KR20220082588A - Public transportation fare payment system using soundtag implemented by integrated hardware - Google Patents
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Abstract
본 발명은 신속하고 편리하게 버스 승하차가 가능하도록 지향각이 ±7°로 매우 우수한 초지향성 스피커에 사운드 태그를 접목하고 교통카드 대신 승객의 스마트폰을 이용하여 1:N 방식으로 실시간 버스 결제가 되는 시스템을 세계 최초로 개발 및 상용화하고자 하는 기술을 제공하다.The present invention grafts a sound tag to a super directional speaker with a very good orientation angle of ±7° so that getting on and off the bus is possible quickly and conveniently, and real-time bus payment is made in a 1:N method using a passenger's smartphone instead of a transportation card. We provide the technology to develop and commercialize the system for the first time in the world.
Description
본 발명은 신속하고 편리하게 대중교통(예로, 버스, 지하철, 택시 등) 승하차가 가능하도록 지향각이 ±7°로 매우 우수한 초지향성 스피커에 사운드 태그를 접목하고 교통카드 대신 승객의 스마트폰을 이용하여 1:N 방식으로 실시간 대중교통요금 결제가 되는 시스템을 세계 최초로 개발 및 상용화하고자 하는 기술에 관한 것이다.The present invention grafts a sound tag to a super directional speaker with a very excellent orientation angle of ±7° so that public transportation (eg, bus, subway, taxi, etc.) can get on and off quickly and conveniently, and uses a passenger's smartphone instead of a transportation card Therefore, it is about a technology to develop and commercialize the world's first real-time public transportation fare payment system in a 1:N method.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시 예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다. The content described in this section merely provides background information for the present embodiment and does not constitute the prior art.
음파통신(Sound Communication) 기술은 음파통신 기술이란 사람이 듣지 못하는 높은 주파수 대역의 소리에 디지털 정보를 담아서 보내는 기술을 말한다. 소리의 주파수가 올라갈수록 사람 귀에 안 들리게 되기 때문에 높은 주파수의 대역의 소리를 모스 부호처럼 활용해서 정보를 보내는 것이다. 이러한 음파 통신 기술로 기기들은 사람에게 방해를 주지 않고 서로 정보를 주고 받을 수 있다.Sound communication technology refers to a technology that transmits digital information in a high frequency band sound that humans cannot hear. As the frequency of sound increases, it becomes inaudible to the human ear, so the high-frequency sound is used like Morse code to transmit information. With this sound wave communication technology, devices can send and receive information without disturbing people.
음파통신 기술을 이용하면 TV나 라디오에서 사운드 코드를 적용한 음악이 나오면 휴대폰이 소리를 인식해 가수정보, 가사, MP3 저장 등을 휴대폰에 자동으로 보여주거나, TV CF 속에 소개되는 물품 정보, 구매 정보를 휴대폰에서 받아 관련된 서비스를 제공할 수 있다. 사운드 코드, 사운드 태그 혹은 음성바코드 기술로도 불린다.When sound wave communication technology is used, when music with sound codes is played on TV or radio, the mobile phone recognizes the sound and automatically shows singer information, lyrics, MP3 storage, etc. You can receive it from your mobile phone and provide related services. Also called sound code, sound tag or voice barcode technology.
종래 기술에 의한 음파통신 기술은 전자파에 비해 양호하나, 폐쇄공간상으로 넓게 퍼지게 되며, 투과 특성이 있다. The sound wave communication technology according to the prior art is better than the electromagnetic wave, but it spreads widely in a closed space and has a transmission characteristic.
또한, 종래 기술에 의한 음파통신 기술은 가청영역의 저주파 초음파(18~20KHz)를 사용하는데, 음악 등의 인위적인 음향은 음파통신에서 노이즈로 취급되며 내노이즈를 위하여 복잡한 주파수 패턴(Chirp 등)의 사용이 필요하여 BPS(Bit Per Second) 성능이 떨어지게 된다. In addition, the sound wave communication technology according to the prior art uses low-frequency ultrasonic waves (18 to 20 KHz) in the audible region, artificial sound such as music is treated as noise in sound wave communication, and complex frequency patterns (such as Chirp) are used for noise immunity. This is necessary, and BPS (Bit Per Second) performance decreases.
또한, 종래 기술에 의한 음파통신 기술은 짧은 거리의 공기 중에서만 통신이 가능하며, 공간적 보안성 이슈 및 불필요한 통신 트리거가 발생하게 된다. In addition, the sound wave communication technology according to the prior art can communicate only in the air over a short distance, and spatial security issues and unnecessary communication triggers occur.
이에, 본 발명에서는, 전술한 기술적 제약을 해소시킬 수 있는 초지향성 스피커를 이용한 사운드 태그 시스템을 제안하고자 한다.Accordingly, in the present invention, it is intended to propose a sound tag system using a super directional speaker capable of resolving the above-described technical limitations.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 작은 소리도 멀리까지 송출가능하고 노이즈에 강인한 초지향성 스피커를 이용한 사운드 태그 시스템을 제공하는데 주된 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the problems of the prior art, and a main object of the present invention is to provide a sound tag system using a super directional speaker capable of transmitting even a small sound far and strong against noise.
또한, 본 발명의 다른 목적은 초음파의 지향범위를 통한 특정공간 영역으로의 통신을 가능하게 하는 초지향성 스피커를 이용한 사운드 태그 시스템을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a sound tag system using a super directional speaker that enables communication to a specific spatial area through the directivity range of ultrasonic waves.
또한, 본 발명의 다른 목적은 송출캐리어 등 파라미터 화를 통하여 통신영역 설정(근거리, 중거리, 원거리 등)이 가능하게 하는 초지향성 스피커를 이용한 사운드 태그 시스템을 제공하는데 있다. Another object of the present invention is to provide a sound tag system using a super directional speaker that enables setting of a communication area (short-distance, medium-distance, long-distance, etc.) through parameterization such as transmission carriers.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 해결하고자 하는 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved of the present invention are not limited to those mentioned above, and other problems to be solved that are not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the following description.
상기와 같이 본 발명은 도 1에 도시한 바와 같이, 신속하고 편리하게 대중교통 승하차가 가능하도록 초지향성 스피커에 사운드 태그를 접목하고 교통카드 대신 승객의 스마트폰을 이용하여 1:N 방식으로 실시간 결제가 되는 시스템에 의해 달성되어질 수 있다.As described above, the present invention, as shown in FIG. 1, grafts a sound tag to a super-directional speaker so that public transportation can get on and off quickly and conveniently, and uses a passenger's smartphone instead of a transportation card to make a 1:N real-time payment This can be achieved by a system that becomes
본 발명에 의하면 신속하고 편리하게 대중교통 승하차가 가능하도록 지향각이 ±7°로 매우 우수한 초지향성 스피커에 사운드 태그를 접목하고 교통카드 대신 승객의 스마트폰을 이용하여 1:N 방식으로 실시간 대중교통요금 결제가 되는 시스템을 제공한다.According to the present invention, a sound tag is grafted to a super directional speaker with a very excellent orientation angle of ±7° to enable quick and convenient getting on and off public transportation, and 1:N method of real-time public transportation using a passenger's smartphone instead of a transportation card We provide a system for paying bills.
도 1은 안내방송, 사운드 태그 통신, 공간 및 사람인지를 위한 통합형하드웨어가 포함된 초지향성 스피커를 버스에 적용하여 Cardless 결제를 구현 1:N 방식의 결제 방식으로 기존 승하차시의 카드 접촉에 따른 불편 및 혼잡도 개선에 관한 그림이다.
도 2는 DSP 기반의 하드웨어 보드 개발
도 3은 보드간 인터페이스 정의
도 4는 Skeleton 조립 사진
도 5는 알고리즘 설계 및 구현(구성도)
도 6은 구현된 알고리즘 - 메인 처리 함수
도 7은 구현된 알고리즘 - 입력 처리 선택(프로세스 모드)
도 8 및 도 9는 Tag 설계 및 구현
도 10은 구현된 알고리즘 - 입/출력 버퍼 처리 함수
도 11 및 도 12는 구현된 알고리즘 - 전처리/후처리 EQ 함수
도 13은 구현된 알고리즘 - 변조 DSP 처리 함수
도 14는 일반 음원 종류 선정 및 송출 스피커 Enable/Disable
도 15는 통신 제어 - 반송파 선택 및 변조 방식 선택 통신 기능 구현
도 16은 No Noise환경 Demodulation
도 17은 S/N < 0db 환경 Demodulation
도 18은 초지향성 음원과 일반 오디오 음원의 동시 송출 결과
도 19는 초지향성 음원의 변조 방식 제어 결과
도 20은 반송파의 주파수별 음원(초지향성/일반) 송출 결과
도 21은 반송파의 세기 조정 송출 결과
도 22a는 종래 기술에 따른 음파통신 시스템의 송수신 주파수 영역을 예시한 도면이다.
도 22b는 본 발명의 일 실시예에 따른 초지향성 스피커를 이용한 사운드 태그 시스템의 구성을 예시한 도면이다.
도 22c은 본 발명의 일 실시예에 따른 초지향성 스피커를 이용한 사운드 태그 시스템의 주파수 영역을 예시한 도면이다.
도 22d는 본 발명의 일 실시예에 따른 초지향성 스피커의 구성을 예시한 도면이다.
도 22e는 본 발명의 일 실시예에 따른 수신단말기의 구성을 예시한 도면이다.
도 23은 초지향성 스피커 적용 시 SOW 주파수의 확장 결과
도 24는 보안 기능이 강화된 Binary-CDMA 적용 신호 송수신
도 25는 멀티패스 환경에서의 SOW 신호
도 26은 사운드태그 통신을 통한 데이터 수신(샘플 버전)
도 27은 SoDAR Tag 송출 및 수신 결과
도 28은 스피커 출력 결과
도 29는 음압 및 지향각도 시험환경
도 30는 실제 데이터 송수신 시험환경
도 31은 제품 이미지
도 32는 스마트폰 송신 설정 및 수신 확인
도 33은 스마트폰 2(수신)에서 사운드 데이터 수신 결과
도 34는 지향각도 및 음압 측정 1 is a cardless payment method by applying a super-directional speaker with integrated hardware for announcement, sound tag communication, space and person recognition to the bus. and congestion improvement.
2 is a DSP-based hardware board development
3 is an interface definition between boards.
4 is a picture of Skeleton assembly
5 is an algorithm design and implementation (configuration diagram)
6 shows the implemented algorithm - main processing function
7 shows the implemented algorithm - input processing selection (process mode)
8 and 9 show tag design and implementation
10 shows the implemented algorithm - input/output buffer processing function
11 and 12 show the implemented algorithm - preprocessing/postprocessing EQ function
13 shows the implemented algorithm - modulation DSP processing function;
14 is a general sound source type selection and transmission speaker Enable/Disable
15 is a communication control-carrier selection and modulation method selection communication function implementation
16 is a demodulation of a No Noise environment.
17 shows S/N < 0db environment demodulation
18 is a result of simultaneous transmission of a super directional sound source and a general audio sound source
19 is a control result of a modulation method of a super directional sound source;
20 is a result of transmitting a sound source (supercardioid/normal) by frequency of a carrier wave;
21 is a transmission result of adjusting the intensity of a carrier wave;
22A is a diagram illustrating a transmission/reception frequency domain of a sound wave communication system according to the related art.
22B is a diagram illustrating the configuration of a sound tag system using a super directional speaker according to an embodiment of the present invention.
22C is a diagram illustrating a frequency domain of a sound tag system using a super directional speaker according to an embodiment of the present invention.
22D is a diagram illustrating the configuration of a supercardioid speaker according to an embodiment of the present invention.
22E is a diagram illustrating the configuration of a receiving terminal according to an embodiment of the present invention.
23 is an expansion result of SOW frequency when a supercardioid speaker is applied
24 is a signal transmission and reception of Binary-CDMA with enhanced security function.
25 is a SOW signal in a multipath environment.
26 shows data reception through sound tag communication (sample version)
27 shows SoDAR Tag transmission and reception results
28 is a speaker output result
29 is a sound pressure and directivity angle test environment
30 is an actual data transmission/reception test environment;
31 is a product image
32 is a smartphone transmission setting and reception confirmation
33 is a result of receiving sound data in smartphone 2 (receiving)
34 is a measurement of the directional angle and sound pressure
이를 위해 본 출원인은 도 22a 내지 22e에서 도시한 바와 같은 사운드태그시스템을 개발한 바 있다.To this end, the present applicant has developed a sound tag system as shown in FIGS. 22A to 22E.
도 22a는 종래 기술에 따른 음파통신 시스템의 송수신 주파수 영역을 예시한 도면이다.22A is a diagram illustrating a transmission/reception frequency domain of a sound wave communication system according to the prior art.
종래 기술에 의한 사운드를 이용한 데이터 전송 방법은 사람중심 소리환경에서, 음파 송수신을 통한 가청영역 음향 송출을 하였다. The data transmission method using sound according to the prior art transmits sound in the audible region through sound wave transmission/reception in a human-centered sound environment.
사람의 가청 영역 주파수는 20Hz ~ 20kHz이다. 일반적인 스마트폰 스피커의 재생가능 주파수는 20Hz ~ 20KHz이고, 스마트폰 마이크의 수음가능 주파수는 20Hz ~ 22KHz를 사용한다. The frequency of the human hearing range is 20 Hz to 20 kHz. The reproducible frequency of a typical smartphone speaker is 20Hz ~ 20KHz, and the available frequency of a smartphone microphone is 20Hz ~ 22KHz.
기존 음파통신 시스템에서는 가청영역 중 잘 들리지 않는 영역, 주로 초음파 근접(near ultrasonic) 영역인 18kHz ~ 20kHz에서 데이터를 송수신 하였다. In the existing sound wave communication system, data was transmitted and received at 18 kHz to 20 kHz, which is a region that is difficult to hear among the audible region, mainly near ultrasonic.
하지만, 18kHz ~ 20kHz도 가청영역으로 다양한 소리가 존재하여 사운드 태그의 데이터 외 노이즈가 많아서, 인식률이 저하되는 종래 기술의 문제가 있었다. However, there is a problem in the prior art that the recognition rate is lowered because there are various sounds in the audible range of 18 kHz to 20 kHz, and there is a lot of noise other than the data of the sound tag.
도 22b는 본 출원인에 의해 개발된 초지향성 스피커를 이용한 사운드 태그 시스템의 구성을 예시한 도면이다.22B is a diagram illustrating the configuration of a sound tag system using a super-directional speaker developed by the present applicant.
본 발명의 일실시예의 의한 시스템은 일반적인 가청주파수 대역의 스피커 대신에 초음파 초지향성 스피커를 이용하여 변조(초음파 영역 예컨대, 40kHz) 음향을 송출하고 가청영역으로 음향을 수신 할 수 있는 사운드 태그(데이타) 전송에 관한 것이다. The system according to an embodiment of the present invention transmits a modulated (ultrasonic region, for example, 40 kHz) sound by using an ultrasonic super directional speaker instead of a speaker of a general audible frequency band and a sound tag (data) capable of receiving the sound in the audible region It's about transmission.
초지향성 스피커(100)는 빛처럼 소리를 조준해 보냄으로써 특정 지역에서만 소리를 들을 수 있도록 만든 스피커로서, 전시회장이나 버스정류장은 물론 시각장애인을 위한 안내시스템 등 활용범위가 무궁무진하다. 초지향성 스피커(100)는 소리신호를 변조한 후 초음파 신호에 실어 전달하는 특수용 스피커이다. 소리전달거리는 최대 300m로 일반스피커에 비하여 훨씬 멀다. The super
초음파란 음향 진동의 일종으로 사람이 들을 수 있는 범위 이상의 음파를 말한다. 가청 범위는 사람마다 다르지만 보통의 사람이 들을 수 있는 주파수는 20Hz에서 20kHz 정도이다. 따라서 초음파 기술에서는 보통 20kHz 이상의 주파수를 갖고있는 음파를 초음파라고 부른다.Ultrasound is a type of acoustic vibration and refers to sound waves that exceed the range that humans can hear. The range of hearing varies from person to person, but the frequency that the average person can hear is about 20Hz to 20kHz. Therefore, in ultrasonic technology, sound waves with a frequency of 20 kHz or higher are usually called ultrasonic.
초음파는 사람이 들을 수 있는 가청범위를 벗어나는 주파수 영역이기 때문에 전혀 들리지가 않는다. 그러나 초음파 빔이 공간을 통과할 때 공간의 고유속성(비선형성)에 의해 이 초음파는 예측 가능한 방향으로 왜곡되는 성질을 가지고 있다. 이러한 왜곡은 가청대역의 주파수 성분으로 바뀔 수가 있는데 이를 정확히 예측하여 정밀하게 조정하면 초지향성 스피커(100)로 이용할 수 있게 된다. Ultrasound is completely inaudible because it is in a frequency range that is outside the human audible range. However, when an ultrasonic beam passes through space, the ultrasonic wave has a property of being distorted in a predictable direction due to the intrinsic properties (non-linearity) of the space. This distortion can be changed to a frequency component of the audible band, and if it is accurately predicted and precisely adjusted, it can be used as the
초지향성 스피커(100)는 가청대역 이상의 초음파로부터 가청대역의 오디오 신호를 재생시키는 장치로, 초음파와 음파의 합성에 의한 첨단음향 소자이다. The
초음파가 가지는 직진성과 초음파 트랜스듀서가 가지는 평탄한 주파수 대역특성과 음향에너지 변환이 고효율이며, 고조파에 의한 음질저하가 없다. 또한 종래 스피커와 같은 기계적 공진에 의한 저역재생 대역의 한계가 없고, 스피커 시스템으로서 인클로저가 불필요하므로 종래의 스피커 시스템에 비해 음질향상과 대역특성의 향상, 고능률화가 가능하다. 더불어 전체 가청음역을 손쉽게 발생시킬 수 있는 장점과 특정 방향으로의 지향형이 매우 커 다양한 IT 분야에 적용이 가능하다. The straightness of the ultrasonic wave, the flat frequency band characteristic of the ultrasonic transducer, and the acoustic energy conversion are highly efficient, and there is no deterioration in sound quality due to harmonics. In addition, there is no limit to the low frequency reproduction band due to mechanical resonance as in the conventional speaker, and since an enclosure is unnecessary as a speaker system, it is possible to improve the sound quality, improve the band characteristics, and achieve high efficiency compared to the conventional speaker system. In addition, it can be applied to various IT fields because it has the advantage of easily generating the entire audible sound range and the orientation in a specific direction is very large.
초지향성 스피커(100)는 일반 스피커의 기능뿐만 아니라 초음파 영역으로의 디지털변조 및 증폭을 위한 추가 기능이 앰프(Amplifier)에 탑재되는 것이 필요하다. The super
수신단말기(200)는 초지향성 스피커(100)에서 송신한 신호를 수신하여 신호에 포함된 사운드 태그를 추출할 수 있도록 하는 장치로서, 대표적으로는 스마트폰일 것이나, 마이크로폰을 내장한정보를 처리할 수 있는 모든 정보통신기기, 데스크톱(Desktop), 태블릿컴퓨터(Tablet PC), 노트북(Note book), 넷북(Net book), 멀티미디어 단말기, 유선 단말기, 고정형 단말기, IP(Internet Protocol) 단말기, 휴대폰, PMP(Portable Multimedia Player), MID(Mobile Internet Device), 등 어떠한 형태의 정보통신 기기일 수 있다. The receiving
도 22c는 본 발명의 일 실시예에 따른 초지향성 스피커를 이용한 사운드 태그 시스템의 주파수 영역을 예시한 도면이다.22C is a diagram illustrating a frequency domain of a sound tag system using a super directional speaker according to an embodiment of the present invention.
본 발명에 의한 초지향성 스피커(100)는 일반스피커와 달리 비가청 영역(20kHz 이상)의 주파수를 반송파(예컨대, 40kHz)로 사용하며, 수신단말기(200)는 스마트폰인 경우 마이크의 수음 가능한 영역은 20~22kHz 이다. The
도 22c에서는 초지향성 스피커(100)에서 18kHz~20kHz 및 20kHz~22kHz대역을 사운드 태그 영역으로 하고, 40kHz를 반송파로 하는 것을 도시하였다. In FIG. 22C, 18 kHz to 20 kHz and 20 kHz to 22 kHz bands are used as the sound tag area, and 40 kHz is shown as the carrier wave in the
또한, 도 22c에서는 양측파대(DSB, Double Sideback Modulation) 방식 혹은 잔류측파대(VSB, Vestigial Sideband)를 도시하였으나, 단측파대(SSB, Single Sideback Modulation)를 배제하는 것은 아니다. In addition, although FIG. 22C illustrates a double-sideback modulation (DSB) method or a vestigial sideband (VSB) method, single-sideback modulation (SSB) is not excluded.
초지향성 스피커(100)에서 변조(Modulation)는 정보를 운반하기 위한 신호 반송파(Carrier)와 반송파의 진폭, 정보를 가진 정보신호(Message Signal) 등으로 이루어진다. In the
진폭변조된 신호를 푸리에 변환하여 주파수 영역에서 살펴보면, 반송주파수 만큼 상하로 주파수 천이된 똑같은 형태의 상측파대와 하측파대가 생성된다. When the amplitude-modulated signal is Fourier-transformed and viewed in the frequency domain, the upper and lower sidebands of the same shape are generated by frequency shifting up and down by the carrier frequency.
여러변조 기법중에서도 반송파의 진폭이 정보신호에 비례할 때, 정보를 상측파대(Upper SideBand)와 하측파대(Lower SideBand) 모두에 실어서 보내는 기법을 양측파대 변조(DSB : Double Sideback Modulation)라고 한다. Among the various modulation techniques, when the amplitude of the carrier wave is proportional to the information signal, the technique of transmitting information on both the Upper SideBand and the Lower SideBand is called Double Sideback Modulation (DSB).
단측파대(SSB, Single Sideback Modulation)는 스펙트럼 상에서 상측파대 또는 하측파대 중 1개 측파대 만을 전송하는 방식이다.SSB (Single Sideback Modulation) is a method of transmitting only one sideband among the upper sideband or the lower sideband on the spectrum.
잔류측파대(VSB, Vestigial Sideband) 진폭 변조 방식 중 SSB와는 달리, 한 쪽 측파대를 완전히 제거하지 않고, 그 일부분을 잔류시키고 그 나머지를 제거하여 전송시키는 변조방식이다. VSB (Vestigial Sideband) Among amplitude modulation methods, unlike SSB, it is a modulation method that does not completely remove one sideband, but leaves a part of it and removes the rest.
수신단말기(200)의 마이크에서는 일반적인 사운드태그의 가청영역(18~20kHz), 초음파 근접(near ultrasonic) 영역에 대한 수음은 기존 사운드 태그 방식과 큰 차이가 없다. 다만, 이 영역은 일반 가청음의 노이즈가 많이 존재한다. In the microphone of the receiving
본 발명의 일실시예에 의한 방식을 사용할 경우 타영역에 대하여는 필터링을 하고 20kHz~22kHz 영역을 대상으로 데이터를 취득할 경우 속도 및 신뢰도가 향상된다. When the method according to an embodiment of the present invention is used, the speed and reliability are improved when filtering is performed for other regions and data is acquired for the region of 20 kHz to 22 kHz.
도 22c에서는 초음파 근접 영역((18kHz~20kHz) 및 들리지 않는 가청영역(20kHz~22kHz)로 수음하는 경우를 둘다 도시하였다. 22c shows the cases of both the sound absorption in the near ultrasonic region ((18 kHz to 20 kHz) and the inaudible region (20 kHz to 22 kHz).
도 22d는 본 발명의 일 실시예에 따른 초지향성 스피커의 구성을 예시한 도면이다.22D is a diagram illustrating the configuration of a supercardioid speaker according to an embodiment of the present invention.
신호증폭부(110)는 신호의 출력을 증폭하고, 신호변조부(120)는 반송파(예컨대, 40kHz)에 사운드 태그 정보를 실어서 보낼 수 있도록 융합한다. The
상기 신호변조부(120)는 바람직하게는 복수의 반송파(예를 들어, 32kHz, 40kHz, 48kHz, 60kHz) 중 어느 하나를 선택할 수 있도록 해주는 반송 주파수 선택부, 복수의 변조방식(LSB, USB, MSB 등)중 어느 하나를 선택할 수 있도록 해주는 변조방식선택부를 포함한다.The
바람직하게는 상기 신호변조부는 반송파의 세기와 사운드 태그 정보가 되는 입력 음원인의 세기를 조정하여 가까이 또는 멀리까지, 낮은 출력 또는 높은 출력 중 선택이 가능하도록 신호세기조절부를 포함한다.Preferably, the signal modulator includes a signal strength adjuster to adjust the intensity of the carrier wave and the intensity of the input source that becomes the sound tag information to enable selection of a low output or a high output near or far.
본 발명에 의한 사운드 태그 전송방식에서는 아래의 주파수 영역으로 데이터를 전송할 수 있다.In the sound tag transmission method according to the present invention, data can be transmitted in the frequency domain below.
1. 20Hz ~ 18kHz : 일반 가청영역(들리는 데이터)을 이용하여 들리는 데이터를 전송1. 20Hz ~ 18kHz: Transmits audible data using normal audible range (heard data)
2. 18kHz ~ 20kHz : 잘 들리지 않는 가청영역으로 데이터를 전송2. 18kHz ~ 20kHz: Transmits data to the audible area that is hard to hear
3. 20kHz ~ 22kHz : 들리지 않는 가청영역으로 데이터를 전송3. 20kHz ~ 22kHz: Transmits data in the audible area
4. 상기 1항 & 2항, 또는 2항 & 3항의 조합4.
도 22c에서는 상기 4가지 방식 중에서 2 및 3 방식만을 도시한 바 있다. 22C shows only
주파수 조합부(130)는 상기 방식을 필요에 따라 조합하여 데이터 전송 주파수 범위를 확장하여 속도 및 신뢰도 향상하도록 한다. The
신호송출부(140)는 상기 변조 혹은 조합된 신호를 수신단말기(200)에 전송한다. The
상기 신호증폭부, 신호변조부, 주파수 조합부, 및 신호송출부는 후술하는 바와 같은 Skeleton형 통합 하드웨어로서 구현되어질 수 있다. The signal amplifying unit, signal modulating unit, frequency combining unit, and signal transmitting unit may be implemented as Skeleton-type integrated hardware as will be described later.
한편, 최신 스마트 폰 중 22kHz까지 재생 가능한 스피커가 설치된 폰이 있는데, 이러한 기능이 구현된 경우 상기 신호변조부(120)가 생략되어, 추가적인 하드웨어 없이도 20kHz ~ 22kHz 대역으로 양방향 통신(사운드 태그) 하도록 구현하는 것도 가능하다. On the other hand, among the latest smart phones, there is a phone equipped with a speaker capable of playing up to 22 kHz. When this function is implemented, the
도 22e는 본 발명의 일 실시예에 따른 수신단말기의 구성을 예시한 도면이다.22E is a diagram illustrating the configuration of a receiving terminal according to an embodiment of the present invention.
신호수신부(210)는 초지향성 스피커(100)의 신호송출부(140)에서 송출된 변조신호를 수신한다. The
신호분석부(220)는 수신된 변조신호 중, 정보가 들어있는 부분, 즉 사운드 태그 영역을 추출한다. 일반적인 사운드태그의 가청영역, 초음파 근접(near ultrasonic) 영역에 대한 수음은 기존 사운드 태그 방식과 큰 차이가 없으나, 20kHz~22kHz 영역을 대상으로 데이터를 취득할 경우, 타영역에 대하여는 필터링을 하고 20kHz~22kHz 영역을 대상으로 데이터를 취득하여 속도 및 신뢰도가 향상된다. The
신호처리부(230)는 신호분석부(220)에서 분석된 정보에 따라, 수신단말기의 다른 장치 예컨대, 디스플레이, 스피커, 통신부 등을 구동하여 정보를 처리하여 처리한다. The
수신단말기(200)가 스마트 디바이스인 경우, 신호수신부(210)는 수신단말기(200)의 마이크를 활용할 수 있다. 또한, 신호분석부(220) 및 신호처리부(230)는 백그라운드에서 구동하거나 활성화된 어플리케이션 프로그램(앱, App)의 기능으로 구현할 수 있다. When the receiving
Skeleton형 통합 하드웨어 제작 및 알고리즘 기능 통합 구현Skeleton-type integrated hardware production and algorithm function integration implementation
대중교통 승하차 환경을 고려한 하드웨어 시스템을 Skeleton형으로 개발.Developed a hardware system in Skeleton type considering the public transportation getting on and off environment.
더불어 핵심기술인 사운드 태그, 초지향성 스피커 및 SoDAR(Sound Detection & Ranging) 단위 기술을 이용한 승하차객의 유무 파악 기능, 초지향성 음원 및 오디오 음원의 동시/단일 음원 송출 기능, 초지향 사운드 태깅 기능, 일반 오디오 기반 사운드 태깅 기능을 구현 함.In addition, a function to determine the presence of passengers using key technologies such as sound tag, super directional speaker and SoDAR (Sound Detection & Ranging) unit technology, simultaneous/single sound transmission function of super directional sound source and audio sound source, super directional sound tagging function, general audio based Implemented sound tagging function.
각각의 하드웨어 요소들이 융합되어 제 기능을 낼 수 있도록 신호처리 알고리즘 및 시스템 통합운용 소프트웨어 기능을 구현 함.The signal processing algorithm and system integration operation software function are implemented so that each hardware element can be fused to perform its functions.
주요 기능 항목은 다음과 같음.The main function items are as follows.
- 초음파 영역의 사운드 태그 송신용 변조 및 수신 필터링/복조 등의 신호처리 기능.- Signal processing functions such as modulation and reception filtering/demodulation for transmission of sound tags in the ultrasonic domain.
- 가청 음파 영역의 사운드 태그 송신용 변조 및 수신필터링/복조 등의 신호처리 기능.- Signal processing functions such as modulation and reception filtering/demodulation for transmission of sound tags in the audible sound wave area.
- SoDAR를 통한 주변 환경/공간 인지 및 움직임 모니터링 기능.- Surrounding environment/space perception and movement monitoring function through SoDAR.
- SoDAR 및 환경/공간 인지 맵 기준으로 승객의 유무 파악.- Identification of the presence of passengers based on SoDAR and environment/spatial awareness maps.
- 초지향성 음원과 일반 오디오 음원 동시/단일 등 선택적 송출기능.- Optional transmission function such as simultaneous/single supercardioid sound source and general audio sound source.
(1) Skeleton형 통합 하드웨어 제작(1) Skeleton-type integrated hardware production
도 2는 DSP 기반의 하드웨어 보드 개발에 관한 그림이다.2 is a diagram of DSP-based hardware board development.
설계된 모듈화 개념의 보드와 인터페이스 구조에 따라서 코어 보드로 고급형인 DSP_SSP(SSP(DSP) 보드), 저가형인 FPGA_SSP(SSP(FPGA) 보드)를 개발 함High-end DSP_SSP (SSP (DSP) board) and low-cost FPGA_SSP (SSP (FPGA) board) are developed as core boards according to the designed modular concept board and interface structure.
알고리즘의 복잡성에 대한 유연한 구현, 통신 입력 및 음파 통신 단일화, 수신 알고리즘 구현을 위해 DSP_SSP 보드로 개발(추후 저가형으로 FPGA 기반의 기개발된 DSP_SSP 알고리즘을 포팅할 예정 임).Developed as a DSP_SSP board for flexible implementation of algorithm complexity, unification of communication input and sound wave communication, and implementation of a reception algorithm (we plan to port the already developed DSP_SSP algorithm based on low cost FPGA in the future).
입력 보드로는 MOD_ADC 보드가 아날로그 입력 처리 보드로 LINE-IN, BLE, SD 카드 입력에 대한 처리를 하고 있음.As an input board, the MOD_ADC board is an analog input processing board that processes LINE-IN, BLE, and SD card inputs.
마이크입력(MIC-IN)은 MOD_ADCmic 보드에서 입력처리하고 출력으로는 MOD_TAS 보드로 2채널을 지원하고 있으며 1채널은 초지향성, 다른 1채널은일반 오디오 출력으로 송출 됨.The microphone input (MIC-IN) is processed by the MOD_ADCmic board, and as an output, 2 channels are supported by the MOD_TAS board.
전원보드로 MOD_POW 보드가 개발되어 시스템 전체의 전원을 생성하며, 입력전압(12V ~ 48V) / 12V / 5V / 3.3V로 표준화된 전원을 생성 함.The MOD_POW board was developed as a power board to generate power for the entire system, and it generates standardized power with input voltage (12V ~ 48V) / 12V / 5V / 3.3V.
도 3은 보드간 인터페이스 정의에 관한 것이다.3 is related to the definition of an interface between boards.
인터페이스는 디지털을 기반으로 함.The interface is digital based.
보드간의 음원 데이터 입출력은 I2S 통신이 담당을 하고, 각각 모듈 보드 제어를 위한 I2C 통신으로 수행.I2S communication is in charge of input/output of sound source data between boards, and I2C communication is used to control each module board.
GPIO 등으로 각종 상태 등의 정보들을 서로 주고 받으며, 모든 핀 배치는 그림과 같이 보드 모두가 각각 Left / Right Pin Array로 정의하고 공유되어 짐.Information such as various statuses is exchanged with each other through GPIO, etc. All pin assignments are defined and shared by all boards as Left / Right Pin Array as shown in the figure.
추후 I2S, I2C, GPIO 맵을 맞추면 보드간의 업데이트가 가능.If you match the I2S, I2C, and GPIO maps later, you can update between boards.
도 4는 Skeleton 조립 사진이다.4 is a photograph of Skeleton assembly.
각각 보드로 만들어진 모듈은 그림과 같이 Skeleton으로 조립 됨.Each module made of board is assembled with Skeleton as shown in the figure.
라즈베리파이의 경우는16bit I2S 송출이 가능함으로 라즈베리파이가 가지고 있는 주변 장치 소스를 활용하여 또 다른 입력장치가 가능.In the case of Raspberry Pi, 16bit I2S transmission is possible, so another input device is possible by utilizing the source of the peripheral device of the Raspberry Pi.
더불어 I2C 통신, UART 통신으로 Manager의 역할로써 활용되어짐.In addition, it is used as a role of Manager through I2C communication and UART communication.
이후에는 버스 시스템에 맞추어 개발된 통합보드를 제어 및 관리를 수행하는 Manager 역할로 개발되어질 예정임.After that, it will be developed as a manager role that controls and manages the integrated board developed for the bus system.
(2) 알고리즘 기능 통합 구현(2) Implementation of algorithm function integration
도 5는 알고리즘 설계 및 구현(구성도)도이다..5 is an algorithm design and implementation (configuration diagram) diagram.
본 구성은 구현된 알고리즘의 블록도로 입력으로는 MOD_ADC 보드(종합 ADC 보드)의 Line-in 입력, MOD_ADCmic 보드(마이크 어레이 보드)의 Mic-In가 있음.This configuration is a block diagram of the implemented algorithm. As inputs, there are Line-in input of MOD_ADC board (comprehensive ADC board) and Mic-In of MOD_ADCmic board (microphone array board).
통신을 위한 UART 통신이 있고 출력으로는 MOD_TAS 보드(TAS 출력 보드)로의 지향성 음원 출력(Directional SPK)과 일반 오디오 음원 출력(General SPK)로 이루어짐.There is UART communication for communication, and output consists of directional sound source output (Directional SPK) to MOD_TAS board (TAS output board) and general audio sound source output (General SPK).
음파 통신인 Tag는 2가지 형태로 이루어지는데 하나는 SoDAR의 방식으로 Tag를 송출 및 수신을 통해 전방에 승객의 유무를 확인하며, 또 하나는 UART 통신을 통해 들어온 버스의 위치나 정류장 정보 등을 받아 소리 음원에 Tag를 실어 탑승한 승객에게 데이터를 전송하게 됨.The tag, which is a sound wave communication, consists of two types. One is the SoDAR method, which sends and receives the tag to check the presence of passengers in front, and the other receives the bus location or bus stop information through UART communication. Data is transmitted to passengers on board by loading the tag on the sound source.
프로세스 모드는 Line-In을 입력 또는 Mic-In 입력, 그리고 생성된 Tag 기반으로 초음파 영역으로 변환 또는 일반 음원 영역으로 송출하게 됨.In the process mode, line-in input or mic-in input and generated tag are converted into ultrasonic area or transmitted to general sound source area.
초음파인 반송파(Carrier)는 주파수에 따른 지향성의 특성을 고려하여 32kHz / 40 kHz / 48 kHz / 60 kHz를 선택할 수 있으며, 변조 방식도 LSB(Lower Side Band) / USB(Upper Side Band) / MSB(Mixed Side Band)을 선택할 수 있음.For carrier wave, which is an ultrasonic wave, 32 kHz / 40 kHz / 48 kHz / 60 kHz can be selected in consideration of the directivity characteristics according to frequency, and the modulation method is LSB (Lower Side Band) / USB (Upper Side Band) / MSB ( Mixed Side Band) can be selected.
반송파의 세기와 입력 음원의 세기를 조정하여 가까이 또는 멀리까지, 낮은 출력 또는 높은 출력으로 소리를 보낼 수 있게 함.By adjusting the strength of the carrier wave and the strength of the input source, it is possible to send sound near or far, with low or high output.
즉, 작은 소리를 멀리까지 보낼지, 큰 소리를 가까이 보낼 지 등을 환경과 상황에 따라 선택할 수 있게 하였음.In other words, it is possible to select whether to send a small sound far away or a large sound close according to the environment and situation.
더불어 출력 스피커도 Enable / Disable이 가능하게 하여 일반 음원을 큰소리로 송출하거나, 지향성 음원을 특정 영역으로만 보낼 수 있는 등을 선택할 수 있게 하였음.In addition, the output speaker is also enabled/disabled so that it is possible to select whether to transmit a general sound source loudly or to transmit a directional sound source only to a specific area.
반송파의 주파수/세기, 입력 음원의 세기, 출력 스피커 Enable/Disable 등을 선택할 수 있게 하여 버스 내외 환경에 맞추어 설정을 할 수 있게 함.It allows you to select the frequency/strength of carrier wave, strength of input source, enable/disable of output speaker, etc.
도 6은 구현된 알고리즘으로 메인 처리 함수를 보여준다.6 shows the main processing function with the implemented algorithm.
입/출력 버퍼 처리 함수 (_INTF_ReceiveAudioData(), _INTF_SendAudioData())와 전처리/후처리 EQ 함수(_PREP_PreprocessAudioData(), _PSTP_PostprocessAudioData()), 그리고 초지향성 음원을 생성하는 변조 DSP 처리 함수(_MODU_AudioData())로 메인 처리 함수(_Process- Main())로 구성.Input/output buffer processing functions (_INTF_ReceiveAudioData(), _INTF_SendAudioData()), pre-processing/post-processing EQ functions (_PREP_PreprocessAudioData(), _PSTP_PostprocessAudioData()), and modulation DSP processing functions (_MODU_AudioData()) that generate a supercardioid sound source are main. Consists of a processing function (_Process-Main()).
LibAUD_INTF/PREP/MODU/PSTP_xx의 형태로 두어 Library 형태로 설계 및 구현.It is designed and implemented in the form of a library by putting it in the form of LibAUD_INTF/PREP/MODU/PSTP_xx.
입/출력 버퍼 처리 함수는 DSP 신호 처리를 할 수 있게 입출력을 공통으로 맞추는 작업을 수행.The input/output buffer processing function performs the task of aligning the input/output in common so that DSP signal processing can be performed.
전처리 EQ 함수는 입력 받은 20~20kHz의 가청음에 필요한 음성 혹은 배경 주파수만을 선택할 수 있도록 EQ 작업을 수행하고, 후처리 EQ 함수는 생성된 초지향성 음원을 초음파 스피커의 응답 특성을 고려하여 자연스러운 음을 만들 수 있도록 EQ 작업을 수행 함.The pre-processing EQ function performs the EQ work so that only the voice or background frequency required for the received 20-20 kHz audible sound can be selected, and the post-processing EQ function creates a natural sound by considering the response characteristics of the ultrasonic speaker with the generated super directional sound source. EQ work to make it happen.
변조 DSP 신호 처리 함수는 각각의 반송파 주파수/세기, 음원 세기, 변조 방식 등의 조건에 맞추어 원하는 지향성 음원을 생성하며, 일반 음원을 지향성 스피커에 동기를 맞추어 생성하여 지형성 음원과 일반 음원을 동시에 송출 시 자연스럽게 연결이 가능하도록 함.The modulation DSP signal processing function generates a desired directional sound source according to the conditions such as each carrier frequency/strength, sound source strength, modulation method, etc. Allows for a natural connection.
도 7은 본 발명에 따라 구현된 알고리즘으로 입력 처리 선택(프로세스 모드)을 보여준다.7 shows input processing selection (process mode) with an algorithm implemented in accordance with the present invention.
입력 처리는 메인 처리 함수(LibAUD_ProcessMain()) 함수에 들어가기 전에 입력 처리 모드를 선택할 수 있도록 모드화 설계 및 구현 함.Input processing is designed and implemented as a modding mode so that the input processing mode can be selected before entering the main processing function (LibAUD_ProcessMain()).
입력은 크게 Line-In 입력(일반 ADC 입력 - Line-In, BLE, SD 등의 음원), Mic-In 입력, Tag 입력으로, Tag는 타이머에 의해 주기적으로 생성되는 SoDAR용 Tag와 사운드 태그를 통해 송신할 데이터가 수신되면 생성되는 CDMA용 Tag로 나누어짐.Inputs are largely Line-In input (general ADC input - sound sources such as Line-In, BLE, SD), Mic-In input, and Tag input. When data to be transmitted is received, it is divided into CDMA tags.
입력 처리 모드로는 Line-In 모드 즉, 녹음된 음원을 송출할 때 사용되며, Mic-In 모드, 즉 마이크로 입력된 음성을 송출할 때 사용되며, 또한 Tag 혼합 모드는 녹음된 음원과 Tag를 혼합하여 송출할 때 사용됨.As the input processing mode, Line-In mode, that is, used to transmit the recorded sound source, Mic-In mode, that is, used to transmit the voice input by the microphone, and the Tag mixing mode, mixes the recorded sound source with the tag. used when sending
안내 방송은 Line-In 모드로 송출이 되며, 특정 정거장 정보를 Tagging화하여 안내 방송을 할 때에는 Tag 혼합 모드로 송출됨(버스의 사용 환경에 맞추어 입력 처리 모드를 변경하여 사용되어질 예정).Announcements are sent in Line-In mode, and when announcements are made by tagging specific station information, they are sent in tag mix mode (to be used by changing the input processing mode according to the bus usage environment).
도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 Tag 설계 및 구현을 보여준다.8 and 9 show the tag design and implementation according to the present invention.
Tag용 SOW(Sinusoidal Orthogonal Waveform)를 결정하기 위하여 현재 보편화되어 사용 중인 안드로이드 폰의 음향 입출력 특성을 조사함.In order to determine SOW (Sinusoidal Orthogonal Waveform) for tag, we investigated the audio input/output characteristics of Android phones that are currently in use.
갤럭시 시리즈의 경우 48kHz가 한계 요소이고, ThinQ 시리즈의 경우는 본 개발의 주파수와 동일하게 192kHz로 사용이 가능함을 확인.In the case of the Galaxy series, 48 kHz is the limiting factor, and in the case of the ThinQ series, it is confirmed that it can be used at 192 kHz, the same as the frequency of this development.
SOW Data의 개수는 192개로 두어 1ms를 1bit로 설정(추후 속도 등을 위해서는 96EA를 두어 500us/bit 처리가 가능)(1ms 주기로 메인 처리 함수를 수행하고 있어 안정된 알고리즘 구현을 위해 192EA/bit로 1bit/ms에 맞춤).The number of SOW Data is set to 192 and 1ms is set to 1bit (for speed, etc., 96EA can be placed for 500us/bit processing) (The main processing function is performed at 1ms cycle, so 192EA/bit is 1bit/bit for stable algorithm implementation) fit to ms).
초기 설계 시에 75 EA @ 48kHz의 경우 640 Hz의 기본 주파수를 가지고 bit당 25ms, byte당200ms, 초당 5Bytes를 전송하였으나 현 제안하는 192EA @ 192kHz, 48EA @ 48kHz는 기본 주파수를 1kHz로 가짐.In the initial design, 75 EA @ 48kHz had a basic frequency of 640 Hz and transmitted 25ms per bit, 200ms per byte, and 5Bytes per second, but the currently proposed 192EA @ 192kHz, 48EA @ 48kHz has a basic frequency of 1kHz.
비트당 16ms, 바이트당 128ms, 초당 약 7.81Bytes를 전송할 수 있음.It can transmit 16ms per bit, 128ms per byte, about 7.81Bytes per second.
192kHz는 ORDER는 0~47로 총 48개의 ORDER 개수를 가짐.192kHz has a total of 48 ORDERs from 0 to 47.
192kHz 간의 통신은 0~47로 500Hz~24kHz의 SOW 주파수가 최적임을 확인하였으며, 48kHz와의 통신에서는 0~23으로 500Hz~12kHz의 SOW 주파수를 가짐.For communication between 192kHz, it was confirmed that the SOW frequency of 500Hz~24kHz is optimal for 0~47, and it has a SOW frequency of 500Hz~12kHz with 0~23 for communication with 48kHz.
비가청영역은 192kHz 기반은 18k~22kHz를, 48kHz 기반은 10kHz~12kHz를 사용하며 Base를 12kHz로 두어 48kHz와 192kHz의 통신 ID를 인식 함.In the inaudible area, 18k~22kHz is used for 192kHz base, 10kHz~12kHz is used for 48kHz base, and communication ID of 48kHz and 192kHz is recognized by setting the base to 12kHz.
도 10은 본 발명에 따라 구현된 알고리즘의 입/출력 버퍼 처리 함수를 보여준다.10 shows an input/output buffer processing function of an algorithm implemented according to the present invention.
입력 버퍼 처리 함수는 2개의 소스 중 선택하여 처리를 하게 됨.The input buffer processing function selects from two sources to process.
소스 0(INSrc0), 소스 1(INSrc1)의 각각 Mono(Left만 또는 Left / Right Mixed) 처리 또는 두 소스간의 Mixed 처리로 선택되어 구성되어짐.Source 0 (INSrc0) and source 1 (INSrc1) are each selected as Mono (Left only or Left / Right Mixed) processing or Mixed processing between two sources.
Line-In 모드와 Mic-In 모드는 Mono 처리로 버퍼링되고 Tag 혼합 모드는 혼합 비율을 갖는 Mixed 처리로 입력 버퍼에 저장됨.Line-In mode and Mic-In mode are buffered as Mono processing, and Tag mixing mode is stored in the input buffer as Mixed processing with mixing ratio.
도 11 및 도 12는 본 발명에 따라 구현된 알고리즘의 전처리/후처리 EQ 함수를 보여주며, 도 11은 처리함수의 구성을, 도 12는 구현된 EQ 알고리즘 및 시뮬레이션 툴을 보여준다.11 and 12 show the pre-processing/post-processing EQ function of the algorithm implemented according to the present invention, FIG. 11 shows the configuration of the processing function, and FIG. 12 shows the implemented EQ algorithm and simulation tool.
입력 음원의 변조 전에 전처리로 EQ 기능을 수행하고, 출력 전에 변조 후의 후처리로 EQ 처리 됨.EQ function is performed as a pre-processing before modulation of the input source, and EQ is processed as a post-processing after modulation before output.
EQ 필터는 총 5개로 설정이 가능하며, LPF((Low Pass Filter), HPF(High Pass Filter), BPF(Band Pass Filter), APF, Notch Filter, Peaking EQ, Shelf EQ 등 9개 종류로 설정이 됨.A total of 5 EQ filters can be set, including 9 types including LPF (Low Pass Filter), HPF (High Pass Filter), BPF (Band Pass Filter), APF, Notch Filter, Peaking EQ, and Shelf EQ. being.
Python으로 제작된 시뮬레이션 툴로 미리 EQ 성능을 확인한 후 실제 개발에 적용될 수 있도록 구현함.It is implemented so that it can be applied to actual development after checking the EQ performance in advance with a simulation tool made in Python.
도 13은 본 발명에 따라 구현된 알고리즘의 변조 DSP 처리 함수를 보여준다.13 shows a modulation DSP processing function of an algorithm implemented in accordance with the present invention.
변조 DSP 처리 함수에는 32kHz, 40kHz, 48kHz, 60kHz 중 선정된 반송파로, LSB(Low-Side Band), USB(Upper-Side Band), MSB(Mixed-Side Band) 중 선정된 변조 방식으로 지향성 음원 데이터로 재 생성함.The modulation DSP processing function includes a carrier wave selected among 32 kHz, 40 kHz, 48 kHz, and 60 kHz, and directional sound source data using a modulation method selected among LSB (Low-Side Band), USB (Upper-Side Band), and MSB (Mixed-Side Band). recreated with
도 14는 본 발명에서 일반 음원 종류 선정 및 송출 스피커 Enable/Disable을 보여준다.14 shows selection of a general sound source type and Enable/Disable of a transmission speaker in the present invention.
전처리 EQ, 변조, 후처리 EQ로 생성된 출력 음원에서 지향성 스피커는 Left 스피커에서 송출 되고, 일반 음원은 Right로 송출됨.In the output sound source created by pre-processing EQ, modulation, and post-processing EQ, the directional speaker is transmitted from the left speaker, and the general sound source is transmitted to the right.
그 중 일반 음원은 변조 처리 시에 동기화 맞추어진 PROCed 음원이 일반적이나, 경우에 따라서 MIC의 직접 출력, TAG의 직접 출력 등의 옵션 선택이 가능.Among them, the general sound source is a PROCed sound source synchronized with modulation processing, but in some cases, options such as direct output of MIC and direct output of TAG can be selected.
더불어 송출 스피커 Enable / Disable을 통해서 초지향 스피커만 송출, 일반 스피커만 송출, 또는 둘다 송출 할 수 있도록 함.In addition, it is possible to transmit only the super-directional speaker, only the general speaker, or both through the transmission speaker Enable / Disable.
도 15는 본 발명에서 통신 제어에 관한 것으로, 반송파 선택 및 변조 방식 선택 통신 기능 구현과정을 보여준다.15 is related to communication control in the present invention, and shows a process of implementing a carrier selection and modulation method selection communication function.
기본적인 UART 통신을 이용하여 반송파 선택(“°a”±: 40kHz, “°b”±: 48kHz, “°c”±60kHz, “°q”±: 32kHz), 변조 방식 선택(l : LSB, u : USB, m : MSB) 등을 선택 할 수 있도록 함.Select carrier using basic UART communication (“°a”±: 40kHz, “°b”±: 48kHz, “°c”±60kHz, “°q”±: 32kHz), modulation method selection (l : LSB, u : USB, m : MSB), etc. can be selected.
기타로“°t”±는 DRC(Dynamic Range Control) 기능 온/오프 Toggle하고, “°-“°/”±=”±(“°+”±의 Shift는 누르지 않은 키보드 문자)로 입력 음원의 볼륨을 감소 / 증가시킴.For guitar, “°t”± toggles the DRC (Dynamic Range Control) function on/off, and “°-“°/”±=”± (“°+”± is a keyboard character not pressed) of the input source. Decrease/increase the volume.
반송파의 세기는 “°[“°/ ”±]”±로 감소 및 증가.The strength of the carrier wave decreases and increases by “°[“°/ ”±]”±.
“°1”±은 지향성 스피커만, “°2”±는 일반 스피커만, “°3”±은 두개의 스피커를 On하여 출력하고, “°0”±는 모든 스피커 Off시킴.“°1”± turns on only directional speakers, “°2”± turns on normal speakers only, “°3”± turns on and outputs two speakers, and “°0”± turns off all speakers.
통신 등을 통해 다양하게 제어를 수행함으로써 버스 내외 환경 및 사용자 시나리오에 맞추어 다양하게 입/출력 제어 및 처리 제어가 가능하게 됨.By performing various controls through communication, etc., various input/output control and processing control are possible according to the environment inside and outside the bus and user scenarios.
(3) Android 기반 사운드 태그용 SDK 기능 및 CDMA 기반 보안 기능 구현(3) Implementation of SDK function for Android-based sound tag and CDMA-based security function
아래의 표 1과 같이 사운드 태그용 SDK 기능을 정의 하고 구현 함Define and implement SDK functions for sound tags as shown in Table 1 below
SOUND_TONE_2,
SOUND_TONE_3,
SOUND_TONE_4,
SOUND_TONE_5,
SOUND_TONE_6,
SOUND_TONE_7,
SOUND_TONE_8,
SOUND_TONE_9,
SOUND_TONE_10,
SOUND_TONE_11,
SOUND_TONE_12,
SOUND_TONE_13,
SOUND_TONE_14,
SOUND_TONE_15
SoundToneNum_t;
enum SoundDataRate
SOUND_DATA_RATE_40bps,
SOUND_DATA_RATE_80bps,
SOUND_DATA_RATE_120bps,
SOUND_DATA_RATE_160bps,
SOUND_DATA_RATE_200bps,
SoundDataRate_t;
enum CdmaMuxNum
CDMA_MUX_2 = 2,
CDMA_MUX_3,
CDMA_MUX_4,
CDMA_MUX_5,
CDMA_MUX_6,
CDMA_MUX_7,
CDMA_MUX_8,
CDMA_MUX_9,
CDMA_MUX_10,
CDMA_MUX_11,
CDMA_MUX_12,
CDMA_MUX_13,
CDMA_MUX_14,
CDMA_MUX_15,
CDMA_MUX_16,
CdmaMuxNum_t;
enum Error
RX_SUCCESS = 1,
RX_BIT_ERROR,
RX_LOW_SNR,
Error_t;enum SoundToneNum
SOUND_TONE_2,
SOUND_TONE_3,
SOUND_TONE_4,
SOUND_TONE_5,
SOUND_TONE_6,
SOUND_TONE_7,
SOUND_TONE_8,
SOUND_TONE_9,
SOUND_TONE_10,
SOUND_TONE_11,
SOUND_TONE_12,
SOUND_TONE_13,
SOUND_TONE_14,
SOUND_TONE_15
SoundToneNum_t;
enum SoundDataRate
SOUND_DATA_RATE_40bps,
SOUND_DATA_RATE_80bps,
SOUND_DATA_RATE_120bps,
SOUND_DATA_RATE_160bps,
SOUND_DATA_RATE_200bps,
SoundDataRate_t;
enum CdmaMuxNum
CDMA_MUX_2 = 2,
CDMA_MUX_3,
CDMA_MUX_4,
CDMA_MUX_5,
CDMA_MUX_6,
CDMA_MUX_7,
CDMA_MUX_8,
CDMA_MUX_9,
CDMA_MUX_10,
CDMA_MUX_11,
CDMA_MUX_12,
CDMA_MUX_13,
CDMA_MUX_14,
CDMA_MUX_15,
CDMA_MUX_16,
CdmaMuxNum_t;
enum Error
RX_SUCCESS = 1,
RX_BIT_ERROR,
RX_LOW_SNR,
error_t;
SoundToneNum_t SoundToneNum)
사운드태그 기능을 설정하고 초기화한다.
스마트폰의 오디오입력장치를 할당받아 초기화 하며 핸들을 리턴한다.
입력변수는 허용가능한 사운드태그 음파통신의 DataRate와 음파통신의 tone의 개수를 설정한다. HANDLE sTag initSoundTag(SoundDataRate_t SoundDataRate,
SoundToneNum_t SoundToneNum)
Set the sound tag function and initialize it.
It receives and initializes the audio input device of the smartphone and returns a handle.
The input variable sets the allowable Sound Tag DataRate and the number of tones in the sound wave communication.
콜백형태의 함수로 오디오입력장치로부터 사운드태크 음파신호가 들어오면
demodulation하여 Size의 데이터를 ReceivedData버퍼에 저장한다. Error_t GetReceive(HANDLE sTag, unsigned char *ReceivedData, int Size)
When a sound tag sound wave signal is received from an audio input device as a function of callback type,
It demodulates and stores the size data in the ReceivedData buffer.
현재 설정된 DataRate를 얻어온다. SoundDataRate_t GetDataRate(HANDLE sTag)
Retrieves the currently set DataRate.
입력으로 자신의 CdmaMuxId를 입력하면 자신의 ID와 같은 데이터만 수신할 수 있게 함. SetCdmaId(HANDLE sTag, CdmaMuxNum_t CdmMuxId)
If you input your own CdmaMuxId as input, you can receive only the same data as your ID.
유저데이터(송신, 버스 정류정, 버스 번호등 ) 는 PSEUDO RANDOM코드로 16배로 spreading 되고 Binary-CDMA로 부터 생성된 비트스트림을 SOW에 대응하는 Wave form에 맵핑하여 음파신호를 생성, 수신동기화를 위해 프리앰블(preamble)을 구성함.User data (transmission, bus rectification, bus number, etc.) is spread 16 times with PSEUDO RANDOM code, and the bitstream generated from Binary-CDMA is mapped to the waveform corresponding to SOW to generate sound wave signals for synchronization of reception Constructs a preamble.
시작 동기화를 위한 시그널 : SOW로 생성된 음파신호는 다른 대역과의 혼선 및 Near Ultra Sonic 음파대역을 최적으로 활용하기 위해 위상반전이 일어나지 않도록 설계하며, Auto Correlation의 값이 sharp할 수 있도록 패턴을 결정함.Signal for start synchronization: The sound wave signal generated by SOW is designed not to cause phase inversion in order to optimally utilize the Near Ultra Sonic sound wave band and crosstalk with other bands, and the pattern is determined so that the Auto Correlation value can be sharp. box.
시뮬레이션을 통해 수신된 신호의 Auto Correlation의 값이 여러 샘플에서 비슷한 값을 가지며 이는 STO(Sampling Timing Offset)을 발생시키며 STO를 보상해야 함을 알게 됨.Through simulation, the value of Auto Correlation of the received signal has a similar value in several samples, which causes STO (Sampling Timing Offset), and STO needs to be compensated.
STO를 보상하여 수신된 음파신호를 Demodulation하였으며 그림 15의 'ZERO power'의 크기가 송신된 '0'비트스트림 구간에서 에너지가 존재함을 알 수 있고 'ONE power'의 그래프는 '1'의 비트스트림 구간이 에너지가 존재함.The received sound wave signal was demodulated by compensating for STO, and it can be seen that energy is present in the '0' bitstream section where the magnitude of 'ZERO power' in Figure 15 is transmitted, and the graph of 'ONE power' shows the bit of '1' The stream section has energy.
시뮬레이션을 통해 본 과제에서 제안한 Binary-CDMA와 SOW기반의 음파통신이 화이트노이즈환경에 S/N < 0dB로 노이즈가 신호보다 더 센 곳에서도 수신할 수 있음을 보임.Through simulation, it is shown that the Binary-CDMA and SOW-based sound wave communication proposed in this project can receive even where the noise is stronger than the signal with S/N < 0dB in a white noise environment.
도 16은 본 발명에서 No Noise환경의 Demodulation을, 도 17은 S/N < 0db 환경 Demodulation을 보여준다. 16 shows demodulation in a No Noise environment in the present invention, and FIG. 17 shows demodulation in an S/N < 0db environment.
(4) 통합 기능 검증 및 성능 확인(4) Integrated function verification and performance verification
Skeleton으로 구성된 하드웨어 및 기능 구현된 알고리즘, 통신 소프트웨어 기반으로 승하차 조건의 통합 기능을 검증하고 성능을 확인.Based on the hardware and function implemented algorithm and communication software composed of Skeleton, the integrated function of boarding and disembarking conditions is verified and performance is verified.
기능 및 성능을 확인할 수 있는 테스트용 모니터링 프로그램을 제공하여 가시적으로 볼 수 있도록 함.It provides a monitoring program for testing that can check the function and performance so that you can see it visually.
통합 기능 검증Integration functional verification
가. 초음파/가청 음파 영역의 사운드 태그의 송신 및 수신go. Transmission and reception of sound tags in the ultrasonic/audible acoustic field
도 18은 본 발명에서 초지향성 음원과 일반 오디오 음원의 동시 송출 결과를 보여준다.18 shows a result of simultaneous transmission of a super directional sound source and a general audio sound source in the present invention.
본 결과는 초지향성 음원 송출과 일반 오디오 음원 송출이 동시에 동기가 맞게 송출되는 것을 보여 줌.This result shows that the transmission of the super-directional sound source and the transmission of the general audio source are simultaneously transmitted in synchronization.
동시 송출 시 동기가 맞지 않으면 하울링 등이 발생하나, 본 개발에서는 변조 처리에 동기를 맞춘 일반 음원을 생성하여 송출함으로써 하울링 등이 없는 자연스러운 음원을 재생.Howling occurs if synchronization is not met during simultaneous transmission. However, in this development, a natural sound source without howling is reproduced by generating and transmitting a general sound source synchronized with modulation processing.
도 19는 본 발명에서 초지향성 음원의 변조 방식 제어 결과를 보여준다.19 shows a result of controlling a modulation method of a supercardioid sound source in the present invention.
본 결과는 변조 방식(LSB, USB, MSB) 선택에 따른 FFT 특성 결과를 보여줌.This result shows the FFT characteristic results according to the modulation method (LSB, USB, MSB) selection.
반송파 기준으로 Lower / Upper / Mixed로 나타남을 알 수 있으며, 전달력이 필요한 일반 음성은 LSB로, 자연스러운 음향은 USB로, 강한 세기가 필요한 음원은 MSB로 선정되어 송출되어 짐.It can be seen that it appears as Lower / Upper / Mixed based on the carrier wave. Normal voice that needs transmission is selected as LSB, natural sound is USB, and sound source that requires strong intensity is selected and transmitted as MSB.
도 20은 본 발명에서 반송파의 주파수별 음원(초지향성/일반) 송출 결과를 보여준다.20 shows the transmission result of the sound source (supercardioid/normal) for each frequency of the carrier in the present invention.
본 결과는 반송파의 주파수(32/40/48/60kHz)에 따른 송출 특성을 보여줌.This result shows the transmission characteristics according to the carrier frequency (32/40/48/60kHz).
고주파수의 반송파일수록 지향성을 가지므로, 다양한 버스 환경과 사용 시나리오에 맞추어 반송파 주파수가 선정되어 사용됨.Since the carrier file of high frequency has directivity, the carrier frequency is selected and used according to various bus environments and usage scenarios.
도 21은 본 발명에서 반송파의 세기 조정 송출 결과를 보여준다.21 shows a result of transmitting the intensity of a carrier wave in the present invention.
본 결과는 반송파의 세기 조정과 입력 음원의 세기 조정 중 반송파 세기 조정을 보여줌.This result shows the carrier strength adjustment during the adjustment of the strength of the carrier and the strength of the input source.
입력 음원의 경우는 약 1V 정도의 레벨의 차이에서도 작동하는 것 또한 확인 함.In the case of an input source, it is also confirmed that it works even with a level difference of about 1V.
도 22 및 도 23은 본 발명에서 초지향성 스피커 적용 시 SOW 주파수의 확장 결과를 보여주되, 도 22는 본 발명이 적용되는 사운드태크 시스템의 기본개념도이고, 도 23은 초지향 스피커 송출 / 일반 스피커 송출 시 주파수별 마이크 입력 특성을 보여준다.22 and 23 show the results of expansion of the SOW frequency when the super directional speaker is applied in the present invention, FIG. 22 is a basic conceptual diagram of the sound tag system to which the present invention is applied, and FIG. It shows the microphone input characteristics for each frequency.
본 결과는 초지향성 스피커와 일반 스피커에서 SOW를 주파수별로 송출하고 이를 스마트폰에서 마이크 수신된 FFT에 대한 결과를 보여 줌.This result shows the results of FFT received from a smartphone by transmitting SOW by frequency from a supercardioid speaker and a general speaker.
마이크에서는 22kHz까지 수신이 되며, 16kHz의 송출 시에는 변조 신호는 24kHz(40 - 16 = 24kHz)이므로 변조신호가 일반화 된 16kHz만 수신됨.The microphone receives up to 22 kHz, and when transmitting at 16 kHz, the modulated signal is 24 kHz (40 - 16 = 24 kHz), so only the normalized 16 kHz modulated signal is received.
이러한 현상은 18kHz 미만까지 나타나며 18kHz 이상 24KHz미만의 경우에는 변조 신호도 함께 나타남.This phenomenon appears up to less than 18kHz, and in the case of 18kHz or more and less than 24KHz, the modulated signal is also displayed.
18kHz~20kHz와 20kHz~22kHz의 경우에는 일반화된 신호와 변조 신호의 위치가 서로 상반됨을 알 수 있으며 일반 스피커와의 스위칭으로 사용시에는 18kHz~22kHz 수신은 물론 SOW 구분까지 가능해 짐.In the case of 18kHz~20kHz and 20kHz~22kHz, it can be seen that the positions of the generalized signal and the modulated signal are opposite to each other.
22kHz~24kHz에서는 일반 스피커로 구현되지 않은 주파수 영역으로 초지향성 스피커로 구현이 가능해져 일반 가청 주파수뿐만 아니라 24kHz까지 적용이 가능해짐을 알 수 있음.From 22kHz to 24kHz, it can be seen that it can be implemented as a super directional speaker in a frequency range that is not implemented by a general speaker, so that it can be applied to not only the general audible frequency but also 24kHz.
도 24는 본 발명에서 보안 기능이 강화된 Binary-CDMA 적용 신호 송수신도이다.24 is a signal transmission/reception diagram of Binary-CDMA with enhanced security function in the present invention.
Binary-CDMA를 사용하여 데이터를 spreading하여 SOW를 송신하였으며 DAC를 통한 전기신호는 DSP처리하여 생성한 신호와 같음을 알 수 있음.SOW was transmitted by spreading data using Binary-CDMA, and it can be seen that the electrical signal through the DAC is the same as the signal generated by DSP processing.
음파신호발생기와 마이크를 통해 얻은 음파신호는 음파채널의 특성과 스피커 마이크의 특성과 관련하여 왜곡이 일어났고 멀티패스가 가장 중요한 왜곡 요인임을 알 수 있음.The sound wave signal obtained through the sound wave signal generator and microphone was distorted in relation to the characteristics of the sound wave channel and the speaker and microphone, and it can be seen that multipath is the most important distortion factor.
도 25는 본 발명에서 멀티패스 환경에서의 SOW 신호도이다.25 is an SOW signal diagram in a multipath environment in the present invention.
멀티패스가 적은 환경은 비교적 음파의 amplitude가 일정하나 멀태패스 환경에서는 constructive 및 destructive하게 영향을 받아 amplitude가 출렁임을 알 수 있음.In an environment with little multipath, the amplitude of sound waves is relatively constant, but in a multipath environment, it can be seen that the amplitude fluctuates because it is influenced constructively and destructively.
도 26은 본 발명에서 사운드태그 통신을 통한 데이터 수신(샘플 버전)을 보여준다.26 shows data reception (sample version) through sound tag communication in the present invention.
송신된 음파신호를 수신하여 본 과제에서 개발한 demodulation방식을 사용하여 데이터가 수신됨을 확인 함.By receiving the transmitted sound wave signal, it is confirmed that the data is received using the demodulation method developed in this project.
나. SoDAR 기준 승하객 유무 파악 및 초음파/가청 음파 음원 송출me. Based on SoDAR, Identifies the presence of passengers and transmits ultrasonic/audible sound waves
도 27은 본 발명에서 SoDAR Tag 송출 및 수신 결과를 보여주고 있다.27 shows SoDAR Tag transmission and reception results in the present invention.
본 결과는 타이머 기준 주기의 SoDAR Tag 송출(초지향성 : 노란색, 일반 오디오 : 하늘색)과 더불어 물체 인식 후 수신(핑크색)을 나타내며, 물체 혹은 사람까지의 간격에 따라 송출과 수신의 간격이 달라짐.This result shows SoDAR Tag transmission (supercardioid: yellow, general audio: light blue) of the timer-based cycle and reception (pink) after object recognition.
도 28은 본 발명에서 스피커 출력 결과를 보여준다.28 shows a speaker output result in the present invention.
본 결과는 통신을 통한 스피커 출력을 보여 줌.This result shows the speaker output through communication.
“°0”±: 모두 오프, “°1”±: 초지향성만 온, “°2”±: 일반 오디오만 온, “°3”±: 모두 온으로 제어가 됨을 확인 함.“°0”±: all off, “°1”±: supercardioid only on, “°2”±: general audio only, “°3”±: all on
성능 확인performance check
가. 시험환경go. test environment
성능 및 성능시험을 위한 하드웨어 및 소프트웨어 시험 환경을 기술함.Describes the hardware and software test environment for performance and performance testing.
도 29는 본 발명에서 음압 및 지향각도 시험환경을 보여준다.29 shows the sound pressure and directivity angle test environment in the present invention.
도 30은 본 발명에서 실제 데이터 송수신 시험환경을 보여준다.30 shows an actual data transmission/reception test environment in the present invention.
시험대상 하드웨어 및 소프트웨어 규격은 다음과 같음The hardware and software standards under test are as follows
시험을 수행하고 측정하기 위한 스마트폰의 하드웨어 및 소프트웨어의 규격은 아래와 같음The specifications of the smartphone hardware and software for testing and measuring are as follows.
시험 방법 및 결과Test methods and results
가. 인식거리, 인식률 및 인식시간go. Recognition distance, recognition rate and recognition time
인식률이란 통합 하드웨어를 통하여 N 번동안 전송되는 사운드 데이터의 인식률(성공 횟수/ N * 100)를 의미하며 인식률이 95% 인지 확인함.Recognition rate means the recognition rate (number of successes / N * 100) of sound data transmitted for N times through the integrated hardware, and it is confirmed that the recognition rate is 95%.
인식시간이란 통합 하드웨어를 통하여 송신한 사운드 데이터가 수신 완료되는 시간(sec)을 의미하며 인식시간은 1sec 이내인지 확인 함.Recognition time means the time (sec) at which the sound data transmitted through the integrated hardware is received completely, and it is checked whether the recognition time is within 1sec.
인식시간 확인을 위해 스마트폰 2에서 인식 완료음 및 success count가 갱신되는지 확인하고 녹음파일을 통해 스마트폰 2에서 success count 가 갱신되는 시간 차이를 10회 반복하여 평균 인식시간을 계산 함.To check the recognition time, check whether the recognition completion sound and success count are updated in
스마트폰1의 이어폰 단자(Out)를 2.5파이 케이블로 통합 보드의 이어폰 단자(In)에 연결하여 테스트 프로그램을 통하여 사운드 데이터를 출력.Connect the earphone terminal (Out) of
5m 거리에 있는 스마트폰 2의 테스트 프로그램을 통하여 사운드 데이터를 수신(수신 장치는 스마트폰 2의 마이크로 폰을 이용.Receive sound data through the test program of
시험 절차test procedure
도 32는 본 발명에서 스마트폰 송신 설정 및 수신 확인화면을 보여준다.32 shows a smartphone transmission setting and reception confirmation screen in the present invention.
(1) 스마트폰 1(도 32의 (a))에서 count를 100회로 설정함.(1) The count is set to 100 in smartphone 1 (FIG. 32 (a)).
(2) 스마트폰 1에서 SEND 버튼을 클릭.(2) Click the SEND button on
(3) 스마트폰 2(수신)에서 사운드 데이터가 수신되는지 확인 함(도 32의 (b)).(3) Check whether sound data is received from smartphone 2 (reception) ((b) of FIG. 32).
(4) 스마트폰 1에서 1에서 100회의 사운드 데이터를 모두 송신 후 스마트폰 2에서 수신한 사운드 데이터 개수를 success count를 통해 확인함.(4) After transmitting all sound data from 1 to 100 times from
시험 결과Test result
도 33은 본 발명에서 스마트폰 2(수신)에서 사운드 데이터 수신 결과화면이다.33 is a screen showing the sound data reception result screen in the smartphone 2 (reception) in the present invention.
- success count가 97로 5m 거리에서 97% 달성(목표 95% 이상)- Success count is 97, achieving 97% at a distance of 5m (more than 95% of the target)
10회에 대한 인식시간의 평균은 0.92sec를 나타냄(목표 1sec 이내)The average of recognition time for 10 times is 0.92sec (within target 1sec)
나. 지향각도 및 음압me. Directional angle and sound pressure
음압이란 통합 하드웨어를 통하여 송출되는 음압이 1m 거리의 정면(0도)에서 측정되는 음압을 의미하며 지향각도란 0도 기준으로 3dB 이상의 차이를 보이는 각도를 의미함.Sound pressure means the sound pressure transmitted through the integrated hardware is measured from the front (0 degrees) at a distance of 1 m, and the directional angle means an angle that shows a difference of 3dB or more based on 0 degrees.
음압 85dB이상 지향각 ±8도 이내를 확인 함.Check the sound pressure 85dB or more and the directivity angle is within ±8 degrees.
무향실에 통합 하드웨어를 설치하고 음원출력기를 연결하여 1kHz의 음원을 입력 함.Install the integrated hardware in the anechoic chamber and connect the sound output device to input the 1kHz sound source.
음압 측정기와 시험용 노트북을 연결하여 무향실 밖에서 음압 측정.Measure sound pressure outside the anechoic chamber by connecting the sound pressure meter and the test laptop.
시험 절차test procedure
(1) 통합 하드웨어를 0도에 두고 음압을 측정.(1) Measure sound pressure with integrated hardware at 0 degrees.
(2) 통합 하드웨어를 +8도에 두고 음압을 측정.(2) Measure sound pressure with integrated hardware at +8 degrees.
(3) 통합 하드웨어를 -8도에 두고 음압을 측정.(3) Put the integrated hardware at -8 degrees and measure the sound pressure.
(4) (1)~(3) 절차를 3회씩 반복하여 기록.(4) Repeat the procedure (1)~(3) 3 times and record.
시험 결과Test result
도 34는 본 발명에서의 지향각도 및 음압 측정화면이다.34 is a screen for measuring the directional angle and sound pressure in the present invention.
시험결과 지향각도가 ±8도 이내이고 음압은 85dB 이상임을 확인 함.As a result of the test, it was confirmed that the directional angle was within ±8 degrees and the sound pressure was over 85dB.
시험 결과 요약Summary of test results
본 발명에 대한 기능 및 성능 확인을 위한 시험 방법과 절차에 따라 시험한 결과는 아래와 같음.The test results according to the test method and procedure for confirming the function and performance of the present invention are as follows.
Claims (3)
상기 초지향성 스피커에서 송출된 변조신호를 수신하여, 신호에 포함된 사운드 태그 정보를 분석 및 처리하여 운임결제프로세스를 수행하는 승객용 수신단말기를 포함하되,
상기 초지향성 스피커는,
전송하고자 하는 신호를 증폭하는 신호증폭부;
정보를 포함한 사운드 태그 정보를 초음파 반송파에 융합하여 변조하되, 복수의 반송파 중 어느 하나를 선택할 수 있도록 해주는 반송 주파수 선택부, 복수의 변조방식중 어느 하나를 선택할 수 있도록 해주는 변조방식선택부를 포함하는 신호변조부;
상기 사운드 태그를 포함하도록 하는 주파수 영역을 조합하는 주파수 조합부; 및
상기 신호 변조부 혹은 주파수 조합부에서 생성된 신호를 수신단말기에 전송하는 신호송출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 초지향성 스피커를 이용한 대중교통수단 운임결제용 사운드 태그 시스템.At least one super directional speaker mounted on public transportation and modulating a sound tag including information on a carrier wave in the ultrasonic region; and
A passenger receiving terminal that receives the modulated signal transmitted from the super directional speaker, analyzes and processes sound tag information included in the signal, and performs a fare payment process,
The super directional speaker,
a signal amplifier for amplifying a signal to be transmitted;
A signal including a carrier frequency selector for selecting any one of a plurality of carriers and a modulation method selector for selecting any one of a plurality of modulation methods by fusing sound tag information including information to an ultrasonic carrier and modulating it modulator;
a frequency combination unit for combining a frequency domain to include the sound tag; and
A sound tag system for fare payment for public transportation using a super directional speaker, characterized in that it comprises a signal transmitting unit for transmitting the signal generated by the signal modulator or the frequency combination unit to the receiving terminal.
상기 신호변조부는 반송파의 세기와 입력 음원의 세기를 조정하여 가까이 또는 멀리까지, 낮은 출력 또는 높은 출력 중 선택이 가능하도록 신호세기조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 초지향성 스피커를 이용한 대중교통수단 운임결제용 사운드 태그 시스템.The method of claim 1,
The signal modulator adjusts the intensity of the carrier wave and the intensity of the input sound source so that it can be selected from near or far, low output or high output. for sound tag system.
상기 신호증폭부, 신호변조부, 주파수 조합부, 및 신호송출부는 Skeleton형 통합 하드웨어로서 구현되어진 것을 특징으로 하는 초지향성 스피커를 이용한 대중교통수단 운임결제용 사운드 태그 시스템.
The method of claim 1,
The signal amplifying unit, signal modulating unit, frequency combining unit, and signal transmitting unit is a sound tag system for public transportation fare payment using a super-directional speaker, characterized in that it is implemented as a Skeleton-type integrated hardware.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200172629A KR20220082588A (en) | 2020-12-10 | 2020-12-10 | Public transportation fare payment system using soundtag implemented by integrated hardware |
Applications Claiming Priority (1)
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| KR1020200172629A KR20220082588A (en) | 2020-12-10 | 2020-12-10 | Public transportation fare payment system using soundtag implemented by integrated hardware |
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| KR1020200172629A KR20220082588A (en) | 2020-12-10 | 2020-12-10 | Public transportation fare payment system using soundtag implemented by integrated hardware |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20220082588A (en) |
-
2020
- 2020-12-10 KR KR1020200172629A patent/KR20220082588A/en not_active Application Discontinuation
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