WO2011034389A2 - Communication system using ultrasonic waves - Google Patents

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WO2011034389A2
WO2011034389A2 PCT/KR2010/006446 KR2010006446W WO2011034389A2 WO 2011034389 A2 WO2011034389 A2 WO 2011034389A2 KR 2010006446 W KR2010006446 W KR 2010006446W WO 2011034389 A2 WO2011034389 A2 WO 2011034389A2
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base station
ultrasound
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곽병재
이광천
정현규
송나옥
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한국전자통신연구원
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B11/00Transmission systems employing sonic, ultrasonic or infrasonic waves

Definitions

  • the present invention relates to a communication system using ultrasonic waves, and more particularly, to a communication system for transmitting ultrasonic waves using a solid medium in an environment where radio wave shielding is severe and transmitting the voice or data using the transmitted ultrasonic waves. will be.
  • the interior of the ship is a poor wireless communication environment in which the radio wave shielding is very difficult, it is difficult to apply the conventional wireless communication technology using the electric wave.
  • due to problems such as cost, time, and continuous changes in the internal environment according to the ship construction work it is difficult to install a wired communication facility during the ship construction work.
  • An object of the present invention is to transmit data using ultrasonic waves.
  • An object of the present invention is to transmit data even in an environment where radio wave shielding is severe.
  • the present invention provides an ultrasonic terminal, comprising: a transducer for converting a first ultrasonic wave received from an ultrasonic base station or a second ultrasonic terminal into a first electrical signal using a solid medium, and a receiver for converting the first electrical signal into first data. And a transmitter configured to convert second data into a second electrical signal, wherein the transducer converts the second electrical signal into second ultrasonic waves, and converts the converted second ultrasonic waves using the solid medium. Or it provides an ultrasonic terminal for transmitting to the second ultrasonic terminal.
  • a transducer for converting ultrasonic waves transmitted from an ultrasonic terminal into a solid signal using a solid medium, a receiver for converting the electrical signal into data and transmitting the data to a server using a communication network
  • An ultrasonic base station including a data communication unit is provided.
  • a transducer for receiving a reference ultrasound from an ultrasound terminal using a solid medium, a signature generator for generating a signature for position estimation of the ultrasound terminal based on the reference ultrasound, based on the signature
  • a position estimating apparatus including a position estimating unit for estimating the position of the ultrasonic terminal is provided.
  • data can be transmitted using ultrasonic waves.
  • data can be transmitted even in an environment where radio wave shielding is severe.
  • FIG 1 illustrates an example of an ultrasonic communication system in an environment where radio wave shielding is severe.
  • FIG 2 shows another example of an ultrasonic communication system in an environment where radio wave shielding is severe.
  • FIG 3 shows another example of an ultrasonic communication system in an environment where radio wave shielding is severe.
  • FIG. 5 shows a central control center wirelessly connected to an ultrasonic communication system in a vessel.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating data transmission and reception using an ultrasonic terminal with a MIMO function.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating position estimation using ultrasonic communication.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an embodiment of communicating with a survivor using ultrasonic waves when a ship is sunk.
  • FIG. 11 is a block diagram showing the structure of an ultrasonic terminal according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a block diagram showing the structure of an ultrasonic base station according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a block diagram showing the structure of a position estimating apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG 1 illustrates an example of an ultrasonic communication system in an environment where radio wave shielding is severe.
  • Vessel 100 is a structure made of a material with a strong shielding of radio waves, communication systems using general radio waves cannot be applied.
  • the ultrasonic communication system may include the ultrasonic terminals 110, 120, and 130 and the ultrasonic base station 140.
  • the ultrasonic terminals 110, 120, and 130 may perform communication in a peer-to-peer form or may perform communication via the ultrasonic base station 140.
  • the ultrasonic terminals 110 and 120 may contact the hull using an engineer's shoes and transmit ultrasonic waves using the contacted hull.
  • the ultrasonic terminal 130 may receive a voice signal from the engineer's headset 131.
  • the ultrasound terminal 130 may convert a voice signal into ultrasound and transmit the ultrasound signal.
  • FIG 2 illustrates another example of an ultrasonic communication system in an environment where shielding of radio waves is difficult.
  • the hull 200 of a ship constitutes one cell, and the plurality of ultrasonic terminals 210, 220, and 230 in the hull 200 may be serviced by one ultrasonic base station 250.
  • the ultrasonic base station 250 includes one or a plurality of transducers 251.
  • the transducer 251 of the ultrasonic base station 250 may be installed in the hull to transmit and receive ultrasonic waves using the hull.
  • the ultrasonic base station 250 receives data from the first ultrasonic terminal 210 using the ultrasonic waves. Also, the ultrasound base station 250 may transmit the received data to the second ultrasound terminal 220 using ultrasound.
  • Engineers carry ultrasonic terminals 210, 220, and 230. Since the engineers contact the hull using their feet, the transducers of the ultrasonic terminals 210, 220, and 230 are attached to the engineers' shoes, and the terminals may be connected to the transducers by wire or wirelessly.
  • the ultrasonic base station 250 may transmit or receive ultrasonic waves using a MIMO transmission technique.
  • the ultrasound base station 250 may transmit a plurality of data streams from the plurality of transducers.
  • the ultrasonic terminals 210, 220, and 230 receive signals in which different data streams are mixed using a plurality of transducers.
  • the ultrasonic terminals 210, 220, and 230 may separate different data streams using a MIMO signal processing technique. Since the ultrasound base station 250 and the ultrasound terminals 210, 220, and 230 may transmit a plurality of data streams, data transmission efficiency is improved.
  • FIG 3 shows another example of an ultrasonic communication system in a shielding environment of radio waves.
  • various types of repeaters may be used to extend cell coverage of a base station or provide a service to a terminal located in a shaded area where a signal does not arrive from the base station.
  • the ultrasonic waves transmitted by the ultrasonic base station 310 installed at a specific position may not be maintained at sufficient intensity until another portion of the hull 300.
  • FIG. 3 illustrates an embodiment in which the shadow area is removed by using the plurality of repeaters 311, 312, and 313 in the communication using ultrasonic waves, or the cell coverage of the ultrasonic base station 310 is expanded.
  • the ultrasonic base station 310 transmits data to ultrasonic repeaters 311 and 313 located at a far distance using a wired or wireless connection.
  • Each of the ultrasonic repeaters 311 and 313 converts data received from the ultrasonic base station 310 into ultrasonic waves and transmits the ultrasonic waves to the ultrasonic terminals 320 and 330.
  • the engineer may make a call via the ultrasonic terminal 330 using the headset 331 or the like.
  • FIG. 4 illustrates a case where two independent cells are wirelessly connected to form multiple cells.
  • two vessels 410 and 420 constitute two cells.
  • the two cells are connected by a radio link.
  • the radio link may be a link directly connecting two vessels, or may be a logical link connected using a backbone network.
  • Communication between the two cells may be made through the ultrasonic base stations 430 and 440 or may be made through the gateway terminal.
  • the first ultrasonic base station 430 may transmit data to the second ultrasonic base station 440 using radio waves.
  • FIG. 5 shows a central control center wirelessly connected to an ultrasonic communication system in a vessel. If the hull 500 of the ship is still being built, a number of events and accidents may occur in the hull 500, and accidents that may quarrel for minutes may occur. In this case, the engineer may communicate with the central relationship center via the ultrasonic terminal 510 and the ultrasonic base station 520. Engineers can quickly report where and where the accident occurred so that emergency rescue operations can be performed accurately and quickly.
  • the engineer may report the occurrence of an accident using the ultrasonic terminal 510.
  • the engineer operates the ultrasonic terminal 510 to control the ultrasonic terminal 510 to transmit the ultrasonic signal of a specific pattern to the ultrasonic base station 520.
  • the ultrasonic base station 520 may determine whether an accident occurs based on an ultrasonic signal of a specific pattern, and transmit whether the accident occurs to the central control center 530 using radio waves.
  • the ultrasound terminal 510 may determine whether an accident occurs by using a sensor and transmit an ultrasound signal having a specific pattern to the ultrasound base station 520 according to the determination result.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating data transmission and reception using an ultrasonic terminal with a MIMO function.
  • the transmission speed of ultrasonic waves is slower than the transmission speed of radio waves.
  • the transmission speed of the ultrasonic wave is determined according to the reception sensitivity of the transducer, the frequency bandwidth of the ultrasonic wave that the transducer can generate, the transmission power of the ultrasonic wave, and the acoustic channel characteristics.
  • Multimedia signals such as photographs and video, and large data such as design drawings, require higher data rates than voice signals.
  • FIG. 6 illustrates an embodiment in which image data is transmitted using a plurality of transducers between an ultrasonic terminal 610 located inside the hull 600 and an ultrasonic base station 620 located on the surface of the hull 600.
  • the ultrasound base station 620 may transmit a plurality of data streams from the plurality of transducers.
  • the ultrasound terminal 610 may receive a signal in which each data stream is mixed using a plurality of transducers, and may separate different streams using a MIMO signal processing technique.
  • the ultrasound base station 620 may simultaneously transmit a plurality of data streams to the ultrasound terminal 610, thereby improving data transmission efficiency.
  • FIG. 6 only an embodiment in which the ultrasonic base station 620 transmits a plurality of data streams to the ultrasonic terminal 610 is described. However, the ultrasonic terminal 610 uses a plurality of transducers to transmit the data stream to the ultrasonic base station 620. In the case of transmitting the data, the ultrasound terminal 610 and the ultrasound base station 620 may perform operations similar to those of the embodiment of FIG. 6 to improve data transmission efficiency from the ultrasound terminal 610 to the ultrasound base station 620. .
  • the ultrasonic terminal may be generally divided into a transducer portion attached to the hull and a portion that is shaped like a headset and receives data from a user.
  • the ultrasound terminal may have a wall mount type or a wearable type. However, it is the same regardless of its shape that it is attached to a solid medium such as a ship's hull, and transmits data using a transducer which converts the vibration of the medium into an electrical signal or converts the electrical signal into a vibration of the medium. .
  • Each of the ultrasonic base stations 710, 720, and 730 communicates with ultrasonic terminals grouped into the same group among the plurality of ultrasonic terminals 711, 712, 721, 722, and 731.
  • the first ultrasonic base station 710 is grouped with the ultrasonic terminal 711 and the ultrasonic terminal 712 to communicate with the ultrasonic terminal 711 and the ultrasonic terminal 712.
  • the second ultrasonic base station 720 is grouped with the ultrasonic terminal 721 and the ultrasonic terminal 722 to communicate with the ultrasonic terminal 721 and the ultrasonic terminal 722.
  • the third ultrasonic base station 730 is grouped with the ultrasonic terminal 731 to communicate with the ultrasonic terminal 731.
  • the ultrasonic terminals 711, 712, 721, 722, and 731 belonging to different groups may communicate with each other via the ultrasonic base stations 710, 720, and 730.
  • the ultrasound terminal 731 and the ultrasound terminal 712 are ultrasound terminals belonging to different groups.
  • the ultrasonic terminal 731 communicates with the ultrasonic base station 730 included in the same group, and the ultrasonic base station 730 communicates with the ultrasonic base station 710 of the group including the ultrasonic terminal 712.
  • the ultrasonic base station 710 again communicates with the ultrasonic terminal 712. That is, data between the ultrasonic terminal 731 and the ultrasonic terminal 712 is transmitted in the path of the ultrasonic terminal 731-the ultrasonic base station 730-the ultrasonic base station 710-the ultrasonic terminal 712.
  • data is transmitted using ultrasonic waves between the ultrasonic terminal 731 and the ultrasonic base station 730, the ultrasonic terminal 712 and the ultrasonic base station 730, the ultrasonic base station 710 and the ultrasonic base station 712 is a radio wave Data may be transmitted using.
  • the ultrasonic terminal 810 transmits ultrasonic waves to the position estimating apparatus 820 using the hull 800. Ultrasound is transmitted using various paths 831, 832, 833 along each part of the hull. The ultrasonic waves are transmitted to the position estimating apparatus 820 with a time difference according to the length and length of the path. If the path length is short, the transmission time of the ultrasonic wave is also short. If the path is long, the transmission time of the ultrasonic wave is also long.
  • the position estimating apparatus 820 receives the ultrasonic waves transmitted by using various paths, and the ultrasonic waves are divided into several parts over time. 840 is received.
  • the level of the ultrasonic waves received through various paths may be referred to as an impulse response 840 of the ultrasonic channel over time. Transmitting a shock wave is inefficient because a large amount of energy must be transmitted in a very short time.
  • the position estimating apparatus 820 may modulate a pseudo-random sequence signal such as an m sequence and estimate the position of the ultrasound terminal 810 using the modulated signal. In this case, the position estimating apparatus 820 may obtain a shock wave response of the channel from the received random sequence. In addition, the position estimating apparatus 820 may estimate the position of the ultrasound terminal 810 from the received data packet.
  • the transmission path of the ultrasonic waves is determined according to the positions of the ultrasonic terminal 810 and the position estimating apparatus 820. If the position of the position estimating apparatus 820 is fixed, the transmission path of the ultrasonic waves is determined according to the position of the ultrasonic terminal 810.
  • the location of the ultrasound terminal 810 is analyzed by analyzing the shock wave response of the ultrasound channel. Can be estimated.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating position estimation using ultrasonic communication.
  • two paths 911 and 912 exist from the first ultrasound terminal 910 to the position estimating apparatus 901. Since the lengths of the two paths are different, the time for the ultrasonic wave transmitted by the first ultrasonic terminal 910 to reach the position estimating apparatus 901 via each path is different. In the case of the second ultrasound terminal 920, two paths 921 and 922 exist, and the time when the ultrasound transmitted from the second ultrasound terminal 920 reaches the position estimating apparatus 901 via each path is Are different.
  • the positions of the ultrasound terminals 910 and 920 that transmit the ultrasound signals may be estimated from unique features according to the positions included in the received ultrasound signals.
  • the position estimating apparatus 901 stores the shock wave response of the ultrasonic channel for each part of the hull, compares the shock wave response of the stored ultrasonic channel with the shock wave response of the received ultrasonic channel, and displays the ultrasonic terminals 910 and 920. Estimate the position of.
  • the parameters containing the location information extracted from the shock wave response are extracted and stored, and the channel shock wave response of the ultrasonic signal to estimate the position is obtained.
  • the location may be estimated by extracting the parameters including the location information.
  • the parameters containing the location information are called signatures for the location information.
  • the position estimating apparatus 901 compares the delay profile of the shock wave response of the stored ultrasonic channel with the delay profile of the shock wave response of the received ultrasonic channel, and among the stored delay profiles, a delay similar to the received delay profile. You can select a profile. According to one side, the position estimating apparatus 901 may estimate the ultrasonic transmission position of the delay profile similar to the received delay profile as the positions of the ultrasonic terminals 910 and 920.
  • the ultrasonic terminals 910 and 920 may transmit a pseudo-random sequence instead of transmitting a shock wave, and the position estimating apparatus 901 may extract a shock wave response from a received signal of the pseudo random sequence. .
  • the position estimating apparatus 901 extracts parameters containing unique position information of the ultrasonic terminals 910 and 920 from the received signal, and positions the ultrasonic terminals 910 and 920 using the extracted parameters. Can be estimated.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an embodiment of communicating with a survivor using ultrasonic waves when a ship is sunk.
  • the vessel was separated into two parts 1010. 1020 and completely sunk.
  • Survivor 1030 is located in a portion 1010 of the sunk ship.
  • the hull outside of the hull may not be able to determine whether a passenger has survived or died, and may not be able to decide whether to proceed with rescue operations or lifting operations.
  • the survivor 1030 may communicate with the ultrasonic base station 1060 by using the ultrasonic terminal 1040 to easily inform his or her survival.
  • the diver 1050 performing the rescue operation can directly communicate with the survivor 1030 by operating the ultrasonic base station 1060.
  • the ultrasonic base station 1060 may transmit the contents of communication with the ultrasonic terminal 1040 to the water phase using underwater ultrasonic communication.
  • the ultrasonic base station 1060 transmits the communication contents with the survivor 1030 to the underwater ultrasonic communication transceiver 1070.
  • the underwater ultrasonic communication transceiver 1070 may transmit the communication content to the rescue vessel using a wire.
  • the ultrasound terminal 1000 may include a transducer 1110, a receiver 1130, an output unit 1140, a transmitter 1160, an input unit 1170, and an accident detector 1190.
  • the ultrasound terminal illustrated in FIG. 11 may receive or transmit data using ultrasound.
  • an ultrasound received by an ultrasound terminal to receive data is called a first ultrasound
  • an ultrasound transmitted by the ultrasound terminal to transmit data is called a second ultrasound.
  • the transducer 1110 is a device that converts vibration of a medium into an electrical signal or converts an electrical signal into vibration of a medium.
  • the ultrasonic waves transmitted by the ultrasonic base station are transmitted through the hull 1120.
  • the hull 1120 vibrates.
  • the transducer 1110 may detect ultrasonic waves using the vibration of the hull.
  • the transducer 1110 converts the first ultrasonic waves received from the ultrasonic base station or the second ultrasonic terminal into a first electrical signal using a solid medium such as the hull 1120.
  • the hull 1120 is generally made of a metal material to shield radio waves, and includes a plurality of narrow spaces separated by partition walls. Radio waves are difficult to transmit between different spaces separated by partition walls, and conventional mobile communication using radio waves is difficult to use in a hull.
  • the transducer 1110 transmits the first electrical signal to the receiver 1130.
  • the receiver 1130 receives the first electrical signal from the transducer 1110 and converts the received first electrical signal into first data.
  • the conversion process may include a demodulation process and a decoding process.
  • the transducer 1110 may be an ultrasound terminal ( It may be located outside of 1110.
  • the transducer 1110 may be a wall-mount type communication device, and the receiver 1130 and the transmitter 1160 may be a headset type wirelessly connected to the wall-type communication device. .
  • the ultrasonic terminal may be a wearable type worn by an engineer in a ship.
  • the transducer 1110 may be mounted on a portion of the hull that is in contact with the hull, such as an engineer's shoes, and the receiver 1130 and the transmitter 1160 may be located on a garment part in which the engineer acts.
  • the transducer 1110 and the receiver 1130, the transducer 1110 and the transmitter 1160 may be connected by wire or wireless.
  • the output unit 1140 outputs the first data to the speaker 1151, the display device 1152, the storage device, and the like. For example, when the first data is voice data, the output unit 1140 may reproduce the first data using the speaker 1151. In addition, when the first data is image data, the output unit 1140 may display the first data using the display device 1152. In addition, the output unit 1140 may store the first data in a separate storage device 1153.
  • the transmitter 1160 converts the second data into a second electrical signal.
  • the second data may be a voice signal.
  • the input unit 1170 receives the voice recorded using the microphone 1181.
  • the transmitter 1160 may convert the recorded voice into a second electric signal.
  • the second data may be an image signal.
  • the input unit 1170 receives an image photographed using the camera 1182.
  • the transmitter 1160 may convert the captured image into a second electric signal.
  • the conversion process may include an encoding process and a modulation process.
  • the transducer 1110 may convert the second electrical signal into second ultrasonic waves, and transmit the converted second ultrasonic waves to the ultrasonic base station or the second ultrasonic terminal using the solid medium 1120. According to one side, the transducer 1110 may vibrate the solid medium 1120 according to the second ultrasonic waves to transmit the second ultrasonic waves to the ultrasonic base station or the second ultrasonic terminal.
  • the ultrasonic terminal 1190 may include an accident detecting unit 1190.
  • the accident detector 1190 detects whether an accident has occurred for the user of the ultrasound terminal 1100.
  • the accident detection unit 1190 may detect the direction of the force applied to the ultrasonic terminal 1110 using a gravity sensor or the like. If an accident occurs to the user of the ultrasonic terminal 1100 or the user falls down, the ultrasonic terminal 1110 may receive a strong force momentarily. In this case, the accident detector 1190 may determine that an accident has occurred to the user. In this case, the transducer 1110 may transmit whether an accident occurs to the ultrasonic base station or the second ultrasonic terminal using the solid medium 1120.
  • the ultrasonic terminal 1100 may use ultrasonic waves to estimate the position of the ultrasonic terminal 1100.
  • the transducer 1110 transmits a predetermined reference ultrasonic wave to the position estimation device.
  • the pattern of the reference ultrasound may be previously promised between the ultrasound terminal 1100 and the position estimation device. A configuration of estimating the position of the ultrasound terminal 1100 using the reference ultrasound will be described in detail with reference to FIG. 13.
  • the ultrasonic terminal 1100 may determine whether communication using ultrasonic waves is possible. According to one side, if the transducer 1110 does not receive the first ultrasound transmitted through the hull, or the transducer 1110 does not transmit the second ultrasound, the ultrasound terminal 1100 is unable to communicate using the ultrasound. Do. Accordingly, the transducer 1110 may determine whether the first ultrasound can be received from the ultrasound base station or the second ultrasound terminal, and determine whether communication using the ultrasound is possible according to the result.
  • the receiver 1130 and the transducer 1110 may be spaced apart from the maximum possible communication distance. In this case, the transducer 1110 may not transmit an electrical signal to the receiver 1130.
  • the receiver 1130 may receive an electric signal from the transducer 1110 and determine whether communication using ultrasonic waves is possible according to the reception result.
  • the output unit 1140 may output whether communication using ultrasonic waves is possible.
  • the ultrasonic base station 1200 includes a transducer 1210, a receiver 1230, a transmitter 1250, and a data communication unit 1240.
  • the transducer 1210 converts the ultrasound transmitted from the ultrasound terminal into the first electrical signal using the solid medium 1220.
  • the solid medium 1220 is a hull of a ship, and may have a property of shielding radio waves.
  • the receiver 1230 converts the first electrical signal into first data. According to one side, the receiver 1230 may demodulate the first electrical signal, and decode the demodulated first electrical signal to convert the first electrical signal into first data.
  • the data communication unit 1240 transmits the first data to the server 1270 using a communication network.
  • the data communication unit 1240 may receive the second data from the server 1270 using a communication network.
  • the transmitter 1250 may convert the second data into a second electrical signal.
  • the transmission unit 1250 may encode the second data, and modulate the encoded second data to convert the second data into a second electrical signal.
  • the transducer 1210 may convert the second electrical signal into ultrasonic waves and transmit the converted ultrasonic waves to an ultrasonic terminal or another ultrasonic base station using a solid medium.
  • FIG. 13 is a block diagram illustrating a structure of a position estimating apparatus for estimating a position using ultrasonic waves according to an embodiment of the present invention.
  • the position estimating apparatus 1300 includes a transducer 1310, a signature generator 1320, a position estimator 1330, and a signature storage 1340.
  • the user 1350 may manipulate the ultrasound terminal 1360 to generate reference ultrasound that may be used for position recognition.
  • the ultrasound terminal 1360 may periodically generate the reference ultrasound without a user's manipulation.
  • the ultrasound terminal 1360 may detect a specific situation such as an accident and transmit an ultrasound signal for location recognition by itself.
  • the generated reference ultrasound is transmitted using the hull 1370 of the solid medium.
  • Transducer 1310 receives the reference ultrasound transmitted using the solid medium.
  • the signature generator 1320 generates a signature for estimating the position of the ultrasound terminal 1360 based on the reference ultrasound.
  • the signature is a kind of parameter for position estimation of the ultrasonic terminal 1360.
  • the signature may be a parameter set including a plurality of parameters for position estimation of the ultrasound terminal 1360.
  • the reference ultrasound may be an impact pile as described in FIG. 8. In this case, the delay profile of the reference ultrasound described in FIG. 8 can be used as an example of the signature.
  • the position estimator 1330 estimates the position of the ultrasound terminal 1360 based on the signature generated based on the reference ultrasound.
  • the signature generator 1320 generates the signatures according to the ultrasonic waves transmitted from each part of the hull composed of a solid medium. Let these signatures be reference signatures. Signatures are generated for each part of the hull 1370.
  • the signature storage unit 1340 stores the reference signatures.
  • the position estimator 1330 compares the reference signatures with the signatures generated for the ultrasound terminal 1360.
  • the position estimator 1330 selects a reference signature most similar to the signature generated with respect to the ultrasound terminal 1360 among the reference signatures.
  • the position estimator 1330 may estimate the position on the hull 1370 corresponding to the most similar reference signature as the position of the terminal 1360.

Abstract

Disclosed is a technique for performing communication using ultrasonic waves in an environment in which radio waves are severely blocked and thus wireless communication is difficult to perform. According to the present invention, in an environment in which radio waves are severely blocked, a terminal using ultrasonic waves transmits ultrasonic waves via a solid structure serving as a medium, and a base station using ultrasonic waves receives ultrasonic waves via a solid structure serving as a medium.

Description

초음파를 이용한 통신 시스템Ultrasonic Communication System
본 발명은 초음파를 이용한 통신 시스템에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 전파의 차폐가 심한 환경 내에서 고체 매질을 이용하여 초음파를 전송하고, 전송된 초음파를 이용하여 음성 또는 데이터를 전송하는 통신 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a communication system using ultrasonic waves, and more particularly, to a communication system for transmitting ultrasonic waves using a solid medium in an environment where radio wave shielding is severe and transmitting the voice or data using the transmitted ultrasonic waves. will be.
조선 사업은 국가 기간 산업으로서 조선 사업의 경쟁력을 유지하기 위해서 선박을 적은 비용으로 짧은 시간에 건조하는 등 선박 건조의 효율성을 향상시키는 것은 매우 중요하다.As the shipbuilding business is a national key industry, it is very important to improve the efficiency of shipbuilding such as building ships in a short time at low cost in order to maintain the competitiveness of shipbuilding business.
건조 중인 선박에서는 선박의 건조 단계에 따라서 각 부분의 조립 순서가 결정되며, 한쪽 부분의 진척 상황, 사고 상황은 다른 부분에서도 실시간으로 공유되어야 한다. 따라서 건조 중인 선박에서는 통신이 절실히 필요하다. 예를 들어 건조 중인 선박의 일부에 대한 설계가 변경된 경우, 설계가 변경된 부분을 작업하는 현장에서도 변경된 설계도를 신속하게 수신하여야 함은 물론, 다른 부분에서도 변경된 설계를 반영하여 선박 건조 순서를 변경해야만 할 수 있다. 또는 다른 부분의 설계, 시공도 변경해야만 할 수 있다.In the ship being built, the order of assembly of the parts is determined by the ship's construction stage, and the progress and accidents of one part must be shared in real time by the other part. Therefore, communication is urgently needed on ships under construction. For example, if the design of a part of the ship under construction is changed, it is necessary to promptly receive the changed design at the site where the design is changed and also change the order of ship construction to reflect the changed design in other parts. Can be. Or it may be necessary to change the design and construction of other parts.
그러나, 선박의 내부는 전파의 차폐가 매우 심한 열악한 무선 통신 환경으로 기존의 전파를 이용한 무선 통신 기술은 적용이 곤란하다. 또한, 비용, 시간, 그리고 선박 건조 작업에 따른 내부 환경의 지속적인 변화 등의 문제로 인하여 선박 건조 작업 중 유선 통신 시설의 설치도 어렵다.However, the interior of the ship is a poor wireless communication environment in which the radio wave shielding is very difficult, it is difficult to apply the conventional wireless communication technology using the electric wave. In addition, due to problems such as cost, time, and continuous changes in the internal environment according to the ship construction work, it is difficult to install a wired communication facility during the ship construction work.
본 발명의 목적은 초음파를 이용하여 데이터를 전송하는 것이다.An object of the present invention is to transmit data using ultrasonic waves.
본 발명의 목적은 전파의 차폐가 심한 환경에서도 데이터를 전송하는 것이다.An object of the present invention is to transmit data even in an environment where radio wave shielding is severe.
본 발명은 초음파 단말기에 있어서, 고체 매질을 이용하여 초음파 기지국 또는 제2 초음파 단말기로부터 수신된 제1 초음파를 제1 전기 신호로 변환하는 트랜스듀서, 상기 제1 전기 신호를 제1 데이터로 변환하는 수신부 및 제2 데이터를 제2 전기 신호로 변환하는 전송부를 포함하고, 상기 트랜스듀서는 상기 제2 전기 신호를 제2 초음파로 변환하고, 상기 변환된 제2 초음파를 상기 고체 매질을 이용하여 상기 초음파 기지국 또는 상기 제2 초음파 단말기로 전송하는 초음파 단말기를 제공한다.The present invention provides an ultrasonic terminal, comprising: a transducer for converting a first ultrasonic wave received from an ultrasonic base station or a second ultrasonic terminal into a first electrical signal using a solid medium, and a receiver for converting the first electrical signal into first data. And a transmitter configured to convert second data into a second electrical signal, wherein the transducer converts the second electrical signal into second ultrasonic waves, and converts the converted second ultrasonic waves using the solid medium. Or it provides an ultrasonic terminal for transmitting to the second ultrasonic terminal.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 고체 매질을 이용하여 초음파 단말기로부터 전송된 초음파를 전기 신호로 변환하는 트랜스듀서, 상기 전기 신호를 데이터로 변환하는 수신부 및 통신 네트워크를 이용하여 상기 데이터를 서버로 전송하는 데이터 통신부를 포함하는 초음파 기지국이 제공된다.According to another aspect of the present invention, a transducer for converting ultrasonic waves transmitted from an ultrasonic terminal into a solid signal using a solid medium, a receiver for converting the electrical signal into data and transmitting the data to a server using a communication network An ultrasonic base station including a data communication unit is provided.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면 고체 매질을 이용하여 초음파 단말기로부터 참조 초음파를 수신하는 트랜스듀서, 상기 참조 초음파에 기반하여 상기 초음파 단말기의 위치 추정을 위한 시그너처를 생성하는 시그너처 생성부, 상기 시그너처에 기반하여 상기 초음파 단말기의 위치를 추정하는 위치 추정부를 포함하는 위치 추정 장치가 제공된다.According to another aspect of the present invention, a transducer for receiving a reference ultrasound from an ultrasound terminal using a solid medium, a signature generator for generating a signature for position estimation of the ultrasound terminal based on the reference ultrasound, based on the signature A position estimating apparatus including a position estimating unit for estimating the position of the ultrasonic terminal is provided.
본 발명에 따르면 초음파를 이용하여 데이터를 전송할 수 있다.According to the present invention, data can be transmitted using ultrasonic waves.
본 발명에 따르면 전파의 차폐가 심한 환경에서도 데이터를 전송할 수 있다.According to the present invention, data can be transmitted even in an environment where radio wave shielding is severe.
도 1은 전파의 차폐가 심한 환경에서 초음파 통신 시스템의 일예를 도시한 것이다.1 illustrates an example of an ultrasonic communication system in an environment where radio wave shielding is severe.
도 2는 전파의 차폐가 심한 환경에서 초음파 통신 시스템의 다른 예를 도시한 것이다.2 shows another example of an ultrasonic communication system in an environment where radio wave shielding is severe.
도 3은 전파의 차폐가 심한 환경에서 초음파 통신 시스템의 또 다른 예를 도시한 것이다.3 shows another example of an ultrasonic communication system in an environment where radio wave shielding is severe.
도 4는 두 개의 독립된 셀이 무선으로 연결되어 다중 셀을 이루는 경우를 도시한 것이다.4 illustrates a case where two independent cells are wirelessly connected to form multiple cells.
도 5는 선박내의 초음파 통신 시스템과 무선으로 연결된 중앙 관제 센터를 도시한 것이다.5 shows a central control center wirelessly connected to an ultrasonic communication system in a vessel.
도 6은 MIMO기능을 갖춘 초음파 단말기를 이용한 데이터 송수신을 도시한 도면이다.6 is a diagram illustrating data transmission and reception using an ultrasonic terminal with a MIMO function.
도 7은 세 사용자 그룹이 초음파 통신으로 연결된 것을 도시한 것이다.7 illustrates that three groups of users are connected by ultrasonic communication.
도 8은 초음파 통신에서 충격파 응답의 개념을 도시한 것이다.8 illustrates the concept of a shock wave response in ultrasonic communication.
도 9는 초음파 통신을 이용한 위치 추정을 도시한 도면이다.9 is a diagram illustrating position estimation using ultrasonic communication.
도 10은 선박이 침몰된 경우에, 초음파를 이용하여 생존자와 통신하는 실시예를 도시한 도면이다.FIG. 10 is a diagram illustrating an embodiment of communicating with a survivor using ultrasonic waves when a ship is sunk.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 단말기의 구조를 도시한 블록도이다.11 is a block diagram showing the structure of an ultrasonic terminal according to an embodiment of the present invention.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 기지국의 구조를 도시한 블록도이다.12 is a block diagram showing the structure of an ultrasonic base station according to an embodiment of the present invention.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 위치 추정 장치의 구조를 도시한 블록도이다.13 is a block diagram showing the structure of a position estimating apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 1은 전파의 차폐가 심한 환경에서 초음파 통신 시스템의 일예를 도시한 것이다.1 illustrates an example of an ultrasonic communication system in an environment where radio wave shielding is severe.
선박(100)은 전파의 차폐가 심한 재질로 구성된 구조물로서, 일반적인 전파를 이용한 통신 시스템은 적용할 수 없다.Vessel 100 is a structure made of a material with a strong shielding of radio waves, communication systems using general radio waves cannot be applied.
선박(100) 내에서 작업을 하는 엔지니어들은 초음파 통신 시스템을 이용하여 데이터를 전송할 수 있다. 초음파 통신 시스템은 초음파 단말기(110, 120, 130) 및 초음파 기지국(140)을 포함할 수 있다. 초음파 단말기(110, 120, 130)들은 일대일(peer-to-peer)형태로 통신을 수행할 수도 있고, 초음파 기지국(140)을 경유하여 통신을 수행할 수도 있다.Engineers working in the vessel 100 may transmit data using an ultrasonic communication system. The ultrasonic communication system may include the ultrasonic terminals 110, 120, and 130 and the ultrasonic base station 140. The ultrasonic terminals 110, 120, and 130 may perform communication in a peer-to-peer form or may perform communication via the ultrasonic base station 140.
본 발명의 일측에 따르면, 엔지니어들은 선박 내에서 작업을 하면서, 두발 또는 한발은 선박의 선체에 접촉한다. 따라서, 초음파 단말기(110, 120)는 엔지니어의 신발을 이용하여 선체와 접촉하고, 접촉된 선체를 이용하여 초음파를 전송할 수 있다.According to one aspect of the present invention, engineers work in a ship, with two or one foot in contact with the ship's hull. Therefore, the ultrasonic terminals 110 and 120 may contact the hull using an engineer's shoes and transmit ultrasonic waves using the contacted hull.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 초음파 단말기(130)는 엔지니어의 헤드셋(131)으로부터 음성 신호를 수신할 수 있다. 초음파 단말기(130)는 음성 신호를 초음파로 변환하여 전송할 수 있다.According to another aspect of the invention, the ultrasonic terminal 130 may receive a voice signal from the engineer's headset 131. The ultrasound terminal 130 may convert a voice signal into ultrasound and transmit the ultrasound signal.
도 2는 전파의 차폐가 신한 환경에서 초음파 통신 시스템의 다른 예를 도시한 것이다.2 illustrates another example of an ultrasonic communication system in an environment where shielding of radio waves is difficult.
도 2에서는 선박의 선체(200)가 하나의 셀을 구성하고, 선체(200) 내의 복수의 초음파 단말기(210, 220, 230)들은 하나의 초음파 기지국(250)에 의하여 서비스될 수 있다.In FIG. 2, the hull 200 of a ship constitutes one cell, and the plurality of ultrasonic terminals 210, 220, and 230 in the hull 200 may be serviced by one ultrasonic base station 250.
초음파 기지국(250)은 하나 또는 복수의 트랜스듀서(transducer, 251)를 구비한다. 초음파 기지국(250)의 트랜스듀서(251)는 선체에 설치되어 선체를 이용하여 초음파를 송수신할 수 있다.The ultrasonic base station 250 includes one or a plurality of transducers 251. The transducer 251 of the ultrasonic base station 250 may be installed in the hull to transmit and receive ultrasonic waves using the hull.
일측에 따르면, 초음파 기지국(250)은 제1 초음파 단말기(210)로부터 초음파를 이용하여 데이터를 수신한다. 또한, 초음파 기지국(250)은 수신한 데이터를 초음파를 이용하여 제2 초음파 단말기(220)로 전송할 수 있다.According to one side, the ultrasonic base station 250 receives data from the first ultrasonic terminal 210 using the ultrasonic waves. Also, the ultrasound base station 250 may transmit the received data to the second ultrasound terminal 220 using ultrasound.
엔지니어들은 초음파 단말기(210, 220, 230)를 휴대한다. 엔지니어들은 발을 이용하여 선체와 접촉하므로, 초음파 단말기(210, 220, 230)의 트랜스듀서는 엔지니어들의 신발에 부착되고, 단말기는 유선 또는 무선으로 트랜스듀서와 연결될 수 있다.Engineers carry ultrasonic terminals 210, 220, and 230. Since the engineers contact the hull using their feet, the transducers of the ultrasonic terminals 210, 220, and 230 are attached to the engineers' shoes, and the terminals may be connected to the transducers by wire or wirelessly.
초음파 기지국(250)이 복수의 트랜스듀서를 이용하는 경우에, 초음파 기지국(250)은 MIMO 송신 기법을 이용하여 초음파를 전송하거나 초음파를 수신할 수 있다. 이 경우, 초음파 기지국(250)은 복수의 트랜스듀서에서 복수의 데이터 스트림을 전송할 수 있다. 초음파 단말기(210, 220, 230)는 여러 개의 트랜스듀서를 이용하여 서로 다른 데이터 스트림이 혼합된 신호를 수신한다. 초음파 단말기(210, 220, 230)는 MIMO 신호 처리 기법을 이용하여 서로 다른 데이터 스트림을 분리할 수 있다. 초음파 기지국(250)과 초음파 단말기(210, 220, 230)가 복수의 데이터 스트림을 전송할 수 있으므로, 데이터 전송 효율이 향상된다.When the ultrasonic base station 250 uses a plurality of transducers, the ultrasonic base station 250 may transmit or receive ultrasonic waves using a MIMO transmission technique. In this case, the ultrasound base station 250 may transmit a plurality of data streams from the plurality of transducers. The ultrasonic terminals 210, 220, and 230 receive signals in which different data streams are mixed using a plurality of transducers. The ultrasonic terminals 210, 220, and 230 may separate different data streams using a MIMO signal processing technique. Since the ultrasound base station 250 and the ultrasound terminals 210, 220, and 230 may transmit a plurality of data streams, data transmission efficiency is improved.
도 3은 전파의 차폐기 심한 환경에서 초음파 통신 시스템의 또 다른 예를 도시한 것이다.3 shows another example of an ultrasonic communication system in a shielding environment of radio waves.
셀룰러 시스템에서는 다양한 형태의 중계기를 이용하여 기지국의 셀 커버리지를 확장하거나 기지국으로부터 신호가 도달하지 않는 음영 지역에 위치한 단말기에 서비스를 제공할 수 있다. 이와 유사하게, 선박의 선체(300)가 너무 큰 경우에, 특정 위치에 설치된 초음파 기지국(310)이 전송한 초음파는 선체(300)의 다른 부분까지 충분한 세기가 유지되지 않을 수 있다.In a cellular system, various types of repeaters may be used to extend cell coverage of a base station or provide a service to a terminal located in a shaded area where a signal does not arrive from the base station. Similarly, when the hull 300 of the ship is too large, the ultrasonic waves transmitted by the ultrasonic base station 310 installed at a specific position may not be maintained at sufficient intensity until another portion of the hull 300.
도 3에서는 초음파를 이용한 통신에서도 복수의 중계기(311, 312, 313)를 이용하여 음영 지역을 해소하거나 초음파 기지국(310)의 셀 커버리지를 확대하는 실시예가 도시된다.3 illustrates an embodiment in which the shadow area is removed by using the plurality of repeaters 311, 312, and 313 in the communication using ultrasonic waves, or the cell coverage of the ultrasonic base station 310 is expanded.
도 3에서 초음파 기지국(310)은 유선 또는 무선을 이용하여 먼 거리에 위치한 초음파 중계기(311, 313)로 데이터를 전송한다. 각 초음파 중계기(311, 313)는 초음파 기지국(310)으로부터 수신한 데이터를 초음파로 변환하여 초음파 단말기(320, 330)로 전송한다. 엔지니어는 헤드셋(331)등을 이용하여 초음파 단말기(330)를 경유하여 통화할 수 있다.In FIG. 3, the ultrasonic base station 310 transmits data to ultrasonic repeaters 311 and 313 located at a far distance using a wired or wireless connection. Each of the ultrasonic repeaters 311 and 313 converts data received from the ultrasonic base station 310 into ultrasonic waves and transmits the ultrasonic waves to the ultrasonic terminals 320 and 330. The engineer may make a call via the ultrasonic terminal 330 using the headset 331 or the like.
도 4는 두 개의 독립된 셀이 무선으로 연결되어 다중 셀을 이루는 경우를 도시한 것이다. 도 4에서 2개의 선박(410, 420)이 두 개의 셀을 구성한다. 두 개의 셀은 무선 링크로 연결된다. 무선 링크는 두 선박을 직접 연결하는 링크일 수도 있고, 백본 네트워크를 이용하여 연결된 로지컬 링크일 수도 있다.4 illustrates a case where two independent cells are wirelessly connected to form multiple cells. In FIG. 4, two vessels 410 and 420 constitute two cells. The two cells are connected by a radio link. The radio link may be a link directly connecting two vessels, or may be a logical link connected using a backbone network.
두 셀간의 통신은 초음파 기지국(430, 440)을 통하여 이루어질 수도 있고, 게이트웨이 단말기를 통해서 이루어질 수 있다. 이 경우 제1 초음파 기지국(430)은 전파를 이용하여 데이터를 제2 초음파 기지국(440)으로 전송할 수 있다.Communication between the two cells may be made through the ultrasonic base stations 430 and 440 or may be made through the gateway terminal. In this case, the first ultrasonic base station 430 may transmit data to the second ultrasonic base station 440 using radio waves.
도 5는 선박내의 초음파 통신 시스템과 무선으로 연결된 중앙 관제 센터를 도시한 것이다. 선박의 선체(500)가 아직 건조 중 이라면, 선체(500)내에서는 수많은 사건, 사고가 발생할 수 있고, 분초를 다투는 사고가 발생할 수도 있다. 이 경우, 엔지니어는 초음파 단말기(510) 및 초음파 기지국(520)을 경유하여 중앙 관계 센터와 통신할 수 있다. 엔지니어는 사고가 발생한 위치 및 사고 상황을 신속하게 보고할 수 있으므로 비상 구조 작업을 정확히, 신속하게 수행할 수 있다.5 shows a central control center wirelessly connected to an ultrasonic communication system in a vessel. If the hull 500 of the ship is still being built, a number of events and accidents may occur in the hull 500, and accidents that may quarrel for minutes may occur. In this case, the engineer may communicate with the central relationship center via the ultrasonic terminal 510 and the ultrasonic base station 520. Engineers can quickly report where and where the accident occurred so that emergency rescue operations can be performed accurately and quickly.
예를 들어, 엔지니어는 초음파 단말기(510)를 이용하여 사고 발생을 신고할 수 있다. 이 경우, 엔지니어는 초음파 단말기(510)를 조작하여 초음파 단말기(510)가 특정 패턴의 초음파 신호를 초음파 기지국(520)으로 전송하도록 제어한다. 초음파 기지국(520)는 특정 패턴의 초음파 신호에 기반하여 사고 발생 여부를 판단하고, 사고 발생 여부를 전파를 이용하여 중앙 관제 센터(530)로 전송할 수 있다.For example, the engineer may report the occurrence of an accident using the ultrasonic terminal 510. In this case, the engineer operates the ultrasonic terminal 510 to control the ultrasonic terminal 510 to transmit the ultrasonic signal of a specific pattern to the ultrasonic base station 520. The ultrasonic base station 520 may determine whether an accident occurs based on an ultrasonic signal of a specific pattern, and transmit whether the accident occurs to the central control center 530 using radio waves.
다른 실시예에 따르면, 초음파 단말기(510)는 센서를 이용하여 사고 발생 여부를 스스로 판단하고, 판단 결과에 따라서 특정 패턴의 초음파 신호를 초음파 기지국(520)로 전송할 수 있다.According to another exemplary embodiment, the ultrasound terminal 510 may determine whether an accident occurs by using a sensor and transmit an ultrasound signal having a specific pattern to the ultrasound base station 520 according to the determination result.
도 6은 MIMO기능을 갖춘 초음파 단말기를 이용한 데이터 송수신을 도시한 도면이다.6 is a diagram illustrating data transmission and reception using an ultrasonic terminal with a MIMO function.
초음파의 전송 속도는 전파의 전송 속도보다 느리다. 또한 초음파의 전송 속도는 트랜스듀서의 수신감도, 트랜스듀서가 생성할 수 있는 초음파의 주파수 대역폭, 초음파의 전송 전력, 음파 채널 특성 등에 따라서 결정된다. 사진, 동영상과 같은 멀티미디어 신호 및 설계 도면과 같은 대용량 데이터는 음성 신호보다 높은 데이터 전송 속도를 요구한다. 이를 만족시키기 위하여 복수의 트랜스듀서를 가지는 초음파 단말기와 복수개의 트랜스듀서를 가지는 초음파 기지국을 이용한 MIMO 전송 기법을 적용할 수 있다. The transmission speed of ultrasonic waves is slower than the transmission speed of radio waves. In addition, the transmission speed of the ultrasonic wave is determined according to the reception sensitivity of the transducer, the frequency bandwidth of the ultrasonic wave that the transducer can generate, the transmission power of the ultrasonic wave, and the acoustic channel characteristics. Multimedia signals such as photographs and video, and large data such as design drawings, require higher data rates than voice signals. In order to satisfy this, it is possible to apply a MIMO transmission technique using an ultrasonic terminal having a plurality of transducers and an ultrasonic base station having a plurality of transducers.
도 6에서는 선체(600)의 내부에 위치한 초음파 단말기(610)와 선체(600)의 표면에 위치한 초음파 기지국(620)간에, 복수의 트랜스듀서를 이용하여 영상 데이터를 전송하는 실시예가 도시되었다.6 illustrates an embodiment in which image data is transmitted using a plurality of transducers between an ultrasonic terminal 610 located inside the hull 600 and an ultrasonic base station 620 located on the surface of the hull 600.
이 경우, 초음파 기지국(620)은 복수의 트랜스듀서에서 복수 데이터 스트림을 전송할 수 있다. 초음파 단말기(610)는 복수의 트랜스듀서를 이용하여 각 데이터 스트림이 혼합된 신호를 수신하고, MIMO 신호 처리 기법을 이용하여 서로 다른 스트림을 분리할 수 있다. 초음파 기지국(620)은 초음파 단말기(610)로 복수의 데이터 스트림을 동시에 전송할 수 있으므로 데이터 전송 효율이 향상된다. 도 6에서는 초음파 기지국(620)이 초음파 단말기(610)로 복수의 데이터 스트림을 전송하는 실시예만이 설명되었으나, 초음파 단말기(610)가 복수의 트랜스듀서를 이용하여 초음파 기지국(620)으로 데이터 스트림을 전송하는 경우에도 초음파 단말기(610)와 초음파 기지국(620)은 도 6에서의 실시예와 유사한 동작을 수행하여 초음파 단말기(610)로부터 초음파 기지국(620)까지의 데이터 전송 효율을 향상시킬 수 있다.In this case, the ultrasound base station 620 may transmit a plurality of data streams from the plurality of transducers. The ultrasound terminal 610 may receive a signal in which each data stream is mixed using a plurality of transducers, and may separate different streams using a MIMO signal processing technique. The ultrasound base station 620 may simultaneously transmit a plurality of data streams to the ultrasound terminal 610, thereby improving data transmission efficiency. In FIG. 6, only an embodiment in which the ultrasonic base station 620 transmits a plurality of data streams to the ultrasonic terminal 610 is described. However, the ultrasonic terminal 610 uses a plurality of transducers to transmit the data stream to the ultrasonic base station 620. In the case of transmitting the data, the ultrasound terminal 610 and the ultrasound base station 620 may perform operations similar to those of the embodiment of FIG. 6 to improve data transmission efficiency from the ultrasound terminal 610 to the ultrasound base station 620. .
이상 도 1 내지 도 6에서는 초음파를 이용하여 데이터를 전송하는 초음파 단말기에 대하여 설명하였다. 초음파 단말기는 일반적으로 선체에 부착되는 트랜스듀서 부분과 헤드셋과 같은 형태를 하고 사용자로부터 데이터를 수신하는 부분으로 구분될 수 있다. 그러나, 실시예에 따라서는, 초음파 단말기는 벽걸이 형태(wall mount type) 또는 입는 형태(wearable type)를 할 수도 있다. 그러나, 선박의 선체와 같은 고체 매질에 부착되고, 매체의 진동을 전기 신호로 변환하거나, 전기 신호를 매체의 진동으로 변환하는 트랜스듀서를 이용하여 데이터를 전송한다는 점은 그 형태에 관계없이 동일하다.1 to 6 have been described with respect to the ultrasonic terminal for transmitting data using the ultrasonic wave. The ultrasonic terminal may be generally divided into a transducer portion attached to the hull and a portion that is shaped like a headset and receives data from a user. However, according to the exemplary embodiment, the ultrasound terminal may have a wall mount type or a wearable type. However, it is the same regardless of its shape that it is attached to a solid medium such as a ship's hull, and transmits data using a transducer which converts the vibration of the medium into an electrical signal or converts the electrical signal into a vibration of the medium. .
도 7은 세 사용자 그룹이 초음파 통신으로 연결된 것을 도시한 것이다.7 illustrates that three groups of users are connected by ultrasonic communication.
선체(700)내부에는 복수의 초음파 기지국(710, 720, 730)이 존재할 수 있다. 각 초음파 기지국(710, 720, 730)들은 복수의 초음파 단말기들(711, 712, 721, 722, 731) 중에서 자신과 동일한 그룹으로 그룹핑된 초음파 단말기들과 통신한다. 도 7에서 제1 초음파 기지국(710)은 초음파 단말기(711) 및 초음파 단말기(712)와 그룹핑되어 초음파 단말기(711) 및 초음파 단말기(712)와 통신한다.There may be a plurality of ultrasonic base stations 710, 720, and 730 inside the hull 700. Each of the ultrasonic base stations 710, 720, and 730 communicates with ultrasonic terminals grouped into the same group among the plurality of ultrasonic terminals 711, 712, 721, 722, and 731. In FIG. 7, the first ultrasonic base station 710 is grouped with the ultrasonic terminal 711 and the ultrasonic terminal 712 to communicate with the ultrasonic terminal 711 and the ultrasonic terminal 712.
제2 초음파 기지국(720)은 초음파 단말기(721) 및 초음파 단말기(722)와 그룹핑되어 초음파 단말기(721) 및 초음파 단말기(722)와 통신한다. 또한, 제3 초음파 기지국(730)은 초음파 단말기(731)와 그룹핑되어, 초음파 단말기(731)과 통신한다.The second ultrasonic base station 720 is grouped with the ultrasonic terminal 721 and the ultrasonic terminal 722 to communicate with the ultrasonic terminal 721 and the ultrasonic terminal 722. In addition, the third ultrasonic base station 730 is grouped with the ultrasonic terminal 731 to communicate with the ultrasonic terminal 731.
서로 다른 그룹에 속한 초음파 단말기(711, 712, 721, 722, 731)들은 초음파 기지국(710, 720, 730)을 경유하여 통신할 수 있다. 예를 들어 초음파 단말기(731)과 초음파 단말기(712)는 서로 다른 그룹에 속한 초음파 단말기들이다. 초음파 단말기(731)는 동일한 그룹에 포함된 초음파 기지국(730)과 통신하고, 초음파 기지국(730)은 초음파 단말기(712)가 포함된 그룹의 초음파 기지국(710)과 통신한다. 초음파 기지국(710)은 다시 초음파 단말기(712)와 통신한다. 즉, 초음파 단말기(731)과 초음파 단말기(712)간의 데이터는 초음파 단말기(731)- 초음파 기지국(730)- 초음파 기지국(710)-초음파 단말기(712)의 경로로 전송된다.The ultrasonic terminals 711, 712, 721, 722, and 731 belonging to different groups may communicate with each other via the ultrasonic base stations 710, 720, and 730. For example, the ultrasound terminal 731 and the ultrasound terminal 712 are ultrasound terminals belonging to different groups. The ultrasonic terminal 731 communicates with the ultrasonic base station 730 included in the same group, and the ultrasonic base station 730 communicates with the ultrasonic base station 710 of the group including the ultrasonic terminal 712. The ultrasonic base station 710 again communicates with the ultrasonic terminal 712. That is, data between the ultrasonic terminal 731 and the ultrasonic terminal 712 is transmitted in the path of the ultrasonic terminal 731-the ultrasonic base station 730-the ultrasonic base station 710-the ultrasonic terminal 712.
일측에 따르면 초음파 단말기(731)와 초음파 기지국(730)간, 초음파 단말기(712)와 초음파 기지국(730)간에는 초음파를 이용하여 데이터가 전송되고, 초음파 기지국(710)과 초음파 기지국(712)는 전파를 이용하여 데이터가 전송될 수 있다.According to one side, data is transmitted using ultrasonic waves between the ultrasonic terminal 731 and the ultrasonic base station 730, the ultrasonic terminal 712 and the ultrasonic base station 730, the ultrasonic base station 710 and the ultrasonic base station 712 is a radio wave Data may be transmitted using.
도 8은 초음파 통신에서 충격파 응답의 개념을 도시한 것이다.8 illustrates the concept of a shock wave response in ultrasonic communication.
초음파 단말기(810)는 선체(800)를 이용하여 위치 추정 장치(820)로 초음파를 전송한다. 초음파는 선체 내부의 각 부분을 따라서 여러 경로(831, 832, 833)를 이용하여 전송된다. 경로의 장, 단에 따라서 초음파는 시간 차이를 두고 위치 추정 장치(820)로 전송된다. 만약 경로의 길이가 짧다면, 초음파의 전송 시간도 짧다. 경로의 길이가 길다면, 초음파의 전송 시간도 길다.The ultrasonic terminal 810 transmits ultrasonic waves to the position estimating apparatus 820 using the hull 800. Ultrasound is transmitted using various paths 831, 832, 833 along each part of the hull. The ultrasonic waves are transmitted to the position estimating apparatus 820 with a time difference according to the length and length of the path. If the path length is short, the transmission time of the ultrasonic wave is also short. If the path is long, the transmission time of the ultrasonic wave is also long.
즉, 초음파 단말기(810)가 초음파를 충격파(impluse)의 형태로 생성한 경우에도, 위치 추정 장치(820)은 여러 경로를 이용하여 전송된 초음파를 수신하며, 초음파는 시간의 경과에 따라서 여러 갈래로 수신된다(840). 여러 경로로 수신된 초음파들의 레벨을 시간의 경과에 따라 도시한 것을 초음파 채널의 충격파 응답(impulse response)(840)이라고 할 수 있다. 충격파를 전송하는 것은 매우 짧은 시간 동안 많은 에너지를 전송하여야 하므로 비효율적이다. 따라서 위치 추정 장치(820)는 엠 시퀀스(m Sequence) 등과 같은 수도 랜덤 시퀀스(pseudo-random sequence) 신호를 변조하고, 변조된 신호를 이용하여 초음파 단말기(810)의 위치를 추정할 수 있다. 이 경우 위치 추정 장치(820)는 수신된 랜덤 시퀀스로부터 채널의 충격파 응답을 구할 수 있다. 또한 위치 추정 장치(820)는 수신된 데이터 패킷으로부터 초음파 단말기(810)의 위치를 추정할 수도 있다.That is, even when the ultrasonic terminal 810 generates ultrasonic waves in the form of shock waves, the position estimating apparatus 820 receives the ultrasonic waves transmitted by using various paths, and the ultrasonic waves are divided into several parts over time. 840 is received. The level of the ultrasonic waves received through various paths may be referred to as an impulse response 840 of the ultrasonic channel over time. Transmitting a shock wave is inefficient because a large amount of energy must be transmitted in a very short time. Accordingly, the position estimating apparatus 820 may modulate a pseudo-random sequence signal such as an m sequence and estimate the position of the ultrasound terminal 810 using the modulated signal. In this case, the position estimating apparatus 820 may obtain a shock wave response of the channel from the received random sequence. In addition, the position estimating apparatus 820 may estimate the position of the ultrasound terminal 810 from the received data packet.
초음파의 전송 경로는 초음파 단말기(810)와 위치 추정 장치(820)의 위치에 따라서 결정된다. 만약 위치 추정 장치(820)의 위치가 고정이라면, 초음파의 전송 경로는 초음파 단말기(810)의 위치에 따라 결정된다.The transmission path of the ultrasonic waves is determined according to the positions of the ultrasonic terminal 810 and the position estimating apparatus 820. If the position of the position estimating apparatus 820 is fixed, the transmission path of the ultrasonic waves is determined according to the position of the ultrasonic terminal 810.
초음파 채널의 충격파 응답(840)은 초음파의 전송 경로에 따라서 결정되고, 초음파의 전송 경로는 초음파 단말기(810)의 위치에 따라서 결정되므로, 초음파 채널의 충격파 응답을 분석하여 초음파 단말기(810)의 위치를 추정할 수 있다.Since the shock wave response 840 of the ultrasonic channel is determined according to the transmission path of the ultrasonic wave, and the transmission path of the ultrasonic wave is determined according to the position of the ultrasound terminal 810, the location of the ultrasound terminal 810 is analyzed by analyzing the shock wave response of the ultrasound channel. Can be estimated.
도 9는 초음파 통신을 이용한 위치 추정을 도시한 도면이다.9 is a diagram illustrating position estimation using ultrasonic communication.
도 9에서 제1 초음파 단말기(910)로부터 위치 추정 장치(901)까지는 두 개의 경로(911, 912)가 존재한다. 두 경로의 길이가 다르기 때문에 제1 초음파 단말기(910)가 전송한 초음파가 각 경로를 경유하여 위치 추정 장치(901)에 도달하는 시간은 서로 다르다. 제2 초음파 단말기(920)의 경우에도 두 개의 경로(921, 922)가 존재하며, 제2 초음파 단말기(920)가 전송한 초음파가 각 경로를 경유하여 위치 추정 장치(901)에 도달하는 시간은 서로 다르다.In FIG. 9, two paths 911 and 912 exist from the first ultrasound terminal 910 to the position estimating apparatus 901. Since the lengths of the two paths are different, the time for the ultrasonic wave transmitted by the first ultrasonic terminal 910 to reach the position estimating apparatus 901 via each path is different. In the case of the second ultrasound terminal 920, two paths 921 and 922 exist, and the time when the ultrasound transmitted from the second ultrasound terminal 920 reaches the position estimating apparatus 901 via each path is Are different.
따라서, 수신된 초음파 신호에 포함된 위치에 따른 고유한 특징으로부터 초음파 신호를 전송한 초음파 단말기(910, 920)의 위치를 추정할 수 있다. 예를 들어, 위치 추정 장치(901)는 선체의 각 부분에 대하여 초음파 채널의 충격파 응답을 저장하고, 저장된 초음파 채널의 충격파 응답과 수신된 초음파 채널의 충격파 응답을 비교하여 초음파 단말기(910, 920)의 위치를 추정할 수 있다.Accordingly, the positions of the ultrasound terminals 910 and 920 that transmit the ultrasound signals may be estimated from unique features according to the positions included in the received ultrasound signals. For example, the position estimating apparatus 901 stores the shock wave response of the ultrasonic channel for each part of the hull, compares the shock wave response of the stored ultrasonic channel with the shock wave response of the received ultrasonic channel, and displays the ultrasonic terminals 910 and 920. Estimate the position of.
충격파 응답을 직접 저장하는 것은 많은 용량의 저장 장치기 필요할 수 있기 때문에 충격파 응답 대신 충격파 응답으로부터 추출한 위치 정보를 담고 있는 파라미터들을 추출하여 이 파라미터들을 저장하고, 위치를 추정하고자 하는 초음파 신호의 채널 충격파 응답으로부터 위치 정보를 담고 있는 파라미터들을 추출하여 위치를 추정할 수 있다. 이때 위치 정보를 담고 있는 파라미터들을 위치 정보에 대한 시그너쳐라고 칭한다.Since storing the shock wave response directly may require a large amount of storage device, instead of the shock wave response, the parameters containing the location information extracted from the shock wave response are extracted and stored, and the channel shock wave response of the ultrasonic signal to estimate the position is obtained. The location may be estimated by extracting the parameters including the location information. At this time, the parameters containing the location information are called signatures for the location information.
일측에 따르면 위치 추정 장치(901)는 저장된 초음파 채널의 충격파 응답의 딜레이 프로파일(delay profiile)과 수신된 초음파 채널의 충격파 응답의 딜레이 프로파일을 비교하여 저장된 딜레이 프로파일들 중에서, 수신된 딜레이 프로파일과 유사한 딜레이 프로파일을 선택할 수 있다. 일측에 따르면 위치 추정 장치(901)는 수신된 딜레이 프로파일과 유사한 딜레이 프로파일의 초음파 전송 위치를 초음파 단말기(910, 920)의 위치로 추정할 수 있다.According to one side, the position estimating apparatus 901 compares the delay profile of the shock wave response of the stored ultrasonic channel with the delay profile of the shock wave response of the received ultrasonic channel, and among the stored delay profiles, a delay similar to the received delay profile. You can select a profile. According to one side, the position estimating apparatus 901 may estimate the ultrasonic transmission position of the delay profile similar to the received delay profile as the positions of the ultrasonic terminals 910 and 920.
일측에 따르면 초음파 단말기(910, 920)는 충격파를 전송하는 대신 수도 랜덤 시퀀스(pseudo-random sequence)를 전송하고, 위치 추정 장치(901)는 수도 랜덤 시퀀스의 수신 신호로부터 충격파 응답을 추출할 수도 있다.According to one side, the ultrasonic terminals 910 and 920 may transmit a pseudo-random sequence instead of transmitting a shock wave, and the position estimating apparatus 901 may extract a shock wave response from a received signal of the pseudo random sequence. .
또 다른 측면에 따르면 위치 추정 장치(901)는 수신 신호로부터 초음파 단말기(910, 920)의 고유한 위치 정보를 담고 있는 파라미터들을 추출하고, 추출된 파라미터를 이용하여 초음파 단말기(910, 920)의 위치를 추정할 수 있다.According to another aspect, the position estimating apparatus 901 extracts parameters containing unique position information of the ultrasonic terminals 910 and 920 from the received signal, and positions the ultrasonic terminals 910 and 920 using the extracted parameters. Can be estimated.
도 10은 선박이 침몰된 경우에, 초음파를 이용하여 생존자와 통신하는 실시예를 도시한 도면이다.FIG. 10 is a diagram illustrating an embodiment of communicating with a survivor using ultrasonic waves when a ship is sunk.
도 10에 도시된 실시예에서 선박은 두 부분(1010. 1020)으로 분리되어 완전히 침몰되었다. 생존자(1030)는 침몰된 선박의 한 부분(1010)에 위치한다. 일반적인 경우, 선체의 외부에서는 승객이 생존했는지, 사망했는지 여부를 알 수 없어 구조 작업을 진행해야 할지, 인양 작업을 진행해야 할지 결정하지 못할 수 있다.In the embodiment shown in FIG. 10 the vessel was separated into two parts 1010. 1020 and completely sunk. Survivor 1030 is located in a portion 1010 of the sunk ship. In general, the hull outside of the hull may not be able to determine whether a passenger has survived or died, and may not be able to decide whether to proceed with rescue operations or lifting operations.
본 발명에 따르면, 생존자(1030)는 초음파 단말기(1040)를 이용하여 초음파 기지국(1060)과 통신하여 자신의 생존 사실을 손쉽게 알릴 수 있다. 일측에 따르면, 구조 작업을 진행하는 잠수부(1050)는 직접 초음파 기지국(1060)를 조작하여 생존자(1030)와 통신할 수 있다.According to the present invention, the survivor 1030 may communicate with the ultrasonic base station 1060 by using the ultrasonic terminal 1040 to easily inform his or her survival. According to one side, the diver 1050 performing the rescue operation can directly communicate with the survivor 1030 by operating the ultrasonic base station 1060.
다른 측면에 따르면, 초음파 기지국(1060)은 초음파 단말기(1040)와의 통신 내용을 수중 초음파 통신을 이용하여 수상으로 전송할 수 있다. 이 경우, 초음파 기지국(1060)은 수중 초음파 통신용 송수신기(1070)로 생존자(1030)와의 통신 내용을 전송한다. 일측에 따르면, 수중 초음파 통신용 송수신기(1070)는 유선을 이용하여 구조 선박으로 통신 내용을 전송할 수 있다.According to another aspect, the ultrasonic base station 1060 may transmit the contents of communication with the ultrasonic terminal 1040 to the water phase using underwater ultrasonic communication. In this case, the ultrasonic base station 1060 transmits the communication contents with the survivor 1030 to the underwater ultrasonic communication transceiver 1070. According to one side, the underwater ultrasonic communication transceiver 1070 may transmit the communication content to the rescue vessel using a wire.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 단말기의 구조를 도시한 블록도이다. 초음파 단말기(1000)는 트랜스듀서(1110), 수신부(1130), 출력부(1140), 전송부(1160), 입력부(1170) 및 사고 감지부(1190)를 포함할 수 있다.11 is a block diagram showing the structure of an ultrasonic terminal according to an embodiment of the present invention. The ultrasound terminal 1000 may include a transducer 1110, a receiver 1130, an output unit 1140, a transmitter 1160, an input unit 1170, and an accident detector 1190.
도 11에 도시된 초음파 단말기는 초음파를 이용하여 데이터를 수신하거나, 전송할 수 있다. 이하 도 11에서는 데이터를 수신하기 위하여 초음파 단말기가 수신하는 초음파를 제1 초음파라고 하고, 데이터를 전송하기 위하여 초음파 단말기가 전송하는 초음파를 제2 초음파라고 한다.The ultrasound terminal illustrated in FIG. 11 may receive or transmit data using ultrasound. Hereinafter, in FIG. 11, an ultrasound received by an ultrasound terminal to receive data is called a first ultrasound, and an ultrasound transmitted by the ultrasound terminal to transmit data is called a second ultrasound.
트랜스듀서(1110)는 매체의 진동을 전기 신호로 변환하거나, 전기 신호를 매체의 진동으로 변환하는 장치이다. 초음파 기지국이 전송한 초음파는 선체(1120)를 통하여 전송된다. 초음파가 전송되면 선체(1120)는 진동한다. 트랜스듀서(1110)는 선체의 진동을 이용하여 초음파를 감지할 수 있다.The transducer 1110 is a device that converts vibration of a medium into an electrical signal or converts an electrical signal into vibration of a medium. The ultrasonic waves transmitted by the ultrasonic base station are transmitted through the hull 1120. When the ultrasonic waves are transmitted, the hull 1120 vibrates. The transducer 1110 may detect ultrasonic waves using the vibration of the hull.
트랜스듀서(1110)는 선체(1120)와 같은 고체 매질을 이용하여 초음파 기지국 또는 제2 초음파 단말기로부터 수신된 제1 초음파를 제1 전기 신호로 변환한다. 선체(1120)는 일반적으로 금속 재질로 구성되어 있어 전파를 차폐하는 성질이 있으며, 격벽으로 구분된 여러 개의 좁은 공간을 포함한다. 격벽으로 구분된 서로 다른 공간 사이에서는 전파가 전송되기 어렵고, 전파를 이용한 통상의 이동통신은 선체 내에서는 사용이 힘들다. 트랜스듀서(1110)는 제1 전기 신호를 수신부(1130)로 전송한다.The transducer 1110 converts the first ultrasonic waves received from the ultrasonic base station or the second ultrasonic terminal into a first electrical signal using a solid medium such as the hull 1120. The hull 1120 is generally made of a metal material to shield radio waves, and includes a plurality of narrow spaces separated by partition walls. Radio waves are difficult to transmit between different spaces separated by partition walls, and conventional mobile communication using radio waves is difficult to use in a hull. The transducer 1110 transmits the first electrical signal to the receiver 1130.
수신부(1130)는 제1 전기 신호를 트랜스듀서(1110)로부터 수신하고, 수신된 제1 전기 신호를 제1 데이터로 변환한다. 일측에 따르면, 변환 과정은 디모듈레이션 과정 및 디코딩 과정을 포함할 수 있다.The receiver 1130 receives the first electrical signal from the transducer 1110 and converts the received first electrical signal into first data. According to one side, the conversion process may include a demodulation process and a decoding process.
도 11에서는 트랜스듀서(1110)와 수신부(1130), 전송부(1160)가 모두 초음파 단말기(1100)의 내부에 포함된 실시예가 도시되었으나, 다른 실시예에 따르면 트랜스 듀서(1110)는 초음파 단말기(1110)의 외부에 위치할 수도 있다. 이 경우, 트랜스듀서(1110)는 벽걸이 타입(wall-mount type)의 통신 장치일 수 있고, 수신부(1130) 및 전송부(1160)는 벽걸이 타입의 통신 장치와 무선으로 연결되는 헤드셋 형식일 수 있다.In FIG. 11, an embodiment in which the transducer 1110, the receiver 1130, and the transmitter 1160 are all included inside the ultrasound terminal 1100 is illustrated. According to another embodiment, the transducer 1110 may be an ultrasound terminal ( It may be located outside of 1110. In this case, the transducer 1110 may be a wall-mount type communication device, and the receiver 1130 and the transmitter 1160 may be a headset type wirelessly connected to the wall-type communication device. .
또 다른 실시예에 따르면 초음파 단말기는 선박내의 엔지니어가 착용하는 웨어러블 타입(wearable type)일 수 있다. 이 경우, 트랜스듀서(1110)는 엔지니어의 신발과 같이 선체에 접촉하는 부분에 장착되고, 수신부(1130) 및 전송부(1160)는 엔지니어가 작용하는 의복 부분에 위치할 수 있다. 트랜스듀서(1110)와 수신부(1130), 트랜스듀서(1110)와 전송부(1160)는 유,무선으로 연결될 수 있다.According to another embodiment, the ultrasonic terminal may be a wearable type worn by an engineer in a ship. In this case, the transducer 1110 may be mounted on a portion of the hull that is in contact with the hull, such as an engineer's shoes, and the receiver 1130 and the transmitter 1160 may be located on a garment part in which the engineer acts. The transducer 1110 and the receiver 1130, the transducer 1110 and the transmitter 1160 may be connected by wire or wireless.
출력부(1140)는 제1 데이터를 스피커(1151), 디스플레이 장치(1152), 저장 장치 등으로 출력한다. 예를 들어 제1 데이터가 음성 데이터인 경우에, 출력부(1140)는 제1 데이터를 스피커(1151)를 이용하여 재생할 수 있다. 또한, 제1 데이터가 영상 데이터인 경우에, 출력부(1140)는 제1 데이터를 디스플레이 장치(1152)를 이용하여 디스플레이 할 수 있다. 또한 출력부(1140)는 제1 데이터를 별개의 저장 장치(1153)에 저장할 수 있다.The output unit 1140 outputs the first data to the speaker 1151, the display device 1152, the storage device, and the like. For example, when the first data is voice data, the output unit 1140 may reproduce the first data using the speaker 1151. In addition, when the first data is image data, the output unit 1140 may display the first data using the display device 1152. In addition, the output unit 1140 may store the first data in a separate storage device 1153.
전송부(1160)는 제2 데이터를 제2 전기 신호로 변환한다. 일측에 따르면 제2 데이터는 음성 신호일 수 있다. 이 경우에, 입력부(1170)는 마이크(1181)를 이용하여 녹음된 음성을 수신한다. 전송부(1160)는 녹음된 음성을 제2 전기 신호로 변환할 수 있다. 다른 측면에 따르면, 제2 데이터는 영상 신호일 수 있다. 이 경우에, 입력부(1170)는 카메라(1182)를 이용하여 촬영된 영상을 수신한다. 전송부(1160)는 촬영된 영상을 제2 전기 신호로 변환할 수 있다. 변환 과정은 인코딩 과정 및 모듈레이션 과정을 포함할 수 있다.The transmitter 1160 converts the second data into a second electrical signal. According to one side, the second data may be a voice signal. In this case, the input unit 1170 receives the voice recorded using the microphone 1181. The transmitter 1160 may convert the recorded voice into a second electric signal. According to another aspect, the second data may be an image signal. In this case, the input unit 1170 receives an image photographed using the camera 1182. The transmitter 1160 may convert the captured image into a second electric signal. The conversion process may include an encoding process and a modulation process.
트랜스듀서(1110)는 제2 전기 신호를 제2 초음파로 변환하고, 변환된 제2 초음파를 고체 매질(1120)을 이용하여 초음파 기지국 또는 제2 초음파 단말기로 전송할 수 있다. 일측에 따르면, 트랜스듀서(1110)는 제2 초음파에 따라서 고체 매질(1120)을 진동시켜 제2 초음파를 초음파 기지국 또는 제2 초음파 단말기로 전송할 수 있다.The transducer 1110 may convert the second electrical signal into second ultrasonic waves, and transmit the converted second ultrasonic waves to the ultrasonic base station or the second ultrasonic terminal using the solid medium 1120. According to one side, the transducer 1110 may vibrate the solid medium 1120 according to the second ultrasonic waves to transmit the second ultrasonic waves to the ultrasonic base station or the second ultrasonic terminal.
일측에 따르면 초음파 단말기(1190)는 사고 감지부(1190)를 포함할 수 있다. 사고 감지부(1190)는 초음파 단말기(1100)의 사용자에 대한 사고 발생 여부를 감지한다.According to one side, the ultrasonic terminal 1190 may include an accident detecting unit 1190. The accident detector 1190 detects whether an accident has occurred for the user of the ultrasound terminal 1100.
일측에 따르면, 사고 감지부(1190)는 중력센서 등을 이용하여 초음파 단말기(1110)에 가해지는 힘의 방향을 감지할 수 있다. 만약 초음파 단말기(1100)의 사용자에게 사고가 일어나거나, 사용자가 넘어지면, 초음파 단말기(1110)는 순간적으로 강한 힘을 받을 수 있다. 이 경우, 사고 감지부(1190)는 사용자에게 사고가 발생한 것으로 판단할 수 있다. 이 경우, 트랜스듀서(1110)는 사고 발생 여부를 고체 매질(1120)을 이용하여 초음파 기지국 또는 제2 초음파 단말기로 전송할 수 있다.According to one side, the accident detection unit 1190 may detect the direction of the force applied to the ultrasonic terminal 1110 using a gravity sensor or the like. If an accident occurs to the user of the ultrasonic terminal 1100 or the user falls down, the ultrasonic terminal 1110 may receive a strong force momentarily. In this case, the accident detector 1190 may determine that an accident has occurred to the user. In this case, the transducer 1110 may transmit whether an accident occurs to the ultrasonic base station or the second ultrasonic terminal using the solid medium 1120.
일측에 따르면, 초음파 단말기(1100)는 초음파 단말기(1100)의 위치 추정을 위하여 초음파를 이용할 수 있다. 이 경우, 트랜스듀서(1110)는 소정의 참조 초음파를 위치 추정 장치로 전송한다. 참조 초음파의 패턴은 초음파 단말기(1100)와 위치 추정 장치간에 미리 서로 약속될 수 있다. 참조 초음파를 이용하여 초음파 단말기(1100)의 위치를 추정하는 구성에 대해서는 이하 도 13에서 상세히 설명하기로 한다.According to one side, the ultrasonic terminal 1100 may use ultrasonic waves to estimate the position of the ultrasonic terminal 1100. In this case, the transducer 1110 transmits a predetermined reference ultrasonic wave to the position estimation device. The pattern of the reference ultrasound may be previously promised between the ultrasound terminal 1100 and the position estimation device. A configuration of estimating the position of the ultrasound terminal 1100 using the reference ultrasound will be described in detail with reference to FIG. 13.
일측에 따르면 초음파 단말기(1100)는 초음파를 이용한 통신이 가능한지 여부를 판단할 수 있다. 일측에 따르면, 트랜스듀서(1110)가 선체를 통해 전송되는 제1 초음파를 수신하지 못하거나, 트랜스듀서(1110)가 제2 초음파를 전송하지 못한다면, 초음파 단말기(1100)는 초음파를 이용한 통신이 불가능하다. 따라서, 트랜스듀서(1110)는 초음파 기지국 또는 제2 초음파 단말기로부터 제1 초음파를 수신할 수 있는지 여부를 판단하고, 그 결과에 따라서 초음파를 이용한 통신이 가능한지 여부를 판단할 수 있다.According to one side, the ultrasonic terminal 1100 may determine whether communication using ultrasonic waves is possible. According to one side, if the transducer 1110 does not receive the first ultrasound transmitted through the hull, or the transducer 1110 does not transmit the second ultrasound, the ultrasound terminal 1100 is unable to communicate using the ultrasound. Do. Accordingly, the transducer 1110 may determine whether the first ultrasound can be received from the ultrasound base station or the second ultrasound terminal, and determine whether communication using the ultrasound is possible according to the result.
다른 측면에 따르면, 트랜스듀서(1110)와 수신부(1130)가 무선으로 연결된 경우에, 수신부(1130)와 트랜스듀서(1110)가 최대 통신 가능 거리 이상으로 이격될 수 있다. 이 경우, 트랜스듀서(1110) 전기 신호를 수신부(1130)로 전송할 수 없다.According to another aspect, when the transducer 1110 and the receiver 1130 are wirelessly connected, the receiver 1130 and the transducer 1110 may be spaced apart from the maximum possible communication distance. In this case, the transducer 1110 may not transmit an electrical signal to the receiver 1130.
수신부(1130)는 트랜스듀서(1110)로부터 전기 신호를 수신하고, 수신 결과에 따라서 초음파를 이용한 통신이 가능한지 여부를 판단할 수 있다.The receiver 1130 may receive an electric signal from the transducer 1110 and determine whether communication using ultrasonic waves is possible according to the reception result.
일측에 따르면 출력부(1140)는 초음파를 이용한 통신이 가능한지 여부를 출력할 수 있다.According to one side, the output unit 1140 may output whether communication using ultrasonic waves is possible.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 기지국의 구조를 도시한 블록도이다. 초음파 기지국(1200)은 트랜스듀서(1210), 수신부(1230), 전송부(1250) 및 데이터 통신부(1240)를 포함한다.12 is a block diagram showing the structure of an ultrasonic base station according to an embodiment of the present invention. The ultrasonic base station 1200 includes a transducer 1210, a receiver 1230, a transmitter 1250, and a data communication unit 1240.
트랜스듀서(1210)는 고체 매질(1220)을 이용하여 초음파 단말기로부터 전송된 초음파를 제1 전기 신호로 변환한다. 일측에 따르면 고체 매질(1220)은 선박의 선체이고, 전파를 차폐하는 성질을 가지고 있을 수 있다.The transducer 1210 converts the ultrasound transmitted from the ultrasound terminal into the first electrical signal using the solid medium 1220. According to one side, the solid medium 1220 is a hull of a ship, and may have a property of shielding radio waves.
수신부(1230)는 제1 전기 신호를 제1 데이터로 변환한다. 일측에 따르면 수신부(1230)는 제1 전기 신호에 대하여 디모듈레이션을 수행하고, 디모듈레이션된 제1 전기 신호를 디코딩하여 제1 전기 신호를 제1 데이터로 변환할 수 있다.The receiver 1230 converts the first electrical signal into first data. According to one side, the receiver 1230 may demodulate the first electrical signal, and decode the demodulated first electrical signal to convert the first electrical signal into first data.
데이터 통신부(1240)는 제1 데이터를 통신 네트워크를 이용하여 서버(1270)로 전송한다. 또한 데이터 통신부(1240)는 서버(1270)로부터 통신 네트워크를 이용하여 제2 데이터를 수신할 수 있다.The data communication unit 1240 transmits the first data to the server 1270 using a communication network. In addition, the data communication unit 1240 may receive the second data from the server 1270 using a communication network.
전송부(1250)는 제2 데이터를 제2 전기 신호로 변환할 수 있다. 일측에 따르면 전송부(1250)는 제2 데이터를 인코딩하고, 인코딩된 제2 데이터를 모듈레이션하여 제2 데이터를 제2 전기 신호로 변환할 수 있다.The transmitter 1250 may convert the second data into a second electrical signal. According to one side, the transmission unit 1250 may encode the second data, and modulate the encoded second data to convert the second data into a second electrical signal.
트랜스듀서(1210)는 제2 전기 신호를 초음파로 변환하고, 변환된 초음파를 고체 매질을 이용하여 초음파 단말기 또는 다른 초음파 기지국으로 전송할 수 있다.The transducer 1210 may convert the second electrical signal into ultrasonic waves and transmit the converted ultrasonic waves to an ultrasonic terminal or another ultrasonic base station using a solid medium.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따라서 초음파를 이용하여 위치를 추정하는 위치 추정 장치의 구조를 도시한 블록도이다.FIG. 13 is a block diagram illustrating a structure of a position estimating apparatus for estimating a position using ultrasonic waves according to an embodiment of the present invention.
위치 추정 장치(1300)는 트랜스듀서(1310), 시그너처 생성부(1320), 위치 추정부(1330) 및 시그너처 저장부(1340)를 포함한다.The position estimating apparatus 1300 includes a transducer 1310, a signature generator 1320, a position estimator 1330, and a signature storage 1340.
사용자(1350)는 초음파 단말기(1360)를 조작하여 위치 인식에 사용될 수 있는 참조 초음파를 발생한다. 또는 다른 측면에 따르면 초음파 단말기(1360)는 사용자의 조작 없이, 주기적으로 참조 초음파를 생성할 수 있다. 또는 다른 측면에 따르면 초음파 단말기(1360)는 사고 등 특정 상황이 발생하면 이를 감지하여 스스로 위치 인식을 위한 초음파 신호를 전송할 수 있다.The user 1350 may manipulate the ultrasound terminal 1360 to generate reference ultrasound that may be used for position recognition. Alternatively, according to another aspect, the ultrasound terminal 1360 may periodically generate the reference ultrasound without a user's manipulation. Alternatively, according to another aspect, the ultrasound terminal 1360 may detect a specific situation such as an accident and transmit an ultrasound signal for location recognition by itself.
생성된 참조 초음파는 고체 매질의 선체(1370)를 이용하여 전송된다.The generated reference ultrasound is transmitted using the hull 1370 of the solid medium.
트랜스듀서(1310)는 고체 매질을 이용해 전송된 참조 초음파를 수신한다. Transducer 1310 receives the reference ultrasound transmitted using the solid medium.
시그너처 생성부(1320)는 참조 초음파에 기반하여 초음파 단말기(1360)의 위치 추정을 위한 시그너처를 생성한다. 시그너처는 초음파 단말기(1360)의 위치 추정을 위한 파라미터의 일종이다. 일측에 따르면, 시그너처는 초음파 단말기(1360)의 위치 추정을 위한 복수의 파라미터를 포함하는 파라미터 셋일 수 있다. 다른 측면에 따르면, 참조 초음파는 도 8에서 설명된 바와 같은 충격파일 수 있다. 이 경우에, 도 8에서 설명된 참조 초음파의 딜레이 프로파일이 시그너처의 일예로서 사용될 수 있다.The signature generator 1320 generates a signature for estimating the position of the ultrasound terminal 1360 based on the reference ultrasound. The signature is a kind of parameter for position estimation of the ultrasonic terminal 1360. According to one side, the signature may be a parameter set including a plurality of parameters for position estimation of the ultrasound terminal 1360. According to another aspect, the reference ultrasound may be an impact pile as described in FIG. 8. In this case, the delay profile of the reference ultrasound described in FIG. 8 can be used as an example of the signature.
위치 추정부(1330)는 참조 초음파에 기반하여 생성된 시그너처에 기반하여 초음파 단말기(1360)의 위치를 추정한다. 일측에 따르면 시그너처 생성부(1320)는 고체 매질로 구성된 선체의 각 부분에서 전송된 초음파에 따라서 시그너처들을 생성한다. 이 시그너처들을 참조 시그너처라고 하자. 시그너처들은 선체(1370)의 각 부분에 대하여 생성된다. 시그너처 저장부(1340)는 참조 시그너처들을 저장한다.The position estimator 1330 estimates the position of the ultrasound terminal 1360 based on the signature generated based on the reference ultrasound. According to one side, the signature generator 1320 generates the signatures according to the ultrasonic waves transmitted from each part of the hull composed of a solid medium. Let these signatures be reference signatures. Signatures are generated for each part of the hull 1370. The signature storage unit 1340 stores the reference signatures.
일측에 따르면 위치 추정부(1330)는 참조 시그너처들과 초음파 단말기(1360)에 대하여 생성된 시그너처를 비교한다. 위치 추정부(1330)는 참조 시그너처들 중에서 초음파 단말기(1360)에 대하여 생성된 시그너처와 가장 유사한 참조 시그너처를 선택한다. 위치 추정부(1330)는 가장 유사한 참조 시그너처에 대응하는 선체(1370)상에서의 위치를 단말기(1360)의 위치로 추정할 수 있다.According to one side, the position estimator 1330 compares the reference signatures with the signatures generated for the ultrasound terminal 1360. The position estimator 1330 selects a reference signature most similar to the signature generated with respect to the ultrasound terminal 1360 among the reference signatures. The position estimator 1330 may estimate the position on the hull 1370 corresponding to the most similar reference signature as the position of the terminal 1360.

Claims (13)

  1. 초음파 단말기에 있어서,In the ultrasonic terminal,
    고체 매질을 이용하여 초음파 기지국 또는 제2 초음파 단말기로부터 수신된 제1 초음파를 제1 전기 신호로 변환하는 트랜스듀서;A transducer for converting the first ultrasonic waves received from the ultrasonic base station or the second ultrasonic terminal into a first electrical signal using a solid medium;
    상기 제1 전기 신호를 제1 데이터로 변환하는 수신부; 및A receiver converting the first electrical signal into first data; And
    제2 데이터를 제2 전기 신호로 변환하는 전송부Transmitter for converting the second data into the second electrical signal
    를 포함하고,Including,
    상기 트랜스듀서는 상기 제2 전기 신호를 제2 초음파로 변환하고, 상기 변환된 제2 초음파를 상기 고체 매질을 이용하여 상기 초음파 기지국 또는 상기 제2 초음파 단말기로 전송하는 초음파 단말기.The transducer converts the second electrical signal into second ultrasonic waves, and transmits the converted second ultrasonic waves to the ultrasonic base station or the second ultrasonic terminal using the solid medium.
  2. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 트랜스 듀서는 상기 제1 초음파로 인하여 생성된 상기 고체 매질의 진동을 상기 제1 전기 신호로 변환하고, 상기 제2 초음파에 따라서 상기 고체 매질을 진동시켜 상기 제2 초음파를 전송하는 초음파 단말기.And the transducer converts the vibration of the solid medium generated by the first ultrasonic wave into the first electrical signal, and transmits the second ultrasonic wave by vibrating the solid medium according to the second ultrasonic wave.
  3. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 고체 매질은 선박의 선체인 초음파 단말기.The solid medium is the ultrasonic terminal of the ship hull.
  4. 제1항에 있어서The method of claim 1
    상기 고체 매질은 전파를 차폐하는 성질인 초음파 단말기.The solid medium is an ultrasonic terminal having a property of shielding radio waves.
  5. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 제1 데이터를 스피커 또는 헤드셋으로 출력하거나, 디스플레이 장치로 디스플레이하거나, 저장 장치에 저장하는 출력부An output unit for outputting the first data to a speaker or a headset, displaying the display data on a display device, or storing the first data in a storage device
    를 더 포함하는 초음파 단말기.Ultrasonic terminal further comprising.
  6. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 트랜스듀서는 참조 초음파를 전송하고, 상기 초음파 단말기의 위치는 상기 참조 초음파에 기반하여 추정되는 초음파 단말기.The transducer transmits reference ultrasonic waves, and the position of the ultrasonic terminal is estimated based on the reference ultrasonic waves.
  7. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    출력부Output
    를 더 포함하고,More,
    상기 수신부는 상기 초음파 기지국로부터 상기 제1 전기 신호를 수신할 수 있는지 여부를 판단하고,The receiver determines whether the first electrical signal can be received from the ultrasonic base station,
    상기 출력부는 상기 수신 성공 여부를 표시하는 초음파 단말기.And the output unit displays the reception success.
  8. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 초음파 단말기의 사용자에 대한 사고 발생 여부를 감지하는 사고 감지부Incident detection unit for detecting whether an accident occurs for the user of the ultrasonic terminal
    를 더 포함하고,More,
    상기 트랜스듀서는 사기 사고 발생 여부를 상기 고체 매질을 이용하여 상기 초음파 기지국으로 전송하는 초음파 단말기.The transducer is an ultrasonic terminal for transmitting a fraud incident to the ultrasonic base station using the solid medium.
  9. 고체 매질을 이용하여 초음파 단말기로부터 전송된 초음파를 전기 신호로 변환하는 트랜스듀서,A transducer for converting ultrasonic waves transmitted from an ultrasonic terminal into an electrical signal using a solid medium,
    상기 전기 신호를 데이터로 변환하는 수신부; 및A receiver converting the electrical signal into data; And
    통신 네트워크를 이용하여 상기 데이터를 서버로 전송하는 데이터 통신부Data communication unit for transmitting the data to the server using a communication network
    를 포함하는 초음파 기지국.Ultrasonic base station comprising a.
  10. 제9항에 있어서,The method of claim 9,
    상기 고체 매질은 선박의 선체이고, 전파를 차폐하는 성질인 초음파 기지국.The solid medium is the hull of the vessel, the ultrasonic base station of the nature of shielding radio waves.
  11. 고체 매질을 이용하여 초음파 단말기로부터 참조 초음파를 수신하는 트랜스듀서;A transducer for receiving reference ultrasonic waves from the ultrasonic terminal using a solid medium;
    상기 참조 초음파에 기반하여 상기 초음파 단말기의 위치 추정을 위한 시그너처를 생성하는 시그너처 생성부;A signature generator configured to generate a signature for estimating a position of the ultrasound terminal based on the reference ultrasound;
    상기 시그너처에 기반하여 상기 초음파 단말기의 위치를 추정하는 위치 추정부A position estimator estimating a position of the ultrasonic terminal based on the signature
    를 포함하는 위치 추정 장치.Position estimation device comprising a.
  12. 제11항에 있어서,The method of claim 11,
    상기 시그너처는 상기 참조 초음파의 딜레이 프로파일인 위치 추정 장치.Wherein the signature is a delay profile of the reference ultrasound.
  13. 제11항에 있어서,The method of claim 11,
    상기 고체 매질의 서로 다른 위치에 대하여 생성된 참조 시그너처들과 상기 생성된 시그너처를 비교하고, 상기 참조 시그너처들 중에서 상기 생성된 시그너처와 가장 유사한 시그너처에 대응되는 위치를 상기 초음파 단말기의 위치로 추정하는 위치 추정 장치.A position where the reference signatures generated for the different positions of the solid medium and the generated signatures are compared, and the position corresponding to the signature most similar to the generated signature among the reference signatures is estimated as the position of the ultrasonic terminal. Estimation device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104239330A (en) * 2013-06-19 2014-12-24 腾讯科技(北京)有限公司 Method and device for adding marks on multimedia files and recognizing marks

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19980083776A (en) * 1997-05-19 1998-12-05 홍종만 Ultrasonic multiple communication system
US7945064B2 (en) * 2003-04-09 2011-05-17 Board Of Trustees Of The University Of Illinois Intrabody communication with ultrasound
KR100660025B1 (en) * 2004-11-10 2006-12-20 한국전자통신연구원 System and method of location awareness with ultrasonic

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103024601A (en) * 2011-09-23 2013-04-03 吕品 Audio coding method and device, information collection method and system

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