KR20220056739A - Rfid와 전자 나침반을 이용한 맹인용 gps 내비게이션 시스템 - Google Patents

Rfid와 전자 나침반을 이용한 맹인용 gps 내비게이션 시스템 Download PDF

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KR20220056739A
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Abstract

본 발명은 RFID와 전자 나침반을 이용한 맹인용 GPS 내비게이션 시스템에 관한 것으로서, 맹인이 다른 사람의 도움 없이 가고자 하는 목적지까지 길 안내를 해주는 데 그 목적이 있다. 이를 위해 본 발명은 RFID 코드가 포함되어 있는 RFID 태그, 사용자의 지팡이에 설치되며 RFID 태그의 고유 ID를 수신하는 RFID 리더기, 지도 데이터 및 RFID 태그의 고유 ID와 고유 ID에 해당하는 GPS 좌표값 및 주변 위치 정보 파일을 저장하고 있는 데이터베이스, 데이터베이스로 RFID 코드를 송신하고 지도 경로 데이터와 경로에 있는 RFID 태그의 GPS 값 및 주변 위치 정보 파일을 수신하는 송수신부, 다운로드된 데이터 및 파일을 저장하는 저장부, 사용자의 경로 이탈 여부를 확인하고, 근처 RFID 태그까지의 거리 및 방향을 파악하며, 전자 나침반(지자기 센서)을 이용하여 사용자가 현재 바라보고 있는 방향이 어느 곳인지 파악하고 지도 경로 데이터와 사용자의 진행 방향을 비교하여 보정해주고 주변 위치 정보를 사용자에게 알려주는 제어부, 음성 정보를 처리하는 오디오 처리부, 사용자가 주어진 경로로 이동하는 지와 RFID 태그의 위치를 파악하는데 사용되는 GPS를 포함하는 한편, RFID를 이용하여 GPS 값의 오차를 보정하고 전자 나침반(지자기 센서)을 이용하여 GPS의 방위(동서남북) 추정 오차를 보정하며 주변 위치 정보를 사용자에게 알려주기 위해 사용자의 지팡이에 달려있는 RFID 리더기를 RFID 태그에 근접할 수 있게 안내하는 기능을 포함하여 이루어진다.

Description

RFID와 전자 나침반을 이용한 맹인용 GPS 내비게이션 시스템 {GPS navigation system for the blind using RFID and electronic compass}
본 발명은 RFID와 전자 나침반을 이용하여 맹인들에게 GPS 내비게이션 시스템을 제공하는 RFID와 전자 나침반을 이용한 GPS 내비게이션 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 GPS를 바탕으로 길 안내를 하되 RFID를 이용하여 GPS 값을 보정하고, 전자 나침반을 이용하여 사용자의 시점에서 안내를 해주는 RFID와 전자 나침반을 이용한 맹인용 GPS 내비게이션 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
많은 사람들이 차량이나 선박등에서 사용하고 있는 GPS 내비게이션 기능을 도보를 이용하는 맹인들이 사용할 수 있도록 RFID(Radio Frequency Identification)를 융합시켜 GPS(Global Positioning System)의 정확도를 높여 차량이나 선박이용시 보다 오차가 큰 문제점을 해결하고, 자신이 향한 방향을 파악하기 어려운 맹인들을 위해 전자 나침반을 이용하여 사용자의 시점에서 길 안내를 해주는 RFID와 전자 나침반을 이용한 맹인용 GPS 내비게이션 시스템이다.
일반적으로 맹인들이 목적지까지 가기 위해서는 경로를 외워야 한다. 하지만, 중간에 길을 잃어버리거나 목적지까지 가는 방법을 잊어버리는 경우, 다른 사람의 도움없이 목적지까지 가는 것은 거의 불가능하다. 또한, 여러가지 원인으로 인해 주변 건물이나 도로가 바뀌는 경우에는 목적지까지의 경로와 일치하지 않아 불편함이 있다.
그리고, 맹인들은 일반인과 다르게 지도를 볼 수 없으므로 자신의 현재 위치와 방향(동서남북)을 알기 어렵다.
또한, GPS를 이용한 방향인식은 차량의 경우는 이동 속도가 빨라서 어느 정도의 오차가 있어도 위치를 인식하는데 문제가 없지만 도보의 경우에는 사람의 이동속도가 상대적으로 느려 GPS의 오차범위 내에 있기에 GPS를 이용하면 정확도가 떨어지는 한계가 있다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 길 안내를 할 때 사용자가 경로를 이탈한 경우 올바른 경로를 안내해주고, RFID 태그에 해당하는 GPS 값을 이용하여 도보의 경우 상대적으로 정확도가 떨어지는 사용자 위치의 GPS 값을 보정함으로써 정확한 길 안내를 해주어 맹인들이 쉽게 목적지까지 갈 수 있게 해준다. 또한, 맹인용 지팡이에 달린 RFID 리더기를 RFID 태그에 접근했을 때, RFID와 전자 나침반을 이용해 주변 위치 정보를 제공해 지역 정보를 자연스럽게 습득할수 있게하는 목적이 있다.
또한, 나침반을 이용하여 동서남북으로 된 정보를 사용자가 향한 방향에 맞춰 앞뒤좌우로 변형시켜 사용자가 계속해서 자신이 향한 방위(동서남북)를 확인하지 않아도 되며 사용자는 어떤 것들이 자신의 어느 방향(앞뒤좌우)에 있는지 쉽게 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 맹인이 가고자 하는 목적지까지 길 안내를 해주며 경로를 이탈 했을때 보정을 해주어 정확한 길 안내를 해주며 쉽게 목적지까지 갈 수 있고 길을 잃어버리지 않도록 해 다른 사람의 도움 없이도 언제 어디서든 가고자 하는 곳까지 갈 수 있다. 또한, 사용자의 앞뒤좌우의 위치 정보를 제공해 주변에 무엇이 있는지 알 수 있어 사용자가 지역 지리를 쉽게 익힐 수 있다.
더욱이 맹인들은 지도에 의한 새로운 주변정보의 습득이 어려운데 RFID 태그를 이용해서 실생활에서 자연스럽고 정확한 정보취득이 가능해졌다.
도 1은 본 발명에 따른 RFID와 전자 나침반을 이용한 맹인용 GPS 내비게이션 시스템의 구성을 도시한 블록도
도 2는 본 발명에 따른 RFID와 전자 나침반을 이용한 맹인용 GPS 내비게이션 시스템의 동작 절차를 도시한 순서도
도 3은 본 발명에 따른 RFID와 전자 나침반을 이용한 맹인용 GPS 내비게이션 시스템의 실시예를 나타낸 도면
본 발명은, 고유 ID가 있는 RFID 태그, 사용자의 지팡이에 설치되며 RFID 태그의 고유 ID를 수신하는 RFID 리더기, 지도 데이터 및 RFID 태그의 고유 ID와 고유 ID에 해당하는 GPS 값 및 주변 위치 정보 파일을 저장하는 데이터베이스, 데이터베이스로 RFID 태그의 고유 ID를 송신하거나 지도 경로 데이터와 경로에 있는 RFID 태그의 GPS 값 및 주변 위치 정보 파일을 수신하는 송수신부, 다운로드된 데이터와 파일을 저장하는 저장부, 음성을 처리하는 오디오 처리부, 사용자의 경로 이탈 여부를 확인하고 근처 RFID 태그까지의 거리와 방향을 파악하며 전자 나침반(지자기 센서)을 이용하여 사용자가 현재 바라보고 있는 방향이 어느 곳인지 파악하고 지도 경로 데이터와 사용자의 진행 방향을 비교하여 보정해주고 주변 위치 정보를 오디오 처리부를 통하여 사용자에게 알려주는 제어부, 사용자가 주어진 경로대로 이동하는 지와 RFID 태그의 위치를 파악하는 데 사용되는 GPS를 포함하는 한편, 사용자의 지팡이에 설치된 RFID 리더기를 RFID 태그에 근접할 경우 GPS의 오차를 보정하고 주변 위치 정보를 사용자에게 알려주는 기능을 포함하여 이루어진다.
본 시스템은 맹인용 내비게이션 전용 단말기(100)(이하 간단히 ‘단말기'라 한다)뿐만 아니라 맹인용 내비게이션 앱을 다운로드 받은 개인 (휴대) 단말기를 사용할 수도 있다.
상기 RFID 태그(200)에는 고유 ID가 있으며 상기 데이터베이스(210)는 고유 ID와 고유 ID에 해당하는 GPS 값 및 지도 데이터, 동서남북 주변 위치 정보 파일을 저장한다.
상기 RFID 리더기(120)는 RFID 태그(200)로부터 고유 ID를 수신받고 블루투스를 이용해 송수신부(220)로 고유 ID를 전달한다.
송수신부(220)는 전달받은 고유 ID를 데이터베이스(210)로 전달하고 데이터베이스(210)에서 고유 ID에 해당하는 GPS 값 및 RFID 태그(200)의 고유 ID에 해당하는 주변 위치 정보 파일을 수신해 제어부(230)로 전달한다.
상기 제어부(230)는 GPS를 이용하여 사용자의 경로 이탈 여부와 사용자가 향하는 방향을 파악해 근처 RFID 태그(200)까지의 거리와 방향을 계산하고 전자 나침반을 이용해 사용자가 바라보고 있는 방향과 데이터베이스(210)나 저장부(240)에서 수신한 (1)지도 경로 데이터를 비교해 사용자가 어느 방향(좌우앞뒤)으로 가야하는지와 (2)동서남북으로 저장된 주변 위치 정보 파일을 비교해 좌우앞뒤로 변형하여 오디오 처리부(250)릍 통해 음성 안내를 해준다.
또한, 오디오 처리부(250)는 목적지를 검색할 때, 사용자의 음성을 인식한다.
지도 경로 데이터와 주변 위치 정보 파일을 수신할 때는, 송수신부(220)를 통해 데이터베이스(210)에서 수신할 수 있으며 저장부(240)에서 다운로드된 지도 경로 데이터와 주변 위치 정보 파일을 보관할 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 RFID와 전자 나침반을 이용한 맹인용 GPS 내비게이션 시스템의 구성을 도시한 블록도 이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 RFID와 전자 나침반을 이용한 맹인용 GPS 내비게이션 시스템은 크게 곳곳에 설치된 RFID 태그(200), 단말기(100), 데이터베이스(210), 사용자의 지팡이에 설치된 RFID 리더기(120)로 이루어져 있다.
단말기(100)는 송수신부(220), 제어부(230), 저장부(240) 및 오디오 처리부(250)로 이루어진다.
본 발명의 단말기(100)는 사용자에게 길 안내를 해주며 주변 시설, 건물 등 위치 위치 정보를 출력한다.
또한, RFID 태그(200)는 곳곳에 설치되며 고유 ID를 저장한다.
데이터베이스(210)는 지도 데이터와 RFID 태그(200)의 고유 ID와 고유 ID에 해당하는 GPS 값 및 주변 위치 정보를 저장한다.
먼저, 사용자가 가고자 하는 목적지를 오디오 처리부(250)를 이용하여 검색했을 때, 송수신부(220)는 데이터베이스(210)에서 지도 경로 데이터와 경로에 있는 RFID 태그(200)의 GPS 값을 수신하고 RFID 태그(200)에 해당하는 주변 위치 정보 파일도 수신할 수 있다.
저장부(240)는 송수신부(220)에서 수신한 지도 경로 데이터와 주변 위치 정보 파일을 저장한다.
사용자가 맹인용 내비게이션을 이용해 목적지까지 갈 때, 경로를 이탈한 경우, GPS를 이용하여 사용자에게 올바른 경로를 알려준다.
주변에 RFID 태그(200)가 있을 경우, 제어부(230)는 GPS를 이용해주변 RFID 태그(200)까지의 거리와 방향을 파악해 오디오 처리부(250)를 통해 사용자에게 알려준다.
사용자가 RFID 리더기(120)를 RFID 태그(200)에 근접시키면 제어부(230)는 RFID 태그(200)의 GPS 값과 현재 측정된 사용자의 GPS 값을 비교해 사용자의 위치의 GPS 값을 보정 하고 전자 나침반을 이용해 사용자의 방향을 파악하고 상기 RFID 태그(200)의 고유 ID에 따라 데이터베이스(210)나 저장부(240)에 동서남북 기준으로 저장된 주변 위치 정보를 사용자의 방향에 맞춰 좌우앞뒤로 변형시켜서 오디오 처리부(250)를 통해 출력한다.
RFID 태그(200)의 구조와 동작 방법은 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있으므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다.
제어부(230)는 GPS를 이용해 사용자의 경로 이탈 여부와 주변 RFID 태그(200)까지의 거리 및 방향을 파악하고 사용자가 현재 바라보고 있는 방향과 데이터베이스(210)나 저장부(240)에서 수신한 지도 경로 데이터를 비교해 사용자가 어떤 방향(앞뒤좌우)으로 가야하는지 파악하며 송수신부(220)에서 전달받은 주변 위치 정보 파일도 전달받는다.
도 2는 본 발명에 따른 맹인용 내비게이션의 동작 절차를 도시한 순서도이다.
맹인용 내비게이션은 먼저 단말기(100)를 실행하는 것부터 시작한다.
다음, 사용자는 가고자 하는 목적지를 오디오 처리부(250)를 이용하여 검색하면 송수신부(220)는 데이터베이스(210)에서 지도 경로 데이터와 경로에 있는 RFID 태그(200)의 GPS 값을 수신하고 RFID 태그(200)에 해당하는 주변 위치 정보 파일도 수신할 수 있다.
저장부(240)는 송수신부(220)에서 수신한 지도 경로 데이터와 주변 위치 정보 파일을 저장한다.
사용자가 목적지까지 가는 동안 제어부(230)는 GPS를 이용해 계속해서 사용자의 경로 이탈 여부를 확인한다.
한편, 사용자가 목적지까지 가는 중간에 경로를 이탈한 경우, 제어부(230)는 GPS를 이용해 사용자에게 올바른 경로를 오디오 처리부(250)를 통해 알려준다.
근처에 RFID 태그(200)가 있을 경우, 제어부(230)는 GPS와 나침반을 이용해 주변 RFID 태그(200)까지의 거리와 방향을 파악해 오디오 처리부(250)를 통해 사용자에게 알려준다.
RFID 리더기(120)가 RFID 태그(200)에 근접한 경우, 제어부(230)는 RFID 태그(200)의 GPS 값과 현재 측정된 사용자의 GPS 값을 비교해 사용자의 위치의 GPS 값을 보정하고 RFID 리더기(120)는 RFID 태그(200)의 고유 ID를 수신받고 수신된 고유 ID를 블루투스 등을 통해 송수신부(220)로 전달한다.
송수신부(220)는 전달받은 고유 ID를 데이터베이스(210)로 전달하고 데이터베이스(210)에서 고유 ID에 해당하는 주변 위치 정보를 수신하여 저장부(240)에 저장할 수 있다.
제어부(230)는 전자 나침반을 이용하여 사용자가 현재 바라보고 있는 방향이 어느 곳인지 파악하고 지도 경로 데이터와 사용자의 방향을 비교해 오디오 처리부(250)를 통해 사용자에게 경로를 안내해준다. 또한, 저장부(240)에 동서남북으로 저장된 주변 위치 정보를 사용자의 방향에 맞춰 앞뒤좌우로 변형시켜서 오디오 처리부(250)를 통해 출력한다.
이러한 RFID와 전자 나침반을 이용한 맹인용 GPS 내비게이션 시스템이 실제에 어떻게 적용될 수 있는가를 설명한다.
먼저, 길거리에 맹인용 내비게이션이 적용되는 예를 살펴보면, 바닥, 건물, 기둥 등에 RFID 태그(200)를 설치해 두고, 맹인에게 본 발명에 따른 RFID와 전자 나침반을 이용한 맹인용 GPS 내비게이션 시스템을 제공한다.
사용자가 가고자 하는 목적지가 있을 때, 오디오 처리부(250)를 이용하여 목적지를 검색하면 데이터베이스(210)에서 지도 경로 데이터와 경로상에 있는 RFID 태그의 GPS 값을 수신하고 RFID 태그에 해당하는 주변 위치 정보 파일도 수신할 수 있다. 사용자가 목적지까지 가는 동안, 제어부(230)는 GPS를 이용해 계속해서 사용자의 경로 이탈 여부를 파악하고 사용자가 경로를 이탈했을 경우, GPS를 이용해 올바른 경로를 오디오 처리부(250)를 이용해 사용자에게 알려준다.
주변에 RFID 태그(200)가 있을 경우, 제어부(230)는 GPS를 이용해 주변 RFID 태그(200)까지의 거리와 방향을 파악해 오디오 처리부(250)를 통해 사용자에게 알려준다.
본 발명의 사용자의 지팡이에 설치된 RFID 리더기(120)가 RFID 태그(200)에 근접하면, 제어부(230)는 RFID 태그(200)의 GPS 값과 현재 측정된 사용자의 GPS 값을 비교해 사용자의 위치의 GPS 값을 보정하고 또한 RFID 리더기(120)는 RFID 태그(200)의 고유 ID를 수신하고 이를 블루투스를 이용해 송수신부(220)로 전달한다.
송수신부(220)는 전달받은 고유 ID를 데이터베이스(210)로 송신하여 데이터베이스(210)나 저장부(240)에서 고유 ID에 해당하는 주변 위치 정보 파일을 수신한다.
제어부(230)는 전자 나침반을 이용하여 사용자가 현재 바라보고 있는 방향이 어느 곳인지 파악하고 지도 경로 데이터와 사용자의 방향을 비교해 오디오 처리부(250)를 통해 사용자에게 안내를 해준다. 또한, 동서남북으로 저장된 주변 위치 정보를 사용자의 방향에 맞춰 앞뒤좌우로 변형시켜서 오디오 처리부(250)를 통해 출력한다.
도 3은 본 발명에 따른 실시예를 나타낸 도면이다.
사용자의 지팡이에는 RFID 리더기(120)가 손잡이 부분에 설치되어 있으며 RFID 안테나는 지팡이 끝 부분(바닥으로 향하는 부분)에 설치되어 있다.
RFID 태그(200)는 바닥, 기둥, 건물 등에 설치될 수 있다.
또한, 사용자가 출발 전에 지도 경로 데이터와 경로에 있는 RFID 태그(200)의 고유 ID에 해당하는 주변 위치 정보 파일을 다운로드 받을 수 있으며 다운로드 받은 데이터와 파일은 저장부(240)에 저장된다.
주변에 RFID 태그(200)가 있을 경우, 제어부(230)는 GPS를 이용해 주변 RFID 태그(200)까지의 거리와 방향을 파악해 오디오 처리부(250)를 통해 사용자에게 알려준다.
사용자가 RFID 리더기(120)를 RFID 태그(200)에 근접시킬 경우, 제어부(230)는 RFID 태그(200)의 GPS 값과 현재 측정된 사용자의 GPS 값을 비교해 사용자의 위치의 GPS 값을 보정하고 데이터베이스(210) 또는 저장부(240)에서 주변 위치 정보 파일을 가져올 수 있다.
또한, RFID 리더기(120)를 RFID 태그(200)에 접근시킬 수 있으며 RFID 안테나도 RFID 태그(200)에 접근시켜 같은 동작/기능을 수행할 수 있다.
본 발명은 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명이 기술사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.
예를 들어, 본 발명에 따른 단말기를 본 발명의 전술한 실시예에 같이, 송수신부, 저장부, 제어부, 오디오 처리부를 모두 갖춘 단독 장비가 아니라 이들을 개인 (휴대) 단말기에 앱을 다운로드하고 맹인용 지팡이에 리더기를 부착 후 블루투스 등으로 연결하여 사용하는 형태로도 구현이 가능하다.
100: 단말기
120: RFID 리더기
200: RFID 태그
210: 데이터베이스
220: 송수신부
230: 제어부
240: 저장부
250: 오디오 처리부

Claims (5)

  1. 고유 ID가 있는 RFID 태그, 사용자의 지팡이에 설치되어 있으며 RFID 태그의 고유 ID를 수신하는 RFID 리더기, 지도 데이터 및 RFID 태그의 고유 ID와 고유 ID에 해당하는 GPS 값 및 주변 위치 정보 파일을 저장하는 데이터베이스, 데이터베이스로 RFID 태그의 고유 ID를 송신하고 지도 경로 데이터와 경로에 있는 RFID 태그의 GPS 값 및 주변 위치 정보 파일을 수신하는 송수신부, 다운로드된 데이터와 파일을 저장하는 저장부, 음성을 처리하는 오디오 처리부, 사용자의 경로 이탈 여부를 확인하고 주변 RFID 태그까지의 거리와 방향을 파악하며 사용자가 현재 바라보고 있는 방향이 어느 곳인지 파악하고 지도 경로 데이터와 사용자의 진행 방향을 비교해 보정해주고 동서남북 주변 위치 정보를 앞뒤좌우로 바꿔 알려주는 제어부, 사용자가 주어진 경로대로 이동하는 지와 RFID 태그의 위치를 파악하는 데 사용되는 GPS를 포함하는 한편, 사용자가 지팡이에 설치된 RFID 리더기 또는 RFID 안테나를 RFID 태그에 근접할 경우, 사용자의 위치의 GPS 값을 보정하고 주변 위치 정보를 사용자에게 제공하는 기능을 포함한 RFID와 전자 나침반을 이용한 맹인용 GPS 내비게이션 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, GPS를 이용하여 사용자의 경로 이탈 여부를 확인하고 사용자가 경로를 이탈했을 때, 이탈했다는 것과 GPS를 이용해 올바른 경로를 알려주는 RFID와 전자 나침반을 이용한 맹인용 GPS 내비게이션 시스템.
  3. 제 1항에 있어서, RFID 리더기가 RFID 태그에 접근했을 때, 데이터베이스에서 주변 위치 정보를 가져오고 전자 나침반을 이용해 사용자가 현재 바라보고 있는 방향을 파악하고 이를 동서남북으로 된 주변 위치 정보를 사용자의 방향에 맞춰 앞뒤좌우로 변형시켜 주변 위치 정보를 제공하는 RFID와 전자 나침반을 이용한 맹인용 GPS 내비게이션 시스템.
  4. 제 1항에 있어서, (미리 저장된) RFID 태그의 GPS 값과 현재 측정된 사용자의 위치의 GPS 값을 비교해 사용자의 위치의 GPS 값을 보정하는 RFID와 전자 나침반을 이용한 맹인용 GPS 내비게이션 시스템.
  5. 제 1항에 있어서, RFID 리더기 또는 RFID 안테나를 지팡이의 두 부분(끝 부분과 손잡이 부분)에 설치하여 길을 걸으면서나 벽, 기둥 등에 근접하여 쉽게 RFID 태그의 정보를 수신하고 수신한 정보를 유무선으로 전용 단말기 또는 내비게이션 앱을 다운로드 받은 개인 (휴대) 단말기로 전달하는 RFID와 전자 나침반을 이용한 맹인용 GPS 내비게이션 시스템.
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