KR101801269B1 - Uwb 레이더를 이용한 지능형 전자 발찌와 이를 포함하는 전자 발찌 시스템 - Google Patents

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Abstract

UWB(ultra wideband) 레이더를 이용한 지능형 전자 발찌가 개시된다. 상기 지능형 전자 발찌는 상기 착용자의 맥박을 검출하기 위한 맥박 정보 검출 센서, 메모리, 검출된 맥박을 이용하여 상기 착용자의 상태를 판단하는 프로세서 및 판단 결과를 상기 지능형 전자 발찌와 통신가능한 외부 통신 장치로 전송하기 위한 무선 통신 모듈을 포함하고, 상기 맥박 정보 검출 센서는 상기 UWB 레이더를 이용하여 상기 착용자의 상기 맥박을 검출하고 상기 착용자의 맥박을 일정 시간 동안 검출함으로써 상기 착용자의 정상 상태에서의 맥박을 상기 착용자에 대한 기준 맥박으로서 생성하고, 상기 메모리는 상기 기준 맥박을 저장하고, 상기 프로세서는 상기 기준 맥박과 상기 검출된 맥박을 비교하고 상기 비교의 결과에 따라 상기 검출된 맥박이 상기 기준 맥박보다 높은 경우 상기 착용자의 상기 상태를 비정상 상태로 판단하여 알림 메시지를 생성하고 상기 무선 통신 모듈은 생성된 알림 메시지를 상기 외부 통신 장치로 전송한다.

Description

UWB 레이더를 이용한 지능형 전자 발찌와 이를 포함하는 전자 발찌 시스템{A INTELLIGENT ELECTRONIC ANKLET USING ULTRA WIDE BAND(UWB) RADAR AND ELECTRONIC ANKLET SYSTEM INCLUDING SAME}
본 발명의 개념에 따른 실시 예는 지능형 전자 발찌에 관한 것으로, 특히 UWB 레이더를 이용하여 상기 지능형 전자 발찌 착용자의 맥박을 검출하고, 검출된 맥박에 기초하여 착용자의 상태를 실시간으로 판단할 수 있는 지능형 전자 발찌와 이를 포함하는 전자 발찌 시스템에 관한 것이다.
UWB(ultra wideband) 레이더는 3.1 ~ 5.6 GHz 또는 5.7 ~ 10.6 GHz 대역의 넓은 주파수 대역을 사용하고, 발산하는 펄스 폭이 매우 좁아, 맥박과 같은 미세한 움직임을 감지하는데 용이하다. 또한, 펄스 세기가 매우 약하므로 인체에 무해하다는 장점이 있다. 따라서, UWB 레이더는 인체로부터 원하는 정보를 얻어내는데 유용할 수 있다.
성범죄는 재발 빈도가 높은 편이므로, 신뢰 높은 감시와 예측 시스템이 필요하다. 따라서, 성범죄자들에게는 전자 발찌를 착용하도록 강제하여 범죄 재발을 감시하고 있으나, 물리적으로 상기 전자 발찌의 결합을 끊을 경우 이에 대한 판단이 어렵다. 또한, 성범죄자들에게 전자 발찌를 착용시키더라도 범행이 발생할 것까지 미리 예측하기는 사실상 불가능하다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 UWB 레이더를 이용하여 착용자의 맥박을 검출하고, 검출된 맥박에 기초하여 상기 착용자의 상태를 판단하고 범행을 사전에 예방할 수 있는 지능형 전자 발찌와 이를 포함하는 전자 발찌 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 UWB(ultra wideband) 레이더를 이용한 지능형 전자 발찌는, 상기 착용자의 맥박을 검출하기 위한 맥박 정보 검출 센서, 메모리, 검출된 맥박을 이용하여 상기 착용자의 상태를 판단하는 프로세서 및 판단 결과를 상기 지능형 전자 발찌와 통신가능한 외부 통신 장치로 전송하기 위한 무선 통신 모듈을 포함하고, 상기 맥박 정보 검출 센서는 상기 UWB 레이더를 이용하여 상기 착용자의 상기 맥박을 검출하고, 상기 착용자의 맥박을 일정 시간 동안 검출함으로써 상기 착용자의 정상 상태에서의 맥박을 상기 착용자에 대한 기준 맥박으로서 생성하고, 상기 메모리는 상기 기준 맥박을 저장하고, 상기 프로세서는 상기 기준 맥박과 상기 검출된 맥박을 비교하고, 상기 비교의 결과에 따라 상기 검출된 맥박이 상기 기준 맥박보다 높은 경우, 상기 착용자의 상기 상태를 비정상 상태로 판단하여 알림 메시지를 생성하고, 상기 무선 통신 모듈은 생성된 알림 메시지를 상기 외부 통신 장치로 전송한다.
본 발명의 실시 예들에 따른 UWB(ultra wideband) 레이더를 이용하는 전자 발찌 시스템은, UWB 레이더를 포함하는 지능형 전자 발찌 및 상기 지능형 전자 발찌와 무선으로 통신가능한 외부 통신 장치를 포함하고, 상기 지능형 전자 발찌는, 메모리,상기 착용자의 맥박을 검출하기 위한 맥박 정보 검출 센서, 검출된 맥박을 이용하여 상기 착용자의 상태를 판단하는 프로세서 및 판단 결과를 상기 외부 통신 장치로 전송하기 위한 무선 통신 모듈을 포함하고, 상기 맥박 정보 검출 센서는 상기 UWB 레이더를 이용하여 상기 착용자의 상기 맥박을 검출하고, 상기 착용자의 맥박을 일정 시간 동안 검출함으로써 상기 착용자의 정상 상태에서의 맥박을 상기 착용자에 대한 기준 맥박으로서 생성하고, 상기 메모리는 상기 기준 맥박을 저장하고, 상기 프로세서는 상기 기준 맥박과 상기 검출된 맥박을 비교하고, 상기 비교의 결과에 따라 상기 검출된 맥박이 상기 기준 맥박보다 높은 경우, 상기 착용자의 상기 상태를 비정상 상태로 판단하여 알림 메시지를 생성하고, 상기 무선 통신 모듈은 생성된 알림 메시지를 상기 외부 통신 장치로 전송한다.
본 발명의 실시 예에 따른 지능형 전자 발찌는, UWB 레이더를 이용하여 상기 지능형 전자 발찌의 착용자에 대한 맥박 정보를 검출하고 분석하여 상기 착용자의 범행을 예측함으로써 범행의 발생을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 지능형 전자 발찌의 착용 여부가 실시간으로 판단되므로, 상기 지능형 전자 발찌가 비정상적으로 착용 해제되는 것을 즉각적으로 알아차릴 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 상세한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 지능형 전자 발찌를 포함하는 전자 발찌 시스템의 개념도이다.
도 2는 도 1에 도시된 지능형 전자 발찌의 개략적인 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 맥박 정보 검출 센서의 작동을 설명하기 위한 개략적인 블록도이다.
도 4는 도 2에 도시된 프로세서가 검출된 맥박을 분석하는 작동에 대한 일 실시 예를 설명하기 위한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 지능형 전자 발찌의 작동을 나타내는 플로우차트이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 전자 발찌 시스템의 작동을 나타내는 플로우차트이다.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않은 채, 제1구성 요소는 제2구성 요소로 명명될 수 있고 유사하게 제2구성 요소는 제1구성 요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 본 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 나타낸다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 명세서에서의 모듈(module)이라 함은 본 명세서에서 설명되는 각각의 명칭에 따른 기능과 동작을 수행할 수 있는 하드웨어를 의미할 수도 있고, 또는 특정한 기능과 동작을 수행할 수 있는 컴퓨터 프로그램 코드를 의미할 수도 있고, 또는 특정한 기능과 동작을 수행시킬 수 있는 컴퓨터 프로그램 코드가 탑재된 전자적 기록 매체, 예컨대 프로세서를 의미할 수 있다.
다시 말해, 모듈이란 본 발명의 기술적 사상을 수행하기 위한 하드웨어 및/또는 상기 하드웨어를 구동하기 위한 소프트웨어의 기능적 및/또는 구조적 결합을 의미할 수 있다.
이하, 본 명세서에 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 지능형 전자 발찌를 포함하는 전자 발찌 시스템의 개념도이다.
도 1을 참조하면, 전자 발찌 시스템(10)은 지능형 전자 발찌(100)와 외부 통신 장치(300)를 포함할 수 있다.
지능형 전자 발찌(100)는 착용자의 발목에 착용할 수 있는 발찌 형태를 가질 수 있다. 실시 예에 따라 지능형 전자 발찌(100)의 형태는 다양할 수 있고, 상기 착용자의 상기 발목에만 착용되지 않고 다른 신체 부위에 착용될 수도 있다.
지능형 전자 발찌(100)는 UWB(ultra wideband) 레이더를 포함할 수 있다. 지능형 전자 발찌(100)는 상기 UWB 레이더를 이용하여 상기 착용자의 맥박을 검출하고, 검출 결과에 기초하여 상기 착용자의 상태를 판단하며, 판단 결과에 따른 작동을 수행할 수 있다. 실시 예에 따라, 지능형 전자 발찌(100)는 상기 착용자가 지능형 전자 발찌(100)를 착용하였는지에 대한 여부를 판단할 수도 있다.
지능형 전자 발찌(100)의 구조와 작동은 도 2를 참조하여 상세히 설명될 것이다.
외부 통신 장치(300)는 지능형 전자 발찌(100)와 무선으로 접속하여, 지능형 전자 발찌(100)로부터 신호 및/또는 데이터를 수신하고, 수신된 신호 및/또는 데이터를 처리할 수 있다. 도 1에서는 외부 통신 장치(300)가 서버인 것으로 도시되어 있으나, 외부 통신 장치(300)는 스마트폰 또는 태블릿 PC 등의 모바일 컴퓨팅 장치로 구현될 수도 있다.
실시 예에 따라, 전자 발찌 시스템(10)은 외부 통신 장치(300)와 통신가능한 적어도 하나의 관리자 단말기(400-1 및/또는 400-2)를 더 포함할 수 있다.
적어도 하나의 관리자 단말기(400-1 및/또는 400-2)는 PC, 노트북, 스마트폰, 태블릿 PC 등으로 구현될 수 있다. 외부 통신 장치(300)는 지능형 전자 발찌(100)로부터 수신된 상기 신호 및/또는 상기 데이터를 처리하고, 처리 결과를 적어도 하나의 관리자 단말기(400-1 및/또는 400-2)로 전송하여 관리자가 상기 처리 결과를 확인하도록 할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 지능형 전자 발찌의 개략적인 블록도이다.
도 1과 도 2를 참조하면, 지능형 전자 발찌(100)는 프로세서(110), 메모리(120), 입력 인터페이스(130), 위치 정보 수신기(140), 무선 통신 모듈(150), 및 맥박 정보 검출 센서(200)를 포함할 수 있다.
프로세서(110)는 버스(111)를 통해 구성 요소들(120, 130, 140, 150, 및 200) 중에서 적어도 하나의 작동을 제어할 수 있다. 프로세서(110)는 CPU, 애플리케이션 프로세서(application processor(AP)), 및 모바일 AP 중에서 어느 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
프로세서(110)는 메모리(120)에 저장된 기준 맥박(PULSE_INFO)과, 맥박 정보 검출 센서(200)에 의해 검출된 착용자(500)의 맥박을 비교하고, 비교 결과에 기초하여 알림 메시지(NOTI)를 생성하고, 생성된 알림 메시지(NOTI)를 외부 통신 장치(300)로 전송할 수 있다.
실시 예에 따라, 알림 메시지(NOTI)는 상기 검출된 맥박이 기준 맥박(PULSE_INFO)보다 높을 때, 즉 착용자(500)의 상태가 비정상 상태(또는 흥분 상태)가 됨에 따라 범행이 예상되는 경우에 생성될 수 있다. 알림 메시지(NOTI)는 착용자 정보(USER_INFO)와 위치 정보(POS_INFO)를 더 포함할 수 있다. 예컨대, 착용자 정보(USER_INFO)는 착용자(500)에 대한 정보(예컨대, 이름, 나이, 주소, 주민등록번호 등)를 포함할 수 있다.
다른 실시 예에 따라, 착용자(500)가 지능형 전자 발찌(100)를 착용하고 있는지 여부를 외부 통신 장치(300)가 판단하도록 하기 위해, 프로세서(110)는 맥박 정보 검출 센서(200)를 이용하여 착용자(500)의 상기 맥박을 주기적으로 검출할 수 있다. 상기 맥박이 검출되는 경우, 프로세서(110)는 지능형 전자 발찌(100)가 착용중임을 지시하는 착용 신호를 생성하고, 생성된 착용 신호를 외부 통신 장치(300)로 전송할 수 있다. 상기 맥박이 검출되지 않는 경우, 프로세서(110)는 상기 착용 신호를 생성하지 않는다. 예컨대, 상기 착용 신호는 착용자 정보(USER_INFO)와 위치 정보(POS_INFO)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
메모리(120)는 프로세서(110)의 작동에 필요한 명령들, 복수의 애플리케이션들, 및/또는 본 발명의 실시 예에 따라 생성되거나 입력 인터페이스(130)로부터 수신되는 각종 데이터를 저장할 수 있다. 예컨대, 메모리(120)는 입력 인터페이스(130)로부터 착용자 정보(USER_INFO)를 수신하여 저장할 수 있고, 실시 예에 따라 위치 정보 수신기(140)로부터 위치 정보(POS_INFO)를 수신하여 저장하거나, 맥박 정보 검출 센서(200)로부터 검출된 착용자(500)의 기준 맥박(PULSE_INFO)을 저장할 수도 있다.
기준 맥박(PULSE_INFO)은, 맥박 정보 검출 센서(200)에 의해 검출되는 착용자(500)의 맥박과의 비교를 통해 착용자(500)의 상태를 판단하고, 범행 가능성을 예측하기 위해 사용되는 기준값 및/또는 맥박 신호 특성을 의미한다. 기준 맥박(PULSE_INFO)은 정상 상태에서의 맥박을 의미하는 것으로서, 착용자(500)에 따라 다르게 설정될 수 있다. 예컨대, 지능형 전자 발찌(100)가 착용자(500)에 착용되고, 맥박 정보 검출 센서(200)가 일정 시간 동안 착용자(500)의 맥박을 검출함으로써 착용자(500)의 기준 맥박(PULSE_INFO)이 생성될 수 있다.
실시 예에 따라, 메모리(120)는 프로세서(110)의 작동 메모리로 작동할 수 있고, 캐시(cache), DRAM(dynamic random access memory), 또는 SRAM(static RAM)으로 구현될 수 있다. 다른 실시 예에 따라, 메모리(120)는 플래시-기반 메모리로 구현될 수 있다. 상기 플래시-기반 메모리는 멀티미디어 카드(multimedia card(MMC)), 임베디드 MMC(embedded MMC(eMMC)), 유니버셜 플래시 스토리지(universal flash storage(UFS)), 또는 솔리드 스테이트 드라이브(solid state drive(SSD))로 구현될 수 있다.
메모리(120)는 하나 또는 그 이상의 메모리들을 포함하는 집합적 의미로 이해될 수 있다.
입력 인터페이스(130)는 관리자 측의 마이크로 컴퓨터(또는 마이컴)로부터 착용자 정보(USER_INFO)를 수신할 수 있다. 예컨대, 입력 인터페이스(130)는 상기 마이컴과 접속될 수 있는 입력 포트일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
위치 정보 수신기(140)는 A-GPS(assisted global positioning system) 방식을 통해, 복수의 위성들로부터 출력되는 위성 신호들 및/또는 이동 통신망을 이용하여 착용자(500) 또는 지능형 전자 발찌(100)의 위치를 계산할 수 있다. 실시 예에 따라, 위치 정보 수신기(140)는 GPS(global positioning system), 글로나스(GLONASS), 및/또는 갈릴레오(GALILEO)로 구현될 수도 있다. 계산된 위치(또는 위치 정보; POS_INFO)는 메모리(120)에 저장되거나, 무선 통신 모듈(150)을 통해 외부 통신 장치(300)로 전송될 수 있다.
무선 통신 모듈(150)은 프로세서(110)의 제어에 따라, 외부 통신 장치(300)와 신호 및/또는 데이터를 주거나 받을 수 있다. 실시 예에 따라, 무선 통신 모듈(150)은 LTETM(long term evolution), W-CDMA(wideband code division multiple access) 등과 같은 이동 통신 방식을 이용하는 모듈로 구현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
무선 통신 모듈(150)은 프로세서(110)에 의해 생성된 알림 메시지(NOTI) 및/또는 착용 신호를 외부 통신 장치(300)로 전송할 수 있다.
맥박 정보 검출 센서(200)는 착용자(500)의 맥박을 검출하고, 검출된 맥박을 프로세서(110)로 전송할 수 있다. 실시 예에 따라, 상기 검출된 맥박은 메모리(120)에 저장될 수 있다. 맥박 정보 검출 센서(200)의 구조와 작동에 대해서는 도 3을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
외부 통신 장치(300)는 지능형 전자 발찌(100)로부터 알림 메시지(NOTI)를 수신하여 처리하고, 처리 결과에 따른 알림 메시지(NOTI')를 외부 통신 장치(300)와 통신가능한 관리자 단말기(400)로 전송하여 관리자가 알림 메시지(NOTI')를 확인하도록 할 수 있다.
관리자 단말기(400)는 PC, 노트북, 스마트폰, 태블릿 PC 등으로 구현될 수 있다. 상기 관리자는 관리자 단말기(400)로 수신된 알림 메시지(NOTI')로부터 착용자(500)의 착용자 정보(USER_INFO) 및/또는 위치 정보(POS_INFO)를 확인하여 착용자(500)의 범행 가능성을 미연에 방지할 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 맥박 정보 검출 센서의 작동을 설명하기 위한 개략적인 블록도이다.
도 2와 도 3을 참조하면, 맥박 정보 검출 센서(200)는 UWB(ultra wideband) 레이더로 구현될 수 있다.
맥박 정보 검출 센서(200)는 UWB 레이더(210), ADC(analog-to-digital converter; 240), 및 맥박 정보 검출 블록(250)을 포함할 수 있다.
UWB 레이더(210)는 착용자(500)로 펄스(P1)를 발산하고, 펄스(P1)가 착용자(500)로부터 반사되는 반사 신호(P2)를 수신할 수 있다. UWB 레이더(210)는 UWB 레이더 송신기(220)와 UWB 레이더 수신기(230)를 포함할 수 있다.
ADC(240)는 UWB 레이더 수신기(230)로 수신된 반사 신호(P2)를 아날로그-디지털 변환하여 디지털 신호(DW)를 생성할 수 있다. ADC(240)는 반사 신호(P2)를 기설정된 구간마다 샘플링(sampling)하고, 샘플링된 신호를 양자화(quantizing)하여 디지털 신호(DW)를 생성할 수 있다.
맥박 정보 검출 블록(250)은 디지털 신호(DW)로부터 착용자(500)의 맥박(E_PI)을 검출하고, 검출된 맥박(E_PI)을 프로세서(110)로 전송할 수 있다. 실시 예에 따라, 맥박 정보 검출 블록(250)은 디지털 신호(DW)로부터 검출된 맥박(E_PI)을 제외한 나머지 불필요한 정보를 제거하기 위한 필터로 구현될 수 있다.
맥박 정보 검출 블록(250)은 디지털 신호(DW)로부터 불필요한 반사 신호를 제거한 후, 생체 정보 추출 알고리즘을 이용하여 맥박(E_PI)을 검출할 수 있다. 실시 예에 따라, 맥박 정보 검출 블록(250)은 상기 불필요한 반사 신호를 제거하기 위한 클러터 제거 알고리즘을 포함할 수 있다. 상기 클러터 제거 알고리즘과 상기 생체 정보 추출 알고리즘 각각은, 일정한 패턴을 반복적으로 갖는 맥박 신호의 특징점을 이용하여, 디지털 신호(DW)로부터 상기 맥박 신호의 특징점과 관계없는 상기 불필요한 반사 신호를 제거하고 맥박(E_PI)을 검출하는 방식으로 구현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
검출된 맥박(E_PI)은 프로세서(110)로 전송되거나 메모리(120)에 저장될 수 있다.
도 2에서는 맥박 정보 검출 블록(250)이 맥박 정보 검출 센서(200)에 포함된 형태로 도시되었으나, 실시 예에 따라, 프로세서(110)가 상기 클러터 제거 알고리즘과 상기 생체 정보 추출 알고리즘을 이용하여 디지털 신호(DW)를 처리함으로써 맥박(E_PI)을 검출할 수도 있다.
도 4는 도 2에 도시된 프로세서가 검출된 맥박을 분석하는 작동에 대한 일 실시 예를 설명하기 위한 그래프이다.
도 1부터 도 4를 참조하면, 프로세서(110)는 검출된 맥박(E_PI)과 메모리(120)에 저장된 기준 맥박(PULSE_INFO)을 분석할 수 있다. 프로세서(110)는 검출된 맥박(E_PI)과 기준 맥박(PULSE_INFO)을 비교하고, 비교 결과 검출된 맥박(E_PI)이 기준 맥박(PULSE_INFO)보다 높을 경우, 착용자(500)가 비정상 상태 또는 흥분 상태에 있어 범행을 일으킬 가능성이 있다는 알림 메시지(NOTI)를 생성할 수 있다.
도 4를 참조하면, 시점(T) 이전에는 검출된 맥박(E_PI)이 기준 맥박(PULSE_INFO)보다 낮으므로, 프로세서(110)는 알림 메시지(NOTI)를 생성하지 않을 수 있다.
시점(T) 이후에는 검출된 맥박(E_PI)이 기준 맥박(PULSE_INFO)보다 높아지므로, 프로세서(100)는 착용자(500)가 상기 비정상 상태에 해당함을 지시하는 알림 메시지(NOTI)를 생성하고, 생성된 알림 메시지(NOTI)를 무선 통신 모듈(150)을 통해 외부 통신 장치(300)로 전송하고, 외부 통신 장치(300)는 알림 메시지(NOTI)를 수신함으로써 착용자(500)가 상기 비정상 상태에 있음을 판단할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 지능형 전자 발찌의 작동을 나타내는 플로우차트이다.
도 1부터 도 5를 참조하면, 맥박 정보 검출 센서(200)에 포함된 UWB 레이더(210) 또는 UWB 레이더 송신기(220)는 착용자(500)의 맥박을 검출하기 위한 펄스(P1)를 발산할 수 있다(S100).
발산된 펄스(P1)가 착용자(500)로부터 반사되면, UWB 레이더(210) 또는 UWB 레이더 수신기(230)가 반사 신호(P2)를 수신할 수 있다(S120).
맥박 정보 검출 센서(200)에 포함된 ADC(240)는, 수신된 반사 신호(P2)를 디지털 신호(DW)로 변환하고, 맥박 정보 검출 블록(250)은 클러터 제거 알고리즘 및/또는 생체 정보 추출 알고리즘을 이용하여 디지털 신호(DW)로부터 착용자(500)의 맥박(E_PI)을 검출할 수 있다(S140).
프로세서(110)는, 검출된 맥박(E_PI)과 메모리(120)에 저장된 기준 맥박(PULSE_INFO)을 비교할 수 있다(S160).
비교 결과, 검출된 맥박(E_PI)이 기준 맥박(PULSE_INFO)보다 큰 경우(S180의 YES), 프로세서(110)는 지능형 전자 발찌(100)에 포함된 위치 정보 수신기(140)로부터 수신되는 위치 정보(POS_INFO)를 포함하는 알림 메시지(NOTI)를 생성하고, 생성된 알림 데이터(NOTI)를 무선 통신 모듈(150)을 통해 외부 통신 장치(300)로 전송할 수 있다(S200).
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 전자 발찌 시스템의 작동을 나타내는 플로우차트이다.
도 1부터 도 6을 참조하면, 지능형 전자 발찌(100)에 포함된 프로세서(110)는, 맥박 정보 검출 센서(200)를 이용하여 맥박을 주기적으로 검출할 수 있다(S300). 즉, 맥박 정보 검출 센서(200)에 포함된 UWB 레이서 송신기(220)는 펄스(P1)를 주기적으로 발산할 수 있다.
맥박이 검출되는 경우(S320의 YES), 프로세서(110)는 지능형 전자 발찌(100)가 착용자(500)에게 정상적으로 착용되어 있다고 판단할 수 있다. 프로세서(110)는 지능형 전자 발찌(100)가 착용 중임을 지시하는 착용 신호를 생성하고, 생성된 착용 신호를 외부 통신 장치(300)로 전송할 수 있다(S340). 예컨대, 상기 착용 신호는 착용자 정보(USER_INFO)와 위치 정보(POS_INFO)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
외부 통신 장치(300)는, 상기 착용 신호의 수신 여부에 기초하여 지능형 전자 발찌(100)의 착용 여부를 판단할 수 있다(S360). 예컨대, 상기 착용 신호를 수신하는 경우, 외부 통신 장치(300)는 착용자(500)가 지능형 전자 발찌(100)를 착용하고 있는 것으로 판단할 수 있다. 상기 착용 신호를 수신하지 못하는 경우, 외부 통신 장치(300)는 착용자(500)가 지능형 전자 발찌(100)의 착용을 비정상적으로 해제한 것으로 판단할 수 있다. 이 경우, 외부 통신 장치(300)는 지능형 전자 발찌(100)의 착용이 해제되었음을 관리자에게 알리기 위한 경고 신호를 생성하고, 생성된 경고 신호를 관리자 단말기(400)로 전송할 수도 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10: 전자 발찌 시스템
100: 지능형 전자 발찌
200: 맥박 정보 검출 센서
210: UWB 레이더
300: 외부 통신 장치
400: 관리자 단말기

Claims (6)

  1. UWB(ultra wideband) 레이더를 이용한 지능형 전자 발찌에 있어서,
    상기 지능형 전자 발찌의 착용자의 맥박을 검출하고, 상기 착용자의 맥박을 일정 시간 동안 검출함으로써 상기 착용자의 정상 상태에서의 맥박을 상기 착용자에 대한 기준 맥박으로서 생성하는 맥박 정보 검출 센서;
    상기 기준 맥박을 저장하는 메모리;
    상기 메모리에 저장된 상기 기준 맥박과 상기 검출된 맥박을 비교하고, 상기 비교의 결과에 따라 상기 검출된 맥박이 상기 기준 맥박보다 높은 경우, 상기 착용자의 상기 상태를 비정상 상태로 판단하여 알림 메시지를 생성하는 프로세서; 및
    생성된 상기 알림 메시지를 상기 지능형 전자 발찌와 통신가능한 외부 통신 장치로 전송하기 위한 무선 통신 모듈을 포함하고,
    상기 맥박 정보 검출 센서는,
    상기 착용자로 펄스를 발산하고, 상기 펄스가 상기 착용자에 의해 반사됨으로써 생성되는 반사 신호를 수신하는 UWB 레이더;
    상기 반사 신호를 미리 설정된 구간마다 샘플링 하고, 샘플링된 반사 신호를 양자화 하여 디지털 신호를 생성하는 ADC; 및
    클러터 제거 알고리즘을 이용하여 상기 디지털 신호로부터 상기 맥박을 검출하는 맥박 정보 검출 블록을 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 외부 통신 장치가 상기 지능형 전자 발찌의 착용 여부를 판단하도록 하기 위해, 상기 맥박 정보 검출 센서를 이용하여 상기 맥박을 주기적으로 검출하고, 상기 맥박이 검출되는 경우, 상기 착용자가 상기 지능형 전자 발찌를 착용하고 있음을 지시하는 착용 신호를 생성하고 생성된 착용 신호를 상기 무선 통신 모듈을 통해 상기 외부 통신 장치로 주기적으로 전송하는 UWB 레이더를 이용한 지능형 전자 발찌.
  2. 제1항에 있어서,
    AGPS(assisted global positioning system) 방식을 통해 상기 지능형 전자 발찌의 위치를 계산하는 위치 정보 수신기를 더 포함하고,
    상기 알림 메시지는 상기 위치, 및 상기 착용자를 식별하기 위한 착용자 정보를 포함하는 UWB 레이더를 이용한 지능형 전자 발찌.
  3. 삭제
  4. UWB 레이더를 포함하는 지능형 전자 발찌; 및
    상기 지능형 전자 발찌와 무선으로 통신가능한 외부 통신 장치를 포함하고,
    상기 지능형 전자 발찌는,
    상기 지능형 전자 발찌의 착용자의 맥박을 검출하고, 상기 착용자의 맥박을 일정 시간 동안 검출함으로써 상기 착용자의 정상 상태에서의 맥박을 상기 착용자에 대한 기준 맥박으로서 생성하는 맥박 정보 검출 센서;
    상기 기준 맥박을 저장하는 메모리;
    상기 메모리에 저장된 상기 기준 맥박과 상기 검출된 맥박을 비교하고, 상기 비교의 결과에 따라 상기 검출된 맥박이 상기 기준 맥박보다 높은 경우, 상기 착용자의 상기 상태를 비정상 상태로 판단하여 알림 메시지를 생성하는 프로세서; 및
    생성된 상기 알림 메시지를 상기 외부 통신 장치로 전송하기 위한 무선 통신 모듈을 포함하고,
    상기 맥박 정보 검출 센서는,
    상기 착용자로 펄스를 발산하고, 상기 펄스가 상기 착용자에 의해 반사됨으로써 생성되는 반사 신호를 수신하는 UWB 레이더;
    상기 반사 신호를 미리 설정된 구간마다 샘플링 하고, 샘플링된 반사 신호를 양자화 하여 디지털 신호를 생성하는 ADC; 및
    클러터 제거 알고리즘을 이용하여 상기 디지털 신호로부터 상기 맥박을 검출하는 맥박 정보 검출 블록을 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 외부 통신 장치가 상기 지능형 전자 발찌의 착용 여부를 판단하도록 하기 위해, 상기 맥박 정보 검출 센서를 이용하여 상기 맥박을 주기적으로 검출하고, 상기 맥박이 검출되는 경우, 상기 착용자가 상기 지능형 전자 발찌를 착용하고 있음을 지시하는 착용 신호를 생성하고 생성된 착용 신호를 상기 무선 통신 모듈을 통해 상기 외부 통신 장치로 주기적으로 전송하는 UWB 레이더를 이용하는 전자 발찌 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 외부 통신 장치와 접속가능한 관리자 단말기를 더 포함하고,
    상기 무선 통신 모듈은,
    상기 알림 메시지를 상기 외부 통신 장치를 통해 상기 관리자 단말기로 전송하는 전자 발찌 시스템.
  6. 삭제
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