KR20210059426A - Position measuring device - Google Patents

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KR20210059426A
KR20210059426A KR1020190146852A KR20190146852A KR20210059426A KR 20210059426 A KR20210059426 A KR 20210059426A KR 1020190146852 A KR1020190146852 A KR 1020190146852A KR 20190146852 A KR20190146852 A KR 20190146852A KR 20210059426 A KR20210059426 A KR 20210059426A
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유경현
이승엽
백형일
박재일
이찬우
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주식회사 아모센스
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Abstract

Presented is a position measuring device that can vary the intensity of an output signal based on a received signal of a monitoring antenna corresponding to an output signal of a main antenna module. The presented position measuring device includes a main antenna module for outputting a positioning signal and a monitoring module for receiving the positioning signal and measuring the intensity, and transmitting a control signal for varying the intensity of the positioning signal based on the measured intensity to the main antenna module. The position measuring device can maintain a constant communication distance regardless of radio wave environments.

Description

위치 측정 장치{POSITION MEASURING DEVICE}Position measuring device {POSITION MEASURING DEVICE}

본 발명은 위치 측정 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 UWB(Ultra-Wide Band, 초광대역) 통신을 이용하여 차량과 운전자 사이의 거리, 차량 위치 및 운전자 위치를 측정하는 위치 측정 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a position measuring device, and more particularly, to a position measuring device for measuring a distance between a vehicle and a driver, a vehicle position, and a driver's position using UWB (Ultra-Wide Band) communication.

최근 차량은 운전자와 차량 사이의 거리, 운전자 위치, 차량 위치 등을 이용하여 운전자에게 다양한 편의를 제공하고 있다. 일례로, 차량은 운전자 위치 및 차량 위치를 이용하여 운전자에게 주차된 차량까지의 경로를 안내하는 기능, 운전자와 차량 사이의 거리를 이용하여 운전자가 차량에 접근하면 차량의 도어를 오픈하고 운전자가 차량에서 멀어지면 차량 도어를 락(Lock)하는 기능 등을 제공한다.Recently, a vehicle provides various conveniences to a driver by using the distance between the driver and the vehicle, the driver's position, and the vehicle position. For example, the vehicle uses the driver's position and the vehicle position to guide the driver to a parked vehicle. When the driver approaches the vehicle using the distance between the driver and the vehicle, the vehicle door opens and the driver opens the vehicle. It provides a function to lock the vehicle door when it is away from the vehicle.

종래의 차량은 운전자와 차량 사이의 거리, 운전자 위치 및 차량 위치를 측정하기 위해서 LF(Low Frequency) 또는 RF(Radio Frequency) 통신을 이용해 왔다.Conventional vehicles have used LF (Low Frequency) or RF (Radio Frequency) communication to measure the distance between the driver and the vehicle, the driver's position, and the vehicle position.

최근에는 UWB(Ultra-Wide Band, 초광대역) 통신을 이용한 위치 측정 기술이 차량에 적용되고 있다. UWB 통신은 임펄스 신호를 통해 높은 정밀도를 갖는 무선 측위 및 통신 기능을 제공할 수 있다. UWB 통신은 대략 3.1㎓∼10.6㎓ 정도의 주파수 대역을 사용하면서 대략 10m∼1km 정도의 전송 거리를 갖는다. UWB 통신은 수 nsec pulse로 시간 분해능이 우수하여 거리 측정에 유리하고, Low duty cycle의 저전력 구현이 가능하다.Recently, a location measurement technology using UWB (Ultra-Wide Band) communication has been applied to vehicles. UWB communication can provide a wireless positioning and communication function with high precision through an impulse signal. UWB communication has a transmission distance of approximately 10m to 1km while using a frequency band of approximately 3.1GHz to 10.6GHz. UWB communication is advantageous for distance measurement because it has excellent time resolution with several nsec pulses, and it is possible to realize low power with a low duty cycle.

이에, 저속 위치인식 기반 응용 서비스에 대한 요구되는 위치 측정 분야 및 대략 +/- 10cm 정도의 정밀도를 갖는 위치 측정 분야에 UWB 통신이 적용되고 있다.Accordingly, UWB communication is being applied to a location measurement field required for a low-speed location recognition-based application service and a location measurement field having an accuracy of approximately +/- 10 cm.

한국등록특허 제10-1836761호(명칭: 레이더를 이용한 비접촉식 호흡 감지 장치 및 그 방법)Korean Patent Registration No. 10-1836761 (Name: non-contact breathing detection device and method using radar)

본 발명은 상기한 사정을 감안하여 제안된 것으로, 메인 안테나 모듈의 출력 신호에 대응되는 모니터링 안테나의 수신 신호를 근거로 출력 신호의 세기를 가변하도록 한 위치 측정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been proposed in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a position measuring apparatus in which the intensity of an output signal is variable based on a received signal of a monitoring antenna corresponding to an output signal of a main antenna module.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시 예에 따른 위치 측정 장치는 측위 신호를 출력하는 메인 안테나 모듈 및 측위 신호를 수신하여 세기를 측정하고, 측정한 세기를 근거로 측위 신호의 세기를 가변하는 제어 신호를 메인 안테나 모듈로 전송하는 모니터링 모듈을 포함한다. 모니터링 모듈은 수신한 측위 신호의 세기가 최소 기준 이하이면 측위 신호의 세기를 증가시키는 명령을 포함하는 출력 증가 신호를 전송하고, 수신한 측위 신호의 세기가 최고 기준 이상이면 측위 신호의 세기를 감소시키는 명령을 포함하는 출력 감소 신호를 전송한다.In order to achieve the above object, the position measuring apparatus according to an embodiment of the present invention measures the strength by receiving the main antenna module outputting the positioning signal and the positioning signal, and varies the strength of the positioning signal based on the measured strength. It includes a monitoring module that transmits a control signal to the main antenna module. The monitoring module transmits an output increase signal including a command to increase the strength of the positioning signal if the strength of the received positioning signal is less than the minimum reference, and decreases the strength of the positioning signal if the strength of the received positioning signal is more than the highest standard. It transmits an output reduction signal containing the command.

본 발명에 의하면, 위치 측정 장치는 메인 안테나 모듈의 출력 신호에 대응되는 모니터링 안테나의 수신 신호를 근거로 출력 신호의 세기를 가변함으로써, 전파 환경에 관계없이 일정한 통신 거리를 유지할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, the position measuring apparatus has an effect of maintaining a constant communication distance regardless of a radio wave environment by varying the strength of an output signal based on a received signal from a monitoring antenna corresponding to an output signal of the main antenna module.

또한, 위치 측정 장치는 메인 안테나 모듈의 출력 신호에 대응되는 모니터링 안테나의 수신 신호를 근거로 출력 신호의 세기를 제어하여 일정한 통신 거리를 유지함으로써, 전파 환경과 관계없이 정확하게 위치 정보를 측정할 수 있는 효과가 있다.In addition, the position measurement device controls the strength of the output signal based on the received signal of the monitoring antenna corresponding to the output signal of the main antenna module to maintain a constant communication distance, so that it can accurately measure the location information regardless of the radio wave environment. It works.

또한, 위치 측정 장치는 메인 안테나 모듈과 모니터링 안테나 사이의 안테나 루프 백(Antenna Loopback)을 구성함으로써, 전파환경(주변환경)의 변화에 따라 측위 신호의 세기를 가변하여 항상 일정한 수준의 신호 세기를 유지할 수 있는 효과가 있다.In addition, by configuring an antenna loopback between the main antenna module and the monitoring antenna, the position measurement device always maintains a constant level of signal strength by varying the strength of the positioning signal according to changes in the radio wave environment (peripheral diameter). There is an effect that can be.

또한, 위치 측정 장치는 항상 일정한 수준의 신호 세기를 유지함으로써 위치 및 거리 측정 성능을 항상 일정하게 유지할 수 있어 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, since the position measurement device always maintains a constant level of signal strength, the position and distance measurement performance can always be constantly maintained, thereby improving reliability.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 위치 정보 측정 장치를 설명하기 위한 도면.1 and 2 are views for explaining an apparatus for measuring location information according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, in order to describe in detail enough that a person having ordinary knowledge in the technical field of the present invention can easily implement the technical idea of the present invention, a most preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. . First of all, in adding reference numerals to elements of each drawing, it should be noted that the same elements are assigned the same numerals as possible even if they are indicated on different drawings. In addition, in describing the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.

먼저, 본 발명의 실시 예에 따른 위치 측정 장치는 UWB(Ultra-Wide Band, 초광대역) 통신을 이용해 위치 및 거리를 측정한다. 위치 측정 장치는 TWR(Two Way Ranging 또는 TOA) 측위 방식, 장치는 TWR 및 PDOA(Phase Difference Of Arrival) 측위 방식을 혼합한 방식 등을 이용하여 대상물의 위치, 위치 측정 장치와 대상물 사이의 거리 등을 측정할 수 있다. 대상물은 위치 측정 장치와 UWB 통신이 가능한 기기로, 키팝(KeyFob), 차량 등을 예로 들수 있다.First, a location measuring apparatus according to an embodiment of the present invention measures a location and a distance using UWB (Ultra-Wide Band) communication. The location measurement device uses a TWR (Two Way Ranging or TOA) positioning method, and the device uses a mixture of TWR and PDOA (Phase Difference Of Arrival) positioning methods to determine the location of the object and the distance between the position measurement device and the object. Can be measured. The object is a device capable of UWB communication with a location measuring device, for example, a KeyFob, a vehicle, and the like.

위치 측정 장치와 대상물 사이에 장애물이 없이 전파환경이 좋은 LOS(Line of Sight,가시거리) 환경에서는 위치 측정 장치의 통신 성능에 문제가 발생하지 않는다. In the LOS (Line of Sight) environment where there is no obstacle between the positioning device and the object and the radio wave environment is good, there is no problem in the communication performance of the positioning device.

하지만, 위치 측정 장치와 대상물 사이에 장애물이 존재하는 전파환경인 Non-LOS 상황에서는 위치 측정 장치의 통신 성능에 문제가 발생한다. 즉, 위치 측정 장치에서는 일정한 세기의 측위 신호를 출력하지만 장애물에 의해 측위 신호의 세기가 감소하여 위치 및 거리 측정시 오차가 발생하는 문제점이 있다.However, in a non-LOS situation, which is a radio wave environment in which an obstacle exists between the location measurement device and the object, a problem occurs in the communication performance of the location measurement device. That is, the position measuring apparatus outputs a positioning signal having a certain intensity, but there is a problem in that an error occurs when measuring a position and a distance due to a decrease in the intensity of the positioning signal due to an obstacle.

특히, 위치 측정 장치가 사용자가 소지하여 사용하는 키팝(key fob)에 적용된 경우, 사용자가 뒷주머니에 키팝을 넣어둔 상태에서 손으로 키팝 전체를 꽉 감싸지면서 키를 누르면 극단적인 조건의 Non-LOS 상황에서는 측위 신호의 세기가 급격히 감소하고, 그에 따라 통신 거리를 포함하여 전체적인 통신 성능이 감소한다.In particular, if the location measurement device is applied to a key fob that the user possesses and uses, a non-LOS situation in extreme conditions when the user puts the key pop in the back pocket and presses the key while enclosing the key pop with his hand. In, the strength of the positioning signal sharply decreases, and accordingly, the overall communication performance including the communication distance decreases.

즉, 뒷주머니에 키팝을 넣고 손으로도 키팝 전체를 감싸면 측위 신호의 전파가 엉덩이를 관통하거나 손을 뚫고 나와와 하기 때문에 대략 30dB 정도의 신호 감쇠가 발생하여 위치 측정 장치의 통신 성능이 감소한다.In other words, when the key pop is inserted in the back pocket and the entire key pop is wrapped with the hand, the radio wave of the positioning signal penetrates the hip or comes out of the hand, resulting in a signal attenuation of about 30 dB, reducing the communication performance of the positioning device.

이에, 본 발명의 실시 예에 따른 위치 측정 장치는 수신 신호의 세기에 따라 측위 신호의 세기를 가변하여 전파환경의 변화에도 항상 일정한 세기의 신호를 수신할 수 있도록 한다.Accordingly, the position measuring apparatus according to an embodiment of the present invention varies the strength of the positioning signal according to the strength of the received signal so that a signal of a constant strength is always received even when the radio wave environment changes.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 위치 측정 장치는 메인 안테나 모듈(100) 및 모니터링 모듈(200)을 포함하여 구성된다.1 and 2, a position measuring apparatus according to an embodiment of the present invention includes a main antenna module 100 and a monitoring module 200.

메인 안테나 모듈(100)은 위치 측정을 위한 측위 신호를 출력한다. 메인 안테나 모듈(100)은 소정 주기 간격으로 측위 신호를 출력하거나, 특정 이벤트가 발생한 경우에만 측위 신호를 출력할 수 있다. 메인 안테나 모듈(100)은 미리 설정된 설정 세기를 갖는 측위 신호를 출력한다. 즉, 메인 안테나 모듈(100)은 항상 일정한 세기를 갖는 측위 신호를 출력한다.The main antenna module 100 outputs a positioning signal for position measurement. The main antenna module 100 may output a positioning signal at a predetermined periodic interval or output a positioning signal only when a specific event occurs. The main antenna module 100 outputs a positioning signal having a preset strength. That is, the main antenna module 100 always outputs a positioning signal having a constant strength.

메인 안테나 모듈(100)은 출력 제어부(240)로부터 수신한 제어 신호에 따라 측위 신호의 세기를 가변한다. 즉, 메인 안테나 모듈(100)은 출력 제어부(240)로부터 출력 증가 신호를 수신하면 설정 세기보다 큰 세기를 갖는 측위 신호를 출력한다. 메인 안테나 모듈(100)은 출력 제어부(240)로부터 출력 감소 신호를 수신하면 설정 세기보다 작은 세기를 갖는 측위 신호를 출력한다.The main antenna module 100 varies the strength of the positioning signal according to the control signal received from the output control unit 240. That is, when the main antenna module 100 receives an output increase signal from the output control unit 240, the main antenna module 100 outputs a positioning signal having an intensity greater than the set intensity. When the main antenna module 100 receives an output reduction signal from the output control unit 240, the main antenna module 100 outputs a positioning signal having an intensity less than a set intensity.

모니터링 모듈(200)은 메인 안테나의 측위 신호를 수신하고, 측위 신호의 세기에 따라 측위 신호의 세기를 가변하기 위한 제어 신호를 메인 안테나 모듈(100)로 전송한다. The monitoring module 200 receives the positioning signal of the main antenna and transmits a control signal for varying the strength of the positioning signal to the main antenna module 100 according to the strength of the positioning signal.

이를 위해, 모니터링 모듈(200)은 모니터링 안테나(220) 및 출력 제어부(240)를 포함하여 구성된다. 이때, 모니터링 모듈(200)은 메인 안테나 모듈(100)과 동일한 기기에 실장되며, 메인 안테나 모듈(100)과 다른 회로 기판으로 구성될 수 있다.To this end, the monitoring module 200 includes a monitoring antenna 220 and an output control unit 240. In this case, the monitoring module 200 is mounted on the same device as the main antenna module 100 and may be configured with a circuit board different from the main antenna module 100.

모니터링 안테나(220)는 메인 안테나 모듈(100)에서 출력된 측위 신호를 수신한다. 이하에서는 모니터링 안테나(220)에서 수신한 측위 신호를 수신 신호라 한다. 모니터링 안테나(220)에서 수신한 수신 신호는 전파환경(또는 주변환경)에 따라 원래의 측위 신호와 다른 세기를 갖는다.The monitoring antenna 220 receives a positioning signal output from the main antenna module 100. Hereinafter, the positioning signal received by the monitoring antenna 220 is referred to as a reception signal. The received signal received by the monitoring antenna 220 has a different strength from the original positioning signal according to the radio wave environment (or surrounding environment).

출력 제어부(240)는 모니터링 안테나(220)의 수신 신호를 근거로 메인 안테나 모듈(100)에서 출력되는 측위 신호의 세기를 제어하기 위한 출력 제어 신호를 생성한다. 출력 제어부(240)는 모니터링 안테나(220)의 수신 신호의 세기를 검출하는 회로를 포함하여 구성된다.The output control unit 240 generates an output control signal for controlling the strength of the positioning signal output from the main antenna module 100 based on the received signal from the monitoring antenna 220. The output control unit 240 is configured to include a circuit that detects the strength of the received signal from the monitoring antenna 220.

출력 제어부(240)는 수신 신호의 세기가 최소 기준 이하이면 측위 신호의 세기를 증가시키는 출력 증가 신호를 생성한다. 수신 신호의 세기가 최소 기준 이하이면 전파환경이 좋지 않은 상황이기 때문에 측위 신호의 세기를 증가시켜야 정확한 위치 및 거리 측정이 가능하다. 이에, 출력 제어부(240)는 출력 증가 신호를 메인 안테나 모듈(100)로 전송하여 측위 신호의 세기를 증가시킨다.The output control unit 240 generates an output increase signal that increases the strength of the positioning signal when the strength of the received signal is less than the minimum reference. If the strength of the received signal is less than the minimum standard, the radio wave environment is not good. Therefore, it is possible to accurately measure the location and distance by increasing the strength of the positioning signal. Accordingly, the output control unit 240 transmits an output increase signal to the main antenna module 100 to increase the strength of the positioning signal.

한편, 출력 제어부(240)는 수신 신호의 세기가 최고 기준 이상이면 측위 신호의 세기를 감소시키는 출력 감소 신호를 생성한다. 수신 신호의 세기가 최고 기준 이상이면 전파환경이 좋고 측위 신호의 세기가 과한 상황이기 때문에 측위 신호의 세기를 감소시켜야 정확한 위치 및 거리 측정과 함께 전력 소비를 최소화할 수 있다. 이에, 출력 제어부(240)는 출력 감소 신호를 메인 안테나 모듈(100)로 전송하여 측위 신호의 세기를 감소시킨다.Meanwhile, the output control unit 240 generates an output reduction signal that reduces the strength of the positioning signal when the strength of the received signal is greater than or equal to the maximum reference. If the strength of the received signal is higher than the highest standard, the propagation environment is good and the strength of the positioning signal is excessive. Therefore, the strength of the positioning signal must be reduced to accurately measure the location and distance, and to minimize power consumption. Accordingly, the output control unit 240 transmits an output reduction signal to the main antenna module 100 to reduce the strength of the positioning signal.

이를 위해, 출력 제어부(240)는 측위 신호의 설정 세기에 따른 수신 신호 세기의 기준 범위를 저장할 수도 있다. 출력 제어부(240)는 기준 범위와 수신 신호 세기의 비교 결과를 근거로 출력 증가 신호 또는 출력 감소 신호를 생성하여 메인 안테나 모듈(100)로 전송한다.To this end, the output control unit 240 may store a reference range of the received signal strength according to the set strength of the positioning signal. The output control unit 240 generates an output increase signal or an output decrease signal based on the comparison result of the reference range and the received signal strength, and transmits the generated output increase signal or output decrease signal to the main antenna module 100.

모니터링 안테나(220) 및 출력 제어부(240)는 회로 기판(PCB 또는 FPCB) 형상으로 기기에 추가될 수 있다. 이때, 모니터링 안테나(220) 및 출력 제어부(240)는 메인 안테나 모듈(100)와 다른 회로 기판에 형성된다. 물론, 모니터링 안테나(220) 및 출력 제어부(240)는 메인 안테나 모듈(100)와의 거리를 일정 이상 확보할 수 있는 기기의 경우 메인 안테나 모듈(100)와 동일한 회로기판에 형성될 수도 있다.The monitoring antenna 220 and the output control unit 240 may be added to the device in the shape of a circuit board (PCB or FPCB). In this case, the monitoring antenna 220 and the output control unit 240 are formed on a circuit board different from the main antenna module 100. Of course, the monitoring antenna 220 and the output control unit 240 may be formed on the same circuit board as the main antenna module 100 in the case of a device capable of securing a distance from the main antenna module 100 or more.

이처럼, 본 발명의 실시 예에 따른 위치 측정 장치는 메인 안테나 모듈과 모니터링 안테나 사이의 안테나 루프 백(Antenna Loopback)을 구성함으로써, 전파환경(주변환경)의 변화에 따라 측위 신호의 세기를 가변하여 항상 일정한 수준의 신호 세기를 유지할 수 있다.As described above, the position measuring apparatus according to an embodiment of the present invention configures an antenna loopback between the main antenna module and the monitoring antenna, so that the strength of the positioning signal is always changed according to the change of the radio wave environment (peripheral mirror). It can maintain a certain level of signal strength.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 위치 측정 장치는 항상 일정한 수준의 신호 세기를 유지함으로써 위치 및 거리 측정 성능을 항상 일정하게 유지할 수 있어 신뢰성을 향상시킬 수 있다.In addition, the position measuring apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention can always maintain a constant level of signal strength, thereby maintaining a constant position and distance measurement performance, thereby improving reliability.

이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예에 대해 설명하였으나, 다양한 형태로 변형이 가능하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형 예 및 수정 예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.Although the preferred embodiments according to the present invention have been described above, various modifications are possible, and those of ordinary skill in the art will have various modifications and modifications without departing from the scope of the claims of the present invention. It is understood that it can be done.

100: 메인 안테나 모듈
200: 모니터링 모듈
220: 모니터링 안테나
240: 출력 제어부100: main antenna module
200: monitoring module
220: monitoring antenna
240: output control unit

Claims (3)

측위 신호를 출력하는 메인 안테나 모듈; 및
상기 측위 신호를 수신하여 세기를 측정하고, 측정한 세기를 근거로 상기 측위 신호의 세기를 가변하는 제어 신호를 상기 메인 안테나 모듈로 전송하는 모니터링 모듈을 포함하는 위치 측정 장치.A main antenna module outputting a positioning signal; And
And a monitoring module configured to receive the positioning signal to measure the strength, and to transmit a control signal for varying the strength of the positioning signal to the main antenna module based on the measured strength. 제1항에 있어서,
상기 모니터링 모듈은 수신한 측위 신호의 세기가 최소 기준 이하이면 측위 신호의 세기를 증가시키는 명령을 포함하는 출력 증가 신호를 전송하는 위치 측정 장치.The method of claim 1,
The monitoring module is a position measuring device for transmitting an output increase signal including a command to increase the strength of the positioning signal when the strength of the received positioning signal is less than a minimum reference. 제1항에 있어서,
상기 모니터링 모듈은 수신한 측위 신호의 세기가 최고 기준 이상이면 측위 신호의 세기를 감소시키는 명령을 포함하는 출력 감소 신호를 전송하는 위치 측정 장치.The method of claim 1,
The monitoring module is a position measuring device for transmitting an output reduction signal including a command to reduce the strength of the positioning signal when the strength of the received positioning signal is greater than or equal to a maximum reference.
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