WO2015068864A1 - 이동체의 행동반경 제어 장치 및 그 방법 - Google Patents

이동체의 행동반경 제어 장치 및 그 방법 Download PDF

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WO2015068864A1
WO2015068864A1 PCT/KR2013/009926 KR2013009926W WO2015068864A1 WO 2015068864 A1 WO2015068864 A1 WO 2015068864A1 KR 2013009926 W KR2013009926 W KR 2013009926W WO 2015068864 A1 WO2015068864 A1 WO 2015068864A1
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moving object
electric fence
straight line
distance
radius
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PCT/KR2013/009926
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English (en)
French (fr)
Inventor
권영민
신은희
Original Assignee
전자부품연구원
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01K—ANIMAL HUSBANDRY; CARE OF BIRDS, FISHES, INSECTS; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
    • A01K15/00—Devices for taming animals, e.g. nose-rings or hobbles; Devices for overturning animals in general; Training or exercising equipment; Covering boxes
    • A01K15/02—Training or exercising equipment, e.g. mazes or labyrinths for animals ; Electric shock devices ; Toys specially adapted for animals
    • A01K15/021—Electronic training devices specially adapted for dogs or cats
    • A01K15/023—Anti-evasion devices

Definitions

  • the present invention relates to a behavior radius control system of a mobile body for limiting the behavior range of livestock or pets, and specifically, to check the position of the livestock or pet wearing a necklace equipped with a control device, the animal is a certain range
  • the present invention relates to a system and method for controlling an animal's radius of action by stimulating a necklace or the like if it is determined to be out of the range.
  • the system and method for controlling the behavior radius of the moving object proposed in the present invention relates to an electric fence system
  • an electronic fence system defines an area to operate a moving object including a pet, a hunting dog or a person within a predetermined area and the area
  • Departing from means a system that monitors and tracks the location by outputting or sending control signals that comply with the specified communication protocol.
  • an electronic fence wire is embedded in the ground in a corresponding area, and a signal is transmitted and received from a control device worn on the neck of an animal, and a method of limiting the behavior radius of the animal is used.
  • a control device worn on the neck of an animal worn on the neck of an animal
  • a method of limiting the behavior radius of the animal is used.
  • wires need to be buried and wires may be damaged. Therefore, research and development of an electronic fence system using a GPS method is in progress.
  • Figure 1 shows the behavior radius control system of the animal using the GPS method, in the case of the electronic fence system using the GPS method, the control device worn on the neck of the animal checks the position of the animal through the reception of the GPS signal and preset electric fence Calculating distance from GPS coordinates limits the behavior radius of the animal, providing the benefit of eliminating the need for a separate wire.
  • US 7,920,066 Large area position / proximity correction device with alarms using (D) GPS technology
  • US 7,920,066 patent is an electric fence of the type shown in Figure 2 and It is possible to generate the electronic fence only below a predetermined threshold angle value (for example, 151 degrees), and thus there is a limitation in the appearance of the electronic fence.
  • FIG. 4 shows an algorithm for calculating the distance between an animal and an electric fence by the US 7,920,066 patent.
  • US 7,920,066 patent calculates the angle A in the state of knowing the length of a, b, c, which is the distance between each point, based on the location information of each point (the location of the animal, two points on the electric fence). Use the algorithm to find the distance between the fences.
  • the present invention to solve the above problems, without limiting the size and shape of the electric fence, the action radius control system and method of the moving object to effectively control the behavior radius of the animal so that the animal can operate only in the electric fence It aims to provide.
  • the present invention provides a GPS receiver for receiving a GPS signal; A storage unit for storing coordinates of vertices of the electric fence; A control unit which checks the position of the moving object based on the GPS signal, calculates a linear distance between the position of the moving object and the electric fence formed by the vertices, and outputs a stimulation command signal when the linear distance is less than a predetermined distance; And a stimulator for applying a stimulus to the movable body when the controller outputs a stimulus command signal.
  • the control unit calculates the equation of the straight line for the electric fence formed by the vertices, calculates the equation of the waterline on the straight line from the position of the moving body, and the intersection of the straight line and the waterline It provides a device for controlling the radius of action of the moving object to calculate the linear distance between the moving object and the electromagnetic fence.
  • the control unit recognizes a vertex close to the position of the moving object among the vertices of the electric fence as the intersection when the intersection of the straight line and the repair line is located outside the electric fence included in the straight line. It provides a behavior radius control device of the moving object.
  • the control unit sets the preset distance to a value obtained by multiplying the average speed of the moving object and the time required to calculate the linear distance plus a value set in consideration of the GPS signal error. It provides a behavior radius control device of the moving object.
  • control unit provides a behavior radius control apparatus for calculating the linear distance between the electric fence and the moving object including the vertex when the moving object is located within a predetermined radius from the vertex.
  • the present invention includes the steps of checking the position of the moving object by receiving a GPS signal; Calculating an equation of a straight line including the electric fence using coordinates of vertices of the pre-stored electric fence; Calculating an equation of the water line falling on the straight line from the position of the moving body; Calculating a straight line distance between the moving object and the electromagnetic fence using an intersection point of the straight line and the water line; And outputting a stimulus when the straight line distance is within a predetermined distance, and calculating the straight line distance includes: when the intersection is located outside the electric fence included in the straight line, among the vertices of the electric fence. It provides a method of controlling the behavior radius of the moving object to recognize a vertex close to the position of the moving object as the intersection.
  • outputting a stimulus may output a stronger stimulus as the linear distance becomes shorter within the predetermined distance.
  • the action radius control method of the moving object further comprising the step of transmitting an alarm and the position information of the moving object to the electronic fence management system to provide.
  • the present invention controls the behavior radius of the animal based on the electric fence edge equation obtained by using the vertex position information of the electric fence, not the distance between the points of the electric fence, the behavior radius of the animal without limit in the shape of the electric fence Provide a control system.
  • 1 to 5 is a view of the behavior radius control system of a moving object using a conventional GPS signal.
  • FIG. 6 is a view showing the structure of a behavior radius control system of a moving body according to an embodiment of the present invention.
  • 7 to 10 are diagrams for explaining an algorithm for calculating the distance between the moving object and the electric fence and the behavior radius control system of the moving object control system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a view showing the structure of a behavior radius control system of a moving body according to an embodiment of the present invention.
  • the behavior radius control system of a moving object includes a GPS receiver 600, a storage unit 610, a controller 620, and a stimulator 630.
  • the GPS receiver 600 receives a GPS signal and transmits the received GPS signal to the controller 620.
  • the controller 620 checks the current position of the moving object using the received GPS signal.
  • the storage unit 610 stores coordinate information on an area for limiting a radius of behavior of the moving object. That is, the coordinates of the vertices of the electric fence to be formed are stored and the stored coordinates are transmitted to the controller 620. Coordinates stored in the storage unit 610 may be changed and set through the management interface 640 for a device worn on the neck of the moving object.
  • the controller 620 checks the current position of the moving object through the GPS signal, and calculates a distance between the moving object and the electric fence using the coordinates of the vertex of the electric fence received from the storage unit 610. Then, it is checked whether the distance between the moving object and the electric fence is less than the predetermined distance, and when the distance between the moving object and the electric fence is less than the predetermined distance, a stimulation command signal is output to enable the stimulator 630 to apply a stimulus to the moving object.
  • the process of the controller 620 calculating the distance between the moving object and the electronic fence will be described later with reference to FIGS. 7 to 10.
  • the stimulator 630 applies a stimulus to the moving object when the stimulus command signal is received from the controller 620.
  • the stimulator 630 may apply a stimulus to a moving object using at least one of electricity, vibration, and sound, and the intensity and type of the stimulus may be set and changed by an administrator.
  • the shorter the distance between the moving object and the electronic fence the stronger the stimulus may be applied.
  • FIG. 7 to 10 are views for explaining a process of calculating the distance between the moving object and the electric fence by the control unit 620 of the behavior radius control system of the moving object according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 shows an example of the shape of the electric fence. According to the present invention, since there is no limitation in the form of the electronic fence, the electronic fence as shown in FIG. 7 can also be set.
  • Points A to E in Figure 7 refers to the vertex of the electronic fence that can be set by the administrator using a smart device.
  • the controller 620 checks the current position of the moving object based on the GPS signal received from the GPS receiver 600, and uses the information about the vertices A through E of the electronic fence received from the storage unit 610. By calculating the distance between the fences, it limits the range of motion of the moving object.
  • FIGS. 8 and 9 are flowcharts illustrating a process in which the behavior radius control system of the movable body controls the behavior radius of the movable body, and the controller 620 will be described based on an algorithm for calculating the distance between the movable body and the electric fence.
  • Equation (1) When the positions of the N electric fence vertices are set (S800), the equation (Equation (1)) of the N electric fence edges is calculated by obtaining an equation of a straight line passing through two points (S801).
  • S802 When receiving the position information (m, n) of the animal (moving body) (S802), passing through the current position (m, n) of the animal and the equation of N straight lines (Equation (2)) perpendicular to the edge of the electric fence (Equation (2)) Calculate (S803).
  • the amount of computation can be reduced by comparing the x and y coordinates of both vertices of the edge and determining whether the equations (1) and (2) are calculated.
  • the distance between the animal and the electric fence can be calculated by calculating the distance from the animal's current position (m, n).
  • the edge type of the electronic fence may occur if the intersection is located in the line of electronic fence extends as shown in FIG BC F, F of the CD 7 because it is calculated from the straight line distance between the animal and the electronic fence.
  • the present invention calculates the intersection of Equation (1) and Equation (2) and checks whether the intersection is located on the actual electric fence (S805). If the intersection is located on the actual electric fence, the distance between the animal and the electric fence is calculated based on the intersection. If the intersection is not located on the actual electric fence, the current position of the animal among the vertices of the edge of the electric fence (m, A vertex closer to n) is set as an intersection (S805).
  • the present invention allows to set the shape of the electronic fence in a variety of ways and at the same time to prevent the error in the intersection calculation that can occur due to the variety of forms of the electronic fence.
  • the distance between the animal and the electric fence can be calculated by calculating the distance between the animal's current position (m, n) and the intersection, and whether the distance is within the preset distance.
  • the distance may be set, and d + r may be set to a preset distance in which d plus an error r (an optional margin value) generated by GPS signal reception is added.
  • the abnormal situation may mean a case in which the animal deviates from the designated range of action, that is, the area of the electric fence, and when the distance is more than a predetermined distance from the center point (which may be one or more) set in the area of the electric fence, that is, the animal It may mean that you are located away from the electric fence, away from you, and are expected to leave.
  • the center point which may be one or more
  • the present invention provides an algorithm for calculating accurate and precise distances between an animal and an electric fence
  • the algorithm for calculating the distance between an animal and an electric fence may be executed only under certain requirements in order to reduce data load and calculation amount.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating an algorithm for reducing data load and calculation amount.
  • the computational amount of algorithm is also very large.

Abstract

본 발명은 가축이나 애완동물의 행동범위를 제한시키기 위한 전자울타리를 스마트기기를 이용하여 생성하고 GPS 등의 위치인지 기술을 바탕으로 만들어진 동물용 목걸이를 가축이나 애완동물이 착용하도록 한 후, 동물의 위치가 전자울타리 밖으로 벗어나면 동물용 목걸이가 동물에게 진동, 소리 등의 자극을 줌으로써 동물이 전자울타리 내에서만 활동할 수 있도록 설정하는 알고리즘에 관한 것이다.

Description

이동체의 행동반경 제어 장치 및 그 방법
본 발명은 가축이나 애완동물의 행동범위를 제한하기 위한 이동체의 행동반경 제어 시스템에 관한 것으로서, 구체적으로는, 제어장치가 탑재된 목걸이를 착용한 가축이나 애완동물의 위치를 확인하여 동물이 일정한 범위를 벗어날 것으로 확인되면 목걸이 등을 통한 자극을 줌으로써 동물의 행동반경을 제어하는 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명에 제안하는 이동체의 행동반경을 제어하는 시스템 및 방법은 전자울타리 시스템에 관한 것으로서, 전자울타리 시스템이란 애완동물, 사냥견 또는 사람을 포함하는 움직이는 대상물을 정해진 영역 안에서 활동하도록 영역을 한정하고 그 영역을 이탈하면 지정된 통신규약에 부합하는 제어신호를 출력 또는 송출하여 그 위치를 감시하고 추적하는 시스템을 의미한다.
종래의 전자울타리 시스템의 경우 해당영역 내의 지반에 전자울타리 와이어를 매설하고 동물의 목 등에 착용된 제어장치와 신호를 송수신하며 동물의 행동반경을 제한하는 방식을 사용하고 있다. 그러나 종래의 방식의 경우 와이어를 매설해야하고 와이어가 훼손될 수 있는 문제점 등이 존재하여 GPS 방식을 이용한 전자울타리 시스템에 대한 연구, 개발이 진행되고 있다.
도 1은 GPS 방식을 이용한 동물의 행동반경 제어 시스템을 나타낸 것으로서, GPS 방식을 이용한 전자울타리 시스템의 경우 동물의 목에 착용된 제어장치가 GPS 신호 수신을 통해 동물의 위치를 확인하고 기설정된 전자울타리 GPS 좌표와의 거리 계산을 통해 동물의 행동반경을 제한함으로써 별도의 와이어를 설치할 필요가 없는 이점을 제공한다.
GPS 방식을 이용한 종래 기술로서 미국등록특허 US 7,920,066(Large area position/proximity correction device with alarms using (D)GPS technology)가 있는데, US 7,920,066 특허는 도 2와 도 3에 도시된 형태의 전자울타리 즉, 미리 정해둔 threshold 각도값(예컨대, 151도) 이하로만 전자울타리의 생성이 가능하여 전자울타리의 생성 모양에 한계가 있다.
이는 US 7,920,066 특허가 동물과 전자울타리 간의 거리를 계산하는 알고리즘에 따른 것으로서, 도 4가 US 7,920,066 특허가 동물과 전자울타리 간의 거리를 구하는 알고리즘을 나타낸 것이다.
즉, US 7,920,066 특허는 각 지점(동물의 위치, 전자울타리 위의 두 지점)의 위치정보를 기반으로 하여 각 지점 간의 거리인 a, b, c의 길이를 아는 상태에서 각도 A를 구하여 동물과 전자울타리 간의 거리를 구하는 알고리즘을 사용한다.
하지만 이 알고리즘은 전자울타리의 모양이 도 2 또는 도 3과 같이 제한되기 때문에 성립하는 알고리즘이며, 만약 도 2 또는 도 3에서와 같은 울타리 모양의 제한이 없게 되면 도 5에 도시된 바와 같이 바와 같이 이 알고리즘은 성립하지 않으므로 그에 대한 보완이 필요하다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여, 전자울타리의 크기 및 모양에 제한을 두지 않고 동물이 전자울타리 내에서만 활동할 수 있도록 동물을 행동반경을 효율적으로 제어하는 이동체의 행동반경 제어 시스템 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 GPS 신호를 수신하는 GPS 수신부; 전자울타리의 꼭짓점들의 좌표를 저장하는 저장부; 상기 GPS 신호에 기초하여 이동체의 위치를 확인하고, 상기 이동체의 위치와 상기 꼭짓점들이 형성하는 전자울타리 간의 직선거리를 계산하며, 상기 직선거리가 기설정된 거리 이하이면 자극명령신호를 출력하는 제어부; 및 상기 제어부가 자극명령신호를 출력하면 상기 이동체에 자극을 가하는 자극기를 포함하는 이동체의 행동반경 제어 장치를 제공한다.
본 발명의 일면에 따르면, 상기 제어부는 상기 꼭짓점들이 형성하는 전자울타리에 대한 직선의 식을 계산하고, 상기 이동체의 위치로부터 상기 직선에 내린 수선의 식을 계산하며, 상기 직선과 상기 수선의 교점을 이용하여 상기 이동체와 상기 전자울타리 간의 직선거리를 계산하는 것인 이동체의 행동반경 제어 장치를 제공한다.
본 발명의 다른 일면에 따르면, 상기 제어부는 상기 직선과 상기 수선의 교점이 상기 직선에 포함된 전자울타리의 외부에 위치하면 상기 전자울타리의 꼭짓점들 중 상기 이동체의 위치와 가까운 꼭짓점을 상기 교점으로 인식하는 것인 이동체의 행동반경 제어 장치를 제공한다.
본 발명의 다른 일면에 따르면, 상기 제어부는 상기 이동체의 평균속도와 상기 직선거리를 계산하는데 소요되는 시간을 곱한 값에 상기 GPS 신호 오차를 고려하여 설정한 값을 더한 값으로 상기 기설정된 거리를 설정하는 것인 이동체의 행동반경 제어 장치를 제공한다.
본 발명의 다른 일면에 따르면, 상기 제어부는 상기 이동체가 꼭짓점으로부터 기설정된 반경 이내에 위치하면 상기 꼭짓점을 포함하는 전자울타리와 상기 이동체 간의 직선거리를 계산하는 것인 이동체의 행동반경 제어 장치를 제공한다.
본 발명은 GPS 신호를 수신하여 이동체의 위치를 확인하는 단계; 기저장된 전자울타리의 꼭짓점들의 좌표를 이용하여 상기 전자울타리를 포함하는 직선의 식을 계산하는 단계; 상기 이동체의 위치로부터 상기 직선에 내린 수선의 식을 계산하는 단계; 상기 직선과 상기 수선의 교점을 이용하여 상기 이동체와 상기 전자울타리 간의 직선거리를 계산하는 단계; 및 상기 직선거리가 기설정된 거리 이내이면 자극을 출력하는 단계를 포함하되, 상기 직선거리를 계산하는 단계는 상기 교점이 상기 직선에 포함된 전자울타리의 외부에 위치하면 상기 전자울타리의 꼭짓점들 중 상기 이동체의 위치에 가까운 꼭짓점을 상기 교점으로 인식하는 것인 이동체의 행동반경 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 일면에 따르면, 상기 직선거리가 기설정된 거리 이내이면 자극을 출력하는 단계는 상기 직선거리가 상기 기설정된 거리 이내에서 더 짧아질수록 더 강한 자극을 출력하는 것인 이동체의 행동반경 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 일면에 따르면, 상기 이동체가 상기 전자울타리 내부의 중심점으로부터 일정범위 밖에 위치하면 전자울타리 관리 시스템으로 알람 및 상기 이동체의 위치정보를 전송하는 단계를 더 포함하는 이동체의 행동반경 제어 방법을 제공한다.
본 발명은 전자울타리의 각 지점 간의 거리 기반이 아닌 전자울타리의 꼭짓점 위치정보를 이용하여 얻어진 전자울타리 모서리 식에 기반하여 동물의 행동반경을 제어함으로써 전자울타리의 생성 모양에 한계가 없는 동물의 행동반경 제어 시스템을 제공한다.
또한 동물이 각 꼭짓점으로부터 일정 거리 이내에 위치한 경우에만 동물과 전자울타리 간의 거리를 계산하도록 함으로써 복잡한 전자울타리의 모양이 설정될지라도 동물과 전자울타리 간의 거리를 구하는데 요구되는 데이터의 부하 및 계산량을 줄일 수 있도록 한다.
도 1 내지 도 5는 종래의 GPS 신호를 이용한 이동체의 행동반경 제어 시스템에 관한 도면.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 이동체의 행동반경 제어 시스템의 구조를 나타낸 도면.
도 7 내지 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 이동체의 행동반경 제어 시스템이 이동체와 전자울타리 간의 거리를 계산하고 행동반경을 제어하는 알고리즘을 설명하기 위한 도면.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술 되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의된다.
한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자에 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가함을 배제하지 않는다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 이동체의 행동반경 제어 시스템의 구조를 나타낸 도면이다.
본 발명의 일실시예에 따른 이동체의 행동반경 제어 시스템은 GPS 수신부(600), 저장부(610), 제어부(620) 및 자극기(630)를 포함한다.
GPS 수신부(600)는 GPS 신호를 수신하고 수신한 GPS 신호를 제어부(620)로 전달한다. 제어부(620)는 전달받은 GPS 신호를 이용하여 이동체의 현재 위치를 확인한다.
저장부(610)는 이동체의 행동반경을 제한하기 위한 영역에 대한 좌표 정보를 저장한다. 즉 형성하고자 하는 전자울타리의 각 꼭짓점에 대한 좌표를 저장하고 저장된 좌표를 제어부(620)로 전달한다. 저장부(610)에 저장된 좌표는 이동체의 목 등에 착용되는 장치에 대한 관리 인터페이스(640)를 통해 변경, 설정이 가능하다.
제어부(620)는 GPS 신호를 통해 이동체의 현재 위치를 확인하고, 저장부(610)로부터 전달받은 전자울타리의 꼭짓점의 좌표를 이용하여 이동체와 전자울타리 간의 거리를 계산한다. 그리고 이동체와 전자울타리 간의 거리가 기설정된 거리 이하인지 여부를 확인하고, 이동체와 전자울타리 간의 거리가 기설정된 거리 이하이면 자극명령신호를 출력하여 자극기(630)가 이동체에게 자극을 가할 수 있도록 한다. 제어부(620)가 이동체와 전자울타리 간의 거리를 계산하는 과정은 도 7 내지 도 10을 이용하여 후술한다.
자극기(630)는 제어부(620)로부터 자극명령신호를 전달받으면 이동체에게 자극을 가한다. 자극기(630)는 전기, 진동 및 음향 중 적어도 하나를 이용하여 이동체에 자극을 가할 수 있으며 자극의 세기 및 종류는 관리자가 설정, 변경이 가능한다. 그리고 일실시예에 따르면 이동체와 전자울타리 간의 거리가 짧아질수록 더 강한 자극이 가해지도록 할 수도 있다.
도 7 내지 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 이동체의 행동반경 제어 시스템의 제어부(620)가 이동체와 전자울타리 간의 거리를 계산하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 전자울타리 모양의 예시를 나타낸 것이다. 본 발명에 따르면 전자울타리의 형태에 제한이 없기 때문에 도 7에 도시된 형태와 같은 전자울타리도 설정이 가능하다.
도 7에서 점 A~E는 관리자가 스마트기기 등을 이용하여 설정할 수 있는 전자울타리의 꼭짓점을 의미한다. 제어부(620)는 GPS 수신부(600)로부터 전달받은 GPS 신호에 기초하여 이동체의 현재 위치를 확인하고, 저장부(610)로부터 전달받은 전자울타리의 꼭짓점 A~E에 대한 정보를 이용하여 이동체와 전자울타리 간의 거리를 계산함으로써 이동체의 행동 범위를 제한한다.
도 8과 도 9는 이동체의 행동반경 제어 시스템이 이동체의 행동반경을 제어하는 과정을 나타낸 흐름도로서, 제어부(620)가 이동체와 전자울타리 간의 거리를 계산하는 알고리즘을 중심으로 설명한다.
N개의 전자울타리 꼭짓점의 위치가 설정되면(S800) 두 점을 지나는 직선의 방정식을 구하는 방식을 통해 N개의 전자울타리 모서리의 식(식(1))을 계산한다(S801). 그리고 동물(이동체)의 위치정보 (m,n)을 수신하면(S802), 동물의 현재 위치 (m,n)을 지나고 전자울타리 모서리 식에 수직인 N개의 직선의 식(식(2))을 계산한다(S803).
식(1)과 식(2)의 교점이 동물의 현재 위치 (m,n)에서 식(1)에 이르는 가장 가까운 지점으로 볼 수 있으므로, 식(1)과 식(2)의 교점을 계산한다(S804).
이때 교점을 구함에 있어서 도 10에 도시된 바와 같이 xk = xl인 경우나 yk = yl인 경우에는 식(1)과 식(2)를 구할 필요없이 다음과 같이 동물과 전자울타리 모서리와의 교점 Fij를 구할 수 있다.
예컨대 동물의 현재 위치좌표가 (m,n)일 때, 전자울타리 두 꼭짓점의 좌표가 xk = xl이고 yk ≠ yl인 경우에는 교점 Fij의 좌표값은 (xk,n)이 되고, 전자울타리 두 꼭짓점의 좌표가 xk ≠ xl이고 yk = yl인 경우에는 교점 Fij의 좌표값은 (m,yk)가 된다.
따라서 전자울타리의 모서리의 식(1)을 구하기에 앞서 모서리의 양 꼭짓점의 x좌표와 y좌표를 비교하고 식(1), 식(2)의 산출 여부를 결정함으로써 연산량을 감소시킬 수 있다.
교점 Fij을 구하면 동물의 현재 위치 (m,n)과의 거리를 계산함으로써 동물과 전자울타리 간의 거리를 계산할 수 있게 된다. 그런데 이 경우 전자울타리의 모서리 식을 이용하여 동물과 전자울타리 간의 직선거리를 계산하기 때문에 도 7의 FBC, FCD와 같이 전자울타리의 연장선상에 교점이 위치하는 경우가 발생할 수 있다.
따라서 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 식(1)과 식(2)의 교점을 계산하고 교점이 실제 전자울타리 상에 위치하는지 여부를 확인한다(S805). 교점이 실제 전자울타리 상에 위치하면 상기 교점에 기초하여 동물과 전자울타리 간의 거리를 계산하고, 교점이 실제 전자울타리 상에 위치하지 아니하면 해당 전자울타리 모서리의 양 꼭짓점 중 동물의 현재 위치 (m,n)과 더 가까운 꼭짓점을 교점으로 설정한다(S805).
그러므로 본 발명은 전자울타리의 형태를 다양하게 설정할 수 있도록 하면서 동시에 전자울타리의 형태가 다양해짐으로 인하여 발생할 수 있는 교점 계산의 오차를 방지할 수 있도록 한다.
식(1)과 식(2)간의 교점이 정해지면 동물의 현재 위치 (m,n)과 교점 간의 거리 계산을 통해 동물과 전자울타리 간의 거리를 계산할 수 있으므로, 상기 거리가 기설정된 거리 이내인지 여부를 확인하여(S807) 기설정된 거리 이내이면 동물에게 자극을 가함으로써(S808) 동물이 정해진 행동반경을 벗어나지 않도록 한다.
이때 기설정된 거리는 관리자가 임의로 설정해놓은 값일 수도 있고, 동물의 이동속도, 거리 계산 및 자극 발생에 소요되는 시간 및 GPS 수신 신호의 오차 등을 고려하여 설정된 값일 수도 있다. 즉, 동물의 평균 이동속도를 v, 거리 계산 및 자극 발생에 소요되는 시간을 t라고 하면 동물과 전자울타리 간의 거리를 계산하고 자극을 가하기 전까지 동물이 최대 d=vt만큼 이동할 수 있으므로 d를 기설정된 거리로 설정할 수 있으며, d에 GPS 신호 수신으로 인해 발생하는 오차 r(임의로 설정한 여유값)을 더한 d+r을 기설정된 거리로 설정할 수도 있다.
전술한 프로세스에 의하여 동물의 행동반경을 제어하며, 시스템이 정상적으로 작동하더라도 이상상황이 발생할 수 있으므로 이상상황이 발생하는지 여부를 확인하고(S809) 이상상황이 발생하면 동물 관리자에게 알람 및 동물의 위치정보를 전송한다(S810).
이때 이상상황이란 동물이 지정된 행동범위 즉 전자울타리의 영역을 이탈한 경우를 의미하는 것일 수도 있고, 전자울타리의 영역 내에 설정된 중심점(하나 이상일 수 있음)으로부터 거리가 일정 거리 이상이 되면 즉 동물이 중심점으로부터 멀리 떨어져 있어 전자울타리에 가까운 곳에 위치하고 있으며 이탈할 가능성이 크다고 예상될 경우를 의미하는 것일 수도 있다.
한편 본 발명은 동물과 전자울타리 간의 정확하고 정밀한 거리 계산을 할 수 있는 알고리즘을 제공하지만, 데이터의 부하 및 연산량을 줄일 수 있도록 일정 요건 하에서만 동물과 전자울타리 간의 거리 계산 알고리즘을 실행하도록 할 수도 있다.
도 9는 데이터 부하 및 연산량을 감소시키는 알고리즘의 흐름도를 나타낸 것으로서 전자울타리 꼭짓점의 개수가 매우 많으면 알고리즘의 계산량도 매우 많아지므로 이러한 문제점을 해소하기 위한 실시예를 나타낸 것이다.
N개의 전자울타리의 꼭짓점이 설정되고(S900) 동물의 위치정보 (m,n)을 수신하면(S901) 동물의 현재 위치 (m,n)이 전자울타리의 꼭짓점으로부터 기설정된 반경 R 이내인지 여부를 확인한다(S902). 그리고 동물의 현재 위치 (m,n)이 꼭짓점으로부터 반경 R 이내에 위치하면 동물과 전자울타리 간의 거리를 계산하고 동물의 행동반경을 제어하는 알고리즘을 수행한다. 따라서 동물이 전자울타리로부터 상당거리 이상 떨어진 곳에 위치하고 있어 이탈 가능성이 작다고 예상되는 경우에는 불필요한 연산을 수행하지 않도록 함으로써 데이터 부하 및 연산량을 줄일 수 있도록 한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 본질적 특성을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명에 표현된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하고, 그와 동등하거나, 균등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. GPS 신호를 수신하는 GPS 수신부;
    전자울타리의 꼭짓점들의 좌표를 저장하는 저장부;
    상기 GPS 신호에 기초하여 이동체의 위치를 확인하고, 상기 이동체의 위치와 상기 꼭짓점들이 형성하는 전자울타리 간의 직선거리를 계산하며, 상기 직선거리가 기설정된 거리 이하이면 자극명령신호를 출력하는 제어부; 및
    상기 제어부가 자극명령신호를 출력하면 상기 이동체에 자극을 가하는 자극기
    를 포함하는 이동체의 행동반경 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 꼭짓점들이 형성하는 전자울타리에 대한 직선의 식을 계산하고, 상기 이동체의 위치로부터 상기 직선에 내린 수선의 식을 계산하며, 상기 직선과 상기 수선의 교점을 이용하여 상기 이동체와 상기 전자울타리 간의 직선거리를 계산하는 것
    인 이동체의 행동반경 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 직선과 상기 수선의 교점이 상기 직선에 포함된 전자울타리의 외부에 위치하면 상기 전자울타리의 꼭짓점들 중 상기 이동체의 위치와 가까운 꼭짓점을 상기 교점으로 인식하는 것
    인 이동체의 행동반경 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 이동체의 평균속도와 상기 직선거리를 계산하는데 소요되는 시간을 곱한 값에 상기 GPS 신호 오차를 고려하여 설정한 값을 더한 값으로 상기 기설정된 거리를 설정하는 것
    인 이동체의 행동반경 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 이동체가 꼭짓점으로부터 기설정된 반경 이내에 위치하면 상기 꼭짓점을 포함하는 전자울타리와 상기 이동체 간의 직선거리를 계산하는 것
    인 이동체의 행동반경 제어 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 자극기는
    전기, 진동 및 음향 중 적어도 하나를 이용하여 상기 이동체에 상기 자극을 가하는 것
    인 이동체의 행동반경 제어 장치.
  7. GPS 신호를 수신하여 이동체의 위치를 확인하는 단계;
    기저장된 전자울타리의 꼭짓점들의 좌표를 이용하여 상기 전자울타리를 포함하는 직선의 식을 계산하는 단계;
    상기 이동체의 위치로부터 상기 직선에 내린 수선의 식을 계산하는 단계;
    상기 직선과 상기 수선의 교점을 이용하여 상기 이동체와 상기 전자울타리 간의 직선거리를 계산하는 단계; 및
    상기 직선거리가 기설정된 거리 이내이면 자극을 출력하는 단계
    를 포함하는 이동체의 행동반경 제어 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 직선거리를 계산하는 단계는
    상기 교점이 상기 직선에 포함된 전자울타리의 외부에 위치하면 상기 전자울타리의 꼭짓점들 중 상기 이동체의 위치에 가까운 꼭짓점을 상기 교점으로 인식하는 것
    인 이동체의 행동반경 제어 방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 직선거리가 기설정된 거리 이내이면 자극을 출력하는 단계는
    상기 직선거리가 상기 기설정된 거리 이내에서 더 짧아질수록 더 강한 자극을 출력하는 것
    인 이동체의 행동반경 제어 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 이동체가 상기 전자울타리 내부의 중심점으로부터 일정범위 밖에 위치하면 전자울타리 관리 시스템으로 알람 및 상기 이동체의 위치정보를 전송하는 단계
    를 더 포함하는 이동체의 행동반경 제어 방법.
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