KR102397565B1 - 비콘을 이용한 게이트 처리장치 - Google Patents

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Abstract

게이트(예를 들어, 지하철 게이트)에 설치되는 비콘의 신호 세기를 조절하여 다른 게이트와의 간섭을 최소화하고, 사용자 단말기에서 각 게이트로부터 전달되는 ADV(Advertising) ID의 신호 세기를 분석하여 게이트를 인식하고, 인식한 게이트 정보를 포함한 사용자 단말기의 ID 정보를 전송하여 게이트 인식 성공률을 향상하도록 한 비콘을 이용한 게이트 처리장치에 관한 것으로서, 각각의 게이트에 설치되는 비콘의 신호 세기를 조절하여 비콘과의 간섭을 제거하고, 사용자 단말기로부터 송출된 사용자 ID를 수신하여 게이트 제어 및 결제 처리를 하는 게이트 장치 및 역사로부터 발신된 비콘 신호를 수신하면 태그리스 요금 결제를 위한 지하철 앱을 실행하고, 게이트 처리를 위한 사전 승인이 이루어지면 ADV 스캔 모드로 전환하여 게이트에 설치된 비콘으로부터 송출된 ADV를 수신하고, 동일한 비콘 ID의 ADV의 신호 세기 편차를 기초로 게이트를 인식하고, 사용자 ID를 송출하는 사용자 단말기를 포함하여, 비콘을 이용한 게이트 제어장치를 구현한다.

Description

비콘을 이용한 게이트 처리장치{Gate processing device using beacon}
본 발명은 비콘을 이용한 게이트 처리장치에 관한 것으로, 특히 게이트(예를 들어, 지하철 게이트)에 설치되는 비콘의 신호 세기를 조절하여 다른 게이트와의 간섭을 최소화하고, 사용자 단말기에서 각 게이트로부터 전달되는 ADV(Advertising) ID의 신호 세기를 분석하여 게이트를 인식하고, 인식한 게이트 정보를 포함한 사용자 단말기의 ID 정보를 전송하여 게이트 인식 성공률을 향상하도록 한 비콘을 이용한 게이트 처리장치에 관한 것이다.
일반적으로, 지하철(전철, 도시철도를 포함하는 개념) 역사에 설치된 게이트 시스템(개집표기)은, 승객이 소지한 승차권 또는 교통카드(스마트폰에 저장된 교통카드 포함) 의해 출입구가 개폐되는 구조로 되어 있으며, 현재 운용중인 구조는 크게 턴 스타일(Turn Style) 게이트와 플랩(Flap) 게이트로 구분할 수 있다.
본 발명이 적용되는 게이트는 지하철 게이트를 실시 예로 설명하나, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니며 블루투스 방식을 이용하여 사용자가 통과하는 게이트를 인식하고, 게이트를 처리하는 모든 게이트 장치에 적용될 수 있다.
상기 개집표 게이트는 승객이 승차권을 투입(또는, 태깅)하거나 또는 교통카드를 RF리더기에 근접시키면 판독 과정을 수행하고, 정상적인 승차권이거나 요금결제가 가능한 교통카드일 경우에는 플랩 도어(또는, 회전봉)를 개방한다. 이와는 달리 비정상적인 승차권이거나 비정상적인 교통카드일 경우에는 플랩을 폐쇄하거나 회전 봉을 록킹함과 동시에 경보를 발생하여, 부정한 승객이 게이트를 통과하는 것을 막게 된다.
이러한 전철 역사에는 휠체어, 장애인, 경로우대자, 국가유공자 등이 편리하게 전철을 이용할 수 있도록 스피드 게이트가 별도로 설치되어 있다. 스피드 게이트의 특징으로는 게이트 길이를 짧게 하거나, 게이트 간 간격을 넓게 하여 휠체어 등을 이용하는 데 불편하지 않는 구조로 되어 있다.
이러한 스피드 게이트도 이를 통과하려면 RFID 태그(교통카드)를 게이트에 설치되어 있는 RFID 리더에 접촉해야 한다. 현재 스피드 게이트에는 ISO 14443A 또는 B 표준 방식의 무선 통신 방식이 운영되고 있으며, 카드 최대 인식거리는 10cm 이내이다.
이와 같이 지하철 이용 시 승객이 직접 승차권이나 교통카드를 게이트에 설치된 게이트 시스템에 인식시키기 위해서는, 승객이 승차권을 투입구에 직접 투입하거나 교통카드 또는 교통카드가 내장된 물품을 태그 위치에 태깅하는 데 따른 불편함을 발생한다.
상기와 같은 불편함을 해소하기 위해서 무선 방식의 비콘(Beacon) 등을 이용한 태그 리스(tagless) 방식의 승객 인식과 요금처리 방식이 요구되고 있다.
태그 리스 방식의 지하철 게이트 처리를 위해 종래에 제안된 지하철 게이트 처리시스템을 간략히 설명하면 다음과 같다.
승객이 승객 ID 발신을 할 수 있는 사용자 단말기를 휴대하고, 지하철 역사의 소정 위치에 설정된 비콘 존1(ZONE1)에 진입하면, 지하철 게이트 시스템과 블루투스 페어링이 이루어진다(스캔 모드). 블루투스 페어링이 이루어지면 사용자 단말기에서는 결제 처리를 위한 지하철 이용 앱을 활성화시키고, 역정보 등을 이용한 사전 선 승인이 진행된다. 이후, 지하철 서버를 통해 사전 승인이 이루어지면, 어드버타이징(ADV) 패킷을 전송할 수 있는 어드버타이징 패킷전송 모드로 전환을 하고, 사용자 단말기는 어드버타이징 패킷을 이용하여 게이트 출입 허가를 위한 승객 ID를 지속적으로 송출한다(사용자 단말기의 위치 추적). 이후, 승객이 비콘 존2(ZONE2, 지하철 게이트의 비콘 스캔 장치와 블루투스 통신이 가능한 영역)에 진입하면, 지하철 게이트 시스템은 사용자 단말기에서 전송된 승객 ID를 스캔하고 신호세기(RSSI) 값을 관측 및 추적하여 게이트 제어를 진행한다.
그러나 이러한 비콘 어드버타이즈먼트 모드(Beacon Advertisement Mode)를 이용한 승객 ID 스캔 방식에서는, 블루투스(BLE)의 측위 기술의 한계성(측위 오차 2m)으로 인하여 사용자 단말기를 추적하고 해당 게이트의 통과 여부를 판단하기 어려운 부분이 있다.
한편, 지하철 역사 게이트 제어 시스템에서 태그리스를 이용한 지하철 요금 결제 등을 위해 종래에 제안된 또 다른 기술이 하기의 <특허문헌 1> 및 <특허문헌 2> 에 개시되었다.
<특허문헌 1> 은 블루투스(Bluetooth) 및 NFC(Near Field Communication) 중 어느 하나를 택일하여 결제함과 동시에 블루투스 결제 모드 시, 사용자의 별도의 조작 없이 자동으로 승/하차에 따른 결제가 이루어져 편의성을 높일 수 있으며, 승/하차 시 발생할 수 있는 다양한 돌발 상황에 신속한 대응이 가능하여 결제서비스의 안전성 및 신뢰도를 극대화하도록 한다.
또한, <특허문헌 2> 는 비콘(beacon)을 이용한 태그리스(tagless) 지하철 요금 결제에 관한 것으로, 지하철역 출입구 근방, 지하철 게이트 전방 및 후방, 지하철 게이트 측면 등에 복수의 비콘을 설치함으로써, 지하철 이용자의 지하철 승하차를 정밀하게 판단하고 이에 따라 지하철 이용자의 지하철 이용 요금을 정확하게 과금할 수 있도록 한다.
그러나 상기와 같은 특허문헌들은 비콘을 활용하여 태그리스 결제를 구현한 것이나, 환승 구간이나 출퇴근 시간대에 인구가 밀집되는 상황에서 블루투스(BLE)의 측위 기술의 한계성(측위 오차 2m)으로 인하여 사용자 단말기를 추적하고 해당 게이트의 통과 여부를 판단하기에는 한계가 있다.
대한민국 등록특허 10-2003738(2019.07.19. 등록)(블루투스 및 NFC를 융합한 지능형 대중교통 승/하차 결제시스템 및 방법) 대한민국 등록특허 10-2179371(2020.11.10. 등록)(지하철의 요금 결제 방법 및 시스템)
따라서 본 발명은 상기와 같은 일반적인 태그리스 방식의 지하철 게이트 처리 시스템 및 종래기술에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서, 게이트(예를 들어, 지하철 게이트)에 설치되는 비콘의 신호 세기를 조절하여 다른 게이트와의 간섭을 최소화하고, 사용자 단말기에서 각 게이트로부터 전달되는 ADV(Advertising) ID의 신호 세기를 분석하여 게이트를 인식하고, 인식한 게이트 정보를 포함한 사용자 단말기의 ID 정보를 전송하여 게이트 인식 성공률을 향상하도록 한 비콘을 이용한 게이트 처리장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 "비콘을 이용한 게이트 제어장치"는,
게이트에 설치되는 비콘의 신호 세기를 조절하여 다른 게이트에 설치된 비콘과의 간섭을 제거하고, 사용자 단말기로부터 송출된 사용자 ID를 수신하여 게이트 제어 및 결제 처리를 하는 게이트 장치; 및
역사로부터 발신된 비콘 신호를 수신하면 태그리스 요금 결제를 위한 지하철 앱을 실행하고, 게이트 처리를 위한 사전 승인이 이루어지면 ADV 스캔 모드로 전환하여 게이트에 설치된 비콘으로부터 송출된 ADV를 수신하고, 동일한 비콘 ID의 ADV의 신호 세기 편차를 기초로 게이트를 인식하고, 사용자 ID를 송출하는 사용자 단말기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 게이트 장치는,
게이트 통로를 형성하는 게이트에 설치된 비콘(BLE)의 신호 세기를 조절하고, 특정 비콘으로부터 수신한 사용자 단말기의 사용자 ID를 수신하여 게이트 제어 신호를 발생하고, 결제 처리 정보를 생성 및 송출하는 메인 컨트롤 유닛(MCU); 및
상기 메인 컨트롤 유닛과 연동하며, 상기 게이트 제어신호에 따라 게이트 차단기를 제어하는 게이트 컨트롤 유닛(GCU)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 게이트 통로를 형성하는 게이트는 마스터 게이트와 슬레이브 게이트로 이루어지며, 상기 마스터 게이트와 슬레이브 게이트의 제1영역에는 상호 대향하는 위치에 제1 및 제2 비콘이 각각 설치되고, 제2영역에는 상호 대향하는 위치에 제3 및 제4 비콘이 각각 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기에서 메인 컨트롤 유닛은,
상기 제1 비콘을 ADV 모드로 설정하고, 상기 제2 비콘을 스캔 모드로 설정한 후, 제1 비콘의 신호 세기를 가변하면서 ADV를 송출하고, 상기 제2 비콘을 통해 수신한 ADV의 신호 세기가 설정 신호 세기에 도달하면 제1 비콘의 신호 세기 조정을 종료하고, 상기 제2 비콘을 ADV 모드로 설정하고, 상기 제1 비콘을 스캔 모드로 설정한 후, 제2 비콘의 신호 세기를 가변하면서 ADV를 송출하고, 상기 제1 비콘을 통해 수신한 ADV의 신호 세기가 설정 신호 세기에 도달하면 제2 비콘의 신호 세기 조정을 종료하는 과정을 통해, 비콘의 신호 세기를 조절하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 메인 컨트롤 유닛은,
사용자 단말기의 위치에 복수의 게이트 중 어느 위치에 존재하여도, 최대 4개의 비콘 ADV ID만을 수신하도록 각각의 비콘의 신호 세기를 조절하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 사용자 단말기는,
지하철 역사 내에서 송출된 비콘 신호 및 게이트에서 송출된 비콘 ADV 신호를 수신하고, 태그리스 지하철 요금 결제를 위한 사용자 ID를 송출하는 블루투스 모듈;
태그리스 지하철 요금 결제를 위한 지하철 앱을 실행시키는 지하철 앱 실행부;
통신 서버와 연동하여 지하철 게이트의 처리를 위한 사전 승인을 처리하는 사전 승인부; 및
상기 역사 내에서 역사로부터 발신된 비콘 신호를 수신하면 태그리스 요금 결제를 위한 지하철 앱을 실행하고, 게이트 처리를 위한 사전 승인이 이루어지면 ADV 스캔 모드로 전환하여 게이트에 설치된 비콘으로부터 송출된 복수의 ADV를 수신하고, 동일한 비콘 ID의 ADV의 신호 세기 편차를 기초로 게이트를 인식하고, 사용자 ID의 송출을 제어하는 ID 송출 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 사용자 ID는 인식한 게이트 ID 및 결제를 위한 사용자 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 ID 송출 제어부는,
상기 블루투스 모듈에서 역사 내에서 발신된 비콘 신호를 수신하면 지하철 앱 실행을 제어하는 지하철 앱 실행 제어부;
상기 게이트의 비콘으로부터 송출된 ADV 정보를 입력받는 ADV 정보 입력부;
상기 ADV 정보 입력부에서 입력한 복수의 ADV를 비콘 ID별로 분류하고, 동일 비콘 ID의 ADV 신호 세기의 편차를 산출하는 신호 세기 편차 산출부;
상기 신호 세기 편차 산출부에서 산출한 동일 비콘 ID의 ADV의 신호 세기의 편차가 설정된 기준 편차의 범위에 들어오면 통과 대상 게이트로 인식하고, 사용자 ID 송출을 결정하는 ID 송출 결정부; 및
상기 ID 송출 결정부의 결정에 따라 인식한 게이트 ID 및 사용자 정보를 포함한 사용자 ID를 ADV 패킷으로 송출하는 ID 송출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 게이트(예를 들어, 지하철 게이트)에 설치되는 비콘의 신호 세기를 조절하여 다른 게이트와의 간섭을 최소화하여, 게이트 인식률을 향상할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 사용자 단말기에서 각 게이트로부터 전달되는 ADV(Advertising) ID의 신호 세기를 분석하여 게이트를 인식하고, 인식한 게이트 정보를 포함한 사용자 단말기의 ID 정보를 전송하여 게이트 인식 성공률을 향상할 수 있는 효과도 있다.
도 1은 본 발명에 따른 비콘을 이용한 게이트 처리장치의 개념도,
도 2는 본 발명에서 사용자 단말기의 실시 예 블록 구성도,
도 3은 도 2의 ID송출 제어부의 실시 예 블록 구성도,
도 4는 본 발명에서 게이트 장치의 실시 예 구성도,
도 5는 본 발명에 적용된 게이트 통로의 개념도,
도 6 및 도 7은 본 발명에서 비콘의 신호 세기 조절 과정 설명도,
도 8은 본 발명에서 게이트 처리 과정 예시 도이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비콘을 이용한 게이트 처리장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
이하에서 설명되는 본 발명에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 "비콘을 이용한 게이트 처리장치"의 개념 도이다.
승객이 승객 ID 발신을 할 수 있는 사용자 단말기를 휴대하고, 지하철 역사의 소정 위치에 설정된 비콘 존1(ZONE1)에 진입하면, 지하철 게이트 시스템과 블루투스 페어링이 이루어진다(스캔 모드). 블루투스 페어링이 이루어지면 사용자 단말기에서는 결제 처리를 위한 지하철 이용 앱을 활성화시키고, 역정보 등을 이용한 사전 선 승인이 진행된다. 이후, 지하철 서버를 통해 사전 승인이 이루어지면, 게이트 장치에서 전송된 어드버타이징(ADV; Advertising) 패킷을 수신할 수 있는 어드버타이징 패킷 수신 모드(ADV 스캔모드)로 전환을 한다. 이어, 게이트 장치에 설치된 복수의 비콘으로부터 전송된 ADV ID를 수신하고, 수신한 ADV ID를 게이트 별로 분류한 후, 동일한 비콘 ID를 갖는 ADV의 신호 세기 정보를 추출하여 신호 세기 편차를 산출한다. 다음으로, 신호 세기 편차가 유사한 비콘 ID를 자신이 통과할 게이트로 인식하고, 비콘 ID와 사용자 ID를 포함한 사용자 정보를 어드버타이징 패킷을 이용하여 송출한다. 지하철 게이트 장치의 게이트 컨트롤 유닛(GCU)은 사용자 단말기로부터 송출된 ADV 패킷을 수신하면 게이트의 ID를 추출하고, 자신의 ID이면 헤당 게이트의 게이트 컨트롤 유닛만 동작을 하여 사용자 단말기 추적을 통해 결제 정보 처리 및 게이트 제어 동작을 진행한다.
이와 같이 본 발명은 게이트 장치가 주변 장치가 되고, 사용자 단말기가 중앙 장치로 동작을 한다. 게이트 장치의 각각의 비콘의 세기는 사전에 동일하게 조절하고, 사용자 단말기에서 스캔 모드를 통해 게이트 장치의 비콘 ID의 신호 세기 등을 추적하여 자신이 위치한 게이트를 인식한다. 이어, 인식한 게이트 ID와 사용자 ID를 포함하여 사용자 정보를 게이트 장치로 전송하여, 다른 게이트의 간섭을 최소화하여, 게이트 인식 성공률을 개선한다.
본 발명에 따른 "비콘을 이용한 게이트 제어장치"는 크게 게이트에 설치된 게이트 장치(200)와 사용자 단말기(100)로 대별된다.
게이트 장치(200)는 게이트마다 설치되나, 통상, 사용자 진입 방향의 게이트 통로를 기준으로 우측에 설치된 게이트가 게이트 제어를 수행하고, 좌측 게이트는 비콘만이 동작하는 구조이다.
게이트 장치(200)는 각각의 게이트에 설치되는 비콘의 신호 세기를 조절하여 게이트에 설치된 비콘들과의 간섭을 제거하고, 사용자 단말기(100)로부터 송출된 사용자 ID를 수신하여 게이트 제어 및 결제 처리를 수행하는 역할을 한다.
이러한 게이트 장치(200)는 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 게이트 통로를 형성하는 게이트(251, 252)에 설치된 비콘(BLE)(201 - 204)의 신호 세기를 조절하고, 특정 비콘으로부터 수신한 사용자 단말기(100)의 사용자 ID에 따라 게이트 제어 신호를 발생하고, 결제 처리 정보를 생성 및 송출하는 메인 컨트롤 유닛(MCU)(210), 사용자의 결제 정보를 RF 신호를 통해 처리하는 RF 처리부(220), 근접 센서를 이용하여 사용자가 접근하는 것을 검출하는 근접 센서부(230), 상기 메인 컨트롤 유닛(210)과 연동하며, 상기 사용자 ID 정보와 RF 처리 신호 및 근접 센서의 신호를 기초로 게이트 차단기를 제어하는 게이트 컨트롤 유닛(GCU)(240)을 포함한다.
상기 게이트 통로를 형성하는 게이트는 게이트 통로의 진입 방향을 기준으로 우측에 설치된 마스터 게이트(예를 들어, 251)와 슬레이브 게이트(252)로 이루어지며, 상기 마스터 게이트(251)와 슬레이브 게이트(252)의 제1영역에는 상호 대향하는 위치에 제1 및 제2 비콘(201, 202)이 각각 설치되고, 제2영역에는 상호 대향하는 위치에 제3 및 제4 비콘(203, 204)이 각각 설치된다.
승객이 게이트 통로로 진입하는 방향이 도 5와 같은 경우, 게이트의 전단 영역(진입하는 영역)을 제1영역이라고 하고, 후단 영역(진출하는 영역)을 제2영역이라고 가정한다. 이러한 게이트의 제1 및 제2 영역은 승객이 진출입하는 방향을 기준으로 설정한 것이며, 진출입 방향에 따라 제1 및 제2 영역은 상호 반대가 된다.
상기 메인 컨트롤 유닛(210)은 초기 게이트를 비콘에 설치한 후, 각각의 비콘의 신호 세기를 자동으로 조절한다.
예컨대, 진입 방향을 게이트 통로 화살표 방향이라고 가정하면, 제1 비콘(BLE1)(201)을 ADV 모드로 설정하고, 상기 제2 비콘(BLE2)(202)을 스캔 모드로 설정한 후, 제1 비콘(201)의 신호 세기를 가변하면서 ADV를 송출하고, 상기 제2 비콘(202)을 통해 수신한 ADV의 신호 세기가 설정 신호 세기에 도달하면 제1 비콘(201)의 신호 세기 조정을 종료한다. 이어, 상기 제2 비콘(202)을 ADV 모드로 설정하고, 상기 제1 비콘(201)을 스캔 모드로 설정한 후, 제2 비콘(202)의 신호 세기를 가변하면서 ADV를 송출하고, 상기 제1 비콘(201)을 통해 수신한 ADV의 신호 세기가 설정 신호 세기에 도달하면 제2 비콘(202)의 신호 세기 조정을 종료하는 과정을 통해, 게이트 간의 간섭을 억제한다.
마찬가지로, 제3 비콘(BLE3) 및 제4 비콘(BLE4) 역시도 상기와 같은 방식으로 신호 세기를 조절한다.
이러한 메인 컨트롤 유닛(201)은 사용자 단말기(100)의 위치에 복수의 게이트 중 어느 위치에 존재하여도, 최대 4개의 비콘 ADV ID만을 수신하도록 각각의 비콘의 신호 세기를 조절하는 것이 바람직하다.
사용자 단말기(100)는 역사 내에서 역사로부터 발신된 비콘 신호를 수신하면 태그리스 요금 결제를 위한 지하철 앱을 실행하고, 게이트 처리를 위한 사전 승인이 이루어지면 ADV 스캔 모드로 전환하여 게이트에 설치된 비콘으로부터 송출된 ADV를 수신하고, 동일한 비콘 ID의 ADV의 신호 세기 편차를 기초로 게이트를 인식하고, 사용자 ID를 송출하는 역할을 한다.
이러한 사용자 단말기(100)는 사용자가 휴대한 모바일 기기로서, 다양한 모바일 기기를 이용할 수 있으나, 본 발명에서는 스마트폰을 예시로 설명하기로 한다.
상기 사용자 단말기(100)는 도 2에 도시한 바와 같이, 지하철 역사 내에서 송출된 비콘 신호 및 게이트에서 송출된 비콘 ADV 신호를 수신하고, 태그리스(tagless) 지하철 요금 결제를 위한 사용자 ID를 송출하는 블루투스 모듈(101), 태그리스 지하철 요금 결제를 위한 지하철 앱을 실행시키는 지하철 앱 실행부(102), 통신 서버와 연동하여 지하철 게이트의 처리를 위한 사전 승인을 처리하는 사전 승인부(103), 사용자 ID 정보 등이 저장된 메모리(105), 및 상기 역사 내에서 역사로부터 발신된 비콘 신호를 수신하면 태그리스 요금 결제를 위한 지하철 앱을 실행하고, 게이트 처리를 위한 사전 승인이 이루어지면 ADV 스캔 모드로 전환하여 게이트에 설치된 비콘으로부터 송출된 복수의 ADV를 수신하고, 동일한 비콘 ID의 ADV의 신호 세기 편차를 기초로 게이트를 인식하고, 사용자 ID의 송출을 제어하는 ID 송출 제어부(104)를 포함할 수 있다.
상기 사용자 ID는 인식한 게이트 ID 정보 및 결제를 위한 사용자 정보(ID)를 포함할 수 있다.
상기 ID 송출 제어부(104)는 상기 블루투스 모듈(101)에서 역사 내에서 발신된 비콘 신호를 수신하면 지하철 앱 실행을 제어하는 지하철 앱 실행 제어부(121), 상기 게이트의 비콘으로부터 송출된 ADV 정보를 입력받는 ADV 정보 입력부(122), 상기 ADV 정보 입력부(122)에서 입력한 복수의 ADV를 비콘 ID별로 분류하고, 동일 비콘 ID의 ADV 신호 세기의 편차를 산출하는 신호 세기 편차 산출부(123), 상기 신호 세기 편차 산출부(123)에서 산출한 동일 비콘 ID의 ADV의 신호 세기의 편차가 설정된 기준 편차의 범위에 들어오면 통과 대상 게이트로 인식하고, 사용자 ID 송출을 결정하는 ID 송출 결정부(124), 및 상기 ID 송출 결정부(124)의 결정에 따라 인식한 게이트 ID 및 사용자 정보를 포함한 사용자 ID를 ADV 패킷으로 송출하는 ID 송출부(125)를 포함할 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 "비콘을 이용한 게이트 처리장치"의 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 게이트에 설치된 게이트 장치(200)는 게이트에 설치되는 비콘의 신호 세기를 조절하여 다른 게이트에 설치된 비콘과의 간섭을 제거한다.
즉, 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 게이트 장치(200)의 메인 컨트롤 유닛(Beacon Master)(MCU)(210)은 게이트 통로를 형성하는 게이트(251, 252)에 설치된 비콘(BLE)(201 - 204, 301, 302)의 신호 세기를 조절한다.
예컨대, 제1 비콘(BLE1, BLE-LEFT)(201)을 ADV 모드로 설정하고, 상기 제2 비콘(BLE2)(BLE-RIGHT)(202)을 스캔 모드로 설정한 후, 제1 비콘(201)의 신호 세기(PWR, +1dB)를 가변하면서 ADV를 송출하고, 상기 제2 비콘(202)을 통해 수신한 ADV의 신호 세기가 설정 신호 세기에 도달하면 제1 비콘(201)의 신호 세기 조정을 종료한다. 이어, 상기 제2 비콘(202)을 ADV 모드로 설정하고, 상기 제1 비콘(201)을 스캔 모드로 설정한 후, 제2 비콘(202)의 신호 세기를 가변하면서 ADV를 송출하고, 상기 제1 비콘(201)을 통해 수신한 ADV의 신호 세기가 설정 신호 세기에 도달하면 제2 비콘(202)의 신호 세기 조정을 종료하는 과정을 통해, 게이트 간의 간섭을 억제한다.
마찬가지로, 제3 비콘(BLE3)(203), 제4 비콘(BLE4)(204), 제5 비콘(301) 및 제6 비콘(302)도 상기와 같은 방식으로 신호 세기를 조절한다.
이렇게 게이트에 설치된 모든 비콘의 신호 세기를 도 7과 같은 신호 전파 반경을 기준으로 동일하게 조절함으로써, 다른 게이트의 간섭을 최소화하게 된다.
한편, 지하철을 이용하고자 하는 지하철 이용자는 태그리스 방식으로 지하철 게이트를 통과하기 위해서, 사용자 인증처리용 비콘 ID가 내장된 사용자 단말기(100)를 휴대하고, 지하철 역사에 진입한 후 지하철 게이트가 위치한 방향으로 이동을 한다.
여기서 지하철 역사 내의 임의 영역 즉, 도 1의 비콘 존1에서는 역사 내에서 사용자의 비콘 ID를 획득하기 위해서 사용자 단말기(100)와 페어링을 위한 비콘 신호가 송출된다.
지하철 이용자가 사용자 단말기(100)를 휴대하고, 상기 비콘 존1 영역에 진입하면, 지하철 역사로부터 송출된 비콘 신호를 블루투스 모듈(101)에서 수신한다.
사용자 단말기(100)의 ID 송출 제어부(104)는 상기 블루투스 모듈(101)에서 비콘 신호를 수신하면, 지하철 앱 실행 제어부(121)를 통해 지하철 앱 실행부(102)를 구동시킨다. 지하철 앱 실행부(102)는 상기 지하철 앱 실행 제어부(121)의 앱 실행 명령에 따라, 메모리(105)에 저장된 태그리스 지하철 요금 결제를 위한 지하철 앱을 실행시킨다.
상기 지하철 앱이 활성화되면, 사전 승인부(103)는 통신 서버와 접속을 하고 지하철 역정보를 이용하여 태그리스 결제를 위한 사전 승인을 진행한다. 사전 승인이 이루어지면, ID 송출 제어부(104)는 블루투스 모듈(101)을 ADV 스캔 모드로 전환시키고, 상기 블루투스 모듈(101)을 통해 게이트에 설치된 비콘으로부터 발신된 ADV 패킷을 수신한다.
이후, 도 8에 도시한 바와 같이, 상기 ID 송출 제어부(104)의 ADV 정보 입력부(122)는 상기 블루투스 모듈(101)을 통해 게이트의 비콘으로부터 송출된 ADV 정보를 입력받는다. 아울러 ADV 정보 입력부(122)는 입력받은 복수의 게이트 ADV ID를 신호 세기 편차 산출부(123)에 전달한다.
상기 신호 세기 편차 산출부(123)는 상기 ADV 정보 입력부(122)에서 입력한 복수의 ADV를 비콘 ID별로 분류한다. 여기서 사용자 단말기(101)의 블루투스 모듈(101)은 사용자가 게이트의 어느 위치에 있든지 최대 4개의 비콘 ID(UUID)만을 수신할 수 있다. 이는 비콘 신호 세기 조절을 통해 구현된다.
도 8을 기준으로 사용자가 두 번째 통로 위치에 존재할 경우, 사용자 단말기(100)에는 UUID1. Major R(초록색)(80db), UUID2. Major L(빨간색)(60db), UUID2. Major R(파란색)(65db), UUID3. Major L(노란색)(70db)의 신호가 수신되고, 나머지 비컨 즉, UUID1. Major L의 값과 UUID3. Major R의 값을 검출되지 않는다.
이어, 신호 세기 편차 산출부(123)는 상기 분류한 비콘 ID별의 신호에서, 동일 비콘 ID의 ADV 신호 세기의 편차 즉, UUID2. Major L(빨간색)(60db)와 UUID2. Major R(파란색)(65db)의 편차(5db)를 산출한다. 그리고 산출한 동일 비콘 ID의 ADV 신호 세기 편차값을 ID 송출 결정부(124)에 전달한다.
상기 ID 송출 결정부(124)는 상기 신호 세기 편차 산출부(123)에서 산출한 동일 비콘 ID의 ADV의 신호 세기의 편차(5db)가 설정된 기준 편차의 범위에 들어오면 통과 대상 게이트로 인식한다. 이어, 결정한 비콘 아이디 정보를 ID 송출부(125)에 전달한다. 즉, UUID2의 비콘 ID 정보를 ID 송출부(125)에 전달한다.
상기 ID 송출부(125)는 상기 ID 송출 결정부(124)의 결정에 따라 인식한 게이트 ID 및 사용자 정보를 포함한 사용자 ID를 ADV 패킷으로 송출한다.
사용자 단말기(100)로부터 송출한 사용자 ID는 게이트 장치(200) 내의 특정 비콘(예를 들어, BLE1)(201)을 통해 수신된다. 비콘(201)은 수신되는 ADV 패킷에 포함된 비콘 ID를 확인하여 자신의 ID이면 이를 수신하여 메인 컨트롤 유닛(210)에 전달한다.
상기 메인 컨트롤 유닛(210)은 전달되는 비콘 ID 정보 및 사용자 ID 정보를 게이트 컨트롤 유닛(240)에 전달하여, 인식된 사용자가 정상적으로 게이트 통로로 진입하니 게이트를 개방하도록 제어를 한다. 이러한 제어에 따라 게이트 컨트롤 유닛(240)은 게이트를 개방상태로 유지하여, 사용자가 해당 게이트 통로를 통과할 때 불편함이 없도록 한다.
이와 같이 본 발명은 각 게이트에 설치된 비콘의 신호 세기 조절을 통해 다른 게이트와의 간섭도를 최소화하고, 사용자 단말기에서 정확하게 게이트가 인식될 경우에만 사용자 ID를 ADV 패킷을 통해 게이트 장치에 전송함으로써, 게이트의 인식 성공률을 높일 수 있게 된다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.
100: 사용자 단말기
101: 블루투스 모듈
102: 지하철 앱 실행부
103: 사전 승인부
104: ID 송출 제어부
105: 메모리
121: 지하철 앱 실행 제어부
122: ADV 정보 입력부
123: 신호 세기 편차 산출부
124: ID 송출 결정부
125: ID 송출부
200: 게이트 장치
201 - 241: 제1 내지 제4 비콘(BLE1 - BLE4)
210: 메인 컨트롤 유닛
220: RF 처리부
230: 근접 센서부
240: 게이트 컨트롤 유닛
251, 252: 제1 및 제2 게이트

Claims (8)

  1. 각각의 게이트에 설치되는 비콘의 신호 세기를 조절하여 비콘과의 간섭을 제거하고, 사용자 단말기로부터 송출된 사용자 ID를 수신하여 게이트 제어 및 결제 처리를 하는 게이트 장치; 및
    역사로부터 발신된 비콘 신호를 수신하면 태그리스 요금 결제를 위한 지하철 앱을 실행하고, 게이트 처리를 위한 사전 승인이 이루어지면 ADV 스캔 모드로 전환하여 게이트에 설치된 비콘으로부터 송출된 ADV를 수신하고, 동일한 비콘 ID의 ADV의 신호 세기 편차를 기초로 게이트를 인식하고, 사용자 ID를 송출하는 사용자 단말기를 포함하고,
    상기 게이트 장치는 게이트 통로를 형성하는 게이트에 설치된 복수의 비콘(BLE)의 신호 세기를 조절하고, 특정 비콘으로부터 수신한 사용자 단말기의 사용자 ID를 수신하여 게이트 제어 신호를 발생하고, 결제 처리 정보를 생성 및 송출하는 메인 컨트롤 유닛(MCU)을 포함하며,
    상기 게이트 통로를 형성하는 게이트는 마스터 게이트와 슬레이브 게이트로 이루어지며, 상기 마스터 게이트와 슬레이브 게이트의 제1영역에는 상호 대향하는 위치에 제1 및 제2 비콘이 각각 설치되고, 제2영역에는 상호 대향하는 위치에 제3 및 제4 비콘이 각각 설치되며,
    상기 메인 컨트롤 유닛은,
    상기 제1 비콘을 ADV 모드로 설정하고, 상기 제2 비콘을 스캔 모드로 설정한 후, 상기 제1 비콘의 신호 세기를 가변하면서 ADV를 송출하고, 상기 제2 비콘을 통해 수신한 ADV의 신호 세기가 설정 신호 세기에 도달하면 상기 제1 비콘의 신호 세기 조정을 종료하고, 상기 제2 비콘을 ADV 모드로 설정하고, 상기 제1 비콘을 스캔 모드로 설정한 후, 상기 제2 비콘의 신호 세기를 가변하면서 ADV를 송출하고, 상기 제1 비콘을 통해 수신한 ADV의 신호 세기가 설정 신호 세기에 도달하면 상기 제2 비콘의 신호 세기 조정을 종료하는 과정을 통해, 비콘의 신호 세기를 조절하는 것을 특징으로 하는 비콘을 이용한 게이트 제어장치.
  2. 청구항 1에서, 상기 게이트 장치는,
    상기 메인 컨트롤 유닛과 연동하며, 상기 게이트 제어신호에 따라 게이트 차단기를 제어하는 게이트 컨트롤 유닛(GCU)을 포함하는 것을 특징으로 하는 비콘을 이용한 게이트 제어장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 2에서, 상기 메인 컨트롤 유닛은,
    사용자 단말기의 위치가 복수의 게이트 중 어느 위치에 존재하여도, 최대 4개의 비콘 ADV ID만을 수신하도록 각각의 비콘의 신호 세기를 조절하는 것을 특징으로 하는 비콘을 이용한 게이트 제어장치.
  6. 청구항 1에서, 상기 사용자 단말기는,
    지하철 역사 내에서 송출된 비콘 신호 및 게이트에서 송출된 비콘 ADV 신호를 수신하고, 태그리스 지하철 요금 결제를 위한 사용자 ID를 송출하는 블루투스 모듈;
    태그리스 지하철 요금 결제를 위한 지하철 앱을 실행시키는 지하철 앱 실행부;
    통신 서버와 연동하여 지하철 게이트의 처리를 위한 사전 승인을 처리하는 사전 승인부; 및
    상기 역사로부터 발신된 비콘 신호를 수신하면 태그리스 요금 결제를 위한 지하철 앱을 실행하고, 게이트 처리를 위한 사전 승인이 이루어지면 ADV 스캔 모드로 전환하여 게이트에 설치된 비콘으로부터 송출된 복수의 ADV를 수신하고, 동일한 비콘 ID의 ADV의 신호 세기 편차를 기초로 게이트를 인식하고, 사용자 ID의 송출을 제어하는 ID 송출 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비콘을 이용한 게이트 제어장치.
  7. 청구항 6에서, 상기 사용자 ID는 인식한 게이트 ID 정보 및 결제를 위한 사용자 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 비콘을 이용한 게이트 제어장치.
  8. 청구항 6에서, 상기 ID 송출 제어부는,
    상기 블루투스 모듈에서 역사 내에서 발신된 비콘 신호를 수신하면 지하철 앱 실행을 제어하는 지하철 앱 실행 제어부;
    상기 게이트의 비콘으로부터 송출된 ADV 정보를 입력받는 ADV 정보 입력부;
    상기 ADV 정보 입력부에서 입력한 복수의 ADV를 비콘 ID별로 분류하고, 동일 비콘 ID의 ADV 신호 세기의 편차를 산출하는 신호 세기 편차 산출부;
    상기 신호 세기 편차 산출부에서 산출한 동일 비콘 ID의 ADV의 신호 세기의 편차가 설정된 기준 편차의 범위에 들어오면 통과 대상 게이트로 인식하고, 사용자 ID 송출을 결정하는 ID 송출 결정부; 및
    상기 ID 송출 결정부의 결정에 따라 인식한 게이트 ID 및 사용자 정보를 포함한 사용자 ID를 ADV 패킷으로 송출하는 ID 송출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비콘을 이용한 게이트 제어장치.
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