 사이의 차이와, 상기 제 1 클러터 맵에 포함된 데이터를 비교하여, 상기 비교 결과에 기반하여 상기 제 2 기간에 대응하는 제 2 클러터 맵을 생성하는 동작, 및 상기 제 2 데이터 및 상기 제 2 클러터 맵을 이용하여, 상기 타겟의 위치를 판단하는 동작을 포함할 수 있다.
그리고 본 문서에 개시된 실시예는 개시된, 기술 내용의 설명 및 이해를 위해 제시된 것이며, 본 개시의 범위를 한정하는 것은 아니다. 따라서, 본 개시의 범위는, 본 개시의 기술적 사상에 근거한 모든 변경 또는 다양한 다른 실시예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (22)

  1. 전자 장치에 무선으로 전력을 송신하는 무선 전력 송신 장치에 있어서,
    무선 전력을 전송하기 위한 복수의 패치 안테나를 포함하는 전력 전송용 안테나;
    센서; 및
    프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 센서가 제 1 기간 동안 획득하는 제 1 데이터에 적어도 기반하여, 상기 무선 전력 송신 장치의 주변에 위치하는 오브젝트의 반사 특성을 나타내는 제 1 클러터 맵을 생성하여 저장하고,
    상기 센서가 제 2 기간 동안 획득하는 제 2 데이터 및 상기 제 1 클러터 맵 사이의 차이와, 상기 제 1 클러터 맵에 포함된 데이터를 비교하여, 상기 비교 결과에 기반하여 상기 제 2 기간에 대응하는 제 2 클러터 맵을 생성하고,
    상기 제 2 데이터 및 상기 제 2 클러터 맵을 이용하여, 생체의 위치를 판단하고,
    상기 생체의 위치에 지정된 크기 이상의 RF 웨이브가 형성되지 않으면서, 상기 전자 장치를 충전하는 RF 웨이브를 형성하도록 상기 전력 전송용 안테나를 제어하도록 설정된 무선 전력 송신 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 제 2 데이터의 제 1 번째 성분 및 상기 제 1 클러터 맵의 제 1 번째 성분 사이의 차이가, 상기 제 1 클러터 맵의 제 1 번째 성분에 대하여 지정된 제 1 값을 곱한 값에 비하여 작은 경우, 상기 제 2 클러터 맵의 제 1 번째 성분의 값을 상기 제 2 데이터의 제 1 번째 성분의 값으로 결정하도록 설정된 무선 전력 송신 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 제 2 데이터의 제 2 번째 성분 및 상기 제 1 클러터 맵의 제 2 번째 성분 사이의 차이가, 상기 제 1 클러터 맵의 제 2 번째 성분에 대하여 제 2 값을 곱한 값에 비하여 큰 경우, 상기 제 2 클러터 맵의 제 2 번째 성분의 값을 상기 제 1 클러터 맵의 제 2 번째 성분의 값으로 결정하도록 설정된 무선 전력 송신 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 제 2 데이터의 제 3 번째 성분 및 상기 제 1 클러터 맵의 제 3 번째 성분 사이의 차이가, 상기 제 1 클러터 맵의 제 3 번째 성분에 대하여 지정된 제 1 값을 곱한 값 이상이거나, 또는 상기 제 2 데이터의 제 3 번째 성분 및 상기 제 1 클러터 맵의 제 3 번째 성분 사이의 차이가, 상기 제 1 클러터 맵의 제 3 번째 성분에 대하여 제 2 값을 곱한 값 이하인 경우에는, 상기 제 2 클러터 맵의 제 3 번째 성분의 값을 상기 제 1 클러터 맵의 제 3 번째 성분 및 상기 제 2 데이터의 제 3 번째 성분을 이용하여 결정하도록 설정된 무선 전력 송신 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 제 2 클러터 맵의 제 3 번째 성분의 값을, 상기 제 1 클러터 맵의 제 3 번째 성분에 대하여 지정된 제 3 값을 곱한 값과 상기 제 2 데이터의 제 3 번째 성분에 대하여 상기 지정된 제 3 값을 1에서 뺀 값을 곱한 값과의 합으로 결정하도록 설정된 무선 전력 송신 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 제 1 데이터 및 상기 제 2 데이터에 대하여 프레임 스티칭(frame stitching) 프로세스를 수행하도록 설정된 무선 전력 송신 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 프레임 스티칭 처리된 제 1 데이터 및 상기 프레임 스티칭 처리된 제 2 데이터에 대하여 대역 통과 필터링을 수행하도록 설정된 무선 전력 송신 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 필터링된 제 1 데이터 및 상기 필터링된 제 2 데이터를 교차 상관시키고,
    상기 교차 상관된 제 2 데이터 및 상기 제 2 클러터 맵을 이용하여, 생체의 위치를 판단하도록 설정된 무선 전력 송신 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 제 2 데이터로부터 상기 제 2 클러터 맵을 차연산하여 타겟 데이터를 획득하고,
    상기 타겟 데이터의 성분들 각각 중 지정된 임계치 이상인 피크의 위치에 기반하여, 상기 생체의 위치를 판단하도록 설정된 무선 전력 송신 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 제 1 기간에 대응하는 피크의 위치를 확인하고,
    상기 확인된 상기 제 1 기간에 대응하는 피크의 위치의 상기 타겟 데이터의 성분들의 값을 조정하도록 설정된 무선 전력 송신 장치.
  11. 전자 장치에 무선으로 전력을 송신하는 무선 전력 송신 장치의 동작 방법에 있어서,
    제 1 기간 동안 획득하는 제 1 데이터에 적어도 기반하여, 상기 무선 전력 송신 장치의 주변에 위치하는 오브젝트의 반사 특성을 나타내는 제 1 클러터 맵을 생성하여 저장하는 동작;
    제 2 기간 동안 획득하는 제 2 데이터 및 상기 제 1 클러터 맵 사이의 차이와, 상기 제 1 클러터 맵에 포함된 데이터를 비교하여, 상기 비교 결과에 기반하여 상기 제 2 기간에 대응하는 제 2 클러터 맵을 생성하는 동작;
    상기 제 2 데이터 및 상기 제 2 클러터 맵을 이용하여, 생체의 위치를 판단하는 동작; 및
    상기 생체의 위치에 지정된 크기 이상의 RF 웨이브가 형성되지 않으면서, 상기 전자 장치를 충전하는 RF 웨이브를 형성하는 동작
    을 포함하는 무선 전력 송신 장치의 동작 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 2 클러터 맵을 생성하는 동작은,
    상기 제 2 데이터의 제 1 번째 성분 및 상기 제 1 클러터 맵의 제 1 번째 성분 사이의 차이가, 상기 제 1 클러터 맵의 제 1 번째 성분에 대하여 지정된 제 1 값을 곱한 값에 비하여 작은 경우, 상기 제 2 클러터 맵의 제 1 번째 성분의 값을 상기 제 2 데이터의 제 1 번째 성분의 값으로 결정하도록 설정된 무선 전력 송신 장치의 동작 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 2 클러터 맵을 생성하는 동작은,
    상기 제 2 데이터의 제 2 번째 성분 및 상기 제 1 클러터 맵의 제 2 번째 성분 사이의 차이가, 상기 제 1 클러터 맵의 제 2 번째 성분에 대하여 제 2 값을 곱한 값에 비하여 큰 경우, 상기 제 2 클러터 맵의 제 2 번째 성분의 값을 상기 제 1 클러터 맵의 제 2 번째 성분의 값으로 결정하도록 설정된 무선 전력 송신 장치의 동작 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 2 클러터 맵을 생성하는 동작은,
    상기 제 2 데이터의 제 3 번째 성분 및 상기 제 1 클러터 맵의 제 3 번째 성분 사이의 차이가, 상기 제 1 클러터 맵의 제 3 번째 성분에 대하여 지정된 제 1 값을 곱한 값 이상이거나, 또는 상기 제 2 데이터의 제 3 번째 성분 및 상기 제 1 클러터 맵의 제 3 번째 성분 사이의 차이가, 상기 제 1 클러터 맵의 제 3 번째 성분에 대하여 제 2 값을 곱한 값 이하인 경우에는, 상기 제 2 클러터 맵의 제 3 번째 성분의 값을 상기 제 1 클러터 맵의 제 3 번째 성분 및 상기 제 2 데이터의 제 3 번째 성분을 이용하여 결정하도록 설정된 무선 전력 송신 장치의 동작 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 2 클러터 맵을 생성하는 동작은,
    상기 제 2 클러터 맵의 제 3 번째 성분의 값을, 상기 제 1 클러터 맵의 제 3 번째 성분에 대하여 지정된 제 3 값을 곱한 값과 상기 제 2 데이터의 제 3 번째 성분에 대하여 상기 지정된 제 3 값을 1에서 뺀 값을 곱한 값과의 합으로 결정하도록 설정된 무선 전력 송신 장치의 동작 방법.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 데이터 및 상기 제 2 데이터에 대하여 프레임 스티칭(frame stitching) 프로세스를 수행하는 동작
    을 더 포함하는 무선 전력 송신 장치의 동작 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 프레임 스티칭 처리된 제 1 데이터 및 상기 프레임 스티칭 처리된 제 2 데이터에 대하여 대역 통과 필터링을 수행하는 동작
    을 더 포함하는 무선 전력 송신 장치의 동작 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 무선 전력 송신 장치의 동작 방법은, 상기 필터링된 제 1 데이터 및 상기 필터링된 제 2 데이터를 교차 상관시키는 동작을 더 포함하고,
    상기 생체의 위치를 판단하는 동작은, 상기 교차 상관된 제 2 데이터 및 상기 제 2 클러터 맵을 이용하여, 생체의 위치를 판단하는 무선 전력 송신 장치의 동작 방법.
  19. 제 11 항에 있어서,
    상기 생체의 위치를 판단하는 동작은,
    상기 제 2 데이터로부터 상기 제 2 클러터 맵을 차연산하여 타겟 데이터를 획득하는 동작; 및
    상기 타겟 데이터의 성분들 각각 중 지정된 임계치 이상인 피크의 위치에 기반하여, 상기 생체의 위치를 판단하는 동작
    을 포함하는 무선 전력 송신 장치의 동작 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 타겟 데이터의 성분들 각각 중 지정된 임계치 이상인 피크의 위치에 기반하여, 상기 생체의 위치를 판단하는 동작은,
    상기 제 1 기간에 대응하는 피크의 위치를 확인하는 동작; 및
    상기 확인된 상기 제 1 기간에 대응하는 피크의 위치의 상기 타겟 데이터의 성분들의 값을 조정하는 동작
    을 포함하는 무선 전력 송신 장치의 동작 방법.
  21. 타겟의 위치를 측정하는 위치 측정 장치에 있어서,
    제 1 송신 신호를 송신하도록 설정된 제 1 안테나;
    상기 제 1 송신 신호의 반사에 의하여 형성되는 제 1 수신 신호를 수신하도록 설정된 제 2 안테나; 및
    프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 제 2 안테나를 통하여 제 1 기간 동안 획득되는 제 1 데이터에 적어도 기반하여, 상기 위치 측정 장치의 주변에 위치하는 오브젝트의 반사 특성을 나타내는 제 1 클러터 맵을 생성하여 저장하고,
    상기 제 2 안테나를 통하여 제 2 기간 동안 획득되는 제 2 데이터 및 상기 제 1 클러터 맵 사이의 차이와, 상기 제 1 클러터 맵에 포함된 데이터를 비교하여, 상기 비교 결과에 기반하여 상기 제 2 기간에 대응하는 제 2 클러터 맵을 생성하고,
    상기 제 2 데이터 및 상기 제 2 클러터 맵을 이용하여, 상기 타겟의 위치를 판단하도록 설정된 위치 측정 장치.
  22. 타겟의 위치를 측정하는 위치 측정 장치의 동작 방법에 있어서,
    제 1 기간 동안 획득되는 제 1 데이터에 적어도 기반하여, 상기 위치 측정 장치의 주변에 위치하는 오브젝트의 반사 특성을 나타내는 제 1 클러터 맵을 생성하는 동작;
    상기 제 2 안테나를 통하여 제 2 기간 동안 획득되는 제 2 데이터 및 상기 제 1 클러터 맵 사이의 차이와, 상기 제 1 클러터 맵에 포함된 데이터를 비교하여, 상기 비교 결과에 기반하여 상기 제 2 기간에 대응하는 제 2 클러터 맵을 생성하는 동작; 및
    상기 제 2 데이터 및 상기 제 2 클러터 맵을 이용하여, 상기 타겟의 위치를 판단하는 동작
    을 포함하는 위치 측정 장치의 동작 방법.
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