KR20190026100A - 블루투스 통신과 가청 또는 비가청주파수의 음파를 사용하여 스마트폰의 위치를 파악하는 방법 및 장치 - Google Patents

블루투스 통신과 가청 또는 비가청주파수의 음파를 사용하여 스마트폰의 위치를 파악하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

적어도 하나의 블루투스 안테나부(110), 블루투스 통신이 가능한 CPU(120), 가청 또는 비가청주파수의 음성 신호를 발생하는 복수의 스피커(130)를 포함하는 블루투스를 이용한 차량과 스마트폰 간의 거리 측정 시스템(100)이 개시된다

Description

블루투스 통신과 가청 또는 비가청주파수의 음파를 사용하여 스마트폰의 위치를 파악하는 방법 및 장치{omitted}
본 발명은 스마트폰 및 차량의 거리를 파악하는 방법으로 더욱 상세하게는 가청주파수(또는 비가청주파수)의 음파를 이용하여 스마트폰과 블루투스 및 음성 신호를 이용하여 사용자 단말의 처리 부하를 감소시킬 수 있는 거리 측정 방법 및 장치에 관한 것이다.
스마트폰의 보급이 가속화되면서 스마트폰을 이용한 다양한 서비스들이 상용화되고 있다. BLE(Bluetooth Low Energy) 공개 이후에는 BLE를 이용한 영역 결정 서비스들이 더욱 증가하였다.　블루투스를 이용한 영역 결정 서비스를 사용하는 매장을 지날 때 쿠폰이 발행되거나 해당 매장의 정보 및 할인 정보가 전송되는 사용자 편의 서비스가 제공된다. 사용자가 매장에 진입하면 자동으로 매장을 인식하는 서비스도 제공되고 있다. 하지만　블루투스를 이용한 서비스의 경우　블루투스가 사용하는 2.4GHz 대역의 전파가 벽을 쉽게 투과하는 특성으로 인해 정확한 실내 영역 결정이 어렵다.
최근 시작된 스타벅스 사이렌오더 서비스는 초음파를 사용한 실내 영역 결정 서비스를 이용하고 있다.　블루투스나 WI-FI 통신은 2.4GHz 대역의 전파를 사용하므로 일반 벽에 대한 투과성이 발생하여 사용자를 출입구 기준으로 출입 여부에 대해 결정할 수 없다. 하지만 초음파는 벽에 대한 투과성이 없으므로 출입구를 기준으로 정확한 실내 영역 결정이 가능하다.
초음파는 실내에서 정확한 위치 결정에 사용되어 왔다. 스마트폰이 사용되기 전부터 PDA(Personal Digital Assistant) 및 초음파 모듈을 이용한 실내 위치 추정 방법이 제안되었다. 실내에 여러 개의 초음파 발생 모듈이 설치되어 있고, 초음파를 녹음할 수 있는 마이크 모듈(listener)을 PDA에 장착하여 사용자의 위치를 인식할 수 있는 기능을 구현하였다. 최근에는 스마트폰을 이용한 실내 위치 추정을 위해 초음파 발생장치를 실내에 설치하고 스마트폰 내장 마이크를 이용하여 위치를 추정하는 연구가 발표되었다. 초음파를 이용한 영역 결정 기법으로는 초음파 발생 및 수음 장치를 하나의 모듈로 제작하여 출입문에 장착한 후 키와 어깨 높이를 이용하여 고유한 사용자의 정보를 인식한다. 인식된 패턴을 이용하여 별도의 기기 없이도 사용자를 식별하고 출입을 구분하는 방법도 제안되었다. 그러나, 이들 연구에서는 별도의 초음파 수음 모듈을 제작 및 장착해야 하거나, PDA 및 스마트폰에서 많은 연산을 수행하게 되므로 사용자 기기에서의 부하가 증가하게 된다. 또한 스마트폰에 내장된 마이크를 이용하여 초음파를 인식하게 되므로, 초음파 신호를 녹음한 후 다른 장소에서 동일하게 재생하여 재연할 수 있는 단점이 존재한다. 출입구에 장착된 초음파 모듈을 이용한 영역 결정 기법은 사용자를 자동으로 인식할 수는 있으나 서버가 사용자에게 정보를 전송할 수 없다.
영역 결정 서비스에서 중요한 문제는 스마트폰과 시스템 사이의 응답성, 스마트폰 측 연산 부하, 해당 영역에 종속된 인증 방식으로 정리 할 수 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1277523호(2013.06.21)
본 발명의 기술적 과제는 블루투스와 가청 또는 비가청주파수의 음성 신호를 이용한 거리 측정방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명에 따르면 블루투스와 가청 또는 비가청주파수의 음성 신호를 이용한 거리 측정방법 및 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 비가청주파수와 블루투스를 이용한 거리 측정 시스템을 나타낸다.
도 2는 차량에 스피커가 설치되는 일 예를 나타낸다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되지 않는다. 또한 도면에서 본 발명을 명확하게 개시하기 위해서 본 발명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 도면에서 동일하거나 유사한 부호들은 동일하거나 유사한 구성요소들을 나타낸다.
본 발명의 목적 및 효과는 하기의 설명에 의해서 자연스럽게 이해되거나 보다 분명해질 수 있으며, 하기의 기재만으로 본 발명의 목적 및 효과가 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 목적, 특징 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
이제부터 스마트폰 기반의 차량 스마트키 동작의 일 예를 설명한다.
먼저 운전자 차량에 스마트폰이 접근한다(S110).
차량과 스마트폰 간의 거리가 20미터 이내이면 차량과 스마트폰 사이에 블루투스 통신이 연결된다(S120).
차량과 스마트폰 간의 거리가 3미터 이내이면 스마트폰에서 비가청 주파수의 신호가 발생한다(S130).
차량과 스마트폰 간의 거리가 1.5미터 이내이면 스마트폰에서 가청 주파수의 신호(예, 삐빅 삐빅 소리)가 발생한다(S140). 이때 거리는 분해능 3mm로 정밀하게 측정이 가능하다.
차량과 스마트폰 간의 거리가 1미터 이내이면, 차량의 제어부는 도어캐처 스위치를 작동하여 차량의 도어를 개방한다(S150).
차량의 도어가 개방된 후 차량의 LF 모듈에서 LF 신호를 발생한다(S160). 이때, LF 신호를 기초로 차량의 시동이 걸리거나, 또는, 사용자가 브레이크 페달을 밟고 시동버튼을 누르면 차량의 시동이 걸린다.
도 1은 비가청주파수와 블루투스를 이용한 거리 측정 시스템을 나타낸다.
도 1을 참조하면, 이 시스템(100)은 적어도 하나의 블루투스 안테나부(110), 블루투스 통신이 가능한 CPU(120), 가청 또는 비가청주파수의 음성 신호를 발생하는 복수의 스피커(130)을 포함한다.
CPU는 블루투스 페어링 시의 신호 강도(예, RSSI 값) 및 가청 또는 비가청주파수대역의 음성 신호를 활용하여 스마트폰 위치 측정한다. 음성 신호의 도달 시간을 기반으로 거리를 측정하되, 시간과 음속 RSSI 값의 곱을 캘리브레이션하여 측정함이 특징이다. 스마트폰과 블루투스 안테나와의 연결(이하 연결), 스피커에서 발생한 음파를 스마트폰의 마이크로 청취(이하 청취) 를 통해 스마트폰의 정확한 위치를 파악한다.
CPU는 이모빌라이저 기능 탑재 가능한 MCU일 수 있다.
스마트폰은 차량의 블루투스 안테나와 연결하여 일차 연결을 수행하고, 일차 연결을 기초로 스피커에서 발생한 가청 또는 비가청주파수의 음파를 기초로 청취하여 이차 연결을 수행하고, 일차 연결과 이차 연결 간의 "시간과 음속RSSI값"을 캘리브레이션하여 거리를 측정한다.
보다 자세하게는 스마트폰은 블루투스　신호를 수신하고 그 수신 신호 세기(RSSI)가 소정의 임계값 이상일 경우, 일차 연결이 수행된다.
차량의 스피커는 음성 신호를 발생시키고 스마트폰은 이를 청취하여 이차 연결이 수행된다. 일차 연결 후 차량에서 출력되는 사운드 신호의 녹음을 통한 재연을 방지하기 위해 서버로부터 임시로 발행되는 일회성 ID를 부여받고, 서버로부터 부여받은 일회성 ID를 변조하여 사운드 데이터를 발생시킬 수 있다.
이때, 부여받은 일회성 ID를 이용하여 18 - 20kHz 사이의　주파수　대역과 반복 패턴을 생성하게 된다. 서버에서 고유한 ID를 받게 되므로 생성되는　주파수　대역과 패턴 또한 고유한 값이 된다. 이 과정에서, 스마트폰은 블루투스　RSSI가 임계값 이하일 때 사용자가 영역에 근접하지 않았음을 의미하므로 초음파 출력을 비 활성화하여 에너지 소모를 줄인다. 그리고,　블루투스　RSSI가 임계값 이상이 되었을 경우 스마트폰은 일회성 ID가 담긴 초음파를 출력하기 시작한다. 그리고, 일회성 ID가 검증되면 즉, 최종 영역이 인증되면 측정한 거리를 사용자에게 출력하게 된다.
거리 측정 시, 스마트폰에서 발생하는　가청, 비가청　주파수　영역의 사운드는, 짧은 시간에 발생하는 펄스를 포함하며, 짧은 시간 안에 발생하는 펄스를 사운드 첩(Chirp)으로 하여 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 이때, 사운드 첩이란 도 2b와 같이 동일한　주파수를 갖는 펄스와 다르게 상향식 혹은 하향식　주파수　변환이 이뤄지는 사운드 펄스를 의미한다.
상기한 본 발명의 바람직한 실시 예는 예시의 목적으로 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 상기의 특허청구 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서, 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로, 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
상술한 예시적인 시스템에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로써 순서도를 기초로 설명되고 있지만, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당업자라면 순서도에 나타낸 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (2)

  1. 적어도 하나의 블루투스 안테나부(110), 블루투스 통신이 가능한 CPU(120), 가청 또는 비가청주파수의 음성 신호를 발생하는 복수의 스피커(130)를 포함하는 블루투스를 이용한 차량과 스마트폰 간의 거리 측정 시스템(100)에 있어서,
    CPU(120)는 블루투스 페어링 시의 신호 강도(예, RSSI 값) 및 가청 또는 비가청주파수의 음성 신호를 활용하여 스마트폰 위치 측정하고 음성 신호의 도달 시간을 기반으로 거리를 측정하되, 시간과 음속 RSSI 값의 곱을 캘리브레이션하여 측정함이 특징으로 하며,
    CPU(120)는 스마트폰과 블루투스 안테나와의 일차 연결, 스피커에서 발생한 가청 또는 비가청주파수의 음성 신호를 스마트폰의 마이크로 청취하여 스마트폰의 위치를 파악함을 특징으로 하는 차량과 스마트폰 간의 거리 측정 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    스마트폰에서 전송되는 블루투스 신호를 상기 블루투스 안테나부(110)가 수신하면 상기 스마트폰과 상기 차량이 일정 영역 내에 있음을 검증하는 일차 연결 단계;
    상기 스마트폰의 고유 정보를 서버로 전송하는 단계;
    상기 서버가 상기 스마트폰의 고유 정보를 전송받으면, 상기 스마트폰에 지정된 시간이 설정된 고유한 일회성 ID를 생성하여 상기 스마트폰에 발급하는 단계;
    상기 차량이 상기 일회성 ID를 발급받으면, 상기 일회성 ID를 변조한 사운드 신호를 상기 스피커(130)에서 발생시키는 단계;
    상기 스마트폰이 상기 사운드 신호를 감지하면, 감지된 상기 사운드 신호를 복조하여 그 안에 포함된 일회성 ID를 추출한 후 이를 서버로 전송하는 단계;
    상기 서버가 복조된 일회성 ID를 전송받으면, 기 발급된 일회성 ID와 대조하여 상기 스마트폰을 인증하는 단계;
    상기 서버에서 생성한 일회성 ID의 지정된 시간이 넘으면 서버에서 상기 일회성 ID와 사용자 단말의 고유 정보를 삭제하는 단계; 및
    상기 서버가 최종 인증된 상기 스마트폰에 상기 차량의 거리에 대응하는 영역 정보를 전송하는 단계;를 포함하는 차량과 스마트폰 간의 거리 측정 시스템.
KR1020170112384A 2017-09-04 2017-09-04 블루투스 통신과 가청 또는 비가청주파수의 음파를 사용하여 스마트폰의 위치를 파악하는 방법 및 장치 KR20190026100A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101277523B1 (ko) 2013-03-08 2013-06-21 (주) 에이노드 사운드 신호 기반의 로컬 인터랙티브 플랫폼 시스템, 이를 이용한 로컬 인터랙티브 서비스 제공 방법 및 이를 위한 컴퓨터로 판독가능한 기록매체

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