KR102534328B1 - 통신과 감지 겸용의 현장 단말기 - Google Patents

통신과 감지 겸용의 현장 단말기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 통신과 감지를 위한 목적으로 송신경로별 복수의 송신 기능이 구비된 송신부(111)와 수신경로별 복수의 수신 기능이 구비된 수신부(112)로 구성된 CS부(110) 및 상기 CS부를 제어하는 제어부(190)를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신과 감지 겸용의 현장 단말기를 개시한다.

Description

통신과 감지 겸용의 현장 단말기{FIELD TERMINAL FOR BOTH COMMUNICATION AND SENSING}
본 발명은 통신과 감지 겸용의 현장 단말기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 통신과 감지를 목적으로 송신경로별 복수의 송신 기능이 구비되고, 수신경로별 복수의 수신 기능이 구비되는 현장 단말기에 관한 것이다.
종래의 단말기는 통신과 감지 동작을 수행하기 위해 파동신호를 활용하였고, 송신부와 수신부가 존재하였다. 일부 단말기는 송신부가 없이 수신부로만 특정대상 자체에서 발산하는 물리적인 양이나 그 변화를 아날로그 신호값으로 감지하고, 아날로그 신호값을 증폭 및 디지털 신호로 처리하였다.
또한 종래에는 파동신호를 통하여 특허문헌 1과 같이 감지 목적으로 사용될 수 있고, 특허문헌 2와 같이 통신 목적으로 사용될 수 있다.
그러나 종래에는 통신과 감지를 위한 목적으로 송신경로별 제어하는 기술이 미비한 문제점이 있다.
한국등록특허 제10-2228781호 한국등록특허 제10-1289027호
상기 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 통신과 감지를 목적으로 복수의 경로별 송수신을 제어하는 현장 단말기를 제공한다.
상기의 해결하고자 하는 과제를 위한 본 발명의 실시예에 따른 통신과 감지 겸용의 현장 단말기는, 통신과 감지를 위한 목적으로 송신경로별 복수의 송신 기능이 구비된 송신부(111)와 수신경로별 복수의 수신 기능이 구비된 수신부(112)로 구성된 CS부(110) 및 상기 CS부를 제어하는 제어부(190)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 송신부는, 파동신호를 발생하는 파동발생기(111-1); 상기 파동신호 발생을 위한 전원공급을 제어하는 전원제어소자(111-2) 및 상기 파동신호의 송신경로를 제어하는 경로제어소자(111-3)를 포함하고, 상기 제어부는 제어정보를 이용하여 송신부를 제어하며, 상기 제어정보는 근거리 영역과 원거리 영역에 대응하여 통신목적과 감지목적의 송신경로별 파워나 대역폭을 할당하기 위한 정보인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 수신부는 근거리 영역의 상태를 감지하거나, 송신부의 파동신호를 검출하여 감지정보를 생성하고, 상기 제어부는 감지정보를 참조하여 설정된 송신경로의 파워나 대역폭을 할당하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 수신부는 근거리 영역의 상태를 감지하여 제1 감지값을 생성하는 센서형 수신부(112-1) 및 송신부의 파동신호를 검출하여 제2 감지값을 생성하는 검출형 수신부(112-2)를 포함하고, 상기 제어부는 제1 감지값 또는 제2 감지값을 처리하여 감지정보를 생성하고, 감지정보의 사용목적별 시나리오를 이용하여 송신경로 또는 수신경로를 결정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 송신부는 감지목적의 제1 송신신호, 근거리 통신대상과의 통신을 위한 제2 송신신호 및 원거리 통신대상과의 통신을 위한 제3 송신신호를 생성하는 기능이 구비되고, 상기 수신부는 제1 송신신호를 수신하기 위한 제1-1 수신신호, 근거리 영역의 상태를 감지하기 위한 제1-2 수신신호, 근거리 통신대상과의 통신을 위한 제2 수신신호 및 원거리 통신대상과의 통신을 위한 제3 수신신호를 생성하는 기능이 구비되며, 상기 제어부는 복수의 송수신 기능 중 적어도 하나의 가능에 대한 활성화 타이밍을 제어하여 통신과 감지를 위한 목적을 수행하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제어부는 제1-1 수신신호와 제1-2 수신신호를 처리하여 감지정보를 생성하고, 상기 송신부는 감지정보를 변조하여 제3 송신신호를 생성하며, 상기 수신부는 제3 송신신호를 수신하는 원거리 통신대상으로부터 제3 수신신호를 수신하며, 상기 제어부는 제3 수신신호를 처리하여 제어정보를 업데이트하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제어부는 제1-1 수신신호와 제1-2 수신신호를 처리하여 감지정보를 생성하고, 기 저장된 기준정보와 감지정보를 비교하여 이벤트가 발생하였는지 판별하며, 이벤트가 발생하면 송신부를 통해 근거리 통신대상을 제어하기 위한 제2 송신신호를 생성하고, 근거리 통신대상의 통신에 따른 조치정보를 포함하여 제3 송신신호를 생성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제어부는 무선통신 음영지역에 위치하면 송신부를 통해 자신의 위치를 알리는 제2 송신신호를 생성하고, 무선통신의 커버리지에 위치하면서 GPS 음영지역에 위치하면 자신의 위치 측정을 허가하는 허가정보를 포함하는 제3 송신신호를 생성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 CS부는 부품의 일부를 근거리 영역의 감지에서 근거리 영역의 통신으로 활용하고, 원거리 영역의 통신에서 원거리 영역의 감지로 활용하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 송신부는 수신부에서 생성된 감지정보를 원거리 통신대상에게 송신하고, 상기 제어부는 수신부에서 수신된 통합경로정보를 이용하여 자유주행을 수행하며, 상기 통합경로정보는 GPS 기반의 경로정보, GPS 음영지역의 경로정보, 원거리 통신대상의 위치정보 및 경로변경정보 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 경로변경정보는 현위치정보와 감지정보를 기반으로 생성된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 통신과 감지 겸용의 현장 단말기는, 신호의 송수신을 위한 안테나가 구비된 방향부(150)를 더 포함하고, 상기 방향부는 전파용 안테나(151) 및 비전파용 안테나(152)를 포함하며, 상기 전파용 안테나는 지향성 안테나(151-1) 및 무지향성 안테나(151-2)를 포함하고, 상기 비전파용 안테나는 지향성 안테나와 무지향성 안테나 사이에 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 통신과 감지 겸용의 현장 단말기는, 신호의 송수신을 위한 안테나가 구비된 방향부를 더 포함하고, 상기 방향부는 전파용 안테나 및 비전파용 안테나를 포함하며, 상기 전파용 안테나는 송신용 안테나(151-3) 및 수신용 안테나(151-4)를 포함하고, 상기 비전파용 안테나는 송신용 안테나와 수신용 안테나 사이에 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명은 통신과 감지를 목적으로 복수의 경로별 송수신을 제어하는 현장 단말기를 제공함으로써, 통신과 감지 겸용에 따른 다양한 사용 목적을 달성할 수 있고, 부품의 사용 효율을 높일 수 있으며, 소형화와 저저력 효과에 기여할 수 있다.
도 1은 통신과 감지 간의 관계를 도시한 예이다.
도 2는 파동의 의미를 도시한 예이다.
도 3은 통신과 감지가 활용되는 예를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 재난안전 운영 시스템을 도시한 블록도이다.
도 5는 현장 단말기를 구분한 예이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 현장 단말기를 도시한 블록도이다.
도 7은 도 6의 송신부측을 상세하게 도시한 블록도이다.
도 8은 도 6의 수신부를 상세하게 도시한 블록도이다.
도 9는 도 8의 검출형 수신부를 상세하게 도시한 블록도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 현장 단말기를 도시한 블록도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 방향부의 구조를 도시한 것이다.
도 12 본 발명의 다른 실시예에 따른 방향부의 구조를 도시한 것이다.
이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
도 1은 통신과 감지 간의 관계를 도시한 예이다. 본 발명은 통신과 감지 간의 유사성 등 관계를 기반으로 새로운 기술을 제안하고자 하고, 상기 관계와 관련된 파동, 목적 및 대상으로 확장하여 발명이 될 수 있는 요소들을 구체적으로 설명하기로 한다.
도 2는 파동의 의미를 도시한 예로서, 통신과 감지 기술은 파동신호를 활용하는 유사성이 있다. 파동(wave)은 공간의 한 점에 생긴 물리적인 상태의 변화가 차츰 둘레에 퍼져 가는 현상으로서 음파, 빛 및 전파 따위의 신호를 의미한다. 빛과 전파는 흔히 전자기파라고 의미한다. 음파는 공기와 같은 매질이 있어야 한다.
종래에는 파동신호를 통하여 감시대상의 감지를 위해 활용될 수 있고, 통신대상의 통신을 위해 활용될 수 있다. 음파와 적외선은 주로 근거리 영역에서의 통신과 감지로 활용될 수 있고, 전파는 주로 원거리 영역에서의 통신과 감지로 활용될 수 있다.
파동신호는 음파, 적외선 및 전파 이외에도 가시광선, x선 및 감마선일 수 있고, 통신 또는 감지가 될 수 있는 다양한 신호일 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.
도 3은 통신과 감지가 활용되는 예를 도시한 것으로서, 예를 들어 음파와 적외선은 근거리 영역에서 침입이나 움직임을 감지하기 위해 사용되거나, 침입자에게 경고를 알리는 통신으로 사용된다. 다른 예를 들어 전파는 원거리 영역에서 데이터의 통신으로 사용되거나, 기지국 간 신호의 세기를 파악하여 단말기의 위치를 감지하는데 사용된다.
또한 음파는 DTMF(Dual Tone Multiple Frequency) 등 통신의 목적이나 상황전파로 활용될 수 있고, 기기의 제어입력으로 활용될 수 있다. 적외선도 변조되어 통신의 목적이나 상황전파로 활용될 수 있ㄱ고, 리모컨 등 기기의 제어입력으로 활용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 재난안전 운영 시스템을 도시한 블록도로서, 통신과 감지 겸용의 기술은 차세대 재난안전통신망과 6G에 적합한 기술로서, 다양한 응용 서비스가 가능한 기술이다. 예를 들어 재난안전통신망은 인공지능(AI) 의사결정, 재난현장 드론 활용 및 센서 데이터 기반 재난 모니터링 등 다양한 응용 서비스를 제공한다.
재난안전 운영 시스템(10)은 현장 단말기(100), 통합 운영 서버(200) 및 공공 서버(300)를 포함한다. 현장 단말기(100)는 재난과 같은 현장에 투입되어 현장의 환경을 감지할 수 있고, 감지정보를 통신망을 통하여 통합 운영 서버(200)에게 제공할 수 있다.
통합 운영 서버(200)는 감지정보 또는 공공 서버(300)에서 제공되는 공공 정보를 활용하여 현장 단말기(100)의 운용을 제어할 수 있다. 공공 정보는 현장과 관련된 공공의 시설물에 관한 정보이다. 예를 들어 현장에 수도 시설이 존재하면 공공 정보는 수도 시설의 현황이나 위치에 관한 정보를 포함한다.
도 5는 현장 단말기를 구분한 예로서, 현장 단말기(100)는 이동 단말기와 고정 단말기로 구분된다. 이동 단말기는 대표적으로 스마트폰과 자율주행 단말기로 구분된다. 자율주행 단말기는 드론, 자동차, 로봇 및 선박 등 다양할 수 있다.
고정 단말기는 비이동성의 단말기로서 가정이나 공장에 설치된 단말기일 수 있고, 무선통신의 커버리지를 확장하기 위한 중계기가 설치된 스마트폴일 수 있다.
더욱 상세하게는 스마트폰의 사용자는 재난 상황을 겪는 사용자일 수 있고, 재난 상황을 통제하는 사용자일 수 있다. 자율주행 단말기는 재난 상황을 모니터링하거나 구조활동을 수행하는 단말기일 수 있다. 고정 단말기는 재난 현장에 위치하여 재난 상황을 모니터링 하는 단말기일 수 있고, 재난 현장과 소정거리 이격되어 스마트폰이나 자율주행 단말기와 통신을 중계하는 단말기일 수 있다.
이처럼 현장 단말기는 형태나 구조에 따라 통신과 감지 겸용에 따른 사용 목적이 달라질 수 있고, 감지정보를 활용한 사용목적도 달라질 수 있으며, 이를 고려하여 다양한 시나리오를 구축하고, 송수신구조 및 집적회로의 설계가 반영되어야 한다.
본 발명은 도 1과 같이 통신과 감지 간의 관계에 따른 키워드를 도 2 내지 도 4로 확장하였고, 후술되는 도 6부터 본 발명의 핵심적인 기술을 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 현장 단말기를 도시한 블록도로서, 현장 단말기(100)는 CS부(110) 및 제어부(190)를 포함한다. CS부(110)는 통신의 Communication과 감지의 Sensing이 합쳐진 명칭이다.
CS부(110)는 송신부(111)와 수신부(112)를 포함한다. 송신부(111)는 통신과 감지를 위한 목적으로 송신경로별 복수의 송신 기능이 구비된다. 수신부(112)는 수신경로별 복수의 수신 기능이 구비된다.
도 7은 도 6의 송신부측을 상세하게 도시한 블록도로서, 본 발명은 단일의 신호 통신과 감지하는 동작을 함께 수행할 수 있다. 송신부(111)는 파동발생기(111-1), 전원제어소자(111-2) 및 경로제어소자(111-3)를 포함할 수 있다. 파동발생기(111-1)는 파동신호를 발생하고, 전원제어소자(111-2)는 파동신호 발생을 위한 전원공급을 제어하며, 경로제어소자(111-3)은 파동신호의 송신경로를 제어하고, 제어부(190)는 제어정보를 이용하여 송신부를 제어한다.
파동신호는 근거리 영역에서의 감지 및 원거리 영역에서의 감지를 목적으로 발생하는 파워나 대역폭이 다를 수 있고, 근거리 영역에서의 통신 및 원거리 영역에서의 통신을 목적으로 발생하는 파워나 대역폭이 다를 수 있다.
제어정보는 근거리 영역과 원거리 영역에 대응하여 통신목적과 감지목적의 송신경로별 파워나 대역폭을 할당하기 위한 정보이다. 현장 단말기(100)는 제어정보를 저장하는 저장부(120)를 더 포함할 수 있다.
단일의 파동신호는 경로제어소자(111-3)를 통하여 특정 단일의 경로로 전달될 수 있고, 복수의 경로로 분배되어 전달될 수 있다. 이때 전원제어소자(111-2)는 단일의 파동신호의 경로별 쓰임에 따라 사용되는 전원량이 다를 수 있기 때문에, 전원공급을 제어하는 것이다.
제어정보는 단일의 파동신호에 대한 경로별 쓰임에 따라 전원제어소자(111-2)와 경로제어소자(111-2)가 구동되는 스위칭값을 포함할 수 있다.
파동발생기(111-1)는 적외선과 음파 등 이종의 신호 또는 전파를 더 포함하는 삼종의 신호를 발생할 수 있고, 제어정보는 서로 다른 이종 또는 삼종의 신호를 발생을 제어하기 위한 정보를 포함할 수 있다.
수신부(111)는 근거리 영역의 상태를 감지하거나, 송신부의 파동신호를 검출하여 감지정보를 생성할 수 있고, 제어부(190)는 감지정보를 참조하여 설정된 송신경로의 파워나 대역폭을 할당할 수 있다. 감지정보는 흡수성 페이딩과 관련된 정보일 수 있다.
6G에서는 테라헤르츠와 같은 초고주파의 대역폭을 활용하는 방향으로 정해지고 있다. 그러나 초고주파의 대역폭은 흡수성 페이딩에 취약한 단점이 있으므로, 이를 해결하기 위한 방안이 필요하다.
흡수성 페이딩은 전파가 전리층을 통과할 때 흡수(감쇠)를 받게 되어 생기는 페이딩이다. 종래에는 흡수성 페이딩의 대책으로 수신기에서 AGC를 이용하여 수신의 출력을 일정하게 유지하였다.
본 발명은 흡수성 페이딩과 관련된 요소를 감지하고, 감지정보에 기반하여 송신신호의 파워나 대역폭을 할당하는 송신측의 기술로서, 6G 표준화에 기여하고자 한다.
도 8은 도 6의 수신부를 상세하게 도시한 블록도로서, 수신부(112)는 센서형 수신부(112-1) 및 검출형 수신부(112-2)를 포함할 수 있다. 센서형 수신부(112-1)는 근거리 영역의 상태를 감지하여 제1 감지값을 생성한다. 검출형 수신부(112-2)는 통신대상 또는 송신부의 파동신호를 검출하여 제2 감지값을 생성한다.
본 발명은 수신부(112)를 센서형 수신부(112-1) 및 검출형 수신부(112-2)로 구분하였지만, 특정 신호를 검출하여 이를 감지값으로 만드는 원리는 동일하다. 다만 센서형 수신부(112-1)는 감시하는 대상이나 환경을 직접적으로 감지하여 제1 감지값을 생성하는 것이고, 검출형 수신부(112-2)는 감시하는 대상이나 환경과 접촉된 파동신호를 검출하여 제2 감지값을 생성하는 것이다.
센서형 수신부(112-1)는 자연적 현상에 의해 발생하는 근거리 영역의 상태를 감지할 수 있고, 대표적으로 빛, 열, 온도 및 습도를 감지할 수 있다. 센서형 수신부(112-1)는 사람이나 사물 등 통신대상에 발생하는 현상을 감지할 수 있다.
검출형 수신부(112-2)는 송신부(111)의 파동신호가 채널을 걸쳐 들어온 신호로서 채널의 변화에 따른 제2 감지값을 생성할 수 있다. 파동신호는 반사, 회절, 감쇄, 지연, 흡수, 주파수 또는 노이즈의 특성 등 채널을 거쳐 검출형 수신부(112-2)에서 검출될 수 있다.
도 9는 도 8의 검출형 수신부를 상세하게 도시한 블록도로서, 검출형 수신부(112-2)는 제1 검출형 수신부(112-2a) 및 제2 검출형 수신부(112-2b)를 포함할 수 있다. 경로제어소자(111-3)는 단일의 파동신호를 2개의 제1 송신경로와 제2 송신경로로 분리할 수 있고, 제1 검출형 수신부(112-2a)는 제1 송신경로를 통과한 파동신호를 검출할 수 있으며, 제2 검출형 수신부(112-2b)는 제2 송신경로를 통과한 파동신호를 검출할 수 있다.
가스 감지로 예를 들면 센서형 수신부(112-1)는 반도체에 가스입자가 흡착되고, 흡착된 양을 저항으로 측정하며, 이를 기반으로 가스농도를 측정한다. 송신부(111)의 적외선신호는 경로제어소자(111-3)에 의해 가스가 존재하는 제1 채널과 침입을 감지하기 위한 제2 채널을 통과하고, 제1 검출형 수신부(112-2a)는 제1 채널을 통과한 적외선신호를 감지하여 가스농도를 측정하며, 제2 검출형 수신부(112-2b)는 제2 채널을 통과한 적외선신호를 이용하여 침입여부를 감지한다.
제어부(190)는 제1 감지값 또는 제2 감지값을 처리하여 감지정보를 생성하고, 감지정보의 사용목적별 시나리오를 이용하여 송신경로 또는 수신경로를 결정한다.
현장 단말기(100)는 형태나 구조에 따라 통신과 감지 겸용에 따른 사용 목적이 달라질 수 있고, 감지정보를 활용하는 기술도 전혀 다를 수 있다. 본 발명은 이러한 점을 모두 고려하여 감지정보의 사용목적별 시나리오를 구축하고, 시나리오를 이용하여 송신경로 또는 수신경로를 제어할 수 있고, 전술되는 내용과 같이 파워나 대역폭의 할당을 제어할 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 현장 단말기를 도시한 블록도로서, 현장 단말기(100)는 전술한 내용 이외에도 시나리오를 이용하여 자율주행의 경로변경으로 활용될 수 있다.
송신부(111)는 수신부(112)에서 생성된 감지정보를 원거리 통신대상에게 송신할 수 있고, 제어부(190)는 수신부(112)에서 수신된 통합경로정보를 이용하여 자유주행을 수행할 수 있다.
통합경로정보는 GPS 기반의 경로정보, GPS 음영지역의 경로정보, 원거리 통신대상의 위치정보 및 경로변경정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 경로변경정보는 현위치정보와 감지정보를 기반으로 생성된 정보일 수 있다.
GPS 기반의 경로정보는 GPS 기반의 좌표로 일반적으로 제공하는 정보이고, GPS 음영지역의 경로정보는 GPS 통신이 어려운 음영지역에 관한 경로정보로서 GPS 음영지역에 관한 기 저장된 지형물의 위치정보를 포함할 수 있다. 또한 GPS 음영지역의 경로정보는 다른 현장 단말기의 주행에 의해 획득된 경로정보일 수 있다. 원거리 통신대상의 위치정보는 말 그대로 원거리 통신대상이 위치하는 좌표에 관한 정보이다.
종래에는 지상 이외에도 성층권 비행체 통신시스템(HAPS)나 GPS를 이용하여 사막이나 바다 등 특정 영역의 커버리지를 확장하였다.
본 발명은 GPS와 Non-GPS의 상황에 맞게 자율주행 경로를 자동적으로 설정할 수 있다. Non-GPS는 터널이나 지하 등 GPS신호를 수신하기 어려운 지역을 의미하고, 본 발명은 이러한 지역의 좌표정보를 사전에 획득하여 자율주행 경로에 반영할 수 있다.
본 발명은 자율주행 경로상에서 재난이나 이상징후가 발생하여 경로변경이 발생할 수 있으므로, 이러한 상황을 감지하고, 감지정보를 자율주행 경로에 반영하는 기술이며, 이러한 기술은 시나리오에 포함될 수 있다.
송신부(111)는 감지목적의 제1 송신신호, 근거리 통신대상과의 통신을 위한 제2 송신신호 및 원거리 통신대상과의 통신을 위한 제3 송신신호를 생성하는 기능이 구비될 수 있다.
수신부는 제1 송신신호를 수신하기 위한 제1-1 수신신호, 근거리 영역의 상태를 감지하기 위한 제1-2 수신신호, 근거리 통신대상과의 통신을 위한 제2 수신신호 및 원거리 통신대상과의 통신을 위한 제3 수신신호를 생성하는 기능이 구비될 수 있다.
상기 제어부(190)는 복수의 송수신 기능 중 적어도 하나의 가능에 대한 활성화 타이밍을 제어하여 통신과 감지를 위한 목적을 수행할 수 있다.
근거리 통신대상은 현장 단말기(100)가 근거리 영역에 위치하는 대상을 의미하고, 원거리 통신대상은 원거리 영역에 위치하는 대상을 의미한다. 근거리 영역의 통신은 원거리 영역의 통신보다 커버리지가 좁을 수 있다.
근거리 통신대상은 근거리 영역에 현장 단말기(100)가 위치하면 통신이 가능하고, 원거리 영역에 현장 단말기(100)가 위치하면 통신이 어려울 수 있다. 반면에 원거리 통신대상은 현장 단말기(100)가 근거리 영역이나 원거리 영역 등 어느 영역에 위치하여도 통신이 가능하다.
제어부(190)는 제1-1 수신신호와 제1-2 수신신호를 처리하여 감지정보를 생성할 수 있고, 송신부(111)는 감지정보를 변조하여 제3 송신신호를 생성할 수 있으며, 수신부는 제3 송신신호를 수신하는 원거리 통신대상으로부터 제3 수신신호를 수신할 수 있고, 제어부(190)는 제3 수신신호를 처리하여 제어정보를 업데이트할 수 있다. 예를 들어 업데이트된 제어정보는 자율주행에 관한 경로변경정보이거나 제2 송신신호를 생성할 지 여부를 결정하기 위한 정보이다.
제어부(190)는 제1-1 수신신호와 제1-2 수신신호를 처리하여 감지정보를 생성할 수 있고, 기 저장된 기준정보와 감지정보를 비교하여 이벤트가 발생하였는지 판별할 수 있으며, 이벤트가 발생하면 송신부(111)를 통해 근거리 통신대상을 제어하기 위한 제2 송신신호를 생성할 수 있고, 근거리 통신대상의 통신에 따른 조치정보를 포함하여 제3 송신신호를 생성할 수 있다.
근거리 통신대상은 제1 송신신호를 수신하는 침입대상과 현장기기를 포함할 수 있고, 제어부(190)는 이벤트가 발생하면 송신부(111)를 통해 침입대상에게 직접적으로 경보를 알릴 수 있으며, 현장기기를 제어하여 간접적으로 경보를 알릴 수 있다.
제어부(190)는 무선통신 음영지역에 위치하면 송신부(111)를 통해 자신의 위치를 알리는 제2 송신신호를 생성할 수 있고, 무선통신의 커버리지에 위치하면서 GPS 음영지역에 위치하면 자신의 위치 측정을 허가하는 허가정보를 포함하는 제3 송신신호를 생성할 수 있다.
제2 송신신호는 가청과 비가청으로 구분될 수 있다. 제어부(190)는 자신의 위치를 알리거나 위치 측정을 허가하기 위한 설정된 기준정보를 기반으로 가청과 비가청 중 적어도 하나를 선택하여 제2 송신신호를 생성할 지를 결정할 수 있다.
스마트폰은 보통 모든 사람들이 소지하고 있고, 개인적인 상황에서 위험이나 조난이 발생하였을 때 그 상황을 감지하거나 전파하기 위해 사용되는 단말기이다.
본 발명은 스마트폰에서 무선통신의 커버리지에 위치하면 자신의 위치측정을 허가하는 기술(Sensing for Grant Free)이 적용되고, 음영지역에 위치하면 가청 또는 비가청의 신호로 자신의 위치를 알리는 기술이 적용된다. 예를 들어 가청신호는 주변의 사람들이 들릴 수 있는 신호를 발생하는 것이고, 비가청신호는 재난구조를 위한 단말기에서 탐지의 목적으로 사용된다.
CS부(110)는 부품의 일부를 근거리 영역의 감지에서 근거리 영역의 통신으로 활용하고, 원거리 영역의 통신에서 원거리 영역의 감지로 활용할 수 있다. 예를 들어 CS부(110)는 송신부측이나 수신부측의 경로제어소자(111-3)를 통하여 경로별 통신과 감지를 겸용으로 활용한다.
현장 단말기(100)는 전원부(130), 자율주행부(140) 및 방향부(150)를 더 포함할 수 있다. 전원부(130)는 제어부(190)의 제어를 통하여 파동신호를 발생하기 위한 전원을 제공한다. 자율주행부(140)는 제어정보 또는 경로변경정보를 이용하여 자율주행을 수행할 수 있다. 방향부(150)는 파동신호의 송수신에 대한 포밍을 제공하거나, 파동신호의 송수신을 위한 안테나가 구비될 수 있다. 본 발명은 파동신호의 포밍을 통하여 신호전달의 정확도를 더욱 향상시킬 수 있고, 신호출력을 위한 전력소모를 감소시킬 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 방향부의 구조를 도시한 것으로서, 방향부(150)는 전파용 안테나(151) 및 비전파용 안테나(152)를 포함할 수 있고, 전파용 안테나(151)는 지향성 안테나(151-1) 및 무지향성 안테나(151-2)를 포함할 수 있다. 비전파용 안테나(152)는 지향성 안테나(151-1)와 무지향성 안테나(151-2)의 사이에 형성될 수 있고, 지향성 안테나(151-1)와 무지향성 안테나(151-2) 간 소정의 이격거리를 형성하기 위해 사용될 수 있으며, 지향성 안테나(151-1)와 무지향성 안테나(151-2) 간의 전파 간섭을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
지향성 안테나(151-1)는 RF 에너지를 방사하는 각도를 좁혀 더 먼 거리로 보내거나 수신할 수 있어 주로 원거리 영역의 통신이나 감지에 활용될 수 있고, 무지향성 안테나(151-2)는 360도 전 방향으로 RF 에너지를 수신하거나 보낼 수 있어 주로 근거리 영역의 통신이나 감지에 활용될 수 있으며, 비전파용 안테나(152)는 전파 외의 신호를 통하여 근거리 영역의 통신이나 감지에 활용될 수 있다.
전파용 안테나(151)는 주로 전파를 송신하거나 수신하는 목적으로 사용될 수 있고, 비전파용 안테나(152)는 음파나 적외선을 송신하거나 수신하는 목적으로 사용될 수 있다.
본 발명의 지향성 안테나(151-1), 비전파용 안테나(152) 및 무지향성 안테나(151-2)의 순으로 정렬하여 배치할 수 있고, 다수의 송수신 신호의 경로를 처리하기 위한 부품을 효율적으로 배치할 수 있다. 본 발명은 지향성 안테나(151-1)와 무지향성 안테나(151-2)를 복합적으로 사용하여 MIMO 기술에 적용할 수 있고, 채널 용량을 증가시키는 효과를 기대할 수 있다.
도 12 본 발명의 다른 실시예에 따른 방향부의 구조를 도시한 것으로서, 전파용 안테나(151)는 송신용 안테나(151-3) 및 수신용 안테나(151-4)를 포함할 수 있다.
송신용 안테나(151-3)와 수신용 안테나(151-4)는 360도 전 방향으로 송신이나 수신을 위한 어레이 안테나로 구성될 수 있다. 비전파용 안타네(152)는 송신용 안테나(151-3)와 수신용 안테나(151-4) 사이에 형성될 수 있고, 전술한 바와 마찬가지로 송신용 안테나(151-3)와 수신용 안테나(151-4) 간 소정의 이격거리를 형성하기 위해 사용될 수 있으며, 송신용 안테나(151-3)와 수신용 안테나(151-4) 간의 전파 간섭을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
10: 재난안전 운영 시스템 100: 현장 단말기
110: CS부 111: 송신부
111-1: 파동발생기 111-2: 전원제어소자
111-3: 경로제어소자 112: 수신부
112-1: 센서형 수신부 112-2: 검출형 수신부
112-2a: 제1 검출형 수신부 112-2b: 제2 검출형 수신부
120: 저장부 130: 전원부
140: 자율주행부 150: 방향부
151: 전파용 안테나 151-1: 지향성 안테나
151-2: 무지향성 안테나 151-3: 송신용 안테나
151-4: 수신용 안테나 152: 비전파용 안테나
200: 통합 운영 서버 300: 공공 서버

Claims (12)

  1. 삭제
  2. 통신과 감지를 위한 목적으로 송신경로별 복수의 송신 기능이 구비된 송신부(111)와 수신경로별 복수의 수신 기능이 구비된 수신부(112)로 구성된 CS부(110) 및
    상기 CS부를 제어하는 제어부(190)를 포함하고,
    상기 송신부는,
    파동신호를 발생하는 파동발생기(111-1);
    상기 파동신호 발생을 위한 전원공급을 제어하는 전원제어소자(111-2) 및
    상기 파동신호의 송신경로를 제어하는 경로제어소자(111-3)를 포함하고,
    상기 제어부는 제어정보를 이용하여 송신부를 제어하며,
    상기 제어정보는 근거리 영역과 원거리 영역에 대응하여 통신목적과 감지목적의 송신경로별 파워나 대역폭을 할당하기 위한 정보인 것을 특징으로 하는 통신과 감지 겸용의 현장 단말기.
  3. 통신과 감지를 위한 목적으로 송신경로별 복수의 송신 기능이 구비된 송신부와 수신경로별 복수의 수신 기능이 구비된 수신부로 구성된 CS부 및
    상기 CS부를 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 수신부는 근거리 영역의 상태를 감지하거나, 송신부의 파동신호를 검출하여 흡수성 페이딩과 관련된 감지정보를 생성하고,
    상기 제어부는 감지정보를 참조하여 설정된 송신경로의 파워나 대역폭을 할당하는 것을 특징으로 하는 통신과 감지 겸용의 현장 단말기.
  4. 통신과 감지를 위한 목적으로 송신경로별 복수의 송신 기능이 구비된 송신부와 수신경로별 복수의 수신 기능이 구비된 수신부로 구성된 CS부 및
    상기 CS부를 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 수신부는 근거리 영역의 상태를 감지하여 제1 감지값을 생성하는 센서형 수신부(112-1) 및 송신부의 파동신호를 검출하여 제2 감지값을 생성하는 검출형 수신부(112-2)를 포함하고,
    상기 제어부는 제1 감지값 또는 제2 감지값을 처리하여 감지정보를 생성하고, 감지정보의 사용목적별 시나리오를 이용하여 결정된 경로를 제어하며,
    상기 제어부는 통신과 감지 겸용의 사용목적별 시나리오가 구축된 것을 특징으로 하는 통신과 감지 겸용의 현장 단말기.
  5. 삭제
  6. 통신과 감지를 위한 목적으로 송신경로별 복수의 송신 기능이 구비된 송신부와 수신경로별 복수의 수신 기능이 구비된 수신부로 구성된 CS부 및
    상기 CS부를 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 송신부는 감지목적의 제1 송신신호, 근거리 통신대상과의 통신을 위한 제2 송신신호 및 원거리 통신대상과의 통신을 위한 제3 송신신호를 생성하는 기능이 구비되고,
    상기 수신부는 제1 송신신호를 수신하기 위한 제1-1 수신신호, 근거리 영역의 상태를 감지하기 위한 제1-2 수신신호, 근거리 통신대상과의 통신을 위한 제2 수신신호 및 원거리 통신대상과의 통신을 위한 제3 수신신호를 생성하는 기능이 구비되며,
    상기 제어부는 제1-1 수신신호와 제1-2 수신신호를 처리하여 감지정보를 생성하고,
    상기 송신부는 감지정보를 변조하여 제3 송신신호를 생성하며,
    상기 수신부는 제3 송신신호를 수신하는 원거리 통신대상으로부터 제3 수신신호를 수신하며,
    상기 제어부는 제3 수신신호를 처리하여 제어정보를 업데이트하고, 제어정보를 참조하여 설정된 송신경로의 파워나 대역폭을 할당하는 것을 특징으로 하는 통신과 감지 겸용의 현장 단말기.
  7. 통신과 감지를 위한 목적으로 송신경로별 복수의 송신 기능이 구비된 송신부와 수신경로별 복수의 수신 기능이 구비된 수신부로 구성된 CS부 및
    상기 CS부를 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 송신부는 감지목적의 제1 송신신호, 근거리 통신대상과의 통신을 위한 제2 송신신호 및 원거리 통신대상과의 통신을 위한 제3 송신신호를 생성하는 기능이 구비되고,
    상기 수신부는 제1 송신신호를 수신하기 위한 제1-1 수신신호, 근거리 영역의 상태를 감지하기 위한 제1-2 수신신호, 근거리 통신대상과의 통신을 위한 제2 수신신호 및 원거리 통신대상과의 통신을 위한 제3 수신신호를 생성하는 기능이 구비되며,
    상기 제어부는 제1-1 수신신호와 제1-2 수신신호를 처리하여 감지정보를 생성하고, 기 저장된 기준정보와 감지정보를 비교하여 이벤트가 발생하였는지 판별하며, 이벤트가 발생하면 송신부를 통해 근거리 통신대상을 제어하기 위한 제2 송신신호를 생성하고, 근거리 통신대상의 통신에 따른 조치정보를 포함하여 제3 송신신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 통신과 감지 겸용의 현장 단말기.
  8. 통신과 감지를 위한 목적으로 송신경로별 복수의 송신 기능이 구비된 송신부와 수신경로별 복수의 수신 기능이 구비된 수신부로 구성된 CS부 및
    상기 CS부를 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 송신부는 감지목적의 제1 송신신호, 근거리 통신대상과의 통신을 위한 제2 송신신호 및 원거리 통신대상과의 통신을 위한 제3 송신신호를 생성하는 기능이 구비되고,
    상기 수신부는 제1 송신신호를 수신하기 위한 제1-1 수신신호, 근거리 영역의 상태를 감지하기 위한 제1-2 수신신호, 근거리 통신대상과의 통신을 위한 제2 수신신호 및 원거리 통신대상과의 통신을 위한 제3 수신신호를 생성하는 기능이 구비되며,
    상기 제어부는 무선통신 음영지역에 위치하면 송신부를 통해 자신의 위치를 알리는 제2 송신신호를 생성하고, 무선통신의 커버리지에 위치하면서 GPS 음영지역에 위치하면 자신의 위치 측정을 허가하는 허가정보를 포함하는 제3 송신신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 통신과 감지 겸용의 현장 단말기.
  9. 삭제
  10. 통신과 감지를 위한 목적으로 송신경로별 복수의 송신 기능이 구비된 송신부와 수신경로별 복수의 수신 기능이 구비된 수신부로 구성된 CS부 및
    상기 CS부를 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 송신부는 수신부에서 생성된 감지정보를 원거리 통신대상에게 송신하고, 상기 제어부는 수신부에서 수신된 통합경로정보를 이용하여 자율주행을 수행하며,
    상기 통합경로정보는 GPS 기반의 경로정보, GPS 음영지역의 경로정보, 원거리 통신대상의 위치정보 및 경로변경정보 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 수신부는 원거리 통신대상으로부터 감지정보에 대응하는 제어정보를 수신하고, 상기 제어부는 제어정보를 이용하여 통합경로정보를 업데이트하는 것을 특징으로 하는 통신과 감지 겸용의 현장 단말기.
  11. 통신과 감지를 위한 목적으로 송신경로별 복수의 송신 기능이 구비된 송신부와 수신경로별 복수의 수신 기능이 구비된 수신부로 구성된 CS부 및
    상기 CS부를 제어하는 제어부를 포함하고,
    신호의 송수신을 위한 안테나가 구비된 방향부(150)를 더 포함하고,
    상기 방향부는 전파용 안테나(151) 및 비전파용 안테나(152)를 포함하며,
    상기 전파용 안테나는 지향성 안테나(151-1) 및 무지향성 안테나(151-2)를 포함하고,
    상기 비전파용 안테나는 지향성 안테나와 무지향성 안테나 사이에 형성되고, 지향성 안테나와 무지향성 안테나 간 소정의 이격거리를 제공하며, 지향성 안테나와 무지향성 안테나 간 전파 간섭을 감소시키는 것을 특징으로 하는 통신과 감지 겸용의 현장 단말기.
  12. 통신과 감지를 위한 목적으로 송신경로별 복수의 송신 기능이 구비된 송신부와 수신경로별 복수의 수신 기능이 구비된 수신부로 구성된 CS부 및
    상기 CS부를 제어하는 제어부를 포함하고,
    신호의 송수신을 위한 안테나가 구비된 방향부를 더 포함하고,
    상기 방향부는 전파용 안테나 및 비전파용 안테나를 포함하며,
    상기 전파용 안테나는 송신용 안테나(151-3) 및 수신용 안테나(151-4)를 포함하고,
    상기 비전파용 안테나는 송신용 안테나와 수신용 안테나 사이에 형성되고, 송신용 안테나와 수신용 안테나 간 소정의 이격거리를 제공하며, 송신용 안테나와 수신용 안테나 간 전파 간섭을 감소시키는 것을 특징으로 하는 통신과 감지 겸용의 현장 단말기.
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