KR101589733B1 - 위치파악기능이 구비된 냉장 보관 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 위치파악기능을 구비하여 하우징 내 보관 대상의 위치를 정확하게 파악하고, 이를 통해 사용자에게 보관 관리 용이성을 제공하고자 하는 위치파악기능이 구비된 냉장 보관 시스템에 관한 것으로,
수용공간을 구비한 하우징과, 상기 수용공간에 내장되고 보관 대상을 보관하는 보관용기와, 상기 보관용기에 부착된 송신태그, 상기 하우징의 내면에 부착된 다수의 수신태그 및 상기 수용공간에 구비되고 상기 송신태그 및 수신태그와 통신하는 제어부를 포함하는 위치파악수단을 포함하되, 상기 송신태그 및 수신태그는 IC 태그로 이루어지고, 상기 제어부는 상기 송신태그로부터 발신되어 각 수신태그로 수신된 신호의 세기를 계산하여 상기 송신태그의 위치를 계산하는 것을 특징으로 한다.

Description

위치파악기능이 구비된 냉장 보관 시스템{COLD STORAGE SYSTEM}

본 발명은 냉장고로 대표되는 냉장 보관 시스템에 관한 것으로,

보다 상세하게는 위치파악기능을 구비하여 하우징 내 보관 대상의 위치를 정확하게 파악하고, 이를 통해 사용자에게 보관 관리 용이성을 제공하고자 하는 위치파악기능이 구비된 냉장 보관 시스템에 관한 것이다.

냉장고로 대표되는 냉장 보관 시스템은 일정시간 동안 냉각을 반복 실시하면서 내부에 보관된 다양한 물품(보관 대상)들을 저온 상태로 유지하여 부패를 막는다.

이러한 냉장고에는 다양한 물품들이 보관되기 때문에 일정 기간이 경과하면 어떤 물품이 어느 위치에 보관되어 있는 지 모두 기억하는 것은 무리가 있다.

이 때문에 일부 사용자는 냉장고 목록을 작성하기도 하지만, 일일이 수기로 작성해야 하는 불편함이 있고, 또한 어느 위치에 보관 되어 있는지 일일이 기록해야 하는 불편함이 있다.

이를 해결하기 위해 냉장고 내부에 각 종 태그를 부착하여 상호 간의 신호 전송을 통해 위치를 확인하는 기술의 필요성이 재고된다.

특히 근거리 고주파 통신을 이용한 냉장고에 관한 종래의 기술로, 등록특허 제10-1400730호 (2014년05월22일) [지능형 냉장고 및 지능형 냉장고를 제어하는 방법](이하 종래기술)이 있는데, 종래기술에는 사용자를 자동으로 인식하여 사용자에 따라 적합한 동작을 자동으로 수행하는 냉장고 및 이를 제어하는 방법을 제시하고, 이를 위해 복수의 RFID 태그 및 리더를 구비하고 있다.

그러나 종래기술에서 사용된 RFID 태그 및 리더는 냉장고의 음식물에 관한 정보를 저장하고 이를 전송하는 구성으로, 미리 설정된 위치에 음식물을 보관하지 않는 이상 각 음식물의 정확한 위치를 판독하기에는 어려움이 따른다.

따라서 냉장고 내의 보관 대상에 대한 보다 정확한 위치 탐색이 가능한 기술의 필요성이 재고되는 바이다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로,

보관용기에 부착된 송신태그로부터 하우징 내면에 부착된 수신태그로 전송되는 신호의 세기를 측정하여 하우징 내 보관 대상의 위치를 정확하게 파악하고, 이를 통해 사용자에게 보관 관리 용이성을 제공하고자 하는 것을 목적으로 한다.

또한 송신태그 및 수신태그를 방향성 안테나로 구성함과 더불어 보다 정확한 위치측정기능을 제시하여 하우징 내 보관 대상의 위치를 보다 정확하게 파악할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

아울러 전파흡수시트를 구비하여 위치파악기능을 저해하는 노이즈를 차단하여 오차 및 오작동을 줄이고, 이를 통해 정확한 위치파악기능을 수행할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 갖는 본 발명은

수용공간을 구비한 하우징과, 상기 수용공간에 내장되고 보관 대상을 보관하는 보관용기와, 상기 보관용기에 부착된 송신태그, 상기 하우징의 내면에 부착된 다수의 수신태그 및 상기 수용공간에 구비되고 상기 송신태그 및 수신태그와 통신하는 제어부를 포함하는 위치파악수단을 포함하되, 상기 송신태그 및 수신태그는 IC 태그로 이루어지고, 상기 제어부는 상기 송신태그로부터 발신되어 각 수신태그로 수신된 신호의 세기를 계산하여 상기 송신태그의 위치를 계산하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 송신태그 및 수신태그는 방향성 안테나로 이루어지고, 상기 송신태그의 위치는 다음 함수식

에서 Er 값을 최소로 하는 x, y, z 좌표 값을 갖되,

상기 함수식에서,

는 상기 송신태그의 위치 좌표 값이고,

는 상기 송신태그의 방향 값이고, a는 송신 안테나의 개별적 특성에 따른 효율 값이고,

는 i번 째 수신태그로 수신된 신호의 세기이고,

는 수신태그의 위치 값이고,

는 수신태그의 방향 값인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 송신태그 및 수신태그는 전파흡수시트가 구비된 것을 특징으로 한다.

상기 구성 및 특징을 구비한 본 발명은

하우징 내 보관 대상의 위치를 정확하게 파악하고, 이를 통해 사용자에게 보관 관리 용이성을 제공할 수 있고, 또한 그 위치파악기능에 오차를 최소화하고, 나아가 오차 및 오작동을 줄임으로써 정확한 위치파악기능을 수행할 수 있도록 하는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 하우징을 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 내부를 대략적으로 도시한 구조도.
도 3은 보관용기에 대한 실시예.
도 4는 본 발명의 위치파악기능에 대한 설명도.
도 5는 본 발명의 위치파악기능에 대한 알고리즘.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.

또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 명세서에서 기재한 ~제1~, ~제2~ 등은 서로 다른 구성 요소들임을 구분하기 위해서 지칭할 것일 뿐, 제조된 순서에 구애받지 않는 것이며, 발명의 상세한 설명과 청구범위에서 그 명칭이 일치하지 않을 수 있다.

본 발명은 냉장고로 대표되는 냉장 보관 시스템에 관한 것으로, 특히 위치파악기능을 구비하여 하우징(1) 내 보관 대상의 위치를 정확하게 파악하고, 이를 통해 사용자에게 보관 관리 용이성을 제공하고자 하는 위치파악기능이 구비된 냉장 보관 시스템에 관한 것이다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 위치파악기능이 구비된 냉장 보관 시스템(이하 본 시스템)에 대해 보다 상세하게 설명하기로 한다.

아울러 냉장 보관을 위한 장치로는 냉장고가 가장 대표적이면서도 일반적이기 때문에, 본 명세서에서 냉장 보관을 위한 하우징(1)은 냉장고의 하우징(1)으로 이해하는 것도 무방할 것이나, 본 발명의 권리범위를 해석함에 있어 제한을 두는 요소로 작용하여서는 안 될 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예로, 하우징(1)(냉장고)의 외형을 도시한 도면이다. 또한 도 2는 하우징(1) 내부를 대략적으로 도시한 도면이다. 도 1 및 도 2를 통해, 본 시스템의 구성을 확인할 수 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 시스템은 하우징(1), 보관용기(2) 및 위치파악수단(3)을 포함하여 이루어진다.

먼저 하우징(1)은 외부로부터 대상을 보호하는 구성으로, 수용공간(10)을 구비하여 보관 대상을 수용하는데, 특히 냉장 기능을 위해 수용공간(10)의 내부 온도는 냉장 보관하기에 적정한 온도를 갖는 것이 바람직할 것이다. 아울러 수용공간(10)은 냉장고의 냉장실(11)일 수도 있으나, 냉동실(13)도 이에 해당할 수 있다.

다음으로 보관용기(2)는 보관 대상을 수용하고, 하우징(1) 내 수용공간(10)에 내장되는 구성이다.

상기한 하우징(1) 및 보관용기(2)는 일반적인 냉장고를 통해 구현할 수 있는 냉장 보관 시스템에 불과하다.

본 발명은 위치파악기능을 구비하여 하우징(1) 내 보관 대상의 위치를 정확하게 파악하고, 이를 통해 사용자의 보관 관리 용이성을 제공하고자 하는 것을 목적으로 하는데, 이를 위해 본 시스템은 보관 대상의 위치를 정확하게 파악할 수 있도록 위치파악수단(3)을 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 핵심 특징인 위치파악수단(3)은 보관용기(2)에 부착된 송신태그(31), 하우징(1)의 내면에 부착된 다수의 수신태그(33) 및 수용공간(10)에 구비되고 송신태그(31) 및 수신태그(33)와 통신하는 제어부(35)를 포함하여 이루어진다.

이러한 송신태그(31) 및 수신태그(33)는 제어부(35)로부터 무선으로 전력을 공급받는 것이 바람직하고, 냉장고의 크기를 고려할 때 송신태그(31) 및 수신태그(33) 그리고 제어부(35) 간의 통신은 근거리 고주파 통신으로 이루어지는 것이 보다 바람직할 것이다. 따라서 송신태그(31) 및 수신태그(33)는 근거리 고주파 통신을 사용하기 위해 IC 태그로 이루어지는 것이 바람직할 것이다.

이러한 IC태그를 활용하여, 위치파악수단(3)의 제어부(35)는 송신태그(31)로부터 발신되어 각 수신태그(33)로 수신된 신호의 세기를 계산하여 송신태그(31)의 위치를 계산하는데, 도 2에서는 이 제어부(35)가 하우징(1) 내 수용공간(10)에 구비된 것을 확인할 수 있다.

이러한 구성을 갖는 위치파악수단(3)을 통해, 보관용기(2)에 부착된 송신 태그의 위치를 추적함으로써 확인하고자 하는 보관 대상이 보관된 보관용기(2)의 위치를 확인할 수 있다.

한편, 도 2에서는 추가적으로 전파흡수시트(4)의 실시를 확인할 수 있는데, 이러한 전파흡수시트(4)는 외부 요인에 의한 오작동을 방지할 수 있도록 구비되는 것으로, 각 태그에 구비될 수도 있고, 하우징(1) 내면에 구비될 수도 있다.

그러나 어떠한 실시를 예로 들어도 전파흡수시트(4)는 송신태그(31) 및 수신태그(33)의 전파 노이즈를 방지하는 구성인 바, 송신태그(31) 및 수신태그(33)는 전파흡수시트(4)가 구비된 것으로 해석되는 것이 가장 바람직할 것이다.

한편, 도 3에는 보관용기(2) 및 이에 부착된 송신태그(31)의 다양한 실시가 도시되어 있다.

도 3 [A]에는 일반 용기(21)로 이루어진 보관용기(2)와, 일반 용기(21)의 뚜껑에 부착된 송신태그(31)의 실시가 도시되어 있다.

또한 도 3 [B]에는 파, 당근과 같은 야채를 묶어주는 밴드(22)로 이루어진 보관용기(2)와, 밴드(22)에 부착된 송신태그(31)의 실시가 도시되어 있다.

아울러 도 3 [C]에는 상자(23)로 이루어진 보관용기(2)와, 상자(23) 일면에 부착된 송신태그(31)의 실시가 도시되어 있다.

나아가 도 3 [D]에는 비닐 팩(24)으로 이루어진 보관용기(2)와, 비닐 팩(24)의 일면에 부착된 송신태그(31)의 실시가 도시되어 있다.

따라서 도 3에서 확인 가능하듯 본 발명에서 보관용기(2)는 일반적인 의미의 ‘용기’의 차원을 넘어 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 송신태그(31) 역시 다양한 형태의 보관용기(2)에 맞추어 구비될 수 있는 것이다.

상기한 위치파악수단(3)의 송신태그(31) 및 수신태그(33)는 방향성 안테나로 이루어지는데, 도 4 및 도 5에는 수신태그(33) 및 송신태그(31)를 활용한 위치파악기능에 대한 구체적인 실시예를 도시하고 있다. 도 4는 위치파악수단(3)에 관한 설명도이고, 도 5는 위차파악수단을 통한 보관 대상 위치 확인에 관한 알고리즘이다.

도 4 [A]는 방향성 안테나의 신호 분포도이고, 도 4 [B]는 거리에 따른 신호의 새기를 도시한 그래프이고, 도 4 [C]는 송신태그(31)와 수신태그(33) 간의 신호 전송을 도식화한 그림이다.

도 4를 참고하면, 송신태그(31)의 위치는 다음 함수식

에서 Er 값을 최소로 하는 x, y, z 좌표 값을 갖는 것을 특징으로 한다.

상기 함수식에서,

는 상기 송신태그(31)의 위치 좌표 값이고,

는 상기 송신태그(31)의 방향 값이고, a는 송신 안테나의 개별적 특성에 따른 효율 값이고,

는 i번 째 수신태그(33)로 수신된 신호의 세기이고,

는 수신태그(33)의 위치 값이고,

는 수신태그(33)의 방향 값을 의미한다.

이하 상기 함수식의 구체적이 도출 과정을 설명하기로 한다.

도 4 [A]와 도 4 [B]의 그래프에 나타난 것처럼, z성분을 삭제하여 3차원을 2차원으로 줄여주어 설명의 용이성을 확보한다. 그러나 근본적인 원리는 변경되지 않기 때문에 보다 쉽게 3차원으로 확장할 수 있다.

방향성 안테나의 위치를 탐색하기 위해, 먼저 발생하는 라디오파(송신태그(31) 및 수신태그(33) 간의 전파)의 세기에 관한 함수를 정의하는데, 도 4 [A] 및 도 4 [B]를 참고하면 라디오파의 세기는

로 정의될 수 있다. 여기에서 (x,y)는 공간의 검출 위치이고, (x0,y0)는 방향성 안테나의 위치이고, (dx,dy)는 안테나의 방향을 기술하는 단위벡터이다.

따라서 임의의 지점에서 라디오파의 순간 세기를 구하기 위해 편미분을 취해주면, 세기의 함수 (ix,iy)는 다음과 같이 정의된다.

따라서 (x,y) 상의 세기 벡터 (Ix, Iy) 는 다음과 같이 정의될 수 있다.

수신 안테나(수신태그(33)) 또한 방향성을 가지며, 수신 안테나의 위치, 방향 등에 의한 민감성이 존재하는데, 이러한 민감성은 라디오파의 방향 및 안테나의 방향에만 의존하고, 이에 민감성 함수(khi)는

로 기술될 수 있다.

따라서 수신 안테나의 세기 IR은 다음 식에 의해 주어진다.

다음으로 역 문제를 해결한다.

도 4 [C]의 그림을 참고하면, 여기에서 i번째 수신 안테나(수신태그(33))의 위치 및 방향인

는 고정되어 있다.

이를 이용하면, 송신 안테나(송신태그(31))의 위치를 발견하기 위한 추정 오차 함수를 다음과 같이 정의할 수 있다.

일 실시예로, 상기 추정 오차 함수를 이용하여 송신태그(31)의 위치를 찾는 방법에 대한 알고리즘이 도 5에 도시되어 있다.

도 5와 같이 위치가 (x1,y1)=(0,0), 즉 시스템의 중심 (dx1,dy1)=(0,1)로부터 IC태그의 위치 및 방향을 찾기 위한 제1단계에 있어서, (dx,dy) 및 a를 가변시킴으로써 추정 오차 함수 Er의 최솟값을 탐색한다. 추정 오차 함수 Er을 최소로 하는 (dx, dy) 및 a 값을 (dx2,dy2) 및 a2라 하면, 이들은 IC태그가 위치 (0,0) 상에 있다는 조건 하에서 가장 근접한 방향으로 해석된다.

제2단계는 (dx2,dy2) 값 하에서 IC태그의 위치 (x,y)를 판정하는 단계다. 이 단계에서 (x1,y1) 및 a1로부터 (x,y) 및 a를 이동함으로써, Er값은 (x2)(y2) 및 a1`에서 최소가 된다. 이에 (x2,y2) 및 (dx2,dy2)은 (x1,y1) 및 (dx1,dy1)보다 IC 태그의 실제 위치 및 방향에 더 가깝다.

상기 두 단계를 n회 반복함으로써 시퀀스 (x0,y0),…,(xn,yn)과 (dx0,dy0),…,(dxn,dyn)이 얻어진다.

오차에 대한 여유를 위해 임계치(근삿값, truncation) e를 설정하면,

, 즉 임계치 이하가 되는 값을 갖도록 하는 (xn,yn)에 있는 것으로 판단한다.

상기와 같은 방법을 본 시스템에 적용하여 송신태그(31)의 위치를 확인함으로써 보관 대상을 수용하고 있는 보관용기(2)의 위치를 확인할 수 있고, 이를 통한 적절한 보관 대상의 관리가 이루어질 수 있으나,

본 발명은 보관 대상의 위치를 확인하는 기술에 대한 제시를 할 뿐, 본 발명을 통한 다양한 치환 실시는 당업자에 의하여 이루어질 수 있으며, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1: 하우징 2: 보관용기
3: 위치파악수단 4: 전파흡수시트

Claims (3)

1. 수용공간을 구비한 하우징;
   상기 수용공간에 내장되고 보관 대상을 보관하는 보관용기;
   상기 보관용기에 부착된 송신태그, 상기 하우징의 내면에 부착된 다수의 수신태그 및 상기 수용공간에 구비되고 상기 송신태그 및 수신태그와 통신하는 제어부를 포함하는 위치파악수단;
   을 포함하되,
   상기 송신태그 및 수신태그는 IC 태그로 이루어지고,
   상기 제어부는 상기 송신태그로부터 발신되어 각 수신태그로 수신된 신호의 세기를 계산하여 상기 송신태그의 위치를 계산하고,
   
   상기 송신태그 및 수신태그는 방향성 안테나로 이루어지고,
   상기 송신태그의 위치는 다음 함수식
   

   

   
   에서 Er 값을 최소로 하는 x, y, z 좌표 값을 갖되,
   상기 함수식에서,
   

   

   는 상기 송신태그의 위치 좌표 값이고,
   

   

   는 상기 송신태그의 방향 값이고,
   a는 송신 안테나의 개별적 특성에 따른 효율 값이고,
   

   

   는 i번 째 수신태그로 수신된 신호의 세기이고,
   

   

   는 수신태그의 위치 값이고,
   

   

   는 수신태그의 방향 값이고,
   
   상기 함수식에서 Er 값을 최소로 하는 x, y, z 좌표 값을 도출하는 방법(z에 관한 변수는 생략)은
   (x1,y1)=(0,0), (dx1,dy1)=(0,1)인 중심으로부터 (dx,dy) 및 a를 가변시킴으로써 추정 오차 함수 Er을 최소로 하는 (dx2,dy2) 및 a2를 구하는 제1단계 및
   (x1,y1) 및 a1로부터 (x,y) 및 a를 이동함으로써, Er값을 최소로 하는 (x2)(y2) 및 a1`을 구하는 제2단계를 포함하여,
   상기 두 단계를 n회 반복함으로써 시퀀스 (x0,y0),…,(xn,yn)과 (dx0,dy0),…,(dxn,dyn)를 얻고. 다음 식
   

   

   (e = 임계치)
   을 만족하는 (xn,yn)을 송신태그의 위치로 결정하는 것을 특징으로 하는 냉장 보관 시스템.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 송신태그 및 수신태그는 전파흡수시트가 구비된 것을 특징으로 하는 냉장 보관 시스템.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 보관용기는 일반 용기, 밴드, 상자, 비닐 팩 중 어느 하나로 이루어지고,
   상기 송신태그는 상기 일반 용기 뚜껑에 부착되거나 또는 상기 밴드의 일측에 부착되거나 또는 상기 상자의 일면에 부착되거나 또는 상기 비닐 팩의 일면에 부착되는 것을 특징으로 하는 냉장 보관 시스템.

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