WO2021096242A1 - 위치 측정 장치 - Google Patents

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WO2021096242A1
WO2021096242A1 PCT/KR2020/015872 KR2020015872W WO2021096242A1 WO 2021096242 A1 WO2021096242 A1 WO 2021096242A1 KR 2020015872 W KR2020015872 W KR 2020015872W WO 2021096242 A1 WO2021096242 A1 WO 2021096242A1
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WO
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signal strength
signal
correction value
output
strength
Prior art date
Application number
PCT/KR2020/015872
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
이찬우
이승엽
백형일
박재일
유경현
Original Assignee
주식회사 아모센스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S11/00Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation
    • G01S11/02Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using radio waves
    • G01S11/06Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using radio waves using intensity measurements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60RVEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R25/00Fittings or systems for preventing or indicating unauthorised use or theft of vehicles
    • B60R25/20Means to switch the anti-theft system on or off
    • B60R25/24Means to switch the anti-theft system on or off using electronic identifiers containing a code not memorised by the user
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60RVEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R25/00Fittings or systems for preventing or indicating unauthorised use or theft of vehicles
    • B60R25/20Means to switch the anti-theft system on or off
    • B60R25/24Means to switch the anti-theft system on or off using electronic identifiers containing a code not memorised by the user
    • B60R25/245Means to switch the anti-theft system on or off using electronic identifiers containing a code not memorised by the user where the antenna reception area plays a role

Definitions

  • the present invention relates to a position measuring device, and more particularly, to a position measuring device for measuring the position of an object to measure the position using UWB (Ultra-Wide Band, ultra-wide band) communication.
  • UWB Ultra-Wide Band, ultra-wide band
  • a vehicle provides various conveniences to a driver by using the distance between the driver and the vehicle, the driver's position, and the vehicle position.
  • the vehicle uses the driver's position and the vehicle position to guide the driver to a parked vehicle.
  • the vehicle door opens and the driver opens the vehicle. It provides a function to lock the vehicle door when it is away from the vehicle.
  • LF Low Frequency
  • RF Radio Frequency
  • UWB communication can provide a wireless positioning and communication function with high precision through an impulse signal.
  • UWB communication has a transmission distance of approximately 10m to 1km while using a frequency band of approximately 3.1GHz to 10.6GHz.
  • UWB communication is advantageous for distance measurement because it has excellent time resolution with several nsec pulses, and it is possible to realize low power with a low duty cycle.
  • UWB communication is being applied to a location measurement field required for a low-speed location recognition-based application service and a location measurement field having an accuracy of approximately +/- 10 cm.
  • the present invention has been proposed in view of the above circumstances, by configuring an antenna loopback between the main antenna and the monitoring antenna, and varying the strength of the output signal based on the strength of the received signal corresponding to the output signal.
  • An object of the present invention is to provide a position measuring apparatus capable of measuring accurate position information even in a change in radio wave environment.
  • a location measurement apparatus includes a main antenna outputting a location measurement signal, a monitoring antenna receiving a location measurement signal output from the main antenna, and a location measurement signal received from the monitoring antenna. It is determined whether or not the set signal strength is changed based on the signal strength and the signal strength reference range, and if it is determined as the change in the set signal strength, the signal strength correction value is calculated based on the signal strength and the signal strength reference range of the position measurement signal.
  • a monitoring module that outputs an output control signal including a signal strength correction value and a position measurement signal with a set signal strength are output to the main antenna, and when the output control signal is received from the monitoring module, the signal strength correction value included in the output control signal is calculated. And a main module for updating the set signal strength based on the set signal strength and re-outputting a position measurement signal having the set signal strength to the main antenna.
  • the monitoring module includes a reference range storage unit that stores a signal strength reference range having the maximum signal strength and the minimum signal strength, a signal strength measurement unit that measures the received signal strength, which is the signal strength of the position measurement signal received from the monitoring antenna, and the monitoring antenna.
  • a reference range storage unit that stores a signal strength reference range having the maximum signal strength and the minimum signal strength
  • a signal strength measurement unit that measures the received signal strength, which is the signal strength of the position measurement signal received from the monitoring antenna, and the monitoring antenna.
  • a determination unit that determines whether or not, when the determination unit determines that the set signal strength is changed, a correction value calculation unit that calculates a signal strength correction value based on the received signal strength and a reference range of the signal strength, and the signal strength calculated by the correction value calculation unit It may include a signal strength control unit that outputs the output control signal including the correction value to the main module.
  • the determination unit determines the set signal strength as a decrease, and if the received signal strength measured by the signal strength measurement unit is less than the minimum signal strength, it is determined as an increase in the set signal strength. I can.
  • the correction value calculation unit calculates the difference between the received signal strength and the maximum signal strength as a signal strength correction value, and when the determination unit determines that the set signal strength increases, the received signal strength and the minimum signal strength The difference value of can be calculated as a signal strength correction value.
  • the signal strength control unit When the determination unit determines that the set signal strength decreases, the signal strength control unit outputs an output reduction signal including the signal strength correction value calculated by the correction value calculation unit, and when the determination unit determines that the set signal strength increases, the correction value calculation unit An output increase signal including the calculated signal strength correction value may be output.
  • the main module When the main module receives the output control signal from the monitoring module, it calculates the correction signal strength based on the output control signal, sets the correction signal strength calculation unit that outputs a request to update the set signal strength including the correction signal strength, and sets the set signal strength. , When the correction signal strength calculation unit outputs a request to update the set signal strength, reset the correction signal strength included in the set signal strength update request to the set signal strength, and output a signal re-output request including the reset set signal strength. It may include a signal output unit that outputs a position measurement signal having a set signal strength to the setting unit and the main antenna, and re-outputs the position measurement signal having the updated set signal strength when a signal re-output request is output from the signal strength setting unit. have.
  • the correction signal strength calculator may calculate a signal strength obtained by subtracting a signal strength correction value of the output reduction signal from the set signal strength as the correction signal strength.
  • the correction signal strength calculator may calculate a signal strength obtained by summing the set signal strength and a signal strength correction value of the output increase signal as the correction signal strength.
  • the position measuring apparatus has an effect of maintaining a constant communication distance regardless of a radio wave environment by varying the strength of an output signal based on a received signal from a monitoring antenna corresponding to an output signal of the main antenna module.
  • the position measurement device controls the strength of the output signal based on the received signal of the monitoring antenna corresponding to the output signal of the main antenna module to maintain a constant communication distance, so that it can accurately measure the location information regardless of the radio wave environment. It works.
  • the position measurement device always maintains a constant level of signal strength by varying the strength of the positioning signal according to changes in the radio wave environment (peripheral diameter). There is an effect that can be.
  • the position measurement device since the position measurement device always maintains a constant level of signal strength, the position and distance measurement performance can always be constantly maintained, thereby improving reliability.
  • FIG. 1 is a view for explaining an example in which a position measuring device according to an embodiment of the present invention is applied to a key pop.
  • FIG. 2 is a view for explaining the configuration of a position measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a view for explaining the main module of FIG. 2;
  • FIG. 4 is a view for explaining the monitoring module of FIG. 2;
  • a location measuring device is composed of a location measuring device according to an embodiment of the present invention and a device capable of UWB communication with an object, and may be composed of a key pop (KeyFob), a vehicle, and the like.
  • KeyFob key pop
  • the location measuring device is a device that measures the location and distance of an object through UWB (Ultra-Wide Band) communication.
  • the position measuring device measures the distance between the vehicle and the driver, the vehicle position, and the driver's position through UWB communication.
  • the position measuring apparatus 100 is configured with a key pop 10 and measures a distance between the vehicle 20 and the key pop 10 (ie, the distance to the vehicle 20 ).
  • the location measuring apparatus 100 measures location information using a TWR (Two Way Ranging or TOA) positioning method and/or a PDOA (Phase Difference Of Arrival) positioning method. That is, the position measuring apparatus 100 measures position information using a TWR positioning method, measures position information using a PDOA positioning method, or a mixture of a TWR positioning method and a PDOA positioning method to measure position information.
  • the position measuring device 100 measures the position of the object, the distance between the position measuring device 100 and the object, as position information.
  • a problem occurs in communication performance of the location measurement device 100. That is, the position measuring apparatus 100 outputs a positioning signal having a certain strength, but there is a problem in that an error occurs when measuring a position and a distance because the signal strength of the positioning signal is reduced by an obstacle.
  • the position measuring device 100 when the position measuring device 100 is applied to a key fob 10 (key fob) possessed by a user, an extreme condition (for example, a key fob by hand while the user puts the key fob 10 in the back pocket) (10) In the case of pressing a key while enclosing the whole), the signal strength of the positioning signal decreases rapidly, and the overall communication performance including the communication distance is deteriorated due to the decrease in the signal strength of the positioning signal.
  • a key fob 10 key fob
  • an extreme condition for example, a key fob by hand while the user puts the key fob 10 in the back pocket
  • the position measuring apparatus 100 varies the signal strength of the positioning signal according to the signal strength of the received signal so that a signal with a constant signal strength can always be received even with a change in a radio wave environment.
  • a location measuring apparatus 100 includes a main antenna 120, a monitoring antenna 140, a monitoring module 160, and a main module 180.
  • the main antenna 120, the monitoring antenna 140, the monitoring module 160, and the main module 180 are one It is composed of a circuit board (PCB or FPCB) and can be added to the vehicle 20, the key pop 10, and the like.
  • the main antenna 120 and the main module 180 may be formed on one circuit board, and the monitoring antenna 140 and the monitoring module 160 may be formed on another circuit board.
  • the main antenna 120 outputs a position measurement signal.
  • the main antenna 120 outputs a position measurement signal having a set signal strength.
  • the monitoring antenna 140 receives a position measurement signal output from the main antenna 120.
  • the signal strength of the position measurement signal received from the monitoring antenna 140 has a signal strength different from that of the position measurement signal (ie, set signal strength) output from the main antenna 120 according to a communication environment.
  • the monitoring module 160 measures the received signal strength, which is the signal strength of the position measurement signal received from the monitoring antenna 140. The monitoring module 160 determines whether to change the set signal strength based on the received signal strength and the signal strength reference range. The monitoring module 160 determines that the received signal strength is a change in the set signal strength beyond the signal strength reference range. If it is determined that the set signal strength is changed, the monitoring module calculates a signal strength correction value based on the signal strength of the position measurement signal and the signal strength reference range. The monitoring module 160 outputs an output control signal including a signal strength correction value to the main module 180.
  • the monitoring module 160 includes a reference range storage unit 161, a signal strength measurement unit 162, a determination unit 163, a correction box calculation unit, and a signal strength control unit 165. .
  • the reference range storage unit 161 stores a signal strength reference range having a maximum signal strength and a minimum signal strength.
  • the signal strength measurement unit 162 measures a received signal strength, which is a signal strength of a position measurement signal received from the monitoring antenna 140. In this case, the signal strength measurement unit 162 measures the strength of the received signal, which is the strength of the received signal (ie, the position measurement signal) received from the monitoring antenna 140.
  • the determination unit 163 determines whether or not the set signal strength set in the main module 180 is changed.
  • the determination unit 163 detects a signal strength reference range from the reference range storage unit 161 when receiving a position measurement signal from the monitoring antenna 140.
  • the determination unit 163 compares the received signal strength measured by the signal strength measurement unit 162 with a signal strength reference range to determine whether to change the set signal strength. In this case, the determination unit 163 compares the received signal strength with the maximum signal strength and the minimum signal strength of the signal strength reference range to determine whether to change the set signal strength.
  • the determination unit 163 determines that the set signal strength decreases. That is, if the received signal strength exceeds the maximum signal strength, the radio wave environment is good and the signal strength of the position measurement signal is excessive. Therefore, it is necessary to reduce the signal strength of the position measurement signal output from the main antenna 120 to ensure accurate position and distance measurement. Together, power consumption can be minimized. Accordingly, if the received signal strength is less than the minimum signal strength, the determination unit 163 determines that the set signal strength increases to increase the strength of the position measurement signal.
  • the determination unit 163 determines that the set signal strength is increased. That is, if the received signal strength is less than the minimum signal strength, since the propagation environment is not good, it is necessary to increase the signal strength of the location measurement signal output from the main antenna 120 to accurately measure the location and distance. Accordingly, if the received signal strength is less than the minimum signal strength, the determination unit 163 determines that the set signal strength increases to increase the strength of the position measurement signal.
  • the determination unit 163 generates a correction value calculation request and transmits it to the correction value calculation unit 164 when it is determined that the set signal strength decreases or the set signal strength increases.
  • the correction value calculation unit 164 calculates a signal strength correction value in response to a request for calculating the correction value from the determination unit 163.
  • the correction value calculation unit 164 calculates a signal strength correction value based on the received signal strength and the signal strength reference range. At this time, when the determination unit 163 determines that the set signal intensity decreases, the correction value calculation unit 164 calculates the difference between the received signal intensity and the maximum signal intensity as a signal intensity correction value, and the determination unit 163 determines the set signal intensity. If it is determined that the intensity is increased, the difference between the received signal intensity and the minimum signal intensity is calculated as a signal intensity correction value.
  • the correction value calculation unit 164 transmits an output control request including the signal strength correction value to the signal strength control unit 165.
  • the signal strength control unit 165 outputs an output control signal to the main module 180 in response to an output control request from the correction value calculation unit 164. That is, the signal strength control unit 165 outputs an output control signal including the signal strength correction value calculated by the correction value calculation unit 164 to the main module 180.
  • the signal strength control unit 165 outputs an output reduction signal including the signal strength correction value calculated by the correction value calculation unit 164 as an output control signal
  • an output increase signal including the signal strength correction value calculated by the correction value calculation unit 164 is output as an output control signal.
  • the main module 180 sets and stores the set signal strength, and outputs a position measurement signal having the set signal strength to the main antenna 120.
  • the main module 180 resets (updates) the set signal strength based on a signal strength correction value included in the output control signal.
  • the main module 180 re-outputs a position measurement signal having a set signal strength reset to the main antenna 120.
  • the main module 180 includes a correction signal strength calculation unit 181, a signal strength setting unit 182, and a signal output unit 183.
  • the correction signal strength calculation unit 181 receives the output control signal from the monitoring module 160, the correction signal strength is calculated based on the output control signal. At this time, if the output control signal received from the monitoring module 160 is an output reduction signal, the correction signal strength calculation unit 181 calculates the signal strength obtained by subtracting the signal strength correction value of the output reduction signal from the set signal strength as the correction signal strength. do. If the output control signal received from the monitoring module 160 is an output increase signal, the correction signal strength calculation unit 181 calculates a signal strength obtained by summing the set signal strength and the signal strength correction value of the output increase signal as the correction signal strength.
  • the correction signal strength calculation unit 181 outputs a request for updating the set signal strength including the correction signal strength to the signal strength setting unit 182.
  • the signal strength setting unit 182 sets and stores the set signal strength.
  • the signal strength setting unit 182 resets the set signal strength in response to a request for a positive signal strength update from the correction signal strength calculating unit 181. In this case, the signal strength setting unit 182 resets the corrected signal strength included in the set signal strength update request to the set signal strength.
  • the signal strength setting unit 182 outputs a signal re-output request including the reset set signal strength to the signal output unit 183.
  • the signal output unit 183 outputs a position measurement signal having a set signal strength to the main antenna 120.
  • the signal output unit 183 re-outputs the position measurement signal having the reset set signal strength to the main antenna 120 in response to a signal re-output request from the signal strength setting unit 182.
  • the position measuring apparatus 100 configures an antenna loopback between the main antenna 120 and the monitoring antenna 140, thereby changing the radio wave environment (ie, the surrounding environment). According to this, the strength of the positioning signal is varied so that the device receiving the position measurement signal can always receive a constant level of signal strength.
  • the position measuring apparatus 100 enables a device receiving a position measuring signal to always receive a constant level of signal strength, so that the position and distance measuring performance can always be kept constant. It is possible to improve the reliability of the measured location information based on the measurement signal.

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Abstract

메인 안테나 및 모니터링 안테나 사이에 안테나 루프 백(Antenna Loopback)을 구성하고, 출력 신호에 대응하는 수신 신호의 세기를 근거로 출력 신호의 세기를 가변하여 전파 환경의 변화에도 정확한 위치 정보를 측정하도록 한 위치 측정 장치를 제시한다. 위치 측정 장치는 모니터링 안테나에서 수신한 위치 측정 신호의 신호 세기 및 신호 세기 기준 범위를 근거로 신호 세기 보정값을 산출하고, 신호 세기 보정값을 근거로 설정 신호 세기를 갱신한다.

Description

위치 측정 장치
본 발명은 위치 측정 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 UWB(Ultra-Wide Band, 초광대역) 통신을 이용해 위치를 측정하는 대상물의 위치를 측정하는 위치 측정 장치에 관한 것이다.
최근 차량은 운전자와 차량 사이의 거리, 운전자 위치, 차량 위치 등을 이용하여 운전자에게 다양한 편의를 제공하고 있다. 일례로, 차량은 운전자 위치 및 차량 위치를 이용하여 운전자에게 주차된 차량까지의 경로를 안내하는 기능, 운전자와 차량 사이의 거리를 이용하여 운전자가 차량에 접근하면 차량의 도어를 오픈하고 운전자가 차량에서 멀어지면 차량 도어를 락(Lock)하는 기능 등을 제공한다.
종래의 차량은 운전자와 차량 사이의 거리, 운전자 위치 및 차량 위치를 측정하기 위해서 LF(Low Frequency) 또는 RF(Radio Frequency) 통신을 이용해 왔다.
최근에는 UWB(Ultra-Wide Band, 초광대역) 통신을 이용한 위치 측정 기술이 차량에 적용되고 있다. UWB 통신은 임펄스 신호를 통해 높은 정밀도를 갖는 무선 측위 및 통신 기능을 제공할 수 있다. UWB 통신은 대략 3.1㎓∼10.6㎓ 정도의 주파수 대역을 사용하면서 대략 10m∼1km 정도의 전송 거리를 갖는다. UWB 통신은 수 nsec pulse로 시간 분해능이 우수하여 거리 측정에 유리하고, Low duty cycle의 저전력 구현이 가능하다.
이에, 저속 위치인식 기반 응용 서비스에 대한 요구되는 위치 측정 분야 및 대략 +/- 10cm 정도의 정밀도를 갖는 위치 측정 분야에 UWB 통신이 적용되고 있다.
본 발명은 상기한 사정을 감안하여 제안된 것으로, 메인 안테나 및 모니터링 안테나 사이에 안테나 루프 백(Antenna Loopback)을 구성하고, 출력 신호에 대응하는 수신 신호의 세기를 근거로 출력 신호의 세기를 가변하여 전파 환경의 변화에도 정확한 위치 정보를 측정하도록 한 위치 측정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시 예에 따른 위치 측정 장치는 위치 측정 신호를 출력하는 메인 안테나, 메인 안테나에서 출력된 위치 측정 신호를 수신하는 모니터링 안테나, 모니터링 안테나에서 수신한 위치 측정 신호의 신호 세기 및 신호 세기 기준 범위를 근거로 설정 신호 세기의 변경 여부를 판단하고, 설정 신호 세기의 변경으로 판단하면 위치 측정 신호의 신호 세기 및 신호 세기 기준 범위를 근거로 신호 세기 보정값을 산출하고, 신호 세기 보정값을 포함한 출력 제어 신호를 출력하는 모니터링 모듈 및 메인 안테나로 설정 신호 세기를 갖는 위치 측정 신호를 출력하고, 모니터링 모듈로부터 출력 제어 신호를 수신하면 출력 제어 신호에 포함된 신호 세기 보정값을 근거로 설정 신호 세기를 갱신하고, 메인 안테나로 설정 신호 세기를 갖는 위치 측정 신호를 재출력하는 메인 모듈을 포함한다.
모니터링 모듈은 최대 신호 세기 및 최소 신호 세기를 갖는 신호 세기 기준 범위를 저장하는 기준 범위 저장부, 모니터링 안테나에서 수신한 위치 측정 신호의 신호 세기인 수신 신호 세기를 측정하는 신호 세기 측정부, 모니터링 안테나에서 위치 측정 신호를 수신하면 기준 범위 저장부로부터 신호 세기 기준 범위를 검출하고, 신호 세기 측정부에서 측정한 수신 신호 세기를 신호 세기 기준 범위의 최대 신호 세기 및 최소 신호 세기와 비교하여 설정 신호 세기의 변경 여부를 판단하는 판단부, 판단부에서 설정 신호 세기의 변경으로 판단하면 수신 신호 세기 및 신호 세기 기준 범위를 근거로 신호 세기 보정값을 산출하는 보정값 산출부 및 보정값 산출부에서 산출한 신호 세기 보정값을 포함한 출력 제어 신호를 메인 모듈로 출력하는 신호 세기 제어부를 포함할 수 있다.
판단부는 신호 세기 측정부에서 측정한 수신 신호 세기가 최대 신호 세기를 초과하면 설정 신호 세기 감소로 판단하고, 신호 세기 측정부에서 측정한 수신 신호 세기가 최소 신호 세기 미만이면 설정 신호 세기 증가로 판단할 수 있다.
보정값 산출부는 판단부에서 설정 신호 세기 감소로 판단하면 수신 신호 세기와 최대 신호 세기의 차이값을 신호 세기 보정값으로 산출하고, 판단부에서 설정 신호 세기 증가로 판단하면 수신 신호 세기와 최소 신호 세기의 차이값을 신호 세기 보정값으로 산출할 수 있다.
신호 세기 제어부는 판단부에서 설정 신호 세기 감소로 판단하면 보정값 산출부에서 산출한 신호 세기 보정값을 포함하는 출력 감소 신호를 출력하고, 판단부에서 설정 신호 세기 증가로 판단하면 보정값 산출부에서 산출한 신호 세기 보정값을 포함하는 출력 증가 신호를 출력할 수 있다.
메인 모듈은 모니터링 모듈로부터 출력 제어 신호를 수신하면 출력 제어 신호를 근거로 보정 신호 세기를 산출하고, 보정 신호 세기를 포함한 설정 신호 세기 갱신 요청을 출력하는 보정 신호 세기 산출부, 설정 신호 세기를 설정하고, 보정 신호 세기 산출부에서 설정 신호 세기 갱신 요청을 출력하면 설정 신호 세기 갱신 요청에 포함된 보정 신호 세기를 설정 신호 세기로 재설정하고, 재설정된 설정 신호 세기를 포함한 신호 재출력 요청을 출력하는 신호 세기 설정부 및 메인 안테나로 설정 신호 세기를 갖는 위치 측정 신호를 출력하고, 신호 세기 설정부에서 신호 재출력 요청이 출력되면 갱신된 설정 신호 세기를 갖는 위치 측정 신호를 재출력하는 신호 출력부를 포함할 수 있다.
보정 신호 세기 산출부는 모니터링 모듈로부터 수신한 출력 제어 신호가 출력 감소 신호이면 설정 신호 세기에서 출력 감소 신호의 신호 세기 보정값을 감산한 신호 세기를 보정 신호 세기로 산출할 수 있다.
보정 신호 세기 산출부는 모니터링 모듈로부터 수신한 출력 제어 신호가 출력 증가 신호이면 설정 신호 세기와 출력 증가 신호의 신호 세기 보정값을 합산한 신호 세기를 보정 신호 세기로 산출할 수 있다.
본 발명에 의하면, 위치 측정 장치는 메인 안테나 모듈의 출력 신호에 대응되는 모니터링 안테나의 수신 신호를 근거로 출력 신호의 세기를 가변함으로써, 전파 환경에 관계없이 일정한 통신 거리를 유지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 위치 측정 장치는 메인 안테나 모듈의 출력 신호에 대응되는 모니터링 안테나의 수신 신호를 근거로 출력 신호의 세기를 제어하여 일정한 통신 거리를 유지함으로써, 전파 환경과 관계없이 정확하게 위치 정보를 측정할 수 있는 효과가 있다.
또한, 위치 측정 장치는 메인 안테나 모듈과 모니터링 안테나 사이의 안테나 루프 백(Antenna Loopback)을 구성함으로써, 전파환경(주변환경)의 변화에 따라 측위 신호의 세기를 가변하여 항상 일정한 수준의 신호 세기를 유지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 위치 측정 장치는 항상 일정한 수준의 신호 세기를 유지함으로써 위치 및 거리 측정 성능을 항상 일정하게 유지할 수 있어 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 위치 측정 장치가 키팝에 적용된 일례를 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 위치 측정 장치의 구성을 설명하기 위한 도면.
도 3은 도 2의 메인 모듈을 설명하기 위한 도면.
도 4는 도 2의 모니터링 모듈을 설명하기 위한 도면.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시 예에 따른 위치 측정 장치 및 대상물과의 UWB 통신이 가능한 기기로 구성되며, 키팝(KeyFob), 차량 등으로 구성될 수 있다.
위치 측정 장치는 UWB(Ultra-Wide Band, 초광대역) 통신을 통해 대상물의 위치, 거리를 측정하는 장치이다. 위치 측정 장치는 UWB 통신을 통해 차량과 운전자 사이의 거리, 차량 위치 및 운전자 위치 등을 측정한다.
일례로, 도 1을 참조하면, 위치 측정 장치(100)는 키팝(10)으로 구성되어 차량(20)과 키팝(10) 사이의 거리(즉, 차량(20)까지의 거리)를 측정한다.
위치 측정 장치(100)는 TWR(Two Way Ranging 또는 TOA) 측위 방식 및/또는 PDOA(Phase Difference Of Arrival) 측위 방식을 이용하여 위치 정보를 측정한다. 즉, 위치 측정 장치(100)는 TWR 측위 방식을 이용해 위치 정보를 측정하거나, PDOA 측위 방식을 이용해 위치 정보를 측정하거나, TWR 측위 방식 및 PDOA 측위 방식을 혼합하여 위치 정보를 측정한다. 여기서, 위치 측정 장치(100)는 대상물의 위치, 위치 측정 장치(100)와 대상물 사이의 거리 등을 위치 정보로 측정한다.
위치 측정 장치(100)와 대상물 사이에 장애물이 없어 좋은 전파환경인 LOS(Line of Sight) 환경에서는 위치 측정 장치(100)의 통신 성능에 문제가 발생하지 않는다.
하지만, 위치 측정 장치(100)와 대상물 사이에 장애물이 존재하는 전파환경인 Non-LOS 환경에서는 위치 측정 장치(100)의 통신 성능에 문제가 발생한다. 즉, 위치 측정 장치(100)는 일정한 세기의 측위 신호를 출력하지만 장애물에 의해 측위 신호의 신호 세기가 감소하여 위치 및 거리 측정시 오차가 발생하는 문제점이 있다.
특히, 사용자가 소지하여 사용하는 키팝(10; key fob)에 위치 측정 장치(100)가 적용된 경우, 극단적인 조건(예를 들면, 사용자가 뒷주머니에 키팝(10)을 넣어둔 상태에서 손으로 키팝(10) 전체를 꽉 감싸지면서 키를 누르는 경우)의 Non-LOS 상황에서는 측위 신호의 신호 세기가 급격히 감소하고, 측위 신호의 신호 세기 감소로 인해 통신 거리를 포함한 전체적인 통신 성능이 저하된다.
일례로, 뒷주머니에 키팝(10)을 넣고 손으로도 키팝(10) 전체를 감싸면 측위 신호의 전파가 엉덩이를 관통하거나 손을 뚫고 나와와 하기 때문에 대략 30dB 정도의 신호 감쇠가 발생하여 위치 측정 장치(100)의 통신 성능이 감소한다.
이에, 본 발명의 실시 예에 따른 위치 측정 장치(100)는 수신 신호의 신호 세기에 따라 측위 신호의 신호 세기를 가변하여 전파환경의 변화에도 항상 일정한 신호 세기의 신호를 수신할 수 있도록 한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 위치 측정 장치(100)는 메인 안테나(120), 모니터링 안테나(140), 모니터링 모듈(160) 및 메인 모듈(180)을 포함하여 구성된다. 이때, 메인 안테나(120)와 모니터링 안테나(140)의 이격 거리를 일정 이상 확보할 수 있는 경우, 메인 안테나(120), 모니터링 안테나(140), 모니터링 모듈(160) 및 메인 모듈(180)은 하나의 회로 기판(PCB 또는 FPCB)으로 구성되어 차량(20), 키팝(10) 등에 추가될 수 있다. 이때, 메인 안테나(120)와 메인 모듈(180)이 하나의 회로 기판에 형성되고, 모니터링 안테나(140) 및 모니터링 모듈(160)이 다른 하나의 회로 기판에 형성될 수도 있다.
메인 안테나(120)는 위치 측정 신호를 출력한다. 메인 안테나(120)는 설정 신호 세기를 갖는 위치 측정 신호를 출력한다.
모니터링 안테나(140)는 메인 안테나(120)에서 출력된 위치 측정 신호를 수신한다. 이때, 모니터링 안테나(140)에서 수신한 위치 측정 신호의 신호 세기는 통신 환경에 따라 메인 안테나(120)에서 출력한 위치 측정 신호의 신호 세기(즉, 설정 신호 세기)와 다른 신호 세기를 갖는다.
모니터링 모듈(160)은 모니터링 안테나(140)에서 수신한 위치 측정 신호의 신호 세기인 수신 신호 세기를 측정한다. 모니터링 모듈(160)은 수신 신호 세기 및 신호 세기 기준 범위를 근거로 설정 신호 세기의 변경 여부를 판단한다. 모니터링 모듈(160)은 수신 신호 세기가 신호 세기 기준 범위를 벗어나는 설정 신호 세기의 변경으로 판단한다. 니터링 모듈은 설정 신호 세기의 변경으로 판단하면 위치 측정 신호의 신호 세기 및 신호 세기 기준 범위를 근거로 신호 세기 보정값을 산출한다. 모니터링 모듈(160)은 신호 세기 보정값을 포함한 출력 제어 신호를 메인 모듈(180)로 출력한다.
도 3을 참조하면, 모니터링 모듈(160)은 기준 범위 저장부(161), 신호 세기 측정부(162), 판단부(163), 보정갑 산출부, 신호 세기 제어부(165)를 포함하여 구성된다.
기준 범위 저장부(161)는 최대 신호 세기 및 최소 신호 세기를 갖는 신호 세기 기준 범위를 저장한다.
신호 세기 측정부(162)는 모니터링 안테나(140)에서 수신한 위치 측정 신호의 신호 세기인 수신 신호 세기를 측정한다. 이때, 신호 세기 측정부(162)는 모니터링 안테나(140)에서 수신한 수신 신호(즉, 위치 측정 신호)의 신호 세기인 수신 신호 세기를 측정한다.
판단부(163)는 메인 모듈(180)에 설정된 설정 신호 세기의 변경 여부를 판단한다. 판단부(163)는 모니터링 안테나(140)에서 위치 측정 신호를 수신하면 기준 범위 저장부(161)로부터 신호 세기 기준 범위를 검출한다.
판단부(163)는 신호 세기 측정부(162)에서 측정한 수신 신호 세기를 신호 세기 기준 범위와 비교하여 설정 신호 세기의 변경 여부를 판단한다. 이때, 판단부(163)는 수신 신호 세기를 신호 세기 기준 범위의 최대 신호 세기 및 최소 신호 세기와 비교하여 설정 신호 세기의 변경 여부를 판단한다.
판단부(163)는 신호 세기 측정부(162)에서 측정한 수신 신호 세기가 최대 신호 세기를 초과하면 설정 신호 세기 감소로 판단한다. 즉, 수신 신호 세기가 최대 신호 세기를 초과하면 전파환경이 좋고 위치 측정 신호의 신호 세기가 과한 상황이기 때문에 메인 안테나(120)에서 출력되는 위치 측정 신호의 신호 세기를 감소시켜야 정확한 위치 및 거리 측정과 함께 전력 소비를 최소화할 수 있다. 이에, 판단부(163)는 수신 신호 세기가 최소 신호 세기 미만이면 위치 측정 신호의 세기를 증가시키는 설정 신호 세기 증가로 판단한다.
판단부(163)는 신호 세기 측정부(162)에서 측정한 수신 신호 세기가 최소 신호 세기 미만이면 설정 신호 세기 증가로 판단한다. 즉, 수신 신호 세기가 최소 신호 세기 미만이면 전파환경이 좋지 않은 상황이기 때문에 메인 안테나(120)에서 출력되는 위치 측정 신호의 신호 세기를 증가시켜야 정확한 위치 및 거리 측정이 가능하다. 이에, 판단부(163)는 수신 신호 세기가 최소 신호 세기 미만이면 위치 측정 신호의 세기를 증가시키는 설정 신호 세기 증가로 판단한다.
판단부(163)는 설정 신호 세기 감소 또는 설정 신호 세기 증가로 판단하면 보정값 산출 요청을 생성하여 보정값 산출부(164)로 전송한다.
보정값 산출부(164)는 판단부(163)의 보정값 산출 요청에 응답하여 신호 세기 보정값을 산출한다. 보정값 산출부(164)는 수신 신호 세기 및 신호 세기 기준 범위를 근거로 신호 세기 보정값을 산출한다. 이때, 보정값 산출부(164)는 판단부(163)에서 설정 신호 세기 감소로 판단하면 수신 신호 세기와 최대 신호 세기의 차이값을 신호 세기 보정값으로 산출하고, 판단부(163)에서 설정 신호 세기 증가로 판단하면 수신 신호 세기와 최소 신호 세기의 차이값을 신호 세기 보정값으로 산출한다.
신호 세기 보정값의 산출이 완료되면, 보정값 산출부(164)는 신호 세기 보정값을 포함한 출력 제어 요청을 신호 세기 제어부(165)로 전송한다.
신호 세기 제어부(165)는 보정값 산출부(164)의 출력 제어 요청에 응답하여 출력 제어 신호를 메인 모듈(180)로 출력한다. 즉, 신호 세기 제어부(165)는 보정값 산출부(164)에서 산출한 신호 세기 보정값을 포함한 출력 제어 신호를 메인 모듈(180)로 출력한다.
이때, 신호 세기 제어부(165)는 판단부(163)에서 설정 신호 세기 감소로 판단하면 보정값 산출부(164)에서 산출한 신호 세기 보정값을 포함하는 출력 감소 신호를 출력 제어 신호로 출력하고, 판단부(163)에서 설정 신호 세기 증가로 판단하면 보정값 산출부(164)에서 산출한 신호 세기 보정값을 포함하는 출력 증가 신호를 출력 제어 신호로 출력한다.
메인 모듈(180)은 설정 신호 세기를 설정 및 저장하고, 메인 안테나(120)로 설정 신호 세기를 갖는 위치 측정 신호를 출력한다. 메인 모듈(180)은 모니터링 모듈(160)로부터 출력 제어 신호를 수신하면 출력 제어 신호에 포함된 신호 세기 보정값을 근거로 설정 신호 세기를 재설정(갱신)한다. 메인 모듈(180)은 메인 안테나(120)로 재설정된 설정 신호 세기를 갖는 위치 측정 신호를 재출력한다.
도 4를 참조하면, 메인 모듈(180)은 보정 신호 세기 산출부(181), 신호 세기 설정부(182), 신호 출력부(183)를 포함하여 구성된다.
보정 신호 세기 산출부(181)는 모니터링 모듈(160)로부터 출력 제어 신호를 수신하면 출력 제어 신호를 근거로 보정 신호 세기를 산출한다. 이때, 보정 신호 세기 산출부(181)는 모니터링 모듈(160)로부터 수신한 출력 제어 신호가 출력 감소 신호이면 설정 신호 세기에서 출력 감소 신호의 신호 세기 보정값을 감산한 신호 세기를 보정 신호 세기로 산출한다. 보정 신호 세기 산출부(181)는 모니터링 모듈(160)로부터 수신한 출력 제어 신호가 출력 증가 신호이면 설정 신호 세기와 출력 증가 신호의 신호 세기 보정값을 합산한 신호 세기를 보정 신호 세기로 산출한다.
보정 신호 세기 산출부(181)는 보정 신호 세기를 포함한 설정 신호 세기 갱신 요청을 신호 세기 설정부(182)로 출력한다. 신호 세기 설정부(182)는 설정 신호 세기를 설정 및 저장한다. 신호 세기 설정부(182)는 보정 신호 세기 산출부(181)의 정 신호 세기 갱신 요청에 응답하여 설정 신호 세기를 재설정한다. 이때, 신호 세기 설정부(182)는 설정 신호 세기 갱신 요청에 포함된 보정 신호 세기를 설정 신호 세기로 재설정한다. 신호 세기 설정부(182)는 재설정된 설정 신호 세기를 포함한 신호 재출력 요청을 신호 출력부(183)로 출력한다.
신호 출력부(183)는 메인 안테나(120)로 설정 신호 세기를 갖는 위치 측정 신호를 출력한다. 신호 출력부(183)는 신호 세기 설정부(182)의 신호 재출력 요청에 응답하여 재설정된 설정 신호 세기를 갖는 위치 측정 신호를 메인 안테나(120)로 재출력한다.
이처럼, 본 발명의 실시 예에 따른 위치 측정 장치(100)는 메인 안테나(120)와 모니터링 안테나(140) 사이의 안테나 루프 백(Antenna Loopback)을 구성함으로써, 전파 환경(즉, 주변 환경)의 변화에 따라 측위 신호의 세기를 가변하여 위치 측정 신호를 수신하는 기기에서 항상 일정한 수준의 신호 세기를 수신할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 위치 측정 장치(100)는 위치 측정 신호를 수신하는 기기에서 항상 일정한 수준의 신호 세기를 수신할 수 있도록 함으로써, 위치 및 거리 측정 성능을 항상 일정하게 유지할 수 있어 위치 측정 신호를 기반으로 측정된 위치 정보의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예에 대해 설명하였으나, 다양한 형태로 변형이 가능하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형 예 및 수정 예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.

Claims (8)

  1. 위치 측정 신호를 출력하는 메인 안테나;
    상기 메인 안테나에서 출력된 위치 측정 신호를 수신하는 모니터링 안테나;
    상기 모니터링 안테나에서 수신한 위치 측정 신호의 신호 세기 및 신호 세기 기준 범위를 근거로 설정 신호 세기의 변경 여부를 판단하고, 설정 신호 세기의 변경으로 판단하면 위치 측정 신호의 신호 세기 및 신호 세기 기준 범위를 근거로 신호 세기 보정값을 산출하고, 상기 신호 세기 보정값을 포함한 출력 제어 신호를 출력하는 모니터링 모듈; 및
    상기 메인 안테나로 설정 신호 세기를 갖는 위치 측정 신호를 출력하고, 상기 모니터링 모듈로부터 출력 제어 신호를 수신하면 상기 출력 제어 신호에 포함된 신호 세기 보정값을 근거로 상기 설정 신호 세기를 갱신하고, 상기 메인 안테나로 상기 설정 신호 세기를 갖는 위치 측정 신호를 재출력하는 메인 모듈을 포함하는 위치 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 모니터링 모듈은,
    최대 신호 세기 및 최소 신호 세기를 갖는 신호 세기 기준 범위를 저장하는 기준 범위 저장부;
    상기 모니터링 안테나에서 수신한 위치 측정 신호의 신호 세기인 수신 신호 세기를 측정하는 신호 세기 측정부;
    상기 모니터링 안테나에서 위치 측정 신호를 수신하면 상기 기준 범위 저장부로부터 신호 세기 기준 범위를 검출하고, 상기 신호 세기 측정부에서 측정한 수신 신호 세기를 상기 신호 세기 기준 범위의 최대 신호 세기 및 최소 신호 세기와 비교하여 설정 신호 세기의 변경 여부를 판단하는 판단부;
    상기 판단부에서 설정 신호 세기의 변경으로 판단하면 수신 신호 세기 및 신호 세기 기준 범위를 근거로 신호 세기 보정값을 산출하는 보정값 산출부; 및
    상기 보정값 산출부에서 산출한 신호 세기 보정값을 포함한 출력 제어 신호를 상기 메인 모듈로 출력하는 신호 세기 제어부를 포함하는 위치 측정 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 판단부는,
    상기 신호 세기 측정부에서 측정한 수신 신호 세기가 상기 최대 신호 세기를 초과하면 설정 신호 세기 감소로 판단하고, 상기 신호 세기 측정부에서 측정한 수신 신호 세기가 상기 최소 신호 세기 미만이면 설정 신호 세기 증가로 판단하는 위치 측정 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 보정값 산출부는,
    상기 판단부에서 설정 신호 세기 감소로 판단하면 상기 수신 신호 세기와 상기 최대 신호 세기의 차이값을 신호 세기 보정값으로 산출하고,
    상기 판단부에서 설정 신호 세기 증가로 판단하면 상기 수신 신호 세기와 상기 최소 신호 세기의 차이값을 신호 세기 보정값으로 산출하는 위치 측정 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 신호 세기 제어부는,
    상기 판단부에서 설정 신호 세기 감소로 판단하면 상기 보정값 산출부에서 산출한 신호 세기 보정값을 포함하는 출력 감소 신호를 출력하고,
    상기 판단부에서 설정 신호 세기 증가로 판단하면 상기 보정값 산출부에서 산출한 신호 세기 보정값을 포함하는 출력 증가 신호를 출력하는 위치 측정 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 메인 모듈은,
    상기 모니터링 모듈로부터 상기 출력 제어 신호를 수신하면 상기 출력 제어 신호를 근거로 보정 신호 세기를 산출하고, 상기 보정 신호 세기를 포함한 설정 신호 세기 갱신 요청을 출력하는 보정 신호 세기 산출부;
    상기 설정 신호 세기를 설정하고, 상기 보정 신호 세기 산출부에서 설정 신호 세기 갱신 요청을 출력하면 상기 설정 신호 세기 갱신 요청에 포함된 보정 신호 세기를 상기 설정 신호 세기로 재설정하고, 재설정된 설정 신호 세기를 포함한 신호 재출력 요청을 출력하는 신호 세기 설정부; 및
    상기 메인 안테나로 설정 신호 세기를 갖는 위치 측정 신호를 출력하고, 상기 신호 세기 설정부에서 신호 재출력 요청이 출력되면 갱신된 설정 신호 세기를 갖는 위치 측정 신호를 재출력하는 신호 출력부를 포함하는 위치 측정 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 보정 신호 세기 산출부는 상기 모니터링 모듈로부터 수신한 상기 출력 제어 신호가 출력 감소 신호이면 상기 설정 신호 세기에서 상기 출력 감소 신호의 신호 세기 보정값을 감산한 신호 세기를 보정 신호 세기로 산출하는 위치 측정 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 보정 신호 세기 산출부는 상기 모니터링 모듈로부터 수신한 상기 출력 제어 신호가 출력 증가 신호이면 상기 설정 신호 세기와 상기 출력 증가 신호의 신호 세기 보정값을 합산한 신호 세기를 보정 신호 세기로 산출하는 위치 측정 장치.
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