가시광 통신을 이용한 사용자 인식 시스템

An User-aware System using Visible Light Communication

Abstract

본 논문은 가시광 통신을 이용한 사용자 인식 시스템의 구현 방법과 시스템 동작 결과를 소개하고 있다. 가시광 통신을 이용한 사용자 인식 시스템은 안드로이드 시스템 기반의 송신부와 오픈소스 컨트롤러 기반의 수신부로 나뉘어져 있다. 송신부 모듈에서는 사용자의 개인 인식 정보 데이터를 코드로 변환하고 이를 안드로이드 기반의 스마트폰 카메라 인터페이스를 사용하여 가시광으로 변환하여 수신부로 전송한다. 수신부에서는 포토다이오드 모듈을 통해 가시광을 수신하고 이를 전기신호로 변환한다. 수신 데이터에 대한 프로세싱 모듈역할은 오픈소스 컨트롤러가 맡게 되며, 본 시스템에서는 AVR 마이크로 컨트롤러 기반의 아두이노를 사용하였다. 버스트모드(burst mode) 방식의 통신이 가능하도록 0111의 비트 패턴을 스타트비트로 설정하고 이를 인식하도록 하였다. 실험 결과, 제안하는 시스템은 가시광을 매개로 맨체스터 데이터 인코딩 (Manchester data encoding)방식의 데이터 송신과 수신이 가능함을 확인하였다.

This paper introduces the implementation of an user-aware system using a visible light communication and its operations. The user-aware system using a visible light communication consists of the transmitter based on the Android system and the receiver based on an open-source controller. In the transmitter, user's personal information data is encoded and converted to visible light signals by the Android camera interface. In the receiver, the photodiode module receives the incoming visible light signals and converts to electrical signals and the open-source controller, that is arduino processes the received data. The processing module finds the start bit of 0111 to determine the user information data from the packet for the burst-mode communication. According to the experimental results, the proposed system successfully transmits and receives visible light data with the manchester encoding.

그림 1. 가시광 통신 사용자 인식 시스템의 전체 구조 Fig. 1 Block diagram of the user-aware system using a Visible Light Communication

그림 2. NRZ 방식의 비동기식 통신 시 데이터 수신 실패 사례 Fig. 2 Incorrectly received data using asynchronous communication with NRZ data

그림 4. 포토다이오드 모듈의 회로도 Fig. 4 Schematic of the photodiode module

그림 5. 가시광 통신을 이용한 사용자 인식 시스템 알고리즘 Fig. 5 Algorithm of the user aware system using a VLC

그림 6. 사용자 인식 시스템의 구성 Fig. 6 Composition of the user aware system

그림 7. 안드로이드 모바일 인터페이스 화면 Fig. 7. Display of Android mobile interface

그림 8. 수신된 가시광 신호의 측정 파형 Fig. 8 Measured waveform of the received visual light signals

그림 3. (a) 데이터 패킷의 구조와 (b) 연속된 데이터 패킷의 전송 Fig. 3 (a) Structure of the used data packet and (b) gapless data packet transmission

표 1. 전송 패킷 데이터의 패턴 Table. 1 Patterns of the transmitted packet data