KR100741863B1 - 침입 감지 오류를 줄이기 위한 열선센서장치 및 그 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 침입 감지 오류를 줄이기 위한 열선센서장치 및 그 방법에 관한 것으로, 본 발명의 열선 센서 장치는, 주위로부터 방사되는 적외선 에너지를 수광하는 렌즈, 상기 렌즈로부터 수광된 적외선 에너지의 변화에 반응하여 전기적 신호로 변환하는 초전 소자, 및 상기 초전 소자로부터 변환된 전기 신호로부터 고주파 성분을 제거하고 이득을 증폭한 후 물리적 변화에 의한 오류 경보를 보상하고, 설정된 인체 패턴에 따른 사람의 움직임에 의한 발생 여부를 판별하여 그 결과에 따라 경보를 출력하는 신호 처리부를 포함하며, 이에 따라, 침입 감지에 따른 오동작을 최소화할 수 있다.
침입 감지, 오류, 적외선, 열선 센서, 오동작, 인체, 패턴, 경보, 초전 소자, 프레넬 렌즈
Description
도 1은 종래의 열선 센서 장치의 구성을 나타낸 블록도,
도 2는 적외선 발열 물체로부터 발생한 적외선이 도 1의 열선 센서 장치의 프레넬 렌즈에 입사되는 원리를 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 침입 감지 오동작을 줄이기 위한 열선 센서 장치를 도시한 블록도, 그리고
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 침입 감지 오동작을 줄이기 위한 열선 센서 장치를 이용한 침입 감지 방법을 도시한 흐름도이다.
본 발명은 열선 센서를 이용한 침입 감지 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 열선 센서를 통해 감지되는 적외선 신호에 의한 침입 여부를 판별할 시 그 오류를 줄이기 위한 침입 감지 오류를 줄이기 위한 열선센서장치 및 그 방법에 관한 것이다.
최근 들어 전자 및 통신 산업의 발달로 인하여 주요 은행이나, 박물관, 국가 산업 기관 등과 같은 주요 지역에는 보안, 방범, 안전망을 구축하여 출입자 및 외부 침입자 등을 실시간으로 촬영 및 감시하여 주용 시설에 방범 체계를 강화하고 있다. 이 일환으로 보안 및 방범을 요하는 지역에 설치된 무인 감시 시스템은 카메라 또는 각종 센서를 장착하여 감시 카메라로부터 촬영된 영상 신호 또는 센서로부터 감지되어 입력되는 신호를 감지하고, 이 촬영된 영상 신호 및 각종 감지 신호를 전송 및 경보 그리고 필요에 따라 원격지에 전송하면서 감시할 수 있는 시스템들이 개발되어 사용되고 있다.
열선 센서 장치는 적외선을 이용하여 그 값의 변화를 검출하여 감시 영역 내에 인체의 유무를 판별하는 장치이다. 이러한 열선 센서 장치는 그 동작원리에 따라 능동형과 수동형의 두 가지로 나뉜다. 능동형 열선 센서 장치는 일정 장소, 일정 방향으로 고정된 곳에 수광기와 투광기를 각각 설치하고 투광기에서 나오는 적외선을 수광기가 받고 있다가 둘 사이에 물체가 끼어들면 수광기의 적외선 검출이 사라지고 이를 검출하는 장치이다. 수동형 열선 센서 장치는 넓은 시야각을 가진 초전형 적외선 센서(Pyroelectric Sensor) 만을 설치하고 이 시야각 안에 인체가 접근하면 센서가 해당하는 적외선을 검출하여 경보를 발생시키는 장치이다.
이러한 열선 센서 장치는 실내의 천장 및 벽면에 설치되어 인체에서 방사되는 7~14㎛ 정도의 긴 파장을 가진 적외선 영역의 에너지 변화를 감지하여 반응하는 원리로 동작된다. 이에 따라 열선 센서 장치는 상기 파장에 대해 반응하여 전기적 신호를 발생하여 증폭한 후 신호감지 여부를 통해 침입자의 침입 여부를 판단하여 이를 외부에 알리는 동작을 수행한다.
도 1은 종래의 열선 센서 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도시된 바와 같이, 열선 센서 장치(50)는, 렌즈(10), 초전소자(20), 및 신호 처리부(30)를 포함한다.
렌즈(10)는 주위로부터 방사되는 적외선 에너지를 수광(집광)하며, 수광 소자로서 미러(mirror) 또는 프레넬 렌즈가 사용된다. 여기서는 프레넬 렌즈가 적용된 것으로 한다. 이에 따라 프레넬 렌즈(10)는 평면형과 구형이 주로 이용되며, 입사되는 감지 영역에 의해서 사용된다. 이러한 프레넬 렌즈(10)는 집광한 적외선 에너지를 초전 소자(20)로 전달한다.
초전 소자(20)는 프레넬 렌즈(10)로부터 집광된 적외선 에너지의 변화에 반응하여 전기적 신호로 변환한다. 초전 소자(20)의 선택은 렌즈의 종류와 관계가 있으며, 듀얼형(dual type) 및 쿼드형(quad type)을 사용할 수 있다.
신호 처리부(30)는 신호 증폭부(32), 비교부(34), 및 신호 출력부(36)를 갖는다. 신호 증폭부(32)는 초전 소자(20)에서 변환된 전기적 신호를 증폭 출력한다. 비교부(34)는 신호 증폭부(32)에서 증폭되어 출력된 신호를, 기준 신호 레벨과 비교하여 그 결과를 출력한다. 신호 출력부(36)는 비교부(34)의 비교 결과를 LED 또는 릴레이 출력을 통해 표시한다.
도 2는 적외선 발열 물체로부터 발생한 적외선이 도 1의 열선 센서 장치의 프레넬 렌즈(10)에 입사되는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도시된 바와 같이, 사람, 동물 발열체 등의 적외선 발열 물체로부터 발생되는 적외선은 열선 센서 장치(50)의 프레넬 렌즈(10)를 통해 수광되고, 초전소자 (20)에 의해 일정 시간 내 프레넬 렌즈(10)에 수광된 적외선 에너지의 변화가 전기 신호로 변환된다.
신호 처리부(30)는 초전 소자(20)를 통해 변환된 전기적 신호의 증폭 및 비교 과정을 거쳐 침입 감지 여부를 판단하며, 이를 LED 또는 릴레이 출력을 통해 표시한다.
일반적으로, 열선 센서 장치(50)를 설치할 때, 작업자는 프레넬 렌즈(10)의 감지 영역을 실제 데이터에 의해 수직 각도 및 수평 각도를 대략적으로 미리 판단하여 설치한다. 이러한 설치 환경에 따라 평면형과 구형 렌즈의 형태를 결정하여 선택한다.
실제로 열선 센서 장치(50)는 보이지 않는 적외선을 이용한 센서이고, 자신이 직접 적외선을 방사하는 형태가 아니며 적외선을 발생하는 물체나 사람 등으로부터 적외선을 수광(집광)하여 동작하는 것이다.
따라서 열선 센서 장치(50)는 적정한 감지 영역에 맞게 설치하였는지, 감지 영역 내에 오동작 발생 요인들을 회피하여 설치하였는지 등의 설치 환경에 대해 매우 다양한 오류 경로를 출력할 수 있다.
통상적으로 보안 센서 장치의 경보는 보안 감시 업체로 보내어 지는데, 경보가 발령되면 곧 바로 경비 업체 직원이 출동하게 된다. 이러한 오류 경보 발령에 의한 출동은 엄청난 사회적 비용을 요구하게 되는 문제점이 있다.
즉, 열선 센서 장치는 팩스, 발열체, 바람 유입, 건물 외부에서 들어오는 적외선의 변화 등의 외부 환경에 의해 쉽게 오동작을 일으킬 수 있다. 또한 건물 내 부에 존재할 수 있는 쥐나 개, 고양이 등 작은(小) 동물들의 움직임에도 오동작을 일으킬 수 있다. 실제로 열선 센서 장치를 이용한 침입 감지 시 사람의 침입 감지가 최우선적으로 고려되어야 한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 외부 환경의 변화 및 소(小) 동물에 의한 침입 감지 오동작을 줄이기 위한 열선 센서 장치 및 그 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 집광되는 적외선 에너지의 변화에 따라 사람의 침입만을 보다 정확하게 판별하여 침입 감지 오동작을 줄이기 위한 열선 센서 장치 및 그 방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 침입 감지 오동작을 줄이기 위한 열선 센서 장치는, 주위로부터 방사되는 적외선 에너지를 수광하는 렌즈; 상기 렌즈로부터 수광된 적외선 에너지의 변화에 반응하여 전기적 신호로 변환하는 초전 소자; 및 상기 초전 소자로부터 변환된 전기 신호에 대한 고주파 성분을 제거하는 저역 통과 필터(LPF)와, 상기 고주파 성분이 제거된 신호에 대해 설정된 이득에 따라 증폭하는 프로그램 가능한 이득 증폭부(PGA)와, 상기 증폭된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그 디지털 신호 변환부(ADC)와, 상기 디지털 신호로부터 일 순간적으로 발생한 스파크를 제거하고, 지속적인 에너지량의 점진적 증가 및 감소에 대해서 상기 디지털 신호의 데이터의 누적을 통해서 그 보정값에 해당하는 대기 상태가 되도록 상기 프로그램 가능한 이득 증폭부의 증폭량을 조절하여 주변 환경의 상기 물리적 변화에 의한 오류 경보의 발생을 보상하는 오류 보상부와, 상기 오류 보상부에서 출력되는 신호를 설정된 인체 패턴과 비교하여 사람의 움직임에 의해 발생한 신호인지의 여부를 판별하는 인체 패턴 인식부 및 상기 인체 패턴 인식부에서 사람의 움직임으로 판별되면, 경보를 출력하는 경보 출력부를 포함하는 신호 처리부를 포함한다.
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상기 인체 패턴 인식부는, 평균적으로 사람의 행동 양식상 이루어지는 에너지의 크기와 움직임의 특징 및 그 진행 속도에 대해서, 설정된 인체 패턴과 비교하여 상기 사람의 움직임에 따른 경보 출력 여부를 판별한다.
상기 렌즈는 프레넬 렌즈이다. 상기 초전 소자는 써미스터, 볼로미터, 및 서모파일 중 어느 하나로 대용될 수 있다.
상기 인체 패턴 인식부가 상기 설정된 인체 패턴과 비교하여 상기 사람의 움 직임 여부를 판별하는 근거는, 에너지 변화량의 최대치수, 최대 및 최소 주기, 최대 및 최소 주파수, 편차 적분값의 편차, 상승 속도 및 하강 속도, 총 이동시간, 및 누적 에너지량의 편차 중 적어도 어느 하나의 요소를 포함한다.
한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 침입 감지 오동작을 줄이기 위한 열선 센서 장치를 이용한 침입 감지 방법은, 렌즈를 통해 주위로부터 방사되는 적외선 에너지를 수광하는 단계; 초전 소자를 통해 상기 렌즈로부터 수광된 적외선 에너지의 변화에 반응하여 전기적 신호로 변환하는 단계; 및 상기 초전 소자로부터 변환된 전기 신호에 대한 고주파 성분을 제거하는 단계와, 상기 고주파 성분이 제거된 신호에 대해 설정된 이득에 따라 증폭하는 단계와, 상기 증폭된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 단계와, 상기 디지털 신호로부터 일 순간적으로 발생한 스파크를 상기 디지털 신호로부터 제거하는 단계-지속적인 에너지량의 점진적 증가 및 감소에 대해서 상기 디지털 신호의 데이터의 누적을 통해서 그 보정값에 해당하는 대기 상태가 되도록 상기 고주파 성분이 제거된 신호에 대한 증폭량을 조절하여 주변 환경의 상기 물리적 변화에 의한 오류 경보의 발생을 보상하는 단계를 포함하여 구성되어, 상기 디지털 신호로부터 순간적 스파크 및 지속적으로 증가하는 에너지 변화에 따른 물리적 변화에 의한 경보 오류를 보상하기 위해 상기 증폭 단계에서 이용되는 증폭량을 조정하는 증폭량 조정 단계와, 상기 오류 보상된 신호를 설정된 인체 패턴과 비교하여 사람의 움직임에 의해 발생한 신호인지의 여부를 판별하는 단계 및 상기 사람의 움직임인 것으로 판별되면 경보를 출력하는 단계를 포함하여 구성되어, 신호처리부를 통해 상기 초전 소자로부터 변환된 전기 신호로부터 고주파 성분을 제거하고 이득을 증폭한 후 물리적 변화에 의한 오류 정보를 보상하고, 설정된 인체 패턴에 따른 사람의 움직임에 의한 발생인지 여부를 판별하여 그 결과에 따라 경보를 출력하는 출력 단계를 포함한다.
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상기 인체 패턴 판별 단계에서는, 평균적으로 사람의 행동 양식상 이루어지는 에너지의 크기와 움직임의 특징 및 그 진행 속도에 대해서, 설정된 인체 패턴과 비교하여 상기 사람의 움직임에 따른 경보 출력 여부를 판별한다.
상기 인체 패턴 판별 단계에서 상기 설정된 인체 패턴과 비교하여 상기 사람의 움직임인지 여부를 판별하는 요소는, 에너지 변화량의 최대치수, 최대 및 최소 주기, 최대 및 최소 주파수, 편차 적분값의 편차, 상승 속도 및 하강 속도, 총 이동시간, 및 누적 에너지량의 편차 중 적어도 어느 하나의 요소를 포함한다.
본 발명에 따르면, 디지털화된 데이터로부터 순간적으로 발생하고 없어진 데이터를 제거하고 디지털화된 데이터의 일정 시간 누적을 통하여 이전 수치와 비교하여 프로그램 가능한 이득 증폭부의 증폭량을 조절하여 주변 환경의 물리적 변화에 의한 오류 경보를 보정하며, 물리적 변화에 대한 오류가 보정된 신호에 대해 사람의 행동 양식에 따라 발생 가능한 인체 패턴과 비교하여 사람의 움직임인지 여부를 판별함으로써, 침입 감지에 따른 오동작을 최소화할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들 로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명은 열선 센서 장치가 감지할 수 있는 적외선 에너지량의 변화 중에서 순간적으로 유입되는 입력값과 일정 시간 지속적으로 유입되는 입력값 등 오류 경보를 발령할 수 있는 요소를 줄이고, 이러한 처리가 이루어진 입력값 중에서 특히 사람의 행동 양식인 것으로 판별할 수 있는 적절한 패턴을 추출함으로써, 열선 센서 장치가 나타내는 오류 경보 발령을 최소화할 수 있도록 하는 장치 및 방법을 제안한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 침입 감지 오동작을 줄이기 위한 열선 센서 장치를 도시한 블록도이다.
도시된 바와 같이, 열선 센서 장치는 프레넬 렌즈(110), 초전소자(120), 및 신호 처리부(200)를 갖는다.
프레넬 렌즈(110)는 집광 렌즈의 하나로서, 방이나 사무실과 같은 정해진 영역내의 인체를 감지하기 위한 것으로써, 거울과 같은 것을 이용해 정해진 영역에서 나오는 적외선 에너지를 집광한다. 프레넬 렌즈(110)는 분리된 여러 개의 작은 프레넬 렌즈들로 이루어져 있고 각각의 렌즈들은 정해진 감지범위를 가지며, 각 감지범위 사이에는 감지되지 않는 영역이 존재한다. 인체가 미감지 영역을 지나 감지 영역에 들어서게 되는 순간 해당 영역을 관장하는 프레넬 렌즈(110)에서 인체에서 방사되는 적외선을 초전소자(120)로 집광한다.
초전소자(120)는 프레넬 렌즈부(110)에서 집광된 적외선 에너지를 전기적 신 호로 전환한다. 초전소자(120)는 내부의 초전 소자(Pyroelectric Element)를 2개 가지고 있으며, 이들은 서로 다른 극성으로 연결이 되어 있으며, 열에너지가 2개의 초전 소자로 유입될 경우 2개의 초전 소자는 서로 다른 극성으로 전기적 신호를 출력하게 된다. 초전소자(120)를 대신하여 써미스터, 볼로미터, 및 서모 파일 등이 대용될 수 있다.
신호 처리부(200)는 저역 통과 필터(Low Pass Filter: LPF)(210), 프로그램 가능한 이득 증폭부(Programmable Gain Amplifier: PGA)(220), 아날로그 디지털 신호 변환부(Analog to Digital Conversion: ADC)(230), 오류 보상부(240), 인체 패턴 인식부(250), 및 경보 출력부(260)를 포함한다.
저역 통과 필터(LPF)(210)는 초전 소자(120)로부터 변환된 전기 신호에 대한 고주파 성분을 제거하여 순간적인 스파크(spark) 등에 의해 발생한 신호를 제거하기 위한 저역 통과 필터링을 수행한다.
프로그램 가능한 이득 증폭부(PGA)(220)는 저역 통과 필터(LPF)(210)에 의해 저역 통과 필터링된 신호를 설정된 이득에 따라 증폭한다. 이때 프로그램 가능한 이득 증폭부(PGA)(220)의 증폭을 위한 이득 설정은 오류 보상부(240)에 의해 결정된다.
아날로그 디지털 신호 변환부(ADC)(230)는 프로그램 가능한 이득 증폭부(PGA)(220)에서 증폭된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다.
오류 보상부(240)는 대기(idle) 상태를 감지하여 프로그램 가능한 이득 증폭부(PGA)(220)의 이득에 따른 증폭량을 변화시키는 기능을 수행한다. 대기 상태의 감지는 기존의 순간 스파크나 지속적으로 증가하는 에너지 변화에 경보를 발령하던 오류 경보를 보상하기 위한 것이다. 즉, 오류 보상부(240)는 일 순간적으로 발생한 스파크를 디지털화된 신호로부터 제거한다. 또한 오류 보상부(240)는 지속적인 에너지량의 점진적 증가나 감소에 대해서 디지털화된 데이터의 누적을 통해서 그 보정값에 해당하는 대기 상태가 되도록 증폭량을 수정한다. 이와 같이 오류 보상부(240)에 의해 수행되는 오류 보정만으로도 주변 환경의 물리적 변화에 의한 오류 경보의 발생을 줄일 수 있으나, 팩스 및 소(小) 동물의 감지에 대해서는 동일한 반응을 하게 된다. 이러한 일편의 단점은 본 실시예의 인체 패턴 인식부(250)에 의해 해결된다.
인체 패턴 인식부(250)는 팩스 및 소(小) 동물의 감지에 대한 오류 경보를 줄이기 위한 것으로, 평균적으로 사람의 행동 양식상 이루어지는 에너지의 크기와 움직임의 특징 및 그 진행 속도에 대해서, 해당 패턴을 비교하여 경보 출력을 발령하는 기능을 수행한다. 이를 위하여 인체 패턴 인식부(250)는 평균적으로 사람의 행동 양식상 이루어지는 에너지의 크기와 움직임의 특징 및 그 진행 속도에 대한 정보인 인체 패턴 정보를 저장하여, 이를 기초로 오류 보상부(240)에서 출력되는 신호를 비교한다.
경보 출력부(260)는 인체 패턴 인식부(250)에서 출력되는 출력 신호에 따라 경보를 발령한다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 열선 센서 장치의 동작 원리를 설명하면 다음과 같다.
열선 센서 감지 영역 내에서 발생한 적외선은 프레넬 렌즈(110)에서 수광되고, 초전 소자(120)에 의해서 전기적 신호로 변환된다. 여기서 초전 소자(120)는 평면형 렌즈의 경우 듀얼형, 구형인 경우는 쿼드형을 사용한다.
저역 통과 필터(LPF)(210)는 초전 소자(120)로부터 입력되는 전기 신호에 대한 고주파 성분을 제거하기 위하여, 직류 성분과 10Hz 내외로 컷오프(cut off)시킨다.
프로그램 가능한 이득 증폭부(PGA)(220)는 저역 통과 필터(LPF)(210)에 의해 컷 오프된 신호를 설정된 이득에 따라 증폭한다. 이때 프로그램 가능한 이득 증폭부(PGA)(220)는 일정 시간 동안 누적된 수치의 평균값으로 증폭량을 늘리거나 줄여준다. 이러한 증폭량의 조절은 오류 보상부(240)에 의해 결정된다. 여기서 평균값은 수 시간 이상을 의미하며, 침입 감지를 위한 데이터의 감지는 수 초 또는 수 십초 내에서 이루어진다.
아날로그 디지털 신호 변환부(ADC)(230)는 프로그램 가능한 이득 증폭부(PGA)(220)에서 평균적으로 증폭된 일정한 신호를 디지털 신호로 변환한다. 이때 디지털화의 샘플링 타임은 1밀리초(msec) 이상인 것이 바람직하다.
오류 보상부(240)는 디지털화된 신호 중 순간적으로 발생하고 없어진 신호(예, 스파크)를 감지한다. 이는 블록 내에 위치한 버퍼에서 일정 시간의 시점까지 지속적인 데이터의 변화가 있었는지를 판단하여, 특정 데이터를 제거하는 방법으로 실현할 수 있다. 또한 오류 보상부(240)는 수 시간 동안 데이터를 누적하여 얻어진 수치를 그 이전의 수치와 비교하여 프로그램 가능한 이득 증폭부(PGA)(220)에 증폭량을 조절하도록 전달한다. 증폭량의 조절은 일정 시간 내에 데이터의 누적이 그 이전에 비하여 커지면 증폭량을 작게 하도록 하며, 그 이전에 비하여 작아지면 증폭량을 크게 하도록 한다.
인체 패턴 인식부(250)는 오류 보상부(240)로부터 입력되는 신호로부터 인체 패턴을 판정하여 사람의 행동인지 여부를 판별한다. 일반적으로 사람은 움직임을 동반한 생명체로서, 다른 동물에 비하여 그 크기나 운동량이 다르다. 이러한 사람의 행동 양식을 비교하여 현재 에너지 변화량을 일으킨 대상이 사람의 행동이었는지를 판단한다. 판단하는 근거가 되는 주요 항목은 에너지 변화량의 최대치수, 최대 및 최소 주기, 최대 및 최소 주파수, 편차 적분값의 편차, 상승 속도 및 하강 속도, 총 이동시간, 누적 에너지량의 편차 등이 될 수 있다. 이러한 기준에 의한 판정은 여타 다른 동물체와 확연히 구분되므로, 사람의 행동과 소(小) 동물 등에 대한 구분을 보다 정확하게 실현할 수 있다.
경보 출력부(260)는 감지한 경보의 내역을 LED 또는 릴레이의 출력으로 출력한다.
따라서, 본 발명에 따라 기존의 단순한 오류에 의한 경보 출력 및 기타 복합 오류에 의한 경보 출력을 최소화한 침입 감지를 위한 열선 센서 장치를 구현할 수 있다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 침입 감지 오동작을 줄이기 위한 열선 센서 장치를 이용한 침입 감지 방법을 도시한 흐름도이다.
프레넬 렌즈(110)는 주위로부터 방사되는 적외선 에너지를 수광하여 초전 소 자(120)로 전달한다(S110). 초전 소자(120)는 프레넬 렌즈(110)로부터 수광된 적외선 에너지의 변화에 반응하여 전기적 신호로 변환하여 저역 통과 필터(LPF)(210)로 출력한다(S120).
저역 통과 필터(LPF)(210)는 초전 소자(120)로부터 변환된 전기 신호에 대한 고주파 성분을 제거하여 순간적인 스파크 등에 의해 발생한 신호를 제거하기 위한 저역 통과 필터링을 수행한다(S130). 프로그램 가능한 이득 증폭부(PGA)(220)는 저역 통과 필터(LPF)(210)에 의해 저역 통과 필터링된 신호를 설정된 이득에 따라 증폭한다(S140).
아날로그 디지털 신호 변환부(ADC)(230)는 프로그램 가능한 이득 증폭부(PGA)(220)에서 증폭된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다(S150). 오류 보상부(240)는 대기(idle) 상태를 감지하여 프로그램 가능한 이득 증폭부(PGA)(220)의 이득에 따른 증폭량을 변화시키는 기능을 수행한다(S160). 대기 상태의 감지는 기존의 순간 스파크나 지속적으로 증가하는 에너지 변화에 경보를 발령하던 오류 경보를 보상하기 위한 것이다. 즉, 오류 보상부(240)는 일 순간적으로 발생한 스파크를 디지털화된 신호로부터 제거한다. 또한 오류 보상부(240)는 지속적인 에너지량의 점진적 증가나 감소에 대해서 디지털화된 데이터의 누적을 통해서 그 보정값에 해당하는 대기 상태가 되도록 증폭량을 수정한다. 이와 같이 오류 보상부(240)에 의해 수행되는 오류 보정만으로도 주변 환경의 물리적 변화에 의한 오류 경보의 발생을 줄일 수 있으나, 팩스 및 소(小) 동물의 감지에 대해서는 동일한 반응을 하게 된다. 이러한 일편의 단점은 본 실시예의 인체 패턴 인식부(250)에 의 해 해결된다.
인체 패턴 인식부(250)는 팩스 및 소(小) 동물의 감지에 대한 오류 경보를 줄이기 위한 것으로, 평균적으로 사람의 행동 양식상 이루어지는 에너지의 크기와 움직임의 특징 및 그 진행 속도에 대해서, 해당 패턴을 비교하여 경보 출력을 발령하는 기능을 수행한다(S170). 이를 위하여 인체 패턴 인식부(250)는 평균적으로 사람의 행동 양식상 이루어지는 에너지의 크기와 움직임의 특징 및 그 진행 속도에 대한 정보인 인체 패턴 정보를 저장하여, 이를 기초로 오류 보상부(240)에서 출력되는 신호를 비교한다. 경보 출력부(260)는 인체 패턴 인식부(250)에서 출력되는 출력 신호에 따라 경보를 발령한다(S180).
이상에서는 본 발명에서 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허 청구의 범위에서 첨부하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 및 균등한 타 실시가 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부한 특허 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
본 발명에 따르면, 디지털화된 데이터로부터 순간적으로 발생하고 없어진 데이터를 제거하고 디지털화된 데이터의 일정 시간 누적을 통하여 이전 수치와 비교하여 프로그램 가능한 이득 증폭부의 증폭량을 조절하여 주변 환경의 물리적 변화에 의한 오류 경보를 보정하며, 물리적 변화에 대한 오류가 보정된 신호에 대해 사 람의 행동 양식에 따라 발생 가능한 인체 패턴과 비교하여 사람의 움직임인지를 판별함으로써, 침입 감지에 따른 오동작을 최소화할 수 있다.
또한 이러한 침입 감지의 오동작 감소로 인해, 경보 출력에 대한 신뢰도를 높일 수 있으며 경제적으로 경비 업체의 출동 인원 확보를 동반하게 되어 시스템 고급화가 가능하다.
Claims (14)
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- 침입 감지 오동작을 줄이기 위한 열선 센서 장치에 있어서,주위로부터 방사되는 적외선 에너지를 수광하는 렌즈;상기 렌즈로부터 수광된 적외선 에너지의 변화에 반응하여 전기적 신호로 변환하는 초전 소자; 및상기 초전 소자로부터 변환된 전기 신호에 대한 고주파 성분을 제거하는 저역 통과 필터(LPF)와, 상기 고주파 성분이 제거된 신호에 대해 설정된 이득에 따라 증폭하는 프로그램 가능한 이득 증폭부(PGA)와, 상기 증폭된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그 디지털 신호 변환부(ADC)와, 상기 디지털 신호로부터 일 순간적으로 발생한 스파크를 제거하고, 지속적인 에너지량의 점진적 증가 및 감소에 대해서 상기 디지털 신호의 데이터의 누적을 통해서 그 보정값에 해당하는 대기 상태가 되도록 상기 프로그램 가능한 이득 증폭부의 증폭량을 조절하여 주변 환경의 상기 물리적 변화에 의한 오류 경보의 발생을 보상하는 오류 보상부와, 상기 오류 보상부에서 출력되는 신호를 설정된 인체 패턴과 비교하여 사람의 움직임에 의해 발생한 신호인지의 여부를 판별하는 인체 패턴 인식부 및 상기 인체 패턴 인식부에서 사람의 움직임으로 판별되면, 경보를 출력하는 경보 출력부를 포함하여 구성된 신호 처리부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열선 센서 장치.
- 제 3항에 있어서,상기 인체 패턴 인식부는, 평균적으로 사람의 행동 양식상 이루어지는 에너지의 크기와 움직임의 특징 및 그 진행 속도에 대해서, 설정된 인체 패턴과 비교하여 상기 사람의 움직임에 따른 경보 출력 여부를 판별하는 것을 특징으로 하는 열선 센서 장치.
- 제 3항에 있어서,상기 렌즈는 프레넬 렌즈인 것을 특징으로 하는 열선 센서 장치.
- 제 3항에 있어서,상기 초전 소자는 써미스터, 볼로미터, 및 서모파일 중 어느 하나로 대용되는 것을 특징으로 열선 센서 장치.
- 제 4항에 있어서,상기 인체 패턴 인식부가 상기 설정된 인체 패턴과 비교하여 상기 사람의 움직임인지 여부를 판별하는 근거는, 에너지 변화량의 최대치수, 최대 및 최소 주기, 최대 및 최소 주파수, 편차 적분값의 편차, 상승 속도 및 하강 속도, 총 이동시간, 및 누적 에너지량의 편차 중 적어도 어느 하나의 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 열선 센서 장치.
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- 침입 감지 오동작을 줄이기 위한 열선 센서 장치를 이용한 침입 감지 방법에 있어서,렌즈를 통해 주위로부터 방사되는 적외선 에너지를 수광하는 단계;초전 소자를 통해 상기 렌즈로부터 수광된 적외선 에너지의 변화에 반응하여 전기적 신호로 변환하는 단계; 및상기 초전 소자로부터 변환된 전기 신호에 대한 고주파 성분을 제거하는 단계와, 상기 고주파 성분이 제거된 신호에 대해 설정된 이득에 따라 증폭하는 단계와, 상기 증폭된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 단계와, 상기 디지털 신호로부터 일 순간적으로 발생한 스파크를 상기 디지털 신호로부터 제거하는 단계-지속적인 에너지량의 점진적 증가 및 감소에 대해서 상기 디지털 신호의 데이터의 누적을 통해서 그 보정값에 해당하는 대기 상태가 되도록 상기 고주파 성분이 제거된 신호에 대한 증폭량을 조절하여 주변 환경의 상기 물리적 변화에 의한 오류 경보의 발생을 보상하는 단계를 포함하여 구성되어, 상기 디지털 신호로부터 순간적 스파크 및 지속적으로 증가하는 에너지 변화에 따른 물리적 변화에 의한 경보 오류를 보상하기 위해 상기 증폭 단계에서 이용되는 증폭량을 조정하는 증폭량 조정 단계와, 상기 오류 보상된 신호를 설정된 인체 패턴과 비교하여 사람의 움직임에 의해 발생한 신호인지의 여부를 판별하는 단계 및 상기 사람의 움직임인 것으로 판별되면 경보를 출력하는 단계를 포함하여 구성되어, 신호처리부를 통해 상기 초전 소자로부터 변환된 전기 신호로부터 고주파 성분을 제거하고 이득을 증폭한 후 물리적 변화에 의한 오류 정보를 보상하고, 설정된 인체 패턴에 따른 사람의 움직임에 의한 발생인지 여부를 판별하여 그 결과에 따라 경보를 출력하는 출력 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열선 센서 장치를 이용한 침입 감지 방법.
- 제 10항에 있어서,상기 인체 패턴 판별 단계에서는,평균적으로 사람의 행동 양식상 이루어지는 에너지의 크기와 움직임의 특징 및 그 진행 속도에 대해서, 설정된 인체 패턴과 비교하여 상기 사람의 움직임에 따른 경보 출력 여부를 판별하는 것을 특징으로 하는 열선 센서 장치를 이용한 침입 감지 방법.
- 제 11항에 있어서,상기 인체 패턴 판별 단계에서 상기 설정된 인체 패턴과 비교하여 상기 사람의 움직임인지 여부를 판별하는 근거 요소는, 에너지 변화량의 최대치수, 최대 및 최소 주기, 최대 및 최소 주파수, 편차 적분값의 편차, 상승 속도 및 하강 속도, 총 이동시간, 및 누적 에너지량의 편차 중 적어도 어느 하나의 요소를 포함하는 것 을 특징으로 하는 열선 센서 장치를 이용한 침입 감지 방법.
- 제 10항에 있어서,상기 렌즈는 프레넬 렌즈인 것을 특징으로 하는 열선 센서 장치를 이용한 침입 감지 방법.
- 제 10항에 있어서,상기 초전 소자는 써미스터, 볼로미터, 및 서모파일 중 어느 하나로 대용되는 것을 특징으로 열선 센서 장치를 이용한 침입 감지 방법.
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