CN107818650A - 基于sinr比值的入侵检测系统及方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于SINR比值的入侵检测系统及方法，该系统包含有一第一天线、一第二天线、以及一连接至该第二天线的运算器。该第一天线用以于一封闭空间中同时发送一或多个彼此间具有不同频率以涵盖该封闭空间的波束。该第二天线用以接收上述的一或多个波束的讯号，以撷取该波束的讯号参数。该运算器连接至该第二天线并常时侦测该讯号参数依据该讯号参数获得SINR比值，并将该SINR比值与预设的阈值范围进行比对，于侦测到该SINR比值超出该预设定的阈值范围时判定为有异物入侵。

Description

基于SINR比值的入侵检测系统及方法
技术领域
本发明有关于一种入侵检测系统及方法，尤指一种基于SINR比值的入侵检测系统及方法。
背景技术
常见的入侵侦知手段包含有影像检测手段、物理检测手段、以及感测器检测手段。影像检测手段例如监视器、红外线监视器等，透过影像撷取的方式配合软体演算，侦测是否有人员入侵；物理检测手段例如压力感测器，启动时侦测范围内是否有对应的压力感测器被触发，藉由压力感测器侦测范围内的物理接触以判断是否有人员入侵；感测器检测手段例如光学感测器、红外线感测器、雷射感测器等，透过一组对应的光学发射器及光学感应器，侦测光学发射器所送出的光束是否产生干涉，判断是否有人员入侵。
其中，目前普遍使用且较常见的为影像检测手段，主要由于影像检测手段的方式具有检测范围广、便于人员辨识、方便留下纪录等优势，在新一代的技术中，可透过撷取影像中的动态图形，藉由影像中的变化量或是型态判断是否有人员经过，主动进行侦测。惟，影像检测手段虽然有上面所提的种种功效，但仍然有许多问题必须克服，例如影像检测容易产生死角，如果在监视器所即的摄影范围外移动、或是进一步于摄影范围外破坏监视器，将增加被有心者经由影像死角入侵的风险，导致监视器形同虚设。另外一个主要的缺点在于监视器的设置成本过高，于一般住家设置监视器时，少说设置两三个监视器用以监控门廊、走道，若为大楼或是大型厂房时，多至数十个甚至数百个摄影机的配置也并非少见，过高的建置成本，将增加监视器配置的困难度。
物理感测手段及光学感测手段则受限于使用的范围及成本的考量，一般通常设置于需特别保护的区域，且实务上经常能看到许多破解的方式，例如非物理方式入侵、修改光学路径等方式，仍有许多被破解的可能性。因此，如何提供更好的方案，能够提高检测的效率、并且降低被破解的风险性，为同业人士亟欲思考的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于SINR比值的入侵检测系统及方法，其能解决习知的入侵检测技术效率不彰、容易被破解、及建布成本过高的问题。
为解决上述问题，本发明提供了一种基于SINR比值的入侵检测系统，其特征在于包含有：
一第一天线，用以于一封闭空间中同时发送一或多个彼此间不同频率以涵盖该封闭空间的波束；
一第二天线，用以接收上述的一或多个波束的讯号，以撷取该波束的讯号参数；以及
一运算器，连接至该第二天线并常时侦测该讯号参数依据该讯号参数获得SINR比值，并将该SINR比值与预设的阈值范围进行比对，于侦测到该SINR比值落入该预设的阈值范围时判定为有异物入侵。
其中，该SINR比值依据下列公式取得：
其中，P为该第二天线接收到的该波束的功率，I为该第二天线接收到的干扰功率，N为该第二天线接收到的噪声杂讯。
其中，该运算器设定多个阈值范围，依据该SINR比值所落入的阈值范围判定入侵的该异物的大小。
其中，该运算器判定有该异物入侵时产生一警示讯号，并将该警示讯号传送至管制中心。
其中，该第一天线同时送出具有不同频率的波束，透过该不同频率的波束以涵盖该封闭空间内的所有暗区分布。
其中，配置有多个该第一天线，每一该第一天线分别同时送出具有不同频率的波束，透过该不同频率的波束以涵盖该封闭空间内的所有暗区分布。
还公开了一种基于SINR比值的入侵检测系统，其特征在于包含有：
一收发天线，用以于一封闭空间中同时发送一或多个彼此间不同频率以涵盖该封闭空间的波束，并接收由该封闭空间中返回的该一或多个波束的讯号，以撷取该波束的讯号参数；以及
一运算器，连接至该收发天线并常时侦测该讯号参数依据该讯号参数获得SINR比值，并将该SINR比值与预设的阈值范围进行比对，于侦测到该SINR比值落入该预设的阈值范围时判定为有异物入侵。
其中，该SINR比值依据下列公式取得：
其中，P为该收发天线接收到的该波束的功率，I为该收发天线接收到的干扰功率，N为该收发天线接收到的噪声杂讯。
其中，该运算器设定多个阈值范围，依据该SINR比值所落入的阈值范围判定入侵的该异物的大小。
其中，该运算器判定有该异物入侵时，产生一警示讯号，并将该警示讯号传送至管制中心。
还公开了一种基于SINR比值的入侵检测方法，其特征在于包含有：
于一封闭空间中同时发送一或多个彼此间具有不同频率以涵盖该封闭空间的波束；
经由接收上述的一或多个波束的讯号，以撷取该波束的讯号参数；
常时侦测该讯号参数依据该讯号参数获得SINR比值；以及
将该SINR比值与预设的阈值范围进行比对，于侦测到该SINR比值落入该预设的阈值范围时判定为有异物入侵。
其中，该SINR比值依据下列公式取得：
其中，P为接收到的该波束的功率，I为接收到的干扰功率，N为接收到的噪声杂讯。
其中，将该SINR比值与预设定的多个阈值范围进行比对，依据该SINR比值所落入的阈值范围判定入侵的该异物的大小。
其中，于判定有该异物入侵时产生一警示讯号，并将该警示讯号传送至管制中心。
本发明比起习知技术具有以下的优势功效：
1.本发明比起习知技术所使用的入侵检测技术建置的成本更低，且作用的范围亦较广，可有效的监控场域范围内是否有人员或物体移动的情况。
2.本发明可避免在空间中形成暗区分布，相较于习知的技术作用的范围更广，可有效监控封闭空间中每一区域的讯号变化量，避免可能形成于该封闭空间中不被侦测到的死角。
附图说明
图1为本发明第一实施例的方块示意图。
图2为本发明第二实施例的方块示意图。
图3为本发明第三实施例的方块示意图。
图4为本发明第四实施例的方块示意图。
图5为本发明一较佳实施例的流程示意图(一)。
图6为本发明一较佳实施例的流程示意图(二)。
具体实施方式
有关本发明的详细说明及技术内容，现就配合图式说明如下。
本发明中所述的入侵检测系统100可配置于住家、厂房、办公室或其他类似的室内封闭空间，于本发明中不予以限制。所述的入侵检测系统100透过将电磁场分布于空间中，经由天线所接受到的功率、干扰、杂讯的SINR(Signal to Interference plus NoiseRatio)比值，侦测空间中是否有人移动。本发明可连结于服务器或保全中心，经由服务器或保全中心监控人员进出。
请参阅「图1」，为本发明基于SINR比值的入侵检测系统的方块示意图，如图所示：
以下举一较佳实施例进行说明。所述的入侵检测系统100主要包含有一第一天线10、一第二天线20、以及一连接至该第二天线20的运算器30。
所述的第一天线10用以于一封闭空间中同时发送一或多个彼此间不同频率以涵盖该封闭空间SP的波束。所述的第一天线10包含有天线11、以及连结于该天线11的讯号处理器12。该第一天线10的讯号处理器12给定该天线11特定的频率的讯号后，供该天线11同时送出一或多个具有不同频率的波束，每一个频率相当于分别占用一个通道，由于每一个通道并不相同，在空间中形成的暗区分布亦不相同，藉由上述的方式减少空间中暗区分布的问题。
所述的第二天线20用以接收上述的一或多个波束的讯号，以撷取该波束的讯号参数。具体而言，该第二天线20连结至运算器30，将所接收到的讯号参数传送至该运算器30进行分析处理。该第二天线20包含有天线21、以及连结于该天线21的讯号处理器22。所述第二天线20的讯号处理器22可以与该运算器30共构，于本发明中不予以限制。该第二天线20的天线21经由该封闭空间SP内接收该一或多个通道的讯号参数，并将该讯号参数传送至该运算器30。
所述的运算器30连接至该第二天线20并常时侦测该讯号参数依据该讯号参数获得SINR比值，并将该SINR比值与预设的阈值范围进行比对，于侦测到该SINR比值落入该预设的阈值范围时判定为有异物入侵。
该运算器30例如为中央处理单元(Central Processing Unit,CPU)或是其他可程式化的微处理器(microprocessor)等。该运算器30较佳可搭配储存单元使用，用以载入储存单元内的程式并执行。该储存单元例如是任意型式的固定式或可移动式随机存取记忆体(Random Access Memory，RAM)、唯读记忆体(Read-Only Memory，ROM)、快闪记忆体(Flashmemory)、硬碟或其他类似装置或这些装置的组合。
具体而言，该运算器30直接经由该第二天线20侦测空间中的场域，取得包含波束功率、干扰功率、噪声杂讯等讯号参数，透过该等讯号参数取得SINR比值。有关于SINR比值为何，后面将有详细的说明。于另一较佳实施例中，可分别针对多个不同通道的波束分别处理，先透过讯号处理模组将每一通道的讯号分离，以分别取得每一通道的讯号参数，并藉由该讯号参数计算每一通道的SINR比值，先透过将场域中多个不同通道的讯号分别处理后，分别监控不同通道的SINR比值。于另一较佳实施中，请参阅「图2」，可配置有多个该第一天线10，每一该第一天线10分别同时送出具有不同频率的波束，透过该不同频率的波束以涵盖该封闭空间SP内的所有暗区分布。又另一较佳实施例，请参阅「图3」，第一天线10及该第二天线20可透过频分双工(Frequency Division Duplexing,FDD)，将第一天线10及第二天线20均作为接收端及发送端，藉由双向检测进一步增加入侵检测系统100的可靠度。
所述的SINR比值依据下列公式取得：
其中，P为该第二天线20接收到的该波束的功率，I为该第二天线20接收到的干扰功率，N为该第二天线20接收到的噪声杂讯。其中，P或I的其中一数值亦可以由第一天线10所获得，于本发明中不予以限制。
经由上述的公式可经由场域中的讯号参数得到SINR比值。该运算器30设定多个阈值范围，依据该SINR比值所落入的阈值范围判定入侵的该异物的大小。例如，一般在静态的场域中SINR比值为0.8时，设定阈值范围0.4至0.6为第一参考阈值，当SINR的比值落入所述的区间时，可能为体积较小的物体；设定阈值范围0.7至0.9为第二参考阈值，当SINR的比值落入所述的区间时，可能为体积庞大的物体。惟，上述的数值依据环境不同、或是接收、发送的天线不同，所获得的阈值范围亦不同，上述的数值并非用以限制本发明的内容。
当该运算器30判定有异物入侵时，产生一警示讯号，并将该警示讯号传送至服务器或保全系统，藉以对保全人员或是透过资料传输层传导至用户的行动装置或其他连接至网际网路的电子产品。
于另一较佳实施例中，该入侵检测系统可藉由单一天线同时进行讯号收发，藉以完成封闭空间内的监测。如「图4」所示，所述的入侵检测系统包含有一收发天线40、以及一连接至该收发天线40的运算器50。该收发天线40同时作为讯号发送器及讯号接收器使用，该收发天线40包含有天线41、以及连结于该天线41的讯号处理器42。所述的讯号处理器42可以与该运算器50共构，于本发明中不予以限制。具体而言，该收发天线40用以于一封闭空间SP中同时发送一或多个彼此间不同频率以涵盖该封闭空间的波束，并接收由该封闭空间SP中返回的该一或多个波束的讯号，以撷取该波束的讯号参数。
所述的运算器50连接至该天线40并常时侦测该讯号参数依据该讯号参数获得SINR比值，并将该SINR比值与预设的阈值范围进行比对，于侦测到该SINR比值超出该预设定的阈值范围时判定为有异物入侵。
其中，于本实施例中，该SINR比值依据下列公式取得：其中，P为该天线接收到的该波束的功率，I为该天线接收到的干扰功率，N为该天线接收到的噪声杂讯。
本实施例藉由单一收发天线40完成封闭空间的检测，藉此可减少于封闭空间内所需配置的天线数量。
以下针对本发明入侵检测方法的其中一具体实施例进行说明，请参阅「图5」，为本发明入侵检测方法的流程示意图，如图所示：
开始时，启动该入侵检测系统100(步骤S01)。此时，系统的运算器30即时监控SINR比值，透过该SINR比值判断是否于该封闭空间SP中有异物入侵。(步骤S02)
于未侦测到有人员移动时，持续重复执行步骤S02，重复的间隔时间依据用户的设定调整，可透过增加每次检测的间隔时间(亦即减少检测的频率)，减少系统的负担。
当侦测到有人员移动时，执行步骤S03，将该SINR比值与预设定的多个阈值范围进行比对，依据该SINR比值所落入的阈值范围判定入侵的该异物的大小(步骤S03)，于取得异物的体积后，依据该体积判定该移动物体是否可能为人员(步骤S04)，若判定可能为人员入侵时，将入侵的讯号回报至服务器或保全中心(步骤S05)。当移动物体的体积过小时，将该状况及对应参数储存于资料库(步骤S06)，并回到步骤S02，持续监控SINR比值，继续侦测是否有异物入侵。
接续，请参阅「图6」，于步骤S02，所述的入侵检测方法系包含有以下步骤：
于该封闭空间SP中同时发送一或多个彼此间具有不同频率以涵盖该封闭空间SP的波束；(步骤S21)
经由接收上述的一或多个波束的讯号，以撷取该波束的讯号参数；常时侦测该讯号参数依据该讯号参数获得SINR比值；(步骤S22)
该SINR比值依据下列公式取得：其中，P为接收到的该波束的功率，I为接收到的干扰功率，N为接收到的噪声杂讯。
将该SINR比值与预设的阈值范围进行比对，于侦测到该SINR比值落入该预设的阈值范围时判定为有异物入侵(步骤S23)。
经由上述的步骤，可大幅地增加封闭空间中场域的覆盖率，增加入侵检测系统的可靠度。
综上所述，本发明比起习知技术所使用的入侵检测技术建置的成本更低，且作用的范围亦较广，可有效的监控场域范围内是否有人员或物体移动的情况。此外，本发明可避免在空间中形成暗区分布，相较于习知的技术作用的范围更广，可有效监控封闭空间中每一区域的讯号变化量，避免可能形成于该封闭空间中不被侦测到的死角。
以上已将本发明做一详细说明，惟以上所述，仅惟本发明的一较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应仍属本发明的专利涵盖范围内。

Claims (14)

1.一种基于SINR比值的入侵检测系统，其特征在于包含有：
一第一天线，用以于一封闭空间中同时发送一或多个彼此间不同频率以涵盖该封闭空间的波束；
一第二天线，用以接收上述的一或多个波束的讯号，以撷取该波束的讯号参数；以及
一运算器，连接至该第二天线并常时侦测该讯号参数依据该讯号参数获得SINR比值，并将该SINR比值与预设的阈值范围进行比对，于侦测到该SINR比值落入该预设的阈值范围时判定为有异物入侵。
2.如权利要求1所述的入侵检测系统，其特征在于，该SINR比值依据下列公式取得：
<mrow> <mi>S</mi> <mi>I</mi> <mi>N</mi> <mi>R</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mi>P</mi> <mrow> <mi>I</mi> <mo>+</mo> <mi>N</mi> </mrow> </mfrac> </mrow>
其中，P为该第二天线接收到的该波束的功率，I为该第二天线接收到的干扰功率，N为该第二天线接收到的噪声杂讯。
3.如权利要求1或2所述的入侵检测系统，其特征在于，该运算器设定多个阈值范围，依据该SINR比值所落入的阈值范围判定入侵的该异物的大小。
4.如权利要求1或2所述的入侵检测系统，其特征在于，该运算器判定有该异物入侵时产生一警示讯号，并将该警示讯号传送至管制中心。
5.如权利要求1或2所述的入侵检测系统，其中，该第一天线同时送出具有不同频率的波束，透过该不同频率的波束以涵盖该封闭空间内的所有暗区分布。
6.如权利要求1或2所述的入侵检测系统，其特征在于，配置有多个该第一天线，每一该第一天线分别同时送出具有不同频率的波束，透过该不同频率的波束以涵盖该封闭空间内的所有暗区分布。
7.一种基于SINR比值的入侵检测系统，其特征在于包含有：
一收发天线，用以于一封闭空间中同时发送一或多个彼此间不同频率以涵盖该封闭空间的波束，并接收由该封闭空间中返回的该一或多个波束的讯号，以撷取该波束的讯号参数；以及
一运算器，连接至该收发天线并常时侦测该讯号参数依据该讯号参数获得SINR比值，并将该SINR比值与预设的阈值范围进行比对，于侦测到该SINR比值落入该预设的阈值范围时判定为有异物入侵。
8.如权利要求7所述的入侵检测系统，其特征在于，该SINR比值依据下列公式取得：
<mrow> <mi>S</mi> <mi>I</mi> <mi>N</mi> <mi>R</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mi>P</mi> <mrow> <mi>I</mi> <mo>+</mo> <mi>N</mi> </mrow> </mfrac> </mrow>
其中，P为该收发天线接收到的该波束的功率，I为该收发天线接收到的干扰功率，N为该收发天线接收到的噪声杂讯。
9.如权利要求7或8所述的入侵检测系统，其特征在于，该运算器设定多个阈值范围，依据该SINR比值所落入的阈值范围判定入侵的该异物的大小。
10.如权利要求7或8所述的入侵检测系统，其特征在于，该运算器判定有该异物入侵时，产生一警示讯号，并将该警示讯号传送至管制中心。
11.一种基于SINR比值的入侵检测方法，其特征在于包含有：
于一封闭空间中同时发送一或多个彼此间具有不同频率以涵盖该封闭空间的波束；
经由接收上述的一或多个波束的讯号，以撷取该波束的讯号参数；
常时侦测该讯号参数依据该讯号参数获得SINR比值；以及
将该SINR比值与预设的阈值范围进行比对，于侦测到该SINR比值落入该预设的阈值范围时判定为有异物入侵。
12.如权利要求11的入侵检测方法，其特征在于，该SINR比值依据下列公式取得：
<mrow> <mi>S</mi> <mi>I</mi> <mi>N</mi> <mi>R</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mi>P</mi> <mrow> <mi>I</mi> <mo>+</mo> <mi>N</mi> </mrow> </mfrac> </mrow>
其中，P为接收到的该波束的功率，I为接收到的干扰功率，N为接收到的噪声杂讯。
13.如权利要求11或12所述的入侵检测方法，其特征在于，将该SINR比值与预设定的多个阈值范围进行比对，依据该SINR比值所落入的阈值范围判定入侵的该异物的大小。
14.如权利要求11或12所述的入侵检测方法，其特征在于，于判定有该异物入侵时产生一警示讯号，并将该警示讯号传送至管制中心。
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