KR101702028B1 - Apparatus and method for detecting invader - Google Patents
Apparatus and method for detecting invader Download PDFInfo
- Publication number
- KR101702028B1 KR101702028B1 KR1020150028516A KR20150028516A KR101702028B1 KR 101702028 B1 KR101702028 B1 KR 101702028B1 KR 1020150028516 A KR1020150028516 A KR 1020150028516A KR 20150028516 A KR20150028516 A KR 20150028516A KR 101702028 B1 KR101702028 B1 KR 101702028B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- signal
- target
- intruder
- phase difference
- calculating
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
- G08B13/00—Burglar, theft or intruder alarms
- G08B13/22—Electrical actuation
- G08B13/24—Electrical actuation by interference with electromagnetic field distribution
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
- G01S13/886—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for alarm systems
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
- G08B21/00—Alarms responsive to a single specified undesired or abnormal condition and not otherwise provided for
- G08B21/18—Status alarms
- G08B21/182—Level alarms, e.g. alarms responsive to variables exceeding a threshold
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Emergency Management (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Burglar Alarm Systems (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
본 발명의 하나의 실시예에 따른 침입자 탐지 장치는 미리 정해진 주기 동안 주파수가 변하는 송신신호에 기초하여 제1 신호와 상기 제1 신호에 대응되는 제2 신호를 생성하는 신호 생성부, 상기 제1 신호를 탐지 공간에 방사하는 신호 송신부, 상기 제1 신호가 상기 탐지 공간에 존재하는 목표물에 의해 반사되어 돌아오는 반사신호를 수신하는 신호 수신부, 상기 제1 신호와 상기 반사신호를 이용하여 생성된 제3 신호 및 상기 제2 신호와 상기 반사신호를 이용하여 생성된 제4 신호에 기초하여 상기 송신신호와 상기 반사신호의 위상차를 산출하는 위상차 산출부, 그리고 상기 위상차에 기초하여 상기 목표물의 침입자 여부를 판별하는 침입자 판별부를 포함한다.An intruder detection apparatus according to an embodiment of the present invention includes a signal generator for generating a first signal and a second signal corresponding to the first signal based on a transmission signal whose frequency is changed for a predetermined period, A signal receiving unit for receiving the first signal and the reflected signal reflected by the target existing in the detection space and returning; and a third signal generated by using the first signal and the reflected signal, A phase difference calculator for calculating a phase difference between the transmission signal and the reflection signal based on the signal and the fourth signal generated using the second signal and the reflection signal; and a phase difference calculator for determining whether the target is an intruder based on the phase difference And an intruder discrimination unit.
Description
침입자 탐지 장치 및 방법이 제공된다.An intruder detection apparatus and method are provided.
보안 문제와 관련하여 실내외 무단 침입자를 탐지하는 장치가 사용되고 있다. 실내외 무단 침입자를 탐지하기 위한 장치는 레이더를 이용하여 전파를 발사하고 침입자에 의한 반사파를 감지하여 침입자를 판별할 수 있다.In connection with the security problem, devices for detecting indoor and outdoor trespassers are being used. The device for detecting trespassers can detect an intruder by emitting a radio wave using a radar and detecting a reflected wave by an intruder.
침입자를 탐지하기 위한 장치는 고정된 물체뿐만 아니라 쥐와 같은 작은 생물을 침입자로 인식하지 않아야 한다. 따라서, 사람을 침입자로 판별하기 위해서는 레이더를 이용하여 물체의 면적을 측정할 수 있어야 한다. 또한, 침입자의 이동 및 위치를 파악하기 위하여 물체까지의 거리를 측정할 수 있어야 한다. The device for detecting intruders should not recognize fixed objects as well as small creatures such as mice as intruders. Therefore, in order to identify a person as an intruder, it is necessary to be able to measure the area of an object using a radar. In addition, it is necessary to be able to measure the distance to the object in order to determine the movement and position of the intruder.
물체의 거리를 측정하기 위한 레이더로 FMCW(Frequency Modulation Continuous Wave) 레이더가 사용될 수 있다. FMCW 레이더는 주파수가 변조된 전파를 연속으로 발사하여 물체에 의해 반사되는 반사파를 수신하고, 도플러 주파수에 기초하여 물체의 속도 및 거리를 감지하는 레이더이다.A Frequency Modulation Continuous Wave (FMCW) radar can be used as a radar to measure the distance of an object. An FMCW radar is a radar that receives a reflected wave reflected by an object by continuously emitting a frequency-modulated radio wave, and detects the velocity and distance of the object based on the Doppler frequency.
종래의 FMCW 레이더를 이용하는 장치는 수신한 반사파로부터 도플러 주파수 정보를 얻기 위해 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform)을 수행하였지만, 하드웨어적으로 복잡하고, 높은 비용이 발생하는 문제점이 있다.In the conventional FMCW radar, fast Fourier transform (FFT) is performed to obtain Doppler frequency information from the received reflected wave, but it is complex in hardware and high in cost.
또한, 특히 실내에서 침입자를 탐지하는 경우 실내에 위치하는 물체나 벽으로부터 반사되는 반사파에 의해 노이즈(noise)가 발생할 수 있다.In addition, noise may be generated by a reflected wave reflected from an object placed in a room or a wall, especially when an intruder is detected in a room.
본 발명의 하나의 실시예는 침입자를 탐지하기 위한 장치의 하드웨어를 간소화하기 위한 것이다.One embodiment of the present invention is to simplify the hardware of an apparatus for detecting an intruder.
본 발명의 하나의 실시예는 침입자를 탐지하기 위한 장치에 감지되는 노이즈를 제거하기 위한 것이다.One embodiment of the present invention is for eliminating noise sensed by an apparatus for detecting an intruder.
상기 과제 이외에도 구체적으로 언급되지 않은 다른 과제를 달성하는 데 본 발명에 따른 실시예가 사용될 수 있다.Embodiments according to the present invention can be used to accomplish other tasks not specifically mentioned other than the above-described tasks.
본 발명의 하나의 실시예에 따른 침입자 탐지 장치는 미리 정해진 주기 동안 주파수가 변하는 송신신호에 기초하여 제1 신호와 상기 제1 신호에 대응되는 제2 신호를 생성하는 신호 생성부, 상기 제1 신호를 탐지 공간에 방사하는 신호 송신부, 상기 제1 신호가 상기 탐지 공간에 존재하는 목표물에 의해 반사되어 돌아오는 반사신호를 수신하는 신호 수신부, 상기 제1 신호와 상기 반사신호를 이용하여 생성된 제3 신호 및 상기 제2 신호와 상기 반사신호를 이용하여 생성된 제4 신호에 기초하여 상기 송신신호와 상기 반사신호의 위상차를 산출하는 위상차 산출부, 그리고 상기 위상차에 기초하여 상기 목표물의 침입자 여부를 판별하는 침입자 판별부를 포함한다.An intruder detection apparatus according to an embodiment of the present invention includes a signal generator for generating a first signal and a second signal corresponding to the first signal based on a transmission signal whose frequency is changed for a predetermined period, A signal receiving unit for receiving the first signal and the reflected signal reflected by the target existing in the detection space and returning; and a third signal generated by using the first signal and the reflected signal, A phase difference calculator for calculating a phase difference between the transmission signal and the reflection signal based on the signal and the fourth signal generated using the second signal and the reflection signal; and a phase difference calculator for determining whether the target is an intruder based on the phase difference And an intruder discrimination unit.
여기서, 상기 제1 신호는 상기 송신신호에 대한 코사인(cos) 신호일 수 있고, 상기 제2 신호는 상기 송신신호에 대한 사인(sin) 신호일 수 있다.Here, the first signal may be a cosine signal for the transmission signal, and the second signal may be a sin signal for the transmission signal.
또한, 본 발명의 하나의 실시예에 따른 침입자 탐지 장치는 저역통과필터(low pass filter)를 이용하여 상기 제3 신호와 상기 제4 신호를 필터링하는 필터링부를 더 포함할 수 있다.Also, the intruder detection apparatus according to an embodiment of the present invention may further include a filtering unit filtering the third signal and the fourth signal using a low pass filter.
여기서, 상기 위상차 산출부는 필터링된 상기 제4 신호의 값을 필터링된 상기 제3 신호의 값으로 나누고 아크탄젠트(arctan)를 취하여 상기 위상차를 산출할 수 있다.Here, the phase difference calculator may calculate the phase difference by dividing the value of the filtered fourth signal by the value of the filtered third signal and taking an arc tangent.
또한, 본 발명의 하나의 실시예에 따른 침입자 탐지 장치는 필터링된 신호에서 상기 탐지 공간에 존재하는 물체에 의한 반사신호인 백그라운드 노이즈(background noise)를 제거하는 노이즈 제거부를 더 포함할 수 있다.In addition, the intruder detecting apparatus according to an embodiment of the present invention may further include a noise removing unit for removing background noise, which is a reflection signal due to an object existing in the detection space, from the filtered signal.
여기서, 상기 노이즈 제거부는 상기 필터링된 신호의 첫 번째 인덱스(index)부터 한 주기까지의 신호인 기준신호를 저장하고, 상기 기준신호 이후의 각 주기의 신호에서 상기 기준신호를 빼서 상기 백그라운드 노이즈를 제거할 수 있다.Here, the noise canceller may store a reference signal, which is a signal from the first index of the filtered signal to one period, and subtract the reference signal from the signal of each period after the reference signal to remove the background noise can do.
또한, 본 발명의 하나의 실시예에 따른 침입자 탐지 장치는 상기 백그라운드 노이즈가 제거된 신호의 파워를 측정해 미리 설정된 크기와 비교하여 상기 목표물의 출현시점을 검출하는 출현시점 검출부를 더 포함할 수 있다.The intruder detection apparatus according to an embodiment of the present invention may further include an appearance time detecting unit for measuring the power of the signal from which the background noise has been removed and comparing the power with a predetermined size to detect the appearance time of the target .
여기서, 상기 출현시점 검출부는 상기 백그라운드 노이즈가 제거된 신호의 인덱스 그룹에서 미리 정해진 크기의 파워보다 큰 파워를 갖는 인덱스의 개수가 미리 정해진 개수 이상인 경우 상기 인덱스 그룹에 대응되는 시점을 상기 목표물의 출현시점으로 검출할 수 있다.Here, when the number of indexes having a power greater than a predetermined magnitude in the index group of the signal from which the background noise has been removed is greater than or equal to a predetermined number, the appearance timing detector detects a time point corresponding to the index group as an appearance time Can be detected.
또한, 본 발명의 하나의 실시예에 따른 침입자 탐지 장치는 상기 위상차에 기초하여 도플러 위상을 산출하고, 상기 도플러 위상을 주파수로 변환하여 도플러 주파수를 산출하는 도플러 주파수 산출부, 상기 송신신호와 상기 반사신호 사이의 지연시간에 기초하여 상기 목표물까지의 거리를 산출하는 거리 산출부, 그리고 상기 목표물까지의 거리, 상기 송신신호의 파워, 그리고 상기 반사신호의 파워에 기초하여 상기 목표물의 면적을 산출하는 면적 산출부를 더 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, there is provided an intruder detecting apparatus comprising: a Doppler frequency calculating unit for calculating a Doppler phase based on the phase difference and converting a Doppler phase to a frequency to calculate a Doppler frequency; A distance calculating section for calculating a distance to the target based on a delay time between signals, and an area calculating section for calculating an area of the target based on the distance to the target, the power of the transmission signal, And may further include a calculation unit.
여기서, 상기 침입자 판별부는 상기 목표물의 면적이 미리 정해진 크기 이상인 경우 상기 목표물을 침입자로 판별할 수 있다.Here, the intruder discrimination unit may discriminate the target as an intruder when the area of the target is equal to or larger than a predetermined size.
또한, 상기 침입자 판별부는 상기 도플러 주파수에 기초하여 상기 침입자의 속도를 산출할 수 있다.Also, the intruder discrimination unit may calculate the speed of the intruder based on the Doppler frequency.
또한, 본 발명의 하나의 실시예에 따른 침입자 탐지 장치는 FMCW(Frequency Modulation Continuous Wave) 레이더를 이용할 수 있다.Also, an intruder detection apparatus according to an embodiment of the present invention may use a Frequency Modulation Continuous Wave (FMCW) radar.
본 발명의 하나의 실시예에 따른 침입자 탐지 방법은 미리 정해진 주기 동안 주파수가 변하는 송신신호에 기초하여 제1 신호와 상기 제1 신호에 대응되는 제2 신호를 생성하는 단계, 상기 제1 신호를 탐지 공간에 방사하는 단계, 상기 제1 신호가 상기 탐지 공간에 존재하는 목표물에 의해 반사되어 돌아오는 반사신호를 수신하는 단계, 상기 제1 신호와 상기 반사신호를 이용하여 생성된 제3 신호 및 상기 제2 신호와 상기 반사신호를 이용하여 생성된 제4 신호에 기초하여 상기 송신신호와 상기 반사신호의 위상차를 산출하는 단계, 그리고 상기 위상차에 기초하여 상기 목표물의 침입자 여부를 판별하는 단계를 포함할 수 있다.An intruder detection method according to an embodiment of the present invention includes generating a first signal and a second signal corresponding to the first signal based on a transmission signal whose frequency changes during a predetermined period, The method comprising the steps of: radiating the first signal to a space, receiving a reflected signal in which the first signal is reflected and reflected by a target present in the detection space, a third signal generated using the first signal and the reflected signal, Calculating a phase difference between the transmission signal and the reflection signal based on a fourth signal generated using the second signal and the reflection signal, and determining whether the target is an intruder based on the phase difference have.
여기서, 저역통과필터를 이용하여 상기 제3 신호와 상기 제4 신호를 필터링하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include filtering the third signal and the fourth signal using a low-pass filter.
또한, 필터링된 상기 제4 신호의 값을 필터링된 상기 제3 신호의 값으로 나누고 아크탄젠트(arctan)를 취하여 상기 위상차를 산출할 수 있다.Further, the phase difference may be calculated by dividing the value of the filtered fourth signal by the value of the filtered third signal and taking an arctan.
또한, 필터링된 신호에서 상기 탐지 공간에 존재하는 고정 물체에 의한 반사신호인 백그라운드 노이즈를 제거하는 단계, 그리고 상기 백그라운드 노이즈가 제거된 신호의 파워를 측정해 미리 설정된 크기와 비교하여 상기 목표물의 출현시점을 검출하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method includes the steps of: removing a background noise, which is a reflection signal of a fixed object existing in the detection space, from the filtered signal; measuring a power of the signal from which the background noise is removed, May be detected.
또한, 상기 위상차에 기초하여 도플러 위상을 산출하고, 상기 도플러 위상을 주파수로 변환하여 도플러 주파수를 산출하는 단계, 상기 송신신호와 상기 반사신호 사이의 지연시간에 기초하여 상기 목표물까지의 거리를 산출하는 단계, 그리고 상기 목표물까지의 거리, 상기 송신신호의 파워, 그리고 상기 반사신호의 파워에 기초하여 상기 목표물의 면적을 산출하는 단계를 더 포함하고, 상기 목표물의 면적이 미리 정해진 크기 이상인 경우 상기 목표물을 침입자로 판별할 수 있다.Calculating a Doppler phase based on the phase difference, calculating a Doppler frequency by converting the Doppler phase to a frequency, calculating a distance to the target based on a delay time between the transmission signal and the reflection signal Further comprising calculating an area of the target based on a distance to the target, a power of the transmission signal, and a power of the reflected signal, and when the area of the target is equal to or larger than a predetermined size, It can be identified as an intruder.
본 발명의 하나의 실시예는 침입자를 탐지하기 위한 장치의 하드웨어를 간소화할 수 있고, 침입자를 탐지하기 위한 장치에 감지되는 노이즈를 제거할 수 있다.One embodiment of the present invention can simplify the hardware of the device for detecting the intruder and eliminate the noise sensed by the device for detecting the intruder.
도 1은 FMCW 레이더를 이용하여 목표물 감지하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 침입자 탐지 장치의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 송신신호의 예시이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 백그라운드 노이즈와 목표물의 출현시점을 나타내는 신호의 예시이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 백그라운드 노이즈가 제거된 신호의 예시이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 송신신호와 수신신호의 예시이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 침입자 탐지 장치의 상세 회로도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 침입자 탐지 방법의 순서도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 위상차를 이용하여 침입자를 판별하는 방법의 순서도이다.FIG. 1 is a view for detecting a target using an FMCW radar.
2 is a block diagram of an intruder detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is an illustration of a transmission signal according to an embodiment of the present invention.
4 is an example of a signal indicating the background noise and the appearance time of the target according to the embodiment of the present invention.
5 is an illustration of a signal in which background noise is removed according to an embodiment of the present invention.
6 is an illustration of a transmission signal and a reception signal according to an embodiment of the present invention.
7 is a detailed circuit diagram of an intruder detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
8 is a flowchart of an intruder detection method according to an embodiment of the present invention.
9 is a flowchart of a method for discriminating an intruder using a phase difference according to an embodiment of the present invention.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호가 사용되었다. 또한 널리 알려져 있는 공지기술의 경우 그 구체적인 설명은 생략한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other features and advantages of the present invention will be more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same reference numerals are used for the same or similar components throughout the specification. In the case of publicly known technologies, a detailed description thereof will be omitted.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부"의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Whenever a component is referred to as "including" an element throughout the specification, it is to be understood that the element may include other elements, not the exclusion of any other element, unless the context clearly dictates otherwise. Also, the term "part" in the description means a unit for processing at least one function or operation, which may be implemented by hardware, software, or a combination of hardware and software.
도 1은 FMCW 레이더를 이용하여 목표물 감지하는 도면이다.FIG. 1 is a view for detecting a target using an FMCW radar.
본 발명의 목표물이라 함은 침입자 탐지 장치가 탐지하는 공간에 출현하여 침입자로 판별될 수 있는 대상을 의미한다.The target of the present invention means an object that appears in the space detected by the intruder detection device and can be identified as an intruder.
FMCW 레이더는 송신기에서 주파수가 변하는 전파를 연속으로 송신하고, 수신기에서 목표물에 의해 반사된 반사신호를 수신한다. 송신기는 미리 정해진 주기 동안 주파수가 변하는 송신신호를 생성할 수 있다. 송신기에서 생성된 송신신호는 φtx의 위상을 갖는 신호로 FMCW 레이더의 외부로 송신될 수 있다. 수신기는 목표물에 의해 반사되어 φrx의 위상을 갖는 반사신호를 수신할 수 있다. 송신기에서 송신된 신호는 일정한 지연시간 후에 수신기에 의해 반사신호로 감지될 수 있고, 목표물의 거리가 멀수록 지연시간이 증가될 수 있다.The FMCW radar continuously transmits radio waves whose frequency is changed at the transmitter and receives the reflected signal reflected by the target at the receiver. The transmitter can generate a transmission signal whose frequency varies for a predetermined period. The transmission signal generated at the transmitter can be transmitted outside the FMCW radar as a signal having a phase of phi tx . The receiver can receive the reflected signal with the phase of? Rx reflected by the target. The signal transmitted from the transmitter can be detected as a reflected signal by the receiver after a certain delay time, and the delay time can be increased as the distance of the target becomes longer.
본 발명의 실시예에 따른 침입자 탐지 장치는 FMCW 레이더를 이용하여 실내 또는 실외의 침입자를 탐지할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 침입자 탐지 장치는 탐지 공간에 설치되어 해당 공간에 침입한 사람을 판별하고, 쥐와 같은 작은 생물체가 침입한 경우에는 침입자로 판별하지 않는다. 본 발명의 실시예에 따른 침입자 탐지 장치는 목표물의 면적을 산출하여 해당 면적이 미리 정해진 크기 이상이 되는 경우, 목표물을 사람으로 인식하여 침입자로 판별할 수 있다.The intruder detection apparatus according to the embodiment of the present invention can detect an intruder in the room or outdoor by using the FMCW radar. The intruder detection apparatus according to the embodiment of the present invention is installed in the detection space to discriminate a person who entered the space and does not discriminate an intruder when a small organ such as a mouse intrudes. An intruder detection apparatus according to an embodiment of the present invention can calculate an area of a target and, when the area becomes equal to or larger than a predetermined size, recognize the target as a person and discriminate the intruder.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 침입자 탐지 장치는 목표물까지의 거리를 산출하여 침입자의 위치를 알아낼 수 있고, 도플러 주파수를 산출하여 침입자의 속도를 알아낼 수 있다.Also, the intruder detection apparatus according to the embodiment of the present invention can find the intruder's position by calculating the distance to the target, calculate the Doppler frequency, and find the speed of the intruder.
본 발명의 실시예에 따른 침입자 탐지 장치는 이하에서 설명하는 바와 같이 고속 푸리에 변환을 수행하지 않고 단순한 삼각함수 계산을 통해 송신신호와 반사신호의 위상차를 산출하여 목표물의 면적, 목표물까지의 거리, 도플러 주파수 등을 산출할 수 있다.The intruder detection apparatus according to an embodiment of the present invention calculates the phase difference between a transmission signal and a reflection signal through a simple trigonometric function calculation without performing a fast Fourier transform as described below to calculate an area of a target, Frequency and the like can be calculated.
이하에서는 도 2 내지 도 7을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 침입자 탐지 장치에 대하여 자세히 설명한다.Hereinafter, an intruder detection apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 2 to FIG.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 침입자 탐지 장치의 블록도이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 송신신호의 예시이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 백그라운드 노이즈와 목표물의 출현시점을 나타내는 신호의 예시이다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 백그라운드 노이즈가 제거된 신호의 예시이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 송신신호와 수신신호의 예시이다. 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 침입자 탐지 장치의 상세 회로도이다.2 is a block diagram of an intruder detection apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is an illustration of a transmission signal according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is an example of a signal indicating a background noise and a time point at which a target emerges according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 shows an example of a signal from which background noise has been removed according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 shows an example of a transmission signal and a reception signal according to an embodiment of the present invention. 7 is a detailed circuit diagram of an intruder detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 침입자 탐지 장치는 신호 생성부(110), 신호 송신부(120), 신호 수신부(130), 필터링부(140), 노이즈 제거부(150), 그리고 신호 처리부(160)를 포함한다. 신호 처리부(160)는 출현시점 검출부(161), 위상차 산출부(162), 도플러 주파수 산출부(163), 거리 산출부(164), 면적 산출부(165), 그리고 침입자 판별부(166)를 포함한다.An intruder detection apparatus according to an embodiment of the present invention includes a
신호 생성부(110)는 미리 정해진 주기 동안 주파수가 변하는 송신신호를 생성한다. 예를 들어, 신호 생성부(110)는 도 3과 같이 주파수가 일정한 기울기로 증가하다가 감소하는 삼각파 형태의 송신신호를 생성할 수 있다. 이 경우, 신호 생성부(110)는 침입자 탐지 장치로부터 목표물을 탐지하기 위한 최소 거리에 기초하여 샘플링 주파수 및 샘플링 신호의 주파수 상승폭을 설정할 수 있다. 예를 들어, 신호 생성부(110)는 침입자 탐지 장치로부터 최소 1m 거리의 목표물을 탐지하기 위하여 샘플링 주파수를 150MHz, 샘플링 신호의 주파수 상승폭을 6.6kHz로 설정할 수 있다. 도 3의 송신신호는 주파수 변조폭(Modulation B)이 50MHz인 신호로, -25MHz에서 25MHz의 주파수 범위와 100μs의 주기를 갖는 신호이다.The
신호 생성부(110)는 생성된 신호를 송신하기 위해 송신신호를 특정 위상 값을 갖는 아날로그 신호의 형태로 변환할 수 있다. 예를 들어, 신호 생성부(110)는 생성된 신호를 코사인(cos) 신호와 이에 대응되는 사인(sin) 신호로 변환할 수 있다. 이 경우, 코사인(cos) 신호는 침입자 탐지 장치 외부로 송신하기 위한 신호일 수 있고, 사인(sin) 신호는 반사신호와 곱해져서 송신신호와 반사신호의 위상차를 산출하기 위한 신호일 수 있다.The
신호 송신부(120)는 신호 생성부(110)에서 생성된 송신신호를 침입자 탐지 장치의 외부인 탐지 공간에 방사한다. 침입자 탐지 장치는 고정된 목표물을 탐지하는 것이 아니고, 해당 공간 어디든지 출현될 수 있는 침입자를 탐지하는 장치이기 때문에 송신신호를 방사하여 침입자를 탐지할 수 있다. 신호 송신부(120)는 신호 생성부(110)에서 생성된 신호 중 코사인(cos) 신호를 방사할 수 있다.The
신호 수신부(130)는 신호 송신부(120)로부터 방사된 송신신호가 탐지 공간에 존재하는 목표물에 의해 반사되어 돌아오는 반사신호를 수신한다.The
필터링부(140)는 저역통과필터(low pass filter)를 이용하여 송신신호와 반사신호의 곱에 대한 신호를 필터링한다. 필터링부(140)는 저역통과필터를 이용하여 송신신호와 반사신호의 위상차를 산출하기 위한 신호를 얻을 수 있다.The
송신신호와 반사신호의 곱은 다음의 수학식 1 및 수학식 2로 나타낼 수 있다.The product of the transmission signal and the reflection signal can be expressed by the following equations (1) and (2).
여기서, Φtx는 송신신호의 위상을 나타내고, Φrx는 반사신호의 위상을 나타낸다. 그리고, cos(Φtx)와 sin(Φtx)는 각각 신호 생성부(110)에서 생성된 코사인(cos) 신호와 사인(sin) 신호이다.Here ,? Tx represents the phase of the transmitted signal and? Rx represents the phase of the reflected signal. Cos (phi tx ) and sin (phi tx ) are the cosine (cos) signal and the sin (sine) signal generated by the
필터링부(140)는 수학식 1 및 수학식 2의 두 개의 수식으로 표현되는 신호를 저역통과필터를 이용해 필터링할 수 있다. 신호 생성부(110)에서 생성된 코사인(cos) 신호와 반사신호를 곱하여 생성된 신호는 저역통과필터를 통과하여 송신신호와 반사신호의 위상차 정보를 포함하는 신호가 된다. 그리고, 신호 생성부(110)에서 생성된 사인(sin) 신호와 반사신호를 곱하여 생성된 신호는 저역통과필터를 통과하여 송신신호와 반사신호의 위상차 정보를 포함하는 신호가 된다. 필터링부(140)를 통과한 신호는 다음의 수학식 3 및 수학식 4로 나타낼 수 있다.The
필터링부(140)는 저역통과필터를 이용하여 수학식 3 및 수학식 4와 같이 송신신호와 반사신호의 위상차(Φtx-Φrx) 정보만 포함된 신호, A 및 B를 얻을 수 있다.
노이즈 제거부(150)는 필터링된 신호에서 탐지 공간에 존재하는 물체에 의한 반사신호인 백그라운드 노이즈(background noise)를 제거한다. 필터링된 신호에는 목표물의 출현신호와 탐지 공간에 존재하는 물체에 의한 신호가 포함될 수 있으므로, 노이즈 제거부(150)는 백그라운드 노이즈를 제거하여 목표물의 출현신호만 검출할 수 있다. 따라서 목표물이 출현하지 않은 경우, 필터링된 신호에는 탐지 공간에 존재하는 물체에 의한 반사신호만 존재하므로 노이즈 제거부(150)에 의해 백그라운드 노이즈가 제거된 신호의 파워는 0에 가까운 신호가 될 수 있다. 도 4 및 도 5와 같이 노이즈 제거부(150)는 목표물의 출현시점(B) 전의 백그라운드 노이즈(A)를 제거하여 백그라운드 노이즈가 제거된 신호(A＇)를 얻을 수 있다.The
예를 들어, 노이즈 제거부(150)는 필터링된 신호의 첫 번째 인덱스(index)부터 한 주기까지의 신호인 기준신호를 저장하고, 기준신호 이후의 각 주기의 신호에서 기준신호를 빼서 백그라운드 노이즈를 제거할 수 있다.For example, the
본 발명의 실시예에 따른 침입자 탐지 장치는 노이즈 제거부(150)에서 백그라운드 노이즈를 제거함으로써 특히 실내에서 발생될 수 있는 노이즈의 영향을 감소시킬 수 있다.The intruder detection apparatus according to the embodiment of the present invention can reduce the influence of noise that may be generated in the room by removing the background noise in the
신호 처리부(160)는 노이즈 제거부(150)에서 노이즈가 제거된 신호를 이용하여 목표물의 출현시점, 송신신호와 반사신호의 위상차, 도플러 주파수, 목표물까지의 거리, 목표물의 면적 등 다양한 정보를 산출하고, 침입자 여부를 판별한다.The
출현시점 검출부(161)는 노이즈 제거부(150)에서 백그라운드 노이즈가 제거된 신호의 파워를 측정하여 목표물의 출현시점을 검출한다. 목표물이 출현하지 않는 경우, 출현시점 검출부(161)는 도 5와 같이 백그라운드 노이즈가 제거된 신호의 파워를 매우 작은 값으로 측정할 수 있다. 따라서, 출현시점 검출부(161)는 노이즈가 제거된 신호의 파워를 측정하여 미리 설정된 크기보다 큰 경우, 목표물의 출현시점을 검출할 수 있다.The appearance time detection unit 161 detects the appearance time of the target by measuring the power of the signal from which the background noise is removed in the
예를 들어, 출현시점 검출부(161)는 백그라운드 노이즈가 제거된 신호의 인덱스 그룹에서 미리 정해진 크기의 파워보다 큰 파워를 갖는 인덱스의 개수가 미리 정해진 개수 이상인 경우 인덱스 그룹에 대응되는 시점을 목표물의 출현시점으로 검출할 수 있다. 구체적으로, 출현시점 검출부(161)는 백그라운드 노이즈가 제거된 신호 중 처음 20개 인덱스를 하나의 그룹으로 지정하여 첫 그룹의 평균 파워를 측정할 수 있다. 출현시점 검출부(161)는 다음 그룹의 인덱스 별로 파워를 측정하고, 첫 그룹의 평균 파워보다 1.5배 큰 인덱스가 17번 이상인 경우 해당 그룹에 대응되는 시점을 목표물의 출현시점으로 검출할 수 있다.For example, when the number of indexes having a power greater than a predetermined magnitude in the index group of the background noise canceled signal is equal to or greater than a predetermined number, the occurrence time point detection unit 161 detects a time point corresponding to the index group as the appearance Time point. Specifically, the appearance time detection unit 161 can measure the average power of the first group by designating the first 20 indices of the signals from which the background noise is removed as one group. The occurrence time detection unit 161 measures power by the index of the next group and can detect a point corresponding to the group when the index that is 1.5 times larger than the average power of the first group is 17 or more as the appearance time of the target.
출현시점 검출부(161)에서 목표물의 출현을 검출하는 경우, 침입자 탐지 장치는 이하에서 설명하는 것과 같이 목표물의 다양한 정보를 산출하여 목표물의 침입자 여부를 판별할 수 있다.When the appearance time detection unit 161 detects the appearance of a target, the intruder detection apparatus can determine whether or not the target is an intruder by calculating various information of the target as described below.
위상차 산출부(162)는 송신신호 및 반사신호를 이용하여 생성된 신호에 기초하여 송신신호와 반사신호의 위상차를 산출한다. 예를 들어, 위상차 산출부(162)는 송신신호 중 코사인(con) 신호와 반사신호를 곱하여 생성된 신호 및 송신신호 중 사인(sin) 신호와 반사신호를 곱하여 생성된 신호에 기초하여 송신신호와 반사신호의 위상차를 산출할 수 있다. 이 경우, 위상차 산출부(162)는 수학식 3 및 수학식 4의 A 신호 값과 B 신호 값을 이용하여 송신신호와 반사신호의 위상차를 산출할 수 있다.The phase difference calculator 162 calculates the phase difference between the transmission signal and the reflection signal based on the signal generated using the transmission signal and the reflection signal. For example, the phase difference calculator 162 may calculate a phase difference based on a signal generated by multiplying a cosine (con) signal of the transmission signal by a reflection signal and a signal generated by multiplying a sine signal and a reflection signal in the transmission signal, The phase difference of the reflected signal can be calculated. In this case, the phase difference calculator 162 can calculate the phase difference between the transmission signal and the reflection signal using the A signal value and the B signal value in Equations (3) and (4).
위상차 산출부(162)는 다음의 수학식 5와 같이 수학식 3 및 수학식 4의 A 신호 값과 B 신호 값으로 이루어진 식에 아크탄젠트(arctan)를 취하여 송신신호와 반사신호의 위상차를 산출할 수 있다.The phase difference calculator 162 calculates an arctan from an equation consisting of A signal values and B signal values in Equations (3) and (4) as shown in the following Equation 5 to calculate a phase difference between a transmission signal and a reflection signal .
도플러 주파수 산출부(163)는 위상차 산출부(162)에서 산출한 위상차에 기초하여 도플러 위상을 산출하고, 산출한 도플러 위상을 주파수로 변환하여 도플러 주파수를 산출한다. 예를 들어, 도플러 주파수 산출부(163)는 위상차 산출부(162)에서 산출한 위상차를 누적하고 평균을 취하여 도플러 위상을 산출할 수 있고, 산출한 도플러 위상을 주파수로 변환하여 도플러 주파수를 산출할 수 있다.The Doppler frequency calculator 163 calculates a Doppler phase based on the phase difference calculated by the phase difference calculator 162, and converts the calculated Doppler phase to a frequency to calculate a Doppler frequency. For example, the Doppler frequency calculator 163 can calculate the Doppler phase by accumulating the phase differences calculated by the phase difference calculator 162 and taking an average, and converts the calculated Doppler phase to a frequency to calculate the Doppler frequency .
도 3과 같이 송신신호의 주파수 범위를 특정 음의 값부터 상기 음의 값과 절대값이 동일한 양의 값까지로 생성하여 신호를 송신한 경우, 목표물의 움직임이 없으면 산출한 위상차를 누적하고 평균을 취한 값은 0이 될 수 있다. 목표물의 움직임에 의한 도플러 위상이 생기는 경우, 산출한 위상차를 누적하고 평균을 취한 값은 0이 되지 않을 수 있다. 따라서, 도플러 주파수 산출부(163)는 위상차 산출부(162)에서 산출한 위상차를 누적하고 평균을 취하여 도플러 위상을 산출할 수 있다.As shown in FIG. 3, when a frequency range of a transmission signal is generated from a specific sound value to a positive value equal to the absolute value and the negative value, when the signal is transmitted, the calculated phase difference is accumulated, The value taken can be zero. When the Doppler phase due to the motion of the target occurs, the value obtained by accumulating the calculated phase difference and taking the average may not become zero. Therefore, the Doppler frequency calculating section 163 can calculate the Doppler phase by accumulating the phase differences calculated by the phase difference calculating section 162 and taking an average.
도플러 주파수 산출부(163)에서 산출한 도플러 주파수의 존재를 통해 침입자 탐지 장치는 물체의 움직임을 여부를 확인할 수 있고, 도플러 주파수에 기초하여 침입자의 속도를 산출할 수 있다.Through the presence of the Doppler frequency calculated by the Doppler frequency calculating unit 163, the intruder detecting apparatus can check whether the object moves or not, and calculate the speed of the intruder based on the Doppler frequency.
거리 산출부(164)는 송신신호와 반사신호 사이의 지연시간에 기초하여 목표물까지의 거리를 산출한다. 예를 들어, 거리 산출부(164)는 위상차 산출부(162)에서 산출한 위상차에서 도플러 주파수 산출부(163)에서 산출한 도플러 위상을 빼주어 도플러 효과가 제거된 송신신호와 반사신호 사이의 위상차를 산출할 수 있다. 도플러 효과가 제거된 위상차를 주파수로 변환한 값이 도 6의 주파수 차이(Freq. difference) 값이다.The distance calculating section 164 calculates the distance to the target based on the delay time between the transmission signal and the reflection signal. For example, the distance calculating section 164 subtracts the Doppler phase calculated by the Doppler frequency calculating section 163 from the phase difference calculated by the phase difference calculating section 162, so that the phase difference between the transmission signal from which the Doppler effect is removed and the reflected signal Can be calculated. The value obtained by converting the phase difference from which the Doppler effect is removed to the frequency is the frequency difference (Freq. Difference) value in FIG.
거리 산출부(164)는 도 6과 같이 송신신호(ftx)의 주파수 변화 기울기 값과 주파수 차이 값을 이용하여 송신신호(ftx)와 반사신호(frx) 사이의 지연시간(Delay)을 산출할 수 있다. 예를 들어, 거리 산출부(164)는 주파수 차이 값을 주파수 변화 기울기 값으로 나누어 지연시간을 산출할 수 있다. 거리 산출부(164)는 산출한 지연시간을 거리로 환산하여 침입자 탐지 장치와 목표물까지의 거리를 산출할 수 있다.Distance calculating section 164 is a delay time (Delay) between the transmission signal (f tx) by using a frequency change in the slope values and the frequency difference of the transmission signal (f tx) and the reflected signal (f rx) as shown in FIG. 6 Can be calculated. For example, the distance calculator 164 may calculate the delay time by dividing the frequency difference value by the frequency change gradient value. The distance calculator 164 can calculate the distance to the target by converting the calculated delay time into the distance.
면적 산출부(165)는 거리 산출부(164)에서 산출한 목표물까지의 거리, 송신신호의 파워, 반사신호의 파워에 기초하여 목표물의 면적을 산출한다. 예를 들어, 면적 산출부(165)는 다음의 수학식 6를 이용하여 목표물의 면적을 산출할 수 있다.The area calculating unit 165 calculates the area of the target based on the distance to the target calculated by the distance calculating unit 164, the power of the transmission signal, and the power of the reflected signal. For example, the area calculating unit 165 can calculate the area of the target using the following expression (6).
여기서, A는 목표물의 면적이고, R은 목표물까지의 거리, Srx는 반사신호의 파워, 그리고 Stx는 송신신호의 파워이다.Here, A is the area of the target, R is the distance to the target, S rx is the power of the reflected signal, and S tx is the power of the transmitted signal.
침입자 판별부(166)는 면적 산출부(165)에서 산출한 목표물의 면적이 미리 정해진 크기 이상인 경우 목표물을 침입자로 판별한다. 예를 들어, 쥐나 고양이와 같은 작은 생명체는 면적이 미리 정해진 크기 미만이기 때문에 침입자 판별부(166)는 쥐나 고양이를 침입자로 판별하지 않을 수 있다. 또한, 침입자 판별부(166)는 도플러 주파수 산출부(163)에서 산출한 도플러 주파수에 기초하여 침입자의 속도를 산출할 수 있다.The intruder judging unit 166 judges the target as an intruder when the area of the target calculated by the area calculating unit 165 is equal to or larger than a predetermined size. For example, since a small creature such as a mouse or a cat has an area smaller than a predetermined size, the intruder determination unit 166 may not determine a rat or a cat as an intruder. The intruder discriminating section 166 can calculate the speed of the intruder based on the Doppler frequency calculated by the Doppler frequency calculating section 163. [
이하에서는 도 7을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 침입자 탐지 장치의 회로 구성에 대하여 설명한다. 도 2의 침입자 탐지 장치의 블록도는 도 7과 같은 회로를 이용하여 구성될 수 있다.Hereinafter, the circuit configuration of the intruder detection device according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The block diagram of the intruder detection device of FIG. 2 may be constructed using the circuitry of FIG.
송신신호를 생성하는 경우, 신호 생성부(110)는 합산부(111), 코사인(cos) 신호 생성부(112), 사인(sin) 신호 생성부(113), 디지털 아날로그 컨버터(114)를 포함할 수 있다. 신호 생성부(110)는 샘플마다 주파수가 바뀌는 송신신호(fM(i))에 fbias를 더하여 주파수 대역을 조절할 수 있다. 필터링부(140)는 fbias에 의해 고주파 대역으로 올라간 신호를 저역통과필터(LPF)로 제거하여 송신신호와 반사신호의 위상차 정보가 포함된 신호를 쉽게 얻을 수 있다.The
신호 생성부(110)는 합산부(111)를 이용하여 송신신호 각각의 샘플 주파수를 합산하여 송신신호의 위상을 산출할 수 있다. 코사인(cos) 신호 생성부(112)와 사인(sin) 신호 생성부(113)는 산출한 위상을 이용하여 코사인(cos) 신호와 사인(sin) 신호를 생성할 수 있다. 또한, 신호 생성부(110)는 디지털 아날로그 컨버터(DAC)(114)를 이용하여 코사인(cos) 신호와 사인(sin) 신호를 아날로그 신호로 변환할 수 있다.The
신호 송신부(120)는 믹서(mixer)(121)를 이용해 변환된 송신신호에 반송파(cosfc)를 곱하여 송신신호의 주파수 대역을 이동시킬 수 있다. 신호 송신부(120)는 주파수 대역이 이동된 신호를 탐지 공간으로 방사할 수 있다.The
신호 수신부(130)는 반사신호를 수신하여 믹서(131)를 이용해 반송파와 곱하고, 다운 샘플링하여 기저대역(baseband)으로 반사신호의 주파수 대역을 이동시킬 수 있다.The
기저대역의 반사신호는 수학식 1 및 수학식 2와 같이 믹서(132)에 의해 코사인(cos) 신호 및 사인(sin) 신호와 곱해질 수 있다. 반사신호와 송신신호의 곱에 대한 신호는 아날로그 디지털 컨버터(ADC)(133)에 의해 디지털 신호로 변환될 수 있다.The baseband reflected signal can be multiplied by a cosine signal and a sin signal by a
필터링부(140)는 저역통과필터(LPF)를 이용하여 변환된 신호의 고주파 성분을 제거하고, 디지털 신호 처리기(DSP)(170)에 송신신호와 반사신호의 위상차 정보를 포함하는 신호를 보내줄 수 있다.The
노이즈 제거부(150) 및 신호 처리부(160)는 디지털 신호 처리기(DSP)(170)에 의해 구현될 수 있다. 디지털 신호 처리기(DSP)는 앞에서 설명한 내용과 같이 백그라운드 노이즈 제거 및 도플러 주파수, 목표물까지의 거리, 목표물의 면적 등을 산출하여 침입자를 판별할 수 있다.The
본 발명의 실시예에 따른 침입자 탐지 장치는 송신신호와 반사신호의 위상차를 산출하는 과정에서 고속 푸리에 변환을 하지 않으므로 연산이 간단해질 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 침입자 탐지 장치는 실외보다 실내에 더 존재하는 백그라운드 노이즈를 제거하여 실내에서 침입자를 용이하게 탐지할 수 있다.The intruder detection apparatus according to the embodiment of the present invention does not perform the fast Fourier transform in the process of calculating the phase difference between the transmission signal and the reflection signal, so that the operation can be simplified. Also, the intruder detection apparatus according to the embodiment of the present invention can easily detect the intruder in the room by removing the background noise existing in the room more than the outdoors.
이하에서는 도 8 및 도 9를 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 침입자 탐지 방법에 대하여 설명한다. 본 발명의 실시예에서 설명한 내용과 중복되는 내용은 생략될 수 있다.Hereinafter, an intruder detection method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 8 and 9. FIG. The contents overlapping with those described in the embodiment of the present invention may be omitted.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 침입자 탐지 방법의 순서도이고, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 위상차를 이용하여 침입자를 판별하는 방법의 순서도이다.FIG. 8 is a flowchart of an intruder detection method according to an embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a flowchart of a method for identifying an intruder using a phase difference according to an embodiment of the present invention.
침입자 탐지 장치는 미리 정해진 주기 동안 주파수가 변하는 송신신호를 생성하고(S101), 송신신호를 탐지 공간에 방사한다(S102). 이 경우, 침입자 탐지 장치는 송신신호를 코사인(cos) 신호 성분과 이에 대응하는 사인(sin) 신호 성분으로 변환하고, 코사인(cos) 신호 성분만 탐지 공간에 방사할 수 있다. 침입자 탐지 장치는 송신신호가 탐지 공간에 존재하는 목표물을 포함하는 물체에 의해 반사되어 돌아오는 반사신호를 수신한다(S103).The intruder detection apparatus generates a transmission signal whose frequency varies for a predetermined period (S101), and emits the transmission signal to the detection space (S102). In this case, the intruder detection apparatus can convert the transmission signal into a cosine signal component and a corresponding sin signal component, and radiate only a cosine (cos) signal component into the detection space. The intruder detection apparatus receives a reflected signal that is reflected by an object including a target whose transmission signal is present in the detection space (S103).
침입자 탐지 장치는 저역통과필터를 이용하여 수학식 1 및 수학식 2와 같은 송신신호와 반사신호의 곱에 대한 신호를 필터링하고(S104), 필터링된 신호에서 탐지 공간에 존재하는 고정 물체에 의한 반사신호인 백그라운드 노이즈를 제거한다(S105).The intruder detection apparatus filters a signal of a product of a transmission signal and a reflection signal as shown in Equations (1) and (2) using a low-pass filter (S104), and detects a reflection The background noise which is a signal is removed (S105).
침입자 탐지 장치는 백그라운드 노이가 제거된 신호의 파워를 측정해 미리 설정된 크기와 비교하여 목표물의 출현시점을 검출한다(S106). 백그라운드 노이즈가 제거된 신호의 파워가 미리 설정된 크기보다 큰 경우, 침입자 탐지 장치는 노이즈가 제거된 신호에 아크탄젠트(arctan)를 취하여 송신신호와 반사신호의 위상차를 산출한다(S107). 백그라운드 노이즈가 제거된 신호의 파워가 미리 설정된 크기보다 크지 않은 경우, 침입자 탐지 장치는 목표물이 출현할 때까지 계속하여 신호의 파워를 측정해 미리 설정된 크기와 비교할 수 있다.The intruder detection device measures the power of the signal from which the background noise is removed and compares the power with a predetermined size to detect the appearance time of the target (S106). When the power of the signal from which the background noise is removed is larger than a preset size, the intruder detection apparatus takes an arctan to the noise-removed signal and calculates a phase difference between the transmission signal and the reflection signal (S107). If the power of the signal from which the background noise is removed is not greater than the predetermined size, the intruder detection device can continuously measure the power of the signal until the target appears, and compare the signal with a predetermined size.
마지막으로, 침입자 탐지 장치는 송신신호와 반사신호의 위상차에 기초하여 목표물의 침입자 여부를 판별한다(S108).Finally, the intruder detection device determines whether the target is an intruder based on the phase difference between the transmission signal and the reflected signal (S108).
이하에서 도 9를 참고로 하여 침입자 탐지 장치가 송신신호와 반사신호의 위상차에 기초하여 목표물의 침입자 여부를 판별하는 방법을 설명한다.Hereinafter, with reference to FIG. 9, a method for determining whether an intruder is an intruder based on a phase difference between a transmitted signal and a reflected signal will be described.
침입자 탐지 장치는 산출된 위상차에 기초하여 도플러 위상을 산출하고, 도플러 위상을 주파수로 변환하여 도플러 주파수를 산출한다(S11). 침입자 탐지 장치는 송신신호와 반사신호 사이의 지연시간에 기초하여 목표물까지의 거리를 산출한다(S12). 그리고, 침입자 탐지 장치는 목표물까지의 거리, 송신신호의 파워, 반사신호의 파워에 기초하여 목표물의 면적을 산출한다(S13).The intruder detection apparatus calculates a Doppler phase based on the calculated phase difference, converts the Doppler phase to a frequency, and calculates a Doppler frequency (S11). The intruder detection apparatus calculates the distance to the target based on the delay time between the transmission signal and the reflection signal (S12). Then, the intruder detection apparatus calculates the area of the target based on the distance to the target, the power of the transmission signal, and the power of the reflected signal (S13).
침입자 탐지 장치는 목표물의 면적이 미리 정해진 크기 이상인 경우 목표물을 침입자로 판별한다(S108).If the area of the target is equal to or larger than the predetermined size, the intruder detection device determines the target as an intruder (S108).
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, Of the right.
110 : 신호 생성부 120 : 신호 송신부
130 : 신호 수신부 140 : 필터링부
150 : 노이즈 제거부 160 : 신호 처리부
161 : 출현시점 검출부 162 : 위상차 산출부
163 : 도플러 주파수 산출부 164 : 거리 산출부
165 : 면적 산출부 166 : 침입자 판별부110: Signal generator 120: Signal transmitter
130: Signal receiving unit 140: Filtering unit
150: noise removing unit 160: signal processing unit
161: appearance time detection unit 162: phase difference calculation unit
163: Doppler frequency calculating unit 164: Distance calculating unit
165: area calculating unit 166: intruder discriminating unit
Claims (17)
상기 제1 신호를 탐지 공간에 방사하는 신호 송신부,
상기 제1 신호가 상기 탐지 공간에 존재하는 목표물에 의해 반사되어 돌아오는 반사신호를 수신하는 신호 수신부,
상기 제1 신호와 상기 반사신호를 이용하여 제3 신호를 생성하고, 상기 제2 신호와 상기 반사신호를 이용하여 제4 신호를 생성하며, 생성한 상기 제3 신호 및 상기 제4 신호에 기초하여 상기 송신신호와 상기 반사신호의 위상차를 산출하는 위상차 산출부, 그리고
상기 위상차에 기초하여 상기 목표물의 침입자 여부를 판별하는 침입자 판별부
를 포함하는 침입자 탐지 장치.A signal generator for generating a first signal and a second signal corresponding to the first signal based on a transmission signal whose frequency varies during a predetermined period,
A signal transmitter for radiating the first signal into a detection space,
A signal receiving unit receiving the first signal reflected by the target existing in the detection space and returning,
Generates a third signal by using the first signal and the reflection signal, generates a fourth signal by using the second signal and the reflected signal, and generates, based on the generated third signal and the generated fourth signal, A phase difference calculator for calculating a phase difference between the transmission signal and the reflection signal,
An intruder discriminating unit for discriminating whether or not the target is an intruder based on the phase difference,
And an intruder detection device.
상기 제1 신호는 상기 송신신호에 대한 코사인(cos) 신호이고, 상기 제2 신호는 상기 송신신호에 대한 사인(sin) 신호인 침입자 탐지 장치.The method of claim 1,
Wherein the first signal is a cosine signal for the transmitted signal and the second signal is a sin signal for the transmitted signal.
저역통과필터(low pass filter)를 이용하여 상기 제3 신호와 상기 제4 신호를 필터링하는 필터링부를 더 포함하는 침입자 탐지 장치.3. The method of claim 2,
And a filtering unit for filtering the third signal and the fourth signal using a low pass filter.
상기 위상차 산출부는 필터링된 상기 제4 신호의 값을 필터링된 상기 제3 신호의 값으로 나누고 아크탄젠트(arctan)를 취하여 상기 위상차를 산출하는 침입자 탐지 장치.4. The method of claim 3,
Wherein the phase difference calculator divides the value of the filtered fourth signal by the value of the filtered third signal and calculates an arctan to calculate the phase difference.
필터링된 신호에서 상기 탐지 공간에 존재하는 물체에 의한 반사신호인 백그라운드 노이즈(background noise)를 제거하는 노이즈 제거부를 더 포함하는 침입자 탐지 장치.4. The method of claim 3,
And a noise removing unit for removing background noise, which is a reflection signal due to an object existing in the detection space, from the filtered signal.
상기 노이즈 제거부는 상기 필터링된 신호의 첫 번째 인덱스(index)부터 한 주기까지의 신호인 기준신호를 저장하고, 상기 기준신호 이후의 각 주기의 신호에서 상기 기준신호를 빼서 상기 백그라운드 노이즈를 제거하는 침입자 탐지 장치.The method of claim 5,
Wherein the noise eliminator is configured to store a reference signal that is a signal from a first index of the filtered signal to one cycle and to remove the background noise by subtracting the reference signal from a signal of each period after the reference signal, Detector.
상기 백그라운드 노이즈가 제거된 신호의 파워를 측정해 미리 설정된 크기와 비교하여 상기 목표물의 출현시점을 검출하는 출현시점 검출부를 더 포함하는 침입자 탐지 장치.The method of claim 5,
And an appearance time detecting unit for measuring a power of the signal from which the background noise has been removed and comparing the detected power with a predetermined size to detect the appearance time of the target.
상기 출현시점 검출부는 상기 백그라운드 노이즈가 제거된 신호의 인덱스 그룹에서 미리 정해진 크기의 파워보다 큰 파워를 갖는 인덱스의 개수가 미리 정해진 개수 이상인 경우 상기 인덱스 그룹에 대응되는 시점을 상기 목표물의 출현시점으로 검출하는 침입자 탐지 장치. 8. The method of claim 7,
Wherein the appearance time detection unit detects a time point corresponding to the index group as an appearance time point of the target when the number of indexes having a power greater than a predetermined size in the index group of the signal from which the background noise has been removed is greater than or equal to a predetermined number Intruder detection device.
상기 위상차에 기초하여 도플러 위상을 산출하고, 상기 도플러 위상을 주파수로 변환하여 도플러 주파수를 산출하는 도플러 주파수 산출부,
상기 송신신호와 상기 반사신호 사이의 지연시간에 기초하여 상기 목표물까지의 거리를 산출하는 거리 산출부, 그리고
상기 목표물까지의 거리, 상기 송신신호의 파워, 그리고 상기 반사신호의 파워에 기초하여 상기 목표물의 면적을 산출하는 면적 산출부를 더 포함하는 침입자 탐지 장치.8. The method according to claim 1 or 7,
A Doppler frequency calculator for calculating a Doppler frequency based on the phase difference and converting the Doppler frequency to a frequency to calculate a Doppler frequency,
A distance calculating unit for calculating a distance to the target based on a delay time between the transmission signal and the reflection signal,
And an area calculating unit for calculating an area of the target based on a distance to the target, a power of the transmission signal, and a power of the reflected signal.
상기 침입자 판별부는 상기 목표물의 면적이 미리 정해진 크기 이상인 경우 상기 목표물을 침입자로 판별하는 침입자 탐지 장치.The method of claim 9,
Wherein the intruder discrimination unit discriminates the target as an intruder when the area of the target is equal to or larger than a predetermined size.
상기 침입자 판별부는 상기 도플러 주파수에 기초하여 상기 침입자의 속도를 산출하는 침입자 탐지 장치.The method of claim 9,
Wherein the intruder discrimination unit calculates the speed of the intruder based on the Doppler frequency.
FMCW(Frequency Modulation Continuous Wave) 레이더를 이용하는 침입자 탐지 장치.The method of claim 1,
Intruder detection device using Frequency Modulation Continuous Wave (FMCW) radar.
상기 제1 신호를 탐지 공간에 방사하는 단계,
상기 제1 신호가 상기 탐지 공간에 존재하는 목표물에 의해 반사되어 돌아오는 반사신호를 수신하는 단계,
상기 제1 신호와 상기 반사신호를 이용하여 제3 신호를 생성하고, 상기 제2 신호와 상기 반사신호를 이용하여 제4 신호를 생성하며, 생성한 상기 제3 신호 및 상기 제4 신호에 기초하여 상기 송신신호와 상기 반사신호의 위상차를 산출하는 단계, 그리고
상기 위상차에 기초하여 상기 목표물의 침입자 여부를 판별하는 단계
를 포함하는 침입자 탐지 방법.Generating a first signal and a second signal corresponding to the first signal based on a transmission signal whose frequency varies for a predetermined period,
Radiating the first signal into a detection space,
The first signal being reflected by a target existing in the detection space and returning,
Generates a third signal by using the first signal and the reflection signal, generates a fourth signal by using the second signal and the reflected signal, and generates, based on the generated third signal and the generated fourth signal, Calculating a phase difference between the transmission signal and the reflection signal, and
Determining whether the target is an intruder based on the phase difference
The intruder detecting method comprising the steps of:
저역통과필터를 이용하여 상기 제3 신호와 상기 제4 신호를 필터링하는 단계를 더 포함하는 침입자 탐지 방법.The method of claim 13,
Further comprising filtering the third signal and the fourth signal using a low pass filter.
필터링된 상기 제4 신호의 값을 필터링된 상기 제3 신호의 값으로 나누고 아크탄젠트(arctan)를 취하여 상기 위상차를 산출하는 침입자 탐지 방법.The method of claim 14,
Dividing the value of the filtered fourth signal by the value of the filtered third signal and calculating an arctan to calculate the phase difference.
필터링된 신호에서 상기 탐지 공간에 존재하는 고정 물체에 의한 반사신호인 백그라운드 노이즈를 제거하는 단계, 그리고
상기 백그라운드 노이즈가 제거된 신호의 파워를 측정해 미리 설정된 크기와 비교하여 상기 목표물의 출현시점을 검출하는 단계를 더 포함하는 침입자 탐지 방법.The method of claim 14,
Removing background noise, which is a reflection signal due to the fixed object existing in the detection space, from the filtered signal, and
Measuring the power of the signal from which the background noise has been removed, and comparing the power of the signal with a preset size to detect the appearance time of the target.
상기 위상차에 기초하여 도플러 위상을 산출하고, 상기 도플러 위상을 주파수로 변환하여 도플러 주파수를 산출하는 단계,
상기 송신신호와 상기 반사신호 사이의 지연시간에 기초하여 상기 목표물까지의 거리를 산출하는 단계, 그리고
상기 목표물까지의 거리, 상기 송신신호의 파워, 그리고 상기 반사신호의 파워에 기초하여 상기 목표물의 면적을 산출하는 단계를 더 포함하고,
상기 목표물의 면적이 미리 정해진 크기 이상인 경우 상기 목표물을 침입자로 판별하는 침입자 탐지 방법.16. The method according to claim 13 or 16,
Calculating a Doppler phase based on the phase difference, converting the Doppler phase to a frequency to calculate a Doppler frequency,
Calculating a distance to the target based on a delay time between the transmission signal and the reflection signal, and
Further comprising the step of calculating an area of the target based on the distance to the target, the power of the transmission signal, and the power of the reflected signal,
And detecting the target as an intruder when the area of the target is equal to or larger than a predetermined size.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150028516A KR101702028B1 (en) | 2015-02-27 | 2015-02-27 | Apparatus and method for detecting invader |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150028516A KR101702028B1 (en) | 2015-02-27 | 2015-02-27 | Apparatus and method for detecting invader |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20160105178A KR20160105178A (en) | 2016-09-06 |
| KR101702028B1 true KR101702028B1 (en) | 2017-02-02 |
Family
ID=56946062
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020150028516A KR101702028B1 (en) | 2015-02-27 | 2015-02-27 | Apparatus and method for detecting invader |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101702028B1 (en) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101876797B1 (en) * | 2016-11-28 | 2018-07-11 | 주식회사 아이유플러스 | Method And Apparatus for Detecting Target in Radar for Border Fences |
| KR101919059B1 (en) * | 2016-11-30 | 2018-11-16 | 주식회사 에스원 | Measuring Method of Intruder Position of Intruding Detect Radar based on Reflection Plate and Method of Noise Definition for the above Method |
| KR101966722B1 (en) * | 2017-07-04 | 2019-08-14 | 주식회사 에스원 | Invader Detecting System of Specific Location by Radar based on Reflection Board and Method thereof |
| KR102091918B1 (en) * | 2018-01-17 | 2020-04-28 | 주식회사 에스원 | System for reducing sensing error of radar for Frequency Modulation Continuous Wave and method thereof |
| CN108765832B (en) * | 2018-07-06 | 2020-06-19 | 厦门信通慧安科技有限公司 | Intrusion detection method and device |
| KR102347580B1 (en) * | 2019-12-13 | 2022-01-05 | 주식회사 에스원 | Ultra-wideband intrusion detection appartus and detecting method threrof |
| CN116520237A (en) * | 2022-01-20 | 2023-08-01 | 大唐移动通信设备有限公司 | Detection method, communication device, apparatus and storage medium |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101092567B1 (en) | 2010-09-16 | 2011-12-13 | 재단법인대구경북과학기술원 | Frequency modulated continuous wave rader and detecting method for distance and velocity of moving object using it |
| KR101092570B1 (en) | 2010-10-04 | 2011-12-13 | 재단법인대구경북과학기술원 | Moving target velocity detection device and ultra wide band radar receiver including the device |
| JP2014142182A (en) | 2013-01-22 | 2014-08-07 | Mitsubishi Electric Corp | Radar device and radar signal reception method |
-
2015
- 2015-02-27 KR KR1020150028516A patent/KR101702028B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101092567B1 (en) | 2010-09-16 | 2011-12-13 | 재단법인대구경북과학기술원 | Frequency modulated continuous wave rader and detecting method for distance and velocity of moving object using it |
| KR101092570B1 (en) | 2010-10-04 | 2011-12-13 | 재단법인대구경북과학기술원 | Moving target velocity detection device and ultra wide band radar receiver including the device |
| JP2014142182A (en) | 2013-01-22 | 2014-08-07 | Mitsubishi Electric Corp | Radar device and radar signal reception method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20160105178A (en) | 2016-09-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101702028B1 (en) | Apparatus and method for detecting invader | |
| KR101886366B1 (en) | Apparatus of fmcw radar system for detecting moving target and method thereof | |
| US10809365B2 (en) | Vibration parameters monitoring using FMCW radar | |
| CN106796282B (en) | Radar system and method for determining range, relative velocity and bearing of object using continuous wave and chirp signals | |
| TWI504916B (en) | Signal processing method and device for frequency-modulated continuous waveform radar system | |
| JP5972402B2 (en) | Radar equipment | |
| US8159344B2 (en) | Microwave motion detectors utilizing multi-frequency ranging and target angle detection | |
| WO2018163677A1 (en) | Radar device | |
| KR101625754B1 (en) | Radar signal processing method and apparatus for eliminating clutter | |
| KR102144668B1 (en) | Vechicle radar for discriminating false target using variable wave and method for discriminating false target using it | |
| JP5992574B1 (en) | Object detection device | |
| US20180372861A1 (en) | Systems for determining target direction and methods therefor | |
| CN109964143A (en) | For handling the method and associated laser radar system of the signal as caused by coherent laser radar | |
| JP5495611B2 (en) | Radar equipment | |
| JP2012088238A (en) | On-vehicle radar device and detection method of electric wave interference for on-vehicle radar device | |
| KR102122758B1 (en) | Method for Reduction Random Noise of Radar Gathering Signals in Radar for Measurement of Bio-Signals and Apparatus thereof | |
| US20230258767A1 (en) | Signal processing device, radar device, and radar operation method | |
| KR20190040637A (en) | SYSTEM AND METHOD FOR ESTIMATING RADAR DoA | |
| RU2707970C1 (en) | Method and device for prevention of collisions of a vehicle | |
| JP2018066669A (en) | Ultrasonic distance measuring device, ultrasonic distance measuring method and ultrasonic distance measuring program | |
| JP2010038832A (en) | Pulse radar apparatus | |
| KR101591163B1 (en) | Method and Device for Suppressing Noise in UWB Radar | |
| CN114305354A (en) | Method and device for detecting vital signs | |
| JP2012052958A (en) | Signal processor | |
| KR101042029B1 (en) | The anticollision scheme of moving target with noise sensor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20191115 Year of fee payment: 4 |