WO2020246752A1 - 초음파를 이용한 사용자 인증 방법 - Google Patents

초음파를 이용한 사용자 인증 방법 Download PDF

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WO2020246752A1
WO2020246752A1 PCT/KR2020/006958 KR2020006958W WO2020246752A1 WO 2020246752 A1 WO2020246752 A1 WO 2020246752A1 KR 2020006958 W KR2020006958 W KR 2020006958W WO 2020246752 A1 WO2020246752 A1 WO 2020246752A1
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frequency
data
signal
preset
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PCT/KR2020/006958
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Inventor
박종성
Original Assignee
주식회사 뮤즈라이브
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Publication date
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    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
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    • G06F21/30—Authentication, i.e. establishing the identity or authorisation of security principals
    • G06F21/31—User authentication
    • G06F21/34—User authentication involving the use of external additional devices, e.g. dongles or smart cards
    • G06F21/35—User authentication involving the use of external additional devices, e.g. dongles or smart cards communicating wirelessly
    • G—PHYSICS
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    • G06F21/30—Authentication, i.e. establishing the identity or authorisation of security principals
    • G06F21/31—User authentication
    • G06F21/32—User authentication using biometric data, e.g. fingerprints, iris scans or voiceprints

Definitions

  • the present invention relates to a user authentication method using ultrasonic waves, and more particularly, to a user authentication method using ultrasonic waves in which authentication information is received by a sound wave signal having a frequency in an inaudible region to perform a user authentication procedure.
  • cultural technology narrowly refers to the technology necessary for the planning, development, and production of various cultural contents such as movies, games, and animations, but broadly it refers to a comprehensive technology that improves the quality of cultural life based on science and technology.
  • This new type of album is distributed in the form of selling a storage medium in which authentication information is stored.
  • a user who has purchased a storage medium in which authentication information is stored connects it to a terminal device such as a smartphone or a tablet PC, and then executes an application corresponding thereto, music content corresponding to the authentication information is downloaded from the server to the terminal device.
  • a method of transmitting the authentication information to the user terminal device through a wireless communication network interface such as Wi-Fi or Bluetooth may be considered, but in this case, the wireless communication network module as described above must be provided in the storage medium storing the authentication information, and the user terminal Since it takes a predetermined time to establish a pairing between the device and the storage medium, there is a problem that users are inconvenient.
  • the present invention was conceived to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to transmit authentication information stored in a storage medium in a new type of album to a user terminal device in a non-contact manner to perform an authentication procedure. It is to provide a user authentication method using.
  • a user authentication method using ultrasound includes receiving a sound wave signal as analog data, sampling the sound wave signal at a preset sampling rate, and Selecting sampling data to generate a block, converting the sampled data included in the block to a frequency component, and digitally converting a letter or number corresponding to a frequency component having the largest magnitude among the frequency components And determining the data.
  • the step of generating a block by selecting the preset number of sampling data includes dividing the sound wave signal at equal time intervals, and dividing the sound wave signal included in the divided time domain into the preset By sampling at a sampling rate, a preset number of sampled data may be included in the block.
  • the step of converting the sampled data included in the block into a frequency component comprises calculating a measurement duration obtained by dividing the sampling rate by the number of data included in the block, and calculating the reciprocal of the measurement duration It may include determining a value as a frequency interval and detecting a size of each frequency component for each frequency interval.
  • the step of determining a letter or number corresponding to a frequency component having the largest magnitude among the frequency components as digital data in the block comprises: a correspondence relationship between letters or numbers included in authentication information Digital data in the block is determined with a mapping table in which is stored, and a frequency corresponding to a letter or number in the mapping table may be set as an reciprocal interval of the measurement duration.
  • determining a preset frequency signal repeated the preset number of times as a premise signal, and digital data in a block after the premise signal may further include the step of determining as authentication information.
  • the premise signal may be a signal for classifying a time point at which authentication information is received and synchronizing a transmission timing with an authentication device.
  • FIG. 1 is a system diagram illustrating an authentication system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram for describing a mapping table showing a correspondence relationship between a specific frequency and a number or letter included in authentication information according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a user authentication method using ultrasonic waves according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a process of generating a block and converting data included in the block into frequency components according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a frequency component of sampled data included in a block according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a process of converting a sound wave signal into digital data and synchronizing an authentication device and an authentication information transmission timing according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a system diagram illustrating an authentication system according to an embodiment of the present invention.
  • the authentication system 100 includes a user terminal device 200, an authentication device 300, and a management server 400.
  • the user terminal device 200 is implemented as an electronic device such as a smart phone or a tablet PC, and may play content received from the management server 400.
  • a dedicated application capable of playing the received content may be installed in the user terminal device 200 according to an embodiment of the present invention.
  • the dedicated application receives the authentication information in the analog form transmitted in the form of a frequency in the inaudible region from the authentication device 300, converts it into digital data, and transmits it to the management server 400.
  • a process of converting the analog recognition information transmitted in the form of a frequency in the non-audible region into digital data by the application installed in the user terminal device 200 will be described in detail below.
  • the authentication apparatus 300 may include a voice signal output unit (not shown) that converts and outputs the authentication data into a predetermined voice signal.
  • the audio signal output unit according to an embodiment of the present invention may be implemented as a speaker.
  • the management server 400 stores a plurality of content files corresponding to authentication data.
  • the management server 400 is illustrated as an example of a single physical server, but this is for convenience of description and may be physically or logically distinguished as a server that performs authentication, a server that stores content files, and the like Of course.
  • the management server 400 When the management server 400 is physically or logically separated into an authentication server and a content storage server, the management server 400 is an acquisition path through which the content corresponding to the authentication data received from the user terminal device 200 can be downloaded. Is transmitted to the user terminal device 200.
  • the user terminal device 200 may access the content storage server through the acquisition path and download the content corresponding to the authentication data.
  • FIG. 2 is a diagram for describing a mapping table showing a correspondence relationship between a specific frequency and a number or letter included in authentication information according to an embodiment of the present invention.
  • the mapping table shown in FIG. 2 may be stored in the user terminal device 200. More specifically, it may be stored in the user terminal device 200 in the form of a file constituting an application executed in the user terminal device 200.
  • the authentication information transmitted from the authentication device 300 to the user terminal device 200 may be a combination of letters or numbers.
  • the authentication information may be a hexadecimal number that is a combination of letters and numbers.
  • the mapping table when the authentication information is hexadecimal, the mapping table includes frequency information corresponding to letters and numbers included in the hexadecimal number. Specifically, information indicating that a frequency corresponding to 1 is f1 and a frequency corresponding to 2 is f2 may be included.
  • the user terminal device 200 analyzes the frequency component included in the sound wave signal and uses the mapping table to obtain the authentication information 300. Transmitted analog data can be converted into digital data.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a user authentication method using ultrasonic waves according to an embodiment of the present invention.
  • each step shown in FIG. 3 may be performed by the user terminal device 200. Able to know. More specifically, each step shown in FIG. 3 may be performed by executing an application installed in the user terminal device 200 by a hardware component of the user terminal device 200.
  • the user terminal device 200 receives a sound wave signal, which is analog data output from the authentication device 300 (S110).
  • the user terminal device 200 according to an embodiment of the present invention is provided with a microphone (not shown) capable of receiving an external sound wave signal, and thus may receive a sound wave signal output from the authentication device 300.
  • the sound wave signal When the sound wave signal is received, the sound wave signal is sampled at a preset sampling rate (S110).
  • the meaning of sampling the sound wave signal means converting continuous analog data into discrete data by selecting data at predetermined time intervals.
  • a block is generated by selecting a preset number of data (S130).
  • a block means that data is divided at specific time intervals in the time domain.
  • the sampled data is included in the block.
  • the number of sampled data included in one block may be determined by an initial setting value.
  • a block is generated such that 1,024 sampled data are included in one block.
  • the sampled data included in the block is converted into a frequency component (S140).
  • the sampled data included in the block may be expressed as a synthesized signal of sinusoids having different frequencies.
  • the size of the sine wave having a frequency of f1 can be expressed as how big is the size of the sine wave having a frequency of f2.
  • a process of converting the sampled data included in the block into different frequency components will be described in detail with reference to FIG. 5.
  • a letter or number corresponding to the frequency component having the largest magnitude among the frequency components is determined as digital data of the block (S150).
  • the sampled data included in the first block is converted into a frequency component
  • a letter or number corresponding to f2 is assigned to the block using the mapping table shown in FIG. It is confirmed by digital data at.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a process of generating a block and converting data included in the block into frequency components according to an embodiment of the present invention.
  • the sound wave signal output from the authentication device 300 may be displayed as a waveform as shown in FIG. 4.
  • the user terminal device 200 samples a sound wave signal, which is analog data, and converts a signal measured at a specific time into a numerical value.
  • Sampling refers to converting continuous data into discrete data by cutting it at predetermined time intervals, and in this case, the sampling rate may be expressed as the number of samples per second.
  • a sampling frequency of 20 kHz means that 20,000 data are sampled per second.
  • the sampling frequency determines the upper limit frequency of the signal to be analyzed.
  • the highest frequency that can be measured is 1/2 of the sampling frequency.
  • the user terminal device 200 samples a sound wave signal at a preset sampling rate, selects a preset number of sampling data, and selects blocks B1, B2, B3, B4, and B5. ⁇ ) is created.
  • the user terminal device 200 according to an embodiment of the present invention may generate one block by selecting 1,024 sampled data. In the embodiment illustrated in FIG. 5, 1,024 sampled data may be included in each of blocks B1 to B5.
  • the above-described block is interpreted in the time domain, it is interpreted that the sound wave signal is divided at the same time interval and the sound wave signal included in the time domain is sampled at a preset sampling rate, so that a preset number of sampled data is included in the block. can do.
  • the sampling rate is expressed as Fs
  • the number of data included in one block is expressed as Bn
  • the measurement duration D is expressed as the measurement duration D, and by taking the reciprocal of D, the value in the frequency domain can be determined.
  • the reciprocal of D means the frequency interval in the frequency domain.
  • a frequency corresponding to a letter or number included in the authentication information described in FIG. 2 may be set as an reciprocal interval of the measurement duration.
  • the sampling rate Fs and the number of sampled data included in the block may be set so that the measurement duration is 46.88 Hz.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a frequency component of sampled data included in a block according to an embodiment of the present invention.
  • the sound wave signal in section B1 has a frequency f1 and a magnitude A1, a frequency f2 and a magnitude A2, a frequency f3 and a magnitude A3, and a frequency. It can be seen that the signal of f4 and size A4 is a synthesized signal.
  • the interval of each frequency component for example, the interval between f1 and f2 and the interval between f2 and f3, etc. are the reciprocal of the measurement duration D.
  • the frequency component of the sound wave signal included in each block is obtained through the above-described process, the frequency signal having the largest amplitude is detected.
  • the frequency f2 since the frequency f2 has the largest value in the B1 block, a letter or number corresponding to the frequency f2 is determined as digital data in the corresponding block.
  • the analog data can be converted into digital data, and finally, authentication information data can be obtained.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a process of converting a sound wave signal into digital data and synchronizing an authentication device and an authentication information transmission timing according to an embodiment of the present invention.
  • the prerequisite signal refers to a signal for allowing the user terminal device 200 to easily identify a time point for analyzing accurate data before receiving the sound wave signal and analyzing it and synchronizing the transmission timing with the authentication device 300.
  • the frequency signal of f4 is repeated 3 or more times is set as the premise signal, in the example shown in FIG. 6, it corresponds to the block of the sound wave signal received after the B2 block to B4 block interval. It is to recognize the digital data as authentication information.

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Abstract

초음파를 이용한 사용자 인증 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파를 이용한 사용자 인증 방법은, 아날로그 데이터인 음파 신호를 수신하는 단계, 상기 음파 신호를 기 설정된 샘플링율로 샘플링하는 단계, 기 설정된 개수의 샘플링 데이터를 선택하여 블럭을 생성하는 단계, 상기 블록에 포함된 샘플링된 데이터를 주파수 성분으로 변환하는 단계 및 상기 주파수 성분 중 가장 큰 크기를 갖는 주파수 성분에 대응되는 문자 또는 숫자를 상기 블록에서의 디지털 데이터로 확정하는 단계를 포함하는 초음파를 이용한 사용자 인증 방법.

Description

초음파를 이용한 사용자 인증 방법
본 발명은 초음파를 이용한 사용자 인증 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 비가청 영역 주파수를 갖는 음파 신호로 인증 정보를 수신하여 사용자 인증 절차를 수행하는 초음파를 이용한 사용자 인증 방법에 관한 것이다.
문화 기술은 좁게는 영화, 게임, 애니메이션과 같은 각종 문화 컨텐츠의 기획, 개발, 제작 등에 필요한 기술을 지칭하지만 광의적으로는 과학 기술을 바탕으로 문화적 삶의 질을 향상시키는 총체적인 기술을 의미한다.
이러한 문화 기술의 발전과 더불어 기존의 방식을 탈피한 새로운 형태의 컨텐츠 전달 매체가 등장하기 시작하였다. 예를 들어, 앨범 시장의 경우 전통적인 CD 형태의 앨범을 대체하기 위해 USB 타입의 앨범이나 스마트폰의 AUX 단자에 연결할 수 있는 형태의 앨범 등이 등장하기 시작하였다.
이러한 새로운 타입의 앨범은 인증 정보가 저장된 저장 매체를 판매하는 형태로 배포된다. 인증 정보가 저장된 저장 매체를 구입한 사용자가 이를 스마트폰이나 태블릿 PC 등과 같은 단말 장치에 연결한 후, 그에 대응되는 애플리케이션을 실행하면 인증 정보에 대응되는 음악 컨텐츠가 서버로부터 단말 장치에 다운로드 된다.
그러나, 최근의 스마트폰, 태블릿 PC 등의 경우 AUX 단자 등과 같은 전통적인 방식의 인터페이스를 삭제한 형태로 출시되는바 상기와 같은 인터페이스로는 저장 매체에 저당된 인증 정보를 사용자 단말 장치에 전송할 수 없게 된다는 문제점이 발생하였다.
와이파이, 블루투스 등과 같은 무선 통신 네트워크 인터페이스를 통해 인정 정보를 사용자 단말 장치에 전송하는 방법이 고려될 수 있으나, 이 경우 인증 정보가 저장된 저장 매체에 상기와 같은 무선 통신 네트워크 모듈이 구비되어야 하고, 사용자 단말 장치와 저장 매체 간에 페어링을 구축하는데 소정의 시간이 소요되는바 사용자들의 불편함이 따른다는 문제점이 있었다.
이에, 상기와 같은 새로운 형태의 앨범에 있어 저장 매체에 저장된 인증 정보를 비접촉 방식으로 사용자 단말 장치에 전송하여 인증 절차를 수행할 수 있는 새로운 형태의 사용자 인증 방법에 대한 필요성이 대두되었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 새로운 형태의 앨범에 있어 저장 매체에 저장된 인증 정보를 비접촉 방식으로 사용자 단말 장치에 전송하여 인증 절차를 수행할 수 있도록 하는 초음파를 이용한 사용자 인증 방법을 제공하는데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파를 이용한 사용자 인증 방법은, 아날로그 데이터인 음파 신호를 수신하는 단계, 상기 음파 신호를 기 설정된 샘플링율로 샘플링하는 단계, 기 설정된 개수의 샘플링 데이터를 선택하여 블럭을 생성하는 단계, 상기 블록에 포함된 샘플링된 데이터를 주파수 성분으로 변환하는 단계 및 상기 주파수 성분 중 가장 큰 크기를 갖는 주파수 성분에 대응되는 문자 또는 숫자를 상기 블록에서의 디지털 데이터로 확정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 기 설정된 개수의 샘플링 데이터를 선택하여 블록을 생성하는 단계는, 상기 음파 신호를 동일한 시간 간격으로 분할하고, 분할된 시간 영역에 포함되는 음파 신호를 상기 기 설정된 샘플링율로 샘플링하여 기 설정된 개수의 샘플링데이터가 상기 블록에 포함되도록 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 블럭에 포함된 샘플링된 데이터를 주파수 성분으로 변환하는 단계는, 상기 샘플링율을 상기 블록에 포함된 데이터 수로 나눈 측정 지속시간을 산출하고 상기 측정 지속시간의 역수값을 주파수 간격으로 결정하는 단계 및 상기 주파수 간격 별로 각 주파수 성분의 크기를 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 주파수 성분 중 가장 큰 크기를 갖는 주파수 성분에 대응되는 문자 또는 숫자를 상기 블록에서의 디지털 데이터로 확정하는 단계는, 인증 정보에 포함된 문자 또는 숫자의 대응 관계가 저장된 매핑 테이블로 상기 블록에서의 디지털 데이터를 확정하되, 상기 매핑 테이블의 문자 또는 숫자에 대응되는 주파수는 상기 측정 지속시간의 역수 간격으로 설정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 기 설정된 주파수의 신호가 기 설정된 횟수만큼 반복되면 상기 기 설정된 횟수만큼 반복된 기 설정된 주파수 신호를 전제 신호로 결정하는 단계 및 상기 전제 신호 이후에 블록에서의 디지털 데이터를 인증 정보로 확정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전제 신호는, 인증 정보가 수신되는 시점을 구분하고 인증 장치와 전송 타이밍을 동기화하기 위한 신호일 수 있다.
상술한 초음파를 이용한 사용자 인증 방법에 따르면, 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변환하면 오류 발생을 최소화하면서도 단시간내에 정확한 변환이 가능하다는 효과를 달성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인증 시스템을 설명하기 위한 시스템도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 특정 주파수와 인증 정보에 포함된 숫자 또는 문자의 대응 관계를 나타내는 매핑 테이블을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파를 이용한 사용자 인증 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 블록을 생성하고 그 블록에 포함된 데이터를 주파수 성분으로 변환하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시에 따라 블럭에 포함된 샘플링된 데이터의 주파수 성분을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 음파 신호를 디지털 데이터로 변환하고 인증 장치와 인증 정보 전송 타이밍을 동기화하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
또한, 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함될 수 있다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인증 시스템을 설명하기 위한 시스템도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 인증 시스템(100)은 사용자 단말 장치(200), 인증 장치(300) 및 관리 서버(400)를 포함한다.
사용자 단말 장치(200)는 스마트폰, 태블릿 PC 등과 같은 전자 장치로 구현되며, 관리 서버(400)로부터 수신한 컨텐츠를 재생할 수 있다.
이를 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 단말 장치(200)에는 수신한 컨텐츠를 재생할 수 있는 전용 애플리케이션이 설치되어 있을 수 있다. 또한, 전용 애플리케이션은 인증 장치(300)에서 비가청 영역의 주파수 형태로 전송되는 아날로그 형태의 인증 정보를 수신한 후, 이를 디지털 데이터로 변환하여 관리 서버(400)에 전송한다.
사용자 단말 장치(200)에 설치된 애플리케이션이 비가청 영역의 주파수 형태로 전송되는 아날로그 형태의 인정 정보를 디지털 데이터로 변환하는 과정은 이하에서 상세하게 설명하도록 한다.
인증 장치(300)에는 관리 서버(400)로부터 컨텐츠를 다운로드 받기 위해 필요한 인증 정보가 저장된다. 또한, 인증 장치(300)는 인증 데이터를 소정의 음성 신호로 변경하여 출력하는 음성신호 출력부(미도시)를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 음성신호 출력부는 스피커로 구현될 수 있다.
관리 서버(400)는 인증 데이터에 대응되는 복수의 컨텐츠 파일을 저장한다. 본 실시예에서는 관리 서버(400)가 하나의 물리적 서버인 것을 예로 들어 도시하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 것이며 인증을 수행하는 서버, 컨텐츠 파일을 저장하는 서버 등으로 물리적 또는 논리적으로 구별될 수 있음은 물론이다.
관리 서버(400)가 인증 서버와 컨텐츠 저장 서버로 물리적 또는 논리적으로 구별되어 있는 경우, 관리 서버(400)는 사용자 단말 장치(200)로부터 수신한 인증 데이터에 대응되는 컨텐츠를 다운로드 받을 수 있는 취득 경로를 사용자 단말 장치(200)에 전송한다.
취득 경로를 수신한 사용자 단말 장치(200)는 상기 취득 경로로 컨텐츠 저장 서버에 접속하여 인증 데이터에 대응되는 컨텐츠를 다운로드 받을 수 있다.
이하에서는, 인증 장치(300)에서 비가청 영역의 주파수 형태로 전송되는 인증 정보를 디지털 데이터로 변환하는 방법에 대해 상세하게 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 특정 주파수와 인증 정보에 포함된 숫자 또는 문자의 대응 관계를 나타내는 매핑 테이블을 설명하기 위한 도면이다.
도 2에 도시된 매핑 테이블은 사용자 단말 장치(200)에 저장되어 있을 수 있다. 보다 구체적으로는, 사용자 단말 장치(200)에서 실행되는 애플리케이션를 구성하는 파일 형태로 사용자 단말 장치(200)에 저장되어 있을 수 있다.
인증 장치(300)에서 사용자 단말 장치(200)로 전송되는 인증 정보는 문자 또는 숫자의 조합일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 인증 정보는 문자와 숫자의 결합인 16진수 일 수 있다.
상술한 실시예에 따라 인증 정보가 16진수인 경우, 매핑 테이블은 16진수에 포함된 문자와 숫자에 대응되는 주파수 정보를 포함한다. 구체적으로, 1에 대응되는 주파수는 f1, 2에 대응되는 주파수는 f2라는 정보가 포함될 수 있다.
따라서, 사용자 단말 장치(200)는 인증 정보(300)에서 아날로그 데이터인 비가청 주파수 형태의 음파 신호가 수신되면, 음파 신호에 포함된 주파수 성분을 분석하고 매핑 테이블과 이용하여 인증 정보(300)가 송신한 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변환할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파를 이용한 사용자 인증 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3에서는 설명의 편의를 위하여 각 단계를 수행하는 주체를 생략하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자라면 도 3에 도시된 각 단계가 사용자 단말 장치(200)에 의해 수행될 수 있음을 알 수 있다. 보다 구체적으로, 도 3에 도시된 각 단계는 사용자 단말 장치(200)에 설치된 애플리케이션이 사용자 단말 장치(200)의 하드웨어적 구성요소에 의해 실행되어 수행될 수 있다.
먼저 사용자 단말 장치(200)는 인증 장치(300)에서 출력한 아날로그 데이터인 음파 신호를 수신한다(S110). 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 단말 장치(200)는 외부 음파 신호를 수신할 수 있는 마이크(미도시)가 구비되어 있어 인증 장치(300)에서 출력된 음파 신호를 수신할 수 있다.
음파 신호가 수신되면 기 설정된 샘플링율로 음파 신호를 샘플링한다(S110). 여기에서, 음파 신호를 샘플링한다는 것의 의미는 소정의 시간 간격으로 데이터를 선택하여 연속적인 아날로그 데이터를 이산화된 데이터로 변환하는 것을 의미한다.
음파 신호에 대한 샘플링이 완료되면 기 설정된 개수의 데이터를 선택하여 블록을 생성한다(S130). 여기에서, 블록은 시간 영역에서 특정 시간 간격으로 데이터를 분할한 것을 의미한다.
상술한 바와 같이, 블록은 음파 신호에 대한 샘플링이 완료된 이후 생성되므로, 블록에는 샘플링된 데이터들이 포함된다. 이때, 하나의 블록에 포함되는 샘플링된 데이터들의 숫자는 초기 설정값에 의해 결정될 수 있다. 바람직하게는 하나의 블록에 1,024개의 샘플링된 데이터가 포함되도록 블록이 생성된다.
블록 생성이 완료되면 블록에 포함된 샘플링된 데이터를 주파수 성분으로 변환한다(S140). 블록에 포함된 샘플링된 데이터들은 서로 다른 주파수를 가지는 정현파의 합성 신호로 표현될 수 있다.
즉, 샘플링된 데이터들 중에 주파수가 f1인 정현파의 크기가 어느 정도인지, f2인 정현파의 크기가 어느 정도인지로 표현할 수 있다. 블록에 포함된 샘플링된 데이터들을 서로 다른 주파수 성분으로 변환하는 과정은 도 5에서 상세하게 설명하도록 한다.
블록에 포함된 샘플링된 데이터들을 주파수 성분으로 변환한 후, 주파수 성분 중 가장 큰 크기를 갖는 주파수 성분에 대응되는 문자 또는 숫자를 그 블록의 디지털 데이터로 확정한다(S150).
예를 들어, 제1 블록에 포함된 샘플링된 데이터들을 주파수 성분으로 변환했을 때, f2 주파수 성분의 크기가 가장 크다면 도 2에 도시된 매핑 테이블을 이용하여 f2에 대응되는 문자 또는 숫자를 그 블록에서의 디지털 데이터로 확정한다.
상술한 방법을 통해 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변환하면 오류 발생을 최소화하면서도 단시간내에 정확한 변환이 가능하다는 효과를 달성할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 블록을 생성하고 그 블록에 포함된 데이터를 주파수 성분으로 변환하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
인증 장치(300)에서 출력되는 음파 신호는 도 4에 도시된 바와 같은 파형으로 표시될 수 있다. 사용자 단말 장치(200)는 아날로그 데이터인 음파 신호를 샘플링하여 특정 시간에서 측정된 신호를 수치로 변환한다.
샘플링은 연속적인 데이터를 일정 시간 간격으로 잘라 이산화된 데이터로 변환하는 것을 의미하는데, 이때 샘플링 속도는 초당 샘플링 수로 표현될 수 있다.
예를 들어, 샘플링 주파수가 20kHz라는 것은 1초당 샘플링되는 데이터가 20,000개임을 의미한다. 이때, 샘플링 주파수는 해석하고자 하는 신호의 상한 주파수를 결정한다. 구체적으로, 측정할 수 있는 최고 주파수는 샘플링 주파수의 1/2이 된다.
측정하고자 하는 신호의 주파수가 샘플링 주파수의 1/2를 초과하는 경우 샘플링된 데이터로부터 연속된 신호를 재연할만큼 충분한 수의 데이터가 취득되지 못하기 때문이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 단말 장치(200)는 기 설정된 샘플링율(Sampling Rate)로 음파 신호를 샘플링하고, 기 설정된 개수의 샘플링 데이터를 선택하여 블록(B1, B2, B3, B4, B5쪋)을 생성한다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 단말 장치(200)는 샘플링된 데이터 1,024개를 선택하여 하나의 블럭을 생성할 수 있다. 도 5에 도시된 실시예에서 B1 내지 B5 블록 각각에는 샘플링된 데이터 1,024개가 포함될 수 있다.
상술한 블록을 시간 영역에서 해석하면, 음파 신호를 동일한 시간 간격으로 분할하고 그 시간 영역에 포함되는 음파 신호를 기 설정된 샘플링율로 샘플링하여 기 설정된 개수의 샘플링된 데이터가 블록에 포함되도록 한 것으로 해석할 수 있다.
이때, 샘플링율을 Fs로 표시하고 하나의 블럭에 포함된 데이터 수를 Bn으로 표시한후, Bn을 Fs로 나누면 Bn에 포함된 데이터들을 샘플링하는데 소요되는 시간을 얻을 수 있다. 예를 들어, 샘플링율이 48kHz이고 Bn이 1,024라면 1,024개의 데이터를 샘플링하는데 소요되는 시간은 1024/48000Hz = 21.33ms가 된다.
이를 측정 지속시간 D로 표시하고, D의 역수를 취하면 주파수 영역에서의 값을 결정할 수 있는데 이때, D의 역수는 주파수 영역에서의 주파수 간격을 의미한다. 상기 예에서, 48000Hz / 1024 = 46.88Hz가 되는바 46.88Hz 간격으로 주파수 성분의 크기를 검출하게 되는 것이다.
한편, 도 2에서 설명한 인증 정보에 포함되는 문자 또는 숫자에 대응되는 주파수는 상기 측정 지속시간의 역수 간격으로 설정될 수 있다. 예를 들어, 상기 예에서 측정 지속시간이 46.88Hz가 되도록 샘플링율(Fs)및 블록에 포함되는 샘플링된 데이터수가 설정될 수 있다.
이하에서는, 하나의 블록에 포함된 샘플링된 데이터들을 상기 과정을 통해 결정된 주파수 간격의 주파수 성분으로 검출하는 과정을 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시에 따라 블럭에 포함된 샘플링된 데이터의 주파수 성분을 설명하기 위한 도면이다.
도 5에는 B1 블록에 포함된 샘플링된 데이터를 주파수 성분으로 변환한 결과가 도시되어 있다. 구체적으로, 도 5에 도시된 데이터를 해석하면 B1 구간의 음파 신호는 주파수가 f1이고 크기가 A1인 신호, 주파수가 f2이고 크기가 A2인 신호, 주파수가 f3이고 크기가 A3인 신호 및 주파수가 f4이고 크기가 A4인 신호가 합성된 신호임을 알 수 있다.
이때, 각 주파수 성분의 간격, 예를 들어, f1과 f2의 간격과 f2와 f3의 간격 등이 측정 지속시간 D의 역수이다.
상술한 과정을 통해 각 블록에 포함된 음파 신호의 주파수 성분이 얻어지면 크기가 가장 큰 주파수 신호를 검출한다. 도 5에 도시된 예에서 B1 블록에서는 주파수 f2가 가장 큰 값을 가지므로 주파수 f2에 대응되는 문자 또는 숫자를 해당 블록에서의 디지털 데이터로 확정한다.
인증 장치(300)에서 출력한 아날로그 데이터의 전 구간에 대해 도 5에서 설명한 과정을 반복하면 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변환할 수 있게 되는바 최종적으로는 인증 정보 데이터를 취득할 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 음파 신호를 디지털 데이터로 변환하고 인증 장치와 인증 정보 전송 타이밍을 동기화하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5에서 설명한 과정을 통해 각 블록에서의 가장 큰 값을 가지는 주파수 신호를 검출하다 기 설정된 특정 주파수 신호가 기 설정된 횟수만큼 반복되면 그 이후의 블록에서의 디지털 데이터를 인증 정보로 확정한다.
즉, 기 설정된 주파수의 신호가 기 설정된 횟수만큼 반복되면 기 설정된 횟수만큼 반복된 기 설정된 주파수 신호를 전제 신호로 결정한다. 전제 신호는, 사용자 단말 장치(200)가 음파 신호를 수신하여 이를 분석하기 전 정확한 데이터를 분석하기 위한 시점을 용이하게 구분하도록 하고 인증 장치(300)와의 전송 타이밍을 동기화하기 위한 신호를 의미한다.
본 발명의 일 실시예에 따라 f4의 주파수 신호가 3회 이상 반복되는 경우가 전제 신호로 설정되어 있다면, 도 6에 도시된 예에서 B2 블록 ~ B4 블록 구간 이후에 수신되는 음파 신호의 블록에 대응되는 디지털 데이터를 인증 정보로 인식하는 것이다.
상술한 전제 신호를 이용하면, 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변환하여 인증 정보를 취득하는데 발생하는 오류율을 최소화할 수 있게 된다는 효과를 달성할 수 있다.
본 실시예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (6)

  1. 아날로그 데이터인 음파 신호를 수신하는 단계;
    상기 음파 신호를 기 설정된 샘플링율로 샘플링하는 단계;
    기 설정된 개수의 샘플링 데이터를 선택하여 블럭을 생성하는 단계;
    상기 블록에 포함된 샘플링된 데이터를 주파수 성분으로 변환하는 단계; 및
    상기 주파수 성분 중 가장 큰 크기를 갖는 주파수 성분에 대응되는 문자 또는 숫자를 상기 블록에서의 디지털 데이터로 확정하는 단계를 포함하는 초음파를 이용한 사용자 인증 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기 설정된 개수의 샘플링 데이터를 선택하여 블록을 생성하는 단계는,
    상기 음파 신호를 동일한 시간 간격으로 분할하고, 분할된 시간 영역에 포함되는 음파 신호를 상기 기 설정된 샘플링율로 샘플링하여 기 설정된 개수의 샘플링데이터가 상기 블록에 포함되도록 하는 초음파를 이용한 사용자 인증 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 블럭에 포함된 샘플링된 데이터를 주파수 성분으로 변환하는 단계는,
    상기 샘플링율을 상기 블록에 포함된 데이터 수로 나눈 측정 지속시간을 산출하고 상기 측정 지속시간의 역수값을 주파수 간격으로 결정하는 단계; 및
    상기 주파수 간격 별로 각 주파수 성분의 크기를 검출하는 단계를 포함하는 초음파를 이용한 사용자 인증 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 주파수 성분 중 가장 큰 크기를 갖는 주파수 성분에 대응되는 문자 또는 숫자를 상기 블록에서의 디지털 데이터로 확정하는 단계는,
    인증 정보에 포함된 문자 또는 숫자의 대응 관계가 저장된 매핑 테이블로 상기 블록에서의 디지털 데이터를 확정하되, 상기 매핑 테이블의 문자 또는 숫자에 대응되는 주파수는 상기 측정 지속시간의 역수 간격으로 설정되는 초음파를 이용한 사용자 인증 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    기 설정된 주파수의 신호가 기 설정된 횟수만큼 반복되면 상기 기 설정된 횟수만큼 반복된 기 설정된 주파수 신호를 전제 신호로 결정하는 단계; 및
    상기 전제 신호 이후에 블록에서의 디지털 데이터를 인증 정보로 확정하는 단계를 더 포함하는 초음파를 이용한 사용자 인증 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 전제 신호는,
    인증 정보가 수신되는 시점을 구분하고 인증 장치와 전송 타이밍을 동기화하기 위한 신호인 초음파를 이용한 사용자 인증 방법.
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