KR101373482B1 - Sensor node device and system for tracking objects - Google Patents

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Abstract

이동하는 대상체의 특징을 식별하여 이동경로를 추적하기 위한 센서노드장치 및 시스템이 제공된다. 본 발명의 센서노드장치는 대상체의 거리를 측정하기 위한 거리측정부와, 대상체의 형태를 판별하기 위한 대상체 판별부와, 상기 거리측정부와 상기 대상체 판별부에서 측정한 데이터를 통신망을 통해 외부로 전송하기 위한 통신부를 포함한다. 대상체 판별부는 상하로 배치된 적어도 2개의 적외선 센서와 상하로 장착된 적어도 2개의 프레넬 렌즈를 포함한다. 본 발명에 따르면, 간단한 구성으로도 대상체를 식별하여 추적할 수 있으므로, 시스템 구현 및 유지 비용이 저렴하다. 또한, 간단한 구성으로도 추적이 필요없는 애완견 등의 물체를 식별할 수 있으므로 대상체 추적 정확성을 높일 수 있다.A sensor node device and system for identifying a feature of a moving object to track a movement path is provided. The sensor node device of the present invention includes a distance measuring unit for measuring a distance of an object, an object discriminating unit for determining a shape of an object, and data measured by the distance measuring unit and the object determining unit to the outside through a communication network. It includes a communication unit for transmitting. The object determining unit includes at least two infrared sensors disposed up and down and at least two Fresnel lenses mounted up and down. According to the present invention, since the object can be identified and tracked even with a simple configuration, the system implementation and maintenance cost is low. In addition, even with a simple configuration, it is possible to identify objects such as pet dogs that do not require tracking, thereby increasing object tracking accuracy.

Description

대상체 추적을 위한 센서노드장치 및 시스템 {Sensor node device and system for tracking objects}Sensor node device and system for tracking objects

본 발명은 대상체 추적을 위한 센서노드장치 및 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 이동하는 대상체의 특징을 식별하여 이동경로를 추적하기 위한 센서노드장치 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a sensor node apparatus and system for tracking an object, and more particularly, to a sensor node apparatus and system for tracking the movement path by identifying the characteristics of the moving object.

최근 유비쿼터스 컴퓨팅과 무선 센서네트워크 환경을 결합하여 새로운 서비스들을 개발하려는 노력이 진행중이며 이에 관련된 기술의 중요성도 급증하고 있다. 특히 기존의 보안감시 시스템을 보다 지능적인 시스템으로 발전시키려는 연구가 진행중에 있다. Recently, efforts are being made to develop new services by combining ubiquitous computing and wireless sensor network environments, and the importance of related technologies is rapidly increasing. In particular, research is underway to develop existing security surveillance systems into more intelligent systems.

기존의 보안감시 시스템은 CCTV에 의존적인 경우가 많았고, CCTV 설치가 되어있는 지역의 범죄 발생률은 감소하였지만 CCTV가 설치되어 있지 않은 지역의 범죄 발생률은 감소하지 못하는 추세이다. CCTV 설치로 인한 효과는 범죄의 예방도 있지만 범죄 발생 후의 범인 검거에 효과가 더 높다. 모든 지역에 CCTV를 설치함으로써 범죄 발생률을 줄일수 있겠지만 모든지역에 CCTV를 설치한다는 것은 설치비용등의 문제로 인하여 현실적으로 불가능할 수밖에 없다. 또 CCTV를 설치하더라도 범죄의 초기대응을 위하여 모니터링 관리자가 항시 대기하여야 한다는 문제도 있다. Existing security surveillance systems are often dependent on CCTVs, and crime rates in areas where CCTVs are installed have decreased, but crime rates in areas without CCTVs have not decreased. The effect of the CCTV installation is to prevent crime, but it is more effective for arresting criminals. Installing CCTVs in all areas will reduce crime rates, but installing CCTVs in all areas is practically impossible due to installation costs. In addition, even if CCTV is installed, there is a problem that the monitoring manager should always wait for the initial response of the crime.

한편, 보안감시 시스템에서는 감시 대상의 위치를 판별하는 기술이 중요하다. 대체로 대상의 추적과 감시를 CCTV를 이용하여 처리하거나 또는 사용자가 RFID 태그(Tag)를 소지하여 위치를 추적하는 방식이 주를 이루고 있다. 하지만 보안상황이 필요한 공간이나 또는 개인의 프라이버시가 지켜져야 하는 공간의 경우에는 CCTV의 설치가 불가능하고 또한 광량의 부족이나 CCTV의 감시 범위의 사각지대의 존재로 추적대상을 감지하지 못하는 경우가 발생한다. 또한 태그를 사용한 위치추적의 사례에서는 허가되지 않은 사용자 또는 고의 혹은 실수로 태그를 소지하지 않는다면 그 대상은 추적이 불가능하다.On the other hand, the technology for determining the position of the monitoring target is important in the security surveillance system. In general, the tracking and monitoring of the target using CCTV or the user to carry the RFID tag (Tag) to track the location is the main. However, in the case of a space that requires a security situation or a space where personal privacy is to be maintained, CCTV cannot be installed and a trace object cannot be detected due to a lack of light or a blind spot in the surveillance range of the CCTV. . Also, in the case of location tracking using a tag, the object cannot be tracked unless an unauthorized user or a tag is intentionally or inadvertently possessed.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로서, CCTV를 설치할 수 없는 장소에 설치되어 대상체를 식별하고 추적할 수 있는 센서노드장치 및 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명은 또한 저렴하면서도 효과적으로 대상체를 식별하고 추적할 수 있는 대상체 추적을 위한 센서노드장치 및 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made in view of this point, and an object of the present invention is to provide a sensor node device and a system that can be installed in a place where CCTV cannot be installed and can identify and track an object. It is another object of the present invention to provide a sensor node device and a system for tracking an object, which can inexpensively and effectively identify and track an object.

본 발명의 센서노드장치는 대상체의 거리를 측정하기 위한 거리측정부와, 대상체의 형태를 판별하기 위한 대상체 판별부와, 상기 거리측정부와 상기 대상체 판별부에서 측정한 데이터를 통신망을 통해 외부로 전송하기 위한 통신부를 포함한다. 대상체 판별부는 상하로 배치된 적어도 2개의 적외선 센서와 상하로 장착된 적어도 2개의 프레넬 렌즈를 포함한다. The sensor node device of the present invention includes a distance measuring unit for measuring a distance of an object, an object discriminating unit for determining a shape of an object, and data measured by the distance measuring unit and the object determining unit to the outside through a communication network. It includes a communication unit for transmitting. The object determining unit includes at least two infrared sensors disposed up and down and at least two Fresnel lenses mounted up and down.

대상체 판별부는 다수의 적외선 센서와 다수의 프레넬 렌즈를 포함하며, 바람직하게는 대상체 판별부는 상하로 배치된 적어도 2개의 적외선 센서와 상하로 장착된 적어도 2개의 프레넬 렌즈를 포함한다. 또한, 상부에 장착된 프레넬 렌즈는 상향으로, 상기 하부에 장착된 프레넬 렌즈는 하향으로 장착되는 것이 바람직하다.The object discrimination unit includes a plurality of infrared sensors and a plurality of Fresnel lenses, and preferably, the object discrimination unit includes at least two infrared sensors arranged up and down and at least two Fresnel lenses mounted up and down. In addition, the Fresnel lens mounted on the upper portion is preferably upward, the Fresnel lens mounted on the lower portion is preferably mounted downward.

거리측정부는 적외선을 방출하는 적외선 발광소자와, 수광소자, 수광소자에서 출력되는 전기적 신호를 증폭하기 위한 증폭기를 포함한다. 또한, 수광소자의 출력신호를 보정하기 위한 신호처리수단이 더 포함될 수 있다. 신호처리수단은 라그랑제 보간법(Lagrange Interpolation)을 사용하여 수광소자의 출력신호를 보정할 수 있다. 거리측정부는 평상시에는 슬립상태로 있다가 상기 대상체 판별부에서 물체가 감지되면 슬립상태에서 벗어나는 것이 바람직하다.The distance measuring unit includes an infrared light emitting device for emitting infrared rays, a light receiving device, and an amplifier for amplifying an electrical signal output from the light receiving device. In addition, signal processing means for correcting the output signal of the light receiving element may be further included. The signal processing means may correct the output signal of the light receiving element by using Lagrange Interpolation. The distance measuring unit is normally in a sleep state, and when the object is detected by the object discriminating unit, it is preferable to be out of the sleep state.

본 발명의 대상체 추적 시스템은 이러한 구성을 갖는 다수의 센서노드장치와, 이들 센서노드장치로부터의 데이터로부터 대상체의 위치를 파악하는 중앙처리장치를 포함한다. The object tracking system of the present invention includes a plurality of sensor node devices having such a configuration, and a central processing unit for identifying the position of the object from data from these sensor node devices.

본 발명에 따르면, 간단한 구성으로도 대상체를 식별하여 추적할 수 있으므로, 시스템 구현 및 유지 비용이 저렴하다. 또한, 간단한 구성으로도 추적이 필요없는 애완견 등의 물체를 식별할 수 있으므로 대상체 추적 정확성을 높일 수 있다.According to the present invention, since the object can be identified and tracked even with a simple configuration, the system implementation and maintenance cost is low. In addition, even with a simple configuration, it is possible to identify objects such as pet dogs that do not require tracking, thereby increasing object tracking accuracy.

도 1은 본 발명의 대상체 추적 시스템의 구성을 보여주는 도면이다.
도 2는 센서노드장치의 내부 구성을 보여주는 블록도이다.
도 3은 거리측정부의 내부 구성을 보여주는 블록도이다.
도 4는 PSD 센서의 거리별 전압변화를 보여주는 그래프이다.
도 5는 대상체 판별부의 내부 구성을 보여주는 블록도이다.
도 6은 프레넬 렌즈의 구성에 의해 추적대상체를 판별하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 프레넬 렌즈의 성능 조정을 통하여 근거리 및 원거리의 감시 범위를 조정하는 모습을 보여주는 도면이다.1 is a view showing the configuration of the object tracking system of the present invention.
2 is a block diagram showing an internal configuration of a sensor node device.
3 is a block diagram showing an internal configuration of a distance measuring unit.
Figure 4 is a graph showing the change in voltage of the PSD sensor for each distance.
5 is a block diagram illustrating an internal configuration of an object determining unit.
6 is a view for explaining the principle of discriminating the tracking object by the configuration of the Fresnel lens.
7A and 7B are views illustrating a method of adjusting the monitoring range of the near and far distances by adjusting the performance of the Fresnel lens.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 대상체 추적 시스템의 구성을 보여주는 도면이다. 대상체를 추적하기 위한 장소에는 다수의 센서노드장치(100a, 100b, 100c, 100d, 100e, 100f)가 설치되어 있다. 센서노드장치들(100a, 100b, 100c, 100d, 100e, 100f)은 바람직하게는 메쉬 네트워크(Mesh network)를 형성하며, 이를 통하여 중앙처리장치(200)와 무선으로 통신한다. 각 센서노드장치에는 예를 들면 4 미터 간격으로 대상체의 이동 가능한 통로를 따라 배치되며, 대상체를 판별하고 거리를 측정할 수 있는 센서가 설치되어 있어서, 센서에 의해 감지된 신호를 중앙처리장치(200)로 전송한다. 중앙처리장치(200)는 각 센서노드장치로부터 수신한 신호들을 처리하여 대상체를 추적하게 된다.1 is a view showing the configuration of the object tracking system of the present invention. A plurality of sensor node devices 100a, 100b, 100c, 100d, 100e, and 100f are installed at a place for tracking an object. The sensor node devices 100a, 100b, 100c, 100d, 100e, and 100f preferably form a mesh network, which communicates wirelessly with the central processing unit 200. Each sensor node device is disposed along the movable passage of the object at an interval of 4 meters, for example, and a sensor is provided to determine the object and measure the distance, so that the signal sensed by the sensor is processed by the central processing unit 200. To send). The CPU 200 tracks an object by processing signals received from each sensor node device.

도 2는 센서노드장치(100)의 내부 구성을 보여주는 블록도이다. 센서노드장치(100)는 대상체까지의 거리를 측정하는 거리측정부(120), 대상체의 물체 형상을 판별하기 위한 대상체 판별부(130), 그리고 측정된 데이터를 중앙처리장치(200)로 전송하기 위한 통신부(110)를 구비한다.2 is a block diagram showing the internal configuration of the sensor node device 100. The sensor node device 100 transmits the distance measuring unit 120 to measure the distance to the object, the object determining unit 130 to determine the object shape of the object, and the measured data to the CPU 200. It is provided with a communication unit 110 for.

통신부(110)는 예를 들면 지그비(Zigbee) 통신방식을 사용하여 중앙처리장치(200)와 데이터를 주고 받는다. 지그비는 센서 네트워크 환경에서 각 센서노드 간의 수집된 정보의 데이터 전송을 위한 무선 센서 네트워크의 대표적 기술 중 하나이다. 지그비는 2003년 IEEE 802.15.4 위원회에서 표준화된 PHY/MAC 층을 기반으로 상위 프로토콜 및 애플리케이션을 규격화한 기술이며, 전력소모를 최대한 낮출 수 있도록 설계되어 무선 센서네트워크의 특징 중 하나인 소형의 경량화 센서노드에서도 장시간 동안 전력을 공급할 수 있다. 또한 WPAN(Wireless Personal Area Network)의 국제 표준으로 구조가 간단하여 설계과 쉽고, 크기가 작으며 개발 비용이 적어 센서네트워크 환경에서의 효율적인 네트워킹의 설계가 가능하다.The communication unit 110 exchanges data with the CPU 200 using, for example, a Zigbee communication method. Zigbee is one of the representative technologies of wireless sensor network for data transmission of collected information between each sensor node in sensor network environment. Zigbee is a technology that standardized higher protocols and applications based on the PHY / MAC layer standardized by the IEEE 802.15.4 committee in 2003, and is designed to reduce power consumption as much as possible. Nodes can also be powered for extended periods of time. In addition, the WPAN (Wireless Personal Area Network) is an international standard that is simple in design, easy to design, small in size, and low in development cost, enabling efficient network design in a sensor network environment.

거리측정부(120)는 도 3에 도시한 것처럼, 적외선 광 또는 레이저광을 방출하는 발광수단(123), 물체에 반사되어 들어오는 빛을 감지하여 전기적 신호로 변환하기 위한 수광수단(122), 발광수단(123) 및 수광수단(122)의 발광 및 수광을 제어하고 감지된 신호를 처리하여 신호출력수단(124)을 통해 외부로 출력하기 위한 신호처리수단(121)을 구비한다. 또한, 수광소자에서 출력되는 전기적 신호를 증폭하기 위한 증폭기를 포함할 수 있다. 한편, 실시예에 따라서는 감지된 신호를 출력하는 대신에, 신호처리수단(121)에서 감지된 신호로부터 대상체까지의 거리를 계산한 후에, 계산된 거리값을 출력하도록 구성하는 것도 가능하다. The distance measuring unit 120, as shown in Figure 3, the light emitting means for emitting infrared light or laser light 123, the light receiving means 122 for detecting and converting the light reflected from the object into an electrical signal, light emission And a signal processing means 121 for controlling the light emission and the light reception of the means 123 and the light receiving means 122 and processing the sensed signal and outputting the signal to the outside through the signal output means 124. In addition, it may include an amplifier for amplifying the electrical signal output from the light receiving element. Meanwhile, according to the exemplary embodiment, instead of outputting the sensed signal, the signal processing means 121 may calculate the distance from the detected signal to the object and then output the calculated distance value.

본 발명의 일 실시예에서는 거리를 측정하기 위한 센서로서 PSD(Position Sensitive Detector) 센서가 사용될 수 있다. PSD 센서는 적외선 또는 레이저 광선을 쏘아서 반사되는 빛의 각도를 수광부에서 측정하여 그 거리를 측정한다. 물체의 표면에서 반사되어 돌아오는 빛은 물체와의 거리에 따라서 반사되는 각도가 다르므로(가까울 수록 각도가 커지므로), 반사각으로부터 거리를 측정하는 것이다.In one embodiment of the present invention, a position sensitive detector (PSD) sensor may be used as a sensor for measuring a distance. The PSD sensor measures the distance of the reflected light by shooting an infrared ray or a laser beam at the light receiving unit. The reflected light from the surface of the object is measured by the distance from the reflected angle because the reflected angle is different depending on the distance to the object (the closer the angle is).

도 4는 PSD 센서의 거리별 전압변화를 보여주는 그래프이다. 도 4는 흰 종이 및 회색 종이에 대해서 PSD 센서를 사용하여 측정한 거리별 전압변화에 대한 그래프이다. Figure 4 is a graph showing the change in voltage of the PSD sensor for each distance. Figure 4 is a graph of the voltage change by distance measured using a PSD sensor for white paper and gray paper.

이와 같이 센서 출력이 비선형적 특징을 갖는 경우에는 각 구간별 분해능을 정확히 구하기가 어렵기 때문에 라그랑제 보간법을 통하여 전압출력값에 따른 거리값을 추정하고 보완하여 데이터의 정확도를 향상시킬 수 있다.
As described above, when the sensor output has a nonlinear characteristic, it is difficult to accurately determine the resolution for each section. Thus, the Lagrangian interpolation method can estimate and compensate the distance value according to the voltage output value and improve the accuracy of the data.

Figure 112012052087054-pat00001
Figure 112012052087054-pat00001

수학식 1의 식 ①은 그래프 상의 점들을 나타내며, xn은 n번째 점의 거리값, yn은 n번째 점의 출력전압값을 나타낸다. 이들 점을 지나는 n차 이하의 다항식 f(x)는 식 ②와 같이 표현되며 이를 라그랑제 보간법(Lagrange Interpolation)이라 명명한다. PSD센서의 출력전압값은 그 간격이 일정하지 않아 인식할 수 있는 구간이 몇 개 없기에 전개식 ③을 통해 2개의 출력값 사이의 데이터를 추정하여 구간별 데이터값을 추정할 수 있다. Equation 1 of Equation 1 represents points on the graph, x n represents a distance value of the n th point, and y n represents an output voltage value of the n th point. The polynomial f (x) below the nth order passing through these points is expressed as Equation (2), which is called Lagrange Interpolation. Since the output voltage value of the PSD sensor is not constant and there are few sections that can be recognized, the data value of each section can be estimated by estimating the data between the two output values through the development equation ③.

Figure 112012052087054-pat00002
Figure 112012052087054-pat00002

표 1은 PSD 센서를 통해 30cm 구간마다 대상체를 측정하여 출력된 실측 전압값 및 그에 대한 보정된 값을 보여주는 표이다. 실험에 사용된 PSD 센서의 최대 감지 거리는 5m이고 실제 실험에서 각 노드장치들을 설치한 구간은 4m이므로, 4m 이상의 거리에서 수집된 전압값은 실제 사용을 위한 보정을 하지 않았다. Table 1 is a table showing measured voltage values and corrected values measured by outputting an object every 30 cm through a PSD sensor. Since the maximum sensing distance of the PSD sensor used in the experiment was 5m and the interval where each node device was installed in the actual experiment was 4m, the voltage value collected at a distance of 4m or more was not corrected for actual use.

라그랑제 보간법은 거리측정부(120)에서 실측전압값에 대해서 직접 적용할 수도 있고, 또는 거리측정부(120)가 실측전압값을 중앙처리장치(200)로 전송하면 중앙처리장치(200)에서 라그랑제 보간법을 적용하도록 구성할 수도 있다.
The Lagrangian interpolation method may be directly applied to the measured voltage value in the distance measuring unit 120, or when the distance measuring unit 120 transmits the measured voltage value to the central processing unit 200, the central processing unit 200. It can also be configured to apply Lagrangian interpolation.

대상체 판별부(130)는 다수의 물체감지센서를 사용하여 대상체의 형상을 판별한다. 도 5에 대상체 판별부의 내부 구성이 도시되어 있다.The object determining unit 130 determines the shape of the object using a plurality of object detection sensors. 5 shows an internal configuration of the object discriminating unit.

본 발명의 대상체 판별부(130)는 PIR 센서(열선감지기)를 사용하여 구현할 수 있다. 대상체 판별부(130)에는 적어도 2개의 적외선 센서(132a, 132b)가 마련된다. 각 센서의 앞에는 프레넬 렌즈(Fresnel Lens)(133a, 133b)가 조립된다. The object discrimination unit 130 of the present invention may be implemented using a PIR sensor (heat detector). The object determining unit 130 is provided with at least two infrared sensors 132a and 132b. Fresnel lenses 133a and 133b are assembled in front of each sensor.

프레넬 렌즈(133a, 133b)는 집광 렌즈의 하나로서 볼록 렌즈처럼 빛을 모아주는 역할을 하면서도 두께는 줄인 렌즈이다. 두께를 줄여도 볼록 렌즈와 같은 역할을 할 수 있는 이유는 몇 개의 띠 모양으로 나누어 각 띠에 프리즘작용을 가지게 하여 수차(收差)를 작게 했기 때문이다. 또한 빛을 한 곳에 모으기 위하여 표면에 수많은 동심원의 홈이 마련되어 있으며, 이 홈에 따라 굴절률이 조절되어 빛이 한 곳에 집중된다.Fresnel lenses (133a, 133b) is one of the condensing lens is a lens that reduces the thickness while serving to collect light like a convex lens. The reason why it can act as a convex lens even if the thickness is reduced is that the aberration is reduced by dividing into a few bands so that each band has a prism action. In addition, a number of concentric grooves are provided on the surface to collect light in one place, and the refractive index is adjusted according to this groove to concentrate the light in one place.

제1프레넬 렌즈(133a)는 센서노드장치(100)의 상단에, 제2프레넬 렌즈(133b)는 센서노드장치(100)의 하단에 장착하는 것이 바람직하다. 또한, 상단에 장착된 렌즈는 약간 상향(예를 들면, 15도 상향)으로, 하단에 장착된 렌즈는 약간 하향(예를 들면, 15도 하향)으로 장착되는 것이 바람직하다. 한편, 센서노드장치(100)가 장착되는 높이에 따라서 각 렌즈의 장착 각도는 적절하게 조절할 수 있다. The first Fresnel lens 133a is preferably mounted on the upper end of the sensor node device 100, and the second Fresnel lens 133b is mounted on the lower end of the sensor node device 100. In addition, it is preferable that the lens mounted at the top is mounted slightly upward (for example, 15 degrees upward), and the lens mounted at the bottom is mounted slightly downward (for example, 15 degrees downward). Meanwhile, the mounting angle of each lens may be appropriately adjusted according to the height at which the sensor node device 100 is mounted.

이와 같이 프레넬 렌즈를 상하로 장착하고 각각 상향 및 하향으로 구성하면, 도 6에서 볼 수 있는 것처럼, 사람의 경우에는 제1센서(132a)와 제2센서(132b)에서 모두 감지되지만, 애완견이나 조류와 같은 경우에는 제1센서(132a) 또는 제2센서(132b) 중의 어느 하나에서만 감지가 되므로, 대상체가 추적대상인지, 즉 사람인지, 아니면 추적대상이 아닌지를 판별할 수 있다.When the Fresnel lens is mounted up and down and configured upward and downward, as shown in FIG. 6, in the case of humans, both the first sensor 132a and the second sensor 132b are detected, In the case of a bird, since only one of the first sensor 132a or the second sensor 132b is detected, it is possible to determine whether the object is a tracking object, that is, a person or not a tracking object.

또한, 도 7a 및 도 7b에 도시한 것처럼, 프레넬 렌즈의 성능 조정을 통하여 근거리 및 원거리의 감시 범위를 조정할 수도 있다.In addition, as shown in FIGS. 7A and 7B, the near and far monitoring ranges can be adjusted by adjusting the performance of the Fresnel lens.

제어수단(131)은 두 센서(132a, 132b)로부터의 출력전압으로부터 물체 감지 여부를 판단하고 그에 따른 신호를 출력한다. 한편, 실시예에 따라서는 두 센서(132a, 132b)로부터의 출력전압에 대해서 간단한 신호처리(평활화 등)를 행한 후에 신호출력수단(134)을 통해 출력하고, 이를 중앙처리장치(200)로 전송하여 중앙처리장치(200)에서 물체를 판별하도록 구성할 수도 있다.The control means 131 determines whether the object is detected from the output voltages from the two sensors 132a and 132b and outputs a signal accordingly. On the other hand, according to the embodiment, after performing simple signal processing (smoothing) on the output voltages from the two sensors 132a and 132b, the signal is output through the signal output means 134 and transmitted to the central processing unit 200. It may be configured to determine the object in the central processing unit (200).

한편, 대상체 판별부(130)에 의해 대상체가 추적대상이라고 판별된 경우에만 거리측정부(120)가 동작하도록 구성하는 것이 바람직하다. 즉, 평상시에 거리측정부(120)는 슬립 상태로 있다가, 대상체 판별부(130)에 의해 추적 대상인 대상체가 감지되면 슬립 상태에서 벗어나서 대상체의 거리를 측정한다.Meanwhile, the distance measuring unit 120 may be configured to operate only when the object is determined to be the tracking target by the object determining unit 130. That is, the distance measuring unit 120 is normally in a sleep state, and when the object to be tracked is detected by the object determining unit 130, the distance measuring unit 120 exits the sleep state and measures the distance of the object.

도 3 및 도 4에서는 거리측정부(120)와 대상체 판별부(130)에 각각 신호처리수단(121)과 제어수단(131)이 마련되는 것으로 도시하였으나, 하나의 제어수단으로 거리측정부(120)와 대상체 판별부(130)에서의 신호처리 및 제어동작을 수행하도록 구성하는 것도 가능하다.
In FIGS. 3 and 4, although the signal processing unit 121 and the control unit 131 are provided in the distance measuring unit 120 and the object discriminating unit 130, respectively, the distance measuring unit 120 is used as one control unit. ) And the object determination unit 130 may be configured to perform signal processing and control operations.

중앙처리장치(200)는 각 센서노드장치(100)로부터 데이터를 수신하기 위한 통신부와, 통신부로부터 데이터를 수신하여 처리하여 대상체의 위치를 판별하는 제어부를 구비한다. The CPU 200 includes a communication unit for receiving data from each sensor node device 100, and a controller for receiving and processing data from the communication unit to determine a position of an object.

센서노드장치(100)는 대상체 판별부(130)의 대상체 판별 여부에 관계 없이 일정 시간마다 중앙처리장치(200)로 데이터를 전송한다. 또는, 대상체가 감지될 때만 데이터를 전송하도록 구성하고, 대상체가 감지되지 않았을 때에는 다른 센서노드장치로부터의 데이터를 전달하기만 하도록 구성하는 것도 가능하다. 센서노드장치(100)는 멀티 홉 라우팅 기법을 이용하여 데이터를 전송할 수 있다. 또한, 전송되는 데이터는 패킷 형태인 것이 바람직하다.The sensor node apparatus 100 transmits data to the CPU 200 at a predetermined time regardless of whether the object discriminating unit 130 determines the object. Alternatively, it may be configured to transmit data only when the object is detected, and only to transmit data from another sensor node device when the object is not detected. The sensor node device 100 may transmit data using a multi-hop routing technique. In addition, the data to be transmitted is preferably in the form of a packet.

대상체 판별부(130)로부터의 측정신호로부터 대상체가 감지되었다고 판단되면 중앙처리장치(200)는 각 센서노드장치(100)의 거리측정부(120)를 슬립상태에서 벗어나도록 하는 명령을 각 센서노드장치(100)로 전송한다. 그러면, 각 센서노드장치(100)의 거리측정부(120)가 슬립상태에서 벗어나서 대상체와의 거리에 따른 전압값을 측정하여 중앙처리장치(200)로 전송한다. If it is determined that the object is detected from the measurement signal from the object determining unit 130, the central processing unit 200 commands a command to release the distance measuring unit 120 of each sensor node device 100 from the sleep state. To the device 100. Then, the distance measuring unit 120 of each sensor node device 100 is released from the sleep state to measure the voltage value according to the distance to the object and transmits to the central processing unit 200.

중앙처리장치(200)는 다수의 센서노드장치(100)로부터의 거리값으로부터 대상체의 위치를 판별한다. 대상체의 위치는 삼변측량법(Trilateration)에 의해 계산할 수 있다. 또한, 실시예에 따라서는 중앙처리장치(200)에서 센서노드장치(100)로부터의 거리값에 라그랑제 보간법을 적용하여 측정 데이터를 보정할 수도 있다.The CPU 200 determines the position of the object from distance values from the plurality of sensor node devices 100. The position of the subject can be calculated by trilateration. In some embodiments, the LaGrange interpolation method may be applied to the distance value from the sensor node device 100 in the CPU 200 to correct the measured data.

실시예에 따라서는, 대상체 판별부(130)에서 대상체가 감지되면 센서노드장치(100)가 자동으로 거리측정부(120)를 슬립상태에서 벗어나도록 하는 것도 가능하다. 이 경우에도, 인접 센서노드장치(100)의 거리측정부(120)도 슬립 상태에서 벗어나도록 하기 위하여 중앙처리장치(200)가 다른 센서노드장치(100)로 슬립 상태에서 벗어나라는 명령을 전송할 수 있다. 또는, 침입상황을 인식한 센서노드장치(100)가 데이터를 중앙처리장치(200)로 전송할 때 인접노드들에게 브로드캐스팅을 할 수 있도록 하기 위하여 센서 네트워크를 메쉬 네트워크(mesh network)로 구성하는 것이 바람직하다. 메시 네트워크를 사용하면 주변 노드들과의 시간동기화를 프로그래밍할 필요가 없고, 슬립 시간에 자동으로 동기화하도록 설계할 수 있다.
In some embodiments, when the object is detected by the object determining unit 130, the sensor node device 100 may automatically move the distance measuring unit 120 out of the sleep state. Even in this case, in order for the distance measuring unit 120 of the adjacent sensor node apparatus 100 to also be released from the sleep state, the central processing unit 200 may transmit a command to leave the sleep state to the other sensor node apparatus 100. have. Alternatively, when the sensor node device 100 that recognizes the intrusion situation transmits data to the central processing unit 200, the sensor network may be configured as a mesh network in order to broadcast to neighbor nodes. desirable. The mesh network eliminates the need to program time synchronization with neighboring nodes and can be designed to automatically synchronize at sleep time.

이상, 본 발명을 몇가지 예를 들어 설명하였으나, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. That is, within the scope of the present invention, all of the components may be selectively coupled to one or more of them.

또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. Furthermore, the terms "comprises", "comprising", or "having" described above mean that a component can be implanted unless otherwise specifically stated, But should be construed as including other elements.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

100 센서노드장치, 110 통신부,
120 거리측정부, 130 대상체 판별부,
200 중앙처리장치.100 sensor node device, 110 communication unit,
120 distance measuring unit, 130 object discrimination unit,
200 central processing unit.

Claims (11)

대상체의 거리를 측정하기 위한 거리측정부와,
다수의 적외선 센서와 다수의 프레넬 렌즈를 포함하며, 대상체의 형태를 판별하기 위한 대상체 판별부와,
상기 거리측정부와 상기 대상체 판별부에서 측정한 데이터를 통신망을 통해 외부로 전송하기 위한 통신부
를 포함하는 센서노드장치.Distance measuring unit for measuring the distance of the object,
An object discriminating unit including a plurality of infrared sensors and a plurality of Fresnel lenses, and determining a shape of the object;
Communication unit for transmitting the data measured by the distance measuring unit and the object determination unit to the outside through a communication network
Sensor node device comprising a. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 대상체 판별부는 상하로 배치된 적어도 2개의 적외선 센서와 상하로 장착된 적어도 2개의 프레넬 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서노드장치.The method of claim 1,
The object determining unit includes at least two infrared sensors arranged up and down and at least two Fresnel lenses mounted up and down. 제3항에 있어서,
상부에 장착된 상기 프레넬 렌즈는 상향으로, 하부에 장착된 상기 프레넬 렌즈는 하향으로 장착되는 것을 특징으로 하는 센서노드장치.The method of claim 3,
The Fresnel lens mounted on the upper side, the Fresnel lens mounted on the lower side, characterized in that the sensor node is mounted downward. 제1항에 있어서,
상기 거리측정부는 적외선을 방출하는 적외선 발광소자와, 수광소자, 수광소자에서 출력되는 전기적 신호를 증폭하기 위한 증폭기를 포함하는 센서노드장치.The method of claim 1,
And the distance measuring unit includes an infrared light emitting element emitting infrared rays, a light receiving element, and an amplifier for amplifying an electrical signal output from the light receiving element. 제5항에 있어서,
상기 거리측정부는 수광소자의 출력신호를 보정하기 위한 신호처리수단을 더 포함하는 센서노드장치.6. The method of claim 5,
The distance measuring unit further comprises a signal processing means for correcting the output signal of the light receiving element. 제6항에 있어서,
상기 신호처리수단은 라그랑제 보간법(Lagrange Interpolation)을 사용하여 수광소자의 출력신호를 보정하는 것을 특징으로 하는 센서노드장치.The method according to claim 6,
And said signal processing means corrects an output signal of a light receiving element using Lagrange Interpolation. 제1항에 있어서,
상기 거리측정부는 평상시에는 슬립상태로 있다가 상기 대상체 판별부에서 물체가 감지되면 슬립상태에서 벗어나는 것을 특징으로 하는 센서노드장치.The method of claim 1,
And the distance measuring unit is normally in a sleep state, and is released from a sleep state when an object is detected by the object discriminating unit. 대상체의 거리를 측정하기 위한 거리측정부와, 상하로 배치된 적어도 2개의 적외선 센서와 상하로 장착된 적어도 2개의 프레넬 렌즈를 포함하여 대상체의 형태를 판별하기 위한 대상체 판별부와, 상기 거리측정부와 상기 대상체 판별부에서 측정한 데이터를 통신망을 통해 외부로 전송하기 위한 통신부를 포함하는 다수의 센서노드장치와,
상기 센서노드장치와의 통신을 위한 통신부를 포함하며, 상기 다수의 센서노드장치로부터의 데이터로부터 대상체의 위치를 파악하는 중앙처리장치
를 구비하는 대상체 추적 시스템.An object discriminating unit for determining the shape of the object, including a distance measuring unit for measuring a distance of the object, at least two infrared sensors disposed up and down, and at least two Fresnel lenses mounted up and down, and the distance measuring unit And a plurality of sensor node devices including a communication unit for transmitting the data measured by the unit and the object determination unit to the outside through a communication network;
A central processing unit including a communication unit for communicating with the sensor node device, to determine the position of the object from the data from the plurality of sensor node devices
A subject tracking system having a. 제9항에 있어서, 상기 거리측정부는 평상시에는 슬립상태로 있다가 상기 대상체 판별부에서 물체가 감지되면 슬립상태에서 벗어나는 것을 특징으로 하는 대상체 추적 시스템.The object tracking system of claim 9, wherein the distance measuring unit is normally in a sleep state and is out of a sleep state when an object is detected by the object discriminating unit. 제10항에 있어서, 상부에 장착된 프레넬 렌즈는 상향으로, 하부에 장착된 프레넬 렌즈는 하향으로 장착되는 것을 특징으로 하는 대상체 추적 시스템.
The object tracking system of claim 10, wherein the upper Fresnel lens is mounted upward, and the lower Fresnel lens is mounted downward.
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