KR20230005684A - Ultra-wideband module, vehicle communication system using uwb module, vehicle communication method using the same - Google Patents

Ultra-wideband module, vehicle communication system using uwb module, vehicle communication method using the same Download PDF

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KR20230005684A
KR20230005684A KR1020210086702A KR20210086702A KR20230005684A KR 20230005684 A KR20230005684 A KR 20230005684A KR 1020210086702 A KR1020210086702 A KR 1020210086702A KR 20210086702 A KR20210086702 A KR 20210086702A KR 20230005684 A KR20230005684 A KR 20230005684A
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Abstract

A UWB module, a vehicle communication system using the UWB module, and a vehicle communication method using the UWB module are provided. The vehicle communication system using the UWB module comprises: a plurality of UWB modules mounted on a vehicle; and a control unit controlling each of the plurality of UWB modules according to control of a user through a UWB communication command. Each of the plurality of UWB modules includes a directional antenna and an omnidirectional antenna. According to the UWB communication command, UWB communication is performed by using the directional antenna or the omnidirectional antenna.

Description

UWB 모듈, UWB 모듈을 이용한 차량 통신 시스템 및 UWB 모듈을 이용한 차량 통신 방법{ULTRA-WIDEBAND MODULE, VEHICLE COMMUNICATION SYSTEM USING UWB MODULE, VEHICLE COMMUNICATION METHOD USING THE SAME}UWB module, vehicle communication system using UWB module, and vehicle communication method using UWB module

본 발명은 UWB 모듈, UWB 모듈을 이용한 차량 통신 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 차량 내 장착되며 지향성 안테나와 무지향성 안테나를 포함하는 복수의 UWB 모듈을 제어하여 차량 외부의 대상의 거리 및 위치 측정, 차량 내부의 승객 탑승 인식 등을 수행할 수 있는 차량 통신 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a UWB module, and a vehicle communication system and method using the UWB module, and more specifically, to a vehicle communication system and method, and more particularly, by controlling a plurality of UWB modules mounted in a vehicle and including a directional antenna and a non-directional antenna to determine distance and distance to a target outside the vehicle. A vehicle communication system and method capable of measuring location, recognizing a passenger inside a vehicle, and the like.

최근 차량에는 사용자의 이용 편의성, 안전 및 보안 등의 요구를 충족시키기 위해 기존의 RF(Radio Frequency)/LF(Low Frequency) 통신 시스템만으로는 구현이 불가능한 차세대 통신 시스템, 예를 들어 UWB(Ultra Wide-Band), mmWave 레이더(Radar) 기술을 이용한 통신 시스템이 적용되고 있다. 즉, 차량 내 탑승객의 위치 판단, 심리스 액세스(Seamless Access), 릴레이 어택 방어 등의 기능 구현을 위해 초광대역 또는 초단파 통신 규격으로 구현된 통신 모듈이 차량에 장착되고 있는 것이다.Recently, in order to meet the user's needs for user convenience, safety and security, a next-generation communication system that cannot be implemented only with the existing RF (Radio Frequency) / LF (Low Frequency) communication system, for example, UWB (Ultra Wide-Band) ), a communication system using mmWave radar technology is being applied. That is, a communication module implemented in an ultra-wideband or microwave communication standard is installed in a vehicle in order to implement functions such as determining the location of a passenger in a vehicle, seamless access, relay attack defense, and the like.

차량에서 상술한 UWB 모듈은 매우 넓은 주파수 대역, 매우 낮은 전력 스펙트럼 밀도를 이용하여 수 ns의 짧은 펄스 신호를 사용한다. UWB 모듈은 높은 보안성 및 타 통신 규격과의 동시 사용이 가능한 호환성을 제공할 수 있는 것이 특징이다. The above-described UWB module in a vehicle uses a short pulse signal of several ns using a very wide frequency band and a very low power spectral density. The UWB module is characterized by high security and compatibility that enables simultaneous use with other communication standards.

또한, mmWave 레이더 모듈은 움직임 감시 및 초단파 신호 처리를 통해 차량 내 승객 감지를 구현할 수 있는 것을 특징으로 한다.In addition, the mmWave radar module is characterized in that it can implement passenger detection in the vehicle through motion monitoring and microwave signal processing.

그런데 차량에서 상기 기능 구현을 위해 UWB 모듈과 mmWave 레이더를 동시에 탑재할 경우 시스템 구축에 있어 고비용, 저효율 및 늘어나는 회로의 복잡도 등의 문제가 나타날 수 있다. However, when a UWB module and mmWave radar are simultaneously mounted in a vehicle to implement the above functions, problems such as high cost, low efficiency, and increased circuit complexity may appear in system construction.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 차량 내 장착되는 복수의 UWB 모듈에 포함된 지향성 안테나와 무지향성 안테나를 선택적으로 스위칭하여 차량 제어부로부터 제공되는 제어 신호에 따라 차량 외부 또는 차량 내부에 대한 UWB 통신이 가능한 UWB 모듈, UWB 모듈을 이용한 차량 통신 시스템 및 방법이 제공된다.A technical problem to be solved by the present invention is to selectively switch a directional antenna and a non-directional antenna included in a plurality of UWB modules mounted in a vehicle to perform UWB communication outside or inside the vehicle according to a control signal provided from the vehicle control unit. A UWB module capable of this, and a vehicle communication system and method using the UWB module are provided.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems of the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 UWB 모듈은, 펄스 신호를 송신 또는 수신하는 지향성 안테나와 무지향성 안테나, 차량 제어부로부터 수신한 UWB 통신 명령에 기초하여 UWB 통신을 수행하는 통신부, 및 상기 통신부에 제어에 따라 상기 통신부를 상기 지향성 안테나 또는 무지향성 안테나로 선택적으로 연결하는 스위칭부를 포함한다.A UWB module according to some embodiments of the present invention for solving the above problems includes a directional antenna and a non-directional antenna for transmitting or receiving a pulse signal, a communication unit for performing UWB communication based on a UWB communication command received from a vehicle control unit, and a switching unit selectively connecting the communication unit to the directional antenna or the non-directional antenna according to the control of the communication unit.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 통신부는 상기 UWB 통신 명령이 외부 통신 모드를 포함하는 경우, 상기 무지향성 안테나와 연결하여 전방위로 펄스 신호를 송수신하고, 상기 통신부는 상기 UWB 통신 명령이 내부 통신 모드를 포함하는 경우, 상기 무지향성 안테나와 연결하여 차량 내부의 특정 위치 및 방향으로 펄스 신호를 송수신할 수 있다.In some embodiments of the present invention, when the UWB communication command includes an external communication mode, the communication unit connects to the omni-directional antenna to transmit and receive pulse signals in omnidirectional directions, and the communication unit determines that the UWB communication command is an internal communication mode. In the case of including, it is possible to transmit and receive a pulse signal to a specific position and direction inside the vehicle by connecting to the omnidirectional antenna.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 통신부는 무지향성 안테나 또는 지향성 안테나를 통해 송신한 펄스 신호와, 수신한 반사 신호 사이의 타이밍 차이에 기초한 ToF(Time of Flight) 데이터를 생성할 수 있다.In some embodiments of the present invention, the communication unit may generate Time of Flight (ToF) data based on a timing difference between a pulse signal transmitted through a non-directional antenna or a directional antenna and a received reflected signal.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 UWB 모듈을 이용한 차량 통신 시스템은, 차량에 장착된 복수의 UWB 모듈, 및사용자의 제어에 따라 상기 복수의 UWB 모듈 각각을 UWB 통신 명령을 통해 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 복수의 UWB 모듈 각각은 지향성 안테나 및 무지향성 안테나를 포함하고, 상기 UWB 통신 명령에 따라 상기 지향성 안테나 또는 무지향성 안테나를 이용하여 UWB 통신을 수행한다.A vehicle communication system using a UWB module according to an embodiment of the present invention for solving the above problems is a plurality of UWB modules installed in a vehicle and each of the plurality of UWB modules according to a user's control through a UWB communication command. A control unit for controlling each of the plurality of UWB modules includes a directional antenna and a omnidirectional antenna, and performs UWB communication using the directional antenna or the omnidirectional antenna according to the UWB communication command.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 복수의 UWB 모듈은, 차량 내부에 배치되어 UWB 통신을 수행하는 내부 UWB 모듈을 포함할 수 있다.In some embodiments of the present invention, the plurality of UWB modules may include an internal UWB module disposed inside a vehicle to perform UWB communication.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 차량 외부에 대해 펄스 신호를 송신 또는 수신하는 지향성 안테나를 포함하는 외부 UWB 모듈을 더 포함할 수 있다.In some embodiments of the present invention, it may further include an external UWB module including a directional antenna for transmitting or receiving a pulse signal to or from the outside of the vehicle.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 외부 UWB 모듈을 이용하여 상기 차량의 외부의 사물, 사람 등의 위치 및 거리를 측정하고, 상기 내부 UWB 모듈을 이용하여 상기 차량의 내부의 승객 탑승 여부 및 위치를 측정할 수 있다.In some embodiments of the present invention, the location and distance of an object or person outside the vehicle are measured using the external UWB module, and whether or not a passenger inside the vehicle is boarded and the location is determined using the internal UWB module. can be measured

본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 복수의 UWB 모듈은, 상기 UWB 통신 명령이 외부 통신 모드를 포함하는 경우, 상기 무지향성 안테나를 통해 전방위로 펄스 신호를 송수신하고, 상기 UWB 통신 명령이 내부 통신 모드를 포함하는 경우, 상기 무지향성 안테나를 통해 차량 내부의 특정 위치 및 방향으로 펄스 신호를 송수신할 수 있다.In some embodiments of the present invention, the plurality of UWB modules transmit and receive pulse signals in omnidirectional directions through the omnidirectional antenna when the UWB communication command includes an external communication mode, and the UWB communication command is an internal communication mode. In the case of including, it is possible to transmit and receive a pulse signal to a specific position and direction inside the vehicle through the omnidirectional antenna.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 복수의 UWB 모듈은 무지향성 안테나 또는 지향성 안테나를 통해 송신한 펄스 신호와, 수신한 반사 신호 사이의 타이밍 차이에 기초한 ToF(Time of Flight) 데이터를 각각 생성하여 상기 제어부로 전송하고, 상기 제어부는, 상기 복수의 UWB 모듈 각각으로부터 생성된 ToF 데이터를 조합하여 대상의 위치 및 거리를 측정할 수 있다.In some embodiments of the present invention, the plurality of UWB modules generate Time of Flight (ToF) data based on a timing difference between a pulse signal transmitted through a non-directional antenna or a directional antenna and a received reflected signal, respectively, The data is transmitted to a control unit, and the control unit may measure the location and distance of the target by combining the ToF data generated from each of the plurality of UWB modules.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 UWB 모듈을 이용한 차량 통신 방법은, 차량에 장착된 복수의 UWB 모듈 중 적어도 하나에 UWB 통신 명령을 전송하는 단계, 상기 UWB 통신 명령을 제공받은 UWB 모듈 각각이 상기 UWB 통신 명령을 처리하고, 상기 UWB 통신 명령에 포함된 통신 모드의 종류에 기초하여 차량의 외부 또는 내부에 대해 UWB 통신을 수행하는 단계, 및 상기 UWB 통신의 수행 결과에 기초하여 차량 내부 또는 외부의 대상의 측위 및 측거를 수행하는 단계를 포함한다.A vehicle communication method using a UWB module according to an embodiment of the present invention for solving the above problems includes transmitting a UWB communication command to at least one of a plurality of UWB modules mounted in a vehicle, receiving the UWB communication command Each UWB module processes the UWB communication command, and performs UWB communication with the outside or inside of the vehicle based on the type of communication mode included in the UWB communication command, and based on the result of performing the UWB communication and performing positioning and ranging of an object inside or outside the vehicle.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 복수의 UWB 모듈은 각각은 지향성 안테나 및 무지향성 안테나를 포함하고, 상기 UWB 통신 명령에 포함된 통신 모드의 종류에 기초하여 차량의 외부 또는 내부에 대해 UWB 통신을 수행하는 단계는, 상기 UWB 통신 명령이 외부 통신 모드를 포함하는 경우, 상기 무지향성 안테나를 통해 전방위로 펄스 신호를 송수신하고, 상기 UWB 통신 명령이 내부 통신 모드를 포함하는 경우, 상기 무지향성 안테나를 통해 차량 내부의 특정 위치 및 방향으로 펄스 신호를 송수신하는 것을 포함할 수 있다.In some embodiments of the present invention, each of the plurality of UWB modules includes a directional antenna and an omnidirectional antenna, and performs UWB communication with respect to the outside or inside of the vehicle based on the type of communication mode included in the UWB communication command. The performing step may include transmitting and receiving pulse signals in omnidirectional directions through the omnidirectional antenna when the UWB communication command includes an external communication mode, and transmitting and receiving pulse signals in omnidirectional directions when the UWB communication command includes an internal communication mode. It may include transmitting and receiving a pulse signal to a specific location and direction inside the vehicle through

본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 UWB 통신 명령을 제공받은 UWB 모듈 각각이 무지향성 안테나 또는 지향성 안테나를 통해 송신한 펄스 신호와, 수신한 반사 신호 사이의 타이밍 차이에 기초한 ToF(Time of Flight) 데이터를 각각 생성하는 단계를 더 포함하고, 상기 UWB 통신의 수행 결과에 기초하여 차량 내부 또는 외부의 대상의 측위 및 측거를 수행하는 단계는, 상기 생성된 각각의 ToF 데이터를 조합하여 대상의 위치 및 거리를 측정하는 것을 포함할 수 있다.In some embodiments of the present invention, Time of Flight (ToF) data based on a timing difference between a pulse signal transmitted by each UWB module receiving the UWB communication command through an omni-directional antenna or a directional antenna and a received reflected signal The step of performing positioning and ranging of an object inside or outside the vehicle based on a result of performing the UWB communication includes combining the generated ToF data to determine the location and distance of the object. may include measuring

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.

본 발명의 몇몇 실시예에 따른 UWB 모듈, UWB 모듈을 이용한 차량 통신 시스템 및 UWB 모듈을 이용한 차량 통신 방법을 통해, 차량에 장착되어 UWB 통신 프로토콜을 통해 차량 외부의 사물 및 사람의 인식, UWB 통신 가능한 스마트폰/스마트키를 인식하고 차량 내부의 승객의 탑승 여부 판단 및 위치 인식을 수행할 수 있다. 특히 차량 외부 및 내부 무선 통신을 위한 UWB 모듈과 mmWave를 각각 차량에 장착할 필요가 없이 단일 종류의 UWB 모듈을 복수 장착하며, 이를 제어하기 위한 제어부의 구성 또한 단순화될 수 있다.Through a UWB module, a vehicle communication system using the UWB module, and a vehicle communication method using the UWB module according to some embodiments of the present invention, it is mounted in a vehicle and can recognize objects and people outside the vehicle and perform UWB communication through a UWB communication protocol. It can recognize a smartphone/smart key, determine whether or not a passenger inside the vehicle is boarding, and perform location recognition. In particular, multiple UWB modules of a single type are mounted on the vehicle without the need to mount UWB modules for wireless communication outside and inside the vehicle and mmWave, respectively, and the configuration of a control unit for controlling them can also be simplified.

이러한 UWB 모듈은 내부의 스위칭부에 의한 스위칭에 의해 무지향성 및 지향성 안테나를 선택적으로 연결함으로써 차량의 외부 또는 내부에 대한 통신 연결을 자유롭게 전환시키며 동작할 수 있다.Such a UWB module can operate while freely switching a communication connection to the outside or inside of a vehicle by selectively connecting omni-directional and directional antennas by switching by an internal switching unit.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

도 1은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 UWB 모듈을 이용한 차량 통신 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 UWB 모듈의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 UWB 모듈을 이용한 차량 통신 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4a 및 4b는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 UWB 모듈 및 이를 이용한 차량 통신 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 및 5b는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 UWB 모듈 및 이를 이용한 차량 통신 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
1 is a diagram for explaining a vehicle communication system using a UWB module according to some embodiments of the present invention.
2 is a diagram for explaining the configuration of a UWB module according to some embodiments of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a vehicle communication method using a UWB module according to some embodiments of the present invention.
4A and 4B are diagrams for explaining a UWB module and a vehicle communication system using the UWB module according to some embodiments of the present invention.
5A and 5B are diagrams for explaining a UWB module and a vehicle communication system using the UWB module according to some embodiments of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention, and methods of achieving them, will become clear with reference to the detailed description of the following embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms, only these embodiments make the disclosure of the present invention complete, and common knowledge in the art to which the present invention belongs. It is provided to fully inform the holder of the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numbers designate like elements throughout the specification.

하나의 구성 요소가 다른 구성 요소와 "연결된(connected to)" 또는 "커플링된(coupled to)" 이라고 지칭되는 것은, 다른 구성 요소와 직접 연결 또는 커플링된 경우 또는 중간에 다른 구성 요소를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소와 "직접 연결된(directly connected to)" 또는 "직접 커플링된(directly coupled to)"으로 지칭되는 것은 중간에 다른 구성 요소를 개재하지 않은 것을 나타낸다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. A component is said to be "connected to" or "coupled to" another component when it is directly connected or coupled to the other component or through another component in between. include all cases. On the other hand, when one component is referred to as “directly connected to” or “directly coupled to” another component, it indicates that another component is not intervened. “And/or” includes each and every combination of one or more of the recited items.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.Terminology used herein is for describing the embodiments and is not intended to limit the present invention. In this specification, singular forms also include plural forms unless specifically stated otherwise in a phrase. As used herein, "comprises" and/or "comprising" means that a stated component, step, operation, and/or element is present in the presence of one or more other components, steps, operations, and/or elements. or do not rule out additions.

비록 제1, 제2 등이 다양한 구성 요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성 요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성 요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성 요소 일 수도 있음은 물론이다.Although first, second, etc. are used to describe various constituent elements, these constituent elements are not limited by these terms, of course. These terms are only used to distinguish one component from another. Accordingly, it goes without saying that the first component mentioned below may also be the second component within the technical spirit of the present invention.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in this specification may be used in a meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. In addition, terms defined in commonly used dictionaries are not interpreted ideally or excessively unless explicitly specifically defined.

도 1은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 UWB 모듈을 이용한 차량 통신 시스템을 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram for explaining a vehicle communication system using a UWB module according to some embodiments of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 UWB 모듈을 이용한 차량 통신 시스템(1)은 복수의 UWB 모듈(110~180) 및 제어부(200)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , a vehicle communication system 1 using a UWB module according to some embodiments of the present invention may include a plurality of UWB modules 110 to 180 and a control unit 200 .

UWB 모듈을 이용한 차량 시스템(1)은 차량 외부의 사물, 스마트폰 또는 스마트키를 가지고 접근하는 사용자 등의 위치 및 거리를 측정할 수 있다. 또한 차량 내부 승객의 탑승 여부를 판단하고 승객의 탑승 위치를 측정할 수 있다. 상술한 구동을 위해 UWB 모듈을 이용한 차량 시스템(1)은 복수의 UWB 모듈(110~180) 중 적어도 어느 하나를 외부 통신 모드 또는 내부 통신 모드로 구분하여 동작시킬 수 있다.The vehicle system 1 using the UWB module can measure the location and distance of an object outside the vehicle, a user approaching with a smart phone or a smart key, and the like. In addition, it is possible to determine whether a passenger inside the vehicle is boarding or not, and to measure the boarding position of the passenger. The vehicle system 1 using the UWB module for the aforementioned driving may classify and operate at least one of the plurality of UWB modules 110 to 180 as an external communication mode or an internal communication mode.

복수의 UWB 모듈(110~180)은 수 GHz 이상의 매우 넓은 주파수 대역의 전파를 통해 작동하는 단거리 무선 통신 프로토콜을 이용할 수 있는 통신 모듈이다. 복수의 UWB 모듈(110~180)은 정밀한 공간 인식 및 방향성이 특징인 UWB 통신 프로토콜을 이용하여 차량 외부의 사물의 위치 및 거리 인식, 차량 내부의 승객 탑승 여부 인식 등을 수행할 수 있는 UWB 앵커(anchor)일 수 있다.The plurality of UWB modules 110 to 180 are communication modules capable of using a short-range wireless communication protocol operating through radio waves in a very wide frequency band of several GHz or more. The plurality of UWB modules 110 to 180 are UWB anchors capable of recognizing the location and distance of objects outside the vehicle and recognizing whether or not passengers are inside the vehicle by using a UWB communication protocol characterized by precise spatial recognition and directionality. anchor).

복수의 UWB 모듈(110~180)은 차량 외부의 사물의 위치 및 거리 인식을 위한 외부 UWB 모듈(110, 140, 150, 180)과, 차량 내부의 승객 탑승 여부 인식을 위한 내부 UWB 모듈(120, 130, 160, 170)을 포함할 수 있다. 본 명세서와 도면에서 외부 UWB 모듈과 내부 UWB 모듈이 각각 4개의 UWB 모듈들로 구성된 것으로 설명된 것은 예시적인 것이며, 외부 UWB 모듈(110, 140, 150, 180)과 내부 UWB 모듈(120, 130, 160, 170)은 각각 적어도 하나 이상의 UWB 모듈을 포함하도록 구성될 수 있다. The plurality of UWB modules (110 to 180) include external UWB modules (110, 140, 150, 180) for recognizing the location and distance of objects outside the vehicle, and internal UWB modules (120, 130, 160, 170) may be included. In this specification and drawings, it is described that the external UWB module and the internal UWB module are each composed of four UWB modules. 160 and 170) may be configured to include at least one or more UWB modules, respectively.

이하에서 외부 UWB 모듈(110, 140, 150, 180)은 차량의 전방 범퍼의 우측과 좌측에 각각 설치된 UWB 모듈(110, 150)과, 차량의 후방 범퍼의 우측과 좌측에 각각 설치된 UWB 모듈(140, 180)을 포함하는 것으로 설명한다. 또한 내부의 UWB 모듈(120, 130, 160, 170)은 차량 내부 운전석, 조수석, 우측 및 좌측 후방 좌석(2열 및 3열)에 대응하도록 설치된 것으로 설명한다.Hereinafter, the external UWB modules 110, 140, 150, and 180 include the UWB modules 110 and 150 installed on the right and left sides of the front bumper of the vehicle, respectively, and the UWB modules 140 installed on the right and left sides of the rear bumper of the vehicle, respectively. , 180). In addition, it will be described that the internal UWB modules 120, 130, 160, and 170 are installed to correspond to the driver's seat, the front passenger's seat, and the right and left rear seats (second and third rows) inside the vehicle.

외부 UWB 모듈(110, 140, 150, 180)은 각각 펄스 신호를 송신 또는 수신하는 지향성 안테나를 포함하며, 제어부(200)로부터 제공되는 UWB 통신 명령에 따라 지항성 안테나를 이용하여 UWB 통신을 수행할 수 있다.The external UWB modules 110, 140, 150, and 180 each include a directional antenna for transmitting or receiving a pulse signal, and perform UWB communication using the directional antenna according to a UWB communication command provided from the control unit 200. can

내부 UWB 모듈(120, 130, 160, 170)은 각각 펄스 신호를 송신 또는 수신하는 지향성 안테나와 무지향성 안테나를 포함하여, 제어부(200)로부터 제공되는 UWB 통신 명령에 따라 지향성 안테나 또는 무지향성 안테나를 이용하여 상술한 기능을 수행할 수 있다. The internal UWB modules 120, 130, 160, and 170 each include a directional antenna and an omni-directional antenna that transmit or receive pulse signals, and use a directional antenna or an omni-directional antenna according to a UWB communication command provided from the control unit 200. It can be used to perform the functions described above.

즉, 외부 UWB 모듈(110, 140, 150, 180)은 외부 통신을 수행하기 위한 지향성 안테나만을 포함하며, 내부 UWB 모듈(120, 130, 160, 170)은 제어부(200)의 제어에 의해 선택적으로 지향성 안테나 또는 무지향성 안테나를 이용하여 외부 통신 또는 내부 통신을 수행할 수 있다. 이에 관한 자세한 설명은 후술한다.That is, the external UWB modules 110, 140, 150, and 180 include only directional antennas for external communication, and the internal UWB modules 120, 130, 160, and 170 are selectively controlled by the control unit 200. External communication or internal communication may be performed using a directional antenna or a non-directional antenna. A detailed description of this will be given later.

제어부(200)는 사용자의 제어에 따라 복수의 UWB 모듈(110~180)을 각각 제어할 수 있다. 제어부(200)는 하드웨어와 소프트웨어의 형태로 구현될 수 있으며, 하드웨어 및 소프트웨어가 결합된 형태로도 구현될 수 있다. 예를 들어 차량의 전자 장비 또는 통신 장비를 제어하는 MCU(Microcontroller Unit)을 포함할 수 있으며, 단일의 또는 복수의 MCU로 구성될 수도 있다.The control unit 200 may control each of the plurality of UWB modules 110 to 180 according to the user's control. The control unit 200 may be implemented in the form of hardware and software, or may be implemented in the form of a combination of hardware and software. For example, it may include a microcontroller unit (MCU) that controls electronic equipment or communication equipment of a vehicle, and may be composed of a single or a plurality of MCUs.

제어부(200)는 사용자 제어에 대응하여 복수의 UWB 모듈(110~180)을 각각 제어할 수 있다. 예를 들어 제어부(200)는 복수의 UWB 모듈(110~180) 중 외부 UWB 모듈(110, 140, 150, 180)에 대하여 출입 영역, 차량 주위의 사물 인식을 위하여 지향성 안테나를 이용하도록 제어할 수 있다. The controller 200 may control each of the plurality of UWB modules 110 to 180 in response to user control. For example, the controller 200 may control the external UWB modules 110, 140, 150, and 180 among the plurality of UWB modules 110 to 180 to use directional antennas for recognizing entry and exit areas and objects around the vehicle. there is.

또는 제어부(200)는 복수의 UWB 모듈(110~180) 중 내부 UWB 모듈(120, 130, 160, 170)에 대하여 출입 영역, 차량 주위의 사물 인식을 위하여 지향성 안테나를 이용하는 외부 통신 모드로 동작하거나, 차량 내 탑승객의 탑승 여부, 탑승객의 위치 등을 인식하기 위해 무지향성 안테나를 이용하는 내부 통신 모드로 동작하도록 제어할 수 있다.Alternatively, the control unit 200 operates in an external communication mode using a directional antenna for the internal UWB modules 120, 130, 160, and 170 among the plurality of UWB modules 110 to 180 to recognize an entry area and an object around the vehicle. , it can be controlled to operate in an internal communication mode using a non-directional antenna to recognize whether or not a passenger is in the vehicle and the location of the passenger.

제어부(200)는 외부 통신 모드로 동작하는 복수의 UWB 모듈이 제공하는 ToF(Time of Flight) 데이터에 기초하여 대상의 위치 및 거리를 측정할 수 있다. 구체적으로, 제어부(200)는 복수의 UWB 모듈이 각각 측정한 ToF 데이터들을 삼각 측량 등의 방식을 통해 조합하여 대상의 위치 및 거리를 측정할 수 있다. 상기 대상은 시스템(1) 주변의 물건, 사람 또는 UWB 통신 가능한 스마트폰/스마트키를 소지한 사용자 등을 포함할 수 있다.The controller 200 may measure the location and distance of an object based on Time of Flight (ToF) data provided by a plurality of UWB modules operating in an external communication mode. Specifically, the controller 200 may measure the location and distance of the target by combining ToF data measured by a plurality of UWB modules through a method such as triangulation. The target may include objects, people around the system 1, or a user possessing a smartphone/smart key capable of UWB communication.

도 2는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 UWB 모듈의 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도 2에서 설명되는 UWB 모듈은 도 1에서 설명한 내부 UWB 모듈(120, 130, 160, 170) 중 하나(120)이다.2 is a diagram for explaining the configuration of a UWB module according to some embodiments of the present invention. The UWB module described in FIG. 2 is one 120 of the internal UWB modules 120 , 130 , 160 , and 170 described in FIG. 1 .

도 2를 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 UWB 모듈(120)은 통신부(121), 스위칭부(122), 지향성 안테나 및 무지향성 안테나를 포함할 수 있다. 이하에서 설명하는 UWB 모듈(120)의 구성 및 동작은 본 시스템(1)에 포함된 다른 내부 UWB 모듈(120, 130, 160, 170)에도 적용될 수 있음은 물론이다. Referring to FIG. 2 , a UWB module 120 according to some embodiments of the present invention may include a communication unit 121, a switching unit 122, a directional antenna and an omni-directional antenna. Of course, the configuration and operation of the UWB module 120 described below can also be applied to other internal UWB modules 120, 130, 160, and 170 included in the present system 1.

통신부(121)는 제어부(200)로부터 제공되는 UWB 통신 명령을 수신하고, 상기 명령에 기초하여 스위칭부(122)를 제어할 수 있다. 제어부(200)로부터 제공되는 UWB 통신 명령이 내부 UWB 모듈(120)을 외부 통신 모드로 제어하는 것을 포함하는 경우, 통신부(121)는 스위칭부(122)를 무지향성 안테나(123)와 연결되도록 제어할 수 있다. 반대로 제어부(200)로부터 제공되는 UWB 통신 명령이 내부 UWB 모듈(110)을 내부 통신 모드로 제어하는 것을 포함하는 경우, 통신부(121)는 스위칭부(122)를 지향성 안테나(123)와 연결되도록 제어할 수 있다.The communication unit 121 may receive a UWB communication command provided from the control unit 200 and control the switching unit 122 based on the command. When the UWB communication command provided from the control unit 200 includes controlling the internal UWB module 120 in an external communication mode, the communication unit 121 controls the switching unit 122 to be connected to the omnidirectional antenna 123. can do. Conversely, when the UWB communication command provided from the control unit 200 includes controlling the internal UWB module 110 in the internal communication mode, the communication unit 121 controls the switching unit 122 to be connected to the directional antenna 123. can do.

내부 UWB 모듈(120)이 외부 통신 모드로 동작할 때, 내부 UWB 모듈(120)은 무지향성 안테나(124)를 이용하여 내부 UWB 모듈(120)의 전방위에 걸쳐 펄스 신호를 송신하고 반사 신호를 수신할 수 있다. 이 때 내부 UWB 모듈(120)은 펄스 신호의 송신 타이밍과, 대상으로부터 반사되어 수신되는 반사 신호의 수신 타이밍 사이의 시간에 기초하여 ToF(Time of Flight) 데이터를 생성하고, 제어부(200)에 제공할 수 있다.When the internal UWB module 120 operates in the external communication mode, the internal UWB module 120 transmits a pulse signal and receives a reflected signal in all directions of the internal UWB module 120 using the omnidirectional antenna 124. can do. At this time, the internal UWB module 120 generates Time of Flight (ToF) data based on the time between the transmission timing of the pulse signal and the reception timing of the reflected signal reflected from the target and provided to the control unit 200. can do.

내부 UWB 모듈(120)이 내부 통신 모드로 동작할 때, 내부 UWB 모듈(120)은 지향성 안테나(123)를 이용하여 차량 내부의 특정 좌석이나 방향을 향해 펄스 신호를 송신하고, 대상으로부터 반사 신호를 수신할 수 있다. 마찬가지로 내부 UWB 모듈(120)은 펄스 신호의 송신 타이밍과 수신 타이밍 사이의 시간에 기초하여 ToF 데이터를 생성하고, ToF 데이터를 제어부(200)에 제공할 수 있다.When the internal UWB module 120 operates in the internal communication mode, the internal UWB module 120 transmits a pulse signal toward a specific seat or direction inside the vehicle using the directional antenna 123 and receives a reflected signal from the target. can receive Similarly, the internal UWB module 120 may generate ToF data based on the time between the transmission timing and the reception timing of the pulse signal and provide the ToF data to the control unit 200 .

통신부(121)는 스위칭부(122)의 제어 결과 연결된 안테나를 이용하여 UWB 통신을 수행할 수 있다.The communication unit 121 may perform UWB communication using an antenna connected as a result of the control of the switching unit 122 .

구체적으로, 통신부(121)는 내부 UWB 모듈(120)이 외부 통신 모드 또는 내부 통신 모드로 동작할 때 각각 무지향성 안테나(124) 또는 지향성 안테나(123)를 통하여 송신되는 펄스 신호를 생성하고, 대상으로부터 반사된 반사 신호를 수신할 수 있다. 또한, 송신 신호와 수신 신호 사이의 시간차에 기초한 ToF 데이터를 생성할 수 있다.Specifically, the communication unit 121 generates a pulse signal transmitted through the omnidirectional antenna 124 or the directional antenna 123 when the internal UWB module 120 operates in an external communication mode or an internal communication mode, respectively, and It is possible to receive a reflected signal reflected from the. In addition, ToF data may be generated based on a time difference between a transmitted signal and a received signal.

이와 같이 통신부(121)는 통신 인터페이스 및 ToF 센서 등을 포함할 수 있다.As such, the communication unit 121 may include a communication interface and a ToF sensor.

스위칭부(122)는 통신부(121)의 제어에 따라 통신부(121)를 지향성 안테나(123)와 무지향성 안테나(124) 사이를 선택적으로 연결할 수 있다. 상술한 것과 같이 내부 UWB 모듈(120)이 내부 통신 모드로 동작하는 경우 스위칭부(122)는 통신부(121)와 지향성 안테나(123)를 연결하고, 내부 UWB 모듈(120)이 외부 통신 모드로 동작하는 경우 스위칭부(122)는 통신부(121)와 무지향성 안테나(124)를 연결할 수 있다The switching unit 122 may selectively connect the communication unit 121 between the directional antenna 123 and the non-directional antenna 124 under the control of the communication unit 121 . As described above, when the internal UWB module 120 operates in the internal communication mode, the switching unit 122 connects the communication unit 121 and the directional antenna 123, and the internal UWB module 120 operates in the external communication mode. In this case, the switching unit 122 may connect the communication unit 121 and the non-directional antenna 124.

지향성 안테나(123)는 차량 내부의 특정 방향 또는 위치에 대해 펄스 신호를 송수신할 수 있도록 설정될 수 있다. 지향성 안테나(123)는 동시에 송수신이 가능한 싱글 안테나 또는 송수신 안테나가 분리된 듀얼 안테나 방식이 사용될 수 있다.The directional antenna 123 may be configured to transmit/receive pulse signals in a specific direction or location inside the vehicle. As the directional antenna 123, a single antenna capable of simultaneous transmission and reception or a dual antenna method in which transmission and reception antennas are separated may be used.

무지향성 안테나(124)는 내부 UWB 모듈(120)의 전방위에 대해 펄스 신호를 송수신할 수 있도록 설정될 수 있다. 무지향성 안테나(124) 또한 동시에 송수신이 가능한 싱글 안테나 또는 송수신 안테나가 분리된 듀얼 안테나 방식이 사용될 수 있다.The omnidirectional antenna 124 may be configured to transmit and receive pulse signals in all directions of the internal UWB module 120 . The omni-directional antenna 124 may also use a single antenna capable of simultaneous transmission and reception or a dual antenna method in which transmission and reception antennas are separated.

도 3은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 UWB 모듈을 이용한 차량 통신 방법을 설명하기 위한 순서도이다.3 is a flowchart illustrating a vehicle communication method using a UWB module according to some embodiments of the present invention.

도 3을 참조하면, UWB 모듈을 이용한 차량 통신 방법은, 제어부(200)로부터 복수의 UWB 모듈(120 ,130, 160, 170) 중 적어도 하나에 UWB 통신 명령을 전송하는 단계(S110), UWB 통신 명령을 전송받은 각각의 UWB 모듈이 명령을 처리하는 단계(S120), 제공받은 UWB 통신 명령의 통신 모드를 판단하는 단계(S130), 외부 통신 모드인 경우 스위칭부가 무지향성 안테나와 통신부를 연결하는 단계(S140), UWB 모듈의 무지향성 안테나를 이용하여 측위 및 측거를 수행하는 단계(S150), 제공받은 UWB 통신 명령의 통신 모드가 내부 통신 모드인 경우 스위칭부가 지향성 안테나와 통신부를 연결하는 단계(S160), UWB 모듈이 지향성 안테나를 이용하여 승객 탑승 인식을 수행하는 단계(S170)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3 , a vehicle communication method using a UWB module includes transmitting a UWB communication command from the control unit 200 to at least one of a plurality of UWB modules 120 , 130 , 160 , and 170 ( S110 ), UWB communication Each UWB module receiving the command processes the command (S120), determines the communication mode of the received UWB communication command (S130), and connects the omni-directional antenna and the communication unit by the switching unit in the case of an external communication mode. (S140), positioning and ranging using the omnidirectional antenna of the UWB module (S150), connecting the directional antenna and the communication unit by the switching unit when the communication mode of the received UWB communication command is the internal communication mode (S160) ), and performing, by the UWB module, passenger boarding recognition using a directional antenna (S170).

먼저, 제어부(200)로부터 복수의 UWB 모듈(120, 130, 160, 170) 중 적어도 하나에 UWB 통신 명령을 전송하는 단계(S110)가 수행된다. 제어부(200)는 사용자의 제어에 따라 UWB 통신 명령을 생성하여 복수의 UWB 모듈(120, 130, 160, 170)에 전송할 수 있다. First, a step of transmitting a UWB communication command from the controller 200 to at least one of the plurality of UWB modules 120, 130, 160, and 170 (S110) is performed. The control unit 200 may generate and transmit a UWB communication command to the plurality of UWB modules 120 , 130 , 160 , and 170 under user control.

예를 들어 사용자가 차량의 전후방 주차 센서를 턴 온 시키거나, 후진 기어를 입력하는 경우, 제어부(200)는 차량 주위의 사물 또는 사람을 감지하기 위하여 복수의 UWB 모듈(120, 130, 160, 170)을 대상으로 UWB 통신 명령을 제공할 수 있다.For example, when the user turns on the front and rear parking sensors of the vehicle or inputs the reverse gear, the controller 200 includes a plurality of UWB modules (120, 130, 160, 170) to detect objects or people around the vehicle. ) can provide UWB communication commands.

또는, 사용자가 차량에서 내려 스마트키 등을 이용하여 차량의 도어락을 잠근 경우, 제어부(200)는 차량 내부의 승객의 탑승 여부 등을 감지하기 위해 복수의 UWB 모듈(120, 130, 160, 170)을 대상으로 UWB 통신 명령을 제공할 수 있다.Alternatively, when a user gets out of the vehicle and locks the vehicle door using a smart key, the controller 200 uses a plurality of UWB modules (120, 130, 160, 170) to detect whether a passenger is inside the vehicle or not. UWB communication commands can be provided to the target.

복수의 UWB 모듈(110~180) 중에는 제어부(200)로부터 UWB 통신 명령을 제공받는 UWB 모듈과 제공받지 않는 UWB 모듈이 존재할 수 있다. 예를 들어 주차를 위해 UWB 모듈을 동작시키는 경우, 모든 UWB 모듈(110~180)에 대해서만 UWB 통신 명령이 제공될 수 있다. 반대로 사용자가 차량의 도어락을 잠근 경우, 내부 UWB 모듈(120, 130, 160, 170)에 대해서만 UWB 통신 명령이 제공될 수 있다.Among the plurality of UWB modules 110 to 180 , a UWB module receiving a UWB communication command from the control unit 200 and a UWB module not receiving a UWB communication command may exist. For example, when operating a UWB module for parking, a UWB communication command may be provided only for all UWB modules 110 to 180 . Conversely, when the user locks the door lock of the vehicle, a UWB communication command may be provided only to the internal UWB modules 120, 130, 160, and 170.

이어서, UWB 통신 명령을 제공받은 UWB 모듈이 UWB 통신 명령을 처리하는 단계(S120)가 수행된다. UWB 통신 명령을 제공받은 통신부(121)는 상기 명령을 처리함으로써 후술되는 통신 모드의 판단 및 스위치 연결을 수행할 수 있다.Subsequently, a step of processing the UWB communication command by the UWB module receiving the UWB communication command (S120) is performed. The communication unit 121 receiving the UWB communication command may process the command to determine a communication mode and connect a switch, which will be described later.

통신부(121)는 UWB 통신 명령의 통신 모드를 판단한다(S130). 이와 관련하여 도 4a 및 도 4b를 이용하여 설명한다.The communication unit 121 determines the communication mode of the UWB communication command (S130). This will be described using FIGS. 4A and 4B.

도 4a 및 4b는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 UWB 모듈 및 이를 이용한 차량 통신 시스템을 설명하기 위한 도면이다.4A and 4B are diagrams for explaining a UWB module and a vehicle communication system using the UWB module according to some embodiments of the present invention.

도 4a를 참조하면, 통신부(121)에 의한 판단 결과, 제공받은 UWB 통신 명령의 통신 모드가 외부 통신 모드인 경우, 통신부(121)는 스위칭부(122)를 제어하여 무지향성 안테나(124)와 통신부(121)를 연결한다(S140). 통신부(121)는 무지향성 안테나(124)를 이용하여 UWB 모듈의 전방위에 걸쳐 펄스 신호를 송신하고, 사물 또는 사람으로부터 반사되는 반사 신호를 수신할 수 있다.Referring to FIG. 4A , as a result of determination by the communication unit 121, when the communication mode of the received UWB communication command is an external communication mode, the communication unit 121 controls the switching unit 122 to connect the omni-directional antenna 124 and The communication unit 121 is connected (S140). The communication unit 121 may transmit a pulse signal in all directions of the UWB module using the omnidirectional antenna 124 and receive a reflected signal reflected from an object or person.

도 4b는 주차를 위해 UWB 모듈을 동작시키는 경우, 내부 UWB 모듈(120, 130, 160, 170)에 대해서 외부 통신 모드로 동작할 것을 지시하는 UWB 통신 명령이 제공되어 동작하는 구성이 도시된다. 이 때 외부 UWB 모듈(110, 140, 150, 180) 또한 차량 주위의 사물 인식을 위하여 지향성 안테나를 이용하여 외부 통신을 수행할 수 있다.4B shows a configuration in which a UWB communication command instructing the internal UWB modules 120, 130, 160, and 170 to operate in an external communication mode is provided and operated when the UWB module is operated for parking. In this case, the external UWB modules 110, 140, 150, and 180 may also perform external communication using a directional antenna to recognize objects around the vehicle.

통신부(121)는 펄스 신호의 송신 타이밍과, 반사 신호의 수신 타이밍 사이의 시간에 기초하여 ToF 데이터를 생성하고 제어부(200)에 제공할 수 있다. 제어부(200)는 외부 통신 모드로 동작하는 내부 UWB 모듈(120, 130, 160, 170)의 통신부로부터 각각 ToF 데이터를 수신하고, 수신한 ToF 데이터들을 삼각 측량 등의 방식을 통해 조합하여 대상의 위치 및 거리를 측정할 수 있다. 또한 제어부(200)는 외부 UWB 모듈(110, 140, 150, 180)의 통신부로부터 각각 ToF 데이터를 수신하고, 수신한 ToF 데이터들을 삼각 측량 등의 방식을 통해 조합하여 대상의 위치 및 거리를 측정할 수 있다.The communication unit 121 may generate ToF data based on the time between the transmission timing of the pulse signal and the reception timing of the reflection signal and provide the ToF data to the control unit 200 . The controller 200 receives ToF data from the communication units of the internal UWB modules 120, 130, 160, and 170 operating in an external communication mode, and combines the received ToF data through a method such as triangulation to locate the target. and distance can be measured. In addition, the control unit 200 receives ToF data from the communication units of the external UWB modules 110, 140, 150, and 180, and combines the received ToF data through a method such as triangulation to measure the location and distance of an object. can

도 5a 및 5b는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 UWB 모듈 및 이를 이용한 차량 통신 시스템을 설명하기 위한 도면이다.5A and 5B are diagrams for explaining a UWB module and a vehicle communication system using the UWB module according to some embodiments of the present invention.

도 5a를 참조하면, 통신부(121)에 의한 판단 결과, 제공받은 UWB 통신 명령의 통신 모드가 내부 통신 모드인 경우, 통신부(121)는 스위칭부(122)를 제어하여 지향성 안테나(123)와 통신부(121)를 연결한다(S160). 통신부(121)는 지향성 안테나(123)를 이용하여 차량 내부의 특정 방향 또는 위치에 대해 펄스 신호를 송수신할 수 있다. Referring to FIG. 5A, as a result of determination by the communication unit 121, when the communication mode of the received UWB communication command is the internal communication mode, the communication unit 121 controls the switching unit 122 to connect the directional antenna 123 and the communication unit. (121) is connected (S160). The communication unit 121 may use the directional antenna 123 to transmit/receive pulse signals in a specific direction or location inside the vehicle.

도 5b는 사용자가 스마트키를 이용하여 차량의 도어락을 잠금으로써 UWB 모듈을 동작시키는 경우, 내부 UWB 모듈(120, 130, 160, 170)에 대해서 내부 통신 모드로 동작할 것을 지시하는 UWB 통신 명령이 제공되어 동작하는 구성이 도시된다. 실선으로 도시된 내부 UWB 모듈(120, 130, 160, 170)은 지향성 안테나를 이용하여 펄스 신호를 송수신하도록 동작하고, 파선으로 도시된 외부 UWB 모듈(110, 140, 150, 180)은 동작하지 않는다.5B shows a UWB communication command instructing the internal UWB modules 120, 130, 160, and 170 to operate in the internal communication mode when the user operates the UWB module by locking the door lock of the vehicle using a smart key. The configuration provided and in operation is shown. The internal UWB modules 120, 130, 160, and 170 shown in solid lines operate to transmit and receive pulse signals using directional antennas, and the external UWB modules 110, 140, 150, and 180 shown in broken lines do not operate. .

이어서 지향성 안테나(123)를 이용하여 승객 탑승을 인식하는 단계(S170)가 수행된다. 통신부(121)는 펄스 신호의 송신 타이밍과, 반사 신호의 수신 타이밍 사이의 시간에 기초하여 ToF 데이터를 생성하고 제어부(200)에 제공할 수 있다. 제어부(200)는 내부 통신 모드로 동작하는 UWB 모듈(120, 130, 160, 170)의 통신부로부터 각각 ToF 데이터를 수신하고, 수신한 ToF 데이터들을 삼각 측량 등의 방식을 통해 조합하여 차량 내부의 승객의 탑승 여부 판단 및 위치 측정을 수행할 수 있다.Subsequently, a step of recognizing passenger boarding using the directional antenna 123 (S170) is performed. The communication unit 121 may generate ToF data based on the time between the transmission timing of the pulse signal and the reception timing of the reflection signal and provide the ToF data to the control unit 200 . The control unit 200 receives ToF data from the communication units of the UWB modules 120, 130, 160, and 170 operating in the internal communication mode, and combines the received ToF data through a method such as triangulation for passengers inside the vehicle. It is possible to perform boarding determination and location measurement.

상술한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 UWB 모듈, UWB 모듈을 이용한 차량 통신 시스템 및 UWB 모듈을 이용한 차량 통신 방법을 통해, 차량에 장착되어 UWB 통신 프로토콜을 통해 차량 외부의 사물 및 사람의 인식, UWB 통신 가능한 스마트폰/스마트키를 인식하고 차량 내부의 승객의 탑승 여부 판단 및 위치 인식을 수행할 수 있다. 특히 차량 외부 및 내부 무선 통신을 위한 UWB 모듈과 mmWave를 각각 차량에 장착할 필요가 없이 단일 종류의 UWB 모듈을 복수 장착하며, 이를 제어하기 위한 제어부의 구성 또한 단순화될 수 있다.Through the above-described UWB module, vehicle communication system using the UWB module, and vehicle communication method using the UWB module according to some embodiments of the present invention, it is installed in a vehicle and recognizes objects and people outside the vehicle through the UWB communication protocol, UWB It can recognize a communicable smart phone/smart key, determine whether or not a passenger inside the vehicle is on board, and perform location recognition. In particular, multiple UWB modules of a single type are mounted on the vehicle without the need to mount UWB modules for wireless communication outside and inside the vehicle and mmWave, respectively, and the configuration of a control unit for controlling them can also be simplified.

이러한 UWB 모듈은 내부의 스위칭부에 의한 스위칭에 의해 무지향성 및 지향성 안테나를 선택적으로 연결함으로써 차량의 외부 또는 내부에 대한 통신 연결을 자유롭게 전환시키며 동작할 수 있다.Such a UWB module can operate while freely switching a communication connection to the outside or inside of a vehicle by selectively connecting omni-directional and directional antennas by switching by an internal switching unit.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Although the embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art can realize that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features. you will be able to understand Therefore, the embodiments described above should be understood as illustrative in all respects and not limiting.

110~180: UWB 모듈 121: 통신부
122: 스위칭부 123: 지향성 안테나
124: 무지향성 안테나 200: 제어부
110 to 180: UWB module 121: communication unit
122: switching unit 123: directional antenna
124: omnidirectional antenna 200: control unit

Claims (12)

펄스 신호를 송신 또는 수신하는 지향성 안테나와 무지향성 안테나;
차량 제어부로부터 수신한 UWB 통신 명령에 기초하여 UWB 통신을 수행하는 통신부; 및
상기 통신부에 제어에 따라 상기 통신부를 상기 지향성 안테나 또는 무지향성 안테나로 선택적으로 연결하는 스위칭부를 포함하는,
UWB 모듈.
a directional antenna and an omni-directional antenna for transmitting or receiving a pulse signal;
a communication unit that performs UWB communication based on the UWB communication command received from the vehicle control unit; and
Including a switching unit for selectively connecting the communication unit to the directional antenna or the non-directional antenna according to the control of the communication unit,
UWB module.
제1항에 있어서,
상기 통신부는 상기 UWB 통신 명령이 외부 통신 모드를 포함하는 경우,
상기 무지향성 안테나와 연결하여 전방위로 펄스 신호를 송수신하고,
상기 통신부는 상기 UWB 통신 명령이 내부 통신 모드를 포함하는 경우,
상기 무지향성 안테나와 연결하여 차량 내부의 특정 위치 및 방향으로 펄스 신호를 송수신하는,
UWB 모듈.
According to claim 1,
The communication unit, when the UWB communication command includes an external communication mode,
Connecting to the omnidirectional antenna to transmit and receive pulse signals in all directions;
The communication unit, when the UWB communication command includes an internal communication mode,
Connecting to the omni-directional antenna to transmit and receive pulse signals to a specific location and direction inside the vehicle,
UWB module.
제2항에 있어서,
상기 통신부는 무지향성 안테나 또는 지향성 안테나를 통해 송신한 펄스 신호와, 수신한 반사 신호 사이의 타이밍 차이에 기초한 ToF(Time of Flight) 데이터를 생성하는,
UWB 모듈.
According to claim 2,
The communication unit generates ToF (Time of Flight) data based on a timing difference between a pulse signal transmitted through a omni-directional antenna or a directional antenna and a received reflected signal,
UWB module.
차량에 장착된 복수의 UWB 모듈; 및
사용자의 제어에 따라 상기 복수의 UWB 모듈 각각을 UWB 통신 명령을 통해 제어하는 제어부를 포함하되,
상기 복수의 UWB 모듈 각각은 지향성 안테나 및 무지향성 안테나를 포함하고,
상기 UWB 통신 명령에 따라 상기 지향성 안테나 또는 무지향성 안테나를 이용하여 UWB 통신을 수행하는,
UWB 모듈을 이용한 차량 통신 시스템.
a plurality of UWB modules mounted on a vehicle; and
A control unit controlling each of the plurality of UWB modules according to a user's control through a UWB communication command;
Each of the plurality of UWB modules includes a directional antenna and an omni-directional antenna,
Performing UWB communication using the directional antenna or the omnidirectional antenna according to the UWB communication command,
Vehicle communication system using UWB module.
제 4항에 있어서,
상기 복수의 UWB 모듈은,

차량 내부에 배치되어 UWB 통신을 수행하는 내부 UWB 모듈을 포함하는,
UWB 모듈을 이용한 차량 통신 시스템.
According to claim 4,
The plurality of UWB modules,

Including an internal UWB module disposed inside the vehicle to perform UWB communication,
Vehicle communication system using UWB module.
제 5항에 있어서,
차량 외부에 대해 펄스 신호를 송신 또는 수신하는 지향성 안테나를 포함하는 외부 UWB 모듈을 더 포함하는,
UWB 모듈을 이용한 차량 통신 시스템.
According to claim 5,
Further comprising an external UWB module including a directional antenna for transmitting or receiving a pulse signal to or from the outside of the vehicle,
Vehicle communication system using UWB module.
제 4항에 있어서,
상기 복수의 UWB 모듈은,
상기 UWB 통신 명령이 외부 통신 모드를 포함하는 경우,
상기 무지향성 안테나를 통해 전방위로 펄스 신호를 송수신하고,
상기 UWB 통신 명령이 내부 통신 모드를 포함하는 경우,
상기 무지향성 안테나를 통해 차량 내부의 특정 위치 및 방향으로 펄스 신호를 송수신하는,
UWB 모듈을 이용한 차량 통신 시스템.
According to claim 4,
The plurality of UWB modules,
If the UWB communication command includes an external communication mode,
Transmitting and receiving pulse signals in all directions through the omnidirectional antenna;
If the UWB communication command includes an internal communication mode,
Transmitting and receiving pulse signals to a specific location and direction inside the vehicle through the omnidirectional antenna,
Vehicle communication system using UWB module.
제 7항에 있어서,
상기 복수의 UWB 모듈은 무지향성 안테나 또는 지향성 안테나를 통해 송신한 펄스 신호와, 수신한 반사 신호 사이의 타이밍 차이에 기초한 ToF(Time of Flight) 데이터를 각각 생성하여 상기 제어부로 전송하고,
상기 제어부는, 상기 복수의 UWB 모듈 각각으로부터 생성된 ToF 데이터를 조합하여 대상의 위치 및 거리를 측정하는,
UWB 모듈을 이용한 차량 통신 시스템.
According to claim 7,
The plurality of UWB modules generate ToF (Time of Flight) data based on a timing difference between a pulse signal transmitted through an omni-directional antenna or a directional antenna and a received reflected signal, respectively, and transmits them to the control unit;
The control unit measures the location and distance of an object by combining ToF data generated from each of the plurality of UWB modules.
Vehicle communication system using UWB module.
차량에 장착된 복수의 UWB 모듈 중 적어도 하나에 UWB 통신 명령을 전송하는 단계;
상기 UWB 통신 명령을 제공받은 UWB 모듈 각각이 상기 UWB 통신 명령을 처리하고, 상기 UWB 통신 명령에 포함된 통신 모드의 종류에 기초하여 차량의 외부 또는 내부에 대해 UWB 통신을 수행하는 단계; 및
상기 UWB 통신의 수행 결과에 기초하여 차량 내부 또는 외부의 대상의 측위 및 측거를 수행하는 단계를 포함하는,
UWB 모듈을 이용한 차량 통신 방법.
Transmitting a UWB communication command to at least one of a plurality of UWB modules mounted in a vehicle;
processing the UWB communication command by each UWB module receiving the UWB communication command, and performing UWB communication with the outside or inside of the vehicle based on the type of communication mode included in the UWB communication command; and
Performing positioning and ranging of an object inside or outside the vehicle based on a result of performing the UWB communication,
Vehicle communication method using UWB module.
제 9항에 있어서,
상기 복수의 UWB 모듈은 각각은 지향성 안테나 및 무지향성 안테나를 포함하고,
상기 UWB 통신 명령에 포함된 통신 모드의 종류에 기초하여 차량의 외부 또는 내부에 대해 UWB 통신을 수행하는 단계는,
상기 UWB 통신 명령이 외부 통신 모드를 포함하는 경우,
상기 무지향성 안테나를 통해 전방위로 펄스 신호를 송수신하고,
상기 UWB 통신 명령이 내부 통신 모드를 포함하는 경우,
상기 무지향성 안테나를 통해 차량 내부의 특정 위치 및 방향으로 펄스 신호를 송수신하는 것을 포함하는,
UWB 모듈을 이용한 차량 통신 방법.
According to claim 9,
Each of the plurality of UWB modules includes a directional antenna and an omnidirectional antenna,
Performing UWB communication with the outside or inside of the vehicle based on the type of communication mode included in the UWB communication command,
If the UWB communication command includes an external communication mode,
Transmitting and receiving pulse signals in all directions through the omnidirectional antenna;
If the UWB communication command includes an internal communication mode,
Including transmitting and receiving a pulse signal to a specific location and direction inside the vehicle through the omnidirectional antenna,
Vehicle communication method using UWB module.
제 10항에 있어서,
상기 UWB 통신 명령을 제공받은 UWB 모듈 각각이 무지향성 안테나 또는 지향성 안테나를 통해 송신한 펄스 신호와, 수신한 반사 신호 사이의 타이밍 차이에 기초한 ToF(Time of Flight) 데이터를 각각 생성하는 단계를 더 포함하고,
상기 UWB 통신의 수행 결과에 기초하여 차량 내부 또는 외부의 대상의 측위 및 측거를 수행하는 단계는,
상기 생성된 각각의 ToF 데이터를 조합하여 대상의 위치 및 거리를 측정하는 것을 포함하는,
UWB 모듈을 이용한 차량 통신 방법.
According to claim 10,
Further comprising generating Time of Flight (ToF) data based on a timing difference between a pulse signal transmitted by each UWB module receiving the UWB communication command through an omni-directional antenna or a directional antenna and a received reflected signal, respectively. do,
The step of performing positioning and ranging of an object inside or outside the vehicle based on the result of performing the UWB communication,
Including measuring the position and distance of the target by combining each of the generated ToF data,
Vehicle communication method using UWB module.
제 9항에 있어서,
상기 복수의 UWB 모듈은,
차량 내부에 배치되어 UWB 통신을 수행하는 내부 UWB 모듈을 포함하는,
UWB 모듈을 이용한 차량 통신 방법.
According to claim 9,
The plurality of UWB modules,
Including an internal UWB module disposed inside the vehicle to perform UWB communication,
Vehicle communication method using UWB module.
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