KR100557663B1 - Laser communication system and laser beam data process method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 레이저 광선을 이용한 광통신 장치에 관한 것으로, 특히 The present invention relates to an optical communication device using a laser beam, in particular
안전 규정을 맞추기 위해 레이저 광선(laser beam)의 출력파워를 낮추고자 할 경우 이를 수광하는 수신단에서 출력이 낮아진 미약한 광선 신호를 인식하여 정확한 데이터의 취득이 가능하도록 하는 레이저 통신 장치와 레이저 광선 신호 데이터 처리 방법에 관한 것이다.In order to reduce the output power of the laser beam in order to comply with safety regulations, the laser communication device and the laser beam signal data that enables the receiver receiving the light beam to recognize the weak beam signal whose output is lowered to obtain accurate data It is about a processing method.
본 발명은 발사되는 레이저 광선의 출력 파워를 낮추도록 하여 레이저 사용에 관한 눈의 안전규정을 만족하도록 함에 있어서, 레이저 광선이 감지된 감지센서로부터 그 인접된 감지센서의 신호를 비교하여 데이터 펄스 중간에 들어오는 노이즈를 찾아내어 보정하여 주도록 하므로써, 레이저 광선 신호에 실린 데이터를 정확하게 인식가능 하도록 하는 감지장치와 그 감지장치에서의 데이터 신호 처리방법을 제공하고자 한다.The present invention is to lower the output power of the laser beam to be fired to satisfy the eye safety regulations for the use of the laser, by comparing the signal of the adjacent sensor sensor from the sensor sensor detected the laser beam in the middle of the data pulse By detecting and correcting the incoming noise, an object of the present invention is to provide a sensing device capable of accurately recognizing data carried on a laser beam signal and a data signal processing method in the sensing device.
광통신, 레이저통신, 레이저빔, 서바이벌게임Optical communication, laser communication, laser beam, survival game
Description
도 1은 본 발명 레이저 통신 장치의 구성을 보인 블록도.1 is a block diagram showing the configuration of a laser communication device of the present invention;
도 2는 본 발명에 있어서, 수신된 레이저 광선의 데이터 펄스(a)와 데이터 펄스를 2진 데이터로 변조한 파형(b)을 보인 도면.Fig. 2 is a diagram showing a waveform (b) in which the data pulse (a) of the received laser beam is modulated into binary data according to the present invention.
도 3a는 본 발명에 있어서, 온/오프 데이터 변환 테이블값을 보인 도표.3A is a table showing on / off data conversion table values in the present invention.
도 3b는 본 발명에 있어서, 데이터 값(0비트)의 데이터 파형의 예를 보인도면.Fig. 3B is a diagram showing an example of a data waveform of a data value (0 bit) in the present invention.
도 3c는 본 발명에 있어서, 데이터 값(1비트)의 데이터 파형의 예를 보인 도면. Fig. 3C is a diagram showing an example of a data waveform of a data value (1 bit) in the present invention.
도 4a,b,c는 본 발명에 있어서, 노이즈 예측과 그 복원 과정의 예를 보인 파형도로서, 도 4a는 노이즈가 포함된 데이터 파형, 도 4b는 인접 레이저 감지장치의 데이터 파형, 도 4c는 노이즈가 복원된 데이터 파형의 일예를 나타낸다. 4A, 4B and 4C are waveform diagrams showing examples of noise prediction and reconstruction according to the present invention, FIG. 4A is a data waveform including noise, FIG. 4B is a data waveform of an adjacent laser sensing device, and FIG. An example of a data waveform in which noise is restored is shown.
본 발명은 레이저 광선을 이용한 광통신 장치에 관한 것으로, 특히 The present invention relates to an optical communication device using a laser beam, in particular
안전 규정을 맞추기 위해 레이저 광선(laser beam)의 출력파워를 낮추고자 할 경우 이를 수광하는 수신단에서 출력이 낮아진 미약한 광선 신호를 인식하여 정확한 데이터의 취득이 가능하도록 하는 레이저 통신 장치와 레이저 광선 신호 데이터 처리 방법에 관한 것이다. In order to reduce the output power of the laser beam in order to comply with safety regulations, the laser communication device and the laser beam signal data that enables the receiver receiving the light beam to recognize the weak beam signal whose output is lowered to obtain accurate data It is about a processing method.
근래에 들어서 일반 직장인, 학생 등을 중심으로 서바이벌 게임이라 하여, 모의 전투 게임이 성행하고 있으며 직장, 학교 등 단체에서 팀워크 다지기의 일환으로 서바이벌 게임을 갖는다.Recently, mock combat games have been popular among general workers, students, etc., and survival games have been developed as part of teamwork in organizations such as workplaces and schools.
이와 같은 서바이벌 게임은 군의 군사교육 프로그램의 하나인 교전훈련 프로그램을 게임화 하여 일반인이 즐길 수 있도록 한 것으로, 서바이벌 게임은 일정하게 정해진 공간내에서 다수의 플레이어가 편을 나누어, 팀간 교전을 게임으로 즐기는 것으로, 실제 총기대신에 페인트 볼과 같은 총탄을 이용하는 개인 화기를 이용하여 상대방 플레이어의 옷에 그 흔적을 남겨 피격여부를 파악하도록 한다.This survival game is a game of military training program that is one of the military training program for the general public to enjoy, the survival game is divided into a number of players in a fixed space in a regular space, the game between teams into a game For fun, use a personal firearm, such as a paintball, instead of an actual firearm, to leave a trace on the opponent's clothing to see if it is hit.
근래에 들어서는 다양한 전자응용기술을 이용한 개인 화기가 사용되고 있으며, 그 대표적인 예가 레이저 광선을 이용하는 장치이다.Recently, personalizers using various electronic application technologies have been used, and a representative example thereof is a device using a laser beam.
이와 같이 레이저 광선을 이용하는 장치는 총의 내장 혹은 외장 형태로 총기 방아쇠에서 발생하는 센서 신호에 총열에 평행한 레이저 광을 발사하는 방식으로, 레이저에 데이터를 실어 단순한 피격여부 뿐 아니라, 다양한 게임에 필요한 정보까지 통신 가능하도록 한다.As such, the device using the laser beam emits a laser light parallel to the barrel of the sensor signal generated from the gun trigger in the form of a built-in or exterior of the gun. Enable communication of information.
그러나 레이저 광선을 사용함에 있어서 미국 FDD에서 위험도에 따른 레이저 눈 안전(laser eye-safety) 규정이 있다. However, there are risk-based laser eye-safety regulations in the US FDD in the use of laser beams.
즉 레이저를 사용함에 따라 인체의 유해성에 대해 클래스(class)라는 등급규정이 있는데 사람 눈에 노출되는 작업상황에선 'class 3a' 등급까지만 사용 가능하게 되어있다. In other words, there is a class regulation on the harmfulness of the human body by using the laser. Up to 'class 3a' class is available in the work situation exposed to the human eye.
일반적으로 레이저 광선(빛)의 세기가 1mW~5mW 까지를 'class 3a'의 등급 범위이며 직접적인 눈의 노출에서 장시간 빛을 주시하지 말아야 한다는 등급을 나타난 것이다.In general, the laser beam (light) intensity ranges from 1mW to 5mW, which is a class range of 'class 3a', and indicates that the light should not be exposed for a long time in direct eye exposure.
레이저 안전도에 관해서 국내 한국 산업규격 레이저 제품의 방사 안전 기준 KS C 6702에 규정되어 있으며, 이러한 위험 평가 및 등급분류에 따르면 class 3a급은 400~700nm(가시파장)의 파장범위에 대해선 AEL의 CW 레이저에 대해서 5mW까지, 반복펄스일 경우에는 2급 레이저 제한값의 5배까지 출력파워 또는 에너지를 규정 하고 나머지 파장대는 방사 1급 AEL의 5배 이하에 대해 규정하고 있으며, 대략 5mW 이하 까지로 규정하고 있다. The safety of laser is defined in KS C 6702, Radiation Safety Standard of Korean Industrial Standard Laser Product. According to this risk assessment and classification, Class 3a class is CW laser of AEL for wavelength range of 400 ~ 700nm (visible wavelength). For the repetitive pulses, the output power or energy is specified up to 5 times the limit of the Class 2 laser, and the remaining wavelength band is specified for 5 times or less of the
일반적으로 가시광선대에서 이 정도 출력에 관해서는 눈의 깜빡임의 반사 작용을 포함한 혐오반응으로 눈에 대한 보호가 가능하며 그 이외의 파장에 관해서도 인체 광 흡수도 측면에서 규정치를 설정했기 때문에 노출 가능영역에 있는 것이다. In general, in the visible ray, this degree of output can be protected against the eyes by the aversive reaction including the reflection of blinking of the eyes. It is.
하지만 일반 사용 레이저는 5mW가 최저이고 그 이하로 제작되는 레이저는 가시광선영역의 레이저(붉은 레이저)이며, 이는 별도의 안전 규정을 가지고 있다.However, the laser used in the general use laser is 5mW minimum and the laser produced in the lower part is the visible laser (red laser), which has a separate safety regulation.
참고하자면 가시광선 파장영역은 망막에서의 흡수도가 매우 높으며, 또한 5mW라는 것이 순수하게 레이저 다이오드 발광원에 아무런 장치를 하지 않고 20cm 떨어진 곳에서 측정한 에너지 양이다. For reference, visible wavelength range is very high absorption in the retina, and 5mW is the amount of energy measured 20cm away without any device in the laser diode light source.
따라서 빛이 확산되는 점을 고려하여 총에서 사용하기 위해 렌즈를 장착하게 되면 에너지가 한점에 집중되면서 파워는 기하급수적으로 높아지게 되므로 위험등급이 'class 4~5'로 사람에게 노출해서는 안 되는 등급으로 상승하게 된다. Therefore, when the lens is mounted for use in the gun in consideration of the light diffusion, the energy is concentrated in one point and the power is increased exponentially. Therefore, the risk class is 'class 4 ~ 5'. Will rise.
그러므로, 일반인을 상대로 높은 안전성이 요구되는 서바이벌 게임의 경우 이러한 눈 안전 규정을 만족시켜야만 한다. Therefore, survival games that require high safety against the public must meet these eye safety regulations.
그러나 이와 같은 안전규정을 만족시키기 위해서는 레이저의 출력 파워를 낮춰야 하는데, 이와 같이 출력 파워를 낮추게 되면 이를 감지하는 수신단에 들어오는 파워도 상당히 미약한 신호로 들어오게 되므로, 정확한 신호의 감지 및 이를 통한 정확한 데이터의 분석이 어렵게 된다. However, in order to satisfy these safety regulations, the output power of the laser must be lowered. When the output power is lowered, the power input to the receiving end detects the signal as a very weak signal. Analysis becomes difficult.
레이저 광선을 서바이벌 게임 시스템에 적용하게 될 경우 레이저 광선을 발사하고 그 발사된 레이저 광선을 감지하여 게임의 전체진행이 이루어지는 만큼 정확한 레이저 광선의 감지가 매우 중요하다.When the laser beam is applied to the survival game system, accurate detection of the laser beam is very important as it fires the laser beam and detects the emitted laser beam to proceed the whole game.
이와 같은 점을 감안하여, 본 발명에서는 상기에서와 같은 레이저 사용에 관련한 눈의 안전규정을 고려한 레이저 발사 장치와 그 레이저 발사 장치에서 발사되는 레이저 광선을 정확하게 감지하는 장치를 제공하고자 한다.In view of the above, the present invention is to provide a laser firing device in consideration of the safety regulations of the eyes related to the use of the laser as described above and a device for accurately detecting the laser beam emitted from the laser firing device.
일반적으로 레이저의 안전성을 평가할 때는 레이저 광원 자체를 ANSI 규정에서 설정한 형태로 광원의 에너지를 측정하여 규정에 근거한 에너지 레벨에 맞게 등급을 규정하고 있다.In general, when evaluating the safety of a laser, the laser light source itself is measured according to the energy level based on the regulation by measuring the energy of the light source in the form set in ANSI regulations.
(a). 사람에게 빛이 노출될 경우는 안전규정상 class 3a까지 가능하다. (a). In the event of light exposure to humans, up to class 3a is a safety rule.
(b). 빛을 집광(collimation)시켜 버리면 일반적인 사용 레이저는 위험도가 급격히 증가하게 된다.(b). By collimating light, the danger of a common laser is rapidly increased.
(c). 따라서 레이저 광선을 집광시켜서 오픈 필드에서 통신을 하는 경우에는 최저 출력의 레이저 소스(source)를 이용해야 한다.(c). Therefore, when concentrating the laser beam to communicate in the open field, the laser source of the lowest power should be used.
(d). 하지만 최저 출력에 따른 수신단 센서에서는 미약한 센서에 의한 신호를 감지하기가 어려우며 특히 노이즈 영향도가 급격히 높아진다.(d). However, it is difficult to detect the signal from the weak sensor in the receiver sensor according to the lowest output, especially the noise influence is sharply increased.
레이저의 출력이 작을 때 수신단에 들어오는 파워도 상당히 미약한 신호로 들어오게 되며, 또한 일반적인 레이저 광선을 수신하는 포토다이오드(photo diode) 같은 경우 최소 반응 문턱값을 가지고 있다. When the output of the laser is small, the power input to the receiving end is also a very weak signal, and in the case of a photodiode receiving a general laser beam, it has a minimum response threshold.
그러나 일상의 실내외에는 다이오드 반응 한계값 이상의 조도가 일상으로 존재하게 되며, 따라서 지속적인 조도가 존재하는 상황에서 데이터를 실은 광신호를 감지하기 위해선 일반적으로 펄스폭 변조를 사용한다. However, illuminance above the diode response limit is routinely present in indoors and outdoors. Therefore, pulse width modulation is generally used to detect optical signals carrying data in the presence of continuous illumination.
이때 펄스는 다이오드 특성에서 양자화에 의해 구분이 지어질 변화량 이상으로 입사되어야 한다. At this time, the pulse should be incident more than the amount of change to be distinguished by quantization in the diode characteristics.
하지만 일상의 조명성분에는 대부분의 주파수대에 대한 노이즈 성분을 가지고 있다. 따라서 수신단쪽에서 이러한 노이즈가 데이터 펄스 중간에 들어오게 되면 사실상 데이터 유실을 유발하게 된다.But everyday lighting components have noise components for most frequencies. Therefore, if the noise enters the middle of the data pulse at the receiving end, it actually causes data loss.
본 발명은 발사되는 레이저 광선의 출력 파워를 낮추도록 하여 레이저 사용에 관한 눈의 안전규정을 만족하도록 함에 있어서, 레이저 광선이 감지된 감지센서로부터 그 인접된 감지센서의 신호를 비교하여 데이터 펄스 중간에 들어오는 노이 즈를 찾아내어 보정하여 주도록 하므로써, 레이저 광선 신호에 실린 데이터를 정확하게 인식가능 하도록 하는 감지장치와 그 감지장치에서의 데이터 신호 처리방법을 제공하고자 한 것이다. The present invention is to lower the output power of the laser beam to be fired to satisfy the eye safety regulations for the use of the laser, by comparing the signal of the adjacent sensor sensor from the sensor sensor detected the laser beam in the middle of the data pulse The present invention aims to provide a sensing device capable of accurately recognizing data carried on a laser beam signal and a data signal processing method in the sensing device by finding and correcting an incoming noise.
본 발명은 레이저 광선에 데이터를 펄스형태로 실어 발사하는 레이저 발사수단과, 광량흡수층을 구성하여 레이저 발사수단으로부터 발사되는 레이저 광선의 출력 파워를 낮추어 주는 필터수단을 포함하는 레이저 발사장치와,The present invention provides a laser firing device comprising a laser firing means for firing data in the form of a pulse on the laser beam, and a filter means for forming a light absorbing layer to lower the output power of the laser beam emitted from the laser firing means;
상기 레이저 발사장치로부터 발사된 레이저 광선을 수신하는 수광수단과, 수광수단으로부터 수신된 레이저 광선 신호를 설정된 일정한 컷오프(cut off) 주파수 대역으로 필터링하는 대역통과필터와, 일정한 주파수 대역에 실린 펄스를 2진 데이터로 온/오프 변조하는 펄스 변조수단과, 펄스 변조수단으로부터 변조된 데이터 값을 설정하고, 인접 레이저 감지장치들로부터 취득된 데이터와의 비교를 통해 노이즈 영역을 예측하여 발생된 노이즈 데이터를 복원하는 데이터 처리수단을 포함하는 레이저 감지장치로 구성되는 것을 특징으로 하는 레이저 통신 장치로,A light receiving means for receiving the laser beam emitted from the laser firing apparatus, a band pass filter for filtering the laser beam signal received from the light receiving means into a predetermined cut off frequency band, and a pulse loaded in the constant frequency band. Sets the pulse modulation means for on / off modulation with the true data, the data value modulated from the pulse modulation means, and compares the data obtained from the adjacent laser sensing devices to predict the noise area to restore the noise data generated. In a laser communication device comprising a laser sensing device comprising a data processing means to,
구성됨을 특징으로 한다.Characterized in that configured.
그리고 이와 같은 레이저 감지장치에서 이루어지는 레이저 광선 신호 데이터 처리방법의 그 실행 과정을 설명하면 다음과 같다.And the execution process of the laser beam signal data processing method made in such a laser sensing device will be described as follows.
수신된 레이저 광선에 실린 펄스에 대하여 온/오프 데이터 변조하는 과정과, 레이저 발사장치의 송신단에서 약속된 프로토콜에 의한 실제 데이터를 알리는 데이터 송신 펄스를 인식하여 데이터 분석수행여부를 판단하는 과정, 수신된 펄스가 실 제 데이터 펄스임으로 판단되면 데이터 송신 펄스 이후 입력되는 데이터의 온 구간 타임을 설정된 데이터 변환 테이블값과 비교하여 이후에 입력되는 데이터 펄스에 대하여 데이터 값과 데이터의 구간상태(state)를 설정하는 과정과, 인접 감지장치들로부터 취득된 데이터와 비교하여 노이즈라고 예측되는 데이터의 구간 상태(state)를 설정하는 과정과, 레이저 발사장치로부터 보내진 데이터의 총 비트 수와 오프 구간의 개수를 비교하는 과정과, 동일하게 나타나지 않을 경우 상기 과정에서 노이즈라고 예측되는 구간을 복원하는 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.A process of modulating on / off data with respect to the pulse on the received laser beam, a process of determining whether to perform data analysis by recognizing a data transmission pulse that informs the actual data by the protocol promised by the transmitting end of the laser launcher; If it is determined that the pulse is an actual data pulse, the on section time of the data input after the data transmission pulse is compared with the set data conversion table value to set the data value and the section state of the data for the subsequent data pulse. A process of setting a section state of data predicted to be noise by comparing with data obtained from adjacent sensing devices, and a process of comparing the total number of bits of the data sent from the laser launching device and the number of off sections If it does not appear the same, it is expected to be noise in the process. It characterized by comprising a step of reconstructing the segment.
그리고 데이터 복원이 완료되면 데이터의 총 비트와 레이저 발사장치로부터 받기로 한 약속된 설정 데이터의 비트를 비교하여 데이터의 에러유무를 판별하는 과정을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. And when the data restoration is completed, comparing the total bits of the data with the bits of the promised set data to be received from the laser launcher to determine whether there is an error in the data.
그리고 상기 인접 감지장치들과의 데이터 비교과정에 있어서, 현재 변조된 데이터의 온 구간 영역과 인접 감지장치들의 변조된 데이터의 동일 영역을 비교하고, 변조된 데이터의 온 구간 영역에서 인접 감지장치들의 동일 영역에 온 구간이 나타나는 가를 판단하여 노이즈를 예측하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the data comparison process with the adjacent sensing devices, the on-region area of the current modulated data and the same area of the modulated data of the adjacent sensing devices are compared, and the same of the adjacent sensing devices in the on-region area of the modulated data is compared. And predicting noise by determining whether an on section appears in the region.
이와 같은 본 발명 레이저 통신 장치를 첨부된 도면을 참조하여 그 구성 및 동작을 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the configuration and operation of the laser communication device of the present invention as described above in detail as follows.
도 1에 도시된 바와 같이, As shown in FIG. 1,
레이저 광선에 데이터를 펄스형태로 실어 발사하는 레이저 발사부(110)와, 레이저 발사부(110)의 출력단에 광량 흡수층을 구성하여 레이저 발사부(110)로부터 출력되는 레이저 광선의 출력 파워를 낮추어 주는 필터부(120)를 포함하는 레이저 발사장치(100)와, Laser
상기 레이저 발사장치(100)로부터 발사된 레이저 광선의 수광부(210)와, 수광부(210)로부터 수신된 레이저 광선 신호를 설정된 일정한 주파수 대역(38㎑)으로 필터링하는 대역통과필터(BPF ; Band Pass Filter)(220)와, 일정한 주파수 대역에 실린 펄스(pulse)를 2진 데이터로 온/오프 변조하는 펄스 변조부(230)와, 펄스 변조부(230)로부터 변조된 데이터가 실제 데이터인지를 판별하고, 변조된 데이터 값을 설정하고, 인접 레이저 감지장치(300)로부터 취득된 데이터와의 비교를 통해 노이즈의 발생여부 및 구간을 판별하여 발생된 노이즈 데이터를 보정하는 데이터 처리부(240)를 포함하는 레이저 감지장치(200)로 구성된다Band pass filter (BPF) for filtering the
상기 데이터 처리부(240)는 펄스 변조부(230)로부터 변조된 데이터로부터 입력된 펄스가 소정의 설정된 시간동안 유지되는 데이터 송신 펄스인가를 판별하여 실제 데이터 펄스인가를 판단하는 신호검사부(241)와, 신호검사부(241)로부터 이후의 데이터가 실제 데이터라고 판단되면 데이터 송신 펄스 이후 데이터에 대하여 설정된 온/오프 데이터 변환 테이블값과 비교하여 데이터값과 데이터의 구간상태값(state)을 설정하는 데이터 설정부(242)와, 인접한 레이저 감지장치(300)로부터 펄스폭 변조된 데이터를 입력받아 온 구간상태와 인접 감지장치(300)로부터 받아들인 데이터를 비교하여 노이즈를 예측하는 노이즈 예측부(243)와, 노이즈 예측부(243)에 예측된 노이즈를 정상데이터로 복원하는 복원부(244)를 포함하여 구성된다.The
그리고 레이저 발사장치(100)로부터 수신된 총 데이터의 비트와 레이저 발사장치(100)와 설정된 데이터의 총 비트를 비교하여 데이터의 에러(error)를 판단하는 데이터 에러판단부(245)를 더 포함하여 구성된다.And a data
그리고 상기 노이즈 예측부(243)는 데이터가 존재하는 온 구간 영역에서 인접한 레이저 감지장치(300)에도 동일한 온 구간이 존재한다면 이 구간을 노이즈라고 예측하도록 하여 구간 상태값을 노이즈 예측 후보로 설정하는 것을 특징으로 한다.The
첨부된 실시예에서는 동일한 구성을 갖고 있으므로, 레이저 감지장치(200) 이외의 레이저 감지장치(300) 및 그 외의 구성은 생략한다. Since the attached embodiment has the same configuration, the
이와 같은 구성을 갖는 본 발명을 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참조하여 그 동작과정을 상세히 설명하면 다음과 같다. Referring to the embodiment shown in the accompanying drawings of the present invention having such a configuration will be described in detail the operation process as follows.
레이저 발사장치(100)는 레이저 발사부(110)와 레이저 발사부(110)에서 발사되는 레이저의 출력 파워를 감소시키기 위하여 광량흡수층을 구성하는 필터부(120)가 포함되는데, 레이저 발사부(110)는 레이저광선이 일정 크기내에 주사되도록 하는 조준(collimation) 기능의 렌즈 뭉치로 구성되며,필터부(120)는 출력 파워를 낮추기 위한 에너지 손실용 투광 렌즈로 구성된다.The
이와 같은 레이저 발사장치(100)에서 발사되는 광선은 신호 변조를 통해 규정된 데이터 포맷에 맞추어 발사된다.The light beam emitted from the
이와 같이 레이저 발사장치(100)로부터 발사되는 광선은 낮은 에너지 레벨의 레이저 광선이기 때문에 노이즈에 영향을 많이 받게 된다. As such, the light beam emitted from the
따라서 한정적인 노이즈 대책이 필요하다.Therefore, limited noise countermeasures are necessary.
레이저 감지장치(200)는 피격대상인 게임의 플레이어 또는 피격물 등에 각 영역별로 다수개(n)가 구성된다.The
상기한 레이저 발사장치(100)로부터 발사되는 광선은 레이저 감지장치(200)의 수광부(210)를 통해 수신받게 된다.The light beam emitted from the
이때 수광부(210)를 통해 레이저 광선은 펄스 형태로 입력되고, 이후 대역통과필터(220)를 거치면서 38㎑ 주파수 대역이외의 주파수가 커팅(cutting)되어 도 2의 (a)에서와 같은 38㎑ 주파수대역의 펄스만이 남게 된다.At this time, the laser beam is input through the
이와 같은 펄스 신호는 펄스 변조부(230)로 입력되고, 펄스 변조부(230)에서 온/오프 데이터로 변환하여 도 2의 (b)에서와 같은 2진 데이터 파형으로 변조된다. Such a pulse signal is input to the
펄스 변조부(230)에서는 38㎑의 주파수 펄스가 소정의 설정된 시간 (Td) 동안 유지되면, 하이(high)로 전압 레벨로 올린다. In the
즉, 온 스위칭이 되며, 이후 펄스가 입력되는 온 스위칭상태를 유지하다가 펄스가 사라지면 곧바로 오프 스위칭 한다.That is, the on switching is performed, and then the on switching state in which the pulse is input is maintained, and the off switching is performed as soon as the pulse disappears.
이때 레이저 발사장치(100)에서는 약속된 프로토콜(protocol)에 의해 이후의 데이터를 송신한다는 약속의 데이터 송신 펄스(Ts; 약 10ms)를 보낸 후, 그 후 도 2의 (a)와 같은 펄스를 송신하게 된다.At this time, the
따라서 신호검사부(241)에서는 현재 입력되고 있는 데이터 펄스가 실제 데이터 인지를 데이터 송신 펄스를 인식하여 이후 데이터의 입력여부를 판단하게 되는 바, Accordingly, the
입력된 펄스가 설정된 시간(10ms)이상 입력되면, 데이터 송신 펄스(Ts)로 판별하고, 이후의 데이터 신호가 실제 데이터(Tp)임을 데이터설정부(242)로 알리게 된다. When the input pulse is input for more than the set time (10ms), it is determined as the data transmission pulse (Ts), and informs the
데이터 설정부(242)에서는 상기에서와 같은 데이터 송신 펄스 이후 입력되는 데이터 신호(Tp)에 대하여 데이터 분석을 수행하게 된다.The
상기 설정시간(Td)은 펄스가 입력될 때 순간적인 노이즈에 의한 펄스를 감안한 것이며, 데이터 송신 펄스(Ts)는 이후에 입력될 데이터가 실제 데이터(Tp)임을 알리기 위한 송신단과의 통신 프로토콜에 의해 설정된 시간들이다. The set time Td is taken into account by a pulse due to instantaneous noise when a pulse is input, and the data transmission pulse Ts is determined by a communication protocol with a transmitter for informing that data to be input later is actual data Tp. Set times.
데이터 설정부(242)에서는 도 3a,b,c는 온/오프 데이터 변환 테이블값에 따라 각 온 구간(Ton) 및 오프 구간(Toff)의 지속시간에 따라 각 데이터 값을 설정하게 되고, 각 스테이트(state)를 설정하게 된다.In the
여기서, 각 스테이트는 0.5ms 간격으로 설정된다.Here, each state is set at 0.5 ms intervals.
도 3a의 온/오프 데이터 변환 테이블 값은 송신단 즉, 레이저 발사장치(100)의 펄스폭 변조시에 데이터 압축변환시 사용되는 값으로, 데이터 노이즈를 감안하여 데이터압축과 복원에 있어 시험값에 의해 가장 적절한 값으로 설정한 것이며, 이 값에 의해 데이터를 복원하는 것이다.The on / off data conversion table value of FIG. 3A is a value used for data compression conversion at the pulse width modulation of the transmitting end, ie, the
상기와 같이 도 3a의 데이터 값을 압축하고 복원하기 위한 테이블 값은 시스템에 따라 다양한 시간으로 설정가능하다.As described above, the table values for compressing and restoring the data values of FIG. 3A may be set at various times according to the system.
온 구간(Ton)이 1ms 이고, 오프 구간(Toff)이 0.5ms일 경우에는 데이터를 '0'으로 복원하고, 온 구간(Ton)이 2.5ms 이일 경우에는 '1'로 그 값을 설정한다.If the on section Ton is 1ms and the off section Toff is 0.5ms, the data is restored to '0', and when the on section Ton is 2.5ms or less, the value is set to '1'.
이후 노이즈 예측부(243)에서는 인접 레이저 감지장치(300)의 펄스 변조부(330)으로부터 온/오프 변조된 데이터(Dp)를 입력받아 비교하여 설정된 데이터로부터 노이즈를 예측하게 된다.Thereafter, the
여기서 광센서에 입사되는 노이즈는 자연광에 의한 것이고 일반적으로 자연광 노이즈는 광이 입사되는 면의 전체 면적에 고르게 분포하게 되어 수신단 센서와 동일한 시간에 동일한 크기만큼 일정거리 떨어진 다른 센서에도 입력된다.Here, the noise incident on the light sensor is caused by natural light. In general, the natural light noise is distributed evenly over the entire area of the light incident surface, and is input to other sensors spaced apart by the same size at the same time as the receiving sensor.
따라서 동일하게 각 레이저 감지장치들에게 데이터가 수신되었다면 이는 노이즈라고 생각할 수 있으므로, 인접 레이저 감지장치들과의 데이터를 비교하여 데이터를 복원하도록 하는 것이다.Therefore, if data is received by each laser sensing device in the same manner, it can be considered as noise, so that the data is restored by comparing the data with adjacent laser sensing devices.
예를 들면 도 4의 a에서와 같은 데이터를 얻었을 경우 데이터 설정부(242)에서 온 구간이 2.5ms이고, 오프 구간이 0.5ms이므로, 데이터 값을 1 비트로 설정하고, 온 구간에 대해서 스테이트를 하이(high)로 설정할 것이다.For example, when data as shown in a of FIG. 4 is obtained, since the on section is 2.5 ms and the off section is 0.5 ms, the
이때 도 4의 (b)에서와 같이, 도 4의 (a)에 나타난 온 구간에 동일하게 인접 레이저 감지장치(300)에도 온 구간이 존재하게 된다면, 노이즈 예측부(243)에서는 스테이트를 'Z' 스테이트로 온 구간에 대하여 설정하게 된다.At this time, as shown in (b) of FIG. 4, if the on section also exists in the adjacent
전자적 노이즈 같은 경우는 온 상황을 오프로 만드는 노이즈가 발생할 수 있지만, 빛의 경우는 전압상쇄 같은, 즉 온을 오프로 만드는 현상을 발생시키지 못하므로, 노이즈 예측부(243)에서 온 구간에 대해서 노이즈라고 예측하게 되는 것이다.In the case of electronic noise, noise may be generated to turn off the on-state. However, in the case of light, noise may not occur such as voltage canceling, that is, a phenomenon of turning on off. Will be predicted.
상기와 같은 동작을 전 데이터에 대하여 예를 들어 총 32bit라면 32bit 전 데이터에 대하여 인접 레이저 감지장치와의 비교를 통해 노이즈라고 생각되는 구간을 노이즈후보 구간(Z)으로 설정하여 나중에 노이즈를 복원할 수 있도록 한다.If the above operation is performed on all data, for example, 32 bits in total, the section considered to be noise as the noise candidate section Z can be restored later by comparing the 32-bit data to the adjacent laser sensing device. Make sure
이를 다시 설명하면 데이터 값을 설정함에 있어서, 데이터가 실린 온 구간에 대하여 인접된 레이저 감지장치중 어느 하나라도 온 구간이 존재한다면 노이즈 예측후보로 설정되는 것이다.In other words, in setting the data value, if any one of the laser detection apparatuses adjacent to the on-interval on which the data is loaded exists, the noise prediction candidate is set.
본 발명의 실시예의 설명에서는 레이저 감지장치(300)만을 예로 하였지만, 레이저 감지장치(200)의 인접된 모든 레이저 감지장치(300) 또는 그 일부가 될 수 있다.In the description of the embodiment of the present invention, only the
이후 복원부(244)에서는 총 데이터의 비트 수와 오프 구간의 개수를 비교한다.The
이는 데이터의 비트 수와 오프 구간의 개수는 동일해야 하므로, 32 비트인 데이터 인 경우에는 오프 구간도 32개여야 하는 데, 오프 구간이 데이터 비트 수와 다르다면 이는 노이즈의 영향이기 때문이다.This is because the number of bits of the data and the number of off periods must be the same. Therefore, in the case of 32-bit data, the number of off periods must also be 32. This is because if the off period is different from the number of data bits, this is an effect of noise.
오프구간의 개수가 데이터 비트 수보다 부족하다면 앞서 노이즈 예측부(243)에서 설정한 Z 스테이트를 오프 구간으로 설정하여 데이터를 복원한다.If the number of off sections is less than the number of data bits, the Z state previously set by the
데이터 0비트는 데이터 1비트의 절반값이며, 따라서 오프 구간이 발생할 수 있는 위치는 정해져 있으므로, 상기 도 4의 (a)에서 Z 스테이트중 오프 구간의 위치의 온 구간을 오프 영역으로 변경하여 주게 되면, 도 4의 (c)에서와 같은 파형이 된다.Since the
따라서 데이터 값은 1비트에서 0비트와 0비트가 되므로 부족한 데이터 비트 수만큼 오프 구간이 생성된다.Therefore, since the data value becomes 1 bit from 0 bit and 0 bit, an off period is generated by the number of insufficient data bits.
즉 이의 예에서와 같이 실제 도 4의 (c)에서 오프구간으로 변경된 영역은 도 4의 (a)에서는 노이즈에 의해 실제 데이터가 없는 부분임에도 노이즈가 데이터로 작용하여 나타난 것이므로, 복원부(244)에서는 이를 다시 오프 영역으로 변환하여 데이터를 복원하게 되는 것이다.That is, as shown in the example of FIG. 4C, the area changed to the off section is shown as the noise acts as data even though the portion of FIG. 4A does not have actual data due to noise. Will restore the data by converting it back off area.
이때 데이터의 에러 발생으로 인하여 약속된 총 데이터 비트가 입력되지 못하는 경우가 발생할 수 있다.In this case, the total promised data bits may not be input due to data error.
데이터 에러 판단부(245)에서는 데이터 복원이 완료되면 레이저 발사장치(100)로부터 받아들인 총 데이터의 비트 수와 레이저 발사장치(100)로부터 받아들여야 할 데이터의 비트 수를 비교하여 완전한 데이터인가를 판단하게 된다.The data
여기서 레이저 발사장치(100)로부터 받아들여야 할 데이터의 비트는 미리 사전에 설정된 시스템 설정사항이다.Here, the bits of data to be received from the
이때 데이터의 비트 수가 동일하게 나타나지 않게 되면, 데이터의 에러라고 판단하여 처리하게 된다.If the number of bits of the data does not appear the same, it is determined that the data is an error and processed.
이와 같은 경우는 전자파에 의한 노이즈 등에 의해 데이터가 회손되는 경우이며, 이러한 경우 전체 데이터의 복원이 불가능하다고 판단하여 데이터 에러로 처리하게 된다. In such a case, data is corrupted due to noise caused by electromagnetic waves or the like. In this case, it is determined that the restoration of the entire data is impossible, and the data is processed as a data error.
이상에서와 같은 본 발명을 적용하면, 레이저 광통신을 수행함에 있어서, 출력 파워를 낮춘 상태의 미약한 신호에서 데이터 펄스에 실린 노이즈를 예측하여 올 바른 데이터의 복원이 가능하도록 하므로서, 정확한 데이터의 취득이 가능하다.Application of the present invention as described above, in performing the laser optical communication, it is possible to recover the correct data by predicting the noise carried in the data pulse in the weak signal with the output power lowered state, it is possible to obtain accurate data It is possible.
따라서 이와 같은 본 발명을 안전규정을 만족해야하는 서바이벌 게임과 같은 모의 교전 게임, 훈련 등에 적용함에 있어, 눈의 안전규정을 만족시키면서도 레이저에 실린 게임에 필요한 정보의 전달이 정확하게 이루어질 수 있어, 게임의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.Therefore, in applying the present invention to simulation games, training, and the like, such as survival games that must satisfy the safety regulations, the information required for the game on the laser can be accurately delivered while satisfying the safety regulations of the eyes, the reliability of the game Can improve.
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