KR101687013B1 - 스마트홈 시큐리티 시스템에서 침입을 감지하는 방법 및 장치 - Google Patents

스마트홈 시큐리티 시스템에서 침입을 감지하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

스마트홈 시큐리티 시스템에서 침입을 감지하는 방법 및 장치가 개시된다. 침입 감지 장치는 복수의 무선 장치로부터 수신되는 신호의 세기를 측정하고, 측정한 수신신호 세기의 변화값을 계산한다. 그리고 침입 감지 장치는 계산한 수신신호 세기 변화 값을 이용하여 수신신호 세기 변화 확률을 계산하며, 수신신호 세기 변화 확률을 소정의 임계 값과 비교하여 침입자의 침입 여부를 판단한다.

Description

스마트홈 시큐리티 시스템에서 침입을 감지하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR DETECTING TRESPASS IN SMART HOME SECURITY SYSTEM}
본 발명은 스마트 홈 시큐리티 시스템에서 침입을 감지하는 방법 및 장치에관한 것이다.
스마트 홈 시큐리티 시스템은 가정에서 도난방지 또는 외부 침입자의 무단 침입을 감지하는 시스템이다. 이러한 홈 시큐리스 시스템을 구축하기 위해서는 다수 개의 시큐리티 센서(예를 들면 열선 센서, 음파 센서, 적외선 센서 등) 및 제어용 컨트롤러를 별도로 설치해야 하는 불편함이 있다. 그러고 이러한 센서 및 컨트롤러를 설치하는데 비용이 증가하므로, 소비자들이 설치하는데 부담이 된다.
한편, 스마트 홈 시큐리티 시스템이 동작하기 위해서는 많은 수의 센서 및 컨트롤러가 항시 동작하고 있어야 하며, 이로 인해의 전기료 상승의 문제가 발생한다. 그리고 이러한 시큐리티 센서를 사용하는 경우에는 리모델링, 이사, 내부 구조 변경 시에는 새로운 공사가 필요하므로, 유지 및 보수에 어려움이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 별도의 시큐리티 센서를 설치하지 않고도 침입을 감지할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1 무선 장치 및 제2 무선 장치와 각각 무선 통신을 수행하는 침입 감지 장치가 침입자를 감지하는 방법이 제공된다. 상기 방법은, 상기 제1 무선 장치로부터 수신되는 신호에 대한 세기인 제1 수신신호 세기를 측정하는 단계, 상기 제2 무선 장치로부터 수신되는 신호에 대한 세기인 제2 수신신호 세기를 측정하는 단계, 상기 제1 수신신호 세기 및 상기 제2 수신신호 세기를 이용하여, 수신신호 세기 변화 값을 계산하는 단계, 상기 수신신호 세기 변화 값을 이용하여, 수신신호 세기 변화 확률을 계산하는 단계, 그리고 상기 수신신호 세기 변화 확률을 소정의 임계값과 비교하여, 상기 침입자의 침입 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 침입 감지 장치는 제3 무선 장치와 무선 통신을 수행할 수 있으며, 상기 방법은 상기 제3 무선 장치로부터 수신되는 신호에 대한 세기인 제3 수신신호 세기를 측정하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 수신신호 세기 변화 값을 계산하는 단계는, 상기 제1 내지 제3 수신신호 세기를 이용하여 상기 수신신호 세기 변화 값을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 판단하는 단계는, 상기 수신신호 세기 변화 확률이 상기 임계값보다 큰 경우, 상기 침입자가 침입하는 것으로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 수신신호 세기 변화 값은 상기 제1 수신신호 세기 및 상기 제2 수신신호 세기에서 각각 평균 값을 뺀 값일 수 있다.
상기 수신신호 세기 변화 확률은 아래의 수학식을 만족할 수 있으며,
Figure 112015024417356-pat00001
상기 수학식에서, N은 상기 제1 및 제2 무선 장치를 포함하는 무선 장치의 총 개수이고, z는 상기 수신신호 세기 변화 값이고,
Figure 112015024417356-pat00002
는 z의 상관관계(Covariance)를 나타내며
Figure 112015024417356-pat00003
일 수 있다.
상기 수신신호 세기 변화 확률은 계산하는 단계는, 상기 수신신호 세기의 변화 값의 제곱과 상기 수신신호 세기의 분산을 이용하여, 상기 수신신호 세기 변화 확률을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 무선 장치는 ZigBee 장치이고 상기 제2 무선 장치는 무선랜 장치일 수 있다.
상기 침입 감지 장치는 스마트 게이트웨이일 수 있으며, 상기 제1 및 제3 무선 장치는 ZigBee 장치이고 상기 제2 무선 장치는 무선랜 장치일 수 있다.
상기 침입 감지 장치는 단말일 수 있으며, 상기 제1 무선 장치는 기지국일 수 있으며, 상기 제2 무선 장치는 무선랜 AP일 수 있으며, 상기 제3 무선 장치는 블루투스 장치일 수 있다.
상기 방법은, 상기 판단하는 단계에서 상기 침입자가 침입한 것으로 판단한 경우, 침입 알림을 관제 서버로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 침입 감지 장치가 제공된다. 상기 침입 감지 장치는, 복수의 무선 장치로부터 전송되는 신호를 수신하는 RF 수신부, 상기 수신한 신호에 대한 세기인 수신신호 세기를 측정하는 수신신호세기 측정부, 상기 측정한 수신신호 세기를 이용하여, 수신신호 세기 변화 값을 계산하는 수신신호세기 변화값 계산부, 상기 수신신호 세기 변화 값을 이용하여, 수신신호 세기 변화 확률을 계산하는 확률 계산부, 그리고 상기 수신신호 세기 변화 확률과 소정의 임계값을 비교하여, 침입자를 판단하는 침입 판단부를 포함할 수 있다.
상기 침입 판단부는 상기 수신신호 세기 변화 확률이 상기 임계값보다 큰 경우, 상기 침입자가 침입하는 것으로 판단할 수 있다.
상기 수신신호세기 변화값 계산부는, 상기 측정한 수신신호 세기에서 각각 평균 값을 뺌으로써 상기 수신신호 세기 변화 값을 계산할 수 있다.
상기 수신신호 세기 변화 확률은 아래의 수학식을 만족할 수 있으며,
Figure 112015024417356-pat00004
상기 수학식에서, N은 상기 제1 및 제2 무선 장치를 포함하는 무선 장치의 총 개수이고, z는 상기 수신신호 세기 변화 값이고,
Figure 112015024417356-pat00005
는 z의 상관관계(Covariance)를 나타내며
Figure 112015024417356-pat00006
일 수 있다.
상기 수신신호 세기 변화 확률은 상기 수신신호 세기 변화 값의 제곱과 상기 측정한 수신신호 세기의 분산에 대응할 수 있다.
상기 복수의 무선 장치는 ZigBee 장치 및 무선랜 장치를 포함할 수 있다.
상기 복수의 무선 장치는 기지국, 무선랜 AP, 그리고 블루투스 장치를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 별도의 시큐리티 센서 없이, 무선 장치로부터 수신되는 신호의 수신신호 세기를 측정하여, 침입자의 침입 여부를 판단할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스마트홈 시큐리티 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스마트홈 시큐리티 시스템을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 수신 신호 세기를 통한 침입 여부 판단 방법을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 수신 신호 세기를 통한 침입 여부를 판단하는 침입 감지 장치를 나타내는 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 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 여기에서 설명하는 실시예에 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, 단말은(terminal)은 이동 단말(mobile terminal, MT), 이동국(mobile station, MS), 진보된 이동국(advanced mobile station, AMS), 고신뢰성 이동국(high reliability mobile station, HR-MS), 가입자국(subscriber station, SS), 휴대 가입자국(portable subscriber station, PSS), 접근 단말(access terminal, AT), 사용자 장비(user equipment, UE) 등을 지칭할 수도 있고, 단말, MT, AMS, HR-MS, SS, PSS, AT, UE 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
또한, 기지국(base station, BS)은 진보된 기지국(advanced base station, ABS), 고신뢰성 기지국(high reliability base station, HR-BS), 노드B(node B), 고도화 노드B(evolved node B, eNodeB), 접근점(access point, AP), 무선 접근국(radio access station, RAS), 송수신 기지국(base transceiver station, BTS), MMR(mobile multihop relay)-BS, 기지국 역할을 수행하는 중계기(relay station, RS), 기지국 역할을 수행하는 고신뢰성 중계기(high reliability relay station, HR-RS) 등을 지칭할 수도 있고, ABS, 노드B, eNodeB, AP, RAS, BTS, MMR-BS, RS, HR-RS 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따른 스마트 홈 시큐리티 시스템은 일반적으로 널리 사용되는 무선 이기종 시스템(wireless heterogeneous)인 기지국, 무선 랜(WiFi), 블루투스, ZigBee, Z-wave, 단말을 이용하여 침입 여부를 쉽게 분석할 수 있다. 다시 말하면, 본 발명의 실시예에 따른 스마트홈 시큐리티 시스템은 무선 이기종간 신호를 합성하여 침입여부를 감지한다. 이러한 본 발명의 실시예에 대하여 이하에서 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스마트홈 시큐리티 시스템을 나타내는 도면이다.
도 1에 나타낸 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 스마트홈 시큐리티 시스템은 기지국(100), 무선랜 AP(Access Point)(200), 블루투스 장치(300), 단말(400), 게이트웨이(500) 및 관제 서버(600)을 포함한다.
기지국(100)은 기지국내에 속한 단말(400)과 신호를 송신하고 수신하는 셀룰러 통신을 수행한다. 그리고, 본 발명의 실시예에 따른 기지국(100)은 일정한 시간 간격으로 수신 신호 강도(Received Signal Strength, RSS) 측정을 위한 파일럿 신호(S1)를 전송한다. 여기서, RSS 측정을 위한 파일럿 신호(S1)는 기지국(100)이 스마트 홈 시큐리티를 위해 특별히 전송하는 파일럿 신호일 수도 있으며 일반적인 신호 전송에 사용되는 파일럿 신호 일 수도 있다.
무선랜 AP(200)는 단말(400)과 와이파이(WiFi) 통신을 수행한다. 그리고, 본 발명의 실시예에 따른 무선랜 AP(200)은 일정한 시간 간격으로 RSS 측정을 위한 파일럿 신호(S2)를 전송한다. 여기서, RSS을 측정을 위한 파일럿 신호(S2)는 무선랜 AP(200)가 스마트 홈 시큐리티를 위해 특별히 전송하는 파일럿 신호일 수도 있으며 일반적인 신호 전송에 사용되는 파일럿 신호 일 수도 있다.
블루투스 장치(300)는 단말(400)과 블루투스 통신을 수행한다. 도 1에서는 블루투스 장치(300)가 TV에 설치된 것으로 나타내었으나 TV이외에 다른 가정기기에 설치될 수 있음은 당연하다. 한편, 블루투스 장치(300)는 일정한 시간 간격으로 RSS 측정을 위한 파일럿 신호(S3)를 전송한다. 여기서, RSS 측정을 위한 파일럿 신호(S3)는 블루투스 장치(300)가 스마트 홈 시큐리티를 위해 특별히 전송하는 파일럿 신호일 수도 있으며 일반적인 신호 전송에 사용되는 파일럿 신호 일 수도 있다.
단말(400)은 기지국(100)으로부터 수신되는 파일럿 신호(S1)에 대한 수신신호의 세기(RSS)를 측정하고 무선랜 AP(200)로부터 수신되는 파일럿 신호(S2)에 대한 수신신호의 세기(RSS)를 측정한다. 그리고 단말(400)은 블루투스 장치(300)로부터 수신된 파일럿 신호(S3)에 대한 수신신호의 세기(RSS)를 측정한다. 단말(400)은 각 무선 이기종(100, 200, 300)으로부터 수신되는 파일럿 신호를 통해 측정한 수신신호의 세기를 합성하여 분석하며, 신호 분석을 통해 침입자의 침입 여부를 판단한다. 한편, 단말(400)은 3G 통신 또는 LTE 통신이 가능하고 블루투스 통신 모듈 및 무선랜 통신 모듈을 탑재한 스마트폰일 수 있다.
기지국(100)과 단말(400)간에 전송되는 신호는 침입이 없을 경우에는 수신신호의 세기(RSS)가 거의 일정한 값을 가진다. 그러나 침입이 있을 경우에는 수신신호의 세기(RSS)는 큰 변동 폭을 가진다. 그리고, 무선랜 AP(200)과 단말(400)간에 전송되는 신호의 수신신호 세기(RSS), 그리고 블루투스 장치(300)과 단말(400)간에 전송되는 신호의 수신신호 세기(RSS)도 침입이 있을 경우에는 큰 변동 폭을 가진다. 본 발명의 실시예에 따른 단말(400)은 이러한 수신신호 세기(RSS)의 변동 폭을 이용하여 침입자의 침입 여부를 판단한다.
단말(400)은 수신신호 세기(RSS)의 변동 폭을 이용하여 침입자가 침입한 것으로 판단한 경우 침입 정보를 기지국(100)으로 전송하며, 기지국(100)은 이 침입 정보를 다시 게이트웨이(500)를 통해 관제 서버(600)로 전송한다. 관제 서버(600)으로 전송된 침입 정보를 관제 요원이 최종 확인하며, 관제 요원은 현장상황을 확인을 위해 출동하거나 경찰에 연락 할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스마트홈 시큐리티 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2에 나타낸 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따른 스마트홈 시큐리티 시스템은 스마트 게이트웨이(700), ZigBee 장치(800, 800', 800''), 무선랜 장치(900), 게이트 웨이(500) 및 관제 서버(600)를 포함한다.
스마트 게이트웨이(700)는 내부에 ZigBee 통신모듈 및 와이파이 통신모듈을 포함한다. 스마트 게이트웨이(700)는 내부의 ZigBee 통신모듈을 통해 Zigbee 장치(800, 800', 800'')와 근거리 통신을 수행한다. 그리고 스마트 게이트웨이(700)는 내부의 와이파이(무선랜) 통신모듈을 통해 무선랜 장치(900)와 통신을 수행한다.
ZigBee 장치(800, 800', 800'')는 각각 스마트 게이트웨이(700)와 ZigBee 통신을 수행한다. 그리고 본 발명의 실시예에 따른 Zigbee 장치(800, 800', 800'')는 각각 일정한 시간 간격으로 RSS 측정을 위한 파이럿 신호(S4, S4', S4'')를 스마트 게이트웨이(700)로 전송한다. 여기서, RSS 측정을 위한 파일럿 신호(S4, S4', S4'')는 각각 ZigBee 장치(800, 800', 800'')가 스마트 홈 시큐리티를 위해 특별히 전송하는 파일럿 신호일 수도 있으며 일반적인 신호 전송에 사용되는 파일럿 신호 일 수도 있다. ZigBee 장치(800)는 에어컨에 설치될 수 있고, Zibee 장치(800')는 보일러에 설치될 수 있으며, ZigBee 장치(800'')는 냉장고에 설치될 수 있다. 한편, 도 2와 달리, ZigBee 장치(800, 800', 800'')는 각각 다른 가정용 기기에 설치될 수 있다. 도 2에서는 근거리 통신 장치로서 ZigBee 장치(800, 800', 800'')를 나타내었으나 Z-Wave 장치가 사용될 수 있다.
무선랜 장치(900)는 스마트 게이트웨이(700)와 와이파이(WiFi) 통신을 수행한다. 그리고, 본 발명의 실시예에 따른 무선랜 장치(900)는 일정한 시간 간격으로 RSS 측정을 위한 파일럿 신호(S5)를 전송한다. 여기서, RSS을 측정을 위한 파일럿 신호(S5)는 무선랜 장치(900)가 스마트 홈 시큐리티를 위해 특별히 전송하는 파일럿 신호일 수도 있으며 일반적인 신호 전송에 사용되는 파일럿 신호 일 수도 있다. 도 2에서는 무선랜 장치(900)가 TV에 설치된 것으로 나타내었으나 TV이외에 다른 가정기기에 설치될 수 있음은 당연하다.
스마트 게이트웨이(700)는 각 ZigBee 장치((800, 800', 800'')으로부터 수신되는 파일럿 신호(S4, S4', S4'')에 대한 수신신호의 세기(RSS)를 측정한다. 그리고 스마트 게이트웨이(700)는 무선랜 장치(900)로부터 수신된 파일럿 신호(S5)에 대한 수신신호의 세기(RSS)를 측정한다. 단말(400)은 각 무선 이기종(800, 800', 800'', 900)으로부터 수신되는 파일럿 신호를 통해 측정한 수신신호의 세기를 합성하여 분석하며, 신호 분석을 통해 침입자의 침입 여부를 판단한다.
스마트 게이트웨이(700)와 각 ZigBee 장치(800, 800', 800'')간에 전송되는 신호는 침입이 없을 경우에는 수신신호의 세기(RSS)가 거의 일정한 값을 가진다. 그러나 침입이 있을 경우에는 수신신호의 세기(RSS)는 큰 변동 폭을 가진다. 그리고, 스마트 게이트웨이(700)과 무선랜 장치(900)간에 전송되는 신호의 수신신호 세기(RSS)도 침입이 있을 경우에는 큰 변동 폭을 가진다. 본 발명의 실시예에 따른 스마트 게이트웨이(700)는 이러한 수신신호 세기(RSS)의 변동 폭을 이용하여 침입자의 침입 여부를 판단한다.
스마트 게이트웨이(700)는 수신신호 세기(RSS)의 변동 폭을 이용하여 침입자가 침입한 것으로 판단한 경우 침입 정보를 게이트웨이(500)으로 전송하며, 게이트웨이(500)은 이 침입 정보를 관제 서버(600)로 전송한다. 관제 서버(600)으로 전송된 침입 정보를 관제 요원이 최종 확인하며, 관제 요원은 현장상황을 확인을 위해 출동하거나 경찰에 연락 할 수 있다.
다음으로, 도 1 또는 도 2과 같은 스마트홈 시큐리티 시스템에서, 본 발명의 실시예에 따른 단말(400) 또는 스마트 게이트웨이(700)가 각 무선 장치로부터 전송되는 수신 신호 세기(RSS)를 측정하고 분석하고 침입자의 침입 여부를 판단하는 방법에 대해서 도 3을 참조하여 상세하게 설명한다. 한편, 도 3에서는 설명의 편의상 스마트 게이트웨이(700)가 침입 여부를 판단하는 방법에 대해서 설명하나, 이하의 설명은 단말(400)이 침입 여부를 판단하는 방법에도 동일하게 적용될 수 있다. 그리고 아래에서는 설명의 편의상 ZigBee 장치(800, 800', 800'') 및 무선랜 장치(900)를 '무선 장치'로 통칭하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 수신 신호 세기를 통한 침입 여부 판단 방법을 나타내는 도면이다.
먼저, 스마트 게이트웨이(700)는 각 무선 장치(800, 800', 800'', 900)로부터 수신되는 신호에 대한 수신신호 세기(RSS)를 측정한다(S310). 즉, 스마트 게이트웨이(700)는 각 ZigBee 장치(800, 800', 800'')로부터 수신되는 파일럿 신호에 대한 수신신호 세기(RSS)를 측정하고, 무선랜 장치(900)로부터 수신되는 파일럿 신호에 대한 수신신호 세기(RSS)를 측정한다.
스마트 게이트웨이(700)가 측정한 수신신호 세기(RSS)가 N개인 경우(도 2의 경우에는 N=4임), 이 측정한 수신신호 세기(RSS)를 수식으로 표현하면 아래의 수학식 1과 같다.
Figure 112015024417356-pat00007
수학식 1에서, yN은 스마트 게이트웨이(700)가 N번째 무선 장치로부터 수신한 신호를 통해 측정한 수신신호 세기를 나타낸다. yN은 수신신호 세기(rssN)와 측정 노이즈(nN)로 나타낼 수 있다. 수신신호 세기(rssN)는 N(muN, σN 2)인 가우시언(Gaussian) 분포를 가지는 것으로 가정한다. 여기서, muN은 평균 값, σN은 표준편차를 나타낸다. 침입발생 시에는 σN 2는 아주 작은 값을 가지지만 침입 발생시에는 매우 큰 값을 가진다.
다음으로, 스마트 게이트웨이(700)는 측정한 수신신호 세기(RSS) 값에서 일정한 평균 값을 제외한 수신신호 세기(RSS) 변화 값을 계산한다(S320). 이러한 RSS 변화 값을 수식으로 표현하면 아래의 수학식 2와 같다.
Figure 112015024417356-pat00008
수학식 2에서 z는 RSS 변화 값을 나타내며,
Figure 112015024417356-pat00009
는 RSS 의 평균 값을 나타낸다. 평균 값(
Figure 112015024417356-pat00010
)는 실험적인 방법을 통해 미리 정해져 있는 값이다.
스마트 게이트웨이(700)는 S320 단계에서 계산한 RSS 변화 값(z)을 이용하여, RSS 변화 확률을 계산한다(S330). 수학식 2가 다변량 가우시언((Multivariate Gaussian) 분포를 가지는 것으로 가정한 경우, 침입자의 침입이 없는 경우(H0)에 대한 RSS 변화 확률은 다음의 수학식 3과 같다. 한편, 각각의 가우시언 분포는 독립적이지만 각 무선 장치가 설치된 지역에서의 환경적 특성으로 인해 다른 분산을 가질 수 있다.
Figure 112015024417356-pat00011
수학식 3에서,
Figure 112015024417356-pat00012
는 RSS 변화 값(z)의 상관관계(Covariance)를 나타내며,
Figure 112015024417356-pat00013
로 표현할 수 있다. 침입자의 침입이 있는 경우(H1)에는 수학식 3에서 H0가 H1로 대체한 것을 제외하고 동일하다.
그리고, 각 무선 장치는 독립적인 통계 특성을 가지므로, 이를 이용하면 수학식 3은 다음의 수학식 4와 같이 간단히 표현될 수 있다.
Figure 112015024417356-pat00014
수학식 4에 나타낸 바와 같이, RSS 변화 확률(
Figure 112015024417356-pat00015
)은 각 무선 장치의RSS 변화 값에 대한 제곱(
Figure 112015024417356-pat00016
)을 분산(
Figure 112015024417356-pat00017
)으로 나누고 전체 무선 장치에 대해서 합으로 표현할 수 있다. 즉, 수학식 4를 활용하면, RSS 변화 확률은 간단히 계산될 수 있다. 여기서, RSS 변화 값에 대한 제곱(
Figure 112015024417356-pat00018
)은 각 무선 장치로부터 수신되는 신호의 전력 변화 값에 해당된다.
다음으로, 스마트 게이트웨이(700)는 침입자의 침입 여부를 결정하는데 사용되는 임계값(θ)을 계산한다(S340). 수학식 4와 같이 RSS 변화 확률은 간단히 계산될 수 있고, 원하는 오보를 기반으로 임계값(θ)이 계산될 수 있다. 스마트 게이트웨이(700)가 근사식(예를 들면, Q함수의 근사식)을 이용하여 계산하거나 룩업테이블(Look-up table)을 적용하면, 임계값(θ)은 낮은 연산량으로 계산될 수 있다. 한편, 사용자에 의해, 임계값(θ)은 미리 계산되어 스마트 게이트웨이(700)에 설정될 수 있다.
스마트 게이트웨이(700)는 수학식 4를 통해 근사화한 RSS 변화 확률(
Figure 112015024417356-pat00019
)과 임계값(θ)을 비교하여, 침입자의 침입 여부를 판단한다(S350). 스마트 게이트웨이(700)는 RSS 변화 확률(
Figure 112015024417356-pat00020
)이 임계값(θ)보다 큰 경우, 침입이 발생한 것으로 판단한다.
그리고 스마트 게이트웨이(700)는 RSS 변화 확률(
Figure 112015024417356-pat00021
)이 임계값(θ)과 같거나 작은 경우에는 침입이 발생하지 않은 것으로 판단하여 S310 단계가 수행된다(S350, S310). 이를 수학적으로 표현하면 아래의 수학식 5와 같다.
Figure 112015024417356-pat00022
스마트 게이트웨이(700)는 S350 단계에서 침입자가 침입한 것으로 판단한 경우에는 침입 알람을 발생시키며, 침입 알람을 관제 서버(600)로 전송한다(S260, S270). 여기서, 스마트 게이트웨이(700)는 침입 알람을 게이트 웨이(500)으로 전송하며, 게이트 웨이(500)는 침입 알람을 관제 서버(600)로 전송된다. 관제 서버(600)으로 전송된 침입 정보를 관제 요원이 최종 확인하며, 관제 요원은 현장상황을 확인을 위해 출동하거나 경찰에 연락 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 수신 신호 세기를 통한 침입 여부를 판단하는 침입 감지 장치(1000)를 나타내는 도면이다. 도 4의 장치(1000)은 도 1의 단말(400) 또는 도 2의 스마트 게이트웨이(700)에 대응된다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 침입 감지 장치(1000)는 RF 수신부(1100), RSS 측정부(1200), RSS 변화값 계산부(1300), 확률 계산부(1400), 임계값 계산부(1500) 및 침입 판단부(1600)를 포함한다.
RF 수신부(1100)는 각 무선 장치로부터 전송되는 신호를 수신한다. 여기서, 각 무선 장치는 도 1의 기지국(100), 무선랜 AP(200) 및 블루투스 장치(300)에 해당하거나 도 2의 ZigBee 장치(800, 800', 800'') 및 무선랜 장치(900)에 해당된다.
RSS 측정부(1200)는 RF 수신부(1100)에 의해 수신되는 신호에 대해서 수신신호 세기(RSS)를 측정한다. RSS 측정부(1200)가 수신신호 세기(RSS)를 측정하는 방법은 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 알 수 있으므로 구체적인 설명은 생략한다.
RSS 변화값 계산부(1300)는 측정한 수신신호 세기(RSS) 값에서 수신신호 세기 변화 값을 계산한다. 즉, RSS 변화값 계산부(1300)는 수학식 2와 같이 변화 값(z)를 계산한다.
다음으로, 확률 계산부(1400)는 RSS 변화 값(z)을 이용하여, RSS 변화 확률(
Figure 112015024417356-pat00023
)을 계산한다. 즉, 확률 계산부(1400)는 수학식 4와 같이, RSS 변화 값을 이용하여 간략화한 RSS 변화 확률을 계산한다.
임계값 계산부(1500)는 침입자의 침입 여부를 결정하는데 사용하는 임계값(θ)을 계산한다. 임계값 계산부(450)는 상기에서 설명한 바와 같이 원하는 오보를 기반으로 임계값(θ)을 계산한다.
침입 판단부(460)는 확률 계산부(440)에서 계산한 RSS 변화 확률(
Figure 112015024417356-pat00024
)과 임계값 계산부(450)에서 계산한 임계값(θ)을 비교하여, 침입자의 침입 여부를 판단한다. 즉, 침입 판단부(460)는 RSS 변화 확률(
Figure 112015024417356-pat00025
)이 임계값(θ)보다 큰 경우, 침입이 발생한 것으로 판단한다.
이상에서 본 발명의 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.

Claims (19)

  1. 제1 무선 장치 및 제2 무선 장치와 각각 무선 통신을 수행하는 침입 감지 장치가 침입자를 감지하는 방법으로서,
    상기 제1 무선 장치로부터 수신되는 신호에 대한 세기인 제1 수신신호 세기를 측정하는 단계,
    상기 제2 무선 장치로부터 수신되는 신호에 대한 세기인 제2 수신신호 세기를 측정하는 단계,
    상기 제1 수신신호 세기 및 상기 제2 수신신호 세기를 이용하여, 수신신호 세기 변화 값을 계산하는 단계,
    상기 수신신호 세기 변화 값을 이용하여, 수신신호 세기 변화 확률을 계산하는 단계, 그리고
    상기 수신신호 세기 변화 확률을 소정의 임계값과 비교하여, 상기 침입자의 침입 여부를 판단하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 침입 감지 장치는 제3 무선 장치와 무선 통신을 수행하며,
    상기 제3 무선 장치로부터 수신되는 신호에 대한 세기인 제3 수신신호 세기를 측정하는 단계를 더 포함하며,
    상기 수신신호 세기 변화 값을 계산하는 단계는, 상기 제1 내지 제3 수신신호 세기를 이용하여 상기 수신신호 세기 변화 값을 계산하는 단계를 포함하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 판단하는 단계는, 상기 수신신호 세기 변화 확률이 상기 임계값보다 큰 경우, 상기 침입자가 침입하는 것으로 판단하는 단계를 포함하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 수신신호 세기 변화 값은 상기 제1 수신신호 세기 및 상기 제2 수신신호 세기에서 각각 평균 값을 뺀 값인 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 수신신호 세기 변화 확률(
    Figure 112016072735016-pat00036
    )은 아래의 수학식을 만족하며,
    Figure 112016072735016-pat00026

    상기 수학식에서, N은 상기 제1 및 제2 무선 장치를 포함하는 무선 장치의 총 개수이고, z는 상기 수신신호 세기 변화 값이고,
    Figure 112016072735016-pat00027
    는 z의 상관관계(Covariance)를 나타내며
    Figure 112016072735016-pat00028
    인 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 수신신호 세기 변화 확률은 계산하는 단계는, 상기 수신신호 세기의 변화 값의 제곱과 상기 수신신호 세기의 분산을 이용하여, 상기 수신신호 세기 변화 확률을 계산하는 단계를 포함하는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 무선 장치는 ZigBee 장치이고 상기 제2 무선 장치는 무선랜 장치인 방법.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 침입 감지 장치는 스마트 게이트웨이이며,
    상기 제1 및 제3 무선 장치는 ZigBee 장치이고 상기 제2 무선 장치는 무선랜 장치인 방법.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 침입 감지 장치는 단말이며,
    상기 제1 무선 장치는 기지국이고, 상기 제2 무선 장치는 무선랜 AP이며, 상기 제3 무선 장치는 블루투스 장치인 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 판단하는 단계에서 상기 침입자가 침입한 것으로 판단한 경우, 침입 알림을 관제 서버로 전송하는 단계를 더 포함하는 방법.
  11. 복수의 무선 장치로부터 전송되는 신호를 수신하는 RF 수신부,
    상기 수신한 신호에 대한 세기인 수신신호 세기를 측정하는 수신신호세기 측정부,
    상기 측정한 수신신호 세기를 이용하여, 수신신호 세기 변화 값을 계산하는 수신신호세기 변화값 계산부,
    상기 수신신호 세기 변화 값을 이용하여, 수신신호 세기 변화 확률을 계산하는 확률 계산부, 그리고
    상기 수신신호 세기 변화 확률과 소정의 임계값을 비교하여, 침입자를 판단하는 침입 판단부를 포함하는 침입 감지 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 침입 판단부는 상기 수신신호 세기 변화 확률이 상기 임계값보다 큰 경우, 상기 침입자가 침입하는 것으로 판단하는 침입 감지 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 수신신호세기 변화값 계산부는, 상기 측정한 수신신호 세기에서 각각 평균 값을 뺌으로써 상기 수신신호 세기 변화 값을 계산하는 침입 감지 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 수신신호 세기 변화 확률
    Figure 112016072735016-pat00037
    은 아래의 수학식을 만족하며,
    Figure 112016072735016-pat00029

    상기 수학식에서, N은 상기 복수의 무선 장치의 총 개수이고, z는 상기 수신신호 세기 변화 값이고,
    Figure 112016072735016-pat00030
    는 z의 상관관계(Covariance)를 나타내며
    Figure 112016072735016-pat00031
    인 침입 감지 장치.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 수신신호 세기 변화 확률은 상기 수신신호 세기 변화 값의 제곱과 상기 측정한 수신신호 세기의 분산에 대응하는 침입 감지 장치.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 무선 장치는 ZigBee 장치 및 무선랜 장치를 포함하는 침입 감지 장치.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 무선 장치는 기지국, 무선랜 AP, 그리고 블루투스 장치를 포함하는 침입 감지 장치.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 침입 감지 장치는 스마트 게이트웨이인 침입 감지 장치.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 침입 감지 장치는 단말인 침입 감지 장치.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009080767A (ja) 2007-09-27 2009-04-16 Saxa Inc 伝播空間監視装置
JP2010218071A (ja) 2009-03-16 2010-09-30 Nec Infrontia Corp 侵入検知システム、無線信号監視装置、警報端末、侵入者検知方法、そのプログラムおよび記録媒体

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100927422B1 (ko) * 2008-02-11 2009-11-19 삼성전기주식회사 단거리 무선 통신을 이용한 감시 시스템 및 그 방법
US8542109B2 (en) * 2008-07-29 2013-09-24 Flir Systems, Inc. Foliage penetrating sensor array for intrusion detection

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009080767A (ja) 2007-09-27 2009-04-16 Saxa Inc 伝播空間監視装置
JP2010218071A (ja) 2009-03-16 2010-09-30 Nec Infrontia Corp 侵入検知システム、無線信号監視装置、警報端末、侵入者検知方法、そのプログラムおよび記録媒体

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210105151A (ko) 2020-02-18 2021-08-26 영진전문대학 산학협력단 스마트홈 시큐리티 및 제어방법

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