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KR102308601B1 - 리버스 TDoA 기반의 측위 방법 및 시스템 - Google Patents

리버스 TDoA 기반의 측위 방법 및 시스템 Download PDF

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KR102308601B1
KR102308601B1 KR1020210010010A KR20210010010A KR102308601B1 KR 102308601 B1 KR102308601 B1 KR 102308601B1 KR 1020210010010 A KR1020210010010 A KR 1020210010010A KR 20210010010 A KR20210010010 A KR 20210010010A KR 102308601 B1 KR102308601 B1 KR 102308601B1
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anchors
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김지성
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주식회사 지오플랜
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Abstract

리버스 TDoA 기반의 측위 방법 및 시스템을 개시한다.
본 실시예는 UWB(Ultra-Wideband) 기반 RTLS(Real-Time Locating System)를 위한 유무선 동기를 위해 단일 셀별로 구성된 마스터 앵커와 통신하는 복수의 슬레이브 앵커마다 로컬에서 마스터 동기 신호를 기준으로 자체적으로 클락 정보를 마스터 앵커와 동기화시키며, 태그에서 복수의 마스터 앵커 및 슬레이브 앵커로부터 수신한 동기 신호의 시간차를 기반으로 태그의 위치를 계산하도록 하는 리버스 TDoA 기반의 측위 방법 및 시스템을 제공한다.

Description

리버스 TDoA 기반의 측위 방법 및 시스템{Method And System for Positioning based on Reverse Time Difference Of Arrival}
본 발명의 일 실시예는 리버스 TDoA 기반의 측위 방법 및 시스템에 관한 것이다.
이하에 기술되는 내용은 단순히 본 실시예와 관련되는 배경 정보만을 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것이 아니다.
RTLS(Real-Time Locating System)은 실시간 위치추적 시스템으로서 사람이나 사물의 위치를 특정 기술을 기반으로 실시간으로 확인하는 시스템을 의미한다. RTLS는 RFID(Radio Frequency Identification) 기술이나 무선랜 기술을 이용하여 적용되고 있으며, 사용되는 목적이나 방법에 따라 다양한 분야에 적용 가능하다.
RTLS를 적용하기 위해서는 각 사물에 RTLS 송신기(예컨대, RFID 태그)가 부착된다. RTLS 수신기(예컨대, RFID 리더)는 RTLS 송신기가 부착된 사물의 고유 식별자(ID)를 무선으로 인식한다. RTLS는 RTLS 수신기에서 수집한 이후 고유 식별자를 수집, 저장, 가공, 추적하여 사물에 대한 측위 서비스를 제공한다. 여기서, RTLS 수신기는 RTLS 송신기의 위치를 파악하기 위해, RTLS 송신기의 전파 수신에 따른 신호의 세기와 신호 도착시간 및 신호 수신 방향을 포함하는 위치 정보를 이용하여 RTLS 송신기의 위치를 인식한다.
RTLS 송신기의 위치를 파악하기 위해, RTLS 수신기는 정밀한 표준 시간으로 동기화되도록 요구받지만, 현재까지는 나노 단위 오차 범위를 갖는 문제가 있다.
본 실시예는 UWB(Ultra-Wideband) 기반 RTLS(Real-Time Locating System)를 위한 유무선 동기를 위해 단일 셀별로 구성된 마스터 앵커와 통신하는 복수의 슬레이브 앵커마다 로컬에서 마스터 동기 신호를 기준으로 자체적으로 클락 정보를 마스터 앵커와 동기화시키며, 태그에서 복수의 마스터 앵커 및 슬레이브 앵커로부터 수신한 동기 신호의 시간차를 기반으로 태그의 위치를 계산하도록 하는 리버스 TDoA 기반의 측위 방법 및 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 셀 단위로 주변으로 클락 동기 신호(Clock Sync Signal)를 무선으로 브로드캐스팅하는 마스터 앵커(Master Anchor); 상기 마스터 앵커로부터 상기 클락 동기 신호를 수신하며, 상기 클락 동기 신호를 기준으로 로컬에서 자체적으로 클락 정보를 상기 마스터 앵커와 동기화시키는 슬레이브 앵커(Slave Anchor); 복수의 상기 마스터 앵커 및 상기 슬레이브 앵커로부터 각각 수신된 상기 클락 동기 신호를 수신 시간의 시간적인 차이값을 계산하고, 상기 클락 동기 신호에 포함된 좌표 정보를 추출하고, 상기 차이값과 상기 좌표 정보를 기반으로 위치를 계산하는 태그(Tag); 및 상기 차이값을 오프셋값으로 변환한 후 상기 오프셋 값을 기반으로 서로 다른 셀의 마스터 앵커 간의 편차값을 동기화시키는 로케이션 엔진(Location Engine);을 포함하는 것을 특징으로 하는 리버스 TDOA 시스템을 제공한다.
본 실시예의 다른 측면에 의하면, 마스터 앵커(Master Anchor)에서 셀 단위로 주변으로 클락 동기 신호(Clock Sync Signal)를 무선으로 브로드캐스팅하는 과정; 슬레이브 앵커(Slave Anchor)에서 상기 마스터 앵커로부터 상기 클락 동기 신호를 수신하며, 상기 클락 동기 신호를 기준으로 로컬에서 자체적으로 클락 정보를 상기 마스터 앵커와 동기화시키는 과정; 태그(Tag)에서 복수의 상기 마스터 앵커 및 상기 슬레이브 앵커로부터 각각 수신된 상기 클락 동기 신호를 수신 시간의 시간적인 차이값을 계산하고, 상기 클락 동기 신호에 포함된 좌표 정보를 추출하고, 상기 차이값과 상기 좌표 정보를 기반으로 위치를 계산하는 과정; 로케이션 엔진(Location Engine)에서 상기 차이값을 오프셋값으로 변환한 후 상기 오프셋 값을 기반으로 서로 다른 셀의 마스터 앵커 간의 편차값을 동기화시키는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 리버스 TDoA 기반의 측위 방법을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, UWB(Ultra-Wideband) 기반 RTLS(Real-Time Locating System)를 위한 유무선 동기를 위해 단일 셀별로 구성된 마스터 앵커와 통신하는 복수의 슬레이브 앵커마다 로컬에서 마스터 동기 신호를 기준으로 자체적으로 클락 정보를 마스터 앵커와 동기화시키며, 태그에서 복수의 마스터 앵커 및 슬레이브 앵커로부터 수신한 동기 신호의 시간차를 기반으로 태그의 위치를 계산하도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 실시예에 따른 마스터와 슬레이브의 무선 동기를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 실시예에 따른 TDoA 연산을 수행하여 태그의 좌표를 계산을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 실시예에 따른 리버스 TDoA 연산을 수행하여 태그의 좌표를 계산을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 실시예에 따른 리버스 TDoA 기반의 측위 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 본 실시예에 따른 무선 동기 시스템을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 실시예에 따른 마스터 앵커, 슬레이브 앵커, 멀티 슬레이브 앵커의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 7은 본 실시예에 따른 무선 동기 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 8은 본 실시예에 따른 유선 동기 개념을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 실시예에 따른 유무선 하이브리드 동기화 시스템을 나타낸 도면이다.
이하, 본 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 실시예에 따른 마스터와 슬레이브의 무선 동기를 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 마스터 앵커(110)와 슬레이브 앵커(120,130)는 동기화를 수행한다. 마스터 앵커(110)는 클락 동기 신호를 슬레이브 앵커(120,130)로 전송한다. 슬레이브 앵커(120,130)는 마스터 앵커(110)로부터 수신된 클락 동기 신호를 기반으로 동기화하여 슬레이브 앵커(120,130)들은 마스터 앵커(110)와 동일한 시간정보를 갖는다.
도 2는 본 실시예에 따른 TDoA 연산을 수행하여 태그의 좌표를 계산을 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 마스터 앵커(110)와 슬레이브 앵커(120,130)는 동기화를 수행한다. 마스터 앵커(110)는 클락 동기 신호를 슬레이브 앵커(120,130)로 전송한다. 슬레이브 앵커(120,130)는 마스터 앵커(110)로부터 수신된 클락 동기 신호를 기반으로 동기화하여 슬레이브 앵커(120,130)들은 마스터 앵커(110)와 동일한 시간정보를 갖는다.
마스터 앵커(110)는 클락 동기 신호를 태그(210)로 전송한다. 슬레이브 앵커(120,130)는 마스터 앵커(110)로부터 수신된 클락 동기 신호를 기반으로 동기화를 수행한 후 태그(210)로 클락 동기 신호를 전송한다. 태그(210)는 TDOA(Time Difference Of Arrival) 알고리즘을 이용하여 복수의 마스터 앵커(110) 및 슬레이브 앵커(120,130)로부터 각각 수신된 클락 동기 신호를 수신 시간의 차이값을 계산한다.
마스터 앵커(110)는 클락 동기 신호를 슬레이브 앵커(120,130) 및 태그(210)로 전송할 때, 패킷 내에 시퀀스(Sequence)를 포함시킨다. 마스터 앵커(110)는 패킷 내 스퀀스를 포함한 클락 동기 신호를 매 100ms 마다 슬레이브 앵커(120,130) 및 태그(210)로 발신한다.
슬레이브 앵커 A(120)는 마스터 앵커(110)로부터 스퀀스를 포함한 클락 동기 신호를 수신한 후 본인의 시간을 마스터 앵커(110)와 동기한 후 다수의 태그(210)로 TDoA 패킷을 포함한 클락 동기 신호를 전송한다.
슬레이브 앵커 B(130)는 마스터 앵커(110)로부터 스퀀스를 포함한 클락 동기 신호를 수신한 후 본인의 시간을 마스터 앵커(110)와 동기한 후 다수의 태그(210)로 TDoA 패킷을 포함한 클락 동기 신호를 전송한다.
슬레이브 앵커 A(120), 슬레이브 앵커 B(130)는 태그(210)로 클락 동기 신호를 전송할 때 마스터 앵커(110)로부터 수신된 시간 정보를 기준으로 각 슬레이브 앵커가 전송하는 시간 정보도 패킷 내에 포함시킨다. 슬레이브 앵커 A(120), 슬레이브 앵커 B(130)는 태그(210)로 클락 동기 신호를 전송할 때 해당 앵커의 GPS 정보도 포함시킨다.
태그(210)는 복수의 마스터 앵커(110) 및 슬레이브 앵커(120,130)로부터 수신된 3개 이상의 클락 동기 신호에 포함된 TDoA 패킷을 수신한다. 태그(210)는 TDoA 패킷 내의 동일 시퀀스의 시간정보를 마스터 기준으로 오프셋(Offset) 값을 적용하여 태그(210)에서 도달시간차를 이용하여 TDoA 연산을 수행하여 태그의 좌표를 계산한다.
태그(210)는 동기화된 마스터 앵커(110) 및 슬레이브 앵커(120,130)로부터 수신하는 신호를 수신하여 리버스(Reverse) TDoA를 수행한다. 태그(210)는 유무선 동기기술을 이용하여 마스터 앵커(110) 및 슬레이브 앵커(120,130)와 동기화한다. 마스터 앵커(110)는 클락 동기 신호에 시퀀스(Sequence)를 포함시켜서 슬레이브 앵커(120,130) 및 태그(210)로 클락 동기 신호를 전송한다. 슬레이브 앵커(120,130)는 마스터 앵커(110)로부터 수신된 동일한 시퀀스로 UWB 신호를 송신(Tx)한다. 슬레이브 앵커(120,130)는 동기화된 시간을 기준의 클락 동기 신호를 전송할 때 송신 패킷(Packet)에 포함시켜서 전송한다.
슬레이브 앵커(120,130)는 송신 패킷 상에는 GPS 위치 정보를 기반으로 앵커의 기준 좌표로서 포함시킨다. 태그(210)는 슬레이브 앵커(120,130)로부터 클락 동기 신호를 수신한 후 TDOA(Time Difference Of Arrival) 알고리즘을 이용하여 복수의 마스터 앵커(110) 및 슬레이브 앵커(120,130)로부터 각각 수신된 클락 동기 신호를 수신 시간의 차이값을 계산한다. 태그(210)는 클락 동기 신호에 매핑된 각 앵커의 기준 좌표를 이용하여 삼각측량을 수행하여 태그(210)의 위치를 측위한다.
도 3은 본 실시예에 따른 리버스 TDoA 연산을 수행하여 태그의 좌표를 계산을 나타낸 도면이다.
마스터 앵커(110) 및 슬레이브 앵커(120,130)는 클락 동기 정보와 GPS 정보를 매핑하여 태그(210)로 전송한다. 태그(210)는 GPS 정보를 해당 프로토콜에 함께 수신한 후 GPS를 역산하여 태그(210)의 위치를 계산한다.
태그(210)는 마스터 앵커(110) 및 슬레이브 앵커(120,130)와 동기화하고, TDOA(Time Difference Of Arrival) 알고리즘을 이용하여 복수의 마스터 앵커(110) 및 슬레이브 앵커(120,130)로부터 각각 수신된 클락 동기 신호를 수신 시간의 차이값을 계산한다.
태그(210)는 동일 스퀀스의 3개 이상의 TDoA 패킷을 수신한다. 다시 말해, 태그(210)는 3개 이상의 마스터 앵커(110) 및 슬레이브 앵커(120,130)로부터 TDoA 패킷을 수신한다.
태그(210)는 복수의 마스터 앵커(110) 및 슬레이브 앵커(120,130)로부터 수신된 3개 이상의 클락 동기 신호를 기반으로 [수학식 1]을 기반으로 태그(210)의 위치를 측위한다.
Figure 112021009339810-pat00001
Figure 112021009339810-pat00002
는 앵커 i로부터 태그 A까지의 의사거리(m)를 의미한다.
Figure 112021009339810-pat00003
는 진공속에서 빛의 속도 × (GPS 신호의 수신시간 - GPS 신호의 송신 시간)을 의미한다.
c는 진공 속에서 빛의 속도(m/sec)를 의미한다.
Δδ는 GPS 표준시로부터 앵커의 시간편차(δi)=GPS 표준시로부터 수신기의 시간을 의미한다.
태그(210)는 TDoA 방식을 역방향으로 구현하여 마스터 앵커(110) 및 슬레이브 앵커(120,130)와 무선동기화를 수행한다. 태그(210)는 마스터 앵커(110) 및 슬레이브 앵커(120,130)로부터 클락 동기 정보를 수신한 후 클락 동기 정보를 이용하여 태그(210)의 위치를 계산한다.
도 4는 본 실시예에 따른 리버스 TDoA 기반의 측위 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
태그(210)는 리버스 TDoA를 수행하기 위해 마스터 앵커(110) 및 슬레이브 앵커(120,130)와 동기화를 수행한다(S410). 태그(210)는 마스터 앵커(110) 및 슬레이브 앵커(120,130)와 동기화가 완료되면, TDoA 블링크(Blink) 송신(Tx)을 시작한다(S420).
태그(210)는 TDoA 신호가 3개 이상 수신되는지의 여부를 확인한다(S430). 단계 S430의 확인 결과, TDoA 신호가 3개 이상 수신되는 경우, 태그(210)는 TDoA 연산을 수행한다. 단계 S430의 확인 결과, TDoA 신호가 3개 이상 수신되지 않는 경우, 태그(210)는 TDoA 신호를 대기한다.
도 4에서는 단계 S410 내지 단계 S430을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 다시 말해, 도 4에 기재된 단계를 변경하여 실행하거나 하나 이상의 단계를 병렬적으로 실행하는 것으로 적용 가능할 것이므로, 도 4는 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.
전술한 바와 같이 도 4에 기재된 본 실시예에 따른 리버스 TDoA 기반의 측위 방법은 프로그램으로 구현되고 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록될 수 있다. 본 실시예에 따른 리버스 TDoA 기반의 측위 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록되고 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다.
도 5는 본 실시예에 따른 무선 동기 시스템을 나타낸 도면이다.
본 실시예에 따른 무선 동기 시스템은 클락 발생기(Clock Generator)(510), 멀티셀 동기화 설정장치(520), 로케이션 엔진(530), 마스터 앵커, 슬레이브 앵커, 멀티 슬레이브 앵커를 포함한다. 무선 동기 시스템에 포함된 구성요소는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
마스터 앵커, 슬레이브 앵커, 멀티 슬레이브 앵커는 수신기로서 유무선으로 정밀하게 클락을 동기화한다. 마스터 앵커, 슬레이브 앵커, 멀티 슬레이브 앵커는 클락 발생기(510)로부터 수신한 클락 정보와 동기 신호를 이용하여 피코(pico) 단위로 정밀하게 동기화를 수행한다.
단일 셀인 경우, 셀 단위로 n개의 마스터 앵커를 필요로 한다. 셀 단위로 마스터 앵커는 멀티 슬레이브 앵커와 함께 구성된다.
클락 발생기(510)는 무선 UWB(Ultra-Wideband) 대역의 클락 정보와 동기 신호를 생성한다. 클락 발생기(510)는 랜 케이블로 연결된 마스터 앵커로 클락(Clock) 정보 및 동기(Sync) 신호를 전송한다.
로케이션 엔진(530)은 발생하는 딜레이를 정확하게 계산하여 오프셋에 반영하여 할 수 있도록 하는 무선 동기화 방식을 갖는다. 로케이션 엔진(530)에서 멀티 슬레이브 앵커의 시간차를 수집하여 오프셋값을 생성하여 전체 마스터 앵커를 동기화시킨다.
로케이션 엔진(530)은 멀티 슬레이브 앵커로부터 서로 다른 셀의 마스터 앵커로부터 수신된 차이값을 오프셋값 형태로 변환한 후 서로 다른 셀의 마스터 앵커 간의 편차값을 동일한 값으로 동기화시킨다. 로케이션 엔진(530)은 오프셋값을 이용하여 서로 다른 셀의 마스터 앵커 중 기준 마스터 앵커를 기준으로 나머지 다른 마스터 앵커의 클락을 동기화시킨다. 즉, 로케이션 엔진(530)은 멀티 슬레이브 앵커로부터 수신된 차이값을 기반으로 서로 다른 셀의 마스터 앵커의 편차를 동일하게 동기화시킨다.
로케이션 엔진(530)은 복수의 멀티 슬레이브 앵커로부터 수신된 차이값을 중 기준 마스터 앵커를 기준으로 나머지 다른 마스터 앵커의 클락을 동기화시킨다.
로케이션 엔진(530)은 멀티 슬레이브 앵커로부터 서로 다른 셀의 마스터 앵커 간의 차이값을 수신하여 오프셋값으로 생성할 때, 이후 수신되는 서로 다른 셀의 마스터 앵커 간의 차이값을 누적 반영하여 오프셋값을 생성한다. 다시 말해, 로케이션 엔진(530)은 기준 마스터 앵커를 기준으로 인접하지 않은 서로 다른 셀의 마스터 앵커의 편차값을 동일한 값으로 동기화시킨다. 로케이션 엔진(530)은 오프셋값을 누적하여 생성하므로 모든 마스터 앵커가 동일한 클락을 갖게 된다.
로케이션 엔진(530)은 타임 동기 트리 맵(Time Sync Tree Map)을 작성한다. 로케이션 엔진(530)은 타임 동기 트리 맵 상에서 앵커 목록 옆에 별도 탭을 구성하여 마스터만 트리 형태로 표현할 수 있다.
예컨대, 로케이션 엔진(530)은 타임 동기 트리 맵에서 마스터 앵커 B → 마스터 앵커 C → 마스터 앵커 A 순서로 설정될 수 있으며, 최종말단에서는 각각의 차이를 합하여 최종 피코(pico) 단위로 계산한다.
로케이션 엔진(530)은 마스터 앵커 A, 마스터 앵커 B의 셀 시간차를 관리하여 태그의 수신 시간을 시간차를 연산하여 단일 시간대로 계산한다. 로케이션 엔진(530)은 멀티 셀(멀티 마스터)의 경우 하나의 동일 시간대로 태그의 위치 측위를 위한 표준 시간 정보로 적용한다.
로케이션 엔진(530)은 2단계 이상의 멀티 셀의 경우에는 상위 연결된 마스터 앵커로부터의 시간차를 전부 합산하여 시간차를 관리하여 표준시간으로 계산한다. 예컨대, 로케이션 엔진(530)은 마스터 앵커 A와 마스터 앵커 C와의 차이값과 마스터 앵커 C와 마스터 앵커 B의 차이값을 가산한 값을 B 영역의 표준시간으로 계산한다.
로케이션 엔진(530)은 차이값을 오프셋값으로 변환한 후 오프셋 값을 기반으로 서로 다른 셀의 마스터 앵커 간의 편차값을 동기화시킨다. 로케이션 엔진(530)은 오프셋값을 이용하여 서로 다른 셀의 마스터 앵커 중 기준이 되는 마스터 소스 앵커(Master Source Anchor)를 기준으로 나머지 다른 마스터 앵커의 클락을 동기화시킨다.
로케이션 엔진(530)은 멀티 슬레이브 앵커로부터 수신된 차이값을 기반으로 오프셋값으로 생성한 후 다른 셀의 멀티 슬레이브 앵커로부터 새롭게 수신되는 차이값을 누적 반영하여 오프셋값을 갱신한다. 로케이션 엔진(530)은 누적된 오프셋값을 기반으로 인접하지 않은 서로 다른 셀의 마스터 앵커의 편차값을 동일한 값으로 동기화시킨다. 로케이션 엔진(530)은 마스터 앵커, 슬레이브 앵커, 멀티 슬레이브 앵커를 포함하는 타임 동기 트리 맵(Time Sync Tree Map)을 생성하고, 타임 동기 트리 맵 상에서 앵커 목록 옆에 별도 탭을 구성하여 마스터 앵커만 트리 형태로 표현한다.
멀티셀 동기화 설정장치(520)는 셀 단위로 복수의 슬레이브 앵커 중 어느 하나를 멀티 슬레이브 앵커로 환경설정(configuration)한다.
멀티셀 동기화 설정장치(520)는 멀티 슬레이브 앵커와 통신하는 적어도 2개 이상으로 마스터 앵커를 설정한다. 멀티셀 동기화 설정장치(520)는 멀티 슬레이브 앵커와 통신하는 적어도 2개 이상으로 마스터 앵커 중 기준이 되는 마스터 소스 앵커(Master Source Anchor)를 결정한다.
멀티셀 동기화 설정장치(520)는 단일 셀별로 마스터 앵커의 통신 순서를 결정한다. 이후 멀티셀 동기화 설정장치(520)는 멀티 슬레이브 앵커가 통신하는 마스터 앵커를 적어도 두 개 이상을 설정하는 순간 마스터 앵커의 통신 순서에 따라 자동으로 설정할 수 있다. 멀티셀 동기화 설정장치(520)는 멀티 슬레이브 앵커와 통신하는 마스터 앵커를 적어도 두 개 이상 설정하고, 기준이 되는 마스터 소스 앵커(Master Source Anchor)를 결정하면, 마스터 소스 앵커의 순서에 따라 역으로 마스터 앵커의 통신 순서를 계산한 후 사용자에게 확인시킨다.
단일 셀별로 마스터 앵커와 슬레이브 앵커를 구성한다.
마스터 앵커는 마스터 앵커 A(610), 마스터 앵커 B(620), 마스터 앵커 C(630)를 포함한다. 마스터 앵커는 셀 단위로 주변으로 클락 동기 신호(Clock Sync Signal)를 무선으로 브로드캐스팅한다.
마스터 앵커는 단일 셀 내의 존재하는 복수의 슬레이브 앵커로 클락 정보와 동기 신호를 전송한다. 단일 셀 내에 복수의 마스터 앵커는 통신하는 멀티 슬레이브 앵커를 설정한다.
슬레이브 앵커는 타임 스템프를 마스터 앵커의 클락을 기준으로 동기화하여 출력된다.
슬레이브 앵커는 슬레이브 앵커 A1(612), 슬레이브 앵커 A2(614), 슬레이브 앵커 A3(616), 슬레이브 앵커 B1(622), 슬레이브 앵커 B2(624), 슬레이브 앵커 B3(626), 슬레이브 앵커 C1(632), 슬레이브 앵커 C2(634), 슬레이브 앵커 C3(636), 슬레이브 앵커 C4(638)를 포함한다.
특정 슬레이브 앵커가 동기화 오류가 발생하는 경우, 해당 마스터 앵커 및 서버로 전송할 수 있다. 슬레이브 앵커는 기 설정된 시간 주기(예컨대, 200ms)로 마스터 앵커로부터 동기 신호를 시계열적으로 수신하는데, 수신된 신호에 기 설정된 임계치 이상으로 편차가 발생하는 경우, 오류가 발생한 것으로 인지하여 마스터 앵커 및 서버로 오류 알림을 발생시킬 수 있다.
전체 UWB 앵커를 1 nano second 이하의 정확도로 동기를 맞추기 위한 멀티셀(Multicell)을 무선으로 동기화한다. 단일 셀의 경우 2페이지의 방식으로 사용하여 동기화한다.
슬레이브 앵커는 단일 셀별로 마스터 앵커로부터 클락 정보를 수신한 시간을 이용하여 하드웨어에서 그 시간차를 계산하여 송신기(태그)에서 수신되는 TDOA 연산을 위한 도달 시간을 마스터 앵커를 기준으로 로케이션 엔진(530)으로 전송한다.
멀티셀인 경우, 멀티 슬레이브 앵커는 적어도 두 개 이상의 마스터 앵커로부터 클락 정보를 수신하고, 두 개의 마스터 앵커로부터 수신하는 클락 정보의 시간차를 로케이션 엔진(530)으로 전송한다.
슬레이브 앵커는 마스터 앵커로부터 클락 동기 신호를 수신하며, 클락 동기 신호를 기준으로 로컬에서 자체적으로 클락 정보를 마스터 앵커와 동기화시킨다. 슬레이브 앵커는 클락 동기 신호를 기반으로 로컬 타임동기 데이터(Local Timesync Data)를 생성한 후 로컬 타임동기 데이터를 자체적으로 적용하여 클락을 마스터 앵커의 클락으로 일치시킨다.
슬레이브 앵커는 태그로부터 태그 이벤트를 수신하는 경우, 로컬 타임동기 데이터를 자체적으로 적용하여 클락을 마스터 앵커의 클락으로 일치시킨 후 태그로부터 수신된 태그 이벤트를 로케이션 엔진(530)으로 전송한다. 슬레이브 앵커는 기 설정된 시간 주기로 마스터 앵커로부터 클락 동기 신호를 수신하며, 시간 주기가 기 설정된 임계치 이상으로 편차가 발생하는 경우, 오류가 발생한 것으로 인지하여 로케이션 엔진으로 오류 알람을 발생한다.
멀티 슬레이브 앵커는 멀티 슬레이브 앵커 A(618), 멀티 슬레이브 앵커 B(628)를 포함한다. 멀티 슬레이브 앵커는 서로 다른 셀의 마스터 앵커로부터 동기 신호를 수신할 수 있다. 즉, 멀티 슬레이브 앵커는 두 개 이상의 마스터 앵커로부터 신호를 받아서 동기화를 처리한다.
멀티 슬레이브 앵커는 서로 다른 셀의 마스터 앵커로부터 수신된 동기 신호의 차이를 서버로 전송한다. 다시 말해, 멀티 슬레이브 앵커는 서로 다른 셀의 마스터 앵커로부터 수신된 클락 동기 신호의 시간적인 차이를 계산하여 로케이션 엔진(530)으로 전송한다. 단일 셀과 서로 다른 단일 셀 사이에 멀티 슬레이브 앵커가 반드시 존재하는 것은 아니며, 심리스(Seamless)한 운영을 필요로 하는 경우 미존재할 수 있다.
멀티 슬레이브 앵커는 셀 단위로 별로 복수의 마스터 앵커로부터 각각 수신된 클락 동기 신호를 수신 시간의 시간적인 차이값을 계산하여 전송한다. 멀티 슬레이브 앵커는 TDOA(Time Difference Of Arrival) 알고리즘을 이용하여 복수의 마스터 앵커로부터 각각 수신된 클락 동기 신호를 수신 시간의 차이값을 계산한다.
멀티 슬레이브 앵커는 적어도 두 개 이상의 마스터 앵커와 통신하며, 통신하는 마스터 앵커에 대한 마스터 앵커 맥 어드레스(Master Mac Address)를 등록한다. 멀티 슬레이브 앵커는 통신하는 복수의 마스터 앵커와의 통신 순서를 단일 셀별로 마스터 앵커의 통신 순서 따라 자동으로 결정한다. 멀티 슬레이브 앵커는 통신하는 복수의 마스터 앵커 중 기준이 되는 마스터 소스 앵커(Master Source Anchor)와의 통신 순서에 따라 역으로 마스터 앵커의 통신 순서를 결정한다.
도 6은 본 실시예에 따른 마스터 앵커, 슬레이브 앵커, 멀티 슬레이브 앵커의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
마스터 앵커 A(610)는 클락 동기 신호를 슬레이브 앵커 A1(612), 슬레이브 앵커 A2(614), 슬레이브 앵커 A3(616), 멀티 슬레이브 앵커 A(618)로 전송한다.
슬레이브 앵커 A1(612), 슬레이브 앵커 A2(614), 슬레이브 앵커 A3(616), 멀티 슬레이브 앵커 A(618)는 마스터 앵커 A(610)로부터 클락 동기 신호를 수신한 시간을 로케이션 엔진(530)으로 직접 전송하지 않고, 자체적으로 클락 동기 정보를 기반으로 마스터 앵커 A(610)의 클락과 동기화한다. 다시 말해서, 슬레이브 앵커 A1(612), 슬레이브 앵커 A2(614), 슬레이브 앵커 A3(616), 멀티 슬레이브 앵커 A(618)는 마스터 앵커 A(610)로부터 수신된 클락 동기 정보를 기반으로 마스터 앵커 A(610)와 클락을 동기화한다.
슬레이브 앵커 A1(612), 슬레이브 앵커 A2(614), 슬레이브 앵커 A3(616) 각각은 각각 자체적으로 동기화된 클락을 자체 적용한다. 다시 말해, 슬레이브 앵커 A1(612), 슬레이브 앵커 A2(614), 슬레이브 앵커 A3(616)는 마스터 앵커 A(610)로부터 수신한 시간차를 로케이션 엔진(530)으로 보낼 필요가 없으므로, 로케이션 엔진(530)의 부하를 줄일 수 있으며, 네트워크가 끊기더라도 안정적으로 로컬에서 동기를 수행할 수 있다.
멀티 슬레이브 앵커 A(618)는 마스터 앵커 A(610) 및 마스터 앵커 C(630)로부터 각각 수신된 클락 동기 신호를 수신 시간의 시간적인 차이값을 계산하여 로케이션 엔진(530)으로 전송한다.
멀티 슬레이브 앵커 A(618)는 마스터 앵커 A(610) 및 마스터 앵커 C(630)로부터 각각 수신된 클락 동기 신호를 TDOA(Time Difference Of Arrival) 알고리즘을 이용하여 수신 시간차를 계산한다.
마스터 앵커 B(620)는 클락 동기 신호를 슬레이브 앵커 B1(622), 슬레이브 앵커 B2(624), 슬레이브 앵커 B3(626), 멀티 슬레이브 앵커 B(628)로 전송한다.
슬레이브 앵커 B1(622), 슬레이브 앵커 B2(624), 슬레이브 앵커 B3(626), 멀티 슬레이브 앵커 B(628)는 마스터 앵커 B(620)로부터 클락 동기 신호를 수신한 시간을 로케이션 엔진(530)으로 직접 전송하지 않고, 자체적으로 클락 동기 정보를 기반으로 마스터 앵커 B(620)의 클락과 동기화한다. 다시 말해서, 슬레이브 앵커 B1(622), 슬레이브 앵커 B2(624), 슬레이브 앵커 B3(626), 멀티 슬레이브 앵커 B(628)는 마스터 앵커 B(620)로부터 수신된 클락 동기 정보를 기반으로 마스터 앵커 B(620)와 클락을 동기화한다.
슬레이브 앵커 B1(622), 슬레이브 앵커 B2(624), 슬레이브 앵커 B3(626) 각각은 각각 자체적으로 동기화된 클락을 자체 적용한다. 다시 말해, 슬레이브 앵커 B1(622), 슬레이브 앵커 B2(624), 슬레이브 앵커 B3(626)는 마스터 앵커 B(620)로부터 수신한 시간차를 로케이션 엔진(530)으로 보낼 필요가 없으므로, 로케이션 엔진(530)의 부하를 줄일 수 있으며, 네트워크가 끊기더라도 안정적으로 로컬에서 동기를 수행할 수 있다.
멀티 슬레이브 앵커 B(628)는 마스터 앵커 A(610) 및 마스터 앵커 C(630)로부터 각각 수신된 클락 동기 신호를 수신 시간의 시간적인 차이값을 계산하여 로케이션 엔진(530)으로 전송한다.
멀티 슬레이브 앵커 B(628)는 마스터 앵커 B(620) 및 마스터 앵커 C(630)로부터 각각 수신된 클락 동기 신호를 TDOA(Time Difference Of Arrival) 알고리즘을 이용하여 수신 시간차를 계산한다.
마스터 앵커 C(630)는 클락 동기 신호를 슬레이브 앵커 C1(632), 슬레이브 앵커 C2(634), 슬레이브 앵커 C3(636), 슬레이브 앵커 C4(638)로 전송한다.
슬레이브 앵커 C1(632), 슬레이브 앵커 C2(634), 슬레이브 앵커 C3(636), 슬레이브 앵커 C4(638)는 마스터 앵커 C(630)로부터 클락 동기 신호를 수신한 시간을 로케이션 엔진(530)으로 직접 전송하지 않고, 자체적으로 클락 동기 정보를 기반으로 마스터 앵커 C(630)의 클락과 동기화한다. 다시 말해서, 슬레이브 앵커 C1(632), 슬레이브 앵커 C2(634), 슬레이브 앵커 C3(636), 슬레이브 앵커 C4(638)는 마스터 앵커 C(630)로부터 수신된 클락 동기 정보를 기반으로 마스터 앵커 B(620)와 클락을 동기화한다.
슬레이브 앵커 C1(632), 슬레이브 앵커 C2(634), 슬레이브 앵커 C3(636), 슬레이브 앵커 C4(638) 각각은 각각 자체적으로 동기화된 클락을 자체 적용한다. 다시 말해, 슬레이브 앵커 C1(632), 슬레이브 앵커 C2(634), 슬레이브 앵커 C3(636), 슬레이브 앵커 C4(638)는 마스터 앵커 C(630)로부터 수신한 시간차를 로케이션 엔진(530)으로 보낼 필요가 없으므로, 로케이션 엔진(530)의 부하를 줄일 수 있으며, 네트워크가 끊기더라도 안정적으로 로컬에서 동기를 수행할 수 있다.
도 7은 본 실시예에 따른 무선 동기 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
멀티셀 동기화 설정장치(520)는 앵커가 마스터 앵커로 설정되었는 지의 여부를 확인한다(S710). 단계 S710의 확인결과, 앵커가 마스터 앵커로 설정된 경우, 멀티셀 동기화 설정장치(520)는 마스터 앵커에서 클락 동기 신호를 생성하도록 설정한다(S712). 마스터 앵커는 클락 동기 신호를 주변에 존재하는 슬레이브 앵커로 브로드캐스팅한다(S714).
단계 S710의 확인결과, 앵커가 마스터 앵커로 미설정된 경우, 멀티셀 동기화 설정장치(520)는 앵커가 멀티 슬레이브 앵커로 설정되었는 지의 여부를 확인한다(S720). 단계 S720의 확인결과, 앵커가 멀티 슬레이브 앵커로 설정된 경우, 멀티셀 동기화 설정장치(520)는 멀티 슬레이브 앵커가 통신하는 복수의 마스터 앵커에 대한 마스터 앵커 맥 어드레스(Master Mac Address)를 등록한다(S722). 멀티 슬레이브 앵커는 복수의 마스터 앵커로부터 클락 동기 신호의 수신을 대기한다(S724). 멀티 슬레이브 앵커는 복수의 마스터 앵커로부터 클락 동기 신호의 시간차를 계산하여 로케이션 엔진(530)으로 전송한다(S726).
단계 S720의 확인결과, 앵커가 멀티 슬레이브 앵커로 미설정된 경우, 슬레이브 앵커는 마스터 앵커로부터 클락 동기 신호의 수신의 대기한다(S730). 슬레이브 앵커는 마스터 앵커로부터 클락 동기 신호를 수신한다(S732). 슬레이브 앵커는 마스터 앵커로부터 수신된 클락 동기 신호를 기반으로 로컬 타임동기 데이터(Local Timesync Data)를 계산한다(S734). 슬레이브 앵커는 로컬 타임동기 데이터를 자체적으로 적용하여 클락을 마스터 앵커의 클락으로 일치시킨다(S736).
슬레이브 앵커는 태그로부터 태그 이벤트를 수신한다(S742). 슬레이브 앵커는 로컬 타임동기 데이터를 자체적으로 적용하여 클락을 마스터 앵커의 클락으로 일치시킨 후 태그로부터 수신된 태그 이벤트를 로케이션 엔진(530)으로 전송한다(S744).
도 7에서는 단계 S710 내지 단계 S744를 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 다시 말해, 도 7에 기재된 단계를 변경하여 실행하거나 하나 이상의 단계를 병렬적으로 실행하는 것으로 적용 가능할 것이므로, 도 7은 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.
전술한 바와 같이 도 7에 기재된 본 실시예에 따른 무선 동기 방법은 프로그램으로 구현되고 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록될 수 있다. 본 실시예에 따른 무선 동기 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록되고 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다.
도 8은 본 실시예에 따른 유선 동기 개념을 나타낸 도면이다.
마스터 앵커 간에 유선으로 동기화하는 경우, 하드웨적으로 동일한 클락을 갖게 된다. 마스터 앵커는 셀 간에 곡선이나 ㄱ 자로 꺾여 있는 경우, 해당 구역만을 유선으로 연결하면 동일한 클락을 갖도록 한다. 마스터 앵커 간에 유선으로 연결하는 경우 별도의 동기화를 수행하지 않더라도, 동일한 하드웨어로 동일한 오프셋값을 갖게된다.
클락 발생기(510)에서 기 설정된 주기로 클락을 생성하여 마스터 앵커 B(620)로 전송한다. 마스터 앵커 B(620)는 마스터 앵커 C(630)로 동기화를 위한 클락 신호를 주기적으로 전송한다. 마스터 앵커 C(630)는 클락 신호를 수신하는 동시에 타이머를 리셋하면서 오프셋값을 0으로 설정한다.
멀티셀 동기화 설정장치(520)는 하나의 CAT5E 케이블에 통신기능과 시동기 기능을 함께 탑재하여 유선동기를 위한 별도의 케이블이 아닌 하나의 케이블로 동기기능 제공한다.
멀티셀 동기화 설정장치(520)는 CAT5E 국제 표준기준 1,2,3,6 선호선을 이용하여 통신으로 이용한다. 멀티셀 동기화 설정장치(520)는 CAT5E 케이블 내 예비 신호선인 4,5번은 동기 신호, 7,8번은 클락 정보를 제공하여 앵커를 피코 단위 정확하게 동기화시킨다. 마스터 앵커 및 슬레이브 앵커에도 클락 생성기 기능을 탑재하여 다른 슬레이브 앵커에 클락 정보와 동기 신호를 제공하여 자체 유선 동기화가 가능하도록 한다.
도 9는 본 실시예에 따른 유무선 하이브리드 동기화 시스템을 나타낸 도면이다.
멀티셀 동기화 설정장치(520)는 유선과 무선 동기 기능을 통합한 하이브리드 동기화를 제공한다. 무선 동기의 경우 LOS(Line of Sight)가 보장되어야 한다. 무선 동기를 위한 해당 UWB 채널을 사용하는 만큼 무선 용량(Radio Capacity)에 제약이 있다. 유선으로 동기 시 로케이션 엔진(530)에서 시간차를 계산할 필요가 없어 정밀도가 높고 엔진의 연산부하가 줄어들게 된다.
단일 셀의 구성에 따라 복수의 단일 셀 들은 각각 로컬에서 슬레이브 앵커가 자체적으로 클락을 무선 동기화하지만, 셀 간의 곡선이나 ㄱ 자로 꺾여 있는 구간은 마스터 앵커 간에 유선으로 연결된다.
마스터 앵커 A(610)는 클락 동기 신호를 슬레이브 앵커 A1(612), 슬레이브 앵커 A2(614), 슬레이브 앵커 A3(616), 멀티 슬레이브 앵커 A(618)로 전송한다.
슬레이브 앵커 A1(612), 슬레이브 앵커 A2(614), 슬레이브 앵커 A3(616), 멀티 슬레이브 앵커 A(618)는 마스터 앵커 A(610)로부터 클락 동기 신호를 수신한 시간을 로케이션 엔진(530)으로 직접 전송하지 않고, 자체적으로 클락 동기 정보를 기반으로 마스터 앵커 A(610)의 클락과 동기화한다. 다시 말해서, 슬레이브 앵커 A1(612), 슬레이브 앵커 A2(614), 슬레이브 앵커 A3(616), 멀티 슬레이브 앵커 A(618)는 마스터 앵커 A(610)로부터 수신된 클락 동기 정보를 기반으로 마스터 앵커 A(610)와 클락을 동기화한다.
슬레이브 앵커 A1(612), 슬레이브 앵커 A2(614), 슬레이브 앵커 A3(616) 각각은 각각 자체적으로 동기화된 클락을 자체 적용한다. 다시 말해, 슬레이브 앵커 A1(612), 슬레이브 앵커 A2(614), 슬레이브 앵커 A3(616)는 마스터 앵커 A(610)로부터 수신한 시간차를 로케이션 엔진(530)으로 보낼 필요가 없으므로, 로케이션 엔진(530)의 부하를 줄일 수 있으며, 네트워크가 끊기더라도 안정적으로 로컬에서 동기를 수행할 수 있다.
멀티 슬레이브 앵커 A(618)는 마스터 앵커 A(610) 및 마스터 앵커 C(630)로부터 각각 수신된 클락 동기 신호를 수신 시간의 시간적인 차이값을 계산하여 로케이션 엔진(530)으로 전송한다.
멀티 슬레이브 앵커 A(618)는 마스터 앵커 A(610) 및 마스터 앵커 C(630)로부터 각각 수신된 클락 동기 신호를 TDOA(Time Difference Of Arrival) 알고리즘을 이용하여 수신 시간차를 계산한다.
마스터 앵커 B(620)는 클락 동기 신호를 슬레이브 앵커 B1(622), 슬레이브 앵커 B2(624), 슬레이브 앵커 B3(626), 멀티 슬레이브 앵커 B(628)로 전송한다.
슬레이브 앵커 B1(622), 슬레이브 앵커 B2(624), 슬레이브 앵커 B3(626), 멀티 슬레이브 앵커 B(628)는 마스터 앵커 B(620)로부터 클락 동기 신호를 수신한 시간을 로케이션 엔진(530)으로 직접 전송하지 않고, 자체적으로 클락 동기 정보를 기반으로 마스터 앵커 B(620)의 클락과 동기화한다. 다시 말해서, 슬레이브 앵커 B1(622), 슬레이브 앵커 B2(624), 슬레이브 앵커 B3(626), 멀티 슬레이브 앵커 B(628)는 마스터 앵커 B(620)로부터 수신된 클락 동기 정보를 기반으로 마스터 앵커 B(620)와 클락을 동기화한다.
슬레이브 앵커 B1(622), 슬레이브 앵커 B2(624), 슬레이브 앵커 B3(626) 각각은 각각 자체적으로 동기화된 클락을 자체 적용한다. 다시 말해, 슬레이브 앵커 B1(622), 슬레이브 앵커 B2(624), 슬레이브 앵커 B3(626)는 마스터 앵커 B(620)로부터 수신한 시간차를 로케이션 엔진(530)으로 보낼 필요가 없으므로, 로케이션 엔진(530)의 부하를 줄일 수 있으며, 네트워크가 끊기더라도 안정적으로 로컬에서 동기를 수행할 수 있다.
멀티 슬레이브 앵커 B(628)는 마스터 앵커 A(610) 및 마스터 앵커 C(630)로부터 각각 수신된 클락 동기 신호를 수신 시간의 시간적인 차이값을 계산하여 로케이션 엔진(530)으로 전송한다.
멀티 슬레이브 앵커 B(628)는 마스터 앵커 B(620) 및 마스터 앵커 C(630)로부터 각각 수신된 클락 동기 신호를 TDOA(Time Difference Of Arrival) 알고리즘을 이용하여 수신 시간차를 계산한다.
마스터 앵커 C(630)는 클락 동기 신호를 슬레이브 앵커 C1(632), 슬레이브 앵커 C2(634), 슬레이브 앵커 C3(636), 슬레이브 앵커 C4(638)로 전송한다.
슬레이브 앵커 C1(632), 슬레이브 앵커 C2(634), 슬레이브 앵커 C3(636), 슬레이브 앵커 C4(638)는 마스터 앵커 C(630)로부터 클락 동기 신호를 수신한 시간을 로케이션 엔진(530)으로 직접 전송하지 않고, 자체적으로 클락 동기 정보를 기반으로 마스터 앵커 C(630)의 클락과 동기화한다. 다시 말해서, 슬레이브 앵커 C1(632), 슬레이브 앵커 C2(634), 슬레이브 앵커 C3(636), 슬레이브 앵커 C4(638)는 마스터 앵커 C(630)로부터 수신된 클락 동기 정보를 기반으로 마스터 앵커 B(620)와 클락을 동기화한다.
슬레이브 앵커 C1(632), 슬레이브 앵커 C2(634), 슬레이브 앵커 C3(636), 슬레이브 앵커 C4(638) 각각은 각각 자체적으로 동기화된 클락을 자체 적용한다. 다시 말해, 슬레이브 앵커 C1(632), 슬레이브 앵커 C2(634), 슬레이브 앵커 C3(636), 슬레이브 앵커 C4(638)는 마스터 앵커 C(630)로부터 수신한 시간차를 로케이션 엔진(530)으로 보낼 필요가 없으므로, 로케이션 엔진(530)의 부하를 줄일 수 있으며, 네트워크가 끊기더라도 안정적으로 로컬에서 동기를 수행할 수 있다.
클락 발생기(510)는 기 설정된 주기로 클락 동기 신호를 발생한다.
마스터 앵커 B(620)는 클락 발생기(510)와 유선으로 연결되어 클락 동기 신호를 입력받는다. 마스터 앵커 B(620)는 클락 동기 신호를 기반으로 클락 정보를 동기화한다. 마스터 앵커 B(620)는 셀 단위로 주변으로 클락 동기 신호(Clock Sync Signal)를 무선으로 브로드캐스팅한다.
슬레이브 앵커 B1(622), 슬레이브 앵커 B2(624), 슬레이브 앵커 B3(626)는 마스터 앵커 B(620)로부터 클락 동기 신호를 수신한다. 슬레이브 앵커 B1(622), 슬레이브 앵커 B2(624), 슬레이브 앵커 B3(626)는 클락 동기 신호를 기준으로 로컬에서 자체적으로 클락 정보를 마스터 앵커 B(620)와 동기화시킨다.
멀티 슬레이브 앵커 B(628)는 마스터 앵커 B(620)와 마스터 앵커 C(630)로부터 각각 수신된 클락 동기 신호를 수신 시간의 시간적인 제1 차이값을 계산하여 전송한다.
마스터 앵커 D(610)는 마스터 앵커 A(610)와 유선으로 연결되어 클락 동기 신호를 수신한 후 클락 동기 신호를 기반으로 클락 정보를 동기화하며, 셀 단위로 주변으로 클락 동기 신호를 무선으로 브로드캐스팅한다.
마스터 앵커 E(620)는 마스터 앵커 D(610)와 유선으로 연결되어 클락 동기 신호를 수신한 후 클락 동기 신호를 기반으로 클락 정보를 동기화하며, 셀 단위로 주변으로 클락 동기 신호를 무선으로 브로드캐스팅한다.
슬레이브 앵커 E1, 슬레이브 앵커 E2, 슬레이브 앵커 E3는 마스터 앵커 E(620)로부터 클락 동기 신호를 수신한다. 슬레이브 앵커 E1, 슬레이브 앵커 E2, 슬레이브 앵커 E3는 클락 동기 신호를 기준으로 로컬에서 자체적으로 클락 정보를 마스터 앵커 E(620)와 동기화시킨다.
멀티 슬레이브 앵커 E(622)는 마스터 앵커 E(620)와 마스터 앵커 F(630)로부터 각각 수신된 클락 동기 신호를 수신 시간의 시간적인 제2 차이값을 계산하여 전송한다.
로케이션 엔진(530)은 제1 차이값과 제2 차이값을 오프셋값으로 변환한 후 오프셋 값을 기반으로 서로 다른 셀의 마스터 앵커 간의 편차값을 동기화시킨다.
클락 발생기(510)는 마스터 앵커 B(620)와 연결된 랜 케이블 내의 신호선 중에 일부(1,2,3,6번을)를 사용하여 통신 신호를 전송한다. 클락 발생기(510)는 랜 케이블 내의 신호선 중에 통신 신호를 전송하는 신호선을 제외한 나머지 스페어(Spare) 신호선 중 일부(4,5번)를 이용하여 동기화 펄스를 전송한다. 클락 발생기(510)는 랜 케이블 내의 신호선 중에 통신 신호를 전송하는 신호선과 동기화 펄스를 전송하는 신호선을 제외한 나머지 스페어(Spare) 신호선을 이용하여 클락 정보를 전송한다. 클락 발생기(510)는 통신 신호, 동기화 펄스, 클락 정보를 하나의 랜 케이블로 모두 전송한다.
마스터 앵커 B(620)와 마스터 앵커 D(610)는 셀 간의 곡선이나 직각으로 꺾여있는 구간을 유선으로 연결된다. 마스터 앵커 D(610)와 마스터 앵커 E(620)는 셀 간의 곡선이나 직각으로 꺾여있는 구간을 유선으로 연결된다. 마스터 앵커 D(610)는 마스터 앵커 B(620)와 유선으로 연결되어 클락 동기 신호를 수신하는 동시에 타이머를 리셋하고 오프셋값을 초기화하면서 클락 정보를 동기화한다.
마스터 앵커 D(610)는 마스터 앵커 B(620)와 유선으로 연결되어 클락 동기 신호를 수신한 후 클락 동기 신호를 기반으로 클락 정보를 동기화한다. 마스터 앵커 E(620)는 마스터 앵커 D(610)와 유선으로 연결되어 클락 동기 신호를 수신한 후 클락 동기 신호를 기반으로 클락 정보를 동기화한다. 마스터 앵커 E(620)는 셀 단위로 주변으로 클락 동기 신호를 무선으로 브로드캐스팅한다.
멀티 슬레이브 앵커 E(622)는 마스터 앵커 E(620) 및 마스터 앵커 F(630)로부터 각각 수신된 클락 동기 신호를 수신 시간의 시간적인 차이값을 계산하여 로케이션 엔진(530)으로 전송한다. 멀티 슬레이브 앵커 G(642)는 마스터 앵커 E(620) 및 마스터 앵커 G(640)로부터 각각 수신된 클락 동기 신호를 수신 시간의 시간적인 차이값을 계산하여 로케이션 엔진(530)으로 전송한다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110: 마스터 앵커
120, 130: 슬레이브 앵커
140: 태그
510: 클락 생성기
520: 멀티셀 동기화 설정장치
530: 로케이션 엔진

Claims (11)

  1. 셀 단위로 주변으로 클락 동기 신호(Clock Sync Signal)를 무선으로 브로드캐스팅하는 마스터 앵커(Master Anchor);
    상기 마스터 앵커로부터 상기 클락 동기 신호를 수신하며, 상기 클락 동기 신호를 기준으로 로컬에서 자체적으로 클락 정보를 상기 마스터 앵커와 동기화시키는 슬레이브 앵커(Slave Anchor);
    복수의 상기 마스터 앵커 및 상기 슬레이브 앵커로부터 각각 수신된 상기 클락 동기 신호를 수신 시간의 시간적인 차이값을 계산하고, 상기 클락 동기 신호에 포함된 좌표 정보를 추출하고, 상기 차이값과 상기 좌표 정보를 기반으로 위치를 계산하는 태그(Tag); 및
    상기 차이값을 오프셋값으로 변환한 후 상기 오프셋 값을 기반으로 서로 다른 셀의 마스터 앵커 간의 편차값을 동기화시키는 로케이션 엔진(Location Engine);을 포함하되,
    상기 슬레이브 앵커는,
    상기 클락 동기 신호를 기반으로 로컬 타임동기 데이터(Local Timesync Data)를 생성한 후 상기 로컬 타임동기 데이터를 자체적으로 적용하여 클락을 상기 마스터 앵커의 클락으로 일치시키며,
    상기 마스터 앵커로부터 수신된 클락 동기 신호에 포함된 시퀀스 정보와 동일한 스퀀스 정보에 앵커의 GPS 위치 정보를 매핑하여 상기 태그로 전송하는 것을 특징으로 하는 리버스 TDOA 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 태그는,
    복수의 상기 마스터 앵커 및 상기 슬레이브 앵커로부터 각각 수신된 상기 클락 동기 신호가 3개 이상인 경우, 상기 좌표 정보를 기반으로 삼각측량 기반으로 위치를 산출하고, 상기 위치에 상기 오프셋값을 반영하는 것을 특징으로 하는 리버스 TDOA 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 마스터 앵커는,
    상기 클락 동기 신호를 전송할 때, 패킷 내에 시퀀스(Sequence) 정보와 앵커자체의 GPS 위치 정보를 매핑하여 상기 슬레이브 앵커 및 상기 태그로 전송하는 것을 특징으로 하는 리버스 TDOA 시스템.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 슬레이브 앵커는,
    상기 태그로부터 태그 이벤트를 수신하는 경우, 상기 로컬 타임동기 데이터를 자체적으로 적용하여 클락을 상기 마스터 앵커의 클락으로 일치시킨 후 상기 태그로부터 수신된 태그 이벤트를 로케이션 엔진으로 전송하는 것을 특징으로 하는 리버스 TDOA 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 슬레이브 앵커는,
    기 설정된 시간 주기로 상기 마스터 앵커로부터 상기 클락 동기 신호를 수신하며, 상기 시간 주기가 기 설정된 임계치 이상으로 편차가 발생하는 경우, 오류가 발생한 것으로 인지하여 상기 로케이션 엔진으로 오류 알람을 발생하는 것을 특징으로 하는 리버스 TDOA 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    셀 단위로 별로 복수의 마스터 앵커로부터 각각 수신된 상기 클락 동기 신호를 수신 시간의 시간적인 차이값을 계산하여 전송하며, TDOA 알고리즘을 이용하여 복수의 마스터 앵커로부터 각각 수신된 상기 클락 동기 신호를 수신 시간의 상기 차이값을 계산하는 멀티 슬레이브 앵커(Multi Slave Anchor);
    를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 리버스 TDOA 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 로케이션 엔진은,
    상기 오프셋값을 이용하여 서로 다른 셀의 마스터 앵커 중 기준이 되는 마스터 소스 앵커(Master Source Anchor)를 기준으로 나머지 다른 마스터 앵커의 클락을 동기화 시키는 것을 특징으로 하는 리버스 TDOA 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 로케이션 엔진은,
    상기 멀티 슬레이브 앵커로부터 수신된 상기 차이값을 기반으로 상기 오프셋값으로 생성한 후 다른 셀의 멀티 슬레이브 앵커로부터 새롭게 수신되는 차이값을 누적 반영하여 상기 오프셋값을 갱신하는 것을 특징으로 하는 리버스 TDOA 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 로케이션 엔진은,
    누적된 오프셋값을 기반으로 인접하지 않은 서로 다른 셀의 마스터 앵커의 편차값을 동일한 값으로 동기화 시키는 것을 특징으로 하는 리버스 TDOA 시스템.
  11. 마스터 앵커(Master Anchor)에서 셀 단위로 주변으로 클락 동기 신호(Clock Sync Signal)를 무선으로 브로드캐스팅하는 과정;
    슬레이브 앵커(Slave Anchor)에서 상기 마스터 앵커로부터 상기 클락 동기 신호를 수신하며, 상기 클락 동기 신호를 기준으로 로컬에서 자체적으로 클락 정보를 상기 마스터 앵커와 동기화시키는 과정;
    태그(Tag)에서 복수의 상기 마스터 앵커 및 상기 슬레이브 앵커로부터 각각 수신된 상기 클락 동기 신호를 수신 시간의 시간적인 차이값을 계산하고, 상기 클락 동기 신호에 포함된 좌표 정보를 추출하고, 상기 차이값과 상기 좌표 정보를 기반으로 위치를 계산하는 과정;
    로케이션 엔진(Location Engine)에서 상기 차이값을 오프셋값으로 변환한 후 상기 오프셋 값을 기반으로 서로 다른 셀의 마스터 앵커 간의 편차값을 동기화시키는 과정;을 포함하되,
    상기 마스터 앵커와 동기화시키는 과정은,
    상기 슬레이브 앵커에서 상기 클락 동기 신호를 기반으로 로컬 타임동기 데이터를 생성한 후 상기 로컬 타임동기 데이터를 자체적으로 적용하여 클락을 상기 마스터 앵커의 클락으로 일치시키는 과정; 및
    상기 마스터 앵커로부터 수신된 클락 동기 신호에 포함된 시퀀스 정보와 동일한 시퀀스 정보에 앵커의 GPS 위치 정보를 매핑하여 상기 태그로 전송하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    리버스 TDoA 기반의 측위 방법.

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