KR101075548B1 - 무선 센서의 안티 마스킹 방법 및 그 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선 센서의 안티 마스킹 방법 및 그 시스템에 관한 것이다.

이러한 본 발명에 따르면, 무선 센서의 무감지 상태를 검출하기 위한 시스템이 안티 마스킹을 수행하는 방법은, 상기 무선 센서가 감지영역에 무선신호 방사하고 물리적으로 반사되는 수신신호의 전력을 측정한다. 그리고, 시간에 따라 구분된 복수의 윈도우에서 상기 수신신호의 전력이 미리 설정된 기준치를 연속적으로 초과하는지를 검출하여 무감지 상태를 판단하고, 판단되는 무감지 상태 정보를 외부로 표출한다.

이로써, 본 발명에 따르면 마스킹하는 차폐물의 매질과 무관하게 상대적인 전력 값만을 사용하여 마스킹 발생여부를 간단히 파악할 수 있으며, 복수의 윈도우에서 연속적으로 동일한 마스킹이 발생하는 경우 무감지 알람을 알리는 효과가 있다.

마스킹(Masking), 무감지, 무선 센서, 전력

Description

무선 센서의 안티 마스킹 방법 및 그 시스템{ANTI-MASKING METHOD AND SYSTEM OF WIRELESS SENSOR}

본 발명은 무선 센서의 안티 마스킹 방법 및 그 시스템에 관한 것이다. 특히 본 발명은 무선 센서에 침입자 또는 기타 주변환경적인 요인에 의해 마스킹이 발생하는 경우 무감지 상태임을 알리는 안티 마스킹 방법 및 그 시스템에 관한 것이다.

종래의 방범 시스템은 도난 및 무단 침입을 방지하기 위한 시스템으로 외부로부터 침입이 가능한 곳에 각종 센서를 장착하고, 센서로부터 감지된 신호에 기초하여 침입에 대한 경보를 발생시키거나 경비 용역업체 또는 파출소 등으로 침입 사실을 알려 신속한 출동이 이루어질 수 있도록 하고 있다.

이러한 방범 시스템은 최근 아파트의 홈 오토메이션을 비롯하여 개인주택, 상가, 빌딩에 이르기까지 광범위하게 적용되고 있으며, 예컨대, 개별세대 방범시스템, 방재 시스템, 공동현관 출입통제 시스템, 주차관리 시스템, CCTV 감시장치 등을 들 수 있다.

방범 시스템에 사용되는 센서는 감시 영역내의 설치 장소 및 용도에 따라 다양한 종류가 개발되어 있으며 일반적으로 적외선 빔을 이용한 적외선 감지장치가 널리 이용되고 있다.

적외선 감지장치는 투광기와 수광기가 쌍으로 구성되어 출입문, 베란다, 창문, 담장 등과 같은 감시영역내의 소정 위치에 마주보는 형태로 설치된다.

적외선 감지 장치의 투광기는 적외선 신호를 발생시켜 수광기로 방사하고, 수광기는 투광기로부터 방사되는 적외선 신호를 분석하여 상기 적외선 신호가 차단된 경우 침입정보를 발생시킨다. 또한, 침입정보는 중앙관제장치에 알림으로써 침입자 감지에 따른 신속한 대응이 이루어 질 수 있도록 한다.

그러나, 적외선 감지 장치는 침입자 이외에 동물이나 낙엽 및 짙은 안개 등의 주변환경으로 인해 적외선 신호가 차광되어 오보가 발생할 수 있으며, 그로 인해 현장출동과 같은 인적 물적 비용이 증가되는 문제점이 지적되고 있다. 또한, 감지거리내의 침입 여부 상태만 감지 할 뿐 감지 대상의 크기와 이동속도를 확인할 수 없어 침입의 의도가 있는 대상과 그렇지 않은 대상의 구별이 불가능한 한계가 있다.

한편, 이러한 적외선 감지 장치의 단점을 보완하기 위해 좀 더 강력한 투과 성능을 보이는 마이크로웨이브를 이용한 센서 및 초광대역(Ultra Wide Band, UWB) 레이더 센서를 이용한 무선 센서들이 개발되었다.

마이크로웨이브는 거의 대부분의 물체를 투과하므로 뛰어난 감지성능을 발휘한다. 그리고, UWB 레이더 센서는 수 GHz 대의 UWB 신호를 송출하고, 송출한 신호를 수신신호로 수신하여 대상체(사람이나 물체 등)의 존재 유무를 감지한다. 또한 UWB 레이더 센서는 이동체의 존재 유무 감지와 더불어 이동체와의 거리를 산출하는 장점을 가지고 있다.

그러나, 이러한 무선 센서들은 침입자가 철판과 같은 금속성질의 차폐물을 이용해 물리적으로 송출신호를 차단할 경우 그 침입대상을 감지하지 못하는 무감지 현상이 발생하여 그 기능이 무력화되는 문제점을 가지고 있다. 그러므로, 이러한 무선 센서들의 장점을 적극 활용하기 위해서는 마스킹에 따른 무감지 상태를 확인할 수 있는 방법이 절실히 요구되고 있다.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로 무선 센서가 목표물을 감지하지 못하도록 하는 안티 마스킹(Anti masking)에 따른 무선 센서의 무감지 상태를 검출하여 알리는 무선 센서의 안티 마스킹 방법 및 그 시스템을 제공하기 위한 것이다.

전술한 기술 과제를 해결하기 위한, 본 발명의 실시 예에 따른 무선 센서의 무감지 상태를 검출하기 위한 안티 마스킹 방법은,

a) 상기 무선 센서가 감지영역에 무선신호 방사하고 물리적으로 반사되는 수신신호의 전력을 측정하는 단계; b) 시간에 따라 구분되는 복수의 윈도우에서 상기 수신신호의 전력이 미리 설정된 기준치를 연속적으로 초과하는지를 검출하여 무감지 상태를 판단하는 단계; 및 c) 판단되는 상기 무감지 상태를 외부로 표출하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 b) 단계는, 제1 윈도우의 수신신호의 전력에 대한 역수를 구하고, 상기 역수를 선행 윈도우와 상대적 전력 값을 이용한 하나의 임계치와 비교하여 상기 임계치를 초과하는 경우 무감지 발생을 검출하는 단계; 상기 무감지 발생에 따른 카운터를 개시하는 단계; 및 무감지가 발생된 상기 제1 윈도우의 상기 수신신호 전력이 제2 윈도우의 카운터 종료시까지 동일하게 유지되는 것을 확인하면 무감지 발생 이벤트를 생성하는 단계를 포함한다.

한편, 본 발명의 실시 예에 따른 무선 센서의 무감지 상태를 검출하기 위한 안티 마스킹 시스템은,

감지영역에 시설되어 무선신호 방사하고 물리적으로 반사되어 수신되는 수신신호를 통해 침입 목표물을 감시하는 센서부; 및 시간에 따라 구분되는 복수의 윈도우를 설정하고, 설정된 상기 복수의 윈도우에서의 상기 수신신호 전력이 미리 설정된 기준치를 연속적으로 초과하는지 검출하여 무감지 상태를 판단하는 안티 마스킹 장치를 포함한다.

여기서, 상기 센서부는, 소스 신호를 이용하여 상기 무선신호를 생성하는 신호 생성부; 상기 무선신호를 상기 감지영역으로 방사하는 신호 전송부; 안테나를 통해 상기 수신신호를 수신하고 외부 연동장치와의 통신을 수행하는 신호 수신부; 상기 반사되어 되돌아오는 상기 수신신호를 수신하기 위하여 상기 신호 수신부의 동작을 지연시키는 신호 지연부; 및 상기 수신신호를 디지털 신호 처리하여 수신신호 전력 및 수신시간을 파악하여 목표물의 감지, 거리 및 크기 중 적어도 하나를 산출하는 신호 처리부를 포함한다.

그리고, 상기 안티 마스킹 장치는, 제1 윈도우(선행 윈도우)의 수신신호 전력과 제2 윈도우(후위 윈도우)의 수신신호 전력을 미리 설정된 기준 임계치와 비교하여 무감지 발생여부를 검출하는 무감지 검출부; 상기 무감지가 발생된 제1 윈도우의 상기 수신신호 전력이 제2 윈도우에 동일하게 유지되는 것을 파악하여 무감지 발생 이벤트를 생성하는 제어부; 및 상기 무감지 발생 이벤트에 따라 무감지 상태를 알리는 경보를 외부로 표출하고, 미리 설정된 유관 시스템으로 통보하는 무감지 알람부를 포함한다.

전술한 구성에 의하여 본 발명에 따르면 마스킹하는 차폐물의 매질과 무관하게 상대적인 전력 값만을 사용하여 마스킹 발생여부를 간단히 파악할 수 있으며, 복수의 윈도우에서 연속적으로 동일한 마스킹이 발생하는 경우 무감지 알람을 알리는 효과가 있다.

또한, 신호 강도에 따른 복수의 윈도우 구간의 전력 값을 미리 설정된 상한 및 하한 임계치와 비교하고 이를 토대로 무감지 발생여부를 검출할 경우 금속 물질과 비금속 물질 별로 무감지에 대한 채널 이득 및 수신기의 잡음 전력을 모르더라도 간단히 무감지 검출이 가능한 효과를 기대할 수 있다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기 에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

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", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

이제 본 발명의 실시 예에 따른 무선 센서의 안티 마스킹 방법 및 그 시스템 에 대하여 도면을 참조로 하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 실시 예를 설명하기 전에, 먼저 도 1 및 도 2를 통해 일반적인 센서에서의 무감지 발생 및 이를 검출하는 방법을 개략적으로 설명한다.

도 1은 일반적인 무감지 상태에 따른 수신신호 변화를 나타낸 그래프이다.

도 2는 일반적인 상한과 하한 레벨 값을 이용한 무감지 검출 방법을 나타낸 그래프이다.

전술했듯이 마스킹(Masking)은 센서 앞에 금속 물질 또는 비금속 물질을 위치시켜, 목표물(침입자 또는 기타 침입 장애물)을 감지하지 못하도록 하는 것을 말한다.

첨부된 도 1를 참조하면, 센서에서 무감지가 발생하는 경우 일반적인 경우와 는 달리 수신신호의 강도가 특정 레벨 값으로 상승 또는 하강한 다음 일정하게 유지되는 현상이 일어난다. 즉, 금속물질에 의한 무감지가 발생한 경우 수신신호의 강도(세기)가 강해져서 일정한 상승 값이 유지되며, 반대로 비금속 물질(또는 전파 흡수체 등)인 경우 수신신호의 강도가 약해져서 일정한 일정한 하강 값이 유지되는 현상이 나타난다.

센서에서의 기본 송수신신호 모델은 다음의 수학식 1과 같이 표현 가능하다.

여기서, 센서의 펄스 폭이 매우 짧아 심볼간 간섭은 없다고 가정한다. 그리고, 다음과 같이 기호를 정의한다.

: 송신 신호 펄스

: 수신신호

: 채널 이득 (여기서,

)

: 잡음 성분(화이트 가우시안 잡음이며 이때 전력이

)

다음, 수신기에서는 저 복잡도로 목표물을 감지하기 위해 다음의 수학식 2와 같이 에너지 검출기를 사용한다고 가정한다. 또한 센서에서는 실수 값을 송신 한다고 가장한다. 만약 복소수 신호 모델이더라도 이를 단순 확장해서 적용이 가능할 것이다.

일반적으로 센서에서는 상한과 하한의 수신신호의 레벨(임계값)이 정해져 있다. 금속 물질로 무감지가 되도록 할 때 상한 수신레벨보다 높아지는 경향이 나타나며, 비금속 물질인 경우 하한 레벨보다 작아지는 경향이 발생한다. 또한, 무감지를 실시하는 경우 천이시간이 흐른 후 수신신호의 레벨이 커지거나 작아진 후 일정한 값을 유지하게 된다.

따라서, 무감지를 검출하기 위한 가장 보편적인 방법은 도 2에서와 같이 수신신호 강도가 상한과 하한 신호 수신레벨보다 크거나 낮아진 후 일정한 레벨을 유지하는지 확인하여 검출하는 것이다.

그러나, 다음의 수학식 3을 살펴보자.

여기서, 수신신호의 전력 값은 반드시 무감지를 시도하는 물질에 의한 채널 이득 값(

)과 수신단 잡음 전력값(

)을 알아야만 정확하게 무감지 알람을 결정할 수 있다. 따라서, 위와 같이 단순히 고정된 상한과 하한의 임계값을 사용하여 무감지를 검출하게 되는 경우, 무감지 알람의 실패 확률이 매우 커지는 단점이 있 다. 또한, 위와 같이 단순 고정된 상한과 하한의 임계값을 사용하는 경우 금속별로 혹은 비금속별로 사용하는 매개의 마스킹 발생 임계값이 다르기 때문에 임계 값의 설정이 매우 어려운 문제점이 있다.

한편, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 센서 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.

여기서, 무선 센서는 초광대역(Ultra Wide Band, UWB) 레이더 센서, 무선주파수(Radio Frequency) 센서, 가시광선(Visible Light) 센서, 적외선(Infra-red) 센서 및 마이크로 웨이브(Microwave) 센서 등일 수 있다. 이하 본 발명의 실시 예에서는 무선 센서를 UWB 레이더 센서로 가정하여 설명하되 이에 한정되지 않는다.

첨부된 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 무선 센서시스템은 침입이 예상되는 감지영역에 시설되어 무선신호 방사를 통해 침입 목표물을 감시하는 센서부(100) 및 센서부(100)의 물리적인 신호 차폐에 따른 무감지 상태 이벤트를 검출하여 외부에 표출하거나 연관된 장치와의 통신을 통해 알리는 안티 마스킹 장치(200)를 포함한다.

도 3의 무선 센서 시스템에서는 편의상 센서부(100)와 안티 마스킹 장치(200)를 구분하여 도시하였으나 이에 한정되지 않고, 하나의 시스템(기기)에 결합하여 구성될 수 있다.

센서부(100)는 소스신호 생성부(101), UWB 신호 생성부(102), 신호 전송부(103), 스위치부(104), 신호 지연부(105), 신호 수신부(106) 및 신호 처리부(107)를 포함한다.

소스신호 생성부(101)는 UWB 신호를 만들기 위한 소스 신호를 생성한다. 여기서 상기 소스 신호는 펄스 신호일 수 있다.

UWB 신호 생성부(102)는 소스 신호를 이용하여 UWB 신호를 생성하며, 신호 전송부(103)는 UWB 신호 생성부(102)에 의해 생성된 UWB 신호를 외부로 전송한다.

스위치부(104)는 소스신호 생성부(101)에 의해 스위칭 동작을 수행하며, 신호 전송부(103)와 안테나를 전기적으로 연결하거나, 신호 수신부(106)와 안테나를 전기적으로 연결한다. 이러한 스위치부(104)의 스위칭 동작에 따라 신호 전송부(103)에 의해 생성된 UWB 신호가 외부로 송출되거나, 외부로부터 신호가 수신된다.

신호 지연부(105)는 송출한 UWB 신호가 되돌아오는 것을 수신하기 위하여 신호 수신부(106)의 동작을 지연시키는 역할을 한다.

신호 수신부(106)는 스위치부(104)를 통해 수신되는 외부 신호를 수신한다. 여기서, 외부 신호는 목표물(대상체)에 의해 반사된 UWB 신호 및 센서부(100)와 연동하는 다른 통신 기기의 신호를 포함한다.

신호 처리부(107)는 신호 수신부(106)를 통해 수신된 UWB 신호를 디지털 신호 처리하여 수신된 수신신호의 강도(즉, UWB 신호 세기를 나타내는 디지털 값) 및 수신 시간을 파악하고, 수신신호 강도가 설정된 임계치보다 크면 대상체 감지라고 판단한다. 이러한, 신호 처리부(107)는 목표물(대상체)을 감지하였다고 판단하면 수신 시간을 거리로 환산하여 목표물까지의 거리를 산출할 수 있다. 또한, 목표물의 크기와 위치까지도 예측이 가능하다.

안티 마스킹 장치(200)는 무감지 검출부(201), 무감지 알람부(202) 및 제어부(203)를 포함한다.

무감지 검출부(201)는 센서부(100)로부터 수신되는 UWB 신호 강도에 대하여 일정한 시간으로 구분된 복수의 윈도우를 설정한다. 그리고, 상기 UWB 신호 강도에 따른 각 윈도우 구간의 전력 값을 미리 설정된 상한 및 하한 임계치와 비교하여 이를 토대로 무감지 발생여부를 검출한다. 또한, 각 윈도우의 전력 값 비율과 이의 역수 값을 토대로 무감지가 발생하는지 여부를 검출할 수도 있다. 이에 대한 구체적인 설명은 뒤에서 다시 언급하기로 한다.

무감지 알람부(202)는 무감지 검출부(201)에서 검출되는 무감지 발생에 따라 무감지 상태를 알리는 경보를 외부로 표출하고, 미리 설정된 무감지 발생 이벤트정보를 해당 관리자 및 연관된 시스템으로 전송하여 알리는 역할을 한다. 여기서, 상기 경보의 표출은 도면에서는 생략되었으나 경광등 및 스피커 등을 통해 시각적 청각적으로 표출할 수 있다. 또한, 상기 연관된 시스템은 예컨대, 관할 경찰서, 보안회사의 서버 등일 수 있으며 관리자에게는 미리 설정된 연락처로 단문/멀티 메시지(SMS/MMS) 및 이메일(E-Mail) 형식으로 전송할 수 있다.

제어부(203)는 안티 마스킹 장치(200)의 전반적인 동작을 위한 상기 각부의 동작을 제어하는 역할을 하며, 무감지가 발생된 제1 윈도우의 수신신호 전력이 제2 윈도우에 동일하게 유지되는 것을 파악하여 무감지 발생 이벤트를 생성한다.

또한, 무감지 발생을 검출하기 위한 윈도우 설정 및 윈도우 에서의 전력 값 등의 각종 연산을 수행할 수 있다.

이러한 본 발명의 실시 예에 따른 무선 센서 시스템은 기존의 단순 고정되는 상한과 하한의 임계 값을 사용하는 방법과 달리 다음과 같은 이점을 가진다.

먼저, 금속 또는 비금속 물질에 대한 채널 이득정보가 없어도 되며, 수신측에서의 잡음전력을 알 필요가 없다. 그리고, 마스킹 검출을 위한 임계값이 상대적인 전력 값만을 사용하기 때문에 채널환경과 무관하게 일한 이점이 있다.

한편, 도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 복수의 윈도우 내의 전력 값을 이용하는 무감지 검출 방법을 나타낸다.

첨부된 도 4를 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 안티 마스킹 장치(200)의 무감지 검출부(201)는 복수(예; 2개)의 윈도우 전력 값을 이용하여 무감지 발생여부를 검출할 수 있으며, 이를 설명하기 위해 다음과 같이 정의한다.

- 윈도우 1은 수신신호의 l번째 샘플로부터 l+N-1까지의 수신신호

- 윈도우 2는 수신신호의 l+N번째 샘플로부터 l+2N-1까지의 수신신호

- P1은 N개의 샘플로 구성된 윈도우 1에서의 전력 값

- P2는 N개의 샘플로 구성된 윈도우 2에서의 전력 값

- 윈도우 1은 선행 윈도우이며 윈도우 2는 후위 윈도우로, 윈도우 1과 윈도우 2는 중첩되지 않는다.

보다 자세한 것은 아래의 수학식 4를 통해 설명될 수 있을 것이다.

센서부(100)는 항상 동일한 신호를 송신하기 때문에

로 가정할 수 있다. 그리고, 각 윈도우의 크기가 채널의 이득이 바뀌는 시간보다는 충분히 작다고 할 경우, 아래와 같이

로 가정할 수 있다. 또한, 윈도우 1에서는 채널 이득이 일정하다는 가정을 하는 경우

으로 표현 가능하다.

즉, 윈도우 1에서의 전력 값은 아래의 수학식 5를 통해 계산할 수 있다.

또한, 윈도우 2에서의 전력 값을 상기 수학식 5와 동일한 방법으로 계산하면 다음의 수학식 6을 통해 계산할 수 있다.

무감지 검출부(201)는 각각의 윈도우 내의 무감지 여부를 출력할 경우 다음과 같은 세 가지 조건을 확인할 수 있다.

Case 1: 윈도우 1과 윈도우 2에 무감지가 없는 경우

Case 2: 윈도우 1에 무감지가 없고 윈도우 2에 무감지가 있는 경우

Case 3: 윈도우 1과 윈도우 2에 무감지가 동시에 발생하는 경우

여기서, 윈도우1은 선행 윈도우이고 윈도우2는 후위 윈도우이다.

먼저, 첫 번째 케이스(Case 1)는 윈도우 1과 윈도우 2에 무감지가 없는 경우는 다음의 수학식 7과 같다.

여기서, 윈도우 1의 채널 이득 값과 윈도우 2의 채널 이득 값이 일정하다는 것을 보여준다.

무감지 검출부(201)는 무감지가 없는 상태에서 윈도우 1의 채널 이득 값과 원도우 채널 2의 이득 값이 일정하게 유지되므로 정상적인 동작범위로 판단한다.

다음, 두 번째 케이스(Case 2)는 윈도우 1에 무감지가 없고 윈도우 2에 무감 지가 있는 경우로 다음의 수학식 8 및 수학식 9와 같다.

이 경우는 금속물질로 무감지를 시도하는 경우로 반사율이 매우 높음을 보여준다. 따라서, 윈도우 1의 채널 이득 값보다 윈도우 2의 채널 이득 값이 크게 나타난다.

반면, 두 번째 케이스(Case 2)에서 윈도우 1에 무감지가 있고 윈도우 2에 무감지가 없는 경우는 비금속 물질로 무감지를 시도하는 경우로

이기 때문에

로 나타낼 수 있다.

이런 경우 무감지 검출부(201)는 윈도우 1에서 무감지가 발생하였으나 윈도우 2에서까지 무감지가 유지되지 않았으므로 카운터를 초기화하고 정상상태로 판단한다.

다음, 세 번째 케이스(Case 3)는 윈도우 1과 윈도우 2에 무감지가 동시에 발생하는 경우로 다음의 수학식 10과 같다.

이 경우는 금속 혹은 비금속 물질로 무감지가 시도된 상태에서 윈도우 1의 채널 이득 값과 윈도우 2의 채널 이득 값이 일정하게 유지되는 것을 보여 준다. 즉, 윈도우 1과 윈도우 2에 무감지가 동시에 발생하는 경우는 윈도우 1에서 발생한 무감지가 연속적으로 윈도우 2에 유지되는 것을 의미한다.

그러므로, 무감지 검출부(201)는 상기 세 번째 케이스(Case 3)와 같이 윈도우 1에서 발생된 무감지가 윈도우 2에도 일정하게 유지되는 경우를 확인하면 마스킹(masking)에 의한 무감지가 발생된 것으로 판단할 수 있다.

한편, 도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 복수의 윈도우에서의 전력 값을 이용한 무감지 검출 결과를 나타낸다.

첨부된 도 5를 참조하면, 무감지 검출부(201)는 각각의 윈도우 내의 무감지 발생 결과에 따른 피크 값을 출력하는 상태를 보여준다. 예컨대, 상기 두 번째 케이스(Case 2)에서 금속물질로 인한 마스킹(Masking)이 시도되는 경우 피크 값이 상승하고, 비금속물질로 인한 마스킹이 시도되는 경우 피크 값이 하강하는 형태로 출 력될 수 있다.

이와 같이 본 발명의 제1 실시 예에 따른 복수의 윈도우에서의 전력 값을 이용한 무감지 검출방법은 금속 물질과 비금속 물질별로 무감지에 대한 채널 이득 및 수신기의 잡음 전력을 모르더라도 간단히 무감지 검출이 가능한 장점이 있다. 예컨대, 금속 물질인 경우, 임계값>1으로 세팅을 한 특정 시간 후에도 1.0 값을 지속적으로 보인다. 또한, 비금속 물질인 경우, 임계값<1로 세팅하여 동일한 방식을 적용할 수 있다.

한편, 앞서 설명한 본 발명의 제1 실시 예에 따른 무감지 검출방법에서는 무감지 검출을 위해서 두 개의 임계 값을 세팅한 후 결과 값을 비교하는 과정이 필요하다. 그러나 본 발명의 제2 실시 예에 따르면 단순히 하나의 임계 값을 적용하여 다음의 수학식 11과 같이

를 변형한다.

한편, 도 6는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 하나의 임계 값을 적용하는 무감지 검출 결과를 나타낸다.

도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 무감지 발생에 따른

값의 변화를 나타낸 표이다.

첨부된 도 6을 참조하면, 무감지 검출부(201)는 상기 수학식 11에서와 같이

값의 역수를 계산하여

로 변형한다. 그리고, 변형된 값을 사용하여 무감지가 발생할 때 하나의 임계값>1만 사용하여 무감지를 검출할 수 있다. 다만, 도 6에서 나타나듯이 금속 물질에 의한 무감지가 발생하는 영역에서는 평균값을 사용하기 때문에 피크 값이 도 5의 실시 예에 비해 약간 작아지지만, 임계값 설정 방법은 동일하다.

즉, 각 윈도우의 무감지 특성에 따라 도 7과 같이

값의 변화를 나타낼 수 있다.

한편, 도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 무선 센서의 안티 마스킹 방법을 나타낸 흐름도이다.

먼저, 또한, 안티 마스킹 검출을 위한 시스템은 전술한 구성을 바탕으로 하되, 그 안티 마스킹 검출을 위한 주요 동작 조건은 다음과 같다.

무감지가 발생하는 경우

이기 때문에

조건이 반드시 성립되어야 한다. 그리고, 무감지가 두 개의 원도우 내에서 발생하는 경우

이기 때문에

의 조건이 성립되어 한다. 또한, Ct는 타이밍 카운터를 의미한다.

첨부된 도 8을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 센서부(100)가 감지영역에 무선신호 방사하고 물리적으로 반사되는 수신신호의 전력을 측정한다.

안티 마스킹 장치(200)는 초기화 및 카운터 C(n)=0을 세팅한 후

값의 역수를 계산하여

값을 구한다(S801~S803). 여기서, 카운터 C(n)를 사용하는 이유 는 소정 시간 동안 센서부(100)에서 마스킹이 발생하는 지를 감시하기 위함이다. 안티 마스킹 장치(200)는 구해진 상기

값을 사용하여 하나의 임계 값으로 센서부(100)에서의 마스킹 발생에 따른 무감지 여부를 감시한다.

안티 마스킹 장치(200)는 윈도우 1에서의 마스킹 발생을 검출하면(S804), 윈도우 1에 마스킹이 발생한 순간부터 카운터 C(n)값을 하나씩 증가시킨다(S805). 이어서, 마스킹을 확인하기 위한 충분한 시간이 만족하면(S806),

(n+Ct) 값을 계산한다(S807).

그리고, 안티 마스킹 장치(200)는 윈도우 1과 윈도우 2에 마스킹이 동시에 발생하였는지를 판단하여(S808),

조건이 만족되면 윈도우 1에서 발생한 무감지가 연속적으로 윈도우 2에 유지(발생)되었다고 판단하여 마스킹 알람을 표출한다(S809). 이 때, 마스킹 알람은 시각 및 청각적 표출 수단에 의해 외부로 알릴 수 있으며, 미리 설정된 무감지 발생 이벤트정보를 해당 관리자 및 연관된 시스템으로 전송하여 공지할 수 있다.

반면, 상기 S808 단계에서의 판단결과

조건을 만족하지 못하면, 카운터 C(n)=0으로 초기화한 후, 상기 S805 단계로 이동한다.

이와 같이 본 발명의 실시 예에 따르면 마킹하는 매질과 무관하게 동일한 a₁과 a₂ 값만을 사용하여 마스킹 발생여부를 간단히 파악할 수 있으며, 복수의 윈도우에서 연속적으로 동일한 마스킹이 발생하는 경우 무감지 상태를 알리는 효과가 있다.

이상에서는 본 발명의 실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에만 한정되는 것은 아니며 그 외의 다양한 변경이 가능하다.

예컨대, 도 8에 도시한 본 발명의 제2 실시 예에서는 안티 마스킹 장치(200)가 S804 단계에서 윈도우 1에서의 마스킹 발생을 검출하는 조건(이하, 제1 조건)을 δ_a(n)≥α₁로 하고, S808 단계에서 윈도우 1과 윈도우 2에서 마스킹이 동시에 발생하는 조건(이하, 제2 조건)을 δ_a(n+Ct)≤α₂ 로 하였다.

그러나, 제1 실시 예에 따르면 금속과 비금속의 경우 다른 조건을 적용하여 구현할 수 있다. 금속의 경우 제1 조건을 δ_a(n)≥α₁ 로 하고, 제2 조건을 δ_a(n+Ct)≤α₂ 로 한다. 또는, 비금속인 경우 제1 조건을 δ_a(n)<α₁ 로 하고, 제2 조건을 δ_a(n+Ct)≤α₂로 사용할 수 있다.

그래서, 기존의 단순 고정 상한과 하한 사용 기법이 금속별로, 비금속별로 사용하는 마스킹 발생 임계값이 달라 임계 값의 설정이 매우 어려운데 비해, 금속 물질과 비금속 물질별로 무감지에 대한 채널 이득 및 수신기의 잡음 전력을 모르더라도 간단히 무감지 검출이 가능한 효과를 기대할 수 있다.

본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라 면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명의 실시 예에 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.

도 1은 일반적인 무감지 상태에 따른 수신신호 변화를 나타낸 그래프이다.

도 2는 일반적인 상한과 하한 레벨 값을 이용한 무감지 검출 방법을 나타낸 그래프이다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 센서 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.

도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 복수의 윈도우 내의 전력 값을 이용하는 무감지 검출 방법을 나타낸다.

도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 복수의 윈도우에서의 전력 값을 이용한 무감지 검출 결과를 나타낸다.

도 6는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 하나의 임계 값을 적용하는 무감지 검출 결과를 나타낸다.

도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 무감지 발생에 따른

값의 변화를 나타낸 표이다.

도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 무선 센서의 안티 마스킹 방법을 나타낸 흐름도이다.

Claims (10)

1. 무선 센서의 무감지 상태를 검출하기 위한 안티 마스킹 방법에 있어서,

   a) 상기 무선 센서가 감지영역에 무선신호를 방사하고 물리적으로 반사되는 수신신호의 전력을 측정하는 단계;

   b) 상기 수신 신호에 대하여 시간에 따라 구분되는 복수의 윈도우 구간을 각각 적용하고, 각 윈도우 구간에서 검출되는 수신신호의 전력이 해당 윈도우 구간에 대하여 미리 설정된 기준치를 초과하는지를 검출하는 단계;

   c) 상기 복수의 윈도우 구간마다 연속적으로 해당 수신 신호의 전력이 설정된 기준치를 초과하는 것으로 검출되면, 상기 무선 센서가 무감지 상태인 것으로 판단하는 단계; 및

   d) 판단되는 상기 무감지 상태를 외부로 표출하는 단계

   를 포함하는 안티 마스킹 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 c) 단계는,

   제1 윈도우의 수신신호의 전력에 대한 역수를 구하고, 상기 역수를 선행 윈도우와 상대적 전력 값을 이용한 하나의 임계치와 비교하여 상기 임계치를 초과하는 경우 무감지 발생을 검출하는 단계;

   상기 무감지 발생에 따른 카운터를 개시하는 단계; 및

   무감지가 발생된 상기 제1 윈도우의 상기 수신신호 전력이 제2 윈도우의 카운터 종료시까지 동일하게 유지되는 것을 확인하면 무감지 발생 이벤트를 생성하는 단계;

   를 포함하는 안티 마스킹 방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 d) 단계는,

   시각 및 청각적 표출 수단에 의해 외부로 표출하고, 상기 무감지 발생 이벤트를 정보화하여 미리 설정된 관리자 혹은 유관 시스템으로 전송하며,

   상기 임계치는 금속 물질에 의한 무감지 발생여부를 검출하는 제1 임계치와 비금속 물질에 의한 무감지 발생여부를 검출하는 제2 임계치 중 하나인 것을 특징으로 하는 안티 마스킹 방법.
4. 감지영역에 시설되어 무선신호를 방사하고 물리적으로 반사되어 수신되는 수신신호를 통해 침입 목표물을 감시하는 센서부; 및

   상기 수신 신호에 대하여 시간에 따라 구분되는 복수의 윈도우 구간을 각각 적용하고, 각 윈도우 구간에서 검출되는 수신신호의 전력이 해당 윈도우 구간에 대하여 미리 설정된 기준치를 초과하는지를 검출하며, 상기 복수의 윈도우 구간마다 연속적으로 해당 수신 신호의 전력이 설정된 기준치를 초과하는 것으로 검출되면 상기 무선 센서가 무감지 상태인 것으로 판단하는 안티 마스킹 장치

   를 포함하는 안티 마스킹 시스템.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 센서부는,

   소스 신호를 이용하여 상기 무선신호를 생성하는 신호 생성부;

   상기 무선신호를 상기 감지영역으로 방사하는 신호 전송부;

   안테나를 통해 상기 수신신호를 수신하고 외부 연동장치와의 통신을 수행하 는 신호 수신부;

   상기 반사되어 되돌아오는 상기 수신신호를 수신하기 위하여 상기 신호 수신부의 동작을 지연시키는 신호 지연부; 및

   상기 수신신호를 디지털 신호 처리하여 수신신호 전력 및 수신시간을 파악하여 목표물의 감지, 거리 및 크기 중 적어도 하나를 산출하는 신호 처리부

   를 포함하는 안티 마스킹 시스템.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 신호 처리부는,

   파악된 상기 수신신호 전력 및 수신시간을 상기 안티 마스킹 장치에 전달하는 것을 특징으로 하는 안티 마스킹 시스템.
7. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 안티 마스킹 장치는,

   제1 윈도우(선행 윈도우)의 수신신호 전력과 제2 윈도우(후위 윈도우)의 수신신호 전력을 미리 설정된 기준 임계치와 비교하여 무감지 발생여부를 검출하는 무감지 검출부;

   상기 무감지가 발생된 제1 윈도우의 상기 수신신호 전력이 제2 윈도우에 동일하게 유지되는 것을 파악하여 무감지 발생 이벤트를 생성하는 제어부; 및

   상기 무감지 발생 이벤트에 따라 무감지 상태를 알리는 경보를 외부로 표출 하고, 미리 설정된 유관 시스템으로 통보하는 무감지 알람부

   를 포함하는 안티 마스킹 시스템.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 무감지 검출부는,

   금속 물질에 의한 무감지 발생여부를 검출하는 제1 임계치와 비금속 물질에 의한 무감지 발생여부를 검출하는 제2 임계치를 포함하는 것을 특징으로 하는 안티 마스킹 시스템.
9. 제 7 항에 있어서,

   상기 무감지 검출부는,

   각 윈도우의 수신신호 전력의 역수를 구하고, 상기 역수를 상대적 전력 값을이용한 하나의 임계치와 비교하여 무감지 발생여부를 검출하는 것을 특징으로 하는 안티 마스킹 시스템.
10. 제 7 항에 있어서,

    상기 무감지 검출부는,

    상기 무감지 발생시 피크 값을 발생하여 상기 제어부로 전달하는 것을 특징으로 하는 안티 마스킹 시스템.

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