KR20190067059A

KR20190067059A - System capable of real-time matching of three-dimensional user space to virtual space

Info

Publication number: KR20190067059A
Application number: KR1020170167069A
Authority: KR
Inventors: 심현보
Original assignee: (주)포디비전
Priority date: 2017-12-06
Filing date: 2017-12-06
Publication date: 2019-06-14

Abstract

The present invention relates to a system capable of real-time matching of real space position measurement data to a virtual reality (VR) space in real time. More specifically, in a system measuring a position of a mobile reception device in which a position changes in the room in real time, a fixed transmission device has unique identification information and is installed at a fixed position to measure a position of the mobile reception device using a difference in the reception time of signals in accordance with the transception of two different types of signals having different transmission speeds.

Description

System capable of real-time matching of three-dimensional user space to virtual space

본 발명은 실내 위치 측정시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실내에서 실시간으로 위치가 변동하는 이동 수신장치의 위치를 측정하는 시스템에서, 고정송신장치는 고유 식별 정보를 갖고, 고정된 위치에 설치되어 전송 속도가 상이한 두 종류의 신호를 송수신함에 따라 신호의 수신시간 차이를 이용하여 이동수신장치의 위치를 측정하여 가상현실 SW와 디바이스에서 실시간으로 가상공간에서 위치를 정합하여 가상현실 게임 및 콘텐츠를 체험하게하는 위치 측정시스템에 관한 것이다The present invention relates to an indoor positioning system, and more particularly, to a system for measuring a position of a mobile receiving apparatus that varies in position in real time in a room, the fixed transmitting apparatus having unique identification information, As two types of signals with different transmission speeds are transmitted and received, the location of the mobile receiving device is measured using the difference of the reception time of the signals, and the virtual reality SW and the devices are registered in the virtual space in real time, To a position measuring system

가상현실 컴퓨팅과 가상현실 네트워크를 통해 언제 어디서나 사람 또는 사물등의 객체(object)의 위치를 인 식하고, 객체의 위치를 기반으로 유용한 서비스를 제공하는 가상현실 위치기반 서비스가 중요한 서비스로 대두되고 있다.Virtual reality location based service that recognizes the location of objects such as people or objects and provides useful services based on the location of objects is becoming an important service through virtual reality computing and virtual reality network .

컴퓨터화의 새로운 패러다임으로 등장한 가상현실(Vertual Reality)화는 가상현실 컴퓨팅과 가상현실 네트워크를 기반으로 물리 공간을 지능화함과 동시에 물리 공간 내의 객체들, 즉 사람 또는 사물들을 네트워크로 연결시 키려는 노력으로 정의할 수 있다.Virtualization, which emerged as a new paradigm of computerization, is based on virtual reality computing and a virtual reality network, while intelligentizing the physical space and simultaneously attempting to connect objects in the physical space, .

가상현실 컴퓨팅이란 환경과 대상물에 보이지 않는 컴퓨터가 심어지고, 이들이 전자 공간으로 연결되어 서로 정보를 주고받는 가상현실 공간을 생성하는 기술로서, 특정 기능이 내재된 컴퓨터가 환경과 사물에 심어짐으로써(embedded computing) 환경이나 사물 그 자체가 지능화되는 것에서부터 시작한다. 즉, 도로, 다리, 터널, 빌딩, 건물벽 등 모든 물리 공간과 객체에 컴퓨팅 기능을 추가하여 모든 사물과 대상이 지능화되고, 가상공간으로 연결되어 서로 정보를 주고받는 개념으로 기존의 홈 네트워크, 모바일 컴퓨팅보다 한 단계 발전된 컴퓨팅 환경을 말한다.Virtual reality computing is a technique of creating a virtual reality space in which an invisible computer is planted in an environment and objects, and they are connected to an electronic space to exchange information. As a result, a computer having an embedded function is embedded in the environment and objects embedded computing The environment or the things themselves are becoming intelligent. It is a concept that all objects and objects are intelligent and connected to each other and information is exchanged by adding computing functions to all physical spaces and objects such as roads, bridges, tunnels, buildings, and building walls. It refers to a computing environment that is more advanced than computing.

가상현실 네트워크는 누구든지 언제, 어디서나 통신 속도 등의 제약없이 이용할 수 있고, 모든 정보나 컨텐츠를 유통시킬 수 있는 정보통신 네트워크를 의미한다. 이의 실현으로 기존의 통신 네트워크와 서비스가 가지고 있었던 여러 가지 제약으로부터 벗어나 이용자가 자유롭게 통신 서비스를 이용할 수 있게 된다.A virtual reality network means an information communication network that can be used by anyone, anytime, anywhere without restriction of communication speed, and can distribute all information and contents. As a result, the users can freely use the communication service without departing from the restrictions of existing communication networks and services.

특히, 언제 어디서나 객체의 위치를 인식하고, 이를 기반으로 유용한 서비스를 제공하는 위치 기반 서비스 (location based service, LBS)가 가상현실 환경에서 중요한 서비스로 대두되고 있다. 효율적인 위치 기반 서비스가 이루어지기 위해서는, 객체의 위치를 정확히 인식하는 과정이 필수적이다.In particular, a location based service (LBS) that recognizes the location of an object anytime and anywhere and provides useful services based on it is becoming an important service in a virtual reality environment. In order for an efficient location-based service to be performed, it is necessary to accurately recognize the position of the object.

이러한 객체의 위치 인식을 위해서 현재 가장 많이 사용되는 방법으로는 위성 위치 확인 시스템(global positioning system; GPS)을 이용하는 방법, 이동 통신 네트워크를 이용하는 방법, 적외선 센서를 이용하는 방법을 들 수 있다.Currently, the most widely used methods for locating such objects include a method using a global positioning system (GPS), a method using a mobile communication network, and a method using an infrared sensor.

그리고 이동 통신 네트워크를 이용하는 위치 인식 방법은 통신 단말기기에 위치 인식을 위한 별도의 칩만 구비하면 그 외의 추가적인 기능 확장이 필요 없다는 장점이 있으나, 네트워크 내에서의 정확한 위치 인식을 위해 어레이 안테나(array antenna)와 동기를 맞추기 위한 타이밍 유닛(timing unit) 등이 필요하며, GPS를 통한 위 치 인식 방법과 마찬가지로 실내 및 건물 밀집 지역과 같은 음영 지역에서는 다중 경로 효과가 발생하고, 신호 의 감쇄 현상으로 인하여 정확한 위치 인식이 어려운 문제점이 있다.The location recognition method using a mobile communication network is advantageous in that a separate chip for location recognition is provided in a communication terminal device, but there is no need to expand any additional functions. However, in order to accurately recognize the location in the network, And a timing unit for synchronizing. In the same way as the position recognition method using GPS, a multipath effect occurs in a shadow area such as a room and a building dense area, and due to a signal attenuation phenomenon, This is a difficult problem.

또한, 적외선 센서를 이용하는 위치 인식 방법은 제한된 거리 내에서만 적용 가능하고, 태양광 등의 영향으로 위치 측정이 정밀하지 못한 문제가 있으며, 사용자의 증가에 따라 송수신되는 신호들 사이의 충돌 발생률이 높 아지는 문제점이 존재하였다.In addition, the position recognition method using an infrared sensor can be applied only within a limited distance, and there is a problem that the position measurement is not precisely performed due to the influence of the sunlight and the like. As the number of users increases, There was a problem.

더욱이, 기존의 위치 인식 시스템은 센서 네트워크의 구현을 목적으로 하는 것이 아닌 특정 어플리케이션에의 적용을 목적으로 하는 것이었으므로, 센서 네트워크로 구성되는 가상현실 환경에 적합하지 않다.Furthermore, since the existing position recognition system is intended to be applied to a specific application, not a sensor network implementation, it is not suitable for a virtual reality environment constituted by a sensor network.

그러므로, 가상현실 환경 하에서의 보다 효율적인 서비스의 제공을 위해서는 객체의 위치에 대하여 보 다 정확하고 신뢰성 있는 위치 정보를 실시간으로 제공할 수 있는 위치 측정 방법 및 그 시스템의 도입이 필요 하다.Therefore, in order to provide more efficient service under the virtual reality environment, it is necessary to introduce a position measurement method and system that can provide more accurate and reliable location information in real time.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서 GPS가 적용되기 힘든 실내에서 가상현실 환경에서 의 위치 기반 서비스 지원을 위하여 서로 전송 속도가 상이한 두 종류의 신호를 이용하여 이동체의 위치를 정확 하게 실시간 측정하여 가상공간의 위치와 실시간 일치할 수 있는 위치 측정시스템을 제공함에 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a mobile communication system capable of accurately positioning a moving object by using two types of signals, And to provide a position measurement system capable of real-time matching with the position of the virtual space by measuring the position of the virtual space.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래와 같은 특징을 갖는다.The present invention has the following features in order to achieve the above object.

본 발명은 실시간으로 위치가 변동하는 이동수신장치의 위치를 측정하는 시스템에 있어서, 각각의 고유 식별 정보를 가지고, 고정된 위치에 설치되어 전송 속도가 상이한 제1 신호 및 제2 신호를 송신하는 다수의 고정송신장 치; 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호를 수신하여, 상기 두 신호의 수신 시간의 차를 기초로 상기 다수의 고정송 신장치와의 거리를 각각 계산하는 이동수신장치; 상기 이동수신장치와 접속되며, 상기 계산된 고정송신장치로부 터의 거리값을 이용하여 상기 이동수신장치의 위치 정보를 생성하는 호스트; 및 상기 제1 신호에 대한 제1 신호 모듈을 구동하여 메시지를 전송하고, 상기 제1 신호 모듈과 상기 제2 신호에 대한 제2 신호 모듈을 동시에 구동 하여 제1 신호 및 제2 신호를 동시에 발생시키며, 상기 타이머부에서 생성된 제1 신호와 제2 신호의 수신 시간 정보를 이용하여 거리를 계산하는 제어부를 포함하며, 상기 고정송신장치는 설치된 지점의 위치 정보 및 상기 제어부의 처리 속도로 인한 제1 신호 및 제2 신호 발생 시간의 오차 정보를 생성하여, 상기 생성된 오차 정보를 상기 이동수신장치로 전송하고, 상기 이동수신장치는 상기 송신된 오차 정보를 이용하여 상기 고정송신장치와의 거리값을 보정하도록 이루어진다.The present invention relates to a system for measuring the position of a mobile receiving apparatus that varies in position in real time, the system comprising: a plurality of first and second signals, each having unique identification information and installed at a fixed position, Fixed transmission equipment; A mobile receiving apparatus for receiving the first signal and the second signal and calculating distances to the plurality of fixed transmission apparatuses based on a difference between reception times of the two signals; A host connected to the mobile reception apparatus and generating location information of the mobile reception apparatus using the distance value from the calculated fixed transmission apparatus; And a first signal module for the first signal to transmit a message and simultaneously generate a first signal and a second signal by simultaneously driving the first signal module and the second signal module for the second signal, And a control unit for calculating a distance using the reception time information of the first signal and the second signal generated by the timer unit, wherein the fixed transmission apparatus comprises: And generates the error information of the signal and the second signal generation time and transmits the generated error information to the mobile reception apparatus. The mobile reception apparatus calculates a distance value from the fixed transmission apparatus by using the transmitted error information .

여기서 상기 고정송신장치 및 이동수신장치는, 제1 신호를 송수신하는 제1 신호 모듈; 상기 제1 신호와 상이한 전송 속도를 갖는 제2 신호를 송수신하는 제2 신호 모듈; 및 제1 신호 및 제2 신호의 수신에 응답하여 카운트를 개시 또는 중단하여 수신 시간 정보를 생성하는 타이머를 포함하여 이루어지며, 상기 제1 신호는 RF(radio frequency) 신호이고, 상기 제2 신호는 초음파 신호이며, 상기 제2 신호 모듈은 초음파를 수신하는 초음파 수신 부; 초음파를 발생시켜 송신하는 초음파 송신부; 상기 제어부로부터의 신호에 따라 상기 초음파 수신부와 초음 파 송신부를 선택하는 스위치; 상기 초음파 수신부로부터 수신된 신호를 증폭하는 증폭기; 상기 증폭기로부터 전송된 초음파 신호를 변환하여 제어부로 전송하는 A/D 변환부; 및 상기 증폭기로부터 전송된 초음파 신호를 장 치의 기준 전압과 비교하여 수신된 초음파 신호가 유효 신호인지의 여부를 판단하는 비교기를 포함하여 이루어 진다Here, the fixed transmission device and the mobile reception device include: a first signal module for transmitting and receiving a first signal; A second signal module for transmitting and receiving a second signal having a transmission rate different from the first signal; And a timer that starts or stops counting in response to receipt of the first signal and the second signal to generate reception time information, wherein the first signal is a radio frequency (RF) signal and the second signal is a radio frequency Wherein the second signal module comprises: an ultrasonic receiver for receiving ultrasonic waves; An ultrasonic transmitter for generating and transmitting ultrasonic waves; A switch for selecting the ultrasonic wave receiver and the ultrasonic wave transmitter according to a signal from the controller; An amplifier for amplifying a signal received from the ultrasonic receiver; An A / D converter for converting the ultrasound signal transmitted from the amplifier and transmitting the ultrasound signal to a controller; And a comparator for comparing the ultrasonic signal transmitted from the amplifier with a reference voltage of the device to determine whether the received ultrasonic signal is an effective signal

이와 같이 본 발명의 실시예에 의하면, 이동수신장치에 의하여 고정송신장치의 신호 전송이 제어되고, 이동수신 장치가 RF 신호 및 초음파 신호의 속도 차이를 이용하여 위치 정보를 생성할 수 있다.As described above, according to the embodiment of the present invention, the signal transmission of the fixed transmission apparatus is controlled by the mobile reception apparatus, and the mobile reception apparatus can generate the position information by using the difference of the speed of the RF signal and the ultrasonic signal.

또한, 이동수신장치에 의한 스케줄링 관리로 고정송신장치의 선택 운영이 가능하여 에너지 소모를 줄일 수 있으 며, 전송 메시지의 충돌을 줄일 수 있다.In addition, it is possible to select and operate a fixed transmission apparatus by scheduling management by a mobile reception apparatus, thereby reducing energy consumption and reducing collision of transmission messages.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 위치 측정 장치가 고정송신장치 또는 이동수신장치로 사용되는 위치 측정 시스 템을 나타낸 예시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이동수신장치와 고정송신장치 사이의 거리 계산 방법을 도시한 흐름도이다. 도 3은 도 2의 거리 계산 결과를 이용하여 이동수신장치 위치 정보를 생성하는 방법을 도시한 흐름도이다.1 is an exemplary view illustrating a position measuring system in which a position measuring apparatus according to an embodiment of the present invention is used as a fixed transmitting apparatus or a mobile receiving apparatus.
2 is a flowchart illustrating a method of calculating a distance between a mobile reception apparatus and a fixed transmission apparatus according to an embodiment of the present invention. 3 is a flowchart illustrating a method of generating location information of mobile receiving apparatus using the distance calculation result of FIG.

우선, 본 발명에서는 동일한 구조를 갖는 고정송신장치와 이동수신장치 사이의 거리가 측정되며, 다수의 고정송 신장치와 이동수신장치 사이의 거리 측정 과정의 반복을 통하여 이동수신장치의 위치 정보가 얻어진다.First, in the present invention, the distance between the fixed transmission apparatus and the mobile reception apparatus having the same structure is measured, and the position information of the mobile reception apparatus is obtained through repetition of the distance measurement process between the plurality of fixed transmission apparatuses and the mobile reception apparatus Loses.

고정송신장치와 이동수신장치 사이의 거리는 전송 속도가 상이한 제1 신호 및 제2 신호를 동시에 사용하여 얻어 지며, 고정송신장치로부터 제1 신호와 제2 신호를 수신함에 있어서, 제1 신호의 전송속도가 제2 신호의 전송 속 도보다 훨씬 크므로, 제1 신호와 제2 신호의 수신 시간차를 타이머를 통하여 측정함으로써 이동 이동수신장치와 고정된 고정송신장치 사이의 절대 거리를 측정할 수 있게 된다.The distance between the fixed transmission apparatus and the mobile reception apparatus is obtained by simultaneously using the first signal and the second signal having different transmission rates, and in receiving the first signal and the second signal from the fixed transmission apparatus, The absolute distance between the mobile mobile reception apparatus and the fixed fixed transmission apparatus can be measured by measuring the reception time difference between the first signal and the second signal through the timer.

이때, 제1 신호로는 RF(radio frequency) 신호가, 제2 신호로는 초음파 신호가 사용될 수 있다.At this time, an RF (radio frequency) signal may be used as the first signal, and an ultrasonic signal may be used as the second signal.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고정송신장치 및 이동수신장치의 구조를 나타낸 블록도이다. 이하, 설명의 편의를 위해서 고정송신장치와 이동수신장치를 포괄하여 설명할 때에는 '위치 측정 장치'라는 용어를 사용하고, 위치 측정 장치가 송신 기능을 주로 수행할 때에는 '고정송신장치'라는 용어를, 수신 기능을 주로 수행할 때에 는 '이동수신장치'라는 용어를 사용하여 설명한다.1 is a block diagram illustrating a structure of a fixed transmission apparatus and a mobile reception apparatus according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, for convenience of explanation, the term "position measuring apparatus" is used to describe the fixed transmitting apparatus and the mobile receiving apparatus, and when the position measuring apparatus mainly performs the transmitting function, the term "fixed transmitting apparatus" , And when a receiving function is mainly performed, the term 'mobile receiving apparatus' will be used.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 위치 측정 장치(100)는 제어부(110), RF 모듈(120), 초음파 모듈(130), 타이머부(140) 및 저장부(150)를 포함한다.1, a position measuring apparatus 100 according to an exemplary embodiment of the present invention includes a controller 110, an RF module 120, an ultrasonic module 130, a timer 140, and a storage 150 .

제어부(110)는 위치 측정 장치(100) 내부의 다른 구성 요소들의 구동을 제어하여, 위치 측정 장치(100)가 고정 송신장치 또는 이동수신장치로 기능하도록 제어한다. 즉, 제어부(110)는 RF 모듈(120)을 구동시켜 RF 신호의 송신 및 수신을 제어하고, 초음파 모듈(120)을 구동시켜 초음파 신호의 송수신을 제어한다.The control unit 110 controls driving of other components in the position measuring apparatus 100 to control the position measuring apparatus 100 to function as a fixed transmitting apparatus or a mobile receiving apparatus. That is, the control unit 110 drives the RF module 120 to control transmission and reception of RF signals, and controls the transmission and reception of ultrasonic signals by driving the ultrasonic module 120.

위치 측정 장치(100)가 고정송신장치로 기능할 경우, 제어부(110)는 RF 모듈(120)과 초음파 모듈(130)을 동시에 구동시켜 위치 측정을 위한 RF 신호 및 초음파 신호가 동시에 발생되도록 제어한다. 이 때, 제어부(110)의 처 리 속도의 한계 등의 문제로 인하여 RF 신호와 초음파 신호가 동시에 발생되지 못하는 경우에는 이러한 시간차 정보를 저장부(150)에 저장해 두었다가, 계산된 거리값의 보정에 이용될 수 있도록 한다. 제어부(110)는 RF 신 호 및 초음파 신호가 수신된 것으로 판단되면 타이머부(140)를 구동시켜 신호 수신과 관련된 정보를 생성하도록 제어하고, 타이머부(140)에서 얻어진 정보를 저장부(150)에 기록하거나, 기록된 시간 정보를 이용하여 거리 정 보를 생성한다.When the position measuring apparatus 100 functions as a fixed transmitting apparatus, the controller 110 simultaneously controls the RF module 120 and the ultrasonic module 130 to simultaneously generate RF signals and ultrasonic signals for position measurement . If the RF signal and the ultrasonic signal can not be generated at the same time due to the limitation of the processing speed of the controller 110, the time difference information is stored in the storage unit 150, To be used. The control unit 110 controls the timer unit 140 to generate information related to signal reception when it is determined that the RF signal and the ultrasonic signal are received, Or generates distance information using the recorded time information.

또한, 제어부(110)는 정확한 위치 정보 생성을 위하여 다수의 위치 측정 장치들 사이의 통신이 필요하므로, 이 들 사이의 통신 순서를 결정하는 스케줄링을 수행하여 신호의 충돌 및 간섭을 방지하며, 효율적인 자원 이용이 가능하도록 한다. 이와 같은 제어부(110)에서의 스케줄링을 통하여 동시에 다수의 위치 측정 장치로부터 RF 신 호가 송출되는 것을 방지할 수 있으므로, 센서 네트워크의 효율적인 전력 관리도 가능해진다.In addition, since communication between a plurality of position measuring devices is required for accurate position information generation, the controller 110 performs scheduling for determining a communication order between the plurality of position measuring devices, thereby preventing collision and interference of signals, So that it can be used. Through the scheduling in the controller 110, it is possible to prevent RF signals from being transmitted from a plurality of position measuring devices at the same time, thereby enabling effective power management of the sensor network.

RF 모듈(120)은 제어부(110)로부터의 제어 신호에 따라 저장부(150)에 저장되어 있는 위치 측정 장치(100)의 위 치 정보, 고유 식별 정보, 오차 관련 정보를 포함하는 데이터 패킷을 전송한다. 그리고, RF 모듈(120)은 이러한 데이터 패킷의 전송 이외에 위치 측정을 위한 신호 전송의 개시를 요청하는 메시지, 그 중지를 요청하는 메 시지 및 위치 측정을 위한 RF 신호를 생성하여 전송하는 역할을 한다.The RF module 120 transmits a data packet including position information, unique identification information, and error related information of the position measuring apparatus 100 stored in the storage unit 150 according to a control signal from the controller 110 do. In addition to the transmission of the data packet, the RF module 120 generates and transmits a message requesting the start of signal transmission for position measurement, a message requesting the suspension, and an RF signal for position measurement.

이러한 RF 모듈(120)에서 신호를 생성하고 이를 변조 및 복조하여 전송하는 기술들은 이미 잘 알려져 있으므로 상세한 설명을 생략하더라도 당업자에게는 자명할 것이다.Techniques for generating a signal in the RF module 120 and modulating, demodulating, and transmitting the signal are well known and will be apparent to those skilled in the art even if the detailed description is omitted.

또한, 동일한 환경 내에 존재하는 다른 위치 측정 장치(100)로부터 전송된 신호를 수신하고, 신호의 수신 여부를 제어부(110)에 보고한다. 이 때, 위치 정보의 일례로서, 위치 정보는 좌표값으로 표시될 수 있다.In addition, it receives a signal transmitted from another position measuring apparatus 100 existing in the same environment, and reports to the control unit 110 whether or not the signal is received. At this time, as an example of the positional information, the positional information can be displayed as a coordinate value.

초음파 모듈(130)은 제어부(110)로부터의 제어 신호에 따라 초음파 신호를 발생시켜 전송하고, 다른 위치 측정 장치(100)로부터 전송된 초음파 신호를 수신하며, 신호의 수신 여부를 제어부(110)에 보고한다. 이 때, 제어부 (110)에서 발생되는 초음파 모듈(130)의 제어 신호는 이진 부호 신호일 수 있다.The ultrasonic module 130 generates and transmits an ultrasonic signal according to a control signal from the controller 110, receives the ultrasonic signal transmitted from another position measuring apparatus 100, report. At this time, the control signal of the ultrasonic module 130 generated in the controller 110 may be a binary sign signal.

타이머부(140)는 이동수신장치에서 RF 신호와 초음파 신호의 도달 시간차 정보를 생성하며, 제어부(110)로부터 의 제어 신호에 따라 구동된다. 즉, 두 위치 측정 장치(100) 사이의 거리 측정을 위한 RF 신호가 수신되면, 타 이머부(140)는 초기화되고 이후 일정 시간 이내에 초음파 신호가 수신되면 타이머부(140)는 정지되어 두 신호의 도달 시간차 정보를 생성하고, 생성된 시간 정보는 저장부(150)에 기록된다. 또한, 타이머부(140)는 RF 모듈 (120)이 고정송신장치에 위치 측정을 위한 신호 전송의 개시를 요청하는 메시지를 전송하면, 초기화되어 RF 신 호의 수신을 대기하고, 제어부(110)에 의해 미리 설정된 시간 이내에 RF 신호가 수신되지 않는 경우에는 이를 제어부(110)에 알린다. 이 때, RF 신호가 수신되면, 타이머부(140)는 초기화되어 제어부(110)에 의해 미리 설정된 시간 이내에 초음파 신호가 수신되는지의 여부를 판단하여 초음파 신호가 수신되지 않는 경우에는 이를 제 어부(110)에 알린다The timer 140 generates arrival time difference information of the RF signal and the ultrasonic signal in the mobile receiver and is driven according to a control signal from the controller 110. [ That is, when the RF signal for measuring the distance between the two position measuring apparatuses 100 is received, the timer 140 is initialized, and if an ultrasonic signal is received within a predetermined time, the timer 140 stops, Time difference information, and the generated time information is recorded in the storage unit 150. [ When the RF module 120 transmits a message requesting initiation of signal transmission for position measurement to the fixed transmission device, the timer 140 is initialized to wait for reception of the RF signal, and the control unit 110 If the RF signal is not received within a preset time, the control unit 110 is notified of the reception of the RF signal. At this time, when the RF signal is received, the timer 140 is initialized, and it is determined whether the ultrasonic signal is received within a predetermined time by the controller 110. If the ultrasonic signal is not received, )

저장부(140)는 위치 측정 장치(100)의 운영을 위한 정보 및 위치 측정 장치(100)가 포함된 환경 관련 변수들을 저장하고 관리한다. 예를 들어, 저장부(140)에는 위치 측정 장치(100)의 고유 식별 정보, 미리 설정된 위치 정 보, 계산된 위치 정보, 타이머부(140)에서 생성된 시간차 정보, 다른 위치 측정 장치(100)와의 거리 정보 등이 저장될 수 있다. 또한, 저장부(140)는 제어부의 처리 속도에 따른 RF 신호와 초음파 신호의 발생 사이의 시간 차이, 실내의 온도, 습도로 인한 초음파 전파 속도의 편차를 저장하여 두었다가, 수신 장치에서의 거리 계산 결 과의 보정을 위하여 사용될 수 있도록 RF 모듈(120)에서 위치 정보 등을 포함하는 데이터 패킷을 전송할 때 함께 전송될 수 있도록 한다.The storage unit 140 stores information for operating the position measuring apparatus 100 and environment related variables including the position measuring apparatus 100. [ For example, the storage unit 140 may store unique identification information of the position measuring apparatus 100, preset position information, calculated position information, time difference information generated by the timer unit 140, And the like can be stored. In addition, the storage unit 140 stores the deviation of the ultrasonic wave propagation speed due to the time difference between the generation of the RF signal and the ultrasonic signal according to the processing speed of the control unit, the temperature of the room, and the humidity, So that the RF module 120 can transmit the data packet including the position information and the like together.

본 발명의 실시예에서는 저장부(140)가 위치 측정 장치(100)에 포함되어 하나의 구성요소로서 동작하는 것으로 설명하였지만, 반드시 위치 측정 장치(100)에 포함될 필요는 없으며, 위치 측정 장치(100)와 독립된 별개의 기 능 블록으로 존재할 수 있다.Although the storage unit 140 is included in the position measuring apparatus 100 and operates as one component in the embodiment of the present invention, the storing unit 140 need not necessarily be included in the position measuring apparatus 100, ) And can be present as separate functional blocks.

도 2에 본 발명의 실시예에 따른 초음파 모듈(130)의 구체적인 구조가 도시되어 있다. 도 2에 도시된 바와 같 이, 초음파 모듈(130)은 스위치(131), 초음파 송신부(132), 초음파 수신부(133), 증폭기(134), A/D 변환부 (135) 및 비교부(136)를 포함한다.2 shows a specific structure of the ultrasonic module 130 according to the embodiment of the present invention. 2, the ultrasonic module 130 includes a switch 131, an ultrasonic transmitter 132, an ultrasonic receiver 133, an amplifier 134, an A / D converter 135, and a comparator 136 ).

스위치(131)는 제어부(110)로부터 전송된 구동 명령에 따라 위치 측정 장치(100)가 고정송신장치 또는 이동수신 장치로 기능할 수 있도록, 초음파 송신부(132)와 초음파 수신부(133)를 절환한다. 이 때, 도 2에 도시된 바와 같이 제어부(110)에서 전송된 이진 부호 신호에 의하여 초음파 송신부(132) 또는 초음파 수신부(133)가 선택될 수 있다.The switch 131 switches between the ultrasonic wave transmitting unit 132 and the ultrasonic wave receiving unit 133 so that the position measuring apparatus 100 can function as a fixed transmitting apparatus or a mobile receiving apparatus in accordance with the driving command transmitted from the control unit 110 . 2, the ultrasonic transmission unit 132 or the ultrasonic reception unit 133 may be selected by the binary code signal transmitted from the control unit 110. In this case,

스위치(131)에 의하여 초음파 송신부(132)가 선택되면, 위치 측정 장치(100)는 고정송신장치로 기능하며, 제어 부(110)의 구동 명령에 따라 RF 모듈(120)과 동시에 구동되어 초음파 신호를 발생시켜 이동수신장치로 송출한다.When the ultrasonic transmission unit 132 is selected by the switch 131, the position measuring apparatus 100 functions as a fixed transmission apparatus and is driven simultaneously with the RF module 120 according to a driving command of the control unit 110, And transmits it to the mobile receiving apparatus.

스위치(131)에 의하여 초음파 수신부(133)가 선택되면, 위치 측정 장치(100)는 이동수신장치로 기능한다. 수신 된 초음파 신호의 인식 및 이를 이용한 위치 측정 과정은 아래와 같다. 고정송신장치로부터 송출된 초음파 신 호가 입력되면 증폭기(134)를 거쳐 증폭된 신호는 A/D 변환부(134)와 비교부(136)로 전송된다. A/D 변환부 (134)를 거쳐 디지털 신호로 변환된 초음파 신호 값은 제어부(110)로 전송된 후 정확한 거리 측정을 위한 오차 보정에 사용하기 위하여 저장부(150)에 기록된다. 그리고 비교부(136)는 전송된 초음파 신호를 장치의 기준 전 압(137)과 비교하여, 그 결과를 제어부(110)로 전송한다. 제어부(110)는 이 신호를 입력받아 초음파 신호가 올 바르게 수신된 것으로 판단되면, 타이머부(140)를 정지시켜, RF 신호와 초음파 신호가 수신된 시간 차 정보를 생성하도록 한다.When the ultrasonic receiving unit 133 is selected by the switch 131, the position measuring apparatus 100 functions as a mobile receiving apparatus. The recognition of the received ultrasonic signal and the position measurement using the ultrasonic signal are as follows. The signal amplified by the amplifier 134 is transmitted to the A / D conversion unit 134 and the comparison unit 136. The A / The ultrasound signal value converted into the digital signal via the A / D conversion unit 134 is transmitted to the control unit 110 and then stored in the storage unit 150 for use in error correction for accurate distance measurement. The comparison unit 136 compares the transmitted ultrasonic signal with the reference voltage 137 of the apparatus and transmits the result to the controller 110. [ When it is determined that the ultrasonic signal has been received correctly, the control unit 110 stops the timer unit 140 and generates the time difference information on which the RF signal and the ultrasonic signal are received.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 위치 측정 장치가 고정송신장치 또는 이동수신장치로 기능하도록 설정되어 사 용되는 위치 측정 시스템의 일례를 나타낸 예시도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 고정송신장치는 건물 등의 구조물의 내벽 또는 천정에 적어도 3개 이상 고정 설치되고, 다수의 고정송신장치가 설치된 실내 공간으로 진입 한 이동수신장치가 각 고정송신장치와의 거리를 계산하고, 이 정보를 이용하여 이동수신장치와 접속된 호스트가 이동수신장치의 위치 정보를 생성한다. 이 때, 각 고정송신장치(330a, 330b, 330c, 330d)에는 설치되는 지점의 위치 정보가 기록되고, 고유 식별 정보가 할당되며, 각 고정송신장치에 대한 이들 정보는 상황 인식 서버에 저 장되어 위치 기반 서비스의 제공에 이용된다. 여기서, 각 고정송신장치(330)에 할당되는 고유 식별 정보는 고 정송신장치 ID 등 고정송신장치를 식별하기 위한 숫자, 문자의 집합일 수 있다. 아래에서는, 다수의 고정송신 장치를 모두 포괄하여 설명할 때에는 '330'이라는 식별기호를 사용하기로 한다.3 is an exemplary view showing an example of a position measuring system in which a position measuring apparatus according to an embodiment of the present invention is used to function as a fixed transmitting apparatus or a mobile receiving apparatus. As shown in FIG. 3, at least three fixed transmission devices are fixedly installed on an inner wall or a ceiling of a structure such as a building, and a mobile reception device, which enters an indoor space provided with a plurality of fixed transmission devices, And the host connected to the mobile receiving apparatus generates positional information of the mobile receiving apparatus by using this information. At this time, the location information of the installed point is recorded in each of the fixed transmission devices 330a, 330b, 330c, and 330d, unique identification information is allocated, and these information for each fixed transmission device is stored in the context recognition server And is used to provide location-based services. The unique identification information allocated to each of the fixed transmission devices 330 may be a set of numbers and characters for identifying a fixed transmission device such as a fixed transmission device ID. In the following description, the identification symbol '330' will be used to describe all of the plurality of fixed transmission devices.

도 3에 도시된 바와 같이, 호스트(320)에 접속된 이동수신장치(310)가 다수의 고정송신장치(330a~330d)가 설치 된 환경 내로 이동하면, 이동수신장치(310)가 수행한 스케줄링 결과에 따라 순차적으로 각 고정송신장치(330)와 이동수신장치(310) 사이의 거리 계산이 이루어지고, 호스트는 이동수신장치(310)로부터 전송받은 각 장치들 사 이의 거리값을 이용하여 위치 정보를 생성한다. 호스트(320)는 휴대폰, 개인 휴대 정보 단말기(personal digital assistant, PDA), 랩탑 컴퓨터(laptop computer) 등의 통신 기기일 수 있으며, 호스트(320)는 이동수 신장치(310)와 고정송신장치(330) 사이의 거리값과 고정송신장치의 위치 정보를 이용하여, 위치 정보를 생성하며, 생성한 위치 정보를 상황 인식 서버로 전송하여 위치 기반 서비스에 이용되도록 한다. 이 때, 호스트(320)와 이동수신장치(310)는 시리얼 인터페이스로 연결될 수 있다.3, when the mobile reception apparatus 310 connected to the host 320 moves into an environment in which a plurality of the fixed transmission apparatuses 330a to 330d are installed, the scheduling performed by the mobile reception apparatus 310 The distance between each of the fixed transmission devices 330 and the mobile reception device 310 is sequentially calculated in accordance with the result of the determination, and the host uses the distance value between the devices received from the mobile reception device 310, . The host 320 may be a communication device such as a cellular phone, a personal digital assistant (PDA), a laptop computer or the like and the host 320 may include a mobile receiving device 310 and a fixed transmitting device 330 ) And the location information of the fixed transmission apparatus, and transmits the generated location information to the situation recognition server to be used in the location-based service. At this time, the host 320 and the mobile reception device 310 may be connected by a serial interface.

이와 같이 구성된 위치 측정 시스템 내에서, 고정송신장치와 이동수신장치 사이의 거리값은 RF 신호 및 초음파 신호를 동시에 사용하여 얻어지며, 고정송신장치로부터 RF 신호와 초음파 신호를 수신함에 있어서, RF 신호의 전송속도가 초음파 신호의 전송 속도보다 훨씬 크므로, RF 신호와 초음파 신호의 수신 시간차를 타이머를 통하 여 측정함으로써 이동 가능한 이동수신장치와 고정되어 설치된 고정송신장치 사이의 절대 거리를 측정할 수 있 게 된다. 즉, 동일한 실내 공간에 위치하는 다수의 고정송신장치와 이동수신장치 사이의 거리는 고주파 신호인 RF 신호의 전송 속도에 비하면 매우 짧은 거리이므로, RF 신호가 수신되기까지의 지연 시간은 거의 '0'이라고 간주할 수 있다. 따라서, 상기 두 신호 간의 수신 시간차는 초음파 신호 수신까지의 지연시간으로 간주하여 상 기 수신 시간차에 초음파의 속도를 곱함으로써 고정송신장치와 이동수신장치 사이의 거리 측정이 가능하게 된다.In the position measuring system thus constructed, the distance value between the fixed transmission apparatus and the mobile reception apparatus is obtained by using the RF signal and the ultrasonic signal at the same time. In receiving the RF signal and the ultrasonic signal from the fixed transmission apparatus, Since the transmission speed is much larger than the transmission speed of the ultrasonic signal, it is possible to measure the absolute distance between the mobile receiver and the stationary transmission device which is fixed by measuring the reception time difference between the RF signal and the ultrasonic signal through the timer do. That is, since the distance between the plurality of fixed transmission devices located in the same indoor space and the mobile reception device is very short in comparison with the transmission speed of the RF signal which is a high frequency signal, the delay time until the RF signal is received is almost '0' Can be considered. Therefore, the distance between the fixed transmitting device and the mobile receiving device can be measured by considering the time difference between the two signals as the delay time until the reception of the ultrasonic signal, and multiplying the receiving time difference by the speed of the ultrasonic wave.

이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이 다.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 those precise embodiments, and many alternatives, modifications, and variations will be apparent to those skilled in the art. I will understand.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

100 : 위치 측정 장치 110 : 제어부
120 : RF 모듈 130 : 초음파 모듈
140 : 타이머부 150 : 저장부
310 : 이동수신장치 320 : 호스트
330 : 고정송신장치
200 : 가상현실 구현 장치 210 : PC(Windows), 모바일(Android) OS
220 : 3D 게임엔진 230 : HMD 헤드셋100: Position measuring device 110:
120: RF module 130: ultrasonic module
140: Timer unit 150:
310: mobile receiving device 320: host
330: Fixed transmission device
200: virtual reality device 210: PC (Windows), mobile (Android) OS
220: 3D game engine 230: HMD headset

Claims

A system for measuring a position of a mobile receiving apparatus whose position changes in real time,
A plurality of fixed transmission apparatuses having respective unique identification information, the fixed transmission apparatuses being installed at fixed positions and transmitting a first signal and a second signal having different transmission rates;

A mobile reception apparatus for receiving the first signal and the second signal and calculating distances to the plurality of fixed transmission apparatuses based on a difference between reception times of the two signals;

A host connected to the mobile reception apparatus and generating location information of the mobile reception apparatus using the distance value from the calculated fixed transmission apparatus;
Driving a first signal module for the first signal to transmit a message and simultaneously driving a first signal module and a second signal module for the second signal to simultaneously generate a first signal and a second signal, And a controller for calculating a distance using the reception time information of the first signal and the second signal generated by the timer,

The fixed transmission apparatus generates error information of the first signal and the second signal generation time due to the position information of the installed point and the processing speed of the control unit and transmits the generated error information to the mobile reception apparatus, The receiving apparatus transmits the indoor position measurement data for correcting the distance value to the fixed transmitting apparatus using the transmitted error information to the Windows or Android OS in real time to match the virtual space coordinates of the 3D game engine, And to experience virtual reality games and contents.

The method according to claim 1,
The fixed transmission device and the mobile reception device include: a first signal module for transmitting and receiving a first signal;
A second signal module for transmitting and receiving a second signal having a transmission rate different from the first signal; And

And a timer for starting or stopping the count in response to receiving the first signal and the second signal to generate reception time information.

3. The method of claim 2,
Wherein the first signal is a radio frequency (RF) signal, the second signal is an ultrasonic signal,
An ultrasound receiver for receiving ultrasound;
An ultrasonic transmitter for generating and transmitting ultrasonic waves;
A switch for selecting the ultrasonic wave receiver and the ultrasonic wave transmitter according to a signal from the controller; An amplifier for amplifying a signal received from the ultrasonic receiver;
An A / D converter for converting the ultrasound signal transmitted from the amplifier and transmitting the ultrasound signal to a controller; And

And a comparator for comparing the ultrasonic signal transmitted from the amplifier with a reference voltage of the apparatus to determine whether the received ultrasonic signal is an effective signal.