KR20240018982A - 초광대역 측위와 게이트 센서를 이용한 지하철 게이트 제어 시스템 및 그 방법 - Google Patents

초광대역 측위와 게이트 센서를 이용한 지하철 게이트 제어 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 초광대역 측위와 게이트 센서를 이용한 지하철 게이트 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것이다. 본 발명의 지하철 게이트 제어 시스템은 지하철 역사 내에 설치된 복수 개의 초광대역 앵커와 초광대역 단말기를 포함하는 초광대역 측위 시스템과, 복수 개의 태그리스 게이트들 각각에 구비된 복수 개의 게이트 센서들을 이용하여 사용자 단말기의 위치를 실시간으로 정밀 측정하고, 측정된 사용자의 위치가 결제할 설정 영역에 위치하면, 자동으로 지하철 요금을 결제하도록 처리한다. 따라서 본 발명에 의하면, 별도의 태그없이 지하철 요금 결제 및 게이트 통과가 가능하여 승객이 편리하게 게이트를 통과할 수 있고, 이로 인해 복잡한 지하철의 통행을 보다 원활하게 할 수 있다.

Description

초광대역 측위와 게이트 센서를 이용한 지하철 게이트 제어 시스템 및 그 방법{SUBWAY GATE COTROL SYSTEM AND METHOD USING ULTRA-WIDE BAND POSITIONING AND GATE SENSOR}
본 발명은 초광대역 측위와 게이트 센서를 이용한 지하철 게이트 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 지하철 역사에 설치되는 초광대역(UWB) 측위 시스템과 복수 개의 게이트 센서를 이용하여 UWB 모듈이 탑재된 사용자 단말기의 위치를 실시간 측정하고, 사용자 단말기의 위치에 대응하여 태그없이 지하철 요금 결제 및 게이트 통과가 가능하도록 태그리스 게이트를 제어하는 초광대역 측위와 게이트 센서를 이용한 지하철 게이트 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 지하철에서 교통 요금을 지불하기 위해 교통 카드를 태그하는 방식이 많이 이용되고 있다. 교통 카드 태그 방식은 예컨대, NFC(Near Field Communication) 방식이 주로 사용되는데, NFC는 근거리 무선 통신 방식이고 교통 카드 인식 거리는 약 10cm 이하로써 사용자가 교통 카드를 사용할 때에 교통 카드 인식 장치에 카드를 태그하는 방식으로 이용한다. 이 경우, 승객이 지하철 이용 시에 반드시 교통 카드를 태그해야 하므로, 짐을 들고 지하철 게이트를 이용할 때에는 짐을 내려놓고 교통 카드를 꺼내야 하는 행동이 필요하여 승객 통행에 지장을 초래할 때도 있다. 또한 최근에는 코로나 바이러스 확산에 따른 언택트(untact) 시스템에 대한 사용자 요구가 증대되고 있어 태그를 하지 않는 시스템에 대한 니즈가 여러 분야에서 요구되고 있다.
이를 위해 최근에는 태그리스 결제를 위한 다양한 방법이 제시되고 있으며, 그 방안 중 하나가 비콘을 이용한 승하차 시스템이다. 예를 들어, 국내 등록특허공보 제10-1982002호(공고일 2019년 05월 24일)의 "결제 장치, 해당 결제 장치의 구획을 진입하는지 판단하는 방법 및 장치"에 의한 지하철 요금 결제 방안의 경우, 비콘 신호와 블루투스를 이용하기 때문에 정확한 사용자 단말기의 위치 파악이 어려워 승객 통과 시에 정확한 과금이 어려운 문제점이 있었다. 또한 비콘 신호와 블루투스 이용 시에는 각각의 게이트 통로에서 승객에 대한 추가적인 검지 장치가 필요한 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서 지하철 게이트 통과 시에 사용자의 승하차에 따른 비과금 및 과금을 위한 정확한 위치 판단과, 태그 없이 정확한 과금이 이루어지도록 결제 처리하고, 이에 따라 다수의 지하철 게이트들 각각을 사용자의 위치 및 결제 결과에 따라 게이트 통과할 수 있도록 제어하는 시스템의 개발이 절실히 필요하다.
한국 등록특허공보 제10-1982002호(공고일 2019년 05월 24일) 한국 등록특허공보 제10-1863515호(공고일 2018년 05월 31일) 한국 공개특허공보 제10-2022-0048920호(공개일 2022년 04월 20일) 한국 공개특허공보 제10-2022-0074427호(공고일 2022년 06월 03일)
본 발명의 목적은 사용자의 지하철 승하차에 따른 정확한 위치를 측정 및 판별하고, 이를 통해 별도의 태그없이 지하철 요금 결제 및 게이트 제어를 처리하는 초광대역 측위와 게이트 센서를 이용한 지하철 게이트 제어 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 초광대역 통신을 이용하여 사용자의 위치를 정밀 측정하고, 게이트 센서를 이용하여 사용자의 게이트 통과 여부를 판별하여 다수의 태그리스 게이트 중에 사용자가 통과하는 해당 태그리스 게이트의 개폐를 제어하는 초광대역 측위와 게이트 센서를 이용한 지하철 게이트 제어 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적들을 달성하기 위한, 본 발명의 초광대역 측위와 게이트 센서를 이용한 지하철 게이트 제어 시스템은 지하철 역사에 설치되는 초광대역 측위 시스템과 태그리스 게이트의 게이트 센서를 이용하여 사용자의 승하차 위치를 측정하고, 게이트 통과 여부를 판별하는데 그 한 특징이 있다. 이와 같은 본 발명의 지하철 게이트 제어 시스템은 태그없이 지하철 요금 결제 및 게이트 통과가 가능하도록 태그리스 게이트를 제어하여 승객이 별도의 태그없이 게이트를 통과할 수 있고, 복잡한 지하철의 통행을 보다 원활하게 할 수 있다.
이 특징에 따른 본 발명의 초광대역 측위와 게이트 센서를 이용한 지하철 게이트 제어 시스템은, 지하철 역사 내에 위치하는 사용자의 위치를 실시간 측정하고 지하철 요금을 지불하는 제1의 초광대역 모듈을 구비하는 사용자 단말기; 복수 개가 상기 지하철 역사에 상호 일정 간격 이격되게 설치되고, 상기 사용자 단말기가 상기 지하철 역사에 진입하면, 상기 사용자 단말기로 상기 제1의 초광대역 모듈이 활성화되게 요청하고, 상기 제1의 초광대역 모듈과 초광대역 통신을 통하여 상기 사용자 단말기의 위치를 실시간 측정하는 초광대역 앵커; 상기 사용자 단말기의 상기 제1의 초광대역 모듈을 인식하고, 상기 초광대역 앵커들과 연동해서 상기 사용자 단말기가 결제 처리 가능한 영역에 위치하면, 상기 사용자 단말기로 지하철 요금을 결제 처리하도록 요청하는 제2의 초광대역 모듈; 및 상기 제2의 초광대역 모듈이 진입되는 방향의 전면에 설치되고, 상기 지하철 역사에 설치되어 상기 사용자 단말기의 지하철 요금 결제 여부에 따라 사용자의 출입을 허용하도록 게이트 도어의 개방을 제어하고 사용자의 진입 또는 진출 방향에 대응하여 형성되는 게이트 통과 경로 상의 일측에 구비되어 상기 사용자 단말기의 사용자의 위치를 감지하는 복수 개의 게이트 센서들이 설치되는 복수 개의 태그리스 게이트;를 포함하되, 상기 지하철 게이트 제어 시스템은, 상기 초광대역 앵커들을 이용하여 복수 개의 상기 사용자 단말기들 각각의 위치를 측정하고, 측정된 상기 사용자 단말기들 각각의 사용자 위치에 대응하여 상기 태그리스 게이트들 각각의 상기 게이트 도어를 제어하도록 처리한다.
이 특징에 있어서, 상기 태그리스 게이트는, 상기 사용자 단말기의 사용자가 진입 또는 진출하는 방향 각각의 상기 게이트 통과 경로에 대응하여 구비되어 사용자의 진입 또는 진출을 허용하도록 개방되는 상기 게이트 도어; 상기 제2의 초광대역 모듈와 전기적으로 연결되어 상기 사용자 단말기의 결제 처리 정보를 전송받아서 상기 게이트 도어를 개방하도록 제어하는 게이트 제어부; 및 상기 게이트 통과 경로 상에 설치되어 사용자의 게이트 통과 여부와 결제 처리된 지하철 요금을 표시하는 게이트 표시부를 더 포함한다.
이 특징에 있어서, 상기 초광대역 앵커들은, 상기 지하철 역사의 내부 영역을 상기 사용자 단말기의 위치를 판별하기 위하여 지하철 역사의 게이트 구역을 비과금 구역인 게이트 외부 영역과, 과금 구역인 게이트 내부 영역 및 상기 초광대역 단말기와 연동해서 상기 사용자 단말기의 승하차를 판별하는 사전 결제 영역으로 설정하고, 상기 사전 결제 영역에서 상기 태그리스 게이트를 통과하는 상기 게이트 통과 경로의 입구측에 설정되는 사전 결제 정보 전송 영역과, 상기 게이트 통과 경로를 통과하는 승객 통과 영역 및 상기 게이트 통과 경로의 출구측에 설정되는 확정 결제 영역을 포함하고; 상기 게이트 센서들은, 상기 사전 결제 정보 전송 영역과 상기 승객 통과 영역 및 상기 확정 결제 영역들 각각에 위치하는 사용자를 감지하고; 상기 사전 결제 정보 전송 영역에 사용자가 감지되면, 상기 게이트 제어부가 상기 게이트 도어를 개방시키도록 제어하고; 상기 확정 결제 영역에 사용자가 감지되면, 상기 게이트 제어부가 상기 사용자 단말기로 지하철 요금을 확정 결제 처리하도록 요청한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 초광대역 측위와 게이트 센서를 이용한 지하철 게이트 제어 시스템은 지하철 게이트 통과 시에 UWB 앵커를 포함하는 정밀 측위 시스템을 이용하여 사용자 단말기가 지하철 게이트를 비과금 구역과 과금 구역을 통과하는 위치를 정확하게 판단하고, 태그리스 게이트를 통과하는 사용자를 감지하는 게이트 센서를 이용하여 태그리스 게이트를 제어함으로써, 별도의 태그없이 지하철 요금 결제 및 게이트 통과가 가능하여 승객이 편리하게 게이트를 통과할 수 있고, 이로 인해 복잡한 지하철의 통행을 보다 원활하게 할 수 있다.
또 본 발명의 초광대역 측위와 게이트 센서를 이용한 지하철 게이트 제어 시스템은 지하철 승하차 시에 스마트 폰이나 교통 카드를 태그하는 사용자의 불편을 해소하고, 사용자가 게이트 통과 영역에 진입하면 게이트 표시부에 통과 가능 표시하여 사용자가 스마트 폰을 별도로 확인하지 않아도 요금 처리가 될 수 있으며, 특히 사용자가 짐을 보유하거나 손이 자유롭지 않아도 지하철 요금 결제 및 게이트 통과가 가능하다.
또 본 발명의 초광대역 측위와 게이트 센서를 이용한 지하철 게이트 제어 시스템은 UWB 측위 시스템을 이용하여 다수의 태그리스 게이트가 설치되어 있는 지하철 역사에서 사용자 단말기의 위치를 정밀 측위하고, 이 측위 정보를 통해서 다수의 게이트에 대해 다수의 사용자들 각각이 통과할 수 있도록 제어함으로써, 추가적인 태그리스 게이트의 증설로 인한 추가적인 UWB 측위 시스템의 설치가 불필요하여 시스템 확장성을 확보할 수 있다.
또한 본 발명의 초광대역 측위와 게이트 센서를 이용한 지하철 게이트 제어 시스템은 사용자의 정밀측위 정보와 게이트 센서 정보를 연동하여 게이트 통과 시에 경합하는 사용자를 분류하여 지하철 게이트 구간의 복잡함을 해소할 수 있으며, 승객의 승하차 상태를 모니터링하기 위한 지하철역 서버를 역무실에 설치할 경우, 지하철 게이트 구역에서 혼잡도를 수시로 확인하여 승객 통행이 많을 시에는 통행에 도움이 되기 위한 현장 방송 등을 이용하여 혼잡도를 낮출 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 초광대역 측위와 게이트 센서를 이용한 지하철 게이트 제어 시스템의 네트워크 구성을 도시한 블록도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 복수 개의 태그리스 게이트가 구비된 지하철 역사의 구성을 나타내는 도면, 그리고
도 3은 본 발명에 따른 초광대역 측위와 게이트 센서를 이용한 지하철 게이트 제어 시스템의 초광대역 측위 및 게이트 제어를 위한 처리 수순을 도시한 흐름도이다.
본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.
본 발명에 따른 초광대역 측위와 게이트 센서를 이용한 지하철 게이트 제어 시스템은 지하철 역사에 설치된 초광대역 측위 시스템과 태그리스 게이트의 게이트 센서들을 이용하여 초광대역 모듈이 장착된 사용자 단말기의 위치를 실시간으로 측정 및 추적하고, 태그리스 게이트의 진입, 통과 및 진출을 감지하여 사용자의 정밀 위치에 따라 자동으로 지하철 요금 결제와 게이트 제어가 이루어지도록 처리한다.
따라서 본 발명의 지하철 게이트 제어 시스템은 초광대역 측위 시스템을 이용하여 지하철 역사에 설치된 태그리스 게이트의 주변을 사전 결제 영역, 사전 결제 정보 전송 영역, 승객 통과 영역 및 확정 결제 영역으로 설정하고, 게이트 센서를 이용하여 태그리스 게이트의 통과 여부를 판별하여 사용자가 별도의 태그없이 지하철 요금을 자동으로 결제하고 승객이 편리하게 게이트를 통과할 수 있다.
이하 첨부된 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 초광대역 측위와 게이트 센서를 이용한 지하철 게이트 제어 시스템의 네트워크 구성을 도시한 블록도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따라 복수 개의 태그리스 게이트가 구비된 지하철 역사의 구성을 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 초광대역 측위와 게이트 센서를 이용한 지하철 게이트 제어 시스템(2)은 태그리스(tagless) 방식으로 지하철 요금 결제와 게이트 개폐 제어를 자동으로 처리하기 위하여, 지하철 역사에 설치된 초광대역(Ultra Wide Band : UWB) 측위 시스템(200)과 태그리스 게이트(300)에 구비된 복수 개의 게이트 센서(330)를 이용하여 사용자(즉, 승객)의 승하차 위치를 정밀 측정하고, 사용자의 위치가 결제할 영역에 위치하고, 사용자가 태그리스 게이트(300)를 통과하면 별도의 태그없이 자동으로 지하철 요금을 결제하도록 처리하고, 동시에 게이트를 통과할 수 있도록 게이트 도어(320)를 제어한다. 여기서 초광대역(UWB) 측위 시스템(200)은 예컨대, 약 500 MHz에 이르는 매우 넓은 주파수 대역폭(bandwidth)을 이용하는 무선 통신 기술을 통해 정밀 측정이 가능하며, 이를 통해 지하철 역사의 내부 환경에서 승객의 위치를 실시간으로 측정 및 추적할 수 있다.
따라서 본 발명의 지하철 게이트 제어 시스템(2)은 사용자가 지하철 역사에 입장하면, 사용자 단말기(100)에 구비된 UWB 모듈(110)을 활성화시키고, UWB 측위 시스템(200)들을 연동해서 사용자의 위치를 측정 및 추적하고, 사용자 단말기(100)가 결제 가능한 영역에 위치하고 게이트 센서(330)들을 통해 사용자가 태그리스 게이트(300)를 진입 시도하면, 결제 결과에 따라 게이트를 통과하도록 제어함으로써, 복수의 사용자가 지하철 역사의 태그리스 게이트(300)에 사용자 단말기(100)의 태그없이 동시에 지하철 요금 결제와 게이트 제어를 동시에 처리한다.
이를 위해 본 발명의 지하철 게이트 제어 시스템(2)은 사용자 단말기(100), 초광대역 측위 시스템(200), 태그리스 게이트(300), 모바일 서버(400) 및 지하철역 서버(500)를 포함한다.
먼저, 본 발명에서 지하철 역사는 초광대역(UWB) 측위 시스템(200)과 태그리스 게이트(300)의 게이트 센서(330)를 이용하여 정밀 측정된 사용자 단말기(100)의 위치에 따라 지하철 요금을 자동 결제 처리할 수 있도록 설정되는 복수 개의 영역들을 구분한다.
즉, 지하철 역사에는 태그리스 게이트(300)의 주변 영역으로부터 승하차를 판별하기 위한 태그리스 게이트(300)의 기준선을 따라 게이트 외부 영역(A)과 게이트 내부 영역(C)으로 구분한다. 게이트 외부 영역(A)은 지하철 요금을 비과금하는 영역이고, 게이트 내부 영역(C)은 지하철 요금이 과금된 영역으로 설정된다. 게이트 외부 영역(A)과 게이트 내부 영역(C) 각각에는 태그리스 게이트(300)의 주변 영역을 사용자가 승차 또는 하차를 시도하기 위해 진입하거나 진출하는 것을 판별하는 사전 결제 영역(B1, B2)이 설정된다. 사전 결제 영역(B1, B2) 각각은 승차 방향 즉, 게이트 외부 영역(A)에서 게이트 내부 영역(C)으로 태그리스 게이트(300)를 통해 사용자가 통과하는 승차 사전 결제 영역(B1)과, 하차 방향 즉, 게이트 내부 영역(C)에서 게이트 외부 영역(A)으로 태그리스 게이트(300)를 통해 사용자가 통과하는 하차 사전 결제 영역(B2)으로 설정된다.
이러한 게이트 외부 영역(A)과 게이트 내부 영역(C)들은 복수 개의 UWB 앵커(210 ~ 240)들에 의해 설정되고, 사전 결제 영역(B1, B2)들 각각은 UWB 앵커(210 ~ 240)들과 태그리스 게이트(300)에 구비되는 UWB 모듈(250, 260)들에 의해 설정된다.
또 사전 결제 영역(B1, B2)에는 지하철 요금 과금을 판별하기 위해 사용자가 게이트 외부 영역(A)에서 게이트 내부 영역(C)으로 진입하거나 게이트 내부 영역(C)에서 게이트 외부 영역(A)으로 진출하는 방향으로 태그리스 게이트(300)를 통과하는 게이트 통과 영역(Gx-1 ~ Gx-3)을 복수 개의 영역들로 구분한다. 즉, 승차 사전 결제 영역(B1)은 승차 사전 결제 정보 전송 영역(Gx-1), 승객 통과 영역(Gx-2) 및 확정 결제 영역(Gx-1)으로 설정된다. 여기서 사전 결제 정보 전송 영역(Gx-1)은 UWB 앵커(210 ~ 240)들과 UWB 단말기(250)에 의해 사용자 단말기(100)가 인식되고, 태그리스 게이트(300)의 게이트 센서(330)에 의해 사용자가 감지되면, 사용자가 승차하기 위해 진입한 것으로 판별하여 사용자 단말기(100)로부터 사전 결제 정보를 전송하도록 설정된다. 승객 통과 영역(Gx-2)은 사전 결제 정보를 전송한 사용자 단말기(100)의 사용자가 태그리스 게이트(300)의 해당 위치에 설치된 게이트 센서(330)들에 의해 감지되면, 게이트 도어(320)가 개방되어 사용자가 통과하는 영역으로 설정된다. 그리고 확정 결제 영역(Gx-3)은 승객 통과 영역(Gx-2)을 통과한 사용자가 태그리스 게이트(300)의 해당 위치에 설치된 게이트 센서(330)들에 의해 감지되면, 사전 결제 정보에 대응하는 지하철 요금을 확정 결제 처리하도록 설정된다.
물론 하차 사전 결제 영역(B2)은 승차 사전 결제 영역(B1)과는 반대로 사전 결제 정보 전송 영역(Gx-3), 승객 통과 영역(Gx-2) 및 확정 결제 영역(Gx-1)이 설정된다. 그러므로 사용자 단말기(100)가 게이트 외부 영역(A)에서 게이트 내부 영역(C)으로 이동할 때 뿐만 아니라, 게이트 내부 영역(C)에서 게이트 외부 영역(A)으로 이동할 때에도 사용자의 태그없이 지하철 요금 결제 처리 및 게이트 제어가 가능하다.
따라서 본 발명의 지하철 게이트 제어 시스템(2)은 사용자가 지하철 역사의 게이트 외부 영역(A)에 진입하면, 지하철 역사에 설치된 UWB 앵커(210 ~ 240)들을 통해 사용자 단말기(100)의 UWB 모듈(110)을 활성화시키고, 사용자 단말기(100)와 UWB 앵커(210 ~ 240)들이 UWB 통신을 통하여 사용자가 승차 사전 결제 영역(B1)에 위치하면, 지하철 요금을 사전 결제하고, 사전 결제가 완료되어 사용자가 태그리스 게이트(300)의 승차 사전 결제 정보 전송 영역(Gx-1)에 진입하면, 게이트 센서(Gx-S1 ~ Gx-S3)들에 의해 사용자를 감지하고, 승객 통과 영역(Gx-2)에 진입하면, 게이트 센서(Gx-S4 ~ Gx-S5)들에 의해 사용자의 통과를 감지하고, 승차 확정 결제 영역(Gx-3)에 진입하면, 게이트 센서(Gx-S6 ~ Gx-S8)들에 의해 사용자를 감지하여 사용자의 정밀 위치를 판단한다. 이를 통해 사용자 단말기(100)가 사전 결제 정보를 전송하면, 태그리스 게이트(300)에 게이트 통과 가능을 표시하고, 사용자가 승객 통과 영역(Gx-2)을 지나 확정 결제 영역(Gx-3)에 도달하면, 사전 결제 처리된 지하철 요금을 최종적으로 결제하도록 사용자 단말기(100)와 모바일 단말기(400) 간에 결제를 처리한다.
구체적으로, 사용자 단말기(100)는 서로 다른 복수의 사용자들 각각 즉, 지하철 승객이 구비하는 통신 가능한 휴대용 전자 장치로, 예를 들어, 스마트 폰 등으로 구비된다. 사용자 단말기(100)는 예컨대, 프로세서, 메모리, 이동 통신 모듈, 무선 통신 모듈, NFC 모듈, 터치패널 및 카메라 모듈 등 전형적인 스마트 폰의 구성요소(미도시됨)들을 갖는다. 사용자 단말기(100)는 블루투스 통신과 초광대역(UWB) 통신을 이용하여 지하철 역사에서 사용자의 위치를 실시간 측정할 수 있도록 UWB 통신 기능을 구비한다. 즉, 사용자 단말기(100)는 UWB 통신을 이용하여 지하철 역사 내에서의 사용자 위치를 측정하고 측정된 위치에 따라 지하철 요금을 지불하도록 하는 UWB 모듈(110)을 구비한다. UWB 모듈(110)은 예컨대, UWB 칩, UWB 태그 등으로 구비되어, 복수 개의 UWB 앵커(210 ~ 240)들 각각과의 근거리 무선 신호 전송에 따른 시간 차이를 이용하여 거리를 측정하고, 이를 통해 사용자의 위치를 실시간 측정한다.
사용자 단말기(100)는 사용자가 지하철 역사에 진입하면, UWB 앵커(210 ~ 240)들의 블루투스 비콘을 통해 UWB 통신 기능이 활성화되도록 요청받아서 UWB 모듈(110)을 활성화시킨다. 사용자 단말기(100)는 게이트 외부 영역(A)과 게이트 내부 영역(C)을 벗어나면, UWB 모듈(110)을 비활성화시켜서 전력 소모를 예방한다. 이는 UWB 통신 활성화 시에 사용자 단말기(100)의 전력 소모량이 약 10배 이상이므로, 평상 시에는 블루투스 기능만 활성화되도록 하고, 게이트 외부 구역(A)에 진입하면, UWB 모듈(110)을 활성화하여 사용자 단말기(100)의 전력 소모를 줄일 수 있다.
사용자 단말기(100)는 이동 통신망, 무선 통신망 등을 이용하여 모바일 서버(400)와 상호 데이터 통신이 이루어지도록 연결된다. 사용자 단말기(100)는 모바일 서버(400)로 지하철 요금 결제를 요청하고, UWB 모듈(110)을 통해 지하철 요금이 결제되면 모바일 서버(400)로부터 결제 처리된 결제 정보를 전송받는다. 즉, 사용자 단말기(100)는 UWB 앵커(210 ~ 240)를 통해 승차 및 하차 사전 결제 영역(B1, B2)에 진입되었음이 판별되면, 모바일 서버(400)와 데이터 통신하여 사전 결제를 수행하고, 사전 결제가 완료되고 승차 및 하차 사전 결제 정보 전송 영역(Gx-1 또는 Gx-3)에 위치하면, UWB 모듈(250, 260)을 통해서 태그리스 게이트(300)로 사전 결제 정보를 전송하여 사용자의 게이트 통과를 허가하도록 요청하고, 확정 결제 구역(B5 또는 B3)에 진입되었음이 판별되면, 모바일 서버(400)로 사전 결제 처리된 지하철 요금에 대해 확정 결제를 수행한다.
초광대역(UWB) 측위 시스템(200)은 지하철 역사 내에 설치되어 UWB 통신을 이용하여 사용자 단말기(100)의 위치를 실시간으로 정밀 추적한다. 초광대역(UWB) 측위 시스템(200)은 복수 개의 초광대역 앵커(UWB anchor)(210 ~ 240)와, 복수 개의 초광대역(UWB) 모듈(250 ~ 260)를 포함한다. UWB 측위 시스템(200)은 복수 개의 태그리스 게이트(300)에 대해 다수의 사용자 단말기(100)들 각각의 위치를 실시간 측정 및 추적하고, 이를 통해 각각의 태그리스 게이트(300)에서 다수의 사용자들 각각의 통행을 처리할 수 있다.
UWB 앵커는(210 ~ 240)는 지하철 역사 내의 서로 다른 위치에 복수 개가 설치된다. UWB 앵커는(210 ~ 240)는 사용자 단말기(100)의 위치를 판단하기 위해 태그리스 게이트(300)가 포함된 지하철 역사 내의 천장이나 벽면 등에 설치된다. UWB 앵커(210 ~ 240)는 복수 개(예를 들어, 적어도 3개)가 지하철 역사 내에 상호 일정 간격(예를 들어, 약 10m)으로 이격되게 설치된다. UWB 앵커(210 ~ 240)는 지하철 역사의 크기, 구조, 면적 등에 따라 적어도 3개가 구비되고, 상호 일정 간격 유지되게 설치된다. 본 발명의 실시예에서는 사용자의 정밀 위치 측위를 위해 지하철 역사 내부에 4개의 UWB 앵커(210 ~ 240)가 설치된다.
UWB 앵커는(210 ~ 240)는 지하철 역사 내에서 UWB 통신을 통해 사용자 단말기(100)로 전송되는 신호 전파 시간을 적용하여 사용자 단말기(100)와의 거리를 산출하고, 이를 통해 사용자 단말기(100)의 지하철 역사 내에서의 위치를 측정한다. UWB 앵커(210 ~ 240)는 블루투스 통신 가능한 비콘을 더 구비한다.
UWB 앵커(210 ~ 240)는 지하철 역사의 내부 공간을 게이트 외부 영역(A), 게이트 내부 영역(C), 승차 및 하차 사전 결제 영역(B1, B2)을 설정한다. 승차 및 하차 사전 결제 영역(B1, B2) 각각은 게이트 외부 영역(A)과 게이트 내부 영역(C) 각각에 포함된다. 또 UWB 앵커(210 ~ 240)는 사용자가 태그리스 게이트(300)를 진입 및 진출하는 전면 및 후면 각각에 승차 또는 하차 사전 결제 정보 전송 영역(Gx-1 또는 Gx-3)을 설정하고, 사용자가 태그리스 게이트(300)를 통과하는 중앙 부분에 승객 통과 영역(Gx-2)을 설정하고, 사용자가 태그리스 게이트(300)를 통과 완료하는 후면 및 전면 각각에 승차 또는 하차 확정 결제 영역(Gx-3 또는 Gx-1)을 설정한다. 승차 또는 하차 사전 결제 정보 전송 영역(Gx-1 또는 Gx-3)과 승객 통과 영역(Gx-2), 그리고 승차 또는 하차 확정 결제 영역(Gx-3 또는 Gx-1)들은 사용자가 태그리스 게이트(300)를 통과하는 게이트 통과 경로 상에 설정된다.
UWB 앵커(210 ~ 240)는 지하철 역사 내에서 블루투스 비콘을 이용하여 사용자 단말기(100)의 UWB 모듈(110)을 인식하고, 적어도 2 개를 이용하여 사용자 단말기(100)의 위치를 측정 및 추적한다. UWB 앵커(210 ~ 240)는 인식된 사용자 단말기(100)와 UWB 통신을 통하여 사용자 단말기(100)의 거리를 측정하여 게이트 외부 영역(A), 게이트 내부 영역(C), 승하차 사전 결제 영역(B1, B2), 승차 또는 하차 사전 결제 정보 전송 영역(Gx-1 또는 Gx-3), 승객 통과 영역(Gx-2), 승차 또는 하차 확정 결제 영역(Gx-3 또는 Gx-1)에 위치하는지를 판별한다.
UWB 모듈(250, 260)는 사용자 단말기(100)의 UWB 모듈(110)이 활성화되고 사용자 단말기(100)의 위치를 측정하여 승하차 사전 결제 영역(B1, B2)에 위치하면, 사용자 단말기(100)의 지하철 요금에 대한 사전 결제를 처리하도록 한다. 이를 위해 UWB 모듈(250, 260)는 태그리스 게이트(300)의 진입 및 진출 방향 각각에 대응하여 태그리스 게이트(300)에 설치된다. UWB 모듈(250, 260)는 UWB 앵커(210 ~ 240)들과 연동해서 사용자 단말기(100)의 위치를 측정하고, 태그리스 게이트(300)에 진입 또는 진출하고자 하는 사용자 단말기(100)를 인식한다. UWB 모듈(250, 260)는 인식된 사용자 단말기(100)가 승차 또는 하차 사전 결제 정보 전송 영역(Gx-1 또는 Gx-3)에 위치하면, 사용자 단말기(100)의 UWB 모듈(110)을 통해 지하철 요금을 결제 처리하도록 요청하고, 사용자 단말기(100)로부터 결제 결과를 전송받아서 태그리스 게이트(300)로 전송한다. UWB 모듈(250, 260)는 UWB 통신을 통해서 사용자 단말기(100)와 태그리스 게이트(300)의 게이트 도어(320) 제어 및 결제 정보를 송수신할 수 있다.
따라서 UWB 모듈(250, 260)는 사용자 단말기(100)의 위치가 UWB 앵커(210 ~ 240)와 UWB 통신을 통해 승하차 사전 결제 구역(B1, B2)에 진입하였다고 판단되면, 사용자 단말기(100)가 모바일 서버(400)와 통신하여 사전 결제를 수행하고, 사전 결제가 완료되면, 사용자 단말기(100)로부터 UWB 모듈(250, 260)를 통해서 태그리스 게이트(300)에 사전 결제 처리 결과 정보를 전송하여 사용자의 진입 또는 진출을 허가하고, 사용자 단말기(100)가 승차 또는 하차 확정 결제 구역(Gx-3 또는 Gx-1)에 진입하면, 사용자 단말기(100)가 모바일 서버(400)와 사전 결제 처리된 지하철 요금의 확정 결제를 수행한다.
태그리스 게이트(300)는 지하철 역사 내에 복수 개가 구비되고, 사용자가 진입하거나 진출하는 방향에 대응하여 적어도 하나의 게이트 통과 경로를 형성한다. 이 때, 게이트 통과 경로는 진입 및/또는 진출을 위한 양방향 또는 단방향으로 구비될 수 있다. 태그리스 게이트(300)는 사용자 단말기(100)의 지하철 요금 결제 처리에 따라 사용자의 통과를 허용하여 출입을 제어한다. 이를 위해 태그리스 게이트(300)는 게이트 제어부(310), 게이트 도어(320), 게이트 센서(330) 및 게이트 표시부(340)를 포함한다.
게이트 제어부(310)는 태그리스 게이트(300)의 제반 동작을 처리하도록 게이트 도어(320), 게이트 센서(330) 및 게이트 표시부(340)를 제어한다. 게이트 제어부(310)는 UWB 모듈(250, 260)들과 전기적으로 연결되어 상호 데이터 통신을 처리한다. 게이트 제어부(310)는 예컨대, 유무선 통신망 등을 이용하여 지하철역 서버(500)와 연결되어 상호 데이터 통신을 처리한다. 게이트 제어부(310)는 사용자 단말기(100)가 승차 또는 하차 사전 결제 정보 전송 영역(Gx-1 또는 Gx-3)에 위치하면, UWB 모듈(250, 260)로부터 사전 결제 정보를 전송받고 게이트 센서(330)로부터 사용자를 감지한 감지 정보를 받아서 게이트 도어(320)를 개방하도록 제어한다. 게이트 도어(320)는 태그리스 게이트(300)의 진입 방향, 진출 방향 각각의 게이트 통과 경로에 대응하여 구비되고, 게이트 제어부(310)의 제어를 받아서 개폐된다. 게이트 센서(330)는 게이트 통과 경로를 따라 태그리스 게이트(300)의 일측에 복수 개가 구비되고, 서로 다른 위치에서 태그리스 게이트(300)를 진입, 통과 및 진출하는 사용자를 각각 감지한다. 게이트 센서(330)는 감지 정보를 게이트 제어부(310)로 전달한다. 그리고 게이트 표시부(340)는 게이트 통과 경로 상에 설치되어 사용자의 게이트 통과 여부, 결제 금액 등을 표시한다.
본 발명의 실시예에서 게이트 센서(330)들은 복수 개의 태그리스 게이트(300 : 300a ~ 300e)들 각각에 제1 내지 제8 게이트 센서(330 : Gx-S1 ~ Gx-S8)들로 구비된다. 여기서 게이트 센서(330)들에 대한 내용은 승차하는 사용자 단말기(100)를 이용하여 상세히 설명한다.
즉, 제1 내지 제3 게이트 센서(Gx-S1 ~ Gx-S3)들은 사전 결제 처리된 사용자 단말기(100)의 사용자가 승차 사전 결제 정보 전송 영역(Gx-1)에 진입하는 것을 감지하고, 제4 내지 제5 게이트 센서(Gx-S4 ~ Gx-S5)들은 승객 통과 영역(Gx-2)의 사용자를 감지하고, 그리고 제6 내지 제8 게이트 센서(Gx-S6 ~ Gx-S8)들은 승차 확정 결제 영역(Gx-3)에 위치하는 사용자를 감지한다.
따라서 제1 내지 제3 게이트 센서(Gx-S1 ~ Gx-S3)들로부터 사용자가 감지되면, 게이트 제어부(310)는 사용자 단말기(100)로 사전 결제 정보를 요청하고, 사용자 단말기(100)로부터 사전 결제 정보가 전송되면 게이트 도어(320)를 개방시킨다. 또 제6 내지 제8 게이트 센서(Gx-S6 ~ Gx-S8)들로부터 사용자가 감지되면, 게이트 제어부(310)는 사용자 단말기(100)로 확정 결제 정보를 요청하여 사전 결제 처리된 지하철 요금의 결제 정보를 저장 및 관리한다.
모바일 서버(400)는 사용자 단말기(100)와 상호 데이터 통신하여 UWB 인증과 지하철 요금 자동 결제를 처리한다. 구체적으로, 모바일 서버(400)는 사용자 단말기(100)로부터 사전 결제 처리가 요청되면, 해당 지하철 역사에 대한 지하철 요금을 사전 결제 처리하고, 그 결과를 사용자 단말기(100)로 전송한다. 모바일 서버(400)는 사용자 단말기(100)로부터 확정 결제 처리가 요청되면, 사전 결제 처리된 지하철 요금을 확정 결제 처리하고, 그 결과를 사용자 단말기(100)로 전송한다. 또 모바일 서버(400)는 사용자 단말기(100)의 앱카드 방식, 모바일 카드 방식, NFC 방식, HCE(Host Card Emulation) 방식 등의 교통 카드 요금에 대한 결제를 처리할 수 있다.
그리고 지하철역 서버(500)는 예컨대, 지하철역 단위로 구비되는 서버로, 태그리스 게이트(300)와 유무선 통신망을 통해 연결된다. 지하철역 서버(500)는 각각의 태그리스 게이트(300)의 통과 여부에 따른 통행 결과를 게이트 제어부(310)로부터 전송받아서 지하철 역사의 태그리스 게이트(300)의 사용자 이용 현황을 모니터링, 저장 및 관리한다. 지하철역 서버(500)는 태그리스 게이트(300)로부터 사용자가 통과되면, 사용자 단말기(100)의 결제 정보를 전송받아서 저장, 관리한다. 따라서 모바일 서버(400)와 지하철역 서버(500)는 사용자 단말기(100)가 확정 결제가 완료되면, 상호 결제 정보를 비교 및 확인하여 결제 내역을 관리한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 초광대역 측위와 게이트 센서를 이용한 지하철 게이트 제어 시스템(2)은 지하철 역사 내에 설치된 UWB 측위 시스템(200)과 복수 개의 태그리스 게이트(300)들 각각에 구비된 복수 개의 게이트 센서(330)들을 이용하여 복수의 사용자 단말기(100)들 각각의 위치를 실시간으로 정밀 측정 및 추적하고, 사용자의 위치가 지하철 요금을 결제할 영역에 위치하면, 별도의 결제 태그없이 자동으로 지하철 요금을 결제하도록 처리한다.
따라서 본 발명의 지하철 게이트 제어 시스템(2)은 초광대역 측위 시스템(200)과 게이트 센서(330)를 이용하여 실시간으로 사용자의 위치를 측정하고, 사용자의 위치에 따라 각각의 태그리스 게이트(300)를 제어하여 복수의 사용자가 지하철 역사의 태그리스 게이트(300)에 태그없이 지하철 요금을 결제하여 동시에 지나갈 수 있도록 처리한다.
또 이 실시예의 지하철 역사는 도 2에 도시된 바와 같이, 제 내지 제5 태그리스 게이트(300 : 300a ~ 300e)가 구비되고, 제1 내지 제4 UWB 앵커(210 ~ 240)들이 상호 일정 거리 이격되어 설치된다. 제1 내지 제5 태그리스 게이트(300a ~300e)들 각각에는 승차 또는 하차 방향에 대응하여 설치되는 제1 또는 제2 UWB 모듈(250, 260)과, 제1 내지 제8 게이트 센서(330 : Gx-S1 ~ Gx-S8)들이 구비된다. 물론 태그리스 게이트(300)에는 기존의 교통 요금 결제 수단 예를 들어, 사용자 단말기(100)의 앱카드 방식, 모바일 카드 방식, NFC 방식, HCE 방식 등의 교통 카드 요금에 대한 결제를 처리할 수 있는 RF 단말기(미도시됨)이 구비될 수 있다. 이 경우, RF 단말기에는 UWB 모듈(250, 260)이 설치된다.
이 실시예에서 지하철 게이트 제어 시스템(2)은 제1 내지 제4 UWB 앵커(210 ~ 240)들과 제1 및 제2 UWB 모듈(250, 260)들 각각을 이용하여 지하철 역사 내에서 복수 개의 사용자 단말기(100)들을 인식하고, 인식된 사용자 단말기(100)들 각각의 위치를 측정 및 추적하고, 제1 내지 제5 태그리스 게이트(300 : 300a ~ 300e)들 각각에 설치된 제1 내지 제8 게이트 센서(330 : Gx-S1 ~ Gx-S8)들을 이용하여 사용자들 각각에 대한 게이트 진입, 통과 및 진출 여부를 감지한다.
이러한 제1 내지 제5 태그리스 게이트(300a ~ 300e)는 제1 및 제2 태그리스 게이트(300a, 300b), 제3 및 제4 태그리스 게이트(300c, 300d), 제4 및 제5 태그리스 게이트(300d, 300e)들 각각에 의해 하나의 게이트 통과 경로를 구성한다. 이러한 게이트 통과 경로는 양방향으로 진입 및 진출 가능하게 구비되거나 단방향으로 진입 또는 진출되게 구비될 수 있다.
또 지하철 역사의 내부 영역은 지하철 요금이 비과금되는 게이트 외부 영역(A)과 지하철 요금이 과금 처리된 게이트 내부 영역(C) 및 태그리스 게이트(300 : 300a ~ 300e)에 대응하여 승차 또는 하차 사전 결제 영역(B1, B2)으로 설정하고, 사용자가 지하철을 승차 또는 하차하기 위한 태그리스 게이트(300a ~ 300e)들 각각의 이동 방향에 따라 승차 또는 하차 사전 결제 영역(B1, B2)으로 설정한다.
이 실시예에서 승차 및 하차 사전 결제 영역(B1, B2)은 태그리스 게이트(300 : 300a ~ 300e)의 입구측 전면 약 1m 이내의 영역으로 설정되고, 태그리스 게이트(300a ~ 300e)의 UWB 모듈(250, 260)이 설치된 전면 영역을 승차 또는 하차 사전 결제 정보 전송 영역(Gx-1 또는 Gx-3)으로 설정된다.
또 태그리스 게이트(300a ~ 300e)들 각각에 사용자가 통과하는 게이트 통과 경로에 승객 통과 영역(Gx-2)으로 설정하고, 게이트 통과 경로의 마지막 영역을 승차 또는 하차 확정 결제 영역(Gx-3 또는 Gx-1)으로 설정하여 사용자 단말기(100)가 승차 또는 하차 확정 결제 구역(Gx-3 또는 Gx-1)에 진입하면, 태그리스 게이트(300a ~ 300e)의 게이트 제어부(310)가 게이트 센서(330)를 통해 사용자 단말기(100)의 사용자의 통과 여부를 판단한다.
예를 들어, 태그리스 게이트(300)의 게이트 통과 경로는 승차 방향에 따라 승차 사전 결제 정보 전송 영역(Gx-1), 승객 통과 영역(Gx-2), 승차 확정 결제 영역(Gx-3)으로 설정된다. 즉, 제1 및 제2 태그리스 게이트(300a, 300b)에 의한 게이트 통과 경로는 승차 사전 결제 정보 전송 영역(G1-1), 승객 통과 영역(G1-2), 승차 확정 결제 영역(G1-3)으로 구분되고, 제3 및 제4 태그리스 게이트(300c, 300d)의 게이트 통과 경로는 승차 사전 결제 정보 전송 영역(G2-3), 승객 통과 영역(G2-2), 승차 확정 결제 영역(G2-1)으로 구분되고, 제4 및 제5 태그리스 게이트(300d, 300e)의 게이트 통과 경로는 승차 사전 결제 정보 전송 영역(G3-1), 승객 통과 영역(G3-2), 승차 확정 결제 영역(G3-3)으로 구분된다.
따라서 하나의 사용자 단말기(100)가 지하철 승차를 위해 지하철 역사의 게이트 외부 영역(A)에 진입하거나, 또 다른 하나의 사용자 단말기(100)가 지하철 하차 후 지하철 역사의 게이트 내부 영역(C)에 진입하면, 제1 내지 제4 UWB 앵커(210 ~ 240)들을 통해 복수 개의 사용자 단말기(100)들 각각을 인식하고, 인식된 사용자 단말기(100)들 각각의 UWB 모듈(110)이 UWB 통신 기능을 처리할 수 있도록 활성화시킨다. 이 때, 제1 내지 제4 UWB 앵커(210 ~ 240)들과 사용자 단말기(100)들 각각은 블루투스 통신을 통해 인식하여 UWB 통신 기능이 활성화되고, 이를 통해 UWB 통신 기능이 처리되도록 연결된다.
여기서는 하나의 사용자 단말기(100)가 지하철 승차를 위해 지하철 역사의 게이트 외부 영역(A)에 진입된 경우를 이용하여 상세히 설명한다.
사용자 단말기(100)가 게이트 외부 영역(A)에 진입하여 UWB 모듈(110)이 활성화되면, 제1 내지 제4 UWB 앵커(210 ~ 240)들이 사용자 단말기(100)들 각각의 UWB 모듈(110)을 통해 사용자 위치를 측정 및 추적한다. 사용자 단말기(100)가 승차 사전 결제 영역(B1)에 위치하면, 모바일 서버(400)로 승차 사전 결제 처리를 요청하고 모바일 서버(400)로부터 승차 사전 결제 처리 결과를 전송받는다. 이 때, 사용자 단말기(100)가 승차 사전 결제 정보 전송 영역(G1-1)에 위치하면, 사용자 단말기(100)는 제1 태그리스 게이트(300a)에 구비되는 UWB 모듈(250)과 연결되고, UWB 모듈(250)로 승차 사전 결제 처리 결과를 전송한다.
사용자 단말기(100)는 제1 내지 제4 UWB 앵커(210 ~ 240)들과 UWB 모듈(250)을 통해 실시간으로 위치를 측정 및 추적한다. 이 때, 사용자 단말기(100)의 사용자가 게이트 통과 경로를 따라 승차 사전 결제 정보 전송 영역(G1-1)에 진입하면, 제1 태그리스 게이트(300a)에 구비된 제1 내지 제3 게이트 센서(G1-S1 ~ G1-S3)들을 통해 사용자를 감지한다. 따라서 제1 태그리스 게이트(300a)는 사용자 단말기(100)의 승차 사전 결제 처리 결과와 측정된 사용자의 위치에 대응하여 게이트 표시부(340)에 통과 가능 여부를 표시하고 게이트 도어(320)를 개방시킨다.
이어서 사용자가 개방된 게이트 도어(320)를 통과하여 승차 통과 영역(G1-2)를 통과하면, 제4 내지 제5 게이트 센서(G1-S4 ~ G1-S5)들을 통해 사용자를 감지하고, 사용자 단말기(100)가 게이트 통과 경로의 승차 확정 결제 영역(G1-3)에 위치하면, 제6 내지 제8 게이트 센서(G1-S6 ~ G1-S8)들을 통해 사용자를 감지하여 사용자 단말기(100)가 모바일 서버(400)로 승차 확정 결제 처리를 요청하고 모바일 서버(400)로부터 승차 확정 결제 처리 결과를 전송받는다. 이 때, 승차 확정 결제는 승차 사전 결제 처리 결과에 대응되는 지하철 요금으로 결제 처리된다. 또 사용자 단말기(100)는 결제 정보를 제1 태그리스 게이트(300a)를 통해 지하철역 서버(500)로 전송하여 결제 정보를 저장 및 관리한다.
물론, 또 다른 하나의 사용자 단말기(100)가 지하철 하차 후 지하철 역사의 게이트 내부 영역(C)에 진입하는 경우에도 상술한 지하철 승차를 위한 과정들과 동일하게 처리되어 해당 지하철역에 대한 추가 지하철 요금이 자동 결제 처리된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 지하철 게이트 제어 시스템(2)은 사용자의 지하철 승하차를 UWB 정밀 측위를 이용하여 사용자의 위치를 측정 및 판단하고, 게이트 센서 정보를 이용하여 설정된 결제 가능한 게이트 통과 영역에 사용자가 감지되면, 지하철 요금 결제를 위한 별도의 태그없이 정확하게 지하철 요금을 과금하고 이에 따라 게이트의 개방을 제어한다.
또한 본 발명의 지하철 게이트 제어 시스템(2)은 다수의 태그리스 게이트(300)가 설치되어 있는 지하철 역사에서 다수의 사용자 단말기(100)의 정밀 측위 정보를 통해서 사용자의 태그없이 게이트를 제어하여 편리하게 게이트 통과가 가능하다.
그리고 도 3은 본 발명에 따른 초광대역 측위와 게이트 센서를 이용한 지하철 게이트 제어 시스템의 초광대역 측위 및 게이트 제어를 위한 처리 수순을 도시한 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 지하철 게이트 제어 시스템(2)은 단계 S600에서 사용자 단말기(100)가 지하철 역사 내의 게이트 외부 영역(A)에 진입하면, 단계 S602에서 지하철 역사에 설치된 복수 개의 UWB 앵커(210 ~ 240)들을 통해 사용자 단말기(100)를 인식하고, 인식된 사용자 단말기(100)로 지하철 역정보를 전송한다. 이 때, UWB 앵커(210 ~ 240)들은 블루투스 통신을 통해 사용자 단말기(100)로 지하철 역정보를 전송한다. 단계 S604에서 사용자 단말기(100)는 지하철 역정보를 전송받아서 UWB 모듈(110)을 활성화시킨다. 이에 사용자 단말기(100)와 UWB 앵커(210 ~ 240)들은 UWB 통신을 통해 연결된다.
단계 S606에서 UWB 앵커(210 ~ 240)들은 인식된 사용자 단말기(100)의 위치를 측위하여 지하철 역사 내에서 실시간으로 사용자 단말기(100)의 위치를 추적한다. 이러한 위치 측위는 사용자 단말기(100)가 지하철 역사를 벗어날 때까지 이루어진다. 단계 S608에서 UWB 앵커(210 ~ 240)를 통해 사용자 단말기(100)가 승차 사전 결제 영역(B1)에 진입하면, 단계 S610에서 사용자 단말기(100)는 모바일 서버(400)로 사전 결제 처리를 요청한다. 이 때, 모바일 서버(400)는 사용자 단말기(100)의 UWB 모듈(110)을 통해 사용자 인증 및 결제가 이루어지도록 처리한다. 단계 S612에서 모바일 서버(400)는 사용자 단말기(100)의 요청에 대응하여 해당 지하철 역사에 대한 지하철 요금을 사전 결제 처리하고, 단계 S614에서 사전 결제 결과를 사용자 단말기(100)로 전송한다.
단계 S616에서 태그리스 게이트(300)는 게이트 센서(330)들을 통해 사용자 단말기(100)의 사용자가 승차 사전 결제 정보 전송 영역에 진입하는 것이 감지되면, UWB 모듈(250, 260)을 통해 사용자 단말기(100)로 사전 결제 결과를 요청한다. 이에 사용자 단말기(100)가 모바일 서버(400)로부터 사전 결제 결과가 전송되고 태그리스 게이트(300)로부터 사전 결제 결과가 요청되면, 사용자 단말기(100)는 단계 S618에서 태그리스 게이트(300)에 설치된 UWB 모듈(250, 260)와 UWB 통신 연결되어 사전 결제 결과를 UWB 모듈(250, 260)로 전송한다.
단계 S620에서 UWB 모듈(250, 260)는 사용자 단말기(100)로부터 전송된 사전 결제 결과를 태그리스 게이트(300)의 게이트 제어부(310)로 전송한다. 단계 S622에서 태그리스 게이트(300)의 게이트 제어부(310)는 UWB 모듈(250, 260)로부터 전송된 사전 결제 결과를 전송받아서 게이트 도어(320)를 개방시킨다.
단계 S624에서 태그리스 게이트(300)는 게이트 센서(330)들을 통해 사용자 단말기(100)의 사용자가 게이트 도어(320)를 통과하면, 이를 감지하고 감지 정보를 UWB 모듈(250, 260)을 통해 사용자 단말기(100)로 전송한다.
단계 S626에서 태그리스 게이트(300)는 게이트 센서(330)들을 통해 사용자 단말기(100)의 사용자가 승차 확정 결제 영역에 진출하는 것을 감지하여 감지 정보를 UWB 모듈(250, 260)을 통해 사용자 단말기(100)로 전송한다. 이 때, 단계 S628에UW에서 모듈(250, 260)은 사용자 단말기(100)의 위치를 실시간으로 측정하고 단계 S630에서 사용자 단말기(100)가 승차 확정 결제 영역에 진입되면, 단계 S632에서 확정 결제 영역 진입에 따른 이벤트 정보를 태그리스 게이트(300)로 전송한다.
단계 S634에서 태그리스 게이트(300)는 이벤트 정보가 전송되면, 사전 결제 결과에 따른 결제 정보를 저장하고 지하철역 서버(500)로 결제 정보를 전송한다. 이 때, 사용자 단말기(100)는 단계 S636에서 모바일 서버(400)로 확정 결제 처리를 요청한다. 단계 S638에서 모바일 서버(400)는 사용자 단말기(100)로부터 확정 결제 처리가 요청되면, 사전 결제 처리된 지하철 요금을 확정 결제 처리하고, 단계 S640에서 확정 결제 결과를 사용자 단말기(100)로 전송한다.
또 단계 S642에서 지하철역 서버(500)는 태그리스 게이트(300)로부터 전송된 결제 정보를 저장하고, 이후 모바일 서버(400)에 저장된 확정 결제 결과와 비교 및 판별하여 결제 내역을 관리한다.
이상에서, 본 발명에 따른 초광대역 측위와 게이트 센서를 이용한 지하철 게이트 제어 시스템의 구성 및 작용을 상세한 설명과 도면에 따라 도시하였지만, 이는 실시예를 들어 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다.
2 : 지하철 게이트 제어 시스템
100 : 사용자 단말기
110 : 초광대역(UWB) 모듈
200 : 초광대역(UWB) 측위 시스템
210 ~ 240 : 초광대역(UWB) 앵커
250, 260 : 초광대역(UWB) 모듈
300 : 태그리스 게이트
330 : 게이트 센서
400 : 모바일 서버
500 : 지하철역 서버

Claims (3)

  1. 초광대역 측위와 게이트 센서를 이용한 지하철 게이트 제어 시스템에 있어서:
    지하철 역사 내에 위치하는 사용자의 위치를 실시간 측정하고 지하철 요금을 지불하는 제1의 초광대역(Ultra Wide Band) 모듈을 구비하는 사용자 단말기;
    복수 개가 상기 지하철 역사에 상호 일정 간격 이격되게 설치되고, 상기 사용자 단말기가 상기 지하철 역사에 진입하면, 상기 사용자 단말기로 상기 제1의 초광대역 모듈이 활성화되게 요청하고, 상기 제1의 초광대역 모듈과 초광대역 통신을 통하여 상기 사용자 단말기의 위치를 실시간 측정하는 초광대역 앵커;
    상기 사용자 단말기의 상기 제1의 초광대역 모듈을 인식하고, 상기 초광대역 앵커들과 연동해서 상기 사용자 단말기가 결제 처리 가능한 영역에 위치하면, 상기 사용자 단말기로 지하철 요금을 결제 처리하도록 요청하는 제2의 초광대역 모듈; 및
    상기 제2의 초광대역 모듈이 진입되는 방향의 전면에 설치되고, 상기 지하철 역사에 설치되어 상기 사용자 단말기의 지하철 요금 결제 여부에 따라 사용자의 출입을 허용하도록 게이트 도어의 개방을 제어하고 사용자의 진입 또는 진출 방향에 대응하여 형성되는 게이트 통과 경로 상의 일측에 구비되어 상기 사용자 단말기의 사용자의 위치를 감지하는 복수 개의 게이트 센서들이 설치되는 복수 개의 태그리스 게이트;를 포함하되,
    상기 지하철 게이트 제어 시스템은,
    상기 초광대역 앵커들을 이용하여 복수 개의 상기 사용자 단말기들 각각의 위치를 측정하고, 측정된 상기 사용자 단말기들 각각의 사용자 위치에 대응하여 상기 태그리스 게이트들 각각의 상기 게이트 도어를 제어하도록 처리하는 것을 특징으로 하는 초광대역 측위와 게이트 센서를 이용한 지하철 게이트 제어 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 태그리스 게이트는,
    상기 사용자 단말기의 사용자가 진입 또는 진출하는 방향 각각의 상기 게이트 통과 경로에 대응하여 구비되어 사용자의 진입 또는 진출을 허용하도록 개방되는 상기 게이트 도어;
    상기 제2의 초광대역 모듈와 전기적으로 연결되어 상기 사용자 단말기의 결제 처리 정보를 전송받아서 상기 게이트 도어를 개방하도록 제어하는 게이트 제어부; 및
    상기 게이트 통과 경로 상에 설치되어 사용자의 게이트 통과 여부와 결제 처리된 지하철 요금을 표시하는 게이트 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초광대역 측위와 게이트 센서를 이용한 지하철 게이트 제어 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 초광대역 앵커들은,
    상기 지하철 역사의 내부 영역을 상기 사용자 단말기의 위치를 판별하기 위하여 지하철 역사의 게이트 구역을 비과금 구역인 게이트 외부 영역과, 과금 구역인 게이트 내부 영역 및 상기 초광대역 단말기와 연동해서 상기 사용자 단말기의 승하차를 판별하는 사전 결제 영역으로 설정하고, 상기 사전 결제 영역에서 상기 태그리스 게이트를 통과하는 상기 게이트 통과 경로의 입구측에 설정되는 사전 결제 정보 전송 영역과, 상기 게이트 통과 경로를 통과하는 승객 통과 영역 및 상기 게이트 통과 경로의 출구측에 설정되는 확정 결제 영역을 포함하고;
    상기 게이트 센서들은,
    상기 사전 결제 정보 전송 영역과 상기 승객 통과 영역 및 상기 확정 결제 영역들 각각에 위치하는 사용자를 감지하고;
    상기 사전 결제 정보 전송 영역에 사용자가 감지되면, 상기 게이트 제어부가 상기 게이트 도어를 개방시키도록 제어하고;
    상기 확정 결제 영역에 사용자가 감지되면, 상기 게이트 제어부가 상기 사용자 단말기로 지하철 요금을 확정 결제 처리하도록 요청하는 것을 특징으로 하는 초광대역 측위와 게이트 센서를 이용한 지하철 게이트 제어 시스템.
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