KR101507238B1 - Radar apparatus - Google Patents
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Abstract
레이더 장치가 개시된다. 본 발명의 레이더 장치는, 소정 물체가 가상펜스에 진입한 경우, 레퍼런스 신호와 현재 신호를 비교하여 그 차이에 따라 가상펜스에 대한 침입여부를 분석할 수 있다. A radar device is disclosed. The radar apparatus of the present invention can compare a reference signal with a current signal when a predetermined object enters a virtual fence and analyze whether or not the virtual fence is intruded according to the difference.
Description
본 발명은 보안 및 감시를 위한 레이더 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a radar device for security and surveillance.
일반적으로, 감시시장에서는, 낮은 가격의 카메라 및/또는 레이더와 같은 장치, 충분한 용량을 가지는 기억장치, 및 좀더 정교한 영상/신호 처리가 요구되고 있다.In general, in the surveillance market, devices such as low cost cameras and / or radars, storage devices with sufficient capacity, and more sophisticated video / signal processing are required.
지금까지, 어떠한 영역을 보호하는 경우, 해당 영역을 둘러싸는 울타리(fencing)와, 이 영역을 관찰하는 카메라를 설치하여, 보안인원이 모니터를 감시하고 해당 울타리를 순찰하는 방식의 기술이 사용되었다. 그러나, 이러한 방식은 사람에게 의존하는 것이어서 바람직하지 않으며, 또한 날씨가 나쁜 경우에는 침입자, 기물파손(vandalism) 및 절도 등으로부터 완벽하게 재산을 지킬 수 없는 문제점이 있다. 환경조건은 매우 달라질 수 있는 것이어서, 한사람의 감시자만으로는 실질적인 보안을 제공할 수 없으며, 추가적인 센서 없이 시스템이 믿을 수 없는 문제점이 있다. 또한, 이와 같은 방식은 매우 많은 시설이 요구되는 단점이 있다. 예를 들어, 어떤 센서는 움직임만을 검출하고, 정지한 물체는 검출하지 못한다. 따라서, 이와 같은 문제점을 해결하기 위해, 레이더(radar) 기반 감시 시스템이 개발되었다.Until now, in the case of protecting any area, a fencing surrounding the area and a camera for observing the area were installed, and a technique of security personnel monitoring the monitor and patrolling the fence was used. However, this method is not desirable because it relies on people, and when the weather is bad, there is a problem that the property can not be completely protected from intruders, vandalism and theft. Environmental conditions can be very different, so one person's supervisor can not provide real security, and there is an unreliable system without additional sensors. In addition, such a method has a drawback that a very large number of facilities are required. For example, some sensors only detect motion and not stationary objects. Therefore, in order to solve such a problem, a radar based surveillance system has been developed.
최근 레이더 기술은 주파수 변조된 신호를 연속적으로 방사하는 기술(Frequency Modulated Continuous Wave; FMCW)을 기반으로 한다. 펄스 도플러(Pulse Doppler; PD)와 같은 다른 기술에 비해 FMCW는 덜 복잡하고, 더 안전하며, 낮은 비용을 설치가 가능하다. 또한, FMCW는 알람을 잘못 출력하는 비율이 낮고, 바람에 날리는 물체(풀이나 잎)에 대해 알람을 출력할 가능성도 낮다. 또한, FMCW는 정적 및 동적 타겟을 효율적으로 검출하고, 느린 타겟을 놓치는 확률이 낮다.Recently, radar technology is based on frequency modulated continuous wave (FMCW) technology. Compared to other technologies such as Pulse Doppler (PD), FMCW is less complex, safer, and can be installed at lower cost. In addition, FMCW has a low rate of false alarms, and is less likely to output an alarm for wind-blown objects (grass or leaves). In addition, the FMCW efficiently detects static and dynamic targets and is less likely to miss slow targets.
FMCW 레이더는 RF(Radio Frequency) 신호를 연속적으로 출력한다는 점에서 종래 펄스 레이더 시스템과는 다르다. 따라서, 반사물체로의 비행시간은 정확히 측정될 수 없으며, 그 대신 FMCW 레이더는 선형으로 퍼지는 RF 신호를 방사한다. 수신된 신호는 방사된 신호와 혼합되고, 반사된 신호의 이동시간에 의해 따른 지연으로 인해, 주파수 차이가 저주파수 대역에서의 신호로써 감지될 수 있다.The FMCW radar differs from conventional pulse radar systems in that it outputs RF (Radio Frequency) signals continuously. Therefore, the flight time to the reflective object can not be accurately measured, and instead, the FMCW radar emits a linearly spreading RF signal. The received signal is mixed with the radiated signal and due to the delay due to the travel time of the reflected signal, the frequency difference can be sensed as a signal in the low frequency band.
FMCW 레이더 시스템은, 시스템 파라미터 감도(system parameter sensitivity)의 조절이 최적화되어야 하며, 민감도가 과하게 조정될 경우 잘못된 알람을 생성할 수 있고, 민감도가 낮게 조정될 경우에는 알람을 생성하여야 할 경우에도 알람이 생성되지 않는 문제점이 있다.
The FMCW radar system must be optimized for control of system parameter sensitivity, generate false alarms when sensitivity is over-tuned, and generate alarms if sensitivity is to be adjusted. There is no problem.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 레이더 기반 보안 또는 감시 시스템 동작에서 보안구역의 상태를 저장하고, 현재 상태와 원래 상태를 비교함으로써 주기적으로 및 연속적으로 보안구역을 체크하여 신호처리를 하는 레이더 장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a radar-based security or surveillance system, which stores the status of a security zone in a radar-based security or surveillance system operation, and periodically and continuously checks the security zone by comparing the current status and the original status, .
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 알람이 잘못 울리는 것을 방지하는 레이더 장치를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a radar device that prevents an alarm from being erroneously sounded.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 멀티미디어 지문 어플리케이션과 같이 신호를 미래의 검색 및 분석을 위한 데이터베이스로 사용할 수 있도록 디지털(바이너리) 형식으로 저장하는 레이더 장치를 제공하는 것이다.
It is another object of the present invention to provide a radar device, such as a multimedia fingerprint application, for storing a signal in a digital (binary) format for use as a database for future search and analysis.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 레이더 장치는, 안테나; 변조된 주파수를 가지는 송신신호를 생성하는 송신신호 생성부; 송신신호를 레이더파에 실어 상기 안테나를 통해 방사하여, 소정 커버리지 영역에 의해 결정되는 가상펜스를 형성하는 송신부; 상기 송신부가 방사한 레이더파가 타겟으로부터 반사된 경우, 반사된 레이더파를 상기 안테나를 통해 수신하여 수신신호를 생성하는 수신부; 수신신호를 송신신호와 혼합하여 비트신호를 생성하는 혼합부; 혼합부의 출력을 이용하여, 신호길이를 선택하여 이를 저장하고, 기본 거리 분해능을 결정는 후처리부; 소정 물체가 가상펜스에 진입한 경우, 레퍼런스 신호와 현재 신호를 비교하여 그 차이에 따라 가상펜스에 대한 침입여부를 분석하는 분석부; 및 상기 분석부의 분석결과를 디스플레이하는 디스플레이부를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a radar device including: an antenna; A transmission signal generator for generating a transmission signal having a modulated frequency; A transmitter for transmitting a transmission signal to a radar wave and radiating the radar wave through the antenna to form a virtual fence determined by a predetermined coverage area; A receiving unit for receiving the reflected radar wave through the antenna and generating a received signal when the radar wave radiated by the transmitting unit is reflected from the target; A mixing unit for mixing a reception signal with a transmission signal to generate a bit signal; A post-processing unit for selecting a signal length using the output of the mixing unit, storing the selected signal length, and determining a basic distance resolution; An analysis unit for comparing a reference signal with a current signal when an object enters the virtual fence and analyzing whether the virtual fence is intruded according to the difference; And a display unit for displaying an analysis result of the analysis unit.
본 발명의 일실시예에서, 상기 안테나는, 혼 안테나이고, 복수의 레이더 장치의 배치에 의해, 상기 커버리지 영역이 피쉬본 형상일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the antenna is a horn antenna, and the coverage area may be a fish-bone shape by arranging a plurality of radar devices.
본 발명의 일실시예에서, 상기 송신신호 생성부는, 시간에 따라 변화하는 주파수를 가지는 송신신호를 생성할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the transmission signal generator may generate a transmission signal having a frequency that varies with time.
본 발명의 일실시예에서, 상기 분석부는, 지각 해시(perceptual hash)를 이용하여 저장된 기준신호와 현재신호의 이미지에 대한 해시 비트를 출력하는 해시처리부; 및 상기 해시처리부가 출력하는 해시 비트를 해밍거리 알고리즘을 이용하여 비교하여, 침입자가 발생하였음을 검출하는 검출부를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the analysis unit may include a hash processing unit for outputting a hash bit for an image of a current signal and a stored reference signal using a perceptual hash; And a detector for comparing the hash bits outputted by the hash processing unit using a hamming distance algorithm to detect that an intruder has occurred.
본 발명의 일실시예에서, 상기 해시처리부는, 평균 및 큐빅 스플라인 근사를 이용하여 해시 비트를 결정할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the hash processing unit may determine the hash bit using the average and cubic spline approximation.
본 발명의 일실시예에서, 상기 검출부는, 침입자가 감시영역에 없는 경우의 레퍼런스 신호를 측정하여 이를 저장할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the detection unit may measure and store the reference signal when the intruder is not in the surveillance area.
본 발명의 일실시예에서, 상기 검출부는, 상기 레퍼런스 신호를 소정 샘플링 레이트로 연속적으로 측정되는 현재 신호와 비교할 수 있다.
In an embodiment of the present invention, the detector may compare the reference signal with a current signal that is continuously measured at a predetermined sampling rate.
상기와 같은 본 발명은, FMCW 방식의 레이더를 사용하여, 덜 복잡하고 더 안전하고 비용이 덜 드는 감시 시스템을 구축할 수 있며, 오알람 비율을 줄이고, 바람에 날리는 풀이나 낙엽과 같은 물체에 알람을 발생할 확률을 줄일 수 있다.As described above, the FMCW radar can be used to construct a less complicated, safer and less costly surveillance system, to reduce the false alarm rate and to provide an alarm for objects such as windy grass or fallen leaves Can be reduced.
또한, 높은 확률로 유효 타겟을 잡아내며, 느린 타겟을 놓치지 않으므로, 커버리지 영역을 완벽하게 감시하도록 하는 효과가 있다.
It also has the effect of ensuring perfect coverage of the coverage area, since it does not miss the slow target and catches the effective target with high probability.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 레이더 장치의 구성도이다.
도 2는 하나의 타겟 장애물(A)이 있는 경우, 본 발명의 일실시예의 레이더 장치의 셋업을 설명하기 위한 일예시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예의 레이더 장치에 의해 형성되는 커버리지 영역을 설명하기 위한 일예시도이다.
도 4는 본 발명의 레이더 장치가 복수개 배치되는 경우의 네트워크 토폴로지를 설명하기 위한 일예시도이다.
도 5는 도 1의 분석부의 일실시예 상세 구성도이다.
도 6은 도 5의 해시처리부의 동작을 설명하기 위한 일실시예 흐름도이다.
도 7은 도 5의 검출부의 검출과정을 설명하기 위한 일예시도이다.
도 8은 수신신호에 대한 FFT 분석결과를 나타내는 일예시도이다.
도 9는 레퍼런스 신호와 큐빅 스플라인을 이용한 근사치를 나타낸 것이다.
도 10은 도 9의 신호에 대한 해시 비트의 일예시도이다.1 is a configuration diagram of a radar apparatus according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 is an exemplary view for explaining the setup of the radar device of one embodiment of the present invention when there is one target obstacle A; Fig.
3 is an exemplary view for explaining a coverage area formed by a radar device of an embodiment of the present invention.
4 is an exemplary view for explaining a network topology in a case where a plurality of radar apparatuses of the present invention are arranged.
5 is a detailed configuration diagram of an embodiment of the analyzing unit of FIG.
6 is a flowchart illustrating an operation of the hash processing unit of FIG.
7 is an exemplary diagram for explaining the detection process of the detection unit of FIG.
FIG. 8 is a diagram illustrating an FFT analysis result of a received signal.
9 shows an approximate value using a reference signal and a cubic spline.
10 is an example of a hash bit for the signal of FIG.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다. Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 레이더 장치의 구성도이다.1 is a configuration diagram of a radar apparatus according to an embodiment of the present invention.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예의 레이더 장치(1)는, 안테나(10), 송신부(20), 송신신호 생성부(30), 수신부(40), 혼합부(50), 후처리부(60) 및 분석부(70)를 포함한다. 본 발명의 레이더 장치(1)는, 감시결과를 운용자에게 열람가능하게 표시하는 디스플레이부(80)를 더 포함할 수 있다.As shown in the figure, a
본 발명의 일실시예에서는, 종래의 울타리 대신, 가상의 펜스(virtual fence)를 형성하는 FMCW 레이더 네트워크를 제안하며, 본 발명의 레이더 장치(1)가 하나의 노드를 형성할 수 있다.In an embodiment of the present invention, instead of a conventional fence, an FMCW radar network forming a virtual fence is proposed, and the
도 2는 하나의 타겟 장애물(A)이 있는 경우, 본 발명의 일실시예의 레이더 장치(1)의 셋업을 설명하기 위한 일예시도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예의 레이더 장치(1)에 의해 형성되는 커버리지 영역을 설명하기 위한 일예시도이다. Fig. 2 is an exemplary view for explaining the setup of the
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 레이더 장치(1)는, 가상펜스(B)를 형성할 수 있으며, 이와 같이 가상펜스(B)를 형성하기 위해서는, 레이더 장치(1)의 회전을 위한 서보모터(servo-motor)(도시되지 않음)를 더 포함할 수 있다.As shown in the figure, the
또한, 도 4는 본 발명의 레이더 장치(1)가 복수개 배치되는 경우의 네트워크 토폴로지를 설명하기 위한 일예시도로써, (a)는 측면에서 본 일예이고, (b)는 상부에서 바라본 일예이다. 4 is an exemplary view for explaining a network topology in a case where a plurality of
도면에 도시된 바와 같이, 레이저 장치(1)가 서보모터에 의해 회전하지 않는 경우, 본 발명의 안테나부(10)는 혼(horn) 안테나인 것이 바람직하며, (b)와 같이 복수의 레이더 장치(1)가 배치되는 경우에는 피쉬본(fishbone) 형상으로 전체적인 네트워크 토폴로지가 구성됨을 알 수 있다.As shown in the figure, when the
본 발명의 송신신호 생성부(30)는, 예를 들어 톱니파 변조에 의해 다양하게 변조된 주파수를 가지는 송신신호를 생성하고, 송신부(20)는 이 송신신호를 레이더파에 실어(carry) 방사할 수 있다. 이때, 송신신호 생성부(30)는 시간에 따라 선형적으로 변화하는 주파수를 가지는 송신신호를 출력할 수 있다. The
본 발명의 송신부(20)는 예를 들어 FMCW 레이더파를 이용하여 송신신호를 생성한다. 일반적으로 FMCW 레이더를 이용하는 경우, 종래에는 샘플링된 신호의 푸리에 변환(Fourier Transform; FT)을 이용하여 다른 물체의 거리를 추출하였다. 그러나, 거리측정의 해상도과 주파수 스윕 대역폭(frequency sweep bandwidth)과 샘플링된 신호의 수에 의존하는 문제점이 있었다. The
수신부(40)는 레이더파가 타겟으로부터 반사된 경우, 이 레이더파를 수신하여 수신신호를 생성한다. 또한, 혼합부(40)는 예를 들어 믹서(mixer)로써, 수신신호를 송신신호와 혼합하여 비트신호를 생성할 수 있다.When the radar wave is reflected from the target, the
FMCW 레이더에서, 혼합부(40)의 출력은 중간주파수(Intermediate Frequency; IF) 신호이다. 본 발명의 송신신호 생성부(30)가 시간에 따라 선형적으로 변화하는 주파수를 출력하는 것이므로, 혼합부(50)의 출력은 다음과 같이 간략하게 작성될 수 있다.In the FMCW radar, the output of the
여기서 BW는 주파수 스윕 대역폭이고, d는 안테나(10)와 타겟사이의 거리이고, c는 광속이다.Where BW is the frequency sweep bandwidth, d is the distance between the
후처리부(60)는, 혼합부(50)의 출력을 이용하여 시스템의 기본 거리 분해능(range resolution)을 계산할 수 있다. 이에 대해 상세하게 설명하기로 한다.The
시스템의 기본 거리 분해능은, 다음과 같이 추정될 수 있다. 시간 제한된 신호(time limited signal)의 FT는 1/T의 분해능을 가지는 IF 신호 주파수만을 검출할 수 있다. 이때, 이고, 따라서 샘플링 타임은 T로 근사화될 수 있다. 위 수학식 1을 사용하면 d의 최소 변화인 (거리 분해능)는 수학식 2와 같이 결정될 수 있으며, 이는 수학식 3으로 다시 나타낼 수 있다.The basic distance resolution of the system can be estimated as follows. The FT of the time limited signal can detect only the IF signal frequency having a resolution of 1 / T. At this time, , So the sampling time can be approximated by T. Using the above equation (1), the minimum change of d (Distance resolution) can be determined as shown in equation (2), which can be rewritten as equation (3).
따라서, 수학식 3을 참고로 하면, 분해능은 단지 스윕 대역폭에 의존하는 것을 알 수 있다. 예를 들어, BW가 1500MHz이고, c가 299792458m/s이면, 는 0.099m, 즉 10cm이다. Thus, with reference to equation (3), it can be seen that the resolution depends only on the sweep bandwidth. For example, if BW is 1500MHz and c is 299792458m / s, Is 0.099 m, that is, 10 cm.
실제 거리 분해능()은 포인트의 수에 의존하지만, 수학식 3은 이를 포함하지 않으므로, 수학식 3은 다음과 같이 다시 쓸 수 있다.Actual distance resolution ( ) Depends on the number of points, but since Equation (3) does not include it, Equation (3) can be rewritten as follows.
여기서, 는 변조계수이고, Tmod는 변조시간이며, fs는 샘플링 주파수이고, L은 포인트의 수(신호길이)이다. 만약 L이 1501, fs가 20000Hz, BW가 1.5×109 Hz, Tmod는 7.5×10-4s이면, 는 약 0.1m이고, 주파수 분해능인 는 13.3Hz이다. 만약 L이 512이면 는 약 0.29m(는 39.1Hz)이고, L이 301이면, 는 약 0.5m(는 66.4Hz)이다.here, T mod is the modulation time, f s is the sampling frequency, and L is the number of points (signal length). If L is 1501, f s is 20000 Hz, BW is 1.5 x 10 9 Hz, and T mod is 7.5 x 10 -4 s, Is about 0.1 m, and the frequency resolution Is 13.3 Hz. If L is 512 Is about 0.29 m ( Is 39.1 Hz), and if L is 301, Is about 0.5 m ( Is 66.4 Hz).
이와 같이, 본 발명의 후처리부(60)는 포인트의 수를 선택하여, 이를 저장부(90)에 저장하고, 거리 분해능을 결정할 수 있다. As described above, the
분석부(70)는 어떠한 물체가 가상펜스를 넘는 경우, 신호 프로파일이 변경되는 것을 이용하여, 레퍼런스 신호와 현재 신호를 비교하여, 그 차이를 발견하고, 알람을 제공하고, 타겟의 위치 및 속도를 제공할 수 있다. The analyzing
도 5는 도 1의 분석부의 일실시예 상세 구성도이다.5 is a detailed configuration diagram of an embodiment of the analyzing unit of FIG.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예의 분석부(70)는, 해시처리부(71), 검출부(72) 및 생성부(73)를 포함할 수 있다.The
본 발명의 해시처리부(71)는, 지각 해시(perceptual hash)를 이용하여 저장된 기준신호와 현재신호의 이미지를 저장한다. 입력값의 작은 변화로도 출력값의 심각한 변화를 야기할 수 있는 암호 해시(cryptographic hash) 함수와는 달리, 지각 해시는 그 특징이 유사하다면 서로 좀 더 가까운 출력값을 내게 된다. The
도 6은 도 5의 해시처리부(70)의 동작을 설명하기 위한 일실시예 흐름도이다.FIG. 6 is a flowchart illustrating an operation of the
도면에 도시된 바와 같이, 해시처리부(70)는, 다음과 같이 동작한다.As shown in the figure, the
1. 후처리부(60)로부터 수신한 레이더 데이터의 x 어레이의 크기를 제곱룰을 이용하여 선택하고(예를 들어, 29=512 포인트), 데이터를 획득한다(S61). fs가 20kHz인 경우 최대 검출가능 주파수인 fIF=10kHz와 최대 측정가능 거리인 75m를 제공한다. 1. The size of the x array of radar data received from the
2. 평균 또는 저역통과필터링(LPF)하여, 고주파 노이즈를 저감한다(S62).2. An average or low-pass filtering (LPF) is performed to reduce high-frequency noise (S62).
3. 고속 FT(FFT) 또는 고분해능FT(High Resolution FT; HRFT)를 계산한다(S63). FFT는 혼합부(50)의 출력을 주파수 및 스칼라의 집합으로 분리할 수 있다.3. Compute a fast FT (FFT) or a high resolution FT (HRFT) (S63). The FFT can separate the output of the mixing
4. 모든 x 값을 취하거나, 또는 밴드별로 주파수를 분리한다(S64).4. Take all x values, or separate frequency by band (S64).
5. FFT의 값이 평균 또는 데이터의 큐빅 스플라인 근사(cubic spline approximation) 이상 또는 이하인지에 따라 해쉬비트를 0 또는 1로 설정한다(S65).5. Set the hash bit to 0 or 1 depending on whether the value of the FFT is above or below the average or the cubic spline approximation of the data (S65).
6. 해시 ph(x)를 구성한다(S66). 즉, 예를 들어, n 해시비트를 n 비트의 인티저(integer)로 설정할 수 있다.
6. Construct a hash ph (x) (S66). That is, for example, the n hash bits can be set to n bits of integer.
이와 같이 해시처리부(71)에 의해 구성된 해시함수를 이용하여, 검출부(72)는 침입자 검출을 수행한다. 도 7은 도 5의 검출부(72)의 검출과정을 설명하기 위한 일예시도이다.Using the hash function configured by the
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 레이더 장치(1)가 감시를 위해 어떤 위치에 설치되며, 움직이지 않는 벽이 d1 거리에 위치해 있음을 알 수 있다. As shown in the figure, it can be seen that the
먼저, 검출부(72)는 침입자가 감시영역에 없는 경우 레퍼런스 신호를 얻어 이를 저장부(90)에 저장할 수 있다. 검출부(72)는 레퍼런스 신호를 여러 번 측정하여, 이를 평균하여 최종 레퍼런스 신호를 얻을 수 있다. 이 레퍼런스 신호는 미리 선택된 신호간격 또는 샘플링 레이트로 연속적으로 측정되는 현재 신호와 비교하는데 사용된다.First, when the intruder is not in the surveillance region, the
도 8은 수신신호에 대한 FFT 분석결과를 나타내는 일예시도로써, 512 포인트에 대한 6개의 신호의 분석결과를 나타낸 것이다. FIG. 8 is an exemplary diagram illustrating an FFT analysis result of a received signal, which is an analysis result of six signals for 512 points.
(a)는 레퍼런스 신호, (b)는 침입자가 있는 경우의 신호, (c) 내지 (f)는 침입자가 없는 경우의 신호를 나타낸다. (b)의 경우, 도 7에서 d2가 16cm에 위치하는 경우를 예를 들어 설명한 것이다. (a) shows a reference signal, (b) shows a signal when an intruder is present, and (c) to (f) shows a signal when there is no intruder. (b), the case where d 2 is located at 16 cm in FIG. 7 is described as an example.
검출부(72)는 해시처리부(71)가 출력한 지각 해시값을 해밍거리(Hamming distance)를 이용하여 비교하여, 침입자를 검출할 수 있다. 해밍 거리는, 같은 비트 수를 갖는 2진 부호 사이에 대응되는 비트값이 일치하지 않는 개수를 말한다((예를 들어, 1011101과 1001001 사이의 해밍거리는 2이다. http://ko.wikipedia.org/wiki/%ED%95%B4%EB%B0%8D_%EA%B1%B0%EB%A6%AC 참조).The
해밍 거리 알고리즘에서, 침입에 의해 영향을 받은 신호는 레퍼런스 신호간 더 큰 거리를 나타낸다. 또한, 해밍 거리는 해시 비트를 결정하는데 평균 또는 근사 중 어떠한 알고리즘이 사용되었는지에 따라 영향을 받는다. 본 발명의 해시처리부(71)는, 전 샘플 또는 선택된 주파수 밴드에서, 평균 및 큐빅 스플라인 근사의 두가지 알고리즘을 사용할 수 있다.In the Hamming distance algorithm, the signal affected by the intrusion represents a greater distance between the reference signals. Also, the Hamming distance is affected by which algorithm is used, either average or approximate, to determine the hash bit. The
도 9는 레퍼런스 신호와 큐빅 스플라인을 이용한 근사치를 나타낸 것이다. 해시 비트는 각 FFT 값이 데이터의 큐빅 스플라인 이상, 동일 또는 이하인지에 따라 0 또는 1로 설정된다.
9 shows an approximate value using a reference signal and a cubic spline. The hash bit is set to 0 or 1 depending on whether each FFT value is equal to, equal to, or less than the cubic spline of the data.
해시처리부(71)에 의해 해시함수(예를 들어 512비트 인티저)가 결정되면, 입력되는 신호에 대한 해시가 도 9와 같이 결정될 수 있다. 도 10은 도 9의 신호에 대한 해시 비트의 일예시도로서, 화이트 비트는 0, 블랙 비트는 1을 나타낸다. When a hash function (for example, 512-bit integer) is determined by the
검출부(72)는 레퍼런스 신호 외의 나머지 신호에 대한 해밍 거리를 다음과 같이 결정할 수 있다.The
해밍 거리가 가장 큰 (b) 신호가 침입자가 있는 경우의 신호가 된다. The signal (b) with the largest Hamming distance is the signal when there is an intruder.
본 발명의 검출부(72)는, 가능한 값의 범위를 설정하여, 시스템의 민감도를 상위 역치(upper threshold)를 사용하여 특정할 수 있다. 예를 들어, 검출부(72)는 허용가능한 dH의 범위를 다음과 같이 설정할 수 있다. The
이와 같이 시스템의 감조에 대한 범위를 설정하여, 적절하게 알람이 발생할 수 있게 한다.In this manner, the range of the system's tremors can be set up so that an appropriate alarm can be generated.
한편, 생성부(73)는 검출부(72)가 침입자가 있음을 검출한 경우, 알람을 생성하여, 음성출력부(도시되지 않음)에 의해 알람이 출력되도록 할 수 있으며, 시각적으로 모니터링 가능하도록 시각적인 알람을 생성하여 이를 디스플레이부(80)가 출력하게 할 수 있다. 이에 의해, 사용자는 레이더 장치(1)가 감시하는 영역에 침입자가 침입하였음을 청각적 또는 시각적으로 확인할 수 있다.On the other hand, when the detecting
본 발명의 레이더 장치(1)는, 지속적으로 송신신호를 송신하고, 지속적으로 반사되는 신호를 수신하여, 위와 같은 과정에 의해 침입자를 검출하여, 믿을 수 있는 보안을 제공할 수 있다. The
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the following claims.
10: 안테나 20: 송신부
30: 송신신호 생성부 40: 수신부
50: 혼합부 60: 후처리부
70: 분석부 80: 디스플레이부
90: 저장부10: antenna 20:
30: Transmission signal generator 40: Receiver
50: mixing section 60: post-processing section
70: Analysis section 80: Display section
90:
Claims (7)
변조된 주파수를 가지는 송신신호를 생성하는 송신신호 생성부;
송신신호를 레이더파에 실어 상기 안테나를 통해 방사하여, 소정 커버리지 영역에 의해 결정되는 가상펜스를 형성하는 송신부;
상기 송신부가 방사한 레이더파가 타겟으로부터 반사된 경우, 반사된 레이더파를 상기 안테나를 통해 수신하여 수신신호를 생성하는 수신부;
수신신호를 송신신호와 혼합하여 비트신호를 생성하는 혼합부;
혼합부의 출력을 이용하여, 신호길이를 선택하여 이를 저장하고, 기본 거리 분해능을 결정는 후처리부;
소정 물체가 가상펜스에 진입한 경우, 레퍼런스 신호와 현재 신호를 비교하여 그 차이에 따라 가상펜스에 대한 침입여부를 분석하는 분석부; 및
상기 분석부의 분석결과를 디스플레이하는 디스플레이부를 포함하고,
상기 분석부는,
지각 해시(perceptual hash)를 이용하여 저장된 기준신호와 현재신호의 이미지에 대한 해시 비트를 출력하는 해시처리부; 및
상기 해시처리부가 출력하는 해시 비트를 해밍거리 알고리즘을 이용하여 비교하여, 침입자가 발생하였음을 검출하는 검출부를 포함하는 레이더 장치.
antenna;
A transmission signal generator for generating a transmission signal having a modulated frequency;
A transmitter for transmitting a transmission signal on a radar wave and radiating the radar wave through the antenna to form a virtual fence determined by a predetermined coverage area;
A receiving unit for receiving the reflected radar wave through the antenna and generating a received signal when the radar wave radiated by the transmitting unit is reflected from the target;
A mixing unit for mixing a reception signal with a transmission signal to generate a bit signal;
A post-processing unit for selecting a signal length using the output of the mixing unit, storing the selected signal length, and determining a basic distance resolution;
An analysis unit for comparing a reference signal with a current signal when an object enters the virtual fence and analyzing whether the virtual fence is intruded according to the difference; And
And a display unit for displaying an analysis result of the analysis unit,
The analyzing unit,
A hash processing unit for outputting a stored reference signal using the perceptual hash and a hash bit for the image of the current signal; And
And a detector that compares the hash bits output by the hash processing unit using a hamming distance algorithm and detects that an intruder has occurred.
혼 안테나이고, 복수의 레이더 장치의 배치에 의해, 상기 커버리지 영역이 피쉬본 형상인 레이더 장치.
The antenna according to claim 1,
Wherein the coverage area is a fish-bone shape by arranging a plurality of radar devices.
시간에 따라 변화하는 주파수를 가지는 송신신호를 생성하는 레이더 장치.
The apparatus of claim 1, wherein the transmission signal generator comprises:
And generates a transmission signal having a frequency that varies with time.
평균 및 큐빅 스플라인 근사를 이용하여 해시 비트를 결정하는 레이더 장치.
The apparatus according to claim 1,
A radar apparatus for determining a hash bit using an average and a cubic spline approximation.
침입자가 감시영역에 없는 경우의 레퍼런스 신호를 측정하여 이를 저장하는 레이더 장치.
The apparatus according to claim 1,
And measures the reference signal when the intruder is not in the surveillance area and stores the measured reference signal.
상기 레퍼런스 신호를 소정 샘플링 레이트로 연속적으로 측정되는 현재 신호와 비교하는 레이더 장치.7. The apparatus according to claim 6,
And compares the reference signal with a current signal that is continuously measured at a predetermined sampling rate.
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