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KR101359345B1 - 위치측정시스템 - Google Patents

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KR101359345B1
KR101359345B1 KR1020120103095A KR20120103095A KR101359345B1 KR 101359345 B1 KR101359345 B1 KR 101359345B1 KR 1020120103095 A KR1020120103095 A KR 1020120103095A KR 20120103095 A KR20120103095 A KR 20120103095A KR 101359345 B1 KR101359345 B1 KR 101359345B1
Authority
KR
South Korea
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frequency
light emitting
light
receiver
synchronized
Prior art date
Application number
KR1020120103095A
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English (en)
Inventor
박창수
정수용
한수욱
Original Assignee
광주과학기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 광주과학기술원 filed Critical 광주과학기술원
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Abstract

본 발명에 따른 위치측정시스템은, 동일한 실내 공간 내에서 적어도 세 개가 마련되고, 동기화된 서로 다른 주파수의 광을 조사하는 발광소자; 및 상기 광이 도달되는 거리의 차이에 따른 상기 광의 위상차이를 파악하여, 위치가 파악되는 수신기가 포함된다. 본 발명에 따르면, 저렴한 비용으로 설치가 가능하고, 기존의 조명시스템을 그대로 이용하면서 부가설비를 약간 추가시키는 것으로서 실내위치를 정확하게 알아낼 수 있는 등, 다양한 효과를 얻을 수 있다.

Description

위치측정시스템{Positioning system}
본 발명은 위치측정시스템에 관한 것이다. 특히 실내에 유용하게 적용할 수 있는 위치측정시스템에 관한 것이다.
근래 들어, 화재, 방범, 또는 안내 등의 목적을 위하여 실내의 위치측정시스템에 대한 니즈가 대두되고 있다. 실외에서 널리 사용되는 GPS 시스템은, 실내로는 위성으로부터의 전파가 미치지 못하거나 거리의 정확도가 떨어지기 때문에 적합하게 사용할 수 없는 문제점이 있다.
상기되는 문제점을 개선하기 위한 목적으로서, 이동체가 카메라 시스템을 활용하여 인간과 동일하게 이동 환경 내의 특징 정보를 기억하고 이를 이용하여 위치를 인식하거나, GPS 송신 위성을 대신하는 위성 시스템을 실내에 설치하고 이동체에 수신기를 장착하여 위치를 수신받도록 하거나, 위치와 방향정보를 획득할 수 있는 인위적인 랜드마크를 천정이나 벽면 등에 부착하고 이동체가 카메라를 이용하여 위치를 추정하도록 하거나, 위치정보가 내장된 바코드나 RFID를 바닥재에 내장하고 이동체 바닥에 바코드 리더나 RFID 리더를 장착하여 위치정보를 획득하거나, 이동체가 무선통신을 이용하여 이동 환경 내에 설치된 특정 LED를 온/오프 하도록 한 후 이를 카메라로 인식하여 위치를 추정하거나, 이동체에 설치된 LED를 이동체가 온/오프하고 이동 환경에 설치된 센서가 이를 수신하여 이동체의 위치를 추정한 후 이를 무선통신을 통해 이동체에 알려주는 방법이 알려져 있다. 이들 방법은, 설치비용, 경제성, 정확도, 및 다수의 이동체에 대한 적용의 어려움 등의 문제점이 있다.
또한, 실내에 설치되는 LED를 온/오프시키는 온/오프신호에 LED의 위치정보를 실어서 전송하도록 하고, 상기 이동체에서는 상기 LED의 온/오프신호를 통하여 LED의 위치정보를 파악하고, LED가 포함되어 있는 이미지를 획득하고 획득된 이미지로부터 LED와 이동체의 상대거리를 파악하여 위치를 측정하는 시스템이 대한민국특허등록번호 10-0996180에 개시되어 있다. 그러나, 이 방법 또한, 이동체에 별도로 이미지 촬영장치를 구비하여야 하고, LED의 위치정보와 이미지 정보를 함께 고려하여 위치를 알아내는 구조를 이루고 있다. 그러므로, 가격이 비싸지고, 이동체의 위치정보가 정확하게 파악되기 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 상기 문제를 포함한 많은 문제를 개선하기 위한 것으로서, 광 수신기와 신호처리기 만을 구비하는 간단한 구조로서 실내위치를 정확하게 알아낼 수 있는 위치측정시스템을 제안한다. 또한, 위치측정에 대한 정확도를 한층 더 높일 수 있는 위치측정시스템을 제안한다. 또한, 기존에 설치되어 있는 조명 시스템을 철거할 필요없이 간단한 구조변경만으로 실내에서 위치측정시스템을 구현할 수 있는 위치측정시스템을 제안한다.
본 발명에 따른 위치측정시스템은, 적어도 세 개가 제공되는 발광소자; 및 상기 발광소자에서 조사되는 광을 분석하여 그 위치가 파악되는 수신기가 포함되고; 상기 적어도 세 개의 발광소자에서 조사되는 광을 분석하기 위하여, 상기 수신기에 장착되는 광검출기; 상기 광검출기에서 검출되는 신호 중에서, 적어도 세 개의 특정 주파수를 통과시키는 제 1 밴드패스필터; 상기 제 1 밴드패스필터를 통과한 신호의 주파수를 변환시키는 주파수 변환기; 주파수 변환된 적어도 세 개의 신호 중 적어도 두 개의 위상차를 검출하는 위상 검출기; 및 상기 위상 검출기에서 검출된 위상차를 이용하여, 상기 발광소자와 상기 수신기 사이의 거리를 알아내어, 상기 수신기의 위치를 알아내는 신호처리기가 포함된다.
상기 위치측정시스템에 있어서, 상기 발광소자의 광 조사 상태를 조작하기 위하여, 특정 주파수의 진동을 발생시키는 제 1 오실레이터; 상기 제 1 오실레이터의 주파수를 동기화시킨 상태에서 적어도 세 개의 경우로 배수화시키는 멀티플라이어; 및 상기 멀티플라이어에서 출력되는 적어도 세 개의 주파수를 상기 적어도 세 개의 발광소자의 구동에 적용시키는 적어도 세 개의 드라이버가 포함될 수 있다.
또한, 상기 위치측정시스템에 있어서, 상기 주파수 변환기에는 믹서 및 제 2 밴드패스필터가 포함되고, 상기 믹서로 배수화된 주파수를 인가하기 위하여, 제 2 오실레이터 및 멀티플라이어가 포함될 수 있다.
또한, 상기 제 1 밴드패스필터에서 통과되는 주파수는 상기 발광소자에서 발광되는 광의 주파수와 동일하게 제공될 수 있다.
다른 측면에 따른 본 발명의 위치측정시스템은, 동일한 실내 공간 내에서 적어도 세 개가 마련되고, 동기화된 서로 다른 주파수의 광을 조사하는 발광소자; 및 상기 광이 도달되는 거리의 차이에 따른 상기 광의 위상차이를 파악하여, 위치가 파악되는 수신기가 포함될 수 있다.
본 발명에 따르면, 저렴한 비용으로 설치가 가능하고, 기존의 조명시스템을 그대로 이용하면서 부가설비를 약간 추가시키는 것으로서 실내위치를 알아낼 수 있고, 실내위치를 정확하게 알아낼 수 있는 등, 다양한 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 발광소자와 수신기와의 관계를 나타내는 도면.
도 2는 실시예에 따른 위치측정시스템의 설치된 상태를 나타내는 도면.
도 3은 실시예에 따른 위치측정시스템의 블록도.
도 4는 광 검출기의 수신신호에 대한 시간도메인의 그래프.
도 5는 광 검출기의 주파수 도메인의 그래프.
도 6은 삼각측량으로 현재 수신기의 위치를 파악할 수 있도록 하는 참조도.
도 7은 측정대상의 각 위치별로 실제위치와 측정위치와의 오차를 나타내는 도면.
도 8은 f1주파수를 달리하면서 평균오차를 측정한 결과를 도시하는 그래프.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 사상은 첨부되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 그 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 및 추가 등을 이용하여 용이하게 제안할 수 있을 것이다. 그러나, 그러한 실시예 또한, 본 발명의 사상에 포함된다고 할 것이다.
도 1은 실시예에 적용되는 발광소자와 수신기와의 관계를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 발광소자(1)는 실내의 상측에 설치되고 하측에는 수신기(2)가 도시되어 있다. 발광소자(1)는 온오프신호를 만들어 낼 수 있는 LED로 예시할 수 있고, 수신기(2)는 주행로봇으로 예시할 수 있다. 이하에서는 발광소자를 LED로 표시하고, 수신기를 주행로봇으로 나타낼 수도 있을 것이다. 이는 발광소자 및 수신기로 이해할 수 있을 것이다.
실시예에 제시되는 실내의 위치측정시스템은, 적어도 세 개의 상기 발광소자에서 조사되는 빛의 도착시간차이(TDOA:Time Difference of Arrival)를 이용하여 알아낼 수 있다. 상기 발광소자와 상기 수신기를 포함하는 위치측정시스템은 LOS(Line Of Sight)조건 하에서 동작될 수 있고, 다중경로 페이딩(Multipath Fading)을 방지할 수 있는 정도의 크기 및 구조로서 수신기(2)에는 광 검출기(도 3의 7참조)가 마련되어 있을 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 발광소자(1)의 광 방사는 람베르트 방사패턴(Lambertian radiation pattern)을 따른다. 일반화된 람베르트 방사 강도는 수학식 1로 주어질 수 있다.
Figure 112012075306288-pat00001
여기서, n은 방사로브의 모드넘버이고, PT는 소스파워이고, φ는 수직축에 대한 방사조도의 각이고, d는 발광소자와 수신기 간의 거리를 나타낸다. 모드넘버는
Figure 112012075306288-pat00002
로 주어지고, 여기서, Φ1/2는 절반 파워에서 발광소자의 시야각을 의미한다.
한편, 상기 발광소자(1)와 상기 수신기(2) 간의 거리 d가, 수신기의 광 검출기(7)의 크기에 비하여 충분히 크면, 광 검출기에서 수신되는 방사조도는 광 검출기의 전체 표면에 대하여 거의 일정하다. 그리고, 광 검출기에 도착하는 모든 신호의 에너지는 거의 같은 때에 광 검출기에 도착하게 될 것이다. 그러므로, 광 검출기에서 파악되는 임펄스 응답은, 대략 스케일드 및 지연된 디락 델타 함수가 된다. 상기 디락 델타 함수는 수학식 2에 나타낸다.
Figure 112012075306288-pat00003
여기서, dΩ는 dΩ=cos(φ)AR/d2로 표시되는 입체각(Solid Angle)이고, FOV는 광 검출기의 시야범위(Field Of View)이고, c는 광속도이다. 여기서, 사각함수는 이하의 수학식 3과 같이 정의된다.
Figure 112012075306288-pat00004
채널 임펄스 응답 h(t)의 푸리에 변환으로서, 채널게인 H(ω)는 수학식 4와 같이 표시된다.
Figure 112012075306288-pat00005
실시예에서는 5MHz보다 작은 주파수를 발광소자의 전송신호로 사용한다. 이 채널에서는 왜곡이 작은 것으로 추정되고, 이로써 채널게인 H(ω)가 채널의 DC 게인 H(0)와 동일하게 나타낼 수 있다. 따라서, 평균수신 광출력은 PR=H(0)PT로 주어질 수 있다. 또한, 가시광 통신시스템의 성능은 LOS(Line of sight) 링크에 크게 의존하므로, 직접 발광소자로부터 수신기로 바로 전송되는 광만이 고려될 수 있다.
<실시예>
도 2는 실시예에 따라서 실내에 위치측정시스템이 설치된 상태를 나타내고, 도 3은 실시예에 따른 위치측정시스템의 블록도를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 도착시간차이를 이용하여 위치를 알아낼 수 있도록 하기 위하여, 발광소자는 도면번호 21, 22, 및 23으로서 세 개가 마련될 수 있다. 수신기(2)에는 상기 발광소자(21)(22)(23)에서 송출되는 빛을 검출할 수 있는 광 검출기(도 3의 7참조)가 마련될 수 있다. 상기 수신기(2)에서는 각 발광소자에서 전송되는 광을 검출하여 수신기(2)가 위치하는 곳을 알아낼 수 있다.
도 3을 참조하면, 오실레이터(3)로부터 제공되는 주파수는 멀티플라이어(4)에서 배수화된다. 실시예에서는 각각 2배, 6배, 및 10배로 배수화되어 있을 수 있다. 배수화된 주파수는 각각의 드라이버(5a)(5b)(5c)를 거쳐서 발광소자(6a)(6b)(6c)로 제공된다. 상기 드라이버(5)는 발광소자(6)의 조명상태를 제어하는 기기로서, 적어도 발광소자(6)의 온/오프 및 광출력 상태를 조정할 수 있다. 상기 드라이버(5)가 발광소자(6)의 출력을 조정할 때에는, 오실레이터(3)로부터 제공되는 주파수가 멀티플라이어(4)에 의해서 동기화된 상태에서 배수화된 정보가 사용됨으로써, 각 발광소자(6a)(6b)(6c)에서의 발광상태도 동기화되는 것을 알 수 있다. 한편, 발광소자(6a)(6b)(6c)는 도 2에서는 도면번호 21, 22, 23으로 주어지는 것으로 이해할 수 있을 것이다.
실시예에 따르면, 배수화되는 주파수로는, 주파수가 가장 낮은 것으로 도시되는 발광소자의 경우에는 1MHz, 다음으로는 3MHz, 그 다음으로는 5MHz의 주파수가 사용될 수 있다. 이 경우에 오실레이터(3)에서의 발진주파수는 500KHz로 주어질 수 있을 것이다.
한편, 동기화된 신호를 생성하는 일 방법으로서 하나의 오실레이터 및 상기 오실레이터에서 발생되는 신호를 배수화시키는 멀티플라이어가 제안될 수 있으나, 제어된 상태에서 동기화된 f1, f2, f3를 각각 발진시키는 세 개의 오실레이터가 사용될 수도 있을 것이다. 아울러, 주파수에 있어서도, 3배및 5배의 정수배가 아닌 1.5배 1.8배 등 다양한 경우로 사용할 수 있을 것이다.
상기되는 과정을 거치면, 각각의 발광소자(6)는 고유의 진동수를 가지는 변조신호를 조사하는 조명장치로서 동작할 수 있다. 다시 말하면, 각 발광소자(6)는 광의 온/오프 상태가 포함되는 광의 밝기 정보로써, 발광소자에 부여된 주파수 정보를 전송할 수 있다. 즉, 가시화에 의해서 구분이 되기 어려운 밝기변동에 대한 정보를 포함하는 주파수 정보가 발광소자(6)에 의해서 구현되는 것이다.
한편, 각 발광소자(6a)(6b)(6c)는 단일의 오실레이터(3)로부터 제공되는 주파수에 의해서 동기화되어 있다. 따라서, 상기 수신기(2)에서 검출되는 신호에서 각 발광소자(6a)(6b)(6c)로부터의 광에 대한 위상차를 알아내는 것에 의해서 도착시간차이를 알아낼 수 있다.
각 발광소자(6a)(6b)(6c)에서 방출되는 광은 이하의 수학식 5로 표시될 수 있다.
Figure 112012075306288-pat00006
여기서, PCONT는 연속적인 광신호를 나타내고, PMOD는 변조된 광신호를 나타내고, φ0는 광신호의 초기위상이다. 또한 f1은 가장 작은 주파수에 해당되는 것으로서 위에서 설명한 바와 같이 1MHz일 수 있다.
상기 발광소자(6)에서 방출되는 광신호는 광검출기(7)에 의해서 검출되고, 상기 광검출기(7)는 광전변환기기로서 광신호를 전기신호로 변환한다. 상기 광검출기(7)는 수신된 광신호를 절대제곱값을 출력신호로서 제공하는데, 그 출력신호는 하기 수학식 6으로서 나타낼 수 있다.
Figure 112012075306288-pat00007
여기서, PREC(t)는 수신된 광신호이고, R은 광검출기(7)의 반응도(responsivity)이고, K는 비례상수이고, h(t)는 채널 임펄스 응답이고,
Figure 112012075306288-pat00008
는 컨벌루션 연산자이다.
상기 광검출기(7)에서 출력되는 전기신호에는 많은 주파수 성분이 포함되어 있다. 예를 들어, DC, f1, f2, f3, 2f1, 2f2, 2f3, f1+f2, f2+f3, f1+f3, f2-f1, f3-f2, 및 f3-f1이 포함되어 있을 수 있다. 여기서, 각 f1 은 LED1(6a)의 주파수를 의미하고, f2는 f1의 세배로서 LED2(6b)의 주파수를 의미하고, f3은 f1의 다섯배로서LED3(6c)의 주파수를 의미한다. 상기 많은 주파수 성분 중에서 각 발광소자(6a)(6b)(6c)의 신호만을 뽑아내기 위하여 제 1 밴드패스필터(8)가 광 검출기(7)의 출력부에 제공된다. 상기 제 1 밴드패스필터(8)를 이루는, BPF1(8a), BPF2(8b), 및 BPF3(8c)는 각 발광소자(6a)(6b)(6c)의 주파수로 조정되어 있다. 상기 제 1 밴드패스필터(8)를 통과한 다음의 신호는 수학식 7과 같이 제시될 수 있다.
Figure 112012075306288-pat00009
여기서, Li=2ㆍKㆍRㆍH(0)iㆍPCONTㆍPMOD(i는, 1, 2, 및 3)와 같이 주어지고, di는 발광소자(6)와 광검출기(7) 사이의 거리이다.
이후에 각 신호의 위상차를 알아내기 위해서는, 주파수 신호들을 변환할 필요가 있다. 이를 위하여, 믹서(9)와 제 2 밴드패스필터(10)가 포함되는 주파수 변환기가 사용될 수 있다. 이때, 상기 믹서(9)로 공급되는 주파수 신호는, 오실레이터(11)에서 제공된 신호가 각각의 멀티플라이어(12)에 의해서 1, 5, 9배로 배수화 된 상태의 신호일 수 있다.
상기 제 2 밴드패스필터(10), 즉 주파수 변환기를 통과한 후의 신호는 수학식 8과 같이 주어질 수 있다. 상기 제 2 밴드패스필터(10)는 로우패스필터를 사용할 수도 있다.
Figure 112012075306288-pat00010
여기서, φTOT는 전기적 패스에 의한 전체 위상 쉬프트를 의미한다.
주파수 변환된 신호로부터 위상차를 알아내기 위하여, 힐버트 변환(Hilbert transform)에 근거한 위상 검출기(13)를 사용할 수 있다.
구체적으로, 상기 수학식 8에서 ESIG1(t)와 ESIG2(t)의 위상차와, ESIG1(t)와 ESIG3(t)의 위상차는 각각 수학식 9와 수학식 10과 같이 주어질 수 있다.
Figure 112012075306288-pat00011
Figure 112012075306288-pat00012
상기 수학식 9와 수학식 10에 있어서, I와 Q는 하기 수학식 11에 의해서 구해질 수 있다.
Figure 112012075306288-pat00013
여기서, Hilb[ㆍ]는 힐버트 변환을 의미한다. 힐버트 변환은 스펙트럼 정보로부터 위상을 계산하는 방법으로 널리 알려져 있는 공지의 기술이므로 본 명세서에서는 그 설명을 생략한다.
이상의 과정에 의해서 도착시간지연에 따른 위상차를 검출해 낼 수 있을 것이다.
상기 수학식 9에 있어서, 상기 멀티플라이어(4) 다음 단에 있는 스위치를 이용하여 LED1과 LED2에 변조되는 신호의 주파수를 서로 바꾸어 같은 과정을 수행하면, 하기되는 수학식 12와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112012075306288-pat00014
물론, 수학식 12에 있어서 I와 Q는 수학식 11과 마찬가지의 형태로 구할 수 있다.
상기 수학식 9, 10, 12를 활용하면, 하기되는 수학식 13과 같이, 발광소자로부터 수신기까지의 거리를 구할 수 있게 된다.
Figure 112012075306288-pat00015
상기 수학식 13을 이용하여, d1, d2, 및 d3의 각 거리를 기준으로 삼각측량을 수행하면, 수신기(2)의 위치를 정확히 알아낼 수 있다. 상기 위상 검출기(13)에서 파악되는 위상차에서 거리 d1, d2, 및 d3를 파악하고, 이를 이용하여 주행로봇과 같은 수신기(2)를 측위하는 과정은 신호처리기(14)에서 수행될 수 있을 것이다.
<실험결과>
본 발명의 발명자는 실시예의 검증을 위하여 실험을 수행하였다. 실험수행조건은 이하와 같다. 좌우길이 5m, 높이 3m의 공간에서, 세 개의 발광소자(21)(22)(23)를 x-y-z 좌표계 상에서 (1.5, 1.5, 3), (1.5, 3.5, 3), 및 (3.5, 1.5, 3)의 위치에 두고, 수신기(2)는 (3, 3, 0)의 위치에 두었다. 발광소자의 방사파워는 1W, LED의 시야각은 65도, FOV는 70도, 광검출기의 반응도는 0.45A/W, 광검출기의 면적은 1.0㎠, f1주파수는 1.0MHz로 하였다.
광 검출기(7)의 수신신호에 대한 시간도메인의 그래프는 도 4에 도시되고, 주파수 도메인의 그래프는 도 5에 도시되어 있다. 도 5를 참조하면, f1, f2, 및 f3에 해당하는, 1, 3, 및 5MHz의 주파수가 크게 제공되는 것은 용이하게 이해될 수 있을 것이다. 그러나, 2, 4, 및 6MHz의 주파수도 검출되는 것을 확인할 수 있다. 이는 광 검출기의 비선형 성분에 기인하는 것으로서, 밴드패스필터를 적용하는 것에 의해서 이를 제거할 수 있는 것은 이미 설명된 바와 같다.
이상과 같은 결과에 있어서, 수학식 13을 적용하면 광 검출기(7)가 마련되는 수신기(2)에서 측정되는 각 발광소자(21)(22)(23)의 위치를 알아낼 수 있게 된다. 그리고, 알아낸 거리를 삼각측량을 적용하면, 현재 수신기(2)의 위치를 파악할 수 있고, 위치를 알아내는 참조도가 도 6에 제시되어 있다.
본 발명의 발명자는 수신기(2)의 위치별로 실제위치와 측정위치와의 오차를 측정하였다. 실험은 실험공간의 전체바닥면의 81개소에서 수행하였다. 실험의 수행결과, 최대오차는 4.5mm이고 오차평균은 1.8mm임을 알 수 있었다. 도 7은 각 위치별로 실제위치와 측정위치의 오차를 나타내고 있다. mm단위에 이르는 정밀한 측정이 가능한 것을 확인할 수 있었다.
발명자는 발광소자의 온/오프 또는 광량 변화를 이용하여 TDOA방식으로 위치측정시스템을 제안할 때, 최적으로 적용될 수 있는 주파수를 확인하기 위하여, 다수의 실험을 더 수행하였다. 즉, 주파수를 달리하면, 실제위치와 측정위치의 오차에 대한 평균을 구하여 그 추이를 살펴보았다. 도 8은 f1주파수를 달리하면서 평균오차를 측정한 결과를 도시하였다.
도 8을 참조하면, 1MHz를 중심으로 할 때, f1이 1MH보다 주파수가 낮아지면 평균오차가 급격하게 증가하는데, 이는 주파수는 해상도에 반비례하고 이것이 위치 오차에 직접 영향을 미치기 때문이다. 그리고, f1이 1MHz보다 주파수가 높아지면 평균오차가 증가하는데, 이는 f1보다 주파수가 다섯배인 f3에서 광 무선 채널이 왜곡되기 때문이다.
이상의 실험을 바탕으로 할 때, 발광소자를 이용하여 TDOA방식으로 위치를 측정하는 위치측정시스템에서는 최소주파수로서 f1은 1MHz를 사용하는 것이 바람직한 것을 확인할 수 있다. 물론, f2는 3MHz, f3는 5MHz를 사용할 수 있다.
그러나, f1이 1MHz로만 제한되지는 않아서, 실내환경의 구조 및 형태의 변화에 따라서 변경될 수도 있다. 아울러, f2 및 f3를 f1의 세배 및 다섯배로 한 것은 광검출기(7)에서 출력되는 다양한 주파수 성분과 겹치지 않도록 하기 위하여 바람직하게 설정된 것이다. 따라서, 원하지 않으면서도 광검출기(7)에서 검출될 수 있는 2f1, 2f2, 2f3, f1+f2, f2+f3, f1+f3, f2-f1, f3-f2, 및 f3-f1와 f2, 및 f3가 서로 겹치지 않는 임의의 다른 주파수도 충분히 고려될 수 있을 것이다.
본 발명은 상기되는 실시예로 그 권리범위가 제한되지 아니하고, 이하의 실시예를 더 포함할 수 있다. 먼저, 제 1 밴드패스필터(8)를 통과한 신호를 주파수변환하기 위하여 오실레이터(11) 및 믹서(9)가 사용되는 것으로 제시되어 있으나, 이와 같은 구조에 제한되지 아니하고, 주파수의 변환을 아날로그 및 디지털 처리로 수행해 낼 수 있는 다양한 방법이 적용될 수 있을 것이다.
또한, 각각의 발광소자로 공급되는 주파수가 서로 동기화될 수 있는 경우에는, 단일의 오실레이터 및 각각의 멀티플라이어를 사용할 필요가 없을 것이다. 예를 들어, 동기화되어 있는 세 개의 오실레이터를 사용할 수 있는 것이다. 그러나, 동기화에 대한 신뢰성을 향상시키기 위해서는 단일의 오실레이터 및 각각의 멀티플라이어를 사용하는 것이 신뢰성이 높아질 것은 짐작될 것이다.
실내의 측위시스템을 저렴하게 구현할 수 있고, 기존의 LED 조명시스템을 교체함이 없이 오실레이터 등과 같은 약간의 장비를 추가함에 의해서 본 발명을 구현할 수 있고, 실내 위치에 대한 정확도가 향상되는 이점을 기대할 수 있다. 본 발명에 의해서, 실내로봇과 같은 이동체의 측위정확도를 향상시킬 수 있다. 또한, 다수의 네트워킹이 가능한 물건에 대한 위치를 파악할 수 있게 되므로 더 스마트한 이동환경을 구현할 수 있다.
1, 21, 22, 23: 발광소자
2: 수신기
7: 광검출기

Claims (5)

  1. 적어도 세 개가 제공되고, 각각은 동기화되고 배수화된 서로 다른 주파수로 광을 조사하는 발광소자; 및 상기 발광소자에서 조사되는 광을 분석하여 그 위치가 파악되는 수신기가 포함되고;
    상기 적어도 세 개의 발광소자에서 조사되는 광을 분석하기 위하여,
    상기 수신기에 장착되는 광검출기;
    상기 광검출기에서 검출되는 신호 중에서, 적어도 세 개의 특정 주파수를 통과시키는 제 1 밴드패스필터;
    상기 제 1 밴드패스필터를 통과한 신호의 주파수를 변환시키는 주파수 변환기;
    주파수 변환된 적어도 세 개의 신호 중 적어도 두 개의 위상차를 검출하는 위상 검출기; 및
    상기 위상 검출기에서 검출된 위상차를 이용하여, 상기 발광소자와 상기 수신기 사이의 거리를 알아내어, 상기 수신기의 위치를 알아내는 신호처리기가 포함되는 위치측정시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 세개의 발광소자가 동기화되고 배수화된 서로 다른 주파수로 광을 조사하도록 조작하기 위하여,
    특정 주파수의 진동을 발생시키는 제 1 오실레이터;
    상기 제 1 오실레이터의 주파수를 동기화시킨 상태에서 적어도 세 개의 경우로 배수화시키는 멀티플라이어; 및
    상기 멀티플라이어에서 출력되는 적어도 세 개의 주파수를 상기 적어도 세 개의 발광소자의 구동에 적용시키는 적어도 세 개의 드라이버가 포함되는 위치측정시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 주파수 변환기에는 믹서 및 제 2 밴드패스필터가 포함되고,
    상기 믹서로 배수화된 주파수를 인가하기 위하여, 제 2 오실레이터 및 멀티플라이어가 포함되는 위치측정시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 밴드패스필터에서 통과되는 주파수는 상기 발광소자에서 발광되는 광의 주파수와 동일한 위치측정시스템.
  5. 동일한 실내 공간 내에서 적어도 세 개가 마련되고, 각각은 동기화되고 배수화된 서로 다른 주파수의 광을 조사하는 발광소자; 및
    상기 광이 도달되는 거리의 차이에 따른 상기 광의 위상차이를 파악하여, 위치가 파악되는 수신기가 포함되는 위치측정시스템.
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