KR20210044965A - 모바일 단말을 이용한 차량 보안 강화 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

차량 내 설치되며, 모바일 단말과 무선 통신하는 복수의 무선 통신 모듈; 및 상기 모바일 단말 및 상기 복수의 무선 통신 모듈 각각 사이의 무선 통신 정보를 이용하여 상기 모바일 단말의 위치를 연산하고, 상기 모바일 단말의 위치를 기반으로 상기 차량의 도어 개방 여부를 결정하는 컨트롤러를 포함하는 모바일 단말을 이용한 차량 보안 강화 시스템이 개시된다.

Description

모바일 단말을 이용한 차량 보안 강화 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR STRENGTHENING VEHICLE SECURITY USING MOBILE TERMINAL}
본 발명은 모바일 단말을 이용한 차량 보안 강화 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량 접근이 허용된 사용자의 단말의 위치를 무선 통신을 통해 확인하고 사용자 단말의 위치에 기반하여 차량의 도어 잠금 해제 여부를 결정할 수 있는 모바일 단말을 이용한 차량 보안 강화 시스템 및 방법에 관한 것이다.
최근 스마트 폰과 같은 모바일 단말을 이용하여 차량의 여러 가지 기능을 제어하는 기술이 적용되고 있다. 예를 들어, 모바일 단말이 차량에 접근하면 이를 인식하여 차량의 도어의 잠금을 해제하거나 트렁크를 개방하거나, 모바일 단말의 조작을 통해 원격에서 차량의 도어의 잠금을 해제하거나 시동을 온/오프 시키는 기술이 차량에 적용되고 있다.
이러한 기술은, 차량 내 설치된 다수의 무선 통신 모듈과 모바일 단말 사이의 무선통신 시 무선통신 신호의 세기, 신호 수신 각도, 신호 전파 시간 등을 이용하여 모바일 단말의 위치를 판단하고 모바일 단말의 위치가 차량 주변으로 사전 설정된 영역 내에 위치하는 경우 사전 설정된 차량 동작을 실행하는 방식으로 이루어 진다.
그러나 종래의 모바일 단말을 이용하여 차량을 제어하는 기술에서는, 블루투스 저에너지(Bluetooth Low Energy: BLE) 통신과 같이 고주파이면서 협소한 대역폭의 통신 표준을 사용하여 통신함에 따라 주변 환경의 영향에 의해 모바일 단말과 차량 내 무선 통신 모듈 사이의 통신 품질이 저하되고 그에 따라 모바일 단말의 위치를 정확하게 판별하기 어려운 문제가 있었다.
또한, 종래에는, 릴레이 스테이션 어택 릴레이 어택(Relay station attack: RSA)이라는 방법을 이용하여, 실제로는 차량 내 통신 모듈과 사용자의 모바일 단말이 서로 통신이 불가능한 원거리에 있음에도 불구하고 모바일 단말의 조작을 통한 차량 도어 개방이 가능하게 되어 어텍커 또는 해커 등에 의해 차량 탈취 범죄가 발생하기도 하였다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
이에 본 발명은, 차량 내 설치된 무선 통신 모듈과 모바일 단말의 통신을 통한 모바일 단말의 위치 판단의 정확도를 향상시킬 수 있고, 판단된 모바일 단말의 위치에 기반하여 차량 도어의 잠금 해제 여부를 결정함으로써 스테이션 어택 릴레이 어택 등에 의한 차량 탈취나 도난을 방지할 수 있는 모바일 단말을 이용한 차량 보안 강화 시스템 및 방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은,
차량 내 설치되며, 모바일 단말과 무선 통신하는 복수의 무선 통신 모듈; 및
상기 모바일 단말 및 상기 복수의 무선 통신 모듈 각각 사이의 무선 통신 정보를 이용하여 상기 모바일 단말의 위치를 연산하고, 상기 모바일 단말의 위치를 기반으로 상기 차량의 도어 개방 여부를 결정하는 컨트롤러
를 포함하는 모바일 단말을 이용한 차량 보안 강화 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 복수의 무선 통신 모듈 중 적어도 일부는 상기 무선 통신 정보로서 상기 모바일 단말과 송수신하는 무선 통신 신호의 전파 시간(ToF: Time of Flight)를 연산하는 제1 무선 통신 모듈을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 무선 통신 모듈은, 상기 ToF를 복수회 연산하며 상기 ToF를 연산할 때마다 상기 모바일 단말로부터 수신한 무선 통신 신호의 세기(RSSI: Received Signal Strength Indicator)를 이용하여 연결 품질(LQI: Link Quality Indicator)를 연산하고, 상기 LQI가 높은 무선 통신 신호에 대응되는 ToF를 상기 컨트롤러로 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 무선 통신 모듈은 TWR(Two Way Ranging) 방식으로 상기 ToF를 연산할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 복수의 무선 통신 모듈 중 적어도 일부는 상기 무선 통신 정보로서 상기 모바일 단말에서 수신한 무선 통신 신호의 수신 각도(AoA: Angle of Arrival)를 연산하는 제2 무선 통신 모듈을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제2 무선 통신 모듈은, 상기 AoA를 복수회 연산하며 상기 AoA를 연산할 때마다 상기 모바일 단말로부터 수신한 무선 통신 신호의 세기(RSSI: Received Signal Strength Indicator)를 이용하여 연결 품질(LQI: Link Quality Indicator)를 연산하며, 상기 LQI가 높은 무선 통신 신호에 대응되는 AoA를 상기 컨트롤러로 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 무선 통신 정보는, 상기 복수의 무선 통신 모듈 각각이 모바일 단말과 통신한 무선 통신 신호의 전파 시간(ToF: Time of Flight) 또는 무선 통신 신호의 수신 각도(AoA: Angle of Arrival)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 컨트롤러는, 상기 ToF 또는 상기 AoA를 이용하여 삼각 측량 기법 또는 삼변 측량 기법을 이용하여 상기 모바일 단말의 위치를 연산할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 컨트롤러는, 연산된 상기 모바일 단말의 위치가 사전 설정된 차량 도어 개방 가능 범위 또는 사전 설정된 차량 트렁크 개방 가능 범위를 벗어나는 경우, 상기 도어 핸들의 조작이 발생 시 상기 도어의 개방을 차단할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 컨트롤러는, 상기 모바일 단말과 상기 복수의 무선 통신 모듈 사이의 통신이 불가능한 경우 상기 도어 핸들의 조작이 발생 시 상기 도어의 개방을 차단할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 다른 수단으로서 본 발명은,
컨트롤러가 차량의 도어 핸들의 조작을 인식하는 단계;
상기 컨트롤러가 상기 차량 내 설치된 복수의 무선 통신 모듈로 모바일 단말의 위치 연산을 요청하는 단계;
상기 복수의 무선 통신 모듈이 상기 모바일 단말과 무선 통신하여 무선 통신 정보를 생성하고 생성된 무선 통신 정보를 상기 컨트롤러로 제공하는 단계;
상기 컨트롤러가 상기 무선 통신 정보를 기반으로 상기 모바일 단말의 위치를 연산하는 단계; 및
상기 컨트롤러가 상기 모바일 단말의 위치를 기반으로 상기 차량의 도어 개방 여부를 결정하는 단계;
를 포함하는 모바일 단말을 이용한 차량 보안 강화 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제공하는 단계는, 상기 복수의 무선 통신 모듈 중 적어도 일부가 상기 모바일 단말과 송수신하는 무선 통신 신호의 전파 시간(ToF: Time of Flight)를 연산하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제공하는 단계는, 상기 복수의 무선 통신 모듈 중 적어도 일부가 상기 ToF를 복수회 연산하며 상기 ToF를 연산할 때마다 상기 모바일 단말로부터 수신한 무선 통신 신호의 세기(RSSI: Received Signal Strength Indicator)를 이용하여 연결 품질(LQI: Link Quality Indicator)를 연산하고, 상기 LQI가 높은 무선 통신 신호에 대응되는 ToF 및 RSSI를 상기 컨트롤러로 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제공하는 단계는, 상기 복수의 무선 통신 모듈 중 적어도 일부가 TWR(Two Way Ranging)방식으로 상기 ToF를 연산하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제공하는 단계는, 상기 복수의 무선 통신 모듈 중 적어도 일부가 상기 모바일 단말에서 수신한 무선 통신 신호의 수신 각도(AoA: Angle of Arrival)를 연산하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제공하는 단계는, 상기 복수의 무선 통신 모듈 중 적어도 일부가 상기 AoA를 복수회 연산하며 상기 AoA를 연산할 때마다 상기 모바일 단말로부터 수신한 무선 통신 신호의 세기(RSSI: Received Signal Strength Indicator)를 이용하여 연결 품질(LQI: Link Quality Indicator)를 연산하며, 상기 LQI가 높은 무선 통신 신호에 대응되는 AoA 및 RSSI를 상기 컨트롤러로 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 무선 통신 정보는, 상기 복수의 무선 통신 모듈 각각이 모바일 단말과 통신한 무선 통신 신호의 전파 시간(ToF: Time of Flight) 또는 무선 통신 신호의 수신 각도(AoA: Angle of Arrival)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 연산하는 단계는, 상기 컨트롤러가 상기 RSSI 및 상기 ToF 또는 상기 AoA를 이용하여 삼각 측량 기법 또는 삼변 측량 기법을 이용하여 상기 모바일 단말의 위치를 연산하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 결정하는 단계는, 상기 컨트롤러가, 연산된 상기 모바일 단말의 위치가 사전 설정된 차량 도어 개방 가능 범위 또는 사전 설정된 차량 트렁크 개방 가능 범위를 벗어나는 경우, 상기 도어 핸들의 조작이 발생 시 상기 도어의 개방을 차단하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 컨트롤러는, 상기 모바일 단말과 상기 복수의 무선 통신 모듈 사이의 통신이 불가능한 경우 상기 도어 핸들의 조작이 발생 시 상기 도어의 개방을 차단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 모바일 단말을 이용한 차량 보안 강화 시스템 및 방법에 따르면, 차량 내 무선 통신 모듈과 외부의 모바일 단말 사이의 연결 품질(LQI)이 높은 무선 통신 정보를 이용하여 모바일 단말의 위치를 연산하므로 그 정확도를 현저하게 향상시킬 수 있다.
더하여, 상기 모바일 단말을 이용한 차량 보안 강화 시스템 및 방법에 따르면, 차량에 인접한 영역 내에 모바일 단말이 위치한 경우에만 차량의 도어를 개방하게 함으로써, 사용자의 모바일 단말이 원거리에 있어도 차량의 탈취가 가능한 릴레이 스테이션 어택(Relay station attack)에 의해 차량이 도난되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 모바일 단말을 이용한 차량 보안 강화 시스템의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 모바일 단말을 이용한 차량 보안 강화 시스템에서 차량에 설치된 무선 통신 모듈의 설치 예를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 모바일 단말을 이용한 차량 보안 강화 시스템에 적용되는 투웨이 레인징 방식의 무선 통신 신호의 전파 시간을 측정하는 기법을 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 모바일 단말을 이용한 차량 보안 강화 시스템에 적용되는 연결 품질(LQI) 연산을 통한 무선 통신 신호의 전파 시간 결정 기법을 설명하는 도면이다.
도 5는 차량 주변의 다양한 무선 제어 설정 영역의 예를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 모바일 단말을 이용한 차량 보안 강화 방법의 흐름도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시형태에 따른 모바일 단말을 이용한 차량 보안 강화 방법에서 차량에 설치된 무선 통신 모듈이 컨트롤러로 무선 통신 정보를 제공하는 단계의 예를 더욱 상세하게 도시한 흐름도이다.
이하, 첨부의 도면을 참조하여 다양한 실시 형태에 따른 모바일 단말을 이용한 차량 보안 강화 시스템 및 방법을 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 모바일 단말을 이용한 차량 보안 강화 시스템의 블록 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 모바일 단말을 이용한 차량 보안 강화 시스템은, 차량 내에 설치되어 차량에 접근이 허용된 사용자의 모바일 단말(20)과 무선 통신하는 복수의 무선 통신 모듈(11-1 내지 11-N)과, 모바일 단말(20)과 무선 통신 모듈(11-1 내지 11-N, 여기서, N은 3 이상의 자연수) 사이의 무선 통신 정보를 이용하여 모바일 단말(20)의 위치를 연산하고, 연산된 모바일 단말(20)의 위치를 기반으로 차량의 도어 개방 여부를 결정하는 컨트롤러(30)를 포함하여 구성될 수 있다.
무선 통신 모듈(11-1 내지 11-N)은 차량 내 사전 설정된 위치에 설치되어 모바일 단말(20)과 무선 통신하고 무선 통신 정보를 컨트롤러(30)로 제공할 수 있다.
무선 통신 모듈(11-1 내지 11-N)과 모바일 단말(20) 사이의 무선 통신은 주로 근거리에서 저전력으로 무선 통신이 가능한 공지의 다양한 통신 방식을 채용할 수 있다. 예를 들어, 무선 통신 모듈(11-1 내지 11-N)과 모바일 단말(20)은, 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), 초광대역(Ultra-Wide Bane: UWB) 통신 등과 같은 사전 표준화 된 근거리 무선 통신 방식을 적용하여 통신할 수 있다. 특히, 차량 분야에서는 블루투스 저에너지(Bluetooth Low Energy: BLE) 통신이 주로 사용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 모바일 단말을 이용한 차량 보안 강화 시스템에서 차량에 설치된 무선 통신 모듈의 설치 예를 도시한다.
도 2에 도시한 것과 같이, 무선 통신 모듈(11-1 내지 11-8)을 차량(100)의 다양한 위치에 설치될 수 있다. 예를 들어, 차량(100)의 중심부에 해당하는 차량(100) 내 센터 콘솔 부분에 하나의 무선 통신 모듈(11-1)이 설치될 수 있고, 차량(100)의 전방 양단 및 차량의 후방 양단에 무선 통신 모듈(11-2 내지 11-5)이 설치될 수 있다. 추가적으로, 차량(100) 내 양측 B 필러와 대시보드 중앙부에 무선 통신 모듈(11-6 내지 11-8)이 설치될 수 있다.
복수의 무선 통신 모듈(11-1 내지 11-8)의 설치 위치는 사전에 미리 설정될 수 있으며, 복수의 무선 통신 모듈(11-1 내지 11-8) 중 하나를 기준으로 상대 위치 정보가 사전에 컨트롤러(30)에 저장될 수 있다. 이러한 상대 위치 정보는 후술하는 모바일 단말(20)의 위치를 연산하는데 적용될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 복수의 무선 통신 모듈(11-1 내지 11-N) 중 적어도 일부는 모바일 단말(20)과 통신 시 무선 통신 신호의 전파 시간(ToF: Time of Flight)을 연산하고 연산된 무선 통신 신호의 전파 시간을 모바일 단말(20)의 위치 연산을 위한 무선 통신 정보로 컨트롤러(30)에 제공할 수 있다.
예를 들어, 무선 통신 모듈(11-1 내지 11-N) 중 적어도 일부는 투웨이 레인징(Two Way Ranging: TWR) 방식으로 무선 통신 신호의 전파 시간(ToF)을 측정할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 모바일 단말을 이용한 차량 보안 강화 시스템에 적용되는 투웨이 레인징 방식의 무선 통신 신호의 전파 시간을 측정하는 기법을 설명하는 도면이다.
도 3에 도시한 것과 같이, TWR 방식의 ToF 연산 기법은 모바일 단말(20)이 무선 통신 모듈(11)로 ToF 연산을 위한 신호를 T0 시점에 전송하고, T1 시점에 신호를 수신한 무선 통신 모듈(11)이 그에 응답하여 지연시간 Td1 이후 T2 시점에 응답 신호를 모바일 단말(20)로 전송하고 모바일 단말이 T3 시점에 응답 신호를 수신한다. 이어, 모바일 단말(20)은 지연시간 Td2 이후에 T4 시점에 다시 무선 통신 모듈(11)로 응답 신호에 대한 재응답 신호를 전송하고 무선 통신 모듈(11)은 T5 시점에 재응답 신호를 수신한다.
이러한 과정에서, 모바일 단말(20)은, 각 시점 사이의 소요 시간의 총합(Tr1+Tr2+Td1+Td2)을 분모로 하고, 모바일 단말(20)이 신호 전송 후 응답 신호 수신까지 소요된 시간(Tr1)과 무선 통신 모듈(11)이 응답 신호 전송 후 재응답 신호 수신까지 소요된 시간(Tr2)를 곱한 값(Tr1*Tr2)에 무선 통신 모듈(11)이 신호 수신 후 응답 신호를 전송할 때까지 소요된 지연 시간(Td1)과 모바일 단말(20)이 응답 신호 수신 후 재 응답 신호를 전송할 때까지 소요된 지연 시간(Td2)를 곱한 값(Td1*Td2)을 차감한 값((Tr1*Tr2)- (Td1*Td2))을 분자로 하는 식을 이용하여 전파 시간(ToF)에 해당하는 Ttof를 연산할 수 있다. 구체적인 식은 도 3에 표기된다.
이러한 방식으로, 무선 통신 모듈(11-1 내지 11-N) 중 적어도 일부는 모바일 단말(20)과의 통신을 통해 무선 통신 신호의 전파 시간(ToF)를 연산하고, 모바일 단말(20)과의 거리 계산을 위한 무선 통신 정보로서 이 연산된 무선 통신 신호의 전파 시간(ToF)을 컨트롤러(30)로 전달할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시형태에서 무선 통신 모듈(11-1 내지 11-N) 중 적어도 일부는 무선 통신 신호의 전파 시간(ToF)을 복수회 연산하며, 각각의 연산 시에 수신한 무선 통신 신호의 세기(Received Signal Strength Indicator: RSSI)를 이용하여 무선 통신 신호의 연결 품질(Link Quality Indicator: LQI)를 연산한 후, 연산된 LQI가 높은 무선 통신 신호에 의해 연산된 ToF를 선정하여 무선 통신 정보로서 컨트롤러(30)에 제공할 수 있다.
LQI는, 디바이스 간 통신 링크의 품질을 판단하는 주요 지표로서 무선 통신 시스템에서 광범위하게 사용되고 있다. LQI는 무선 통신 시스템의 규격에 따라 다양한 방법으로 측정하는 것이 가능하나, 대부분 통신의 물리 계층에서 도출되는 RSSI를 기반으로 다른 품질 요소들을 결합하여 통신의 맥(MAC) 계층에서 연산될 수 있다. RSSI를 기반으로 하는 LQI의 연산 기법은 당 기술 분야에 다양하게 알려져 있으므로 LQI를 연산하는 구체적인 방법에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 모바일 단말을 이용한 차량 보안 강화 시스템에 적용되는 LQI 연산을 통한 무선 통신 신호의 전파 시간 결정 기법을 설명하는 도면이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시형태에서 복수의 무선 통신 모듈(11-1 내지 11-N) 중 적어도 일부(11)는 모바일 단말(20)과의 통신을 통해 전술한 것과 같은 TWR 방식의 ToF 연산 기법을 이용하여 ToF를 연산함과 동시에 해당 연산에서 사용된 무선 통신 신호의 RSSI를 이용하여 해당 무선 통신 신호의 LQI를 계산한다. 이와 같이 ToF 및 LQI의 계산을 사전 설정된 회수 만큼 복수회 반복한 후 연산된 LQI 중 상위 N개(N은 사전 설정된 자연수)에 해당하는 ToF를 컨트롤러(30)로 전달할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시형태에서, 복수의 무선 통신 모듈(11-1 내지 11-N) 중 적어도 일부는 모바일 단말(20)과 통신 시 무선 통신 신호의 수신 각도(AoA: Angle of Arrival)를 연산하고 연산된 무선 통신 신호의 수신 각도(AoA)를 모바일 단말(20)의 위치 연산을 위한 무선 통신 정보로 컨트롤러(30)에 제공할 수 있다.
AoA는 특정 기준점에 대해 통신하는 두 디바이스가 형성하는 각도를 말하는 것으로, 무선 통신 모듈이 갖는 복수의 안테나로 이루어진 안테나 어레이에서 각 안테나가 수신하는 신호의 위상차를 측정하여 측정될 수 있다.
AoA를 측정하는 방법 역시 당 기술 분야에 공지의 기술이며, 특히 본 출원의 출원인과 동일한 출원인에 의해 출원되었으며 본 발명의 발명자와 동일한 발명자가 등재된 한국특허출원 제10-2019-0083281호에 기재된 것과 같은 AoA 측정 기법이 적용될 수 있으므로, 복수의 무선 통신 모듈(11-1 내지 11-N) 중 적어도 일부에 의한 AoA 연산 기법에 대해서는 추가의 설명은 생략하기로 한다.
AoA를 연산하고 연산된 AoA를 연산을 위한 무선 통신 정보로 컨트롤러(30)에 제공하는 무선 통신 모듈 역시 ToF를 연산하여 제공하는 무선 통신 모듈과 마찬가지로, AoA를 연산함과 동시에 해당 연산에서 사용된 무선 통신 신호의 RSSI를 이용하여 해당 무선 통신 신호의 LQI를 계산한다. 이와 같이 AoA 및 LQI의 계산을 사전 설정된 회수 만큼 복수회 반복한 후 연산된 LQI 중 상위 N개(N은 사전 설정된 자연수)에 해당하는 AoA를 컨트롤러(30)로 전달할 수 있다. LQI 연산을 이용하여 AoA를 선정하는 과정은 도 4에 도시된 TWR-ToF를 AoA로 대체하면 가능한 것이므로 추가적인 도면은 생략하더라도 당 기술분야의 통상의 기술자가 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
컨트롤러(30)는 전술한 것과 같이 복수의 무선 통신 모듈(11-1 내지 11-N) 중 적어도 일부가 연산한 ToF 및 AoA를 이용하여 모바일 단말(20)의 위치를 연산할 수 있다.
컨트롤러(30)는 무선 통신 모듈(11-1 내지 11-N) 중 일부와 모바일 단말(20) 사이의 통신에 사용되는 RF(Radio Frequency) 신호의 속도를 알고 무선 통신 모듈(11-1 내지 11-N) 중 일부와 모바일 단말(20) 사이의 ToF를 무선 통신 모듈(11-1 내지 11-N) 중 일부로부터 제공받으므로, 무선 통신 모듈(11-1 내지 11-N) 중 일부와 모바일 단말(20) 사이의 거리를 연산할 수 있다.
더하여 컨트롤러(30)는 무선 통신 모듈(11-1 내지 11-N)과 모바일 단말(20)의 특정 기준점을 기준으로 한 상대적인 위치 관계를 미리 저장하고 있으므로, 삼각측량법 또는 삼변측량법을 모바일 단말(20)의 위치를 연산할 수 있다.
또한, 컨트롤러(30)는 무선 통신 모듈(11-1 내지 11-N) 중 일부와 모바일 단말(20) 사이의 각도에 해당하는 AoA를 무선 통신 모듈(11-1 내지 11-N) 중 일부로부터 제공받고 무선 통신 모듈(11-1 내지 11-N)과 모바일 단말(20)의 특정 기준점을 기준으로 한 상대적인 위치 관계를 미리 저장하고 있으므로, 역시 삼각측량법 또는 삼변측량법을 모바일 단말(20)의 위치를 연산할 수 있다.
컨트롤러(30)는 이와 같은 방법으로 연산한 모바일 단말(30)의 위치를 사전 설정된 차량 주변의 영역과 비교하여 차량의 도어 잠금 해제 여부, 즉 차량 도어의 개방 여부를 결정할 수 있다.
도 5는 차량 주변의 다양한 무선 제어 설정 영역의 예를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 차량(100) 내에 해당하는 영역(A1)은 해당 영역 내 모바일 단말(20)이 위치하는 경우 차량의 시동을 가능하게 하는 영역이며, 영역(A2)는 해당 영역 내 모바일 단말(20)이 위치하는 경우 도어 잠금을 해제하는 도어 개방 가능 범위에 해당하는 영역이고, 영역(A3)는 해당 영역 내 모바일 단말(20)이 위치하는 경우 트렁크 개방을 가능하게 하는 범위에 해당하는 영역이다.
또한, 영역(A4)는 모바일 단말(20)을 조작하여 차량(100)의 원격 자동 주차를 가능하게 하는 영역이며, 영역(A5)는 원격에서 모바일 단말(20)을 조작하여 차량의 도어 잠금을 해제하고 원격 시동을 가능하게 하는 영역이다.
컨트롤러(30)는 차량의 도어를 개방하기 위해 차량 도어를 물리적으로 조작하거나 차량 도어에 설치된 스위치(토글 스위치 또는 접촉 스위치 등)의 조작이 발생하는 경우, 차량 내 무선 통신 모듈(11-1 내지 11-N)과 차량 접근이 허용된 사용자의 모바일 단말(20) 사이의 통신을 통해 모바일 단말(20)의 위치를 파악하고, 모바일 단말(20)이 차량과 근접한 위치에 존재하는 경우에만 도어락을 해제할 수 있도록 할 수 있다.
본 발명은 전술한 것과 같은 차량 보안 강화 시스템 및 시스템 내 컨트롤러(30)에 의해 구현되는 차량 보안 강화 방법도 제공한다.
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 모바일 단말을 이용한 차량 보안 강화 방법의 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 모바일 단말을 이용한 차량 보안 강화 방법은, 컨트롤러(30)가 차량(100)의 도어 핸들의 조작, 즉 도어 핸들의 물리적 조작이나 도어 핸들에 설치된 토글 스위치나 접촉 스위치 등의 조작을 통해 차량 도어 개방 시도를 인식하는 경우(S11), 컨트롤러(30)가 차량(100)에 설치된 복수의 무선 통신 모듈(11-1 내지 11-N)로 모바일 단말(20)과의 통신을 요청하는 단계(S12)로부터 시작될 수 있다.
컨트롤러(30)로부터 통신 요청을 수신한 복수의 무선 통신 모듈(11-1 내지 11-N)은 전술한 것과 같이 각각에 설정된 무선 통신 정보(ToF 또는 AoA)를 획득하기 위한 통신을 개시하는데, 근거리 무선 통신(예를 들어, BLE 통신)이 가능한 거리 내에 모바일 단말(20)이 위치 하지 않는 경우 통신이 불가능하게 된다(S13). 이와 같이, 복수의 무선 통신 모듈(11-1 내지 11-N)과 모바일 단말(20)이 통신이 불가능하게 되는 경우, 컨트롤러(30)는 차량 접근 권한이 없는 사람에 의해 도어의 개방 시도가 이루어진 것으로 판단하고 도어 개방을 차단할 수 있다(S17).
이어, 추가로 컨트롤러(30)는 셀룰러 통신과 같은 원거리 통신 방식을 이용하여 사전 설정된 모바일 단말로 차량에 탈취 시도가 있음을 알리는 경고를 전송할 수도 있다(S18).
한편, 단계(S13)에서 복수의 무선 통신 모듈(11-1 내지 11-N)과 모바일 단말(20)이 통신이 가능한 경우에는, 전술한 것과 같이, 무선 통신 모듈(11-1 내지 11-N)이 각각에 설정된 무선 통신 정보를 취득된 무선 통신 정보를 컨트롤러(30)로 제공할 수 있다(S14).
더욱 구체적으로, 단계(S14)에서, 수의 무선 통신 모듈(11-1 내지 11-N)과 모바일 단말(20)의 상호 통신을 통해 무선 통신 모듈은 무선 통신 정보로서 ToF를 연산하거나 AoA를 연산할 수 있다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시형태에 따른 모바일 단말을 이용한 차량 보안 강화 방법에서 차량에 설치된 무선 통신 모듈이 컨트롤러로 무선 통신 정보를 제공하는 단계의 예를 더욱 상세하게 도시한 흐름도이다.
특히, 도 7은 무선 통신 모듈(11-1 내지 11-N) 중 일부가 무선 통신 정보로서 ToF를 연산하여 제공하는 예를 도시한 것이다.
도 7을 참조하면, 무선 통신 모듈(11-1 내지 11-N) 중 일부가 모바일 단말(20)로부터 무선 통신 신호를 수신하고(S21)이 수신한 무선 통신 신호를 이용하여 공지의 기법을 적용하여 ToF 및 RSSI를 연산할 수 있다(S22).
이어, 무선 통신 모듈(11-1 내지 11-N) 중 일부는 RSSI를 기반으로 수신한 신호의 LQI를 연산할 수 있다(S23).
이러한 단계(S21) 내지 단계(S23)에 의한 ToF 연산 및 LQI 연산은 사전 설정된 회수 만큼 반복될 수 있다(S24).
사전 설정된 회수 만큼 ToF 및 LQI가 연산된 이후, 무선 통신 모듈(11-1 내지 11-N) 중 일부는 연산된 복수의 LQI 중 상위의 N 개에 해당하는 LQI를 갖는 신호에 의해 연산된 ToF를 컨트롤러(30)로 제공할 수 있다(S35).
도 8은 무선 통신 모듈(11-1 내지 11-N) 중 일부가 무선 통신 정보로서 AoA를 연산하여 제공하는 예를 도시한 것이다.
도 8을 참조하면, 무선 통신 모듈(11-1 내지 11-N) 중 일부가 모바일 단말(20)로부터 무선 통신 신호를 수신하고(S31)이 수신한 무선 통신 신호를 이용하여 공지의 기법을 적용하여 AoA 및 RSSI를 연산할 수 있다(S32).
이어, 무선 통신 모듈(11-1 내지 11-N) 중 일부는 RSSI를 기반으로 수신한 신호의 LQI를 연산할 수 있다(S33).
이러한 단계(S31) 내지 단계(S33)에 의한 AoA 연산 및 LQI 연산은 사전 설정된 회수 만큼 반복될 수 있다(S34).
사전 설정된 회수 만큼 AoA 및 LQI가 연산된 이후, 무선 통신 모듈(11-1 내지 11-N) 중 일부는 연산된 복수의 LQI 중 상위의 N 개에 해당하는 LQI를 갖는 신호에 의해 연산된 AoA를 컨트롤러(30)로 제공할 수 있다(S35).
다시 도 6을 참조하면, 컨트롤러(30)는 복수의 무선 통신 모듈(11-1 내지 11-N)로부터 수신한 무선 통신 정보를 이용하여 모바일 단말의 위치를 연산하고(S15) 사전 설정된 영역 내에 모바일 단말(20)이 위치한 것으로 판단하면(S16), 도어를 개방시키고(S19), 사전 설정된 영역 내에 모바일 단말(20)이 위치하지 않는 것으로 판단된 경우에는(S16) 도어 개방을 차단하고(S17), 추가적인 경고를 접근 권한을 갖는 운전자의 모바일 단말로 전송할 수 있다(S18).
한편, 단계(S16)에서 도어 개방을 허용하는 설정 영역은 차량과 매우 인접한 차량 도어 개방 가능 범위에 해당하는 영역(도 5의 A2) 또는 사전 설정된 차량 트렁크 개방 가능 범위(도 5의 A3)에 해당하는 영역이 되는 것이 바람직하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 여러 실시형태에 따른 모바일 단말을 이용한 차량 보안 강화 시스템 및 방법은, 차량 내 무선 통신 모듈과 외부의 모바일 단말 사이의 연결 품질(LQI)이 높은 무선 통신 정보를 이용하여 모바일 단말의 위치를 연산하므로 그 정확도를 현저하게 향상시킬 수 있다.
더하여, 본 발명의 여러 실시형태에 따른 모바일 단말을 이용한 차량 보안 강화 시스템 및 방법은, 차량에 인접한 영역 내에 모바일 단말이 위치한 경우에만 차량의 도어를 개방하게 함으로써, 사용자의 모바일 단말이 원거리에 있어도 차량의 탈취가 가능한 릴레이 스테이션 어택(Relay station attack)에 의해 차량이 도난되는 것을 방지할 수 있다.
11, 11-1 내지 11-N: 무선 통신 모듈
20: 모바일 단말 30: 컨트롤러

Claims (20)

  1. 차량 내 설치되며, 모바일 단말과 무선 통신하는 복수의 무선 통신 모듈; 및
    상기 모바일 단말 및 상기 복수의 무선 통신 모듈 각각 사이의 무선 통신 정보를 이용하여 상기 모바일 단말의 위치를 연산하고, 상기 모바일 단말의 위치를 기반으로 상기 차량의 도어 개방 여부를 결정하는 컨트롤러
    를 포함하는 모바일 단말을 이용한 차량 보안 강화 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 무선 통신 모듈 중 적어도 일부는 상기 무선 통신 정보로서 상기 모바일 단말과 송수신하는 무선 통신 신호의 전파 시간(ToF: Time of Flight)를 연산하는 제1 무선 통신 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 단말을 이용한 차량 보안 강화 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 무선 통신 모듈은, 상기 ToF를 복수회 연산하며 상기 ToF를 연산할 때마다 상기 모바일 단말로부터 수신한 무선 통신 신호의 세기(RSSI: Received Signal Strength Indicator)를 이용하여 연결 품질(LQI: Link Quality Indicator)를 연산하고, 상기 LQI가 높은 무선 통신 신호에 대응되는 ToF를 상기 컨트롤러로 제공하는 것을 특징으로 하는 모바일 단말을 이용한 차량 보안 강화 시스템.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 무선 통신 모듈은 TWR(Two Way Ranging) 방식으로 상기 ToF를 연산하는 것을 특징으로 하는 모바일 단말을 이용한 차량 보안 강화 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 무선 통신 모듈 중 적어도 일부는 상기 무선 통신 정보로서 상기 모바일 단말에서 수신한 무선 통신 신호의 수신 각도(AoA: Angle of Arrival)를 연산하는 제2 무선 통신 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 단말을 이용한 차량 보안 강화 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제2 무선 통신 모듈은, 상기 AoA를 복수회 연산하며 상기 AoA를 연산할 때마다 상기 모바일 단말로부터 수신한 무선 통신 신호의 세기(RSSI: Received Signal Strength Indicator)를 이용하여 연결 품질(LQI: Link Quality Indicator)를 연산하며, 상기 LQI가 높은 무선 통신 신호에 대응되는 AoA를 상기 컨트롤러로 제공하는 것을 특징으로 하는 모바일 단말을 이용한 차량 보안 강화 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 무선 통신 정보는, 상기 복수의 무선 통신 모듈 각각이 모바일 단말과 통신한 무선 통신 신호의 전파 시간(ToF: Time of Flight) 또는 무선 통신 신호의 수신 각도(AoA: Angle of Arrival)를 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 단말을 이용한 차량 보안 강화 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 ToF 또는 상기 AoA를 이용하여 삼각 측량 기법 또는 삼변 측량 기법을 이용하여 상기 모바일 단말의 위치를 연산하는 것을 특징으로 하는 모바일 단말을 이용한 차량 보안 강화 시스템.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 연산된 상기 모바일 단말의 위치가 사전 설정된 차량 도어 개방 가능 범위 또는 사전 설정된 차량 트렁크 개방 가능 범위를 벗어나는 경우, 상기 도어 핸들의 조작이 발생 시 상기 도어의 개방을 차단하는 것을 특징으로 하는 모바일 단말을 이용한 차량 보안 강화 시스템.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 모바일 단말과 상기 복수의 무선 통신 모듈 사이의 통신이 불가능한 경우 상기 도어 핸들의 조작이 발생 시 상기 도어의 개방을 차단하는 것을 특징으로 하는 모바일 단말을 이용한 차량 보안 강화 시스템.
  11. 컨트롤러가 차량의 도어 핸들의 조작을 인식하는 단계;
    상기 컨트롤러가 상기 차량 내 설치된 복수의 무선 통신 모듈로 모바일 단말의 위치 연산을 요청하는 단계;
    상기 복수의 무선 통신 모듈이 상기 모바일 단말과 무선 통신하여 무선 통신 정보를 생성하고 생성된 무선 통신 정보를 상기 컨트롤러로 제공하는 단계;
    상기 컨트롤러가 상기 무선 통신 정보를 기반으로 상기 모바일 단말의 위치를 연산하는 단계; 및
    상기 컨트롤러가 상기 모바일 단말의 위치를 기반으로 상기 차량의 도어 개방 여부를 결정하는 단계;
    를 포함하는 모바일 단말을 이용한 차량 보안 강화 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제공하는 단계는, 상기 복수의 무선 통신 모듈 중 적어도 일부가 상기 모바일 단말과 송수신하는 무선 통신 신호의 전파 시간(ToF: Time of Flight)를 연산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 단말을 이용한 차량 보안 강화 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 제공하는 단계는, 상기 복수의 무선 통신 모듈 중 적어도 일부가 상기 ToF를 복수회 연산하며 상기 ToF를 연산할 때마다 상기 모바일 단말로부터 수신한 무선 통신 신호의 세기(RSSI: Received Signal Strength Indicator)를 이용하여 연결 품질(LQI: Link Quality Indicator)를 연산하고, 상기 LQI가 높은 무선 통신 신호에 대응되는 ToF 및 RSSI를 상기 컨트롤러로 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 단말을 이용한 차량 보안 강화 방법.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 제공하는 단계는, 상기 복수의 무선 통신 모듈 중 적어도 일부가 TWR(Two Way Ranging)방식으로 상기 ToF를 연산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 단말을 이용한 차량 보안 강화 방법.
  15. 청구항 11에 있어서,
    상기 제공하는 단계는, 상기 복수의 무선 통신 모듈 중 적어도 일부가 상기 모바일 단말에서 수신한 무선 통신 신호의 수신 각도(AoA: Angle of Arrival)를 연산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 단말을 이용한 차량 보안 강화 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 제공하는 단계는, 상기 복수의 무선 통신 모듈 중 적어도 일부가 상기 AoA를 복수회 연산하며 상기 AoA를 연산할 때마다 상기 모바일 단말로부터 수신한 무선 통신 신호의 세기(RSSI: Received Signal Strength Indicator)를 이용하여 연결 품질(LQI: Link Quality Indicator)를 연산하며, 상기 LQI가 높은 무선 통신 신호에 대응되는 AoA 및 RSSI를 상기 컨트롤러로 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 단말을 이용한 차량 보안 강화 방법.
  17. 청구항 11에 있어서,
    상기 무선 통신 정보는, 상기 복수의 무선 통신 모듈 각각이 모바일 단말과 통신한 무선 통신 신호의 전파 시간(ToF: Time of Flight) 또는 무선 통신 신호의 수신 각도(AoA: Angle of Arrival)를 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 단말을 이용한 차량 보안 강화 방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 연산하는 단계는, 상기 컨트롤러가 상기 RSSI 및 상기 ToF 또는 상기 AoA를 이용하여 삼각 측량 기법 또는 삼변 측량 기법을 이용하여 상기 모바일 단말의 위치를 연산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 단말을 이용한 차량 보안 강화 방법.
  19. 청구항 11에 있어서,
    상기 결정하는 단계는, 상기 컨트롤러가, 연산된 상기 모바일 단말의 위치가 사전 설정된 차량 도어 개방 가능 범위 또는 사전 설정된 차량 트렁크 개방 가능 범위를 벗어나는 경우, 상기 도어 핸들의 조작이 발생 시 상기 도어의 개방을 차단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 단말을 이용한 차량 보안 강화 방법.
  20. 청구항 11에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 모바일 단말과 상기 복수의 무선 통신 모듈 사이의 통신이 불가능한 경우 상기 도어 핸들의 조작이 발생 시 상기 도어의 개방을 차단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 단말을 이용한 차량 보안 강화 방법.
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KR102651606B1 (ko) * 2023-02-22 2024-04-01 주식회사 지오플랜 Uwb 어레이 안테나를 이용한 차량용 uwb 시스템

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