WO2021060574A1 - 오브젝트의 위치 측위 장치, 방법 및 시스템 - Google Patents

오브젝트의 위치 측위 장치, 방법 및 시스템 Download PDF

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    • G01S7/006—Transmission of data between radar, sonar or lidar systems and remote stations using shared front-end circuitry, e.g. antennas

Definitions

  • the present invention relates to positioning of an object, and more particularly, to an apparatus, method, and system for positioning an object for positioning an object using a plurality of wireless communication signals.
  • Location-based technology is a technology that acquires physical, geographic, or logical location information of an object in a specific location and reacts appropriately thereto.
  • Typical positioning methods include triangulation, which measures the position based on the difference, angle, or azimuth between objects, scene analysis using a landscape seen from a specific point of view (Scene Analysis), and a specific position. There is a proximity method (proximity) to find out close to.
  • radio wave identification systems are in the spotlight as a new wireless network technology and are widely used.
  • this technology collects data using radio wave identification in an area that cannot be reached by humans or provides the collected data to the user. It is used for various purposes such as transmission.
  • Typical positioning techniques are various such as location measurement technology using a global positioning system, location measurement technology using the received signal strength of wireless signals, and location measurement technology using short-range wireless communication.
  • Position measurement technology using GPS is a technology that measures the phase of a carrier wave signal sent from a GPS satellite floating in Earth's orbit (absolute positioning) or traces the code of a carrier signal (relative positioning) to measure the distance to the satellite.
  • the location measurement technology using GPS has a wide signal radius and can provide stable services through fixed satellites, so it is currently most often used, but it has a disadvantage that it is not possible to service indoors or shaded areas where it is difficult to receive GPS satellite signals with low precision. Have.
  • Location measurement technology using mobile communication is a technology that obtains geographic location information of a mobile terminal by triangulation using a currently established mobile communication system.
  • There are a network-based method for finding a location a terminal-based method in which a terminal with a GPS receiver transmits location information to the network independently of a base station, and a hybrid method that combines the two.
  • Location recognition technologies using such satellite communication or mobile communication are suitable for outdoor use due to a wide service provision area, but are limited in use indoors or in shaded areas.
  • indoor location positioning technology can be applied to user-centered home appliances.
  • a product service is provided according to a user's location in an indoor space, there is a need for a method of positioning an object to be positioned.
  • Korean Patent Publication No. 10-1422720 discloses an indoor positioning method of a positioning terminal and The system is started.
  • a positioning terminal based on the signal strength from a plurality of access points (AP) to the positioning terminal. Position the position of.
  • An object of the present invention is to provide an apparatus, method and system for positioning an object capable of positioning an object using wireless signals transmitted from a plurality of wireless communication devices distributed indoors.
  • the present invention provides an apparatus, method, and system for positioning an object that can locate an object using a movement time of a radio signal transmitted and received directly from a wireless communication device and a movement time of a radio signal reflected and received from the object. It aims to provide.
  • the present invention is a device for positioning an object that includes one transmitting antenna and one receiving antenna to transmit and receive radio signals, and to locate an object using a plurality of received radio signals, and an object including the same. It is an object of the present invention to provide a positioning system.
  • An object of the present invention is to provide a system for positioning an object that can be applied to a home appliance and capable of adaptively operating the detected user's position by accurately detecting a user's location and activity amount in a rotating product.
  • the apparatus for measuring the position of an object includes a transmission unit that transmits a radio signal through a transmission antenna, a reception unit that receives a plurality of radio signals through a reception antenna, and a movement time of the received plurality of radio signals. It may include a controller for positioning the position of the object by using.
  • the controller includes a movement time of the radio signal transmitted from the transmission unit to the object, a movement time of the radio signal transmitted from the first radio communication device to the object, and the radio signal transmitted from the second radio communication device to the object.
  • the position of the object may be positioned using the calculated distance.
  • the controller may store location information of the positioning device and the first and second wireless communication devices, respectively, and calculate distances between the positioning device and the first and second wireless communication devices, respectively, using the stored location information. have.
  • the controller may calculate a transmission time point of the wireless signal transmitted from the positioning device and the first and second wireless communication devices, respectively, using the stored location information and the moving speed of the wireless signal.
  • the controller may calculate a movement time of the received radio signal using a transmission time point and a reception time point of the received radio signal.
  • the controller calculates the To using the movement time (Tr) of the radio signal transmitted from the transmission unit and reflected on the object, and the radio signal transmitted from the first radio communication device and reflected on the object is moved.
  • the T1o is calculated using the time T1or and the time difference between the calculated To, and the time difference between the travel time T2or of the radio signal transmitted from the second wireless communication device and reflected on the object and the calculated To T2o can be calculated by using.
  • the location of the object can be positioned using a triangulation method based on the calculated To, T1r, and T2r.
  • the system for positioning an object is a first wireless communication device for transmitting a wireless signal.
  • a second wireless communication device that transmits a radio signal different from the radio signal, and a position positioning device that receives a plurality of radio signals to position the object, and the position positioning device transmits from the position positioning device to the object
  • the positioning device calculates a distance between the positioning device and the first and second wireless communication devices, respectively, using the location information of the positioning device and the first and second wireless communication devices stored therein, and calculates the distance between the positioning device and the first and second wireless communication devices, respectively, and By using the moving speed of the wireless signal, the transmission time point of the wireless signal transmitted from the positioning device and the first and second wireless communication devices, respectively, can be calculated.
  • the location positioning device may calculate a movement time of the received radio signal using a transmission time point and a reception time point of the received radio signal.
  • the positioning device calculates the To using the movement time (Tr) of the wireless signal transmitted from the positioning device and reflected on the object, and transmitted from the first wireless communication device to be reflected on the object.
  • the T1o is calculated using the time difference between the moving time T1or of the wireless signal and the calculated To, and the moving time T2or of the wireless signal transmitted from the second wireless communication device and reflected on the object, and the calculated The T2o can be calculated using the time difference of To.
  • the position positioning apparatus may position the object using a triangulation method based on the calculated To, T1r, and T2r.
  • the positioning device and the first and second wireless communication devices may transmit their respective wireless signals at the same time point.
  • the positioning device and the first and second wireless communication devices may be mounted on at least one or more position-fixed devices selected from an air conditioner, a smart TV, a refrigerator, a lighting device, a computer, and a sound equipment, or a robot cleaner or a laptop computer.
  • a fan, and a speaker may be mounted on at least one or more movable devices.
  • the location positioning device stores its own location information and the location information of the first and second wireless communication devices, and the first and second wireless communication devices are used in the positioning device. It is possible to calculate the distance to the communication device, transmit a radio signal from the position measuring device, receive a plurality of radio signals from the position measuring device, and locate the object based on the plurality of received radio signals. have.
  • the step of locating the location of the object may include a movement time (To) of the radio signal transmitted from the position measuring device to the object, and a movement time (T1o) of the radio signal transmitted from the first wireless communication device to the object. , Calculate a movement time (T2o) of the radio signal transmitted from the second wireless communication device to the object, and based on the calculated movement time (To, T1o, T2o), the transmitter and the first and second wireless communication devices and By calculating the distance between the objects, the location of the objects may be located.
  • To movement time
  • T1o movement time
  • the apparatus, method, and system for measuring the position of an object according to an embodiment of the present invention have the following effects.
  • the position of the object can be positioned using the movement time of the radio signal transmitted and received directly from the wireless communication device and the movement time of the radio signal reflected and received from the object, so that the data processing logic is easy and simple.
  • a service by locating the location of an indoor object, a service can be adaptively provided to the location of an object positioned in an indoor home appliance.
  • FIG. 1 is a block diagram of a system for positioning an object according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram of an apparatus for positioning an object according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is an exemplary view for explaining a position positioning process of an object in the object position positioning apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 4 is an exemplary view of a waveform of a radio signal received from the apparatus for positioning an object according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is an exemplary diagram in which an object positioning system is applied to a home appliance in an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is another exemplary view in which an object positioning system is applied to another home appliance in another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is an exemplary view for explaining a process in which an apparatus for positioning an object according to an embodiment of the present invention communicates with a first and a second wireless communication device.
  • FIG 8 is another exemplary view of a waveform of a radio signal received from an apparatus for positioning an object according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a process of positioning an object in the system for positioning an object according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a process of positioning an object in a system for positioning an object according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating an operation control process of an air conditioner in which an object positioning device is installed as an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a flowchart illustrating a process of controlling an operation of an acoustic device in which an object positioning device is installed as another embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram of an object positioning system according to an embodiment of the present invention.
  • an object positioning system includes an object positioning device 100 (hereinafter, referred to as a positioning device) and at least two wireless communication devices 110 and 120. Can be.
  • the positioning device 100 and the wireless communication devices 110 and 120 may be installed at a certain distance from each other in an indoor space 11 having a certain area, and wireless communication may be possible with each other.
  • These wireless communication devices 110 and 120 may include, for example, a first wireless communication device 110 and a second wireless communication device 120, and may transmit wireless signals to the air, respectively. Although two wireless communication devices 110 and 120 are shown in the drawing, two or more wireless communication devices may be installed.
  • the wireless signal transmitted from the first wireless communication device 110 and the wireless signal transmitted from the second wireless communication device 120 may be different signals.
  • it may be a radio signal of different frequency bands.
  • the positioning device 100 may transmit a wireless signal to the outside.
  • the wireless signal transmitted from the positioning device 100 may be different from the wireless signal transmitted from the first and second wireless communication devices 120, respectively.
  • it may be a radio signal of different frequency bands.
  • the positioning device 100 may receive a wireless signal reflected by the object (person or object) 10 from the wireless signal transmitted from the positioning device 100.
  • the positioning device 100 may receive a wireless signal transmitted from the first and second wireless communication devices 110 and 120. Specifically, the positioning device 100 may directly receive the radio signals transmitted from the first and second wireless communication devices 110 and 120, and transmit the radio signals reflected by the object 10 after these radio signals are transmitted. You can also receive it.
  • the positioning device 100 and the first and second wireless communication devices 110 and 120 may have location information set. Accordingly, the location positioning device 100 includes its own location information (x0, y0, z0) as well as the location information (x1, y1, z1) of the first wireless communication device 110 and the second wireless communication device 120. Location information (x2, y2, z2) can be stored inside, respectively.
  • Positions of the positioning device 100 and the first and second wireless communication devices 110 and 120 may be fixed.
  • the positioning device 100 and the first and second wireless communication devices 110 and 120 may be moved to different positions, and may be fixed to the moved position again.
  • the respective position information may also be reset and stored in the position positioning apparatus 100.
  • the position of the object 130 may be fixed, but may be changed by movement.
  • Such location information may be directly input to the location positioning apparatus 100 by an administrator (or user) as an example.
  • the location positioning device 100 may provide the location information (x1, y1, z1 and x2, y2, z2) of the first and second wireless communication devices 110 and 120 through wireless communication with the first and second wireless communication devices 110 and 120. ) Can also be received.
  • these location information may include 3D location information, but may include 2D location information if necessary.
  • the positioning device 100 and the first and second wireless communication devices 110 and 120 are installed at the same height (for example, the floor of the indoor space) in the indoor space 11, the z-coordinates are the same. You can also set only the coordinates.
  • the positioning device 100 transmits a radio signal reflected from the object 10 by itself, and a radio signal transmitted from the first and second wireless communication devices 110 and 120 and reflected from the object 10.
  • the position of the object 10 may be positioned using a signal.
  • the position of the object 10 is positioned using the moving time of each radio signal reflected from the object 10, that is, the moving time from the point at which the radio signal is transmitted to the point at which it is received by the positioning device 100. can do.
  • the positioning device 100 and the first and second wireless communication devices 110 and 120 can transmit a wireless signal in real time or at a setting cycle, and accordingly, the positioning device 100 can determine the position of the object 10 in real time or at a setting cycle. Can be positioned.
  • the first and second wireless communication devices 110 and 120 are basically irrelevant in any form as long as they are equipment that transmit wireless communication signals.
  • the first and second wireless communication devices 110 and 120 may be implemented as IC chip modules capable of transmitting wireless signals.
  • the first and second wireless communication devices 110 and 120 may include at least one selected from a WiFi module, a Bluetooth module, and an RF module.
  • the first and second wireless communication devices 110 and 120 may perform wireless communication with the positioning device 100. For example, upon receiving a command signal from the positioning device 100, a wireless signal may be transmitted according to the command.
  • FIG. 2 is a block diagram of a positioning device according to an embodiment of the present invention.
  • the positioning device 100 includes a transmission antenna 101, a transmission unit 102, a reception antenna 103, a reception unit 104, a power supply unit 105, an interface 106, and a memory 107. And it may be configured to include a control unit 108.
  • the transmitter 102 may transmit a wireless signal.
  • the transmission unit 102 may include an oscillator and a transmission amplifier.
  • the oscillator is an oscillating element such as a voltage control oscillator (VCO) and can generate a signal.
  • VCO voltage control oscillator
  • the oscillator may generate a frequency modulated constant wave (FMCW) waveform or a mono pulse waveform.
  • FMCW frequency modulated constant wave
  • a plurality of oscillators may be provided.
  • the first oscillator may generate a frequency modulated constant wave (FMCW) waveform
  • the second oscillator may generate a mono pulse waveform.
  • FMCW frequency modulated constant wave
  • the transmission amplifier includes an amplifier circuit and can amplify a signal generated by the oscillator.
  • the transmission antenna 101 may transmit a signal generated by an oscillator or a signal amplified by a transmission amplifier.
  • the transmission antenna 101 may be disposed inside the transmission unit 102.
  • the transmitter 102 may further include a triangular wave generator according to an embodiment.
  • the receiving unit 104 may receive a radio signal through the receiving antenna 103.
  • the radio signal received through the reception antenna 103 may be a signal in which the radio signal transmitted from the transmission unit 102 is reflected by the object 10 and returned.
  • the wireless signal received through the receiving antenna 103 may be a signal transmitted from the first and second wireless communication devices 110 and 120 and directly transmitted, or the wireless signal transmitted from the first and second wireless communication devices 110 and 120 It may be a signal reflected by the object 10 and transmitted.
  • the receiving antenna 125 is, for example, an antenna for receiving a signal from a long distance (LRR: Long Range Radar), an antenna for receiving a signal from a medium distance (MRR: Mid Range Radar), and an antenna for receiving a signal from a short distance. It may include one antenna selected as needed among (SRR: Short Range Radar).
  • the receiver 104 may include a mixer, an amplifier, and a filter. In another embodiment, the receiving antenna 103 may be disposed inside the receiving unit 104.
  • the mixer may correlate a signal generated by the oscillator and a signal received by the reception antenna 103 to output a difference between the two signals.
  • the filter can filter the signal received from the mixer.
  • the reception amplifier may amplify a signal received from the reception antenna 103, a signal received from a mixer, or a filter.
  • the receiving unit 120 may include a first receiving unit and a second receiving unit.
  • the first receiving unit and the second receiving unit may each include the aforementioned receiving antenna, mixer, filter, and receiving amplifier.
  • the first receiver may receive a radio signal from the first wireless communication device 110 and the second receiver may receive a radio signal from the second wireless communication device 120.
  • the power supply unit 105 may supply power required for the operation of the positioning device 100.
  • the power supply unit 105 may supply power required for operation of each unit under the control of the controller 108.
  • the power supply unit 105 may receive power from an external device.
  • the interface unit 106 may serve as a passage for exchanging data with a device connected to the positioning device 100.
  • the interface unit 150 may receive data from an electrically connected unit and transmit a signal processed or generated by the controller 180 to the electrically connected unit.
  • the interface unit 150 may serve as a passage for exchanging data with, for example, external smart devices, vehicles, home appliances, and electronic devices.
  • the interface unit 150 may include an input unit, and the input unit may receive a user's manipulation.
  • an input unit may be implemented in the form of, for example, an input button, a touch pad, or a touch screen.
  • the input unit may input location information of the positioning device 100 and the first and second wireless communication devices 110 and 120.
  • the input unit may further include a microphone for inputting audio such as a user's voice.
  • the memory 107 may store various data for the overall operation of the positioning apparatus 100 including a program for processing or controlling the controller 108.
  • the memory 107 may include various storage devices such as ROM, RAM, EPROM, flash drive, and hard drive in hardware, for example.
  • the controller 108 may control the overall operation of the positioning device 100.
  • the controller 108 includes a plurality of radio signals received by the receiving unit 104 through the receiving antenna 103, that is, radio signals transmitted from the positioning device 100 and reflected by the object 10, respectively.
  • the position of the object 10 is positioned using a wireless signal directly received from the 1st and 2nd wireless communication devices 110 and 120, and the radio signal transmitted from the first and second wireless communication devices 110 and 120 and reflected by the object 10. .
  • the controller 108 is, for example, in hardware ASICs (application specific integrated circuits), DSPs (digital signal processors), DSPDs (digital signal processing devices), PLDs (programmable logic devices), FPGAs (field programmable gate arrays), It may be implemented using at least one of controllers, controllers, microcontrollers, microprocessors, and electrical units for performing other functions.
  • ASICs application specific integrated circuits
  • DSPs digital signal processors
  • DSPDs digital signal processing devices
  • PLDs programmable logic devices
  • FPGAs field programmable gate arrays
  • FIG. 3 is an exemplary view for explaining a position positioning process of an object in an object position positioning apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a diagram of a received signal received by the object positioning apparatus according to an embodiment of the present invention. It is an exemplary diagram for a waveform.
  • Tr Movement time of the radio signal Sr transmitted from the positioning device 100 and reflected by the object 10 and received by the positioning device 100
  • T1 Movement time of the wireless signal S1 directly transmitted from the first wireless communication device 110 to the positioning device 100
  • T1o Movement time of the wireless signal S1o transmitted from the first wireless communication device 110 to the object 10
  • T1r Movement time of the wireless signal S1r transmitted from the first wireless communication device 110 and reflected by the object 10 and received by the positioning device 100
  • T2 Movement time of the wireless signal (S2) directly transmitted from the second wireless communication device 120 to the positioning device 100
  • T2o Movement time of the wireless signal (S2o) transmitted from the second wireless communication device 120 to the object 10
  • T2r Movement time of the wireless signal S2r transmitted from the second wireless communication device 120 and reflected by the object 10 and received by the positioning device 100
  • These travel times may mean the time required for the radio signal to propagate.
  • the moving time T1 of the wireless signal S1 transmitted from the first wireless communication device 110 and then directly transmitted to the positioning device 100 is calculated.
  • the controller 108 of the positioning device 100 has its own location information (x0,y0,z0) stored therein, and the location information (x1,y1,) of the first wireless communication device 110. z1) and the location information (x2,y2,z2) of the second wireless communication device 120, respectively, the distance (d1, d2) between the positioning device 100 and the first and second wireless communication devices 110, 120 Can be calculated.
  • the positioning device 100 may receive the wireless signal transmitted from the first wireless communication device 110.
  • the positioning device 100 includes a wireless signal S1 directly transmitted from the first wireless communication device 110 to the positioning device 100, and the transmitted wireless signal.
  • Each of the radio signals S1r reflected from the object 10 may be received.
  • the controller 108 extracts the reception time point of the radio signal and stores it in the memory 107.
  • S1, S1r Two radio signals (S1, S1r) are simultaneously transmitted from the first radio communication device 110, but S1 is directly transmitted to the positioning device 100 and S1r is reflected and transmitted to the object 10, so the time of reception of S1 It may be faster than the time of reception of this S1r.
  • the controller 108 receives the calculated wireless signal S1 and the position positioning device 100 and the first wireless communication device.
  • the transmission time of the corresponding wireless signal S1 that is, the time when the wireless signal is transmitted from the first wireless communication device 110 may be calculated.
  • the controller 108 uses the transmission time point at which the radio signal S1 is transmitted from the first wireless communication device 110 and the time point at which the corresponding radio signal S1 is received from the positioning device 100 The movement time T1 of the signal S1 can be calculated.
  • the movement time T2 of the wireless signal S2 transmitted from the second wireless communication device 120 and then directly transmitted to the positioning device 100 may be calculated.
  • the positioning device 100 may receive the wireless signal transmitted from the second wireless communication device 120.
  • the positioning device 100 includes a wireless signal S2 directly transmitted from the second wireless communication device 120 to the positioning device 100, and the transmitted wireless signal.
  • Each of the radio signals S2r reflected from the object 10 may be received.
  • the controller 108 extracts the reception point of the radio signal and stores it in the memory 107.
  • S2r Two radio signals (S2, S2r) are simultaneously transmitted from the second wireless communication device 120, but S2 is directly transmitted to the positioning device 100 and S2r is reflected and transmitted to the object 10, so the time of reception of S2 This may be faster than the time of reception of S2r.
  • the controller 108 determines the reception point of the calculated wireless signal S2 and the distance d2 between the positioning device 100 and the second wireless communication device 120.
  • the transmission time point of the wireless signal (S2) that is, the time point at which the wireless signal is transmitted from the second wireless communication device 120 can be calculated.
  • the controller 108 uses a transmission time point at which the wireless signal S2 is transmitted from the second wireless communication device 120 and a reception time point at which the corresponding wireless signal S2 is received from the positioning device 100.
  • the travel time T2 of (S2) can be calculated.
  • controller 108 may calculate the moving time To of the radio signal So transmitted from the positioning device 100 and transmitted to the object 10.
  • the controller 108 may extract a transmission time point at which the radio signal is transmitted.
  • the radio signal transmitted from the positioning apparatus 100 receives a radio signal reflected from the object 10, a time point of reception of the radio signal may be extracted.
  • the movement time Tr of the radio signal Sr reflected from the object 10 after the radio signal is transmitted and received by using the transmission time point and the reception time point of the extracted radio signal as described above can be calculated.
  • controller 108 may calculate a movement time T1o of the wireless signal S1o transmitted from the first wireless communication device 110 to the object 10.
  • the positioning device 100 transmits a wireless signal S1 directly from the first wireless communication device 110 to the positioning device 100.
  • the transmitted radio signal may receive the radio signal S1r reflected from the object 10, respectively, and the receiving time points of the two radio signals S1 and S1r received may be stored in the memory 107.
  • the controller 108 calculated the transmission time of the wireless signal transmitted from the first wireless communication device 110, the transmission time of the corresponding wireless signal and the reception time of the received wireless signal S1r are determined.
  • the moving time T1r of the wireless signal S1r may be calculated by using.
  • controller 108 may calculate the movement time T2o of the wireless signal S2o transmitted from the second wireless communication device 120 to the object 10 in the same manner as above.
  • the positioning device 100 transmits a wireless signal S2 directly from the second wireless communication device 120 to the positioning device 100.
  • the radio signal S2r reflected from the object 10 by the transmitted radio signal may be respectively received, and a time point of reception of the two radio signals S2 and S2r received may be stored in the memory 107.
  • the controller 108 calculated the transmission time of the wireless signal transmitted from the second wireless communication device 120, the transmission time of the corresponding wireless signal and the reception time of the received wireless signal S2r are determined.
  • the moving time T2r of the wireless signal S2r may be calculated by using.
  • the controller 108 applies the moving speed (propagation speed) of the wireless signal as the speed of light, and the object in the positioning device 100 and the first and second wireless communication devices 110 and 120 Each of the distances to (10) can be calculated.
  • the position of the object 10 can be positioned using the respective distances from the positioning device 100 and the first and second wireless communication devices 110 and 120 to the object 10.
  • the location of the object 10 can be performed using, for example, triangulation.
  • the triangulation method is a method of finding the coordinates and distance of a point using the property of a triangle, and a detailed description thereof is omitted since it is a known technique.
  • FIG. 5 is an exemplary diagram in which an object positioning system is applied to a home appliance in an embodiment of the present invention.
  • the system for positioning an object according to an embodiment of the present invention may be applied to specific home appliances 20, 21, and 22.
  • the positioning device 100 may be installed on the smart TV 20, and the first and second wireless communication devices 110 and 120 may be respectively installed on a plurality of speakers 21 and 22 installed at a certain distance.
  • the location positioning apparatus 100 may locate a user's location as the object 10 in real time or at a set period.
  • the smart TV 20 may adjust, for example, the volume of the plurality of speakers 21 and 22 according to the user's position positioned by the position positioning apparatus 100.
  • the smart TV 20 may adjust the volume of the second speaker 22 to a higher level.
  • the volume of the other first speaker 21 may be adjusted to be smaller.
  • FIG. 6 is another exemplary diagram in which an object positioning system is applied to another home appliance in another embodiment of the present invention.
  • the system for positioning an object according to another embodiment of the present invention may be applied to other home appliances 30, 31, and 32.
  • the positioning device 100 may be installed in the air conditioner 30, and the first and second wireless communication devices 110 and 120 may be installed at a certain distance.
  • the location positioning apparatus 100 may locate a user's location in real time or in a setting period.
  • the air conditioner 30 may adjust, for example, an air volume and a wind direction according to a user's position positioned by the position positioning device 100.
  • the air conditioner 30 may adjust the wind direction to the area A.
  • the air volume can also be adjusted.
  • FIG. 7 is an exemplary diagram for explaining a process in which an apparatus for positioning an object according to an embodiment of the present invention communicates with a first and a second wireless communication device.
  • the positioning device 100 may perform two-way wireless communication with the first and second wireless communication devices 110 and 120.
  • the positioning device 100 may transmit ping signals 41 and 43.
  • the first and second wireless communication devices 110 and 120 may receive such ping signals 41 and 43 and transmit Ack signals 42 and 44 indicating reception of the ping signal as a response.
  • the positioning device 100 may receive an Ack signal.
  • the ping signal is an example, and the positioning device 100 and the first and second wireless communication devices 110 and 120 may transmit and receive a page signal according to the implemented characteristics.
  • a request command for requesting location information of the first and second wireless communication devices 110 and 120 and/or a wireless signal from the first and second wireless communication devices 110 and 120 A setting command for setting the transmission time may be included.
  • the first and second wireless communication devices 110 and 120 can each transmit their own location information according to a request command and/or a setting command included therein, and each wireless signal according to the set transmission time. Can also be sent out.
  • the positioning device 100 may also transmit its own radio signal according to the radio signal transmission time of the first and second radio communication devices 110 and 120.
  • the positioning device 100 and the first and second wireless communication devices 110 and 120 transmit their respective wireless signals at the same time, so that the movement time T of each wireless signal and the processing time for calculating the distance between each other This can be shortened.
  • FIG 8 is another exemplary view of a waveform of a radio signal received from an object positioning apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 in another embodiment of the present invention, an example in which the positioning device 100 and the first and second wireless communication devices 110 and 120 transmit their respective radio signals at the same time is shown.
  • the transmission time point can be known, and thus the transmission time point of the wireless signal transmitted from the first and second wireless communication devices 110 and 120 can also be known.
  • the positioning device 100 may determine the movement time T of each wireless signal and the distance between the first and second wireless communication devices 110 and 120.
  • the time to calculate the can be shortened and the processing logic can be relatively simple.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a process of positioning an object in the system for positioning an object according to an embodiment of the present invention.
  • the location positioning apparatus 100 may store its own location information (S110). Such location information may be input to the positioning device 110 by a user.
  • the location information may be expressed in 2D coordinates or 3D coordinates.
  • the location positioning device 100 may also store location information of the first and second wireless communication devices 110 and 120 (S120). Such location information may also be input to the location positioning apparatus 100 by a user.
  • the location positioning device 100 may receive and store respective location information from the first and second wireless communication devices 110 and 120.
  • the positioning device 100 may request and receive location information from the first and second wireless communication devices 110 and 120, and if the first and second wireless communication devices 110 and 120 transmit their location information without a request, The positioning device 100 may receive.
  • the controller 108 of the positioning device 100 calculates the distances d1 and d2 from the positioning device 100 to the first and second wireless communication devices 110 and 120 using the location information stored therein. It can be stored inside (S130).
  • the position positioning apparatus 100 may transmit its own wireless signal in real time or according to a setting period in order to position the object 10 (S140).
  • the positioning device 100 may receive a plurality of radio signals (S150).
  • the plurality of wireless signals received in this way include a wireless signal transmitted from the positioning device 100 and reflected on the object 10, and a wireless signal transmitted directly from the first and second wireless communication devices 110 and 120 to the positioning device 100.
  • a radio signal transmitted from the first and second wireless communication devices 110 and 120 and reflected on the object 10 may be included.
  • the moving speed (propagation speed) of the wireless signal is set as the light speed, and the moving time of the plurality of wireless signals can be calculated using the transmission time and reception time of the wireless signal (S160).
  • the step S160 is the movement time T1o of the wireless signal So transmitted from the positioning device 100 and transmitted to the object 10, and the object 10 transmitted from the first wireless communication device 110.
  • the movement time T1o of the wireless signal S1o transmitted to and the movement time T2o of the wireless signal S2o transmitted from the second wireless communication device 120 and transmitted to the object 10 can be calculated, respectively. have.
  • each distance from the positioning device 100 and the first and second wireless communication devices 110 and 120 to the object 10 may be calculated using the calculated travel time (To, T1o, T2o) (S170).
  • the controller 108 may position the object 10 using the calculated distances from the position positioning device 100 and the first and second wireless communication devices 110 and 120 to the object 10 (S180). ).
  • the position of the object 10 may be a relative position with respect to the position positioning device 100.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a process of positioning an object in an object positioning system according to another embodiment of the present invention.
  • the location positioning device 100 may store its own location information (S210), and may also store location information of the first and second wireless communication devices 110 and 120 ( S220).
  • Such location information may be input to the positioning device 110 by a user.
  • the location positioning device 100 may receive and store respective location information from the first and second wireless communication devices 110 and 120.
  • the controller 108 of the positioning device 100 calculates the distances d1 and d2 from the positioning device 100 to the first and second wireless communication devices 110 and 120 using the location information stored therein. It can be stored inside (S230).
  • the positioning device 100 may transmit a ping signal to the first and second wireless communication devices 110 and 120 as an example (S240), and an Ack signal according to reception of the ping signal from the first and second wireless communication devices 110 and 120 Can receive (S250).
  • Such a ping signal may include information for setting a transmission point of a wireless signal transmitted from the first and second wireless communication devices 110 and 120.
  • the positioning device 100 and the first and second wireless communication devices 110 and 120 may transmit their respective wireless signals at the same time according to the set transmission time (S260).
  • the positioning device 100 may receive a plurality of radio signals (S270).
  • the plurality of wireless signals received in this way include a wireless signal transmitted from the positioning device 100 and reflected on the object 10, and a wireless signal transmitted directly from the first and second wireless communication devices 110 and 120 to the positioning device 100.
  • a radio signal transmitted from the first and second wireless communication devices 110 and 120 and reflected on the object 10 may be included.
  • the moving speed (propagation speed) of the wireless signal is set as the light speed, and the moving time of the plurality of wireless signals can be calculated using the transmission time and reception time of the wireless signal (S280).
  • step S280 the movement time T1o of the wireless signal So transmitted from the positioning device 100 and transmitted to the object 10, and transmitted from the first wireless communication device 110 to the object 10.
  • the moving time T1o of the transmitted wireless signal S1o and the moving time T2o of the wireless signal S2o transmitted from the second wireless communication device 120 and transmitted to the object 10 may be calculated, respectively. .
  • each distance from the positioning device 100 and the first and second wireless communication devices 110 and 120 to the object 10 may be calculated using the calculated travel time (To, T1o, T2o) (S290). .
  • the controller 108 may position the object 10 using the calculated distances from the position positioning device 100 and the first and second wireless communication devices 110 and 120 to the object 10 (S300). ).
  • the position of the object 10 may be a relative position with respect to the position positioning device 100.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating an operation control process of an air conditioner in which an object positioning device is installed as an embodiment of the present invention.
  • the position positioning device 100 installed in the air conditioner measures the position of the user, which is the object 10 by the above method (S310), and wind direction of the air conditioner corresponding to the position And it is possible to adjust the air volume (S320).
  • FIG. 12 is a flowchart illustrating an operation control process of a sound device in which an object positioning device is installed as another embodiment of the present invention.
  • a location positioning device 100 installed on a sound device measures the location of the user, which is the object 10 (S410), and The direction or volume can be adjusted (S420).
  • the present specification describes a positioning device and a positioning system applying the same, and as an example, describes an example in which a positioning system is applied to some home appliances, but the present invention is not limited to this example, and the Internet-based wireless device according to the present invention It is revealed that it is applicable to all home appliances such as devices, equipment, or environments in which a communication device can transmit wireless signals.

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Abstract

본 발명은 실내에서 복수의 무선신호를 이용하여 오브젝트의 위치를 측정하기 위한 오브젝트의 위치 측위 장치, 방법 및 시스템에 관한 것이다. 본 발명에서는 오브젝트 위치 측위 장치 및 제1,2무선통신장치에서 송출된 무선신호와 오브젝트에서 반사되어 수신되는 무선신호의 이동시간을 이용하여 오브젝트 위치 측위 장치 및 제1,2무선통신장치에서 오브젝트까지의 거리를 각각 산출하고, 이렇게 산출된 거리를 이용하여 오브젝트의 위치를 측위하도록 한다.

Description

오브젝트의 위치 측위 장치, 방법 및 시스템
본 발명은 오브젝트의 위치 측위에 관한 것으로서, 특히 다수의 무선통신신호를 이용하여 오브젝트의 위치를 측위하기 위한 오브젝트의 위치 측위 장치, 방법 및 시스템에 관한 것이다.
위치기반기술은 특정 위치에 있는 객체의 물리적, 지리적 또는 논리적인 위치 정보를 획득하여 그에 적절하게 반응하는 기술이다.
통상적인 위치 측위 방법에는 물체 간의 거리의 차이나 각도, 또는 방위각을 기초로 위치를 측정하는 삼각측량법(Triangulation), 특정 관점(Vantage Point)에서 보이는 풍경을 이용한 장면 분석 방법(Scene Analysis), 그리고 특정 위치에 근접하여 알아내는 근접 방법(Proximity) 등이 있다.
그리고, 무선 통신기술의 발달과 함께 전파식별 시스템은 새로운 무선 네트워크 기술로 각광받고 있으며 널리 사용되고 있다. 또한 전파식별 시스템을 이용하여 실내 또는 실외에서의 위치를 측정하는 기술의 개발이 요구되고 있으며, 이러한 기술은 사람이 도달할 수 없는 지역에서 전파식별을 이용하여 데이터를 수집하거나 수집한 데이터를 사용자에게 전송하는 등 다양한 목적으로 활용되고 있다.
통상적인 위치측정기술은 위성항법시스템(Global Positioning System)을 이용한 위치측정기술, 무선신호의 수신신호강도를 이용한 위치측정기술, 근거리 무선통신을 이용한 위치측정기술 등 다양하다.
GPS를 이용한 위치측정기술은 지구궤도에 떠 있는 GPS 위성에서 보내오는 반송파 신호의 위상을 측정(절대측위)하거나 반송파 신호의 코드를 추적(상대 측위)하여 위성까지의 거리를 측정하는 기술이다.
이러한 GPS를 이용한 위치측정기술은 신호 반경이 넓고 고정된 위성을 통해 안정적인 서비스의 제공이 가능하여 현재 가장 많이 사용되고 있지만, 정밀도가 낮고 GPS 위성 신호의 수신이 어려운 실내나 음영지역에서는 서비스가 불가능한 단점을 가진다.
이동통신을 이용한 위치측정기술은 현재 구축되어 있는 이동통신 시스템을 이용하여 삼각측량법에 의해 이동 단말의 지리적인 위치정보를 구하는 기술로서, 단말의 서비스 셀 영역의 기지국과 주변 기지국 간의 협조에 의해 단말의 위치를 알아내는 네트워크 기반 방식과 기지국과는 별개로 GPS 수신기를 가진 단말이 위치 정보를 네트워크로 전달하는 단말 기반 방식, 그리고 이 둘을 혼합한 혼합 방식 등이 있다.
이러한 기술들은 별도의 인프라 구축이 필요 없고 GPS와 같이 서비스 영역이 넓어 매크로 위치 측위 기술로 많이 활용되고 있다. 그러나 기지국이 위치하는 셀 반경 내나 전파의 수신이 가능한 도심에서만 사용이 가능하고 전파 특성에 의한 회절 및 다중경로, 신호 감쇄에 의해 실내에서의 정확성이 떨어지는 문제점이 있다.
이러한 위성통신이나 이동통신을 이용한 위치인식 기술들은 서비스 제공 영역이 넓어 실외에 적합한 반면에 실내나 음영지역에서의 사용에 제약이 따른다.
이에 최근에 적외선(Diffuse-Infrared), 초음파(Ultrasonic Wave), RF(Radio Frequency), UWB(Ultra Wideband), 전파식별 등의 다양한 무선통신 기술을 이용한 실내 위치 측위기술이 활발히 연구되고 있다.
그리고, 이러한 실내 위치 측위 기술은 사용자 중심의 가전제품에 적용될 수 있는데, 실내 공간에서 사용자의 위치에 따라 제품의 서비스를 제공하는 경우 측위하고자 하는 오브젝트의 위치를 측위하는 방법의 필요성이 대두된다.
한편, 실내에 분포된 다수의 무선통신장비에서 출력되는 무선신호를 이용하여 실내에 존재하는 오브젝트 위치를 측위하는 기술로서, 일례로 대한민국 등록특허공보 제10-1422720호에는 측위단말의 실내 측위 방법 및 시스템이 개시된다.
상기 선행문헌에서는 와이파이 시스템에서의 액세스 포인트(AP)를 이용하여 건물 내에 위치한 무선단말의 위치를 측정하는 방법 및 시스템으로서, 복수의 액세스포인트(AP)에서 측위단말까지의 신호세기를 기초로 측위단말의 위치를 측위하도록 한다.
본 발명은 실내에 분포된 다수의 무선통신장치로부터 송출되는 무선신호를 이용하여 오브젝트의 위치를 측위할 수 있는 오브젝트의 위치 측위 장치, 방법 및 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 무선통신장비에서 송출되어 직접 수신되는 무선신호의 이동시간과 오브젝트에 반사되어 수신되는 무선신호의 이동시간을 이용하여 오브젝트의 위치를 측위할 수 있는 오브젝트의 위치 측위 장치, 방법 및 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 하나의 송신안테나와 하나의 수신안테나를 구비하여 무선신호를 송출 및 수신하고 수신된 복수의 무선신호를 이용하여 오브젝트의 위치를 측위할 수 있는 오브젝트의 위치 측위 장치 및 이를 포함하는 오브젝트의 위치 측위 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 가전제품에 적용될 수 있고 자전제품에서 사용자의 위치 및 활동량을 정확하게 감지하여 감지된 사용자의 위치에 적응적으로 동작할 수 있도록 하는 오브젝트의 위치 측위 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 오브젝트의 위치 측정 장치는, 송신안테나를 통해 무선신호를 송출하는 송신부, 수신안테나를 통해 복수의 무선신호를 수신하는 수신부, 그리고 상기 수신된 복수의 무선신호의 이동시간을 이용하여 오브젝트의 위치를 측위하는 컨트롤러를 포함할 수 있다.
이때, 상기 컨트롤러는 상기 송신부에서 상기 오브젝트까지 전달된 무선신호의 이동시간, 제1무선통신장비에서 상기 오브젝트로 전달된 무선신호의 이동시간, 제2무선통신장비에서 상기 오브젝트까지 전달된 무선신호의 이동시간을 산출하고, 상기 산출된 각 이동시간을 기초로 상기 송신부 및 제1,2무선통신장치와 상기 오브젝트 간의 거리를 산출한 후 상기 산출된 거리를 이용하여 상기 오브젝트의 위치를 측위할 수 있다.
상기 컨트롤러는 상기 위치측위장치 및 제1,2무선통신장치의 위치정보를 각각 저장할 수 있고, 상기 저장된 위치정보를 이용하여 상기 위치측위장치와 제1,2무선통신장치 간의 거리를 각각 산출할 수 있다.
또한, 컨트롤러는 상기 저장된 위치정보 및 상기 무선신호의 이동속도를 이용하여 상기 위치측위장치 및 제1,2무선통신장치에서 각각 송출되는 무선신호의 송출시점을 산출할 수 있다.
상기 컨트롤러는 상기 수신된 무선신호의 송출시점 및 수신시점을 이용하여 상기 수신된 무선신호의 이동시간을 산출할 수 있다.
또한, 상기 컨트롤러는 상기 송신부에서 송출되어 상기 오브젝트에 반사된 무선신호의 이동시간(Tr)을 이용하여 상기 To를 산출하고, 상기 제1무선통신장비에서 송출되어 상기 오브젝트에 반사된 무선신호의 이동시간(T1or)과 상기 산출된 To의 시간차를 이용하여 상기 T1o를 산출하며, 상기 제2무선통신장비에서 송출되어 상기 오브젝트에 반사된 무선신호의 이동시간(T2or)과 상기 산출된 To의 시간차를 이용하여 상기 T2o를 산출할 수 있다.
이에 따라 상기 산출된 To,T1r,T2r을 기초로 삼각측량법을 이용하여 상기 오브젝트의 위치를 측위할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 오브젝트의 위치 측위 시스템은, 무선신호를 송출하는 제1무선통신장치. 상기 무선신호와 다른 무선신호를 송출하는 제2무선통신장치, 복수의 무선신호를 수신하여 오브젝트의 위치를 측위하는 위치측위장치를 포함하고, 상기 위치측위장치는 상기 위치측위장치에서 상기 오브젝트까지 전달된 무선신호의 이동시간(To), 제1무선통신장비에서 상기 오브젝트까지 전달된 무선신호의 이동시간(T1o), 제2무선통신장비에서 상기 오브젝트까지 전달된 무선신호의 이동시간(T2o)을 산출하고, 상기 산출된 이동시간(To,T1o,T2o)을 기초로 상기 위치측위장치 및 제1,2무선통신장치와 상기 오브젝트 간의 거리를 산출하여 상기 오브젝트의 위치를 측위할 수 있다.
상기 위치측위장치는 내부에 저장된 상기 위치측위장치 및 제1,2무선통신장치의 위치정보를 이용하여 상기 위치측위장치와 제1,2무선통신장치 간의 거리를 각각 산출하고, 상기 저장된 위치정보 및 상기 무선신호의 이동속도를 이용하여 상기 위치측위장치 및 제1,2무선통신장치에서 각각 송출되는 무선신호의 송출시점을 산출할 수 있다.
또한, 상기 위치측위장치는 상기 수신된 무선신호의 송출시점 및 수신시점을 이용하여 상기 수신된 무선신호의 이동시간을 산출할 수 있다.
그리고, 상기 위치측위장치는 상기 위치측위장치에서 송출되어 상기 오브젝트에 반사된 무선신호의 이동시간(Tr)을 이용하여 상기 To를 산출하고, 상기 제1무선통신장비에서 송출되어 상기 오브젝트에 반사된 무선신호의 이동시간(T1or)과 상기 산출된 To의 시간차를 이용하여 상기 T1o를 산출하고, 상기 제2무선통신장비에서 송출되어 상기 오브젝트에 반사된 무선신호의 이동시간(T2or)과 상기 산출된 To의 시간차를 이용하여 상기 T2o를 산출할 수 있다.
이에, 상기 위치측위장치는 상기 산출된 To,T1r,T2r을 기초로 삼각측량법을 이용하여 상기 오브젝트의 위치를 측위할 수 있다.
상기 위치측위장치 및 제1,2무선통신장치는 동일시점에 각자의 무선신호을 송출할 수 있다.
한편, 상기 위치측위장치 및 제1,2무선통신장치는 공기조화기, 스마트 TV, 냉장고, 조명장치, 컴퓨터, 음향장비 중 선택된 적어도 하나 또는 그 이상의 위치고정된 장치에 탑재되거나 또는 로봇청소기, 노트북, 선풍기, 스피커 중 선택된 적어도 하나 또는 그 이상의 위치이동가능한 장치에 탑재될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 오브젝트의 위치 측위 방법은, 위치측위장치에서 자신의 위치정보와 제1,2무선통신장치의 위치정보를 저장하고, 상기 위치측정장치에서 상기 제1,2무선통신장치와의 거리를 산출하고, 상기 위치측정장치에서 무선신호를 송출하고, 상기 위치측정장치에서 복수의 무선신호를 수신하고, 상기 수신된 복수의 무선신호를 기초로 오브젝트의 위치를 측위할 수 있다.
이때, 상기 오브젝트의 위치를 측위하는 단계는, 상기 위치측정장치에서 상기 오브젝트까지 전달된 무선신호의 이동시간(To), 제1무선통신장비에서 상기 오브젝트로 전달된 무선신호의 이동시간(T1o), 제2무선통신장비에서 상기 오브젝트까지 전달된 무선신호의 이동시간(T2o)을 산출하고, 상기 산출된 이동시간(To,T1o,T2o)을 기초로 상기 송신부 및 제1,2무선통신장치와 상기 오브젝트 간의 거리를 산출하여 상기 오브젝트의 위치를 측위할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 오브젝트의 위치 측정 장치, 방법 및 시스템은 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명에 따르면 실내에 기설치된 복수의 무선통신장비를 이용하여 오브젝트의 위치를 측위할 수 있다.
본 발명에 따르면 실내에 설치된 무선통신장비를 이용할 수 있므로 적은 비용으로 오브젝트의 위치를 측위할 수 있다.
본 발명에 따르면 무선통신장비에서 송출되어 직접 수신되는 무선신호의 이동시간과 오브젝트에 반사되어 수신되는 무선신호의 이동시간을 이용하여 오브젝트의 위치를 측위할 수 있으므로 데이터 처리 로직이 쉽고 간단하다.
본 발명에 따르면 하나의 송신안테나와 하나의 수신안테나를 구비하므로 안테나를 설치하기 위한 공간 및 비용이 절감될 수 있다.
본 발명에 따르면 실내의 오브젝트 위치를 측위함으로써 실내에 설치된 가전제품에서 측위된 오브젝트의 위치에 적응적으로 서비스를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 오브젝트의 위치 측위 시스템의 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 오브젝트의 위치 측위 장치의 구성도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 오브젝트의 위치 측위 장치에서 오브젝트의 위치 측위과정을 설명하기 위한 일 예시도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 오브젝트의 위치 측위 장치에서 수신되는 무신신호의 파형에 대한 일 예시도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에서 오브젝트의 위치 측위 시스템을 일 가전제품에 적용한 일 예시도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에서 오브젝트의 위치 측위 시스템을 다른 가전제품에 적용한 다른 예시도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 오브젝트의 위치 측위 장치가 제1,2무선통신장치와 통신하는 과정을 설명하기 위한 일 예시도.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 오브젝트의 위치 측위 장치에서 수신되는 무선신호의 파형에 대한 다른 예시도.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 오브젝트의 위치 측위 시스템에서 오브젝트의 위치 측위 과정을 나타낸 순서도.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 오브젝트의 위치 측위 시스템에서 오브젝트의 위치 측위 과정을 나타낸 순서도.
도 11은 본 발명의 일 실시예로서 오브젝트의 위치 측위 장치가 설치된 공기조화기의 동작제어 과정을 설명하는 순서도.
도 12는 본 발명의 다른 실시예로서 오브젝트의 위치 측위 장치가 설치된 음향장치의 동작제어 과정을 설명하는 순서도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 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.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 오브젝트 위치 측위 시스템의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 오브젝트의 위치 측위 시스템은 오브젝트의 위치 측위 장치(100)(이하, 위치측위장치라 한다) 및 적어도 둘 이상의 무선통신장치(110,120)를 포함하여 구성될 수 있다.
위치측위장치(100)와 무선통신장치(110,120)는 일정 넓이의 실내공간(11)에 서로 간에 일정거리를 두고 설치될 수 있으며 상호에 무선통신이 가능할 수 있다.
이러한 무선통신장치(110,120)는 일례로 제1무선통신장치(110)와 제2무선통신장치(120)를 포함할 수 있으며, 각각 무선신호를 공중으로 송출할 수 있다. 도면에는 2개의 무선통신장치(110,120)를 도시하고 있지만 2개 이상 설치될 수 있다.
제1무선통신장치(110)에서 송출되는 무선신호와 제2무선통신장치(120)에서 송출되는 무선신호는 서로 다른 신호일 수 있다. 예컨대, 서로 다른 주파수 대역의 무선신호가 될 수 있다.
위치측위장치(100)는 무선신호를 외부로 송출할 수 있다. 위치측위장치(100)에서 송출되는 무선신호는 제1,2무선통신장치(120)에서 각각 송출되는 무선신호와 다를 수 있다. 예컨대, 서로 다른 주파수 대역의 무선신호가 될 수 있다.
또한, 본 실시예에서 위치측위장치(100)는 위치측위장치(100)에서 송출된 무선신호가 오브젝트(사람 또는 사물)(10)에 의해 반사되어 오는 무선신호를 수신할 수 있다.
또한, 위치측위장치(100)는 제1,2무선통신장치(110,120)로부터 송출된 무선신호를 수신할 수도 있다. 구체적으로, 위치측위장치(100)는 제1,2무선통신장치(110,120)에서 송출되는 무선신호를 직접 수신할 수도 있고, 이들 무선신호가 송출된 후 오브젝트(10)에 의해 반사된 무선신호를 수신할 수도 있다.
한편, 위치측위장치(100)와 제1,2무선통신장치(110,120)는 위치정보가 설정될 수 있다. 이에, 위치측위장치(100)는 자신의 위치정보(x0,y0,z0)를 비롯하여 제1무선통신장치(110)의 위치정보(x1,y1,z1)와 제2무선통신장치(120)의 위치정보(x2,y2,z2)를 각각 내부에 저장할 수 있다.
위치측위장치(100)와 제1,2무선통신장치(110,120)의 위치는 고정될 수 있다. 물론, 위치측위장치(100) 및 제1,2무선통신장치(110,120)가 다른 위치로 이동될 수 있으며, 이동된 위치에 다시 고정될 수도 있다.
위치가 이동되면 상기 각각의 위치정보들도 재설정되어 위치측위장치(100)의 내부에 저장될 수 있다.
오브젝트(130)의 위치는 고정될 수도 있지만 이동에 의해 가변될 수도 있다.
이러한 위치정보들은 일례로서 관리자(또는 사용자)에 의해 위치측위장치(100)에 직접 입력될 수 있다. 다른 예로서 위치측위장치(100)가 제1,2무선통신장치(110,120)와 무선통신을 통해 제1,2무선통신장치(110,120)의 위치정보(x1,y1,z1 및 x2,y2,z2)를 각각 수신할 수도 있다.
일 실시예에서 이들 위치정보는 3차원 위치정보를 포함할 수 있으나, 필요에 따라 2차원 위치정보를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 위치측위장치(100)와 제1,2무선통신장치(110,120)가 실내공간(11)에 동일한 높이(예컨대 실내공간의 바닥)에 설치되는 경우에는 z좌표는 동일하므로 x,y좌표만 설정할 수도 있다.
이와 같이 본 실시예에 따른 위치측위장치(100)는 자신이 송출하여 오브젝트(10)에서 반사된 무선신호와, 제1,2무선통신장치(110,120)에서 송출하여 오브젝트(10)에서 반사된 무선신호을 이용하여 오브젝트(10)의 위치를 측위할 수 있다.
특히, 오브젝트(10)에서 반사된 각각의 무선신호의 이동시간, 즉 무선신호가 송출된 시점부터 위치측위장치(100)에 수신되는 시점까지 이동한 시간을 이용하여 오브젝트(10)의 위치를 측위할 수 있다.
위치측위장치(100)와 제1,2무선통신장치(110,120)는 실시간 또는 설정주기로 무선신호를 송출할 수 있고, 이에 따라 위치측위장치(100)는 실시간 또는 설정주기로 오브젝트(10)의 위치를 측위할 수 있다.
한편, 본 실시예에서 제1,2무선통신장치(110,120)는 기본적으로 무선통신신호를 송출하는 장비라면 어떤 형태로든 무관하다. 예를 들어, 이러한 제1,2무선통신장치(110,120)는 무선신호를 송출할 수 있는 IC칩 모듈로도 구현될 수 있다. 일례로, 제1,2무선통신장치(110,120)는 와이파이(WiFi)모듈, 블루투스(Bluetooth)모듈, RF모듈 중 선택된 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
부가적으로, 제1,2무선통신장치(110,120)는 위치측위장치(100)와 무선통신이 가능할 수 있다. 예컨대, 위치측위장치(100)로부터 명령신호를 수신하면 그 명령에 따라 무선신호를 송출할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 측위장치의 구성도이다.
도 2를 참조하면, 위치측위장치(100)는 송신안테나(101), 송신부(102), 수신안테나(103), 수신부(104), 전원공급부(105), 인터페이스(106), 메모리(107) 및 제어부(108)를 포함하여 구성될 수 있다.
송신부(102)는 무선신호를 송출할 수 있다. 이러한 송신부(102)는 오실레이터(Oscillator)와 송신 증폭기를 포함할 수 있다.
오실레이터는 VCO(Voltage Control Oscillator) 등의 발진 소자로서, 신호를 생성할 수 있다. 예컨대, 오실레이터는 FMCW(Frequency Modulated Continous Wave)의 파형을 생성하거나 모노 펄스(Mono Pulse)의 파형을 생성할 수 있다.
일 실시예에서, 오실레이터는 복수 개로 구비될 수 있다. 예컨대, 복수의 오실레이터가 구비되는 경우, 제1 오실레이터는 FMCW(Frequency Modulated Continous Wave)의 파형을 생성하고, 제2 오실레이터는 모노 펄스(Mono Pulse)의 파형을 생성할 수 있다.
송신 증폭기는 증폭회로를 포함하며 오실레이터에서 생성된 신호를 증폭할 수 있다.
송신 안테나(101)는 오실레이터에서 생성된 신호 또는 송신 증폭기에서 증폭된 신호를 송신할 수 있다.
다른 실시예에서 송신안테나(101)는 송신부(102) 내부에 배치될 수도 있다.
송신부(102)는 실시예에 따라 삼각파 발생부를 더 포함할 수 있다.
수신부(104)는 수신안테나(103)를 통해 무선신호를 수신할 수 있다.
여기서, 수신안테나(103)를 통해 수신되는 무선신호는 송신부(102)에서 송출된 무선신호가 오브젝트(10)에 반사되어 되돌아오는 신호가 될 수 있다. 또한 수신안테나(103)를 통해 수신되는 무선신호는 제1,2무선통신장치(110,120)에서 송출되어 직접 전달되는 신호가 될 수도 있고 제1,2무선통신장치(110,120)에서 송출된 무선신호가 오브젝트(10)에 반사되어 전달되는 신호가 될 수도 있다.
이러한 수신안테나(125)는 예를 들어 원거리로부터 신호를 수신하기 위한 안테나(LRR:Long Range Radar), 중거리로부터 신호를 수신하기 위한 안테나(MRR:Mid Range Radar), 근거리로부터 신호를 수신하기 위한 안테나(SRR:Short Range Radar) 중 필요에 따라 선택된 하나의 안테나를 포함할 수 있다.
수신부(104)는 믹서, 증폭기, 필터를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서 수신안테나(103)는 수신부(104)의 내부에 배치될 수도 있다.
믹서는 오실레이터에서 생성된 신호와 수신안테나(103)에서 수신된 신호를 상관 연산하여 두 신호의 차이를 출력할 수 있다.
필터는 믹서에서 수신된 신호를 필터링할 수 있다.
수신증폭기는 수신안테나(103)에서 수신되는 신호, 믹서 또는 필터에서 수신되는 신호를 증폭할 수 있다.
한편, 다른 실시예에서 수신부(120)는 제1수신부 및 제2수신부를 포함할 수 있다. 이때, 제1수신부 및 제2수신부는 각각 상술한 수신안테나, 믹서, 필터, 수신 증폭기를 포함할 수 있다.
이 경우, 제1수신부는 제1무선통신장치(110)의 무선신호를 수신할 수 있고 제2수신부는 제2무선통신장치(120)의 무선신호를 수신할 수 있다.
전원공급부(105)는 위치측위장치(100)의 동작에 필요한 전원을 공급할 수 있다. 본 실시예에서 전원공급부(105)는 컨트롤러(108)의 제어에 의해 각 유닛들의 동작에 필요한 전원을 공급할 수 있다. 이러한 전원공급부(105)는 외부장치로부터 전원을 공급받을 수 있다.
인터페이스부(106)는 위치측위장치(100)에 연결되는 장치와 데이터를 교환하는 통로 역활을 수행할 수 있다. 인터페이스부(150)는 전기적으로 연결된 유닛으로부터 데이터를 수신하고, 컨트롤러(180)에서 처리 또는 생성되는 신호를 전기적으로 연결된 유닛으로 전송할 수 있다.
인터페이스부(150)는 예를 들어 외부의 스마트기기, 차량, 가전제품, 전자기기 등과 데이터를 교환하는 통로 역할을 수행할 수 있다.
인터페이스부(150)는 입력부를 포함할 수 있으며, 입력부는 사용자의 조작을 입력받을 수 있다. 이러한 입력부는 예컨대 입력 버튼, 터치패드, 터치스크린 형태로 구현될 수 있다.
입력부는 위치측위장치(100) 및 제1,2무선통신장치(110,120)의 위치정보를 입력할 수 있다.
다른 실시예에서 입력부는 예컨대 사용자의 음성과 같은 오디오를 입력하기 위한 마이크를 더 포함할 수도 있다.
메모리(107)는 컨트롤러(108)의 처리 또는 제어를 위한 프로그램 등을 포함하여 위치측위장치(100) 전반의 동작을 위한 다양한 데이터를 저장할 수 있다.
이러한 메모리(107)는 예컨대 하드웨어적으로 ROM, RAM, EPROM, 플래시 드라이브, 하드 드라이브 등과 같은 다양한 저장기기를 포함할 수 있다.
컨트롤러(108)는 위치측위장치(100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.
본 실시예에서, 컨트롤러(108)는 수신안테나(103)를 통해 수신부(104)에 수신된 복수의 무선신호, 즉 위치측위장치(100)에서 송출되어 오브젝트(10)에서 반사된 무선신호, 제1,2무선통신장치(110,120)에서 직접 수신되는 무선신호, 제1,2무선통신장치(110,120)에서 송출되어 오브젝트(10)에서 반사된 무선신호를 이용하여 오브젝트(10)의 위치를 측위한다.
오브젝트(10)의 위치 측정방법을 하기에서 구체적으로 설명하기로 한다.
컨트롤러(108)는 예를 들어, 하드웨어적으로 ASICs (application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 컨트롤러(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(microcontrollers), 마이크로 컨트롤러(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 오브젝트의 위치 측위 장치에서 오브젝트의 위치 측위과정을 설명하기 위한 예시도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 오브젝트의 위치 측위 장치에서 수신되는 수신신호의 파형에 대한 예시도이다.
도 3 및 도 4를 참조하여 위치측위장치(100)에서 오브젝트(10)의 위치를 측위하는 과정을 설명함에 있어서 무선신호(S) 및 무선신호(S)의 이동시간(T)에 대해 하기와 같이 정의하기로 한다.
1) 무선신호(S)의 이동시간(T)
To : 위치측위장치(100)에서 오브젝트(10)까지 전달된 무선신호(So)의 이동시간
Tr : 위치측위장치(100)에서 송출된 후 오브젝트(10)에 반사되어 위치측위장치(100)에 수신된 무선신호(Sr)의 이동시간
T1 : 제1무선통신장치(110)에서 위치측위장치(100)에 직접 전달된 무선신호(S1)의 이동시간
T1o : 제1무선통신장치(110)에서 오브젝트(10)까지 전달된 무선신호(S1o)의 이동시간
T1r : 제1무선통신장치(110)에서 송출된 후 오브젝트(10)에 반사되어 위치측위장치(100)에 수신된 무선신호(S1r)의 이동시간
T2 : 제2무선통신장치(120)에서 위치측위장치(100)에 직접 전달된 무선신호(S2)의 이동시간
T2o : 제2무선통신장치(120)에서 오브젝트(10)까지 전달된 무선신호(S2o)의 이동시간
T2r : 제2무선통신장치(120)에서 송출된 후 오브젝트(10)에 반사되어 위치측위장치(100)에 수신된 무선신호(S2r)의 이동시간
이들 이동시간은 무선신호가 전파되는데 소요되는 시간을 의미할 수 있다.
이하에서 상기와 같이 정의된 각 무선신호의 이동시간(전파시간)을 이용하여 위치측위장치(100)에서 오브젝트(10)의 위치를 측위하는 과정을 상세하게 설명한다.
2) 무선신호(S1)의 이동시간(T1) 산출
먼저, 제1무선통신장치(110)에서 송출된 후, 위치측위장치(100)로 직접 전달되는 무선신호(S1)의 이동시간(T1)을 산출한다.
이를 위해 본 실시예에서는 위치측위장치(100)의 컨트롤러(108)가 내부에 저장된 자신의 위치정보(x0,y0,z0)와, 제1무선통신장치(110)의 위치정보(x1,y1,z1) 및 제2무선통신장치(120)의 위치정보(x2,y2,z2)를 이용하여 위치측위장치(100)와 제1,2무선통신장치(110,120)간의 거리(d1,d2)를 각각 산출할 수 있다.
제1무선통신장치(110)가 무선신호를 송출하면 위치측위장치(100)는 제1무선통신장치(110)에서 송출한 무선신호를 수신할 수 있다.
제1무선통신장치(110)의 무선신호와 관련하여 위치측위장치(100)는 제1무선통신장치(110)로부터 위치측위장치(100)로 직접 전달되는 무선신호(S1)와, 송출된 무선신호가 오브젝트(10)에서 반사되어 오는 무선신호(S1r)를 각각 수신할 수 있다.
컨트롤러(108)는 이와 같이 두 무선신호(S1,S1r)가 수신되면 해당 무선신호의 수신시점을 추출하여 메모리(107)에 저장할 수 있다.
두 무선신호(S1,S1r)은 제1무선통신장치(110)에서 동시에 송출되지만, S1은 위치측위장치(100)로 직접 전달되고 S1r은 오브젝트(10)에 반사되어 전달되므로, S1의 수신시점이 S1r의 수신시점보다 빠를 수 있다.
무선신호의 이동속도(전파속도)는 광속(3×108 m/sec)이므로 컨트롤러(108)는 산출된 무선신호(S1)의 수신시점과, 위치측위장치(100)와 제1무선통신장치(110) 간의 거리(d1)를 이용하여 해당 무선신호(S1)의 송출시점, 즉 제1무선통신장치(110)에서 무선신호를 송출한 시점을 산출할 수 있다.
따라서, 컨트롤러(108)은 제1무선통신장치(110)에서 무선신호(S1)를 송출한 송출시점과 위치측위장치(100)에서 해당 무선신호(S1)를 수신한 수신시점을 이용하여 해당 무선신호(S1)의 이동시간(T1)을 산출할 수 있다.
3) 무선신호(S2)의 이동시간(T2)
위와 동일한 방법으로 제2무선통신장치(120)에서 송출된 후 위치측위장치(100)로 직접 전달된 무선신호(S2)의 이동시간(T2)를 산출할 수 있다.
제2무선통신장치(120)가 무선신호를 송출하면 위치측위장치(100)는 제2무선통신장치(120)에서 송출한 무선신호를 수신할 수 있다.
제2무선통신장치(120)의 무선신호와 관련하여 위치측위장치(100)는 제2무선통신장치(120)로부터 위치측위장치(100)로 직접 전달되는 무선신호(S2)와, 송출된 무선신호가 오브젝트(10)에서 반사되어 오는 무선신호(S2r)를 각각 수신할 수 있다.
컨트롤러(108)는 이와 같이 두 무선신호(S2,S2r)가 수신되면 해당 무선신호의 수신시점을 추출하여 메모리(107)에 저장할 수 있다.
두 무선신호(S2,S2r)은 제2무선통신장치(120)에서 동시에 송출되지만, S2는 위치측위장치(100)로 직접 전달되고 S2r은 오브젝트(10)에 반사되어 전달되므로, S2의 수신시점이 S2r의 수신시점보다 빠를 수 있다.
무선신호의 이동속도(전파속도)는 광속이므로 컨트롤러(108)는 산출된 무선신호(S2)의 수신시점과, 위치측위장치(100)와 제2무선통신장치(120) 간 거리(d2)를 이용하여 해당 무선신호(S2)의 송출시점, 즉 제2무선통신장치(120)에서 무선신호를 송출한 시점을 산출할 수 있다.
따라서, 컨트롤러(108)은 제2무선통신장치(120)에서 무선신호(S2)를 송출한 송출시점과 위치측위장치(100)에서 해당 무선신호(S2)를 수신한 수신시점을 이용하여 무선신호(S2)의 이동시간(T2)을 산출할 수 있다.
4) 무선신호(So)의 이동시간(To)
또한, 컨트롤러(108)는 위치측위장치(100)에서 송출되어 오브젝트(10)까지 전달된 무선신호(So)의 이동시간(To)를 산출할 수 있다.
먼저, 위치측위장치(100)에서 무선신호를 송출하면 컨트롤러(108)는 무선신호를 송출한 송출시점을 추출할 수 있다. 또한, 위치측위장치(100)에서 송출된 무선신호가 오브젝트(10)에서 반사되어 오는 무선신호를 수신하면 해당 무선신호의 수신시점을 추출할 수 있다.
이와 같이 추출된 무선신호의 송출시점과 수신시점을 이용하여 무선신호가 송출된 후 오브젝트(10)에서 반사되어 수신되는 무선신호(Sr)의 이동시간(Tr)을 산출할 수 있다.
여기서, 이러한 이동시간(Tr)은 무선신호(So)의 이동시간(To)의 2배이므로, (To=Tr/2)로부터 To를 산출될 수 있다.
5) 무선신호(S1o)의 이동시간(T1o)
또한, 컨트롤러(108)는 제1무선통신장치(110)에서 오브젝트(10)까지 전달된 무선신호(S1o)의 이동시간(T1o)를 산출할 수 있다.
상술한 바와 같이 제1무선통신장치(110)가 무선신호를 송출하게 되면 위치측위장치(100)는 제1무선통신장치(110)에서 위치측위장치(100)로 직접 전달되는 무선신호(S1)와, 송출된 무선신호가 오브젝트(10)에서 반사된 무선신호(S1r)를 각각 수신할 수 있으며, 수신된 두 무선신호(S1,S1r)의 수신시점을 메모리(107)에 저장할 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이 컨트롤러(108)는 제1무선통신장치(110)에서 송출한 무선신호의 송출시점을 산출하였으므로, 해당 무선신호의 송출시점과 상기 수신된 무선신호(S1r)의 수신시점을 이용하여 상기 무선신호(S1r)의 이동시간(T1r)을 산출할 수 있다.
이때, 무선신호(S1r)의 이동시간(T1r)은 무선신호(S1o)의 이동시간(T1o)과 상기에서 산출한 무선신호(So)의 이동시간(To)을 합산한 것이므로, (T1o=T1r-To)로부터 T1o를 산출할 수 있다.
6) 무선신호(S2o)의 이동시간(T2o)
또한, 컨트롤러(108)는 위와 동일한 방법으로 제2무선통신장치(120)에서 오브젝트(10)까지 전달된 무선신호(S2o)의 이동시간(T2o)를 산출할 수 있다.
즉, 상술한 바와 같이 제2무선통신장치(120)가 무선신호를 송출하면 위치측위장치(100)는 제2무선통신장치(120)에서 위치측위장치(100)로 직접 전달되는 무선신호(S2)와, 송출된 무선신호가 오브젝트(10)에서 반사된 무선신호(S2r)를 각각 수신할 수 있으며, 수신된 두 무선신호(S2,S2r)의 수신시점을 메모리(107)에 저장할 수 있다.
그리고, 상술한 바와 같이 컨트롤러(108)는 제2무선통신장치(120)에서 송출한 무선신호의 송출시점을 산출하였으므로, 해당 무선신호의 송출시점과 상기 수신된 무선신호(S2r)의 수신시점을 이용하여 상기 무선신호(S2r)의 이동시간(T2r)을 산출할 수 있다.
이때, 무선신호(S2r)의 이동시간(T2r)은 무선신호(S2o)의 이동시간(T2o)과 상기에서 산출한 무선신호(So)의 이동시간(To)을 합산한 것이므로, (T2o=T2r-To)로부터 T2o를 산출할 수 있다.
상기와 같이 To, T1o, T2o가 산출되면, 컨트롤러(108)는 무선신호의 이동속도(전파속도)를 광속으로 적용하여 위치측위장치(100)와 제1,2무선통신장치(110,120)에서 오브젝트(10)까지의 거리를 각각 산출할 수 있다.
이로써, 위치측위장치(100)와 제1,2무선통신장치(110,120)에서 오브젝트(10)까지의 각 거리를 이용하여 오브젝트(10)의 위치를 측위할 수 있다.
이러한 오브젝트(10)의 위치 측위는 예컨대 삼각측량법을 이용할 수 있다. 삼각측량법은 어떤 한 점의 좌표와 거리를 삼각형의 성질을 이용하여 알아내는 방법으로서, 이미 공지된 기술이므로 상세한 설명은 생략한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에서 오브젝트의 위치 측위 시스템을 가전제품에 적용한 일 예시도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 오브젝트의 위치 측위 시스템은 특정 가전제품(20,21,22)에 적용될 수 있다.
일례로 위치측위장치(100)는 스마트 TV(20)에 설치될 수 있으며 제1,2무선통신장치(110,120)는 일정거리에 떨어져 설치된 복수의 스피커(21,22)에 각각 설치될 수 있다.
위치측위장치(100)는 실시간 또는 설정주기로 오브젝트(10)로서 사용자의 위치를 측위할 수 있다.
스마트 TV(20)는 위치측위장치(100)에서 측위된 사용자의 위치에 따라 예를 들어 복수의 스피커(21,22)의 음량을 조절할 수 있다.
도면에는 일례로 위치측위장치(100)가 제2스피커(22)에 가까이 사용자가 있다는 것을 측위하면 스마트 TV(20)는 제2스피커(22)의 음량을 더 크게 조절할 수 있다.
선택적으로 다른 제1스피커(21)의 음량은 더 작게 조절할 수도 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에서 오브젝트의 위치 측위 시스템을 다른 가전제품에 적용한 다른 예시도이다.
도 6을 참조하면, 상기한 도 5와 유사하게 본 발명의 다른 실시예에 따른 오브젝트의 위치 측위 시스템은 다른 가전제품(30,31,32)에 적용될 수도 있다.
다른 예로서 위치측위장치(100)는 공기조화기(30)에 설치될 수 있으며 제1,2무선통시장치(110,120)는 일정거리에 떨어져 설치될 수 있다.
위치측위장치(100)는 실시간 또는 설정주기로 사용자의 위치를 측위할 수 있다.
공기조화기(30)는 위치측위장치(100)에서 측위된 사용자의 위치에 따라 예를 들어 풍량과 풍향을 조절할 수 있다.
도면에는 일례로 위치측위장치(100)가 A영역에 사용자가 있다는 것을 측위하면 공기조화기(30)는 A영역으로 풍향을 조절할 수 있다. 선택적으로 풍량도 조절할 수도 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 오브젝트의 위치 측위 장치가 제1,2무선통신장치와 통신하는 과정을 설명하기 위한 일 예시도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 위치측위장치(100)는 제1,2무선통신장치(110,120)와 양방향 무선통신이 가능할 수도 있다.
위치측위장치(100)는 ping 신호(41,43)를 송출할 수 있다.
이에 제1,2무선통신장치(110,120)는 이러한 ping 신호(41,43)를 수신할 수 있고, 응답으로서 ping 신호의 수신을 알리는 Ack 신호(42,44)를 송출할 수 있다.
위치측위장치(100)는 Ack 신호를 수신할 수 있다.
물론, ping 신호는 일례이며, 위치측위장치(100)와 제1,2무선통신장치(110,120)는 구현되는 특성에 따라 page 신호를 송출 및 수신할 수도 있다.
위치측위장치(100)에서 송출되는 ping 신호 또는 page 신호에는 제1,2무선통신장치(110,120)의 위치정보를 요청하는 요청명령 및/또는 제1,2무선통신장치(110,120)에서의 무선신호 송출시간을 설정하는 설정명령이 포함될 수 있다.
제1,2무선통신장치(110,120)는 ping 또는 page 신호가 수신되면 내부에 포함된 요청명령 및/또는 설정명령에 따라 각각 자신의 위치정보를 송출할 수 있고, 설정된 송출시간에 맞춰 각각 무선신호를 송출할 수도 있다.
한편, 위치측위장치(100)도 제1,2무선통신장치(110,120)의 무선신호 송출시간에 맞춰서 자신의 무선신호를 송출할 수도 있다.
이와 같이 위치측위장치(100)와 제1,2무선통신장치(110,120)가 동일한 시점에 각자의 무선신호를 송신함으로써, 각 무선신호의 이동시간(T)과 서로 간의 거리를 산출하기 위한 처리시간이 단축될 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 오브젝트의 위치 측위 장치에서 수신되는 무선신호의 파형에 대한 다른 예시도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에서 위치측위장치(100)와 제1,2무선통신장치(110,120)가 동일한 시점에 각자의 무선신호를 송신하는 일례를 도시한다.
위치측위장치(100)는 자신의 무선신호를 송출할 때 그 송출시점을 알 수 있으므로, 제1,2무선통신장치(110,120)에서 송출되는 무선신호의 송출시점도 알 수 있다.
이에 따라 위치측위장치(100)는 제1,2무선통신장치(110,120)에서 복수의 무선신호가 수신되면 각 무선신호의 이동시간(T)과, 제1,2무선통신장치(110,120) 간의 거리를 계산하는 시간이 단축될 수 있고 처리로직이 상대적으로 간단해질 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 오브젝트의 위치 측위 시스템에서 오브젝트의 위치 측위 과정을 나타낸 순서도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 오브젝트의 위치 측위 방법에서는 위치측위장치(100)에서 자신의 위치정보를 저장할 수 있다(S110). 이러한 위치정보는 사용자에 의해 측위장치(110)에 입력될 수 있다. 위치정보는 2차원 좌표 또는 3차원 좌표로 표현될 수 있다.
또한, 위치측위장치(100)는 제1,2무선통신장치(110,120)의 위치정보도 저장할 수 있다(S120). 이러한 위치정보도 사용자에 의해 위치측위장치(100)에 입력될 수 있다.
다른 실시예에서 위치측위장치(100)는 제1,2무선통신장치(110,120)로부터 각자의 위치정보를 수신하여 저장할 수도 있다.
이때, 위치측위장치(100)가 제1,2무선통신장치(110,120)로 위치정보를 요청하여 수신할 수도 있고, 요청 없이 제1,2무선통신장치(110,120)가 자신의 위치정보를 송출하면 위치측위장치(100)가 수신할 수도 있다.
위치측위장치(100)의 컨트롤러(108)는 내부에 저장된 위치정보들을 이용하여 위치측위장치(100)에서 제1,2무선통신장치(110,120)까지의 거리(d1,d2)를 각각 산출한 후 내부에 저장할 수 있다(S130).
위치측위장치(100)는 오브젝트(10)의 위치를 측위하기 위해 실시간 또는 설정주기에 따라 자신의 무선신호를 송출할 수 있다(S140).
그리고, 위치측위장치(100)는 복수의 무선신호를 수신할 수 있다(S150). 이와 같이 수신되는 복수의 무선신호에는 위치측위장치(100)에서 송출되어 오브젝트(10)에 반사된 무선신호, 제1,2무선통신장치(110,120)에서 위치측위장치(100)로 직접 전달되는 무선신호, 제1,2무선통신장치(110,120)에서 송출되어 오브젝트(10)에 반사된 무선신호가 포함될 수 있다.
무선신호의 이동속도(전파속도)를 광속으로 하고 무선신호의 송출시점과 수신시점을 이용하여 복수의 무선신호의 이동시간을 산출할 수 있다(S160).
특히, 상기 S160 단계는 위치측위장치(100)에서 송출되어 오브젝트(10)까지 전달되는 무선신호(So)의 이동시간(T1o)과, 제1무선통신장치(110)에서 송출되어 오브젝트(10)까지 전달되는 무선신호(S1o)의 이동시간(T1o)과, 제2무선통신장치(120)에서 송출되어 오브젝트(10)까지 전달되는 무선신호(S2o)의 이동시간(T2o)를 각각 산출할 수 있다.
이어, 산출된 이동시간(To,T1o,T2o)를 이용하여 위치측위장치(100) 및 제1,2무선통신장치(110,120)에서 오브젝트(10)까지의 각 거리를 산출할 수 있다(S170).
컨트롤러(108)는 상기 산출된 위치측위장치(100) 및 제1,2무선통신장치(110,120)에서 오브젝트(10)까지의 각 거리를 이용하여 오브젝트(10)의 위치를 측위할 수 있다(S180).
이러한 오브젝트(10)의 위치는 위치측위장치(100)를 기준으로 하는 상대위치가 될 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 오브젝트의 위치 측위 시스템에서 오브젝트의 위치 측위 과정을 나타낸 순서도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에서 위치측위장치(100)는 자신의 위치정보를 저장할 수 있으며(S210), 제1,2무선통신장치(110,120)의 위치정보도 저장할 수 있다(S220).
이러한 위치정보는 사용자에 의해 측위장치(110)에 입력될 수 있다.
다른 실시예에서 위치측위장치(100)는 제1,2무선통신장치(110,120)로부터 각자의 위치정보를 수신하여 저장할 수도 있다.
위치측위장치(100)의 컨트롤러(108)는 내부에 저장된 위치정보들을 이용하여 위치측위장치(100)에서 제1,2무선통신장치(110,120)까지의 거리(d1,d2)를 각각 산출한 후 내부에 저장할 수 있다(S230).
위치측위장치(100)는 제1,2무선통신장치(110,120)로 일례로 ping 신호를 송출할 수 있고(S240), 제1,2무선통신장치(110,120)로부터 ping 신호의 수신에 따른 Ack 신호를 수신할 수 있다(S250).
이러한 ping 신호는 제1,2무선통신장치(110,120)에서 송출되는 무선신호의 송출시점을 설정하는 정보를 포함할 수 있다.
이에 따라 위치측위장치(100)와 제1,2무선통신장치(110,120)는 설정된 송출시점에 따라 동일시점에 각자의 무선신호를 송출할 수 있다(S260).
그리고, 위치측위장치(100)는 복수의 무선신호를 수신할 수 있다(S270). 이와 같이 수신되는 복수의 무선신호에는 위치측위장치(100)에서 송출되어 오브젝트(10)에 반사된 무선신호, 제1,2무선통신장치(110,120)에서 위치측위장치(100)로 직접 전달되는 무선신호, 제1,2무선통신장치(110,120)에서 송출되어 오브젝트(10)에 반사된 무선신호가 포함될 수 있다.
무선신호의 이동속도(전파속도)를 광속으로 하고 무선신호의 송출시점과 수신시점을 이용하여 복수의 무선신호의 이동시간을 산출할 수 있다(S280).
이때, S280 단계에서는 위치측위장치(100)에서 송출되어 오브젝트(10)까지 전달되는 무선신호(So)의 이동시간(T1o)과, 제1무선통신장치(110)에서 송출되어 오브젝트(10)까지 전달되는 무선신호(S1o)의 이동시간(T1o)과, 제2무선통신장치(120)에서 송출되어 오브젝트(10)까지 전달되는 무선신호(S2o)의 이동시간(T2o)를 각각 산출할 수 있다.
이어, 산출된 이동시간(To,T1o,T2o)를 이용하여 위치측위장치(100) 및 제1,2무선통신장치(110,120)에서 오브젝트(10)까지의 각 거리를 산출할 수 있다(S290).
컨트롤러(108)는 상기 산출된 위치측위장치(100) 및 제1,2무선통신장치(110,120)에서 오브젝트(10)까지의 각 거리를 이용하여 오브젝트(10)의 위치를 측위할 수 있다(S300).
이러한 오브젝트(10)의 위치는 위치측위장치(100)를 기준으로 하는 상대위치가 될 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예로서 오브젝트의 위치 측위 장치가 설치된 공기조화기의 동작제어 과정을 설명하는 순서도이다.
도 11을 참조하면, 일례로 공기조화기에 설치된 위치측위장치(100)에서 상기의 방법으로 오브젝트(10)인 사용자의 위치를 측정하고(S310), 그 측위된 위치에 대응하여 공기조화기의 풍향과 풍량을 조절할 수 있다(S320).
도 12는 본 발명의 다른 실시예로서 오브젝트의 위치 측위 장치가 설치된 음향장치의 동작제어 과정을 설명하는 순서도이다.
도 12를 참조하면, 다른 실시예로 음향장치(또는 스마트 TV)에 설치된 위치측위장치(100)에서 오브젝트(10)인 사용자의 위치를 측정하고(S410), 그 측위된 위치에 대응하여 음향의 방향 또는 음량을 조절할 수 있다(S420).
이와 같이 본 발명에 따른 오브젝트의 위치 측위 시스템을 가전제품에 적용함으로써 사용자에게 편의성을 제공할 수 있고 실생활에서 사용자 중심의 서비스를 제공할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
최근에 무선통신기술의 발달로 가전제품이 지능화되고 다기능하되면서 사용자가 사용상의 편의성과 우수한 서비스를 제공하고 있다.
특히, 5G 인터넷 기반의 초고속 무선 네트워킹과 AI 기술을 적용한 가전제품들이 등장함으로써 토탈 홈 네트워킹이 가능하게 되는 추세이고 가정에서 사용자 중심의 편리한 서비스가 제공되고 있다.
본 명세서는 측위장치와 이를 적용하는 측위시스템에 대하여 기술하고, 일례로 일부 가전제품에 측위시스템을 적용한 예시를 설명하고 있으나, 본 발명은 이러한 예시에 한정되지 않고, 본 발명에 따른 인터넷 기반의 무선통신장치에서 무선신호를 송출할 있는 환경이나 장치, 장비 등의 가전제품이라면 모두 적용가능하다는 것을 밝혀둔다.

Claims (25)

  1. 송신안테나를 통해 무선신호를 송출하는 송신부;
    수신안테나를 통해 복수의 무선신호를 수신하는 수신부;
    상기 수신부에 수신된 복수의 무선신호의 이동시간을 이용하여 오브젝트의 위치를 측위하는 컨트롤러를 포함하고,
    상기 컨트롤러는,
    상기 송신부에서 상기 오브젝트까지 전달된 무선신호의 이동시간(To), 제1무선통신장비에서 상기 오브젝트로 전달된 무선신호의 이동시간(T1o), 제2무선통신장비에서 상기 오브젝트까지 전달된 무선신호의 이동시간(T2o)을 산출하고,
    상기 산출된 이동시간(To,T1o,T2o)을 기초로 상기 송신부 및 제1,2무선통신장치와 상기 오브젝트 간의 거리를 산출하여 상기 오브젝트의 위치를 측위하는 오브젝트의 위치 측위 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 위치측위장치 및 제1,2무선통신장치의 위치정보를 각각 저장하는 오브젝트의 위치 측위 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 저장된 위치정보를 이용하여 상기 위치측위장치와 제1,2무선통신장치 간의 거리를 각각 산출하는 오브젝트의 위치 측위 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 저장된 위치정보 및 상기 무선신호의 이동속도를 이용하여 상기 위치측위장치 및 제1,2무선통신장치에서 각각 송출되는 무선신호의 송출시점을 산출하는 오브젝트의 위치 측위 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 수신된 무선신호의 송출시점 및 수신시점을 이용하여 상기 수신된 무선신호의 이동시간을 산출하는 오브젝트의 위치 측위 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 송신부에서 송출되어 상기 오브젝트에 반사된 무선신호의 이동시간(Tr)을 이용하여 상기 To를 산출하는 오브젝트의 위치 측위 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 제1무선통신장비에서 송출되어 상기 오브젝트에 반사된 무선신호의 이동시간(T1or)과 상기 산출된 To의 시간차를 이용하여 상기 T1o를 산출하는 오브젝트의 위치 측위 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 제2무선통신장비에서 송출되어 상기 오브젝트에 반사된 무선신호의 이동시간(T2or)과 상기 산출된 To의 시간차를 이용하여 상기 T2o를 산출하는 오브젝트의 위치 측위 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 산출된 To,T1r,T2r을 기초로 삼각측량법을 이용하여 상기 오브젝트의 위치를 측위하는 오브젝트의 위치 측위 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    설정주기마다 상기 수신부에 수신된 복수의 수신신호를 기초로 상기 오브젝트의 위치를 측위하는 오브젝트의 위치 측위 장치.
  11. 무선신호를 송출하는 제1무선통신장치;
    상기 무선신호와 다른 무선신호를 송출하는 제2무선통신장치;
    제1항 내지 제10항 중 선택된 어느 한 항의 위치측위장치를 포함하고,
    상기 위치측위장치는,
    상기 위치측위장치에서 상기 오브젝트까지 전달된 무선신호의 이동시간(To), 제1무선통신장비에서 상기 오브젝트까지 전달된 무선신호의 이동시간(T1o), 제2무선통신장비에서 상기 오브젝트까지 전달된 무선신호의 이동시간(T2o)을 산출하고,
    상기 산출된 이동시간(To,T1o,T2o)을 기초로 상기 위치측위장치 및 제1,2무선통신장치와 상기 오브젝트 간의 거리를 산출하여 상기 오브젝트의 위치를 측위하는 오브젝트의 위치 측위 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 위치측위장치는,
    내부에 저장된 상기 위치측위장치 및 제1,2무선통신장치의 위치정보를 이용하여 상기 위치측위장치와 제1,2무선통신장치 간의 거리를 각각 산출하는 오브젝트의 위치 측위 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 위치측위장치는,
    상기 저장된 위치정보 및 상기 무선신호의 이동속도를 이용하여 상기 위치측위장치 및 제1,2무선통신장치에서 각각 송출되는 무선신호의 송출시점을 산출하는 오브젝트의 위치 측위 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 위치측위장치는,
    상기 수신된 무선신호의 송출시점 및 수신시점을 이용하여 상기 수신된 무선신호의 이동시간을 산출하는 오브젝트의 위치 측위 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 위치측위장치는,
    상기 위치측위장치에서 송출되어 상기 오브젝트에 반사된 무선신호의 이동시간(Tr)을 이용하여 상기 To를 산출하는 오브젝트의 위치 측위 시스템.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 위치측위장치는,
    상기 제1무선통신장비에서 송출되어 상기 오브젝트에 반사된 무선신호의 이동시간(T1or)과 상기 산출된 To의 시간차를 이용하여 상기 T1o를 산출하는 오브젝트의 위치 측위 시스템.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 위치측위장치는,
    상기 제2무선통신장비에서 송출되어 상기 오브젝트에 반사된 무선신호의 이동시간(T2or)과 상기 산출된 To의 시간차를 이용하여 상기 T2o를 산출하는 오브젝트의 위치 측위 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 위치측위장치는,
    상기 산출된 To,T1r,T2r을 기초로 삼각측량법을 이용하여 상기 오브젝트의 위치를 측위하는 오브젝트의 위치 측위 시스템.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 위치측위장치 및 제1,2무선통신장치는 동일시점에 각자의 무선신호을 송출하는 오브젝트의 위치 측위 시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 위치측위장치는,
    상기 제1,2무선통신장치로 무선신호의 송출시점을 설정한 ping 신호를 송출하는 오브젝트의 위치 측위 시스템.
  21. 제23항에 있어서,
    상기 위치측위장치 및 제1,2무선통신장치는,
    공기조화기, 스마트 TV, 냉장고, 조명장치, 컴퓨터, 음향장비 중 선택된 적어도 하나 또는 그 이상의 위치고정된 장치에 탑재되거나 또는 로봇청소기, 노트북, 선풍기, 스피커 중 선택된 적어도 하나 또는 그 이상의 위치이동가능한 장치에탑재되는 오브젝트의 위치 측위 시스템.
  22. 위치측위장치에서 자신의 위치정보와 제1,2무선통신장치의 위치정보를 저장하는 단계;
    상기 위치측정장치에서 상기 제1,2무선통신장치와의 거리를 산출하는 단계;
    상기 위치측정장치에서 무선신호를 송출하는 단계;
    상기 위치측정장치에서 복수의 무선신호를 수신하는 단계;
    상기 수신된 복수의 무선신호를 기초로 오브젝트의 위치를 측위하는 단계를 포함하고,
    상기 오브젝트의 위치를 측위하는 단계는,
    상기 위치측정장치에서 상기 오브젝트까지 전달된 무선신호의 이동시간(To), 제1무선통신장비에서 상기 오브젝트로 전달된 무선신호의 이동시간(T1o), 제2무선통신장비에서 상기 오브젝트까지 전달된 무선신호의 이동시간(T2o)을 산출하고,
    상기 산출된 이동시간(To,T1o,T2o)을 기초로 상기 송신부 및 제1,2무선통신장치와 상기 오브젝트 간의 거리를 산출하여 상기 오브젝트의 위치를 측위하는 오브젝트의 위치 측위 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 오브젝트의 위치를 측위하는 단계는,
    상기 저장된 위치정보 및 상기 무선신호의 이동속도를 이용하여 상기 위치측위장치 및 제1,2무선통신장치에서 각각 송출되는 무선신호의 송출시점을 산출하고 상기 무선신호의 송출시점 및 수신시점을 이용하여 상기 수신된 무선신호의 이동시간을 산출하는 오브젝트의 위치 측위 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 오브젝트의 위치를 측위하는 단계는,
    상기 송신부에서 송출되어 상기 오브젝트에 반사된 무선신호의 이동시간(Tr)을 이용하여 상기 To를 산출하고, 상기 제1무선통신장비에서 송출되어 상기 오브젝트에 반사된 무선신호의 이동시간(T1or)과 상기 산출된 To의 시간차를 이용하여 상기 T1o를 산출하고, 상기 제2무선통신장비에서 송출되어 상기 오브젝트에 반사된 무선신호의 이동시간(T2or)과 상기 산출된 To의 시간차를 이용하여 상기 T2o를 산출하는 오브젝트의 위치 측위 방법.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 오브젝트의 위치를 측위하는 단계는,
    상기 산출된 To,T1r,T2r을 기초로 삼각측량법을 이용하여 상기 오브젝트의 위치를 측위하는 오브젝트의 위치 측위 방법.
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