제1세대 컨수머 MEMS로 구동되는 모션 센싱 애플리케이션들은 처음에는 게임 콘솔 및 초기 스마트폰과 같은 제품에 채택되었으나, 이제 스마트 센싱은 내비게이션, 산업 및 건물 자동화, 헬스케어 및 의료 기기 등에까지 널리 채택되고 있다. 스마트 센서 제품들은 실제 '아날로그' 세상과 디지털 전자 애플리케이션 사이의 인터페이스 역할을 한다. ST마이크로일렉트로닉스는 완전한 스마트 센싱 개발을 위해 모션 인식, 환경 센서, 저전력 MCU, 유저 및 통신 인터페이스와 같은 블록으로 구성된 폭넓은 제품 포트폴리오를 제공하고 있다.
글: Salvatore Bonin, Fabio Beffumo / 시스템 랩 & 테크니컬 마케팅, 인더스트리얼 & 멀티세그먼트 분야
ST마이크로일렉트로닉스 / www.st.com
전자 제품은 소비재, 산업, 에너지 및 의료 등 전 분야에서 점점 더 지능적으로 발전하고 있다. 이는 임베디드 스마트 센싱, 디지털 관리 및 커넥티비티 기능 등이 전자 시스템에 대량 도입되었기 때문이다. 따라서, 센서와 MEMS가 앞으로 있을 반도체 부문의 성장을 이끌 유망한 요소로 더욱 중요하게 꼽히고 있으며 IHS iSuppli에 따르면 2016년까지 관련 시장이 복합 연간 성장율 9.7%를 기록하며 125억불 시장으로 성장할 것으로 예상된다. 전체 반도체 시장의 복합연간성장률은 4.5%로 예측하고 있다[1] [2].
스마트 센싱 플랫폼
그림 1의 스마트 센싱 플랫폼은 첨단 스마트 센싱 애플리케이션에 대한 완전한 솔루션을 보여준다. 이 그림에서 다섯 개의 핵심 블록을 확인할 수 있다.
모션 MEMS: 가속도계, 자기계, 자이로스코프(또는 iNEMO 관성 모듈과 디지털 나침반 모듈조합)
환경 센서: 온도 및 습도 센서
시스템 & 데이터 관리: 8/32 비트의 저전력 MCU
커넥티비티: 지그비(ZigBee), 블루투스 저에너지(BLE), 서브 1GHz, 이더넷
유저 인터페이스: 터치 스크린, 터치 키 & 근접 센서
이 플랫폼을 분석해보면 모션 MEMS 블록은 9 자유도 모션 센싱 스테이지에 해당되며 최대 ±2000°/s 스케일의 각속도를 보이는 3축 디지털 자이로스코프(L3GD20), 3축 디지털 선형 가속도 센서로 최대 ±16g 선형 가속도를 센싱할 수 있는 시스템-인-패키지 형태의 디지털 나침반(LSM303DLHC) 모듈, 그리고 8.1 가우스 자기장의 3축 디지털 자기 센서로 구성됨을 알 수 있다. ST 포트폴리오에는 또한 최대 ±24g 측정 범위의 싱글 패키지 3축 디지털 또는 아날로그 가속도계(LIS3DH)가 포함되어 있다.
환경 센서 블록도내에서 MEMS 압력 센서는 모션 인식에서 10번째 자유도를 나타낸다. 사실 260~1260mbar의 절대범위와 0.020mbar 해상도 덕분에 압력 센서(LPS331AP)는 고도, 예를 들어, 실내 내비게이션에서 층의 위치 등을 감지할 수 있다. 아날로그 또는 디지털 온도 센서(STTS751, STLM20)와 0-100%RH 절대 범위와 0.05%RH 이상의 해상도를 보이는 습도 센서(개발 중)에 결합된 압력 센서는 주위 모니터링을 위한 스마트 솔루션의 핵심 요소들이다.
커넥티비티 블록은 4개의 선택이 가능한 솔루션으로 구성되어 있다: 블루투스 4.0 사양 기반 블루투스 저에너지(BLE) (컨트롤러 개발 중), 2.45GHz 주파수, 전송율 ~200kbit/s. 미국과 호주에서는 915 MHz, 유럽에서는 868 MHz 그리고 그 외 지역에서는 2.4MHz의 주파수에서 무선 개인 영역 네트워크(WPANs)에 대한 IEEE 802.15.4 표준을 준수하는 지그비 제품(STM32W). 데이터 전송율은 20~900 kbit/s에 달한다.
다른 RF 제품은 초저전력 트랜시버 서브-1 GHz 대역폭 제품(SPIRIT1)으로 2-FSK, GFSK, OOK, ASK, 및 MSK와 같은 다른 모듈레이션 스킴(schem)을 지원하는 여러 주파수 대역에서 작동하도록 고안되었다.
유선 대안은 패스트 이더넷(Fast Ethernet)으로 LAN 애플리케이션 용으로 가장 인기가 많은 업계 표준이다. ST 제품(STE100P)은 IEEE802.3u 100Base-TX 및 IEEE802.3 10Base-T를 준수하는 10/100 Mbps 트랜시버이다.
이 플랫폼의 디지털 관리를 위해서는 8비트 혹은 32 비트의 저전력 마이크로컨트롤러 유닛 두 가지 중 선택할 수 있다.
MCU는 물론 전체 시스템 부품들의 저전력 기능은 휴대용 전자 기기의 기본일 뿐만 아니라, 그리드 블랫아웃(grid black-out)의 경우 배터리로 구동되는 24시간 모니터링 시스템을 위한 기본이기도 하다.
터치 센싱 제품들은(터치 스크린, 터치키 및 근접 센서) 유저 인터페이스로써 인-홈 디스플레이와 같은 수많은 애플리케이션에서 세팅 변화를 간편하게 해주는 직관적인 입력/출력 도구이다.
스마트 센싱 플랫폼의 주요 제품
모션 MEMS
ST마이크로일렉트로닉스는 첨단 기술과 혁신적인 설계 기술을 자랑하며 소비재 및 휴대용 애플리케이션 분야의 MEMS제품을 공급하는 세계적인 기업이다.
ST는 20억 개 이상의 가속도계와 자이로스코프를 생산하며, 우수한 기술로 유저 인터페이스의 세계를 개혁하여 사용자 경험을 더욱 쉽게 만드는데 기여해 왔다. ST는 3축 선형 가속도계, 단일축 또는 3축 자이로스코프, 6축 디지털 나침반 그리고 6 축 또는 9축 iNEMO 관성 모듈의 광범위한 제품 포트폴리오를 제공한다.
가속도계
ST는 최대 ±24g 풀 스케일, 고해상도, 스마트 내장 기능 및 최신 절전 기능을 구현하는 최상의 3축 아날로그 및 디지털 가속도계를 공급한다.
LIS3DH 3축 디지털 가속도계의 주요 기능은 다음과 같다:
쪾 ±2g~±16g 풀 스 케일 범위에서 선택 가능
쪾고해상도
쪾초저전력 소모
쪾 프로그래머블 인터럽트와 임베디드 FIFO(선입력선출력)
쪾파워 다운 및 슬립 모드
쪾디지털 인터페이스 12C/SPI
쪾3x3x1mm LGA의 소형 패키지
자이로스코프
ST는 1축, 2축 및 3축 자이로스코프 포트폴리오를 제공한다. 이들 자이로스코프 제품들은 30에서 2000°/s까지 전체 범위를 아우르며, 요(Yaw), 롤(Roll) 및 피치(Pitch)에 대한 각각의 단일 구동 매스(driving mass) 덕분에 정확도 면에서 뛰어난 성능을 자랑한다. ST의 자이로스코프는 시간 및 온도에서 안정성이 뛰어나기 때문에 소비재 및 산업용 제품 모두에 적합하다.
3축 디지털 자이로스코프의 주요 특징:
쪾 ±250 ~ ±2000 °/s 사이의 풀 스케일 범위에서 선택 가능
쪾 2.4~3.6V 사이 어떤 전압도 공급 가능
쪾 프로그래머블 인터럽트
쪾 디지털 인터페이스 I2C/SPI
쪾 내장 파워다운 및 슬립 모드
쪾 사용자가 선택할 수 있는 대역폭의 저패스 및 고패스 필터
쪾 내장 FIFO(선입력선출력)
쪾 4x4x1mm의 LGA 패키지
디지털 나침반
ST의 디지털 나침반은 단일 패키지에 3축 디지털 자기 센서와 3축 디지털 가속도계를 통합하고 있다. LSM303DLx나침반 시리즈는 ±2~±16g 풀 스케일 가속도와 ±1.3~ ±8.1 가우스 자기장 풀 스케일을 구현한다. 이 나침반 제품들은 저전류 소모와 내장 셀프-테스트를 위한 스마트 전력 기능을 포함하고 있다. 이러한 기능들은 첨단 내비게이션 애플리케이션과 스마트 위치 기반 서비스에 이상적이다.
LSM303DLHC 6축 디지털 나침반의 주요 특징:
쪾3축 가속도계: ±2 ~ ±16 g
쪾3축 자기 센서: ±1.3 ~±8.1 가우스
쪾100 μA미만의 구동 소비 전류
쪾12C 인터페이스 및 프로그래머블 인터럽트
쪾패키지: LGA-28, 5.0×5.0×1.0 mm³
iNEMO 관성 모듈
iNEMO는 3차원 모션 감지에서 다수의 자유도를 요하는 첨단 애플리케이션을 위해 개발된, 최신 6축 또는 9축 관성 모듈 제품군이다. iNEMO 제품군에는 다음의 제품들이 포함되어 있다:
LSM320/330/333 시스템-인-패키지(SiP)는 6 또는 9의 자유도를 구현하기 위해서 단일 패키지에 가속도계, 자이로스코프 및 자기계를 통합했다.
쪾 3축 디지털 자이로스코프(L3GD20), 6축 디지털 나침반(LSM303DLHC)을 32비트 마이크로컨트롤러(STM32)와 결합한 INEMO-M1 시스템-온-보드는 최대 9자유도를 구현할 수 있는 결합 및 프로그램화 가능한 솔루션이다.
ST의 SiP 및 SoB iNEMO 관성 모듈은 ST의 최신 센서-퓨전 소프트웨어 스위트(iNEMO Engine Lite & Pro)와 함께 사용이 가능하여 신뢰할 수 있는 고객 맞춤형 하드웨어/소프트웨어 다축 MEMS 솔루션을 설계할 수 있다.
모션 MEMS의 타겟 애플리케이션
-모바일, 게임 및 포인팅 스마트 인터페이스
-자유낙하 감지 및 HDD 보호
-산업용 모션 트래킹 및 진동 모니터링
-미터링(계량) 및 기울기 센싱, 자동차, 스포츠 및 피트니스
-포인팅 장치, 게임, 이미지 안정화
- 추측항법, 개인용 내비게이션, 내비게이션, 실내 관심 지점(POI), 헬스케어 및 건강, 위치 기반 서비스, 증강 현실 및 3D 태그
SPIRIT1 - 저데이터율, 저전력 서브 1GHz 트랜시버
SPIRIT1[3] 장치는 통합 패킷 처리기를 갖춘 유연한 저전력 서브 GHz 트랜시버이다
이 장치는 150~174MHz, 300~348MHz, 387~470MHz, 779~956MHz 지정 주파수 대역에서 작동하도록 고안된 장치이며 2-FSK, GMSK, GFSK, MSK, OOK 및 ASK 모듈레이션 스킴을 지원한다. 1~500kbps 에어 데이터 전송 속도를 구현하며 모든 경쟁제품을 압도하는 저전류 소모를 구현하는 SMPS를 내장하고 있다.
SPIRIT1 장치의 주요 특징을 요약하면 아래와 같다.
주파수 대역: 150~174, 300~348MHz, 387~470MHz, 779~956MHz
모듈레이션 스킴: FSK, GMSK, GFSK, MSK, OOK 및 ASK
에어 데이터 전송속도: 1~500kbps
프로그래머블 출력 파워: -30dBm ~ +11dBm
저전류 소모(9mA RX, 433 MHz, FSK, 38.4kbps)
프로그래머블 채널 스페이싱 (최소 12.5 kHz)
주파수 호핑 가능
자동 인식, 재전송 및 타임아웃 프로토콜 엔진
AES 128비트 암호화 co-processor
안테나 다이버스티 알고리즘
무선 M-BUS, EN 300 220, FCC CFR47 15 (15.205, 15.209, 15.231, 15.247, 15.249) 및 ARIB STD T-67 호환
패키지: QFN20 4x4 mm
패킷 구성
- 기본
- 스택
- 무선 M-BUS
- 링크 품질 지표 및 수신 신호 퀄리파이어(RSSI, LQI, PQI, SQI, CS)
- CSMA/CA 지원
아래 그림은 평가 보드의 구조를 보여준다.
SPIRIT1 장치는 특정 GUI 애플리케이션을 통해 아래 기능들을 손쉽게 관리할 수 있다.
라디오 컨피규레이션
RF 테스트(비변조 캐리어의 TX, TX PN9 시퀀스, RX 활성화)
PER(패킷 오류율)평가로 패킷 전송/수신 테스트
AES 엔진 암호화/해독 테스트
읽기/쓰기 등록 및 덤프
블루투스 저에너지(BLE)
ST는 블루투스 버전 4.0[5]에 맞는 초저전력 블루투스 저에너지(BLE) 컨트롤로인 블루투스 스마트 컨트롤러를 개발 중에 있다. 이 제품은 저전력 물리 계층, 내장 보안 엔진을 탑재한 링크 레이어, 호스트 컨트롤러 인터페이스(HCI)와 전력 관리를 모두 통합한다.
이 장치는 표준 동전형 배터리의 엄격한 피크 전류 요건을 충족할 뿐만 아니라 가장 열악한 작동 환경에서도 입력 전압 소스에서 최대 14.5mA의 전류를 끌어낼 수 있다.
게다가 초저전력 수면 모드와 작동 모드 간 전이 시간이 아주 짧기 때문에 평균적으로 낮은 전류가 소모되어 배터리 수명을 연장한다.
이 장치는 HCI 통신을 위해 UART 또는 SPI를 전송계층으로 사용하여 몇몇 외부 마이크로컨트롤로와 인터페이싱할 수도 있다.
이 장치의 평가 키트는 이 시스템의 마이크로컨트롤러 역할을 수행하는 STM32L[6] 그리고 장치 모듈로 구성된 모듈 시스템이다. 이 평가 키트에는 컨트롤러를 구성하고 블루투스 저에너지 통신을 수행하는데 유용한 GUI 소프트웨어 애플리케이션도 포함되어 있다.
저전력 MCU
ST는 사용자 애플리케이션이 소모하는 에너지를 최적화하기 위해서 다양한 절전 모드를 사용함으로써 '고성능'과 '초저전력' 사이의 최적의 균형을 구현한다.
저전력 소모는 모든 애플리케이션에서 공통적으로 필요로 하는 사항이다. 국내 및 국제 규정은 전력 소모의 절감, 배터리 작동 애플리케이션의 증가, 새로운 그린 기술의 개발 또는 친환경적인 기술 및 제품을 요구하고 있다.
이러한 시장 요건을 더 잘 충족하기 위해서 ST는 초절전 MCU 플랫폼을 개발하고 있다. 8비트 STM 8L 및 32 비트 STM32L MCU를 위한 이 플랫폼은 ST 고유의 130nm 초저누전(ULL, ultra-low-leakage) 프로세스 기술에 기반하고 있다. 이 초절전 MCU 플랫폼의 이름은 EnergyLite™이다.
STM8L 및 STM32L제품들은 첨단 초저전력 모드, 최적화된 동적 전력 소모 및 특정 안전 기능 등과 같은 초저전력 애플리케이션을 위한 기능을 제공한다. 여러 모드를 사용하여 고성능과 초저전력 사이의 균형을 이룸으로써 최적의 에너지 소모를 실현한다.
EnergyLite 플랫폼은 STM8L및 STM32L마이크로컨트롤러 제품들이 SRAM 보존과 RTC(런타임 오류 확인)를 구동하면서 업계에서 가장 낮은 1.3 μA의 전류를, 대기 모드에서는 300nA의 전류를 소모하게 한다.
32MHz에서 구동되는 확산 Cortex™-M3 코어 및 ST의 독점 초저누전(ULL) 프로세스에 기반한 STM32 L1시리즈는 다양한 기능, 메모리 크기 및 패키지 핀 수를 제공한다. STM32 L1시리즈와 잘 알려진 STM8 L1시리즈는 초저전력 ST MCU 제품군에 속하며 동일한 초저누전(ULL) 프로세스 기술을 공유한다.
주요 특징
8비트 STM8L 및 32비트 STM32L MCU를 위한 플랫폼
ST 130nm 초저누전(ULL) 프로세스 기술-속도와 전력 소모는 MCU 전력 공급과 상관 없음
Ultra low power modes: down to 300nA
초저전력 모드: 300nA
초저전압공급: 1.65~3.6V
첨단 아날로그 기능: 최소 1.8V
빠른 웨이크-업
중요한 애플리케이션을 위한 온-보드 보안 및 안전
32MHz(STM32L)에서 33.3 DMIPS/ 16MHz(STM8L)에서 최대 16 MIPS 구현
다음은 STM32L 및 STM8L제품의 구체적인 애플리케이션을 보여준다.
타깃 애플리케이션
의료: 혈당 측정기, 인슐린 펌프, 당뇨 치료, 혈압 모니터링, 콜레스테롤 전자 모니터, 환자 모니터링, 심장 모니터링
계량: 전기 계량기, 가스 계량기, 수도 계량기, 저울, 난방 계량기
게임 및 휴대 기기: 모바일 액세서리, 3D 마우스 및 원격 제어, GPS 시계, 스포츠 장비, 게임 및 장난감
알람 시스템: 중앙 프로세서 유닛, 유선 센서, 무선 센서, 도어 잠금장치
시스템 솔루션
주위 모니터링
ST는 주변 모니터링을 위한 여러 솔루션을 제공한다: 참조할 수 있는 몇가지 예는 아래와 같다.
광범위한 센서 온 보드 제품들(온도, 습도, 주변 빛 및 MEMS)과 통신 인터페이스를 이용해 주위 모니터링에 잠재적인 몇 가지 애플리케이션을 구현하면서 특별한 평가 보드(STEVAL-IFS018V1)를 개발하고 있다.
주요 부품은 다음과 같다: (STM32W 기반) SPZB32W1A2.1 모듈, 듀얼 인터페이스 EEPROM M24LR64-R, CR95HF 트랜시버 기반 RF 리더, MEMS: LIS3DH, 온도 센서: STTS751, 습도 센서(개발 중)
지그비, SPI, 12C 및 RF 15693 인터페이스
이 보드는 SPZB32W1A2.1모듈을 통해 802.15.4연결을 지원하고 RF 트랜시버 CR95HF를 통해 RF 15693 연결을 지원한다. RF transceiver CR95HF 는 외부 PCB에 프린트되고 SMA 케이블로 연결된 RFID 태그를 안테나를 통해 판독할 수 있다.
작은 PCD 안테나에 연결되어 있고, 주위 모니터링 보드에 표시되며, RF 15693 표준 기술(NFC)을 지원하는 모든 장치에서 접근 가능하기 때문에 주위 데이터 또는 시스템 구성을 위한 특정 세팅을 듀얼 인터페이스(I2C e RF) EEPROM (M24LR64-R) 온 보드 에 저장할 수 있다.
HTTPS 게이트웨이 인-홈 디스플레이
에너지 최적화와 계량의 시대에 사람들은 집에서의 에너지 소모량과 에너지 관리를 명확하게 파악하기를 바라고 있다.
ST는 에너지 관리에 대한 몇몇 애플리케이션 개발에 전념하고 있다.
이러한 노력을 보여주는 가장 좋은 예는(지그비 부문에서 ST의 중요한 애플리케이션인) 일부 SmartPlugW 제품과 상호작용할 수 있는 HTTPS 게이트웨이 인-홈-디스플레이[7] 이다.
아래에 설명된 솔루션은 에너지 계량 및 지그비 기술에 모두 적합하다. ST는 지그비 통신을 위한 특별한 마이크로컨트롤러를 개발하였다.
SmartPlugW는 802.15.4 메시 가정용 네트워크를 위한 평가 시스템 솔루션이며 에너지 관리 및 절감을 위해 개발되었다. 이 시스템의 한 면은 메인에 연결되어 있고 다른 한 면은 장치에 연결되어 있다. 주요 특징은 다음과 같다.
에너지 소모량과 전기 파라미터 모니터링
무선 HAN(가정용 네트워크)에서 전력 네트워크 과부하 방지 및 원격 부하 관리
TRIAC으로 부드럽게 시작하고 정지하는 On/Off 릴레이 스위칭
다른 센서들과 메시 네트워크를 쉽게 확장할 수 있게 라우터 역할 구성
802.15.4 HA v2.0/E@H profile.
STEVAL-IHP004V1는 STM32W 마이크로컨트롤러와 STPM10 에너지 미터링 IC로 구성된 SPZB32W1x2.1 모듈에 기반한 SmartPlugW 보드이다.
이 제품은 에너지 소모량을 모니터링하고 관리할 수 있는 ZigBee 미터링 노드를 내장하고 있다.
ZigBee SmartPlugW 보드는 에너지 관리를 위한 주택/건물 자동화 서브 시스템 구축을 위한 가이드로 사용될 수 있다. 전형적인 애플리케이션에서 이 보드는 벽의 전기 소켓에 연결되어 에너지를 전기 부하에 공급하며 에너지 소모량을 모니터링한다. 몇몇 스마트플러그를 사용해서 소켓별로 전체 가정/건물의 에너지 소모량을 모니터링하고 관리할 수 있다.
HTTPS 게이트웨이 인-홈 디스플레이는 SmartPlugW 조정기이며 특정 도터 보드를 인터페이싱하면서 STM3221G-EVAL[9] (요청 시 제공가능)를 통해 SmartPlugW 시스템을 관리하기 위해서 STM32F217(요청시 제공가능)를 위한 데이터 게이트웨이 애플리케이션을 제공한다. 주요 특징은 아래와 같다:
내장 보안 SSL 웹 클라이언트;
보안 SSL-TCP/IP 스택 오버 이더넷;
SmartPlugW HAv2.0/E@H 프로파일과 호환가능한 802.15.4 연결
SmartPlugW 발견 및 식별
ON-OFF 명령
에너지 소모량 모니터링
M24LR64 듀얼 인터페이스 EEPROM에 저장된 이더넷 구성
우리가 "인-홈 디스플레이 게이트웨이"라고 칭하는 이 시스템은 에너지 관리를 위한 주택/건물 자동화 서브시스템 구축을 위한 가이드라인으로 개발되었으며 세 개의 주요 부품으로 구성되어 있다:
이더넷 네트워크에 연결된 STM3221G-EVAL 평가 보드
STM3221G-EVAL 보드 위에 연결된 STEVAL-IDZ001V1[10] 어댑터 보드
원격 웹 서버
이러한 인프라를 통해서 SmartPlugW의 에너지 데이터를 원격 웹 서버에서 확인할 수 있다. 사용자는 어디에서든 웹서버 상의 에너지 소모량을 확인할 수 있다. 집에서는 LCD 터치 패널을 통해서 이 시스템을 직접 관리할 수 있다.
STM3221G-EVAL 보드는 사용자가 SPZB32W[11] 모듈에 한 모든 통신 작업을 관리할 수 있도록 펌웨어 아키텍처가 고안되어 있다. SPZB32W 모듈은 802.15.4 프로토콜을 통해서 원격 장치와의 통신을 관리한다. 이 두 개의 블록 사이의 통신은 ASCII 시리얼 명령의 의해 코드화 된다.
STM3221G-EVAL 보드에서 구동되는 펌웨어는 인간 상호작용을 통해 원격 장치의 정보를 수집하고 관련 에너지/전력 데이터를 'GET' 명령을 사용해서 인터넷 상의 원격 HTTPS 서버로 보낸다.
사용자는 자신의 집에서 인터넷에 연결된 컴퓨터를 통해 SmartPlugW 장치에 대한 정보를 확인할 수 있다.
실내 내비게이션
글로벌 내비게이션 위성 시스템(GNSS)이 부분적으로, 혹은 전혀 안 잡힐 때, 추측 항법' 이라는 로컬라이제이션 기술은 터널이나 도심 내 계곡형 지역과 같은 곳에서 자동차 내비게이션에 아주 유용한 솔루션이지만, 이 실내 내비게이션은 자동차 운전시 뿐만 아니라 스마트 폰, 태블릿, PDA등과 같은 모바일 기기에서도 "킬러 애플리케이션"으로 떠오를 것이다. 이러한 제품들에서 보행자용 내비게이션을 위한 내장형 실내 내비게이션 솔루션으로 활용될 것이기 때문이다.
실내 내비게이션은 공항, 박물관, 상업 지역, 주차장 및 병원과 같은 도시 내 지역 뿐만 아니라 구조 활동 등에도 적용될 수 있을 것이다. 사람들은 관심 지점(POI)의 정확한 로컬라이제이션 덕분에 쇼핑 센터에서 몇 분 만에 원하는 물품을 찾고, 근거리 통신(NFC) 기술 덕분에 스마트폰으로 그 물건을 바로 구매할 수 있게 되었다. 박물관에서 스마트폰 또는 태블릿을 원하는 작품쪽으로 가리키기만 하면 해당 작품에 대한 설명을 들을 수 있다.
실내 로컬라이제이션은 네 개의 소스에서 제공되는 일련의 정보들을 통해 가능하다.
관성 시스템으로부터의 움직임 데이터
기존 인프라(Wi-Fi, 3G/4G LTE)및 기타 커넥티비티 소스(지그비, 블루투스, 서브 1GHZ 등등)로부터의 RF 위치확인
사실, 단일 RF 주파수 소스의 포지션은 쉽게 파악할 수 있으며 모든 안테나의 신호 강도를 사용하여 사용자의 정확한 위치를 추정할 수 있다.
근거리 무선 주파수 위치확인: POI(관심지점) 근처, 또는 고정 및 유명 지점에 위치한 RFID 또는 RF EEPROM 시스템으로부터의 근거리(2미터 이하) 데이터
모든 안테나, 방, 계단, 엘리베이터, 문 등의 완벽하게 매핑된 건물 지도
이 모든 데이터를 통합하고 건물 지도 위에 겹쳐 놓으면 보행자의 정확한 위치를 재구성할 수 있다.
그림 14 블록도는 실내 내비게이션 시스템의 주요 구성을 간단하게 보여준다.
이 블록도에서는 세 개의 주요 블록을 확인 할 수 있다.
1. 모션 스테이지는 고도를 결정하기 위해 사용되는 압력 수치와 선형, 각 및 자기 모션의 3축 센싱을 결합하는 9축 관성 시스템 유닛으로 구성된다. 따라서 실내에서 3차원 위치확인이 가능하다.
2. 커넥티비티 부분은 지그비, 블루투스, Sub 1GHz 중 1개 혹은 그 이상의 기술이 함께 구성될 수 있다.
3. 마지막 부분은 RF 근거리 스테이지로 1개의 트랜시버 블록과 대개 POI 근처 또는 건물 안에 놓인 몇몇 RF 포인트 (RFID & RF EEPROM)로 구성된다.
이 시스템은 기존 RF 인프라, Wi-Fi 및 무선 네트워크와 통신이 가능하다.
결론
이 글에서 언급한 제품과 솔루션을 분석해 보면, 통합되고, 효율적이며, 지능적인 솔루션의 설계가 이루어져야 한다. 이를 위해서는 시스템 아키텍처가 스마트 센싱, 실시간 제어 가능한 디지털 관리 그리고 첨단 커넥티비티 솔루션, 이 세 기능을 내장하고 있어야 함을 알 수 있다.
ST는 특화된 포트폴리오와 시스템 노하우를 갖추어 다양한 분야의 스마트 전자 애플리케이션에서 주요 공급업체로 성장할 수 있었다
참고문헌
[1] IHS iSuppli, MEMS 1분기 시장 분석, 2012년 1분기
[2] IHS iSuppli, 2012년 2분기 반도체 시장 및 공장 수입 예상치
[3] SPIRIT1 데이터시트*
[4] BLE 컨트롤러 평가 보드 사용자 매뉴얼**
[5] 블루투스 사양 4.0 버전
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