KR101607100B1 - 표면탄성파 태그 및 스마트 단말기를 사용한 실시간 위치 추적 방법 - Google Patents

표면탄성파 태그 및 스마트 단말기를 사용한 실시간 위치 추적 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 표면탄성파(SAW) 태그 및 스마트 단말기를 사용한 실시간 위치 추적 방법에 관한 것으로, 보다 상세히는, 노드는 PN code를 이용하여 첩(Chirp) 신호를 SAW 태그로 전송하고 SAW 태그로부터 SAW 태그 신호를 수신하여 SAW 태그 거리를 계산하고, AP는 노드들로부터 수집된 SAW 태그 거리 값들을 이용하여 SAW 태그 위치 값을 구하고, 스마트 단말기는 AP로부터 SAW 태그의 위치 값을 수신하여 디스플레이하는, 3차원 위치측정이 가능한 SAW 태그 및 스마트 단말기를 사용한 실시간 위치 추적 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시간 위치 추적 방법은, 스마트 단말기와 AP의 사이가 블루투스 신호로 연결되었는 지 여부를 판단하고, 만약 연결되지 않았다면, 스마트 단말기와 AP를 블루투스 페어링을 하여, 블루투스를 연결하는, 블루투스 페어링 단계; 사용자가 계속모드와 단일모드 중 하나를 디스플레이 모드로 설정한, 디스플레이 모드의 설정값을 스마트 단말기가 수신하는 디스플레이 모드 설정값 수신단계; 디스플레이 모드 설정값 수신단계에서 설정된 디스플레이 모드가 계속모드일 경우, 갱신 버튼이 눌려져 갱신 터치값이 입력되면, 계속모드 프로그램을 실행하는 계속모드 앱 실행단계; 계속모드 앱 실행단계 후, 스마트 단말기는 AP로 쿼리를 전송하게 되고, AP는 노드들로부터 수신된 SAW 태그 거리값을 수신하여 SAW 태그 위치를 연산하고, SAW 태그 위치값을 스마트 단말기로 전송하는, 계속모드 데이터 수집단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

표면탄성파 태그 및 스마트 단말기를 사용한 실시간 위치 추적 방법{Real time location method using SAW tag and smart pad}
본 발명은 표면탄성파(이하, SAW라함) 태그 및 스마트 단말기를 사용한 실시간 위치 추적 방법에 관한 것으로, 보다 상세히는, 노드는 PN code를 이용하여 첩(Chirp) 신호를 SAW 태그로 전송하고 SAW 태그로부터 SAW 태그 신호를 수신하여 SAW 태그 거리를 계산하고, AP는 노드들로부터 수집된 SAW 태그 거리 값들을 이용하여 SAW 태그 위치 값을 구하고, 스마트 단말기는 AP로부터 SAW 태그의 위치 값을 수신하여 디스플레이하는, 3차원 위치측정이 가능한 SAW 태그 및 스마트 단말기를 사용한 실시간 위치 추적 방법에 관한 것이다.
실시간 위치 추적시스템(Real Time Location System, RTLS)은 근거리 및 실내와 같은 제한된 공간에서의 위치확인 및 위치추적 서비스를 말한다. 일반적으로, 실시간 위치 추적 시스템은 RFID를 활용하는 것으로, 무선 신호를 사용해서 태그가 부착된 객체에 전파를 보내 수신되는 위치를 실시간 제공한다,
기존의 태그는 액티브 소자를 이용하므로, 전원을 사용하는 문제와 소형화에 상당한 제약이 따르고 있다. 이러한 문제점들을 해결하기 위해 SAW 디바이스를 이용한 태그에 대한 연구개발이 국내외에서 국지적으로 이루어지고 있으나, 대부분 현재 태그의 유무만 확인할 수 있는 정도이다. 이러한 문제를 해결하기 위해 SAW 디바이스를 중계기로 사용하여 해결가능하다.
SAW 디바이스는 회로의 간략화, 무조정화 등 설계상의 장점 및 반도체 공정을 이용하여 대량생산이 가능하다는 장점 때문에 그 적용분야가 점차 증가되고 있다.
현재 RFID와 관련된 하드웨어 업체들은 초소형, 초저가의 태그를 구현하기 위한 기술개발에 집중하고 있다. SAW 태그의 경우, CMOS 공정을 이용한 태그와 비교하여 간단한 제작 공정으로 인하여 가격이 감소하고, 능동 태그와는 달리 DC전원이 필요 없고 열잡음에 강하고 응답속도가 빠르며, 영하 100도에서 영상 200도까지에서 태그를 사용할 수 있으며, 높은 안정성을 가진다. 온도에 따라 SAW 태그의 중심주파수가 변하는 현상을 이용하거나 반사판 사이의 거리변화에 따른 시간차를 측정하는 방법을 활용하여 극저온이나 고온의 센서 개발에 활용할 수 있어 활용도가 높은 방식이다.
또한, 최근들어와 스마트 폰 또는 스마트 패드가 널리 애용되고 있다. 따라서 스마트 단말기에 실시간적으로 3차원 위치 측정 결과를 디스플레이하는 실시간 위치 추적 방법이 요망된다.
그러므로, 본 발명은 SAW 태그 및 스마트 단말기를 사용한 실시간 위치 추적 방법을 제안한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, SAW 태그 및 스마트 단말기를 이용하여 3차원 위치 측정을 하는 실시간 위치 추적 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 노드는 PN code를 이용하여 첩(Chirp) 신호를 SAW 태그로 전송하고 SAW 태그로부터 SAW 태그 신호를 수신하여 SAW 태그 거리를 계산하고, AP는 노드들로부터 수집된 SAW 태그 거리 값들을 이용하여 SAW 태그 위치 값을 구하고, 스마트 단말기는 AP로부터 SAW 태그의 위치 값을 수신하여 디스플레이하는, 3차원 위치측정이 가능한 SAW 태그 및 스마트 단말기를 사용한 실시간 위치 추적 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, SAW 태그 및 스마트 단말기를 이용하여 위치 측정을 하며, 스마트 단말기는, 수신된 SAW 태그 위치의 값을 디스플레이부에 나타내되, 축소된 측정 스테이션의 이미지를 나타내고, 상기 측정 스테이션의 이미지내에, 태그 이미지를 나타내도록 이루어진, 실시간 위치 추적 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기위해, 본 발명의 실시간 위치 추적 방법은, 노드는 PN코드를 이용한 첩(Chirp) 신호를 SAW(표면탄성파) 태그로 무선 전송하고, SAW 태그로부터 SAW 태그 신호를 무선 수신하며, SAW 태그 신호를 이용하여 SAW 태그와의 거리인, SAW 태그 거리를 계산하는, 거리계산 단계; 노드는 AP(Access Point)로부터 SAW 태그의 거리에 대한 쿼리가 수신되면, 거리계산 단계에서 계산된 SAW 태그 거리 값을 지그비 통신을 통하여 AP로 전송하는, SAW태그 거리값 전송단계; AP는 다수 노드로부터 수집된 SAW 태그 거리 값들을 이용하여 SAW 태그 위치 값을 구하는, SAW태그 위치값 계산단계; AP는 스마트 단말기로부터 SAW 태그 위치에 대한 쿼리가 수신되면, AP는 SAW태그 위치값 계산단계에서 구한 SAW태그 위치값을 블루투스통신을 통하여 스마트 단말기로 전송하는, SAW태그 위치값 전송단계; SAW태그 위치값 전송단계에서 AP로부터 SAW 태그의 위치 값을 수신하며, 수신된 SAW 태그 위치 값을, 기설정된 계속모드와 단일모드 중 하나를 디스플레이 모드로, 스마트 단말기의 디스플레이부에 나타내는, SAW 태그 위치 표시단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로한다.
SAW 태그 위치 표시단계에서, 스마트 단말기는 수신된 SAW 태그 위치의 값을 디스플레이부에 나타내되, 축소된 측정 스테이션의 이미지를 나타내고, 상기 측정 스테이션의 이미지내에, 태그 이미지를 나타내도록 이루어진다.
SAW 태그는, PN 코드가 적용되는 SAW 태그이고, 902~928 MHz 대역의 주파수를 사용하도록 이루어지고, SAW 태그는 BPSK 방식의 신호로 변조되는 two-port 구조로 이루어진다.
또한, 본 발명은, PN code가 적용되는 SAW(표면탄성파) 태그, SAW 태그 신호를 이용하여 SAW 태그 거리를 계산하는 다수의 노드, 다수의 노드로부터 수신된 SAW 태그 거리의 값들을 이용하여 SAW 태그 위치를 추정하는 AP(Access Point), AP로부터 SAW 태그 위치의 값을 수신하여 디스플레이 하는 스마트 단말기를 포함하여 이루어지는 실시간 위치 추적 방법에 있어서, 스마트 단말기와 AP의 사이가 블루투스 신호로 연결되었는 지 여부를 판단하고, 만약 연결되지 않았다면, 스마트 단말기와 AP를 블루투스 페어링을 하여, 블루투스를 연결하는, 블루투스 페어링 단계; 사용자가 계속모드와 단일모드 중 하나를 디스플레이 모드로 설정한, 디스플레이 모드의 설정값을 스마트 단말기가 수신하는 디스플레이 모드 설정값 수신단계; 디스플레이 모드 설정값 수신단계에서 설정된 디스플레이 모드가 계속모드일 경우, 갱신 버튼이 눌려져 갱신 터치값이 입력되면, 계속모드 프로그램을 실행하는 계속모드 앱 실행단계; 계속모드 앱 실행단계 후, 스마트 단말기는 AP로 쿼리를 전송하게 되고, AP는 노드들로부터 수신된 SAW 태그 거리값을 수신하여 SAW 태그 위치를 연산하고, SAW 태그 위치값을 스마트 단말기로 전송하는, 계속모드 데이터 수집단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시간 위치 추적 방법은 디스플레이 모드 설정값 수신단계에서 설정된 디스플레이 모드가 단일모드일 경우, 갱신 버튼이 눌려져 갱신 터치값이 입력되면, 단일모드 프로그램을 실행하는, 단일모드 앱 실행단계; 단일모드 앱 실행단계 후, 스마트 단말기는 AP로 쿼리를 전송하게 되고, AP는 노드들로부터 수신된 SAW 태그 거리값을 수신하여 SAW 태그 위치를 연산하고, SAW 태그 위치값을 스마트 단말기로 전송하는, 단일모드 데이터 수집단계; 데이터 프레임의 데이터가 모두 수신되었는지 여부를 판단하여, 데이터 프레임의 데이터가 모두 수신되지 않았다면, 계속모드일 경우에는 계속모드 데이터 수집단계로 돌아가며, 단일모드일 경우에는 단일모드 데이터 수집단계로 돌아가는 데이터 프레임 수신단계; 데이터 프레임 수신단계에서, 데이터 프레임의 데이터가 모두 수신되었다면, 수신된 데이터 프레임을 디스플레이하는, 디스플레이 단계;를 더 포함하여 이루어진다.
SAW태그 위치값 계산단계에서 Thomas Theory를 이용하여 3차원 위치를 측정하도록 이루어진 3차원 위치 측정 알고리즘을 이용한다.
본 발명의 실시간 위치 추적 시스템은, 압전 기판의 일측에 SAW(표면탄성파)를 생성하는 입력 IDT(Interdigital Transducer)를 구비하며, 압전 기판의 다른 일측에 출력 IDT를 구비하되, 출력 IDT는 고유의 식별코드를 나타내도록 이루어지며, PN code가 적용되는 SAW 태그; PN code로 이루어진 첩(Chirp)신호를 SAW 태그로 전송하고, SAW 태그로부터 SAW 태그 신호를 수신하고, SAW 태그 신호를 이용하여, 해당 노드에서 SAW 태그까지의 거리인, SAW 태그 거리를 계산하는 노드; 다수의 노드로부터 수신된 SAW 태그 거리의 값들을 이용하여, SAW 태그 위치를 추정하는 AP(Access Point); AP로부터 SAW 태그 위치의 값을 수신하여, 수신된 SAW 태그 위치의 값을 디스플레이부에 나타내는 스마트 단말기;를 포함하여 이루어진다.
스마트 단말기는, 수신된 SAW 태그 위치의 값을 디스플레이부에 나타내되, 축소된 측정 스테이션의 이미지를 나타내고, 상기 측정 스테이션의 이미지내에, 태그 이미지를 나타내도록 이루어진다.
노드는, SAW 태그로부터 안테나를 통해 SAW 태그 신호를 수신하고, SAW 태그 신호를 디코딩하여 복원하여, SAW 태그 신호를 노드 제어부로 전송하는, 노드 수신부; 송수신 접속 제어신호, PN코드를 생성하며, 노드 수신부로부터 SAW 태그 신호를 수신하고, SAW 태그의 거리를 계산하는, 노드 제어부; 노드 제어부로부터 수신된 송수신 접속 제어신호에 의해 시분할 듀플렉서로 단속제어 신호를 전송하고, 노드 제어부로부터 수신된 PN코드를 노드 수신부 및 노드 송신부로 전송하는, 송수신 접속제어부; 송수신 접속제어부로부터 수신된 PN코드를 인코딩하고 첩신호로 하여, SAW 태그로 안테나를 통해 송신하는, 노드 송신부; 송수신 접속제어부로부터 수신된 단속제어 신호(S/W)에 따라, 노드 수신부와 노드 송신부가 안테나와 전기적으로 연결되도록 제어하는, 시분할 듀플렉서;를 포함하여 이루어진다.
노드 수신부는 SAW 태그 신호를 진폭(I) 신호 및 위상(Q) 신호로 하여 노드 제어부로 전송한다.
노드는, AP으로부터 수신된 쿼리를 통신 인터페이스부를 통해 노드 제어부로 전송하고, 노드 제어부로부터 수신된 SAW 태그의 거리 값을 AP로 전송하는, 노드 지그비 통신부; AP로부터 수신된 신호를 노드 제어부로 전송하기 위한 신호로 변환하고, 노드 제어부로부터 수신된 신호를 AP로 전송하기 위한 신호로 변환하는, 통신 인터페이스부;를 더 포함하여 이루어진다.
노드 지그비 통신부의 동작주파수는 2.4GHz이며, 통신 인터페이스부는 UART(범용 비동기화 송수신)로 노드 제어부(310)와 연결되고, 노드 지그비 통신부와는 SPI(Serial Peripheral Interface)로 연결된다.
AP는, AP 제어부로부터 수신된 쿼리를 노드로 전송하며, 노드로부터 수신된 SAW 태그의 거리 값을 AP 제어부로 전송하는, AP 지그비 통신부; 스마트 단말기에서 수신된 쿼리를 AP 제어부로 전송하고, AP 제어부로부터 수신된 SAW 태그의 위치 값을 스마트 단말기로 전송하는, 블루투스 통신부; 노드로 보내는 쿼리를, AP 지그비 통신부로 전송하고, AP 지그비 통신부로부터 수신된 SAW 태그의 거리 값을 이용하여 위치 추정 알고리즘을 수행하여, SAW 태그의 위치를 추정하고, 스마트 단말기에서 블루투스 통신부를 통해 쿼리가 수신되면, 추정된 SAW 태그의 위치 값을 블루투스 통신부를 통해 스마트 단말기로 전송하는, AP 제어부;를 포함하여 이루어진다.
본 발명의 SAW 태그 및 스마트 단말기를 사용한 실시간 위치 추적 방법에 의하면, 노드는 PN code를 이용하여 첩 신호를 SAW 태그로 전송하고 SAW 태그로부터 SAW 태그 신호를 수신하여 SAW 태그 거리를 계산하고, AP는 노드들로부터 수집된 SAW 태그 거리 값들을 이용하여 SAW 태그 위치 값을 구하고, 스마트 단말기는 AP로부터 SAW 태그의 위치 값을 수신하여 디스플레이하여, 보다 정확하며, 보다 사용이 편리하다.
또한, 본 발명의 실시간 위치 추적 방법은 SAW 태그 및 스마트 단말기 이용하여 3차원 위치 측정하도록 이루어져, 소형, 경량화, 저 전력, 저가로 이루어진다.
또한, 본 발명은, SAW 디바이스에 ID를 부여하고 해당 ID에만 반응하는 태그를 이용하여, ID 신호의 시간 측정을 통해 근거리에서 3차원 위치 측정이 가능하다.
본 발명은 RFID와 LBS에 적용 가능하며, 물류추적, 자동차(타이어 상태 측정) 및 생산관리, 농축산물 이력관리 등에 적용가능하다.
본 발명은, SAW 태그 및 스마트 단말기를 이용하여 위치 측정을 하며, 스마트 단말기는, 수신된 SAW 태그 위치의 값을 디스플레이부에 나타내되, 축소된 측정 스테이션의 이미지를 나타내고, 상기 측정 스테이션의 이미지내에, 태그 이미지를 나타내도록 이루어진, 실시간 위치 추적 방법을 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시간 위치 추적 시스템의 구성을 개략적으로 설명하는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 SAW 태그 및 스마트 단말기를 사용한 실시간 위치 추적 방법을 개략적으로 설명하는 흐름도이다.
도 3a는 본 발명의 SAW 식별 태그의 일예이다.
도 3b는 Two-port 구조를 구비한 SAW 태그를 설명하기 위한 설명도이다.
도 4은 도 1의 노드의 구성을 설명하기 위한 블럭도이다.
도 5은 도 1의 AP의 구성을 설명하기 위한 블럭도이다.
도 6는 도 1의 스마트 단말기에 적용되는 위치 추적 시스템 어플리케이션에 대한 개략적인 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 실시간 위치 추적 시스템 어플리케이션의 아이콘의 일예와, 본 발명의 실시간 위치 추적 시스템 어플리케이션의 초기화면의 일예를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 실시간 위치 추적 시스템 어플리케이션에서 블루투스 연결 진행 시작화면의 일예를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 실시간 위치 추적 시스템 어플리케이션에서 SAW 태그 위치 디스플레이를 나타낸다.
도 10은 본 발명의 실시간 위치 추적 시스템 어플리케이션이 스마트폰 패드에 적용된 일예를 나타낸다.
도 11는 노드가 고정된 상황에서 태그의 3차원 위치 추정 시뮬레이션 가상 그림이다.
도 12는 본 발명에서 적용된 3차원 위치 측정 알고리즘 Code이다.
도 13은 도 12의 3차원 위치 측정 알고리즘의 시뮬레이션을 위한 알고리즘 블록도이다.
도 14은 도 12의 3차원 위치 측정 알고리즘을 시뮬레이션한 결과이다.
도 15은 도 12의 3차원 위치 측정 알고리즘을 MFC로 구현한 GUI 화면 모습이다.
이하, 본 발명의 SAW 태그 및 스마트 단말기를 사용한 실시간 위치 추적 방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시간 위치 추적 시스템의 구성을 개략적으로 설명하는 블록도이다.
본 발명은 다수의 노드(111 내지 114), SAW 태그(120), AP(Access Point)(130) 및 스마트 단말기(140)로 구성되어 노드(111 내지 114)의 출력을 변경하여 위치를 추적하거나 또는 SAW 태그(120)에서 출력을 변경하여 위치를 추적함으로써, SAW 태그(120)의 현 위치를 파악하는 시스템이다.
노드(111 내지 114)는 첩(Chirp) 신호를 일정 주기로 SAW 태그(120)로 전송하고, SAW 태그(120)로부터 SAW 태그 신호를 수신하며, 첩 신호 및 SAW 태그 신호(SAW 태그 신호의 수신감도)를 이용하여 SAW 태그(120)와의 거리, 즉 SAW 태그의 거리를 계산하여 저장하고, AP(130)로부터 쿼리(Query)가 수신되면, 저장된 SAW 태그(120)의 거리 값을 무선통신을 통하여 AP(130)로 송신한다. 바람직하게는, 노드(111 내지 114)는 3~4개 일 수 있다. 경우에 따라서는 노드(111 내지 114)는 첩(Chirp) 신호와 함께 노드 정보를 SAW 태그(120)로 전송한다. 여기서 SAW 태그 신호는 첩 신호가 SAW 태그(120)에서 변조되어 되돌아 온 신호이며, 거리계산은 SAW 태그 신호의 수신감도를 이용할 수 있다.
AP(130)는 다수 노드(111 내지 114)로부터 수집된 SAW 태그의 거리 값을 이용하여 위치 추정 알고리즘을 수행하여, 정확한 SAW 태그(120)의 위치를 추정하고, 추정된 SAW 태그의 위치 값을 저장하고, 스마트 단말기(140)에서 쿼리가 오면 블루투스(Bluetooth) 통신을 통하여 SAW 태그의 위치 값을 스마트 단말기(140)로 송신한다.
스마트 단말기(140)는 사용자가 원하는 측정 모드를 선택하면 이에 따라 AP(130)로부터 SAW 태그의 위치 값을 수신받으며,수신된 SAW 태그 위치 값은 스마트 단말기(140)의 디스플레이부에 나타내되, 축소 디자인된 측정 스테이션에 태그 이미지가 보여지도록 이루어져, 사용자가 위치 인식을 쉽게 할 수 있다. 여기서, 스마트 단말기(140)는 스마트 폰 또는 스마트 패드(Smart pad)일 수 있다.
SAW 태그(120)는 Two-port 구조를 구비하며, 압전 기판의 일측에, SAW(표면탄성파)를 생성하는 입력 IDT(Interdigital Transducer)를 구비하여 안테나를 통해 입력된 전기적 신호가 기계적 신호로 변환되며, 압전 기판의 다른 일측에, 즉, 입력 IDT와 이격되어 출력 IDT가 구비되며, 출력 IDT는 고유의 식별코드를 나타내도록 이루어져, 입력 IDT에서 변환된 기계적 신호가 진행방향으로 진행하여 출력 IDT를 통해 순차적으로 신호가 출력되도록 이루어진다. SAW 태그(120)는 노드(111 내지 114)에서 출력된 첩 신호를 수신하고, 수신된 감도에 따라 SAW 태그 신호를 해당 노드(111 내지 114)로 전송한다. SAW 태그(120)와 노드(111 내지 114)는 RF통신을 이용한다.
본 발명에서, SAW 태그(120)와 노드(111 내지 114)는 ISM(Industrial, Scientific and Medical) 밴드(UHF(Ultra High Frequency) 대역: 860~960MHz)의 주파수를 사용하며, 또한, 노드(111 내지 114)와 AP(130)는 무선 통신(Zigbee)을 한하며, 프로토콜은, TI사의 저전력 RF 프로토콜인, SimpliciTI 프로토콜을 따른다. AP(130)와 스마트 단말기(140)는 블루투스(Bluetooth) 통신을 한다.
본 발명에서 SAW 태그(120)에 ID를 부여하고, 노드(111 내지 114)에 상관기(Correlator)를 내장하여 태그를 구분 가능하게 하였다.
도 2는 본 발명의 SAW 태그 및 스마트 단말기를 사용한 실시간 위치 추적 방법을 개략적으로 설명하는 흐름도이다.
거리센싱 및 거리계산 단계로, 다수의 노드(111 내지 114)들은 첩(Chirp) 신호를 일정 주기로 SAW 태그(120)로 전송하고, SAW 태그(120)로부터 SAW 태그 신호를 수신하며, 첩 신호 및 SAW 태그 신호를 이용하여 SAW 태그(120)와의 거리, 즉 SAW 태그 거리를 계산하여 저장한다(S110).
AP로부터 쿼리수신단계로, 각 노드(111 내지 114)들은 AP(130)로부터 SAW 태그의 거리에 대한 쿼리(Query)가 수신된다(S120).
SAW태그 거리값 전송단계로, 각 노드(111 내지 114)들은 AP(130)의 명령을 해석하여 SAW 태그의 거리에 대한 쿼리라면, 저장된 SAW 태그 거리 값을 읽어들여(S130), 무선통신을 통하여 AP(130)로 전송한다(S140).
유효값 접수단계로, AP(130)는 각 노드(111 내지 114)들로부터 수신된 SAW 태그 거리 값 중 유효값만을 접수한다(S150).
SAW태그 위치값 계산단계로, AP(130)는 다수 노드(111 내지 114)로부터 유효값으로서 수집된 SAW 태그 거리 값들을 이용하여 위치 추정 알고리즘을 수행하여, 정확한 SAW 태그 위치 값을 추정하고, 추정된 SAW 태그의 위치 값을 저장한다(S160).
스마트 단말기로부터 쿼리수신단계로, AP(130)는 스마트 단말기(140)로부터 SAW 태그 위치에 대한 쿼리가 수신된다(S210).
SAW태그 위치값 전송단계로, AP(130)는 스마트 단말기(140)의 명령을 해석하여 SAW태그 위치에 대한 쿼리라면, 저장된 SAW태그 위치값을 읽어들여(S220), 블루투스통신을 통하여 스마트 단말기(140)로 전송한다(S140).
스마트 단말기 상에 SAW 태그 위치 표시단계로, 기설정된 측정 모드에 따라, AP(130)로부터 SAW 태그의 위치 값을 수신받으며,수신된 SAW 태그 위치 값은 스마트 단말기(140)의 디스플레이부에 나타내되, 축소 디자인된 측정 스테이션에 태그 이미지가 보여지도록 나타낸다(S240).
본 발명의 SAW 태그(120)는 PN code가 적용되는 SAW 태그이다. PN code를 이용하여 auto-correlation을 시키면 최대의 값을 가지는 신호를 얻을 수 있고 그 외의 시간에서 신호의 크기를 감소시키는 효과를 얻을 수 있다. 따라서 본 발명에서 SAW 태그의 고유 code로 PN code - 31 tap을 선택하였고, Code rate는 30 MHz이며, 주파수는 902~928 MHz 대역 (중심 주파수 915 MHz)을 사용할 수 있다. 또한, 본 발명에서 다수의 노드(111 내지 114)에서 보내진 신호가 SAW 태그(120)에서 BPSK 방식의 신호로 변조되게 구조는 two-port 구조를 사용할 수 있다.
도 3a는 본 발명의 SAW 식별 태그의 일예이고, 도 3b는 Two-port 구조를 구비한 SAW 태그를 설명하기 위한 설명도이다.
SAW 식별 태그는 널리 공지된 압전 특성을 갖는 기판(210)을 구비한다. SAW 태그(120)는 Two-port 구조를 구비하며, 기판(210)의 표면(205)의 일 측에는 입력 IDT(220)가 위치되어 있으며, 다른 일측에는 출력 IDT(230)가 위치된다.
입력 IDT(220)는 외부에서 안테나를 통해 입력된 전기적 신호가 기계적 신호로 변환한다.
출력 IDT(230)는, 입력 IDT에서 변환된 기계적 신호가 진행방향으로 진행하여 입력되면, 이를 순차적으로 출력하여, 결과적으로 전기적 신호를 변환한다. 출력 IDT(230)는 고유의 식별코드를 나타내도록 이루어진다.
일반적으로, IDT는 압전 기판에 서로 맞물리게 배열된 금속 전극으로, IDT에 교류신호전압을 인가하면, 인접한 극성이 다른 전극 사이에 전계가 발생하여 기판의 압전효과에 의해 내부에 변형이 생기면서 기판표면에 IDT의 양쪽 방향으로 정현(sine)파 형태의 기계적인 표면탄성파가 전파된다.
도 3a 및 도 3b에서와 같이, 출력 IDT(230)는 금속 전극 구조에 따라 ID의 "1" 또는 "0"를 나타내게 된다.
입력 IDT(220) 및 출력 IDT(230)는 다수의 노드(111 내지 114)들과 (예를 들면, 안테나 등에 의해) 전기적으로 연결되면, 공지의 주파수와 진폭을 갖는 신호가 생성되어 표면 탄성파 또는 SAW로서 기판(210) 아래로 진행된다. 본 발명에서, IDT는 ISM밴드(433MHz, 900MHz, 2.4GHz)의 주파수를 갖는 SAW를 생성하도록 구성된다. 보다 바람직하게는 ISM밴드 주파수 중, UHF 대역인 860~960MHz을 사용할 수 있다.
입력 IDT(220)가 SAW 신호를 생성하면, 기판(210)의 길이를 따라 진행하며, 출력 IDT(230)는 SAW 식별 태그에 고유한 완전히 변조된 출력을 생성하여 안테나에 의해 다수의 노드(111 내지 114)로 되돌려지는 전기 신호로 변환된다. 그 후, 이 응답은 디코딩 또는 복조되어 특정 SAW 식별 태그 번호를 나타내게 된다.
개인식별 코드는 특정 의미를 나타내는 몇개의 그룹으로 이루어질 수 있다. 예를들어, 첫 번째 그룹인 네 개의 슬롯은 넘버링에 의해 지시되며, 그 다음 그룹에서 각 슬롯은 그 각각의 위상 위치로 명칭이 부여될 수 있다. 경우에 따라서는 상이한 위상 위치가 사용될 수 있는데, 상이한 위상 위치는 슬롯이 그에 따라 정렬되어야 할 것이다.
도 4는 도 1의 노드의 구성을 설명하기 위한 블럭도로, 노드 제어부(310), 송수신 접속제어부(320), 시분할 듀플렉서(330), 노드 수신부(340), 노드 송신부(350), 노드 지그비 통신부(360), 통신 인터페이스부(370)를 포함하여 이루어진다.
노드 제어부(310)는 노드를 전반적으로 제어하는 수단이다.
노드 제어부(310)는 노드 수신부(340)로부터 SAW 태그 신호, 즉 진폭(I) 신호 및 위상(Q) 신호를 수신하여, SAW 태그의 거리를 계산하고, 또한, 노드 수신부(340)의 동적 서비스 추가(Dynamic Service Addition, DSA) 요청 신호, 자동이득(automatic gain control, AGC) 제어신호, PLL(Phase Lock Loop) 제어신호를 생성하여 노드 수신부(340)로 전송한다. 그리고, 노드 제어부(310)는 노드 송신부(350)의 동적 서비스 추가(DSA) 요청 신호, 자동이득 제어신호(AGC), PLL 제어신호를 생성하여, 노드 송신부(350)로 전송한다.
노드 제어부(310)와 통신 인터페이스부(37)는 UART(범용 비동기화 송수신)로 연결되며, 통신 인터페이스부(370)는 노드 지그비 통신부(360)와 SPI(Serial Peripheral Interface)로 연결되며, 노드 지그비 통신부(360)는 AP(130)와 연결되어진다.
노드 제어부(310)는 송수신 접속 제어부(320)로 송수신 접속 제어신호 및 PN코드를 전송한다.
노드 제어부(310)는 노드를 전반적으로 제어하는 수단으로, DSP 또는 MCU, PN code 발생기, 신장기(Expander), 거리계산부를 포함한다.
신장기(미도시)는 노드 수신부(340)로부터 입력된 신호(SAW 태그 신호)의 레벨 변화를 신장하여 신호를 본래대로 되돌리게 한다. 노드 수신부(340)를 통해 수신된 신호(SAW 태그 신호)를 auto-correlation 또는 cross-correlation 기법을 이용하여 좁은 대역의 신호를 얻고 그 결과 SNR을 증가 시킬 수 있다. 즉, PN code를 이용하여 auto-correlation을 시키면 최대의 값을 가지는 신호를 얻을 수 있고 그 외의 시간에서 신호의 크기를 감소시키는 효과를 얻을 수 있다.
PN 코드(code) 발생기(미도시)는 신장기로부터 출력된 신호(SAW 태그 신호)로부터 PN 코드를 발생시킨다.
거리계산부(미도시)는 첩신호와, 신장기로부터 출력된 신호(SAW 태그 신호)를 이용하여 SAW 태그의 거리를 계산한다.
송수신 접속제어부(320)는 FPGA(field-programmable gate array)로 이루어지며, 노드 제어부(310)로부터 수신된 송수신 접속 제어신호에 의해 시분할 듀플렉서(330)로 단속제어 신호(S/W)를 전송하고, 노드 제어부(310)로부터 수신된 PN코드를 노드 수신부(340) 및 노드 송신부(350)으로 전송한다.
시분할 듀플렉서(330)는 안테나(390)과 연결되어, 송신 및 수신을 시분할하여 이중 제어하는 수단으로, 송수신 접속제어부(320)로부터 수신된 단속제어 신호(S/W)에 따라 노드 수신부(340)와 노드 송신부(350)가 안테나(390)와 전기적으로 연결됨을 제어한다.
노드 수신부(340)는 송수신 접속제어부(320)로부터 PN코드를 수신하며, SAW 태그(120)로부터 SAW 태그 신호를 안테나(390)를 통해 수신하고, SAW 태그 신호를 디코딩하여 복원하여, SAW 태그 신호, 즉 진폭(I) 신호 및 위상(Q) 신호를 노드 제어부(310)으로 전송한다.
노드 송신부(350)는 송수신 접속제어부(320)로부터 PN코드를 수신하여, 인코딩하여 PN코드를 첩신호로 SAW 태그(120)로 안테나(390)를 통해 송신한다.
노드 지그비 통신부(360)는 지그비 칩을 포함하여 이루어지며, AP(130)으로부터 수신된 쿼리를 통신 인터페이스부(370)를 통해 노드 제어부(310)로 전송하고, 노드 제어부(310)으로부터 수신된 SAW 태그의 거리 값을 AP(130)로 전송한다. 노드 지그비 통신부(360)의 동작주파수는 2.4GHz일 수 있다.
통신 인터페이스부(370)는 AP(130)로부터 수신된 신호를 노드 제어부(310)로 전송하기위한 신호로 변환하고, 노드 제어부(310)로부터 수신된 신호를 AP(130)로 전송하기위한 신호로 변환한다. 통신 인터페이스부(37)는 UART(범용 비동기화 송수신)로 노드 제어부(310)와 연결되며, 노드 지그비 통신부(360)와는 SPI(Serial Peripheral Interface)로 연결된다.
도 5는 도 1의 AP의 구성을 설명하기 위한 블럭도로, AP 제어부(410), AP 지그비 통신부(420), 블루투스 통신부(430)을 포함한다.
본 발명의 실시간 위치 추적 시스템에서의 AP(130)는, 노드(111 내지 114)에서 수집 된 노드와 SAW 태그 간의 거리 값인, SAW 태그 거리 값을 노드 개수만큼 수집하여 실시간 SAW 태그 위치를 계산한 후 사용자 인터페이스인 스마트 단말기(140)으로 그 값을 송신 시키는 역할을 한다.
AP 제어부(410)는 AP(130)의 전반적인 제어를 하는 수단으로, AP 지그비 통신부(420)와는 SPI로 연결되며, 블루투스 통신부(430)와는 UART로 연결된다
AP 제어부(410)는 AP 지그비 통신부(420)를 통해 각 노드(111 내지 114)로 쿼리를 보내고, 노드(111 내지 114)로부터 AP 지그비 통신부(420)를 통해 SAW 태그의 거리 값을 수신하며, 수신된 SAW 태그의 거리 값을 이용하여 위치 추정 알고리즘을 수행하여, 정확한 SAW 태그(120)의 위치를 추정하여 임시저장한다.
AP 제어부(410)는 Timer 인터럽트 및 UART 인터럽트 등을 사용하여 Zigbee 무선 통신과 블루투스 통신의 원활하게 수행하도록 하며, 여분의 UART를 통해서는 PC로 Debugging을 수행하여 즉각적으로 오류 수정 및 Parameter 정보 확인을 가능하게 한다. 또한 3차원 위치 추적 알고리즘을 수행한다. 이는 시뮬레이션 Tool로 알고리즘을 구현하고 이를 C 코드로 전환, MFC의 GUI로 검증 후 AP에 적용할 수있다.
스마트 단말기(140)에서 블루투스 통신부(430)를 통해 쿼리가 수신되면, 추정된 SAW 태그의 위치 값을 블루투스 통신부(430)를 통해 스마트 단말기(140)로 전송한다.
AP 지그비 통신부(420)는 지그비 칩을 포함하여 이루어지며, AP 제어부(410)로부터 수신된 쿼리를 노드(111 내지 114)로 전송하며, 노드(111 내지 114)로부터 수신된 SAW 태그의 거리 값을 AP 제어부(410)로 전송한다. AP 지그비 통신부(420)의 동작주파수는 2.4GHz일 수 있다.
블루투스 통신부(430)는 스마트 단말기(140)에서 수신된 쿼리를 AP 제어부(410)로 전송하고, AP 제어부(410)로부터 수신된 SAW 태그의 위치 값을 스마트 단말기(140)로 전송한다. AP 제어부(410)와는 UART 통신을 하며, Baudrate은 115,200 bps의 높은 통신 속도를 가질 수 있으며, Query를 스마트 단말기(140)로부터 수신 받으면 인터럽트로 인해서 다음 처리를 수행한다.
블루투스는 통상적으로 Inquiry(검색) 및 Page(연결요청)을 하는 쪽을 Master라고 하며, Inquiry Scan(검색 대기) 및 Page Scan(연결 대기)를 하는 쪽을 Slave라고 하는데, AP(130)에 Inquiry(검색) 및 Page(연결요청)을 하는 스마트 단말기(140)가 Master이고, Inquiry Scan(검색 대기) 및 Page Scan(연결 대기)을 하는 AP(130) 는 Slave이다. 블루투스는 서로 연결이 되면 일정 시간 동안 데이터 통신이 없을 경우 Master의 허가에 의해 저전력 관리 기능을 사용 할 수 있으며, 저전력 기능을 사용 하고 있다가도 데이터가 송수신이 되면 자동으로 저전력 기능이 해지 된다. 블루투스 통신부(430)는 2402 ~ 2480MHz의 주파수를 사용할 수 있다.
본 발명에서, 무선 통신 부분인 AP 지그비 통신부(420)는 노드(111 내지 114)와 통신을 하고, 블루투스 통신부(430)는 사용자 인터페이스인 Smart tabr과 통신을 한다.
경우에 따라서 AP 지그비 통신부(420)와 블루투스 통신부(430)는 하나의 통신 보드로 이루어져, Zigbee 통신은 물론 스마트 단말기(140)와 통신, 위치 추정 알고리즘을 수행하는 Main controller 역할을 가질 수 있다.
본 발명에서, 스마트 단말기(140)는 사용자 인터페이스를 통해 위치추적 시스템 앱(application)을 설치하여 사용하도록 이루어진다. 스마트 단말기(140)로 Smart pad를 사용할 수 있다. 스마트 단말기(140)를 이용하여, AP와 블루투스 통신을 통하여 메인 PC 필요 없이 실시간으로 SAW 태그의 위치를 추적할 수 있도록 이루어져 있다. 스마트 단말기(140)는 Master, AP(130)는 Slave로 양방향 블루투스 통신이다.
도 6은 도 1의 스마트 단말기(140)에 적용되는 위치 추적 시스템 어플리케이션에 대한 개략적인 흐름도이다.
블루투스 페어링 단계로, 스마트 단말기(140)와 AP(130)의 사이가 블루투스 신호로 연결된었는 지 여부를 판단하고(S110), 만약 연결되지 않았다면, 스마트 단말기(tab)(140)와 AP(130)를 블루투스 페어링을 하여(S120), 블루투스를 연결한다(S130). 즉, 우선 스마트 단말기(140)는 AP(130)과 블루투스 페어링 작업이 선행되어야 하는데, 페어링 작업이 되어 있지 않을 시 어플리케이션 자체에서 자동으로 페어링 작업을 진행 할 수 있도록 이루어져 있다.
SAW 태그의 위치를 실시간으로 디스플레이(Display) 하는 모드는 계속모드(Continuous mode)와 단일모드(Single mode)의 두 가지이며, 이는 사용자가 스마트 단말기(140)를 버튼을 터치하여 선택할 수 있도록 이루어져 있다. 계속모드(Continuous mode)는 정해진 주기마다 SAW 태그의 위치를 전송받아 그 위치를 갱신시키는 실시간 위치 추적을 할 수 있도록 해준다. 단일모드(Single mode)는 사용자가 SAW 태그의 위치를 확인 하고 싶을 때만 갱신(update) 버튼을 누르면 SAW 태그의 위치를 전송받아 확인할 수 있도록 해준다.
디스플레이 모드 설정값 수신단계로, 사용자가 설정한 디스플레이 모드의 설정값을 수신한다(S140).
계속모드 앱 실행단계로, 디스플레이 모드 설정값 수신단계에서 수신된 디스플레이 모드의 설정값(즉, 설정된 모드)이 계속모드(Continuous mode)(S150)일 경우, 사용자 인터페이스부로 부터 갱신(update) 터치(눌려짐) 값이 입력되면(S160), 계속모드(Continuous mode) 프로그램을 실행한다.
계속모드 데이터 수집단계로, 계속모드 앱 실행단계 후, AP(130)로 Query를 전송하게 되고(S170), AP(130)는 이를 판단하여 노드(111 내지 114)들로부터 측정값을 수집하고 SAW 태그의 위치 값을 연산하여, 스마트 단말기(140)로 전송한다.
여기서, 쿼리 전송의 주기를 1초로 할 수 있으며, 명령어는 '1' (즉, cmd char '1')로 나타낼 수 있다.
단일모드 앱 실행단계로, 디스플레이 모드 설정값 수신단계에서 수신된 디스플레이 모드의 설정값(즉, 설정된 모드)이 단일모드(Single mode)(S180)일 경우는, 사용자 인터페이스부로 부터 갱신(update) 터치(눌려짐) 값이 입력되면(S190), 단일모드(Single mode) 프로그램을 실행한다.
단일모드 데이터 수집단계로, 단일모드 앱 실행단계 후, AP(130)로 Query를 전송하게 되고(S200), AP(130)는 이를 판단하여 노드(111 내지 114)들로부터 측정값을 수집하고 SAW 태그의 위치 값을 연산하여 스마트 단말기(140)로 전송한다.
데이터 프레임 수신단계로, 데이터 프레임의 데이터가 모두 수신되었는지 여부를 판단하여(S210), 데이터 프레임의 데이터가 모두 수신되지 않았다면, 계속모드일 경우 계속모드 데이터 수집단계로 돌아가며, 단일모드일 경우 단일모드 데이터 수집단계로 돌아간다.
디스플레이 단계로, 데이터 프레임 수신단계에서, 데이터 프레임의 데이터가 모두 수신되었다면, 수신된 데이터 프레임을 디스플레이한다(S220).
도 7은 본 발명의 실시간 위치 추적 시스템 어플리케이션의 아이콘의 일예와, 본 발명의 실시간 위치 추적 시스템 어플리케이션의 초기화면의 일예를 나타낸다. 즉, 도 7의 (a)는 실시간 위치 추적 시스템 어플리케이션의 아이콘의 일예로, 상기 아이콘을 클릭하면, 도 7의 (b)의 화면이 디스플레이 된다.
도 8은 본 발명의 실시간 위치 추적 시스템 어플리케이션에서 블루투스 연결 진행 시작화면의 일예를 나타내며, 도 9는 본 발명의 실시간 위치 추적 시스템 어플리케이션에서 SAW 태그 위치 디스플레이를 나타내며, 도 10은 본 발명의 실시간 위치 추적 시스템 어플리케이션이 스마트폰 패드에 적용된 일예를 나타낸다.
도 8의 경우, Connect a device를 선택하여 블루투스 장치들을 검색하게 된다. 블루투스 장치들을 검색되면 그리고 도 19의 (a)와 같이, 페어링 된 목록들이 나타나며, 이중 AP(130)를 선택하게 되면 AP(130)과 스마트 단말기(140)간의 연결을 할 수 있게 된다. 사용자가 디스플레이(Display) 모드를 선택 후, 갱신(update) 버튼을 선택하면, 도 9의 (b)와 같이, 위치 추적 된 SAW 태그의 모습을 화면으로 확인할 수 있다.
본 발명에서, AP(130)에서 SAW 태그의 거리 값을 이용하여 3차원 위치 추정 알고리즘을 수행하여, 정확한 SAW 태그(120)의 위치를 추정한다. 상기 3차원 위치 측정 알고리즘은 Thomas Theory을 기초로 하여 이루어진다. 본 발명의 3차원 위치 측정 알고리즘을 구현하기 위하여 우선 시뮬레이션 Tool을 이용하여 알고리즘을 개발, 검증하였다. 그리고 시뮬레이션 Tool의 C 코드 생성 기능을 이용하여 C 코드를 생성하였으며, 이는 C 코드를 사용하여 MFC 프로그램에서 GUI를 작성 후 MFC로 구동이 가능한지 확인하기 위한 것이다. MFC로 C 코드를 검증한 뒤 최종 Embedded C로 전환하여, 시스템에 적용하였다. 이하 3차원 위치 추정 알고리즘에 대해 설명한다.
도 11는 노드가 고정된 상황에서 태그의 3차원 위치 추정 시뮬레이션 가상 그림이고, 도 12는 본 발명에서 적용된 3차원 위치 측정 알고리즘 Code이고, 도 13은 도 12의 3차원 위치 측정 알고리즘의 시뮬레이션을 위한 알고리즘 블록도이고, 도 14은 도 12의 3차원 위치 측정 알고리즘을 시뮬레이션한 결과이고, 도 15은 도 12의 3차원 위치 측정 알고리즘을 MFC로 구현한 GUI 화면 모습이다.
우선 랜드마크(노드)가 주어진 고정된 위치에 위치시키고 Object(SAW 태그)와의 거리를 미리 계산해 둔다. 3개의 랜드마크(노드) 위치와, object(SAW 태그)와 랜드마크(노드)와의 거리를 바탕으로 알고리즘을 사용해서 object(SAW 태그)의 위치를 찾아낸다. 찾아낸 위치는 미리 알고 있는 object(SAW 태그)의 위치와 오차를 구해 오류 확률까지 얻어 알고리즘을 검증하였다.
도 12에서와 같이, 3차원 위치 측정 알고리즘 Code를 작성 한 후, 시뮬레이션을 수행시키기 위해, 도 16과 같은 블록도를 작성하였다. OBJ_LOCAL이라는 블록이 알고리즘이 구현되어 있는 부분이고, Display/Display1 가 알고리즘 수행 결과를 화면에 출력하는 부분이다. 그 출력된 결과는 도 17과 같다. 따라서, 미리 알고 있었던 object의 위치와 알고리즘을 수행 한 후 도출된 object의 위치가 똑같고, 오류가 0인 것을 확인, 검증할 수 있었다.
도 12의 알고리즘을 시뮬레이션 Tool의 C 코드 생성 기능을 이용하여, 코드를 생성하고, 이 C코드를 사용하여 MFC 프로그램에서 GUI를 작성 후, MFC로 구동 가능한지 확인하였다. 본 발명의 위치 측정 알고리즘과 GUI를 구현한 후 수행한 결과, 도 15과 같은 결과를 얻을 수 있었다. 도 15에서와 같이, 시뮬레이션 Tool을 이용해서 결과를 도출한 것과 같이 측정된 object의 위치와 미리 알고 있었던 object의 위치를 오차 없이 측정되는 것을 확인할 수 있었다. 그리고, MFC로 GUI를 구현했던 C 코드를 Embedded 시스템에서 적용, 구현하였으며, 이렇게 구현 된 3차원 위치 측정 알고리즘은 AP 제어부에 적용된다. 여기서는 3개의 Node들에서 얻은 각각의 SAW 태그 거리 정보를 AP가 전송받아 이 알고리즘을 수행하게 된다. 이 알고리즘을 수행하여 도출된 결과 값이 SAW 태그의 위치이다.
이상에서는, 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였다. 그러나 본 발명은 상술한 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.
111-114 : 노드 120 : SAW 태그
130 : AP(Access Point) 140 : 스마트 단말기
205 : 표면 210 : 기판
220 : 입력 IDT 230 : 출력 IDT
310 : 노드 제어부 320 : 송수신 접속제어부
330 : 시분할 듀플렉서 340 : 노드 수신부
350 : 노드 송신부 360 : 노드 지그비 통신부
370 : 통신 인터페이스부 390 : 안테나
410 : AP 제어부 420 : AP 지그비 통신부
430 : 블루투스 통신부

Claims (17)

  1. 노드는 PN코드를 이용한 첩(Chirp) 신호를 SAW(표면탄성파) 태그로 무선 전송하고, SAW 태그로부터 SAW 태그 신호를 무선 수신하며, SAW 태그 신호를 이용하여 SAW 태그와의 거리인, SAW 태그 거리를 계산하는, 거리계산 단계;
    노드는 AP(Access Point)로부터 SAW 태그의 거리에 대한 쿼리가 수신되면, 거리계산 단계에서 계산된 SAW 태그 거리 값을 지그비 통신을 통하여 AP로 전송하는, SAW태그 거리값 전송단계;
    AP는 다수 노드로부터 수집된 SAW 태그 거리 값들을 이용하여 SAW 태그 위치 값을 구하는, SAW태그 위치값 계산단계;
    AP는 스마트 단말기로부터 SAW 태그 위치에 대한 쿼리가 수신되면, AP는 SAW태그 위치값 계산단계에서 구한 SAW태그 위치값을 블루투스통신을 통하여 스마트 단말기로 전송하는, SAW태그 위치값 전송단계;
    SAW태그 위치값 전송단계에서 AP로부터 SAW 태그의 위치 값을 수신하며, 수신된 SAW 태그 위치 값을, 기설정된 계속모드와 단일모드 중 하나를 디스플레이 모드로, 스마트 단말기의 디스플레이부에 나타내는, SAW 태그 위치 표시단계;
    를 포함하여 이루어지며,
    상기 SAW 태그 위치 표시단계에서, 스마트 단말기는, 수신된 SAW 태그 위치의 값을 디스플레이부에 나타내되, 축소된 측정 스테이션의 이미지를 나타내고, 상기 측정 스테이션의 이미지내에, 태그 이미지를 나타내도록 이루어진 것을 특징으로 하는 실시간 위치 추적 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    SAW 태그는 902~928 MHz 대역의 주파수를 사용하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 실시간 위치 추적 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    SAW 태그는, BPSK 방식의 신호로 변조되는 two-port 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 실시간 위치 추적 방법.
  6. PN코드를 이용한 첩(Chirp) 신호를 수신하는 SAW(표면탄성파) 태그, SAW 태그로부터 수신된 SAW 태그 신호를 이용하여 SAW 태그 거리를 계산하는 다수의 노드, 다수의 노드로부터 수신된 SAW 태그 거리의 값들을 이용하여 SAW 태그 위치의 값을 연산하는 AP(Access Point), AP로부터 SAW 태그 위치의 값을 수신하여 디스플레이 하는 스마트 단말기를 포함하여 이루어지는 실시간 위치 추적 방법에 있어서,
    스마트 단말기와 AP의 사이가 블루투스 신호로 연결되었는 지 여부를 판단하고, 만약 연결되지 않았다면, 스마트 단말기와 AP를 블루투스 페어링을 하여, 블루투스를 연결하는, 블루투스 페어링 단계;
    사용자가 계속모드와 단일모드 중 하나를 디스플레이 모드로 설정한, 디스플레이 모드의 설정값을 스마트 단말기가 수신하는 디스플레이 모드 설정값 수신단계;
    디스플레이 모드 설정값 수신단계에서 설정된 디스플레이 모드가 계속모드일 경우, 갱신 버튼이 눌려져 갱신 터치값이 입력되면, 계속모드 프로그램을 실행하는 계속모드 앱 실행단계;
    계속모드 앱 실행단계 후, 스마트 단말기는 AP로 쿼리를 전송하게 되고, AP는 노드들로부터 수신된 SAW 태그 거리값을 수신하여 SAW 태그 위치를 연산하고, SAW 태그 위치값을 스마트 단말기로 전송하는, 계속모드 데이터 수집단계;
    디스플레이 모드 설정값 수신단계에서 설정된 디스플레이 모드가 단일모드일 경우, 갱신 버튼이 눌려져 갱신 터치값이 입력되면, 단일모드 프로그램을 실행하는, 단일모드 앱 실행단계;
    단일모드 앱 실행단계 후, 스마트 단말기는 AP로 쿼리를 전송하게 되고, AP는 노드들로부터 수신된 SAW 태그 거리값을 수신하여 SAW 태그 위치를 연산하고, SAW 태그 위치값을 스마트 단말기로 전송하는, 단일모드 데이터 수집단계;
    를 포함하여 이루어지며,
    AP는, SAW 태그 위치 값을 구하기 위해, Thomas Theory를 이용하여 3차원 위치를 측정하도록 이루어진 3차원 위치 측정 알고리즘을 이용하는 것을 특징으로 하는 실시간 위치 추적 방법.
  7. 삭제
  8. 제6항에 있어서,
    계속모드 데이터 수집단계 또는 단일모드 데이터 수집단계 후에, 데이터 프레임의 데이터가 모두 수신되었는지 여부를 판단하여, 데이터 프레임의 데이터가 모두 수신되지 않았다면, 계속모드일 경우에는 계속모드 데이터 수집단계로 돌아가며, 단일모드일 경우에는 단일모드 데이터 수집단계로 돌아가는 데이터 프레임 수신단계;
    데이터 프레임 수신단계에서, 데이터 프레임의 데이터가 모두 수신되었다면, 수신된 데이터 프레임을 디스플레이하는, 디스플레이 단계;
    를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 실시간 위치 추적 방법.
  9. 삭제
  10. 압전 기판의 일측에 SAW(표면탄성파)를 생성하는 입력 IDT(Interdigital Transducer)를 구비하며, 압전 기판의 다른 일측에 출력 IDT를 구비하되, 출력 IDT는 고유의 식별코드를 나타내도록 이루어지며, PN code가 적용되는 SAW 태그;
    PN code로 이루어진 첩(Chirp)신호를 SAW 태그로 전송하고, SAW 태그로부터 SAW 태그 신호를 수신하고, SAW 태그 신호를 이용하여, 해당 노드에서 SAW 태그까지의 거리인, SAW 태그 거리를 계산하는 노드;
    다수의 노드로부터 수신된 SAW 태그 거리의 값들을 이용하여, SAW 태그 위치를 추정하는 AP(Access Point);
    AP로부터 SAW 태그 위치의 값을 수신하여, 수신된 SAW 태그 위치의 값을 디스플레이부에 나타내는 스마트 단말기;
    를 포함하여 이루어진 실시간 위치 추적 시스템에 있어서,
    노드는,
    SAW 태그로부터 안테나를 통해 SAW 태그 신호를 수신하고, SAW 태그 신호를 디코딩하여 복원하여, SAW 태그 신호를 노드 제어부로 전송하는, 노드 수신부;
    송수신 접속 제어신호, PN코드를 생성하며, 노드 수신부로부터 SAW 태그 신호를 수신하고, SAW 태그의 거리를 계산하는, 노드 제어부;
    를 포함하여 이루어지며,
    노드 수신부는 SAW 태그 신호를 진폭(I) 신호 및 위상(Q) 신호로 하여 노드 제어부로 전송하는 것을 특징으로 하는 실시간 위치 추적 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    스마트 단말기는, 수신된 SAW 태그 위치의 값을 디스플레이부에 나타내되, 축소된 측정 스테이션의 이미지를 나타내고, 상기 측정 스테이션의 이미지내에, 태그 이미지를 나타내도록 이루어진 것을 특징으로 하는 실시간 위치 추적 시스템.
  12. 제10항에 있어서,
    SAW 태그는, 902~928 MHz 대역의 주파수를 사용하도록 이루어지며,
    SAW 태그에서 BPSK 방식의 신호로 변조되는 two-port 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 실시간 위치 추적 시스템.
  13. 제10항에 있어서, 노드는,
    노드 제어부로부터 수신된 송수신 접속 제어신호에 의해 시분할 듀플렉서로 단속제어 신호를 전송하고, 노드 제어부로부터 수신된 PN코드를 노드 수신부 및 노드 송신부로 전송하는, 송수신 접속제어부;
    송수신 접속제어부로부터 수신된 PN코드를 인코딩하고 첩신호로 하여, SAW 태그로 안테나를 통해 송신하는, 노드 송신부;
    송수신 접속제어부로부터 수신된 단속제어 신호(S/W)에 따라, 노드 수신부와 노드 송신부가 안테나와 전기적으로 연결되도록 제어하는, 시분할 듀플렉서;
    를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 실시간 위치 추적 시스템.
  14. 삭제
  15. 제13항에 있어서, 노드는
    AP으로부터 수신된 쿼리를 통신 인터페이스부를 통해 노드 제어부로 전송하고, 노드 제어부로부터 수신된 SAW 태그의 거리 값을 AP로 전송하는, 노드 지그비 통신부;
    AP로부터 수신된 신호를 노드 제어부로 전송하기 위한 신호로 변환하고, 노드 제어부로부터 수신된 신호를 AP로 전송하기 위한 신호로 변환하는, 통신 인터페이스부;
    를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 실시간 위치 추적 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    노드 지그비 통신부의 동작주파수는 2.4GHz이며,
    통신 인터페이스부는 UART(범용 비동기화 송수신)로 노드 제어부(310)와 연결되고, 노드 지그비 통신부와는 SPI(Serial Peripheral Interface)로 연결되는 것을 특징으로 하는 실시간 위치 추적 시스템.
  17. 제10항에 있어서, AP는,
    AP 제어부로부터 수신된 쿼리를 노드로 전송하며, 노드로부터 수신된 SAW 태그의 거리 값을 AP 제어부로 전송하는, AP 지그비 통신부;
    스마트 단말기에서 수신된 쿼리를 AP 제어부로 전송하고, AP 제어부로부터 수신된 SAW 태그의 위치 값을 스마트 단말기로 전송하는, 블루투스 통신부;
    노드로 보내는 쿼리를, AP 지그비 통신부로 전송하고, AP 지그비 통신부로부터 수신된 SAW 태그의 거리 값을 이용하여 위치 추정 알고리즘을 수행하여, SAW 태그의 위치를 추정하고, 스마트 단말기에서 블루투스 통신부를 통해 쿼리가 수신되면, 추정된 SAW 태그의 위치 값을 블루투스 통신부를 통해 스마트 단말기로 전송하는, AP 제어부;
    를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 실시간 위치 추적 시스템.
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