KR20080039169A - 무선 인식 기술을 이용한 위치 정보 제공 및 정보 수집장치 및 그 방법 - Google Patents

무선 인식 기술을 이용한 위치 정보 제공 및 정보 수집장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 도로의 각 차선별로 설치된 RFID 태그의 정보를 차량에 설치된 RFID 리더가 읽어, 운전자에게 차량의 현재 위치 정보를 제공하고, RFID 태그가 동작하는 시점을 센서 노드가 인식하여, 차량이 통과한 시간과 RFID 태그 정보를 센서 네트워크를 통해 정보 수집 서버로 전달함으로써, 도로 상에서의 각 차량간 간격을 분석할 수 있도록 하는 무선 인식 기술을 이용한 위치 정보 제공 및 정보 수집 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 차량에 위치 정보를 제공하고, 도로의 각 차선에서 차량 정보를 수집하기 위한 장치에 있어서, 상기 차량에 현재 위치 정보를 제공하기 위해, 상기 차량에 설치된 RFID 리더기로부터 전달된 무선 주파수에 의해 구동되어 저장된 태그 정보를 제공하는 복수 개의 RFID 태그; 상기 RFID 태그가 구동되는 시점을 센싱하여 센서 네트워크를 통해 상기 센싱된 정보를 전송하는 복수 개의 센서 노드; 및 상기 센서 노드들에 의해 센싱된 정보를 수집하여, 가공하는 정보 수집 서버를 포함하되, 적어도 2개 이상의 RFID 태그와 하나의 센서 노드로 그룹을 구성하고, 상기 그룹들은 도로의 각 차선별로 일정 간격을 두고 설치되는 것을 특징으로 한다.
Figure P1020060124828
RFID, 위치, 정보, 차량, 무선, 인식, 태그, 도로

Description

무선 인식 기술을 이용한 위치 정보 제공 및 정보 수집 장치 및 그 방법{Apparatus and method for providing position information and gathering information using RFID}
도 1 은 본 발명에 따른 무선 인식 기술을 이용한 위치정보 제공 및 정보 수집 장치의 블록 구성도,
도 2 는 본 발명에 따른 RFID 태그와 RFID 리더의 설치 상태를 나타낸 일 예시도,
도 3 은 본 발명에 따른 RFID 리더의 인식 영역을 설명하기 위한 일 예시도,
도 4 는 본 발명에 따른 RFID 태그의 설치 상태를 설명하기 위한 일 예시도,
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명
11: RFID 리더 12: 위치정보 제공장치
13: RFID 태그 14: 센서 노드
15: 정보 수집 서버
본 발명은 무선 인식 기술을 이용한 위치 정보 제공 및 정보 수집 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 도로의 각 차선별로 설치된 RFID 태그의 정보를 차량에 설치된 RFID 리더가 읽어, 운전자에게 차량의 현재 위치 정보를 제공하고, RFID 태그가 동작하는 시점을 센서 노드가 인식하여, 차량이 통과한 시간과 RFID 태그 정보를 센서 네트워크를 통해 정보 수집 서버로 전달함으로써, 도로 상에서의 각 차량간 간격을 분석할 수 있도록 하는 무선 인식 기술을 이용한 위치 정보 제공 및 정보 수집 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
종래의 위치 추적 기술로는, 이동통신망의 기지국을 이용하는 기술과, GPS 수신기를 이용하는 기술, 그리고 RFID 정보를 이용하는 기술들이 있다.
이동통신망의 기지국을 이용한 위치 추적 기술은 사용자 단말기가 속한 기지국의 식별 정보를 이용해 사용자의 위치를 추적하는 기술과, 인접한 3개의 기지국으로부터 사용자 단말기 전달되는 주파수의 도달 시간 및 각도 차를 이용해 사용자 단말기의 위치를 계산하는 기술이 있다.
통상 종래의 위치 정보 제공 시스템은 위치 정보를 제공하는 서버에서 사용자 단말기들의 위치 정보를 수집하고, 위치 정보 서버에서 수집된 사용자 단말기의 현재 위치 정보들을 이용해 다양한 부가 서비스를 제공한다.
기지국을 이용해 위치를 추적하거나 GPS 수신기를 이용해 위치를 추적하는 기술은, 건물이 밀집되어 있는 도심지역이나 음영 지역에서는 신호 감쇄 및 다중경 로 등의 문제가 발생되고, 이로 인해 위치 정보를 정확하게 수집할 수 없는 문제가 야기되기도 한다.
또한, 위치 정보가 서버에 저장되어 있는 경우, 각 사용자들은 자신의 위치정보를 무선 통신 링크를 통해 서버로부터 전달받아야 한다. 이에 따라, 사용자들은 위치 정보를 전달받기 위해 통신 비용을 부담해야 한다.
한편, RFID를 이용하여 위치정보를 제공하는 기술은 크게 실시간 위치 추적(RTLS: Real-Time Locating System) 기술과 RFID 태그가 보유한 위치를 직접 이용하는 기술로 분류될 수 있다. 실시간 위치 추적(RTLS) 기술은 RFID 태그들과 RFID 리더를 이용하는 기술이다. 즉, 서버는 RFID 리더와 RFID 태그들 간의 통신에서의 시간 차 등을 이용하여 RFID 리더의 위치를 계산한다. 하지만, 이와 같은 실시간 위치 추적 기술은 고속 이동중인 차량에 적용하기에는 해결해야될 문제가 있다.
또한, RFID 태그가 보유한 위치정보를 직접 RFID 리더를 통해 제공하는 기술은 RFID 리더가 그 객체에 미리 설치되어 있는 상황에서 RFID 태그가 보유하고 있는 위치정보를 수신받아, 객체에서 위치 정보를 활용하도록 하는 것이다. 하지만, 이와 같은 기술은 정지 물체에 대한 실시간 위치정보 제공은 가능하지만, 고속으로 이동하는 차량에 적용하기에는 많은 해결해야될 과제가 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술들의 문제점을 해결하기 위하여 제 안된 것으로, 도로의 각 차선별로 설치된 RFID 태그의 정보를 차량에 설치된 RFID 리더가 읽어, 운전자에게 차량의 현재 위치 정보를 제공하고, RFID 태그가 동작하는 시점을 센서 노드가 인식하여, 차량이 통과한 시간과 RFID 태그 정보를 센서 네트워크를 통해 정보 수집 서버로 전달함으로써, 도로 상에서의 각 차량간 간격을 분석할 수 있도록 하는 무선 인식 기술을 이용한 위치 정보 제공 및 정보 수집 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 차량에 위치 정보를 제공하고, 도로의 각 차선에서 차량 정보를 수집하기 위한 장치에 있어서, 상기 차량에 현재 위치 정보를 제공하기 위해, 상기 차량에 설치된 RFID 리더기로부터 전달된 무선 주파수에 의해 구동되어 저장된 태그 정보를 제공하는 복수 개의 RFID 태그; 상기 RFID 태그가 구동되는 시점을 센싱하여 센서 네트워크를 통해 상기 센싱된 정보를 전송하는 복수 개의 센서 노드; 및 상기 센서 노드들에 의해 센싱된 정보를 수집하여, 가공하는 정보 수집 서버를 포함하되, 적어도 2개 이상의 RFID 태그와 하나의 센서 노드로 그룹을 구성하고, 상기 그룹들은 도로의 각 차선별로 일정 간격을 두고 설 치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 차량에 RFID 리더가 설치되고, 도로의 각 차선별로 일정 간격을 두고 RFID 태그들이 설치된 시스템에서 위치 정보를 제공하고, 차량 정보를 수집하기 위한 방법에 있어서, 상기 RFID 리더에 의해 도로에 설치된 상기 RFID 태그가 구동되어, 상기 RFID 태그의 정보를 상기 RFID 리더로 전송하는 제1 단계; 상기 RFID 태그의 구동 시점을 센싱하여, 자신의 식별자(ID)와 함께 센싱 정보를 센서 네트워크를 통해 정보 수집 서버로 전송하는 제2 단계; 및 상기 정보 수집 서버가 상기 센서 네트워크를 통해 수집된 센싱 정보를 저장한 후, 가공하는 제3 단계를 포함한다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1 은 본 발명에 따른 무선 인식 기술을 이용한 위치정보 제공 및 정보 수집 장치의 블록 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 각 차량에는 RFID 리더(11)와, 상기 RFID 리더로부 터 획득한 RFID 태그 정보를 이용해 위치 정보로 가공하여 다양한 서비스를 제공하는 위치 정보 제공 장치(12)가 마련되어 있다. 차량에 설치된 위치 정보 제공장치(12)는 RFID 태그로부터 획득된 태그 정보를 이용해 정확한 위치 정보를 산출하기 위해, 태그 정보에 대응되는 위치 정보를 저장하는 데이터베이스와, 상기 데이터베이스에 저장된 정보를 이용해 위치 정보를 산출하는 위치 정보 결정부와, 상기 위치 정보 결정부에 의해 결정된 위치 정보를 이용해 내비게이션 서비스 또는 기타 부가서비를 제공하기 위한 서비스 제공부를 포함할 수 있다. 차량에 설치된 RFID 태그(11)에 대한 보다 구체적인 구조는 도 2 및 도 3을 참조하여 후술하기로 한다.
본 발명은, 도로의 각 차선별로 설치된 RFID 태그(13)를 이용해 위치 정보를 제공하기 위해 다수개의 RFID 태그(13)를 그룹화한다. 동일 그룹에 속하는 RFID 태그들은 동일 위치 정보를 제공한다. 이에 대한 보다 구체적인 설명은 도 2 내지 도 4를 참조하여 후술하기로 한다.
센서 노드(14)는 RFID 태그 그룹별로 설치되어, RFID 태그(13)가 RFID 리더(11)로부터 무선 신호를 수신받아 저장된 RFID 태그 정보를 전달하는 시점을 인식하여, 센서 노드의 고유 식별자와 함께 인식된 시간 정보를 센서 네트워크를 통해 정보 수집 서버(15)로 전달하기 위해 마련된다.
정보 수집 서버(15)는 각 센서 노드로부터 전달된 각 센서 노드의 고유 식별자와 시간 정보를 이용해, 각 센서 노드의 위치에서 특정 시간에 통과한 차량의 수와 차량간 간격 정보를 가공하여 제공할 수 있다.
본 발명에 대한 설명의 편의를 위해 도2 내지 도4를 참조하여, RFID 태그의 설치 상태와 RFID 리더의 구조에 대해 구체적으로 설명한다.
도 2 는 본 발명에 따른 RFID 태그와 RFID 리더의 설치 상태를 나타낸 일 예시도이고, 도 3 은 본 발명에 따른 RFID 리더의 인식 영역을 설명하기 위한 일 예시도이며, 도 4 는 본 발명에 따른 RFID 태그의 설치 상태를 설명하기 위한 일 예시도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 RFID 태그의 트랜잭션 시간을 최소화하기 위하여 다수의 RFID 태그를 그룹화하여 설치한다. 그리고, 하나의 태그 그룹이 각 차선의 특정 위치에 설치되고, 하나의 차선에는 연속적으로 일정 간격을 두고 다른 태그 그룹들이 설치된다.
예를 들어, 일반적인 RFID 태그는 지연시간으로 인한 평균 트랜잭션 시간이 38.8msec이고, 최대 트랜잭션 시간은 62msec로 추정된다. 그런데, 위치 측정의 오차 범위를 1m 이내로 하기 위해서는, RFID 리더와 RFID 태그 간의 최대 통신 가능 거리가 1m 내에서 수행되어야 한다. 또한, 100km/h의 고속으로 주행하는 차량의 경우, 차량이 1m를 통과하는 시간이 36msec 밖에 소요되지 않는다. 이 때문에, RFID 리더와 RFID 태그 간의 트랜잭션이 36msec 내에 완료되어야 하며, 만약 트랜잭션이 이 시간내에 완료되지 않은 경우에는 RFID 리더가 RFID 태그 정보를 인식하지 못할 수 있다.
따라서 본 발명에서는 이와 같은 문제를 해결하기 위해, 여러 개의 RFID 태그들을 그룹화하여 특정 지점의 차선에 설치한다. 이때, 하나의 그룹에 RFID 개수가 너무 많을 경우 RFID 리더와의 트랜잭션 시에 RFID 태그 그룹 내에 존재하는 RFID 태그들 간의 충돌로 인한 시간적인 부하가 발생될 수 있음으로, 바람직하게는 하나의 그룹은 3-4개의 RFID 태그로 구성되는 것이 좋다.
또한, 동일 그룹에 속하는 RFID 태그들은 동일한 위치 정보를 저장하고, 일정 간격을 두고 설치된다. 이는 전술한 바와 같이 평균 트랜잭션 시간으로 인해 차량의 RFID 리더가 RFID 태그 정보를 인식하지 못하는 것을 방지하기 위함이다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이 각 태그 그룹 A, B는 고속으로 이동하는 차량이 인접한 두 태그 그룹을 동일한 그룹으로 인식하지 않도록 하기 위해 일정 거리 이상 떨어져 배치된다. 예를 들어, 태그 그룹 A, B의 그룹간 간격이 3m인 경우에, 고속 이동 차량이 A 그룹과 B 그룹을 동일 그룹으로 오인하게 되면, 3m의 위치 오차가 발생하게 된다. 따라서, 본 발명에서는 차량이 고속으로 이동하는 경우에도 하나의 그룹으로 인식하지 않도록 하기 위해, 동일 차선에서의 그룹간 간격을 일정 거리 이상(예를 들어, 5m 이상)으로 설정한다.
도 3을 참조하여, 차량에 설치된 RFID 리더의 안테나에 대해 설명한다.
본 발명에서는 최대의 전후방 인식 영역을 위하여 RFID 리더 안테나의 자세 각을 변경하거나 최대의 측면 인식영역을 위하여 RFID 리더 안테나 개수를 변경한다. 본 발명에서는 RFID 리더 안테나의 인식 영역이 최대가 되도록 하고 동시에 위치 오차가 최소화 되도록 하기 위해, RFID 리더 안테나와 도로 면과의 자세 각을 변경한다. 예를 들어, RFID 리더 안테나와 도로 면과의 자세 각을 변경하여 인식영역을 측정한 결과, 도 3에 도시된 바와 같이, 20도에서 40도 사이에서 최대의 인식영역을 가지는 것을 확인할 수 있었다. 30cm 높이에 설치된 RFID 리더 안테나를 가 정하여 측정한 결과는, 전후방을 통합하여 전체 인식 영역이 80cm에 달하며, 위치 오차는 최대 70cm 이하였다.
또한, 3m에서 5m까지 이르는 도로의 폭을 고려하여 차량 전면에 RFID 리더 안테나를 1개가 아닌 2개 이상을 설치한다. 이는 RFID 태그에 대한 측면 인식영역을 확장하기 위함이다. 예를 들어, RFID 리더 안테나 2개를 설치하는 경우, 두 안테나의 중심점을 기준으로 위치 오차는 70cm 이하이며, 최대 인식 영역은 1.3m 정도로 설치하는 것이다.
도 4 는 본 발명에 따른 RFID 태그의 설치 상태를 설명하기 위한 일 예시도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 4개의 차선을 갖는 도로에서 각 차선에는 두개의 그룹이 설치되어 있다고 가정한다. 각 그룹은 일정 거리 예를 들어, 5m 정도 떨어져 설치되어 있다. 마찬가지로 각 그룹은 이웃 차선에 설치된 그룹과도 일정 거리 떨어져 설치되어 있다,
각 그룹은 도 1에 도시된 바와 같이 3개의 RFID 태그와, 하나의 센서 노드를 포함한다. 이와 같은 구성을 갖는 본 발명에서 위치 정보를 제공하고 정보를 수집하는 과정을 설명하면 다음과 같다.
먼저, RFID 리더를 탑재한 차량이 특정 그룹 A를 통과하게 되면, 그룹 A에 속하는 3개의 RFID 태그 중 적어도 하나는 RFID 리더로부터 제공된 주파수에 따라 동작하여, 태그 정보를 RFID 리더로 제공한다.
센서 노드(14)는 3개의 RFID 태그와 연결되어, 3개의 RFID 태그 중 적어도 어느 하나의 태그가 RFID 리더로부터 제공된 주파수에 의해 동작하면, 이 동작 신호를 센싱하여, 센서 네트워크를 통해 정보 수집 서버(15)로 센싱 정보를 전달한다. 이때, 센서 노드(14)는 자신의 노드 식별자(ID)와 센싱 시간 정보와 같은 센싱 데이터를 센서 네트워크를 통해 정보 수집 서버(15)로 전달한다. 이때, 센서 노드는 적어도 2개 이상의 그룹에 속하는 센서 노드들과 네트워크를 구성하여 센싱 정보를 전송할 수 있다.
정보 수집 서버(15)는 각 센서 노드로부터 센싱 정보가 수신되면, 각 센서 노드들의 위치를 확인하고, 해당 센서 노드에서 센싱 정보를 수신한 시간 이력을 저장한다. 정보 수집 서버(15)는 이렇게 저장된 각 센서 노드별 시간 이력을 이용해, 해당 위치에서 일정 시간 동안 통과한 차량의 대수와 차량간 통과 시간을 추정하고, 상기 추정된 정보를 이용해 차량간 추돌 가능성을 예측할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다. 이러한 과정은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있으므로 더 이상 상세히 설명하지 않기로 한다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
상기와 같은 본 발명은, 도로의 각 차선별로 설치된 RFID 태그의 정보를 차량에 설치된 RFID 리더가 읽어, 운전자에게 차량의 현재 위치 정보를 제공하고, RFID 태그가 동작하는 시점을 센서 노드가 인식하여, 차량이 통과한 시간과 RFID 태그 정보를 센서 네트워크를 통해 정보 수집 서버로 전달함으로써, 도로 상에서의 각 차량간 간격을 분석할 수 있다. 이에 따라 본 발명은, 별도의 통신 비용 부담없이 차량에 설치된 위치 정보 제공 장치가 자신의 위치 정보를 전달받아, 차선 변경에 따른 안내를 수행할 수 있고, 교차로의 각 방향에서 진입하는 차량의 정확한 위치정보를 실시간으로 수집함으로써, 수집한 위치정보를 이용하여 교차로에서의 차량 충돌 예측 등의 시뮬레이션을 가능하게 할 수 있다.

Claims (8)

  1. 차량에 위치 정보를 제공하고, 도로의 각 차선에서 차량 정보를 수집하기 위한 장치에 있어서,
    상기 차량에 현재 위치 정보를 제공하기 위해, 상기 차량에 설치된 RFID 리더기로부터 전달된 무선 주파수에 의해 구동되어 저장된 태그 정보를 제공하는 복수 개의 RFID 태그;
    상기 RFID 태그가 구동되는 시점을 센싱하여 센서 네트워크를 통해 상기 센싱된 정보를 전송하는 복수 개의 센서 노드; 및
    상기 센서 노드들에 의해 센싱된 정보를 수집하여, 가공하는 정보 수집 서버를 포함하되,
    적어도 2개 이상의 RFID 태그와 하나의 센서 노드로 그룹을 구성하고, 상기 그룹들은 도로의 각 차선별로 일정 간격을 두고 설치되는 것을 특징으로 하는 위치 정보 제공 및 정보 수집 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 RFID 리더의 안테나가 적어도 2개 이상의 안테나로 구성되는 것을 특징으로 하는 위치 정보 제공 및 정보 수집 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 RFID 리더의 안테나가 도로 면과 20도에서 40도의 각도를 유지하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 위치 정보 제공 및 정보 수집 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나의 그룹에 속하는 RFID 태그의 개수가 3개 또는 4개인 것을 특징으로 하는 위치 정보 제공 및 정보 수집 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 하나의 그룹에 속하는 RFID 태그들은 동일한 태그 정보를 저장하는 것을 특징으로 하는 위치 정보 제공 및 정보 수집 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    동일 차선에 설치되는 각 그룹들의 간격은 적어도 5m 이상을 유지하는 것을 특징으로 하는 위치 정보 제공 및 정보 수집 장치.
  7. 차량에 RFID 리더가 설치되고, 도로의 각 차선별로 일정 간격을 두고 RFID 태그들이 설치된 시스템에서 위치 정보를 제공하고, 차량 정보를 수집하기 위한 방법에 있어서,
    상기 RFID 리더에 의해 도로에 설치된 상기 RFID 태그가 구동되어, 상기 RFID 태그의 정보를 상기 RFID 리더로 전송하는 제1 단계;
    상기 RFID 태그의 구동 시점을 센싱하여, 자신의 식별자(ID)와 함께 센싱 정보를 센서 네트워크를 통해 정보 수집 서버로 전송하는 제2 단계; 및
    상기 정보 수집 서버가 상기 센서 네트워크를 통해 수집된 센싱 정보를 저장한 후, 가공하는 제3 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 정보 제공 및 정보 수집 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제2 단계에서, 동일한 태그 정보를 저장하는 3개 또는 4개의 RFID 태그들이 하나의 그룹을 형성하고, 상기 RFID 태그들 중 어느 하나의 태그가 구동되면, 그 구동 시점을 센싱하는 것을 특징으로 하는 위치 정보 제공 및 정보 수집 방법.
KR1020060124828A 2006-10-30 2006-12-08 무선 인식 기술을 이용한 위치 정보 제공 및 정보 수집장치 및 그 방법 KR100873472B1 (ko)

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