KR101959142B1 - 초고주파 신호를 이용한 울타리 침입 감지 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

N개(N은 자연수)의 울타리 지주를 포함하는 울타리를 감시하는 침입감지 시스템에 있어서, 제1 울타리 지주에 설치되어 다운링크신호를 송신하는 제1 송수신장치와, 제2 울타리 지주부터 제N 울타리 지주까지 각각에 설치되고, 이전 송수신장치로부터 수신된 이전 다운링크신호의 세기를 측정하고, 측정된 이전 다운링크신호의 세기와 기준 세기의 차이가 특정 임계치 이상이면 이벤트가 발생된 것으로 감지하는 제2 송수신장치 내지 제N 송수신장치를 포함하는 침입감지 시스템을 제공할 수 있게 되어, 안정적이고 저가의 침임감지 시스템을 구축할 수 있게 된다.

Description

초고주파 신호를 이용한 울타리 침입 감지 시스템 및 방법{Fence Intrusion Detection System and Method with Ultra High Frequency Signal}

본 발명은 침입 감지 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 초고주파 신호를 이용한 울타리 침입 감지 시스템에 관한 것이다.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시 예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.

울타리 침입감지를 위해서 과거부터 다양한 시스템들이 개발 사용돼 왔다. 울타리 침입 감지를 하는 센서로써는 장력센서， 진동센서， 절단센서， 광선센서， 광학센서， 자기력 센서，전자파센서 그리고 레이더센서 등이 있다.

그러나 장거리 국경선 및 국내 155 마일 휴전선 등의 침입감지를 위해서는 일정거리마다 설치되는 각 센서 및 이들로부터의 신호를 전송하는 전송선 및 네트워크 구축， 설치 구조물 및 전력선등의 비용이 대규모로 발생하며 이를 최소화하는 해법이 필수적이다.

기존의 장력센서를 사용하는 방식으로는 유선을 사용하여 신호 통신선 및 전력선을 설치하고 일정거리마다 포스트에 스트레인 게이지를 설치하여 이들 장력 센서로 부터의 데이터를 증폭 및 전송하는 침입감지 시스템이 있다. 이러한 제품은 신호선 및 전력선 설치 시 막대한 비용이 소요되고 또한 무장력 월담의 경우 무효하며 또한 자연력에 의한 오경보가 자주 발생한다.

현재 가장 많이 사용되고 있는 광섬유 방식 침입감지네트워크는 레이저 광통신을 이용하여 장거리 광신호 전송을 통해 침입시 생기는 진동 및 절단등 수신 광신호의 변화를 측정하여 침입감지를 구현하는 기술인데 진동이나 광선바람 및 자연 진동 등에 취약하여 오경보가 많고 무진동으로 월담을 하는 경우에는 무효한 기술이다. 현재 설치시스템은 오경보가 많아 평상시 운전을 하지 않고 특별한 경우만 사용하고 있다.

공간 레이저 통신방식이나 , IR 통신 방식은 침입감지 대상 영역사이에 설치된 송수신기 사이에 물체 혹은 인체가 존재할 때 통신이 절단되어 수신기 측에 신호가 단락되는 현상을 이용하여 침입감지를 수행하는 방식이다. 이러한 방식들은 낙엽， 안개， 이상 물체의 비상， 조류 등 소형 동물， 우천시 및 물방울 등에 의한 오경보가 많이 발생한다.

적외선 열 감지 방식의 침입감지는 생체에서 발생하는 열을 감지하여 생체의 존재를 파악하는 기술로서 조류 등 소형 동물 등에 의한 오경보가 많이 발생한다.

또한 기존 레이저광선 및 IR 통신식 침입감지기 또는 열감지식 침입감지 장치는 인식거리가 짧고 네트워크 기능이 없어 별도의 신호전송 통신선 및 망이 필요하다.

영상 카메라를 사용하는 침입감지 장치는 안개， 악천후 등 시야에 문제가 있고 사용자가 상시 영상화면을 감시해야 하는 문제점이 있어 자동화 감시가 불가능하고 많은 운용인력이 필요하다. 움직임 감지기능을 사용하는 영상카메라는 자동화 감시가 가능하나 낙엽 등 비상 물체에 의한 오경보가 생길 수 있으며 전력소모가 많아 전력선 설치가 필수적이다.

초고주파 레이더 방식은 주파수확보가 어렵고 고출력 전파송신과 지향성안테나를 사용해야 하고 동작 전력소모가 많아 전력선을 설치하여야하므로 설치비용 과다하다. 군에서는 전용 레이더 주파수를 겸용하거나 하여 사용 가능하나 기존의 레이더와의 혼신문제가 발생할 수가 있다.

이상 상기의 모든 방식은 침입자 피아식별을 위한 방책이 없고 정확한 침입자 위치 추적기능이 미비하다. 따라서, 더 나은 방식의 울타리 침입 감시 시스템을 제공하기 위한 방안이 필요하다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, N개(N은 자연수)의 울타리 지주를 포함하는 울타리를 감시하는 침입감지 시스템에 있어서, 제1 울타리 지주에 설치되어 다운링크신호를 송신하는 제1 송수신장치와, 제2 울타리 지주부터 제N 울타리 지주까지 각각에 설치되고, 이전 송수신장치로부터 수신된 이전 다운링크신호의 세기를 측정하고, 측정된 이전 다운링크신호의 세기와 기준 세기의 차이가 특정 임계치 이상이면 이벤트가 발생된 것으로 감지하는 제2 송수신장치 내지 제N 송수신장치를 포함하는 침입감지 시스템을 제공함에 있다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, N개(N은 자연수)의 울타리 지주를 포함하는 울타리를 감시하는 침입감지 시스템은, 제1 울타리 지주에 설치되어 다운링크신호를 송신하는 제1 송수신장치; 제2 울타리 지주부터 제N 울타리 지주까지 각각에 설치되고, 이전 송수신장치로부터 수신된 이전 다운링크신호의 세기를 측정하고, 측정된 이전 다운링크신호의 세기와 기준 세기의 차이가 특정 임계치 이상이면 이벤트가 발생된 것으로 감지하는 제2 송수신장치 내지 제N 송수신장치;를 포함한다.

그리고, 기준 세기는, 제K-1 울타리 지주와 제K 울타리 지주(K는 2에서 N까지의 자연수) 사이에 생체가 없는 경우에 제K 송수신장치에 의해 측정된 다운링크신호의 세기일 수도 있다.

또한, 제2 송수신장치 내지 제N 송수신장치는, 관계자용 태그로부터 태그신호가 수신된 경우, 태그신호의 세기가 태그임계치 이상이면 측정된 이전 다운링크신호의 세기와 기준 세기의 차이가 특정 임계치 이상이더라도 이벤트를 발생시키지 않을 수도 있다.

그리고, 제2 송수신장치 내지 제N-1 송수신장치는, 수신된 이전 다운링크신호에 대한 응답으로 다운링크신호를 생성하여 송신하고, 만약 이벤트가 발생된 것으로 감지된 경우 다운링크신호에 이벤트 정보를 포함시켜 생성하여 다음 송수신장치로 송신할 수도 있다.

또한, 제N 송수신장치는, 수신된 이전 다운링크신호에 대한 응답으로 이전 다운링크신호에 포함된 이벤트 정보들을 모두 포함하는 업링크신호를 생성하여 제N-1 송수신장치에 송신하고, 만약 이벤트가 발생된 것으로 감지된 경우 이전 다운링크신호에 포함된 이벤트 정보들에 금번에 발생된 이벤트 정보를 추가하여 업링크신호를 생성하여 제N-1 송수신장치에 송신할 수도 있다.

그리고, 제2 송수신장치 내지 제N-1 송수신장치는, 다음 송수신장치로부터 업링크신호를 수신하고, 수신된 업링크신호를 이전 송수신장치로 송신할 수도 있다.

또한, 제1 송수신장치는, 제2 송수신장치로부터 업링크신호를 수신하고, 수신된 업링크신호를 모니터링 서버로 송신할 수도 있다.

그리고, 기준 세기는, 송수신장치 별로 각각 독립적인 값을 가질 수도 있다.

또한, 기준 세기는, 제K-1 울타리 지주와 제K 울타리 지주(K는 2에서 N까지의 자연수) 사이에 생체가 없는 경우에 제K 송수신장치에 의해 일정 주기동안 측정된 다운링크신호의 세기의 평균값일 수도 있다.

그리고, 제1 송수신장치 내지 제N 송수신장치는, N개의 H형 양방향 전파집속장치의 내부에 각각 설치될 수도 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른, 침입감지 시스템은, 제1 울타리 지주에 설치되어 다운링크신호를 송신하는 제1 송수신장치; 및 제1 울타리와 이웃하여 배치된 제2 울타리 지주에 설치되고, 제1 송수신장치로부터 수신된 다운링크신호의 세기를 측정하고, 측정된 이전 다운링크신호의 세기와 기준 세기의 차이가 특정 임계치 이상이면 이벤트가 발생된 것으로 감지하는 제2 송수신장치;를 포함할 수도 있다.

본 발명의 다양한 실시예에 따르면, N개(N은 자연수)의 울타리 지주를 포함하는 울타리를 감시하는 침입감지 시스템에 있어서, 제1 울타리 지주에 설치되어 다운링크신호를 송신하는 제1 송수신장치와, 제2 울타리 지주부터 제N 울타리 지주까지 각각에 설치되고, 이전 송수신장치로부터 수신된 이전 다운링크신호의 세기를 측정하고, 측정된 이전 다운링크신호의 세기와 기준 세기의 차이가 특정 임계치 이상이면 이벤트가 발생된 것으로 감지하는 제2 송수신장치 내지 제N 송수신장치를 포함하는 침입감지 시스템을 제공할 수 있게 되어, 안정적이고 저가의 침임감지 시스템을 구축할 수 있게 된다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에 서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시 예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 특징을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 울타리 침입감지 시스템이 구축된 울타리의 예를 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 송수신장치를 개략적으로 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 송수신장치의 구조를 도시한 블록도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 침임자를 감지하는 방법을 설명하기 위한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 관계자를 감지하는 방법을 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른, 침입자와 관계자가 모두 있는 상태를 설명하기 위한 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 울타리에 설치된 침입감지 시스템의 송수신장치들을 개략적으로 도시한 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른, 울타리에 설치된 송수신장치들에 침입자와 관계자가 접근하는 경우를 도시한 도면,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른, 다운링크 신호 및 업링크 신호를 송수신하는 과정을 도시한 도면,
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른, H형 양방향 전파집속장치에 설치된 송수신장치를 도시한 도면이다.

본 발명의 과제 해결 수단의 특징 및 이점을 보다 명확히 하기 위하여, 첨부된 도면에 도시된 본 발명의 특정 실시 예를 참조하여 본 발명을 더 상세하게 설명한다.

다만, 하기의 설명 및 첨부된 도면에서 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 공지기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면 전체에 걸쳐 동일한 구성 요소들은 가능한 한 동일한 도면 부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다.

이하의 설명 및 도면에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위한 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하기 위해 사용하는 것으로, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 뿐, 상기 구성요소들을 한정하기 위해 사용되지 않는다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다.

더하여, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급할 경우, 이는 논리적 또는 물리적으로 연결되거나, 접속될 수 있음을의미한다.

다시 말해, 구성요소가 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속되어 있을 수 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있으며, 간접적으로 연결되거나 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

또한, 본 명세서에서 기술되는 "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

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.

또한, "일(a 또는 an)", "하나(one)", "그(the)" 및 유사어는 본 발명을 기술하는 문맥에 있어서(특히, 이하의 청구항의 문맥에서) 본 명세서에 달리 지시되거나 문맥에 의해 분명하게 반박되지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 울타리 침입감지 시스템이 구축된 울타리의 예를 도시한 도면이다.

본 발명의 실시예에 따른 침입 감지 시스템은, 초고주파 신호를 이용한 생체 감지를 통해, 감시 대상 구역에 대한 출입-불허자의 진입 시도 시에 알람을 발생하지만, 출입-허가자의 진입 시도 시에는 알람을 발생하지 않고 진입을 허용한다.

본 발명의 실시예에 따른 침입 감지 시스템에서 침입자의 존재여부 감지를 위해 사용하는 초고주파 신호(마이크로웨이브 대 주파수 신호)는, 레이저광이나 적외선 등의 경우와 달리, 기름때에 섞인 먼지 때 혹은 공간에 부유하는 먼지에 산란하지 않고 송수신 특성에 거의 영향을 받지 않게 된다. 뿐만 아니라 초고주파신호는 인체 내의 수분이나 전해질에 의해 에너지가 흡수되는 특징이 있기 때문에, 송신기와 수신기 사이에 인체가 존재하면 수신기는 인체가 존재하지 않았을 때에 비해 훨씬 적은 에너지를 수신하게 되는 것이다, 이와 같은 초고주파 신호의 성질을 이용하여, 침입 감지 시스템은 이러한 침입자의 침입 여부를 감지할 수 있게 된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 울타리는 울타리 지주들(10_K-1, 10_K)과 그 사이를 가리는 울타리망(10)으로 구성된다.

그리고 울타리 침입감지 시스템은 울타리의 울타리 지주들(10_K-1, 10_K)에 설치되며, 울타리 지주들 사이에 초고주파빔을 발생시키게 된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 초고주파빔은 울타리망 전체에 걸쳐 발생되고, 침임자에 의해 초고주파빔이 가려지게 되면 침입감지 시스템은 이를 감지하여 침입자가 있다는 이벤트를 발생시켜 알리게 된다. 여기에서, 이벤트는 울타리 지주 사이에 인체가 존재한다는 이벤트를 나타낸다.

도 1은 울타리의 일부분만 도시되어 있으며, 울타리는 N개(N은 자연수)의 울타리 지주를 포함하고, 침입감지 시스템은 N개의 울타리 지주에 설치되어 침입을 감지하게 된다. 구체적으로, 침입감지 시스템은 N개의 울타리 지주에 설치된 N개의 송수신장치를 포함하며, N개의 송수신장치는 서로 다운링크신호 및 업링크신호를 초고주파빔으로 송수신한다.

도 1는 N개의 울타리 지주 중 K-1번째인 제K-1 울타리 지주(10_K-1)와 K번째인 제K 울타리 지주(10_K)(K는 2에서 N까지의 자연수)를 도시하고 있다.

도 1에 도시된 제K-1 울타리 지주(10_K-1)와 제K 울타리 지주(10_K)에 설치된 송수신장치들은 도 2에 도시되어 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 송수신장치를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 2는 N개의 울타리 지주 중 이웃하는 K-1번째인 제K-1 울타리 지주와 K번째인 제K 울타리 지주(K는 2에서 N까지의 자연수)를 도시한 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 제K-1 울타리 지주(10_K-1)와 제K 울타리 지주(10_K)에는 제K-1 송수신장치(100_K-1)와 제K 송수신장치(100_K)가 각각 설치된다.

그리고, 제K-1 송수신장치(100_K-1)와 제K 송수신장치(100_K)는 각각 양방향으로 복수개의 안테나가 설치되어 있으며, 제1 방향의 안테나들은 이전 송수신장치를 향하도록 배치되고, 제2방향의 안테나들은 다음 송수신장치를 향하도록 배치된다. 도 2에서 제K-1 송수신장치(100_K-1)와 제K 송수신장치(100_K)는 서로 마주보는 방향으로 안테나가 배치된 것을 확인할 수 있다. 이렇게 배치된 안테나들을 이용하여, 제K-1 송수신장치(100_K-1)와 제K 송수신장치(100_K)는 서로 초고주파빔의 신호를 송수신하여 제K-1 울타리 지주(10_K-1)와 제K 울타리 지주(10_K) 사이의 침입 여부를 감지할 수 있게 된다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 송수신장치의 구조를 도시한 블록도이다. N개의 송수신장치는 각각 도 3에 도시된 구조를 가진다.

도 3에 도시된 바와 같이, 송수신장치는, 안테나부(110), 초고주파 트랜시버(120), MCU(130), 코인 배터리(140)를 포함한다.

안테나부(110)는 도 2에 도시된 바와 같이 2개의 방향으로 배치된 복수개의 안테나들을 포함하며, PCB 안테나 또는 모노폴 안테나 또는 다이폴 안테나 등으로 구현가능하다.

초고주파 트랜시버(120)는 ISM 대역(Industrial Scientific Medical band) 등의 초고주파 신호를 생성하여 안테나(110)를 통해 전송한다.

코인 배터리(140)는 초고주파 트랜시버(120)와 MCU(130)에 필요한 전원을 공급한다.

MCU(130)는 신호가 초당 10회 이상 반복적으로 전송되도록 초고주파 트랜시버(120)를 제어한다. 이를 위해, MCU(130)는 초고주파 트랜시버(120)를 제어하기 위한 통신 프로토콜을 내장하여 수행하도록 설계된다.

또한, MCU(130)는 수신된 신호의 세기를 이용하여 침입 여부를 판단하게 된다. 이와 관련하여 이하에서 설명한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 침임자를 감지하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

일단, 제K-1 송수신장치(100_K-1)는 다운링크신호를 송신하고, 제K 송수신장치(100_K)는 제K-1 송수신장치(100_K-1)로부터 수신된 다운링크신호의 세기를 측정한다. 이와 같이, 제K 송수신장치(100_K)는 감시 대상 울타리 구역에 생체가 존재하지 않는 상태에서, 제K-1 송수신장치(100_K-1)로부터 수신되는 초고주파의 다운링크신호의 세기를 미리 측정하여 내부 기억장치에 기준 세기로 저장한다. 울타리 구역마다 환경이 각기 다르기 때문에, 제K 송수신장치(100_K)는 기준세기의 초기값을 학습시키는 과정을 수행하는 것이다.

즉, 기준 세기는 제K-1 울타리 지주(10_K-1)와 제K 울타리 지주(10_K)의 사이에 생체가 없는 경우에 제K 송수신장치(100_K)에 의해 측정된 다운링크신호의 세기가 된다. 그리고, 기준 세기는, N개의 송수신장치 별로 각각 독립적인 값을 가지게 된다. 예를 들어, 기준 세기는 제K-1 울타리 지주(10_K-1)와 제K 울타리 지주(10_K) 사이에 생체가 없는 경우에 제K 송수신장치(100_K)에 의해 일정 주기동안 측정된 다운링크신호의 세기의 평균값이 될 수도 있다. 이와 같은 과정을 통해, N개의 송수신장치들은 각각 독립된 값의 기준세기를 가지게 되므로, 울타리의 구역마다 다른 환경을 가지더라도 그에 적합한 기준세기 값을 학습을 통해 산출하여 적용할 수 있게 된다.

그 후에, 제K 송수신장치(100_K)는 제K-1 송수신장치(100_K-1)로부터 수신된 다운링크신호의 세기를 측정하고, 측정된 다운링크신호의 세기와 기준 세기의 차이가 특정 임계치 이상이면 이벤트가 발생된 것으로 감지한다.

제K-1 울타리 지주(10_K-1)와 제K 울타리 지주(10_K) 사이의 감시 대상 구역에 진입한 침입자(20)에 의해, 제K 송수신장치(100_K)가 제K-1 송수신장치(100_K-1)로부터 수신한 다운링크신호는 그 세기가 감쇄하게 된다. 이는 침입자(20)의 신체에 의하여 초고주파 다운링크신호의 상당 부분이 흡수되거나 회절되기 때문이다.

이에 따라, 측정된 초고주파 다운링크신호의 세기와 기저장된 기준 세기의 차이가 특정 임계치 이상이면, 제K 송수신장치(100_K)는 해당 감시 대상 구역으로 침입자(20)의 진입 시도가 있음을 감지할 수 있게 된다. 여기서, 출입자는 출입 권한이 있는 출입-허가자와 출입 권한이 없는 출입-불허자로 구분될 수 있으며, 침입자(20)는 출입 권한이 없는 출입-불허자를 나타낸다.

제K 송수신장치(100_K)는 진입 시도가 출입-허가자에 의한 것인지 출입-불허자에 의한 것인지 구분하여, 출입-불허자에 의한 진입 시도시에만 이벤트를 발생시킨다.

도 4에 도시된 바와 같이, 침입자(20)에 의해 제K-1 송수신장치(100_K-1)에서 송신된 초고주파 다운링크신호의 세기가 줄어들어, 제K 송수신장치(100_K)는 수신 세기와 기준 세기의 차이가 특정 임계치 이상이 되면 침입자가 출입-불허자인 것으로 판단하여 이벤트를 발생시킨다.

한편, 출입-허가자와 출입-불허자를 구분하기 위해, 관계자용 태그(300)가 필요하며, 이에 대해 도 5를 참고하여 설명한다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 관계자를 감지하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

관계자용 태그(300)는 출입-허가자에 의해 휴대되는 송신장치로, 초고주파 다운링크신호와는 주파수나 진폭 등이 다른 태그신호를 송신하며, 제K 송수신장치(100_K)는 관계자용 태그(300)가 송신한 태그신호 신호를 수신한다. 여기에서 관계자용 태그(300)는 관계자가 소유할 수 있는 아이디카드 등에 포함될 수 있으며 관계자 정보가 포함된 신호를 송신하는 RF 태그 등이 될 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 출입-허가자인 관계자(30)에 의해 제K-1 송수신장치(100_K-1)에서 송신된 초고주파 다운링크신호의 세기가 줄어들어 수신 세기와 기준 세기의 차이가 특정 임계치 이상이지만, 관계자용 태그(300)로부터 수신한 태그신호의 세기가 태그임계치 이상인 경우, 제K 송수신장치(100_K)는 출입자가 관계자(30)인 것으로 판단하여 이벤트를 발생시키지 않게 된다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른, 침입자와 관계자가 모두 있는 상태를 설명하기 위한 도면이다.

출입-불허자인 침입자(20)에 의해 제K-1 송수신장치(100_K-1)에서 송신된 초고주파 다운링크신호의 세기가 줄어들어 수신 세기와 기준 세기의 차이는 특정 임계치 이상인 상태에서, 관계자(30)가 울타리로부터 멀리 떨어져 있어 관계자용 태그(300)로부터 수신된 태그신호의 세기가 태그임계치 미만인 경우에도, 제K 송수신장치(100_K)는 출입자가 출입-불허자인 침입자(20) 것으로 판단하여 이벤트를 발생시키게 된다.

도 4와 도 6에 도시된 바와 같이, 침입자(30)에 의한 출입이 있는 것으로 판단되면, 신호 수신/경고 장치(200)는 제K 송수신장치(100_K)는 이벤트를 발생시키고 이벤트 정보를 다운링크신호에 포함시키게 된다. 여기에서 이벤트 정보는 해당 구역에서 침입이 발생했음을 나타내는 정보로, 이벤트 발생 사실에 대한 정보, 이벤트 발생 위치에 대한 정보, 이벤트 발생 시간에 대한 정보 등을 포함한다.

이하에서는, 침입감지 시스템에 포함된 N개의 송수신장치들에 대해 설명한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 울타리(10)에 설치된 침입감지 시스템의 송수신장치들을 개략적으로 도시한 도면이다. 그리고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른, 울타리에 설치된 송수신장치들에 침입자와 관계자가 접근하는 경우를 도시한 도면이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 울타리(10)에는 N개의 울타리 지주(10_1 내지 10_N)가 포함되어 있으며, 침입감지 시스템은 울타리 지주 각각에 설치된 N개의 송수신장치(100_1 내지 100_N)가 포함되어 있다. 그리고, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 송수신장치(100_1)는 모니터링 서버(200)와 통신가능하도록 연결되어 있다. N개의 송수신장치(100_1 내지 100_N)는 서로 직렬 방향으로 연결되어 있으며, 다운링크신호와 업링크신호를 서로 송수신하면서 릴레이 방식으로 통신을 수행하게 된다. 여기에서, 다운링크신호는 제K-1 송수신장치(100_K-1)가 다음 송수신장치인 제K 송수신장치(100_K)로 침입여부를 감지하기 위해 전송하는 초고주파 신호를 나타내고, 업링크신호는 제K 송수신장치(100_K)가 이전 송수신장치인 제K-1 송수신장치(100_K-1)로 응답을 위해 전송하는 초고주파 신호를 나타낸다.

제1 송수신장치(100_1)는 제1 울타리 지주(10_1)에 설치되어 다운링크신호를 송신한다. 그리고, 제2 송수신장치 내지 제N 송수신장치(100_2 내지 100_N)는 제2 울타리 지주(10_2)부터 제N 울타리 지주(10_N)까지 각각에 설치되고, 이전 송수신장치로부터 수신된 이전 다운링크신호의 세기를 측정하고, 측정된 이전 다운링크신호의 세기와 기준 세기의 차이가 특정 임계치 이상이면 이벤트가 발생된 것으로 감지하게 된다.

그리고, 제2 송수신장치 내지 제N 송수신장치(100_2 내지 100_N)는 관계자용 태그(300)로부터 태그신호가 수신된 경우, 태그신호의 세기가 태그임계치 이상이면 측정된 이전 다운링크신호의 세기와 기준 세기의 차이가 특정 임계치 이상이더라도 이벤트를 발생시키지 않게 된다.

또한, 제2 송수신장치 내지 제N-1 송수신장치(100_2 내지 100_N-1)는 수신된 이전 다운링크신호에 대한 응답으로 다운링크신호를 생성하여 송신하고, 만약 이벤트가 발생된 것으로 감지된 경우 다운링크신호에 이벤트 정보를 포함시켜 생성하여 다음 송수신장치로 송신하게 된다.

그리고, 제N 송수신장치(100_N)는, 수신된 이전 다운링크신호에 대한 응답으로 이전 다운링크신호에 포함된 이벤트 정보들을 모두 포함하는 업링크신호를 생성하여 제N-1 송수신장치(100_N-1)에 송신하고, 만약 이벤트가 발생된 것으로 감지된 경우 이전 다운링크신호에 포함된 이벤트 정보들에 금번에 발생된 이벤트 정보를 추가하여 업링크신호를 생성하여 제N-1 송수신장치(100_N-1)에 송신한다.

또한, 제2 송수신장치 내지 제N-1 송수신장치(100_2 내지 100_N-1)는 다음 송수신장치로부터 업링크신호를 수신하고, 수신된 업링크신호를 이전 송수신장치로 송신하게 된다.

그리고, 제1 송수신장치(100_1)는, 제2 송수신장치(100_2)로부터 업링크신호를 수신하고, 수신된 업링크신호를 모니터링 서버(200)로 송신하게 된다.

그러면, 모니터링 서버(200)는 제1 송수신장치(100_1)로부터 수신된 업링크 신호를 이용하여, 울타리에서 이벤트가 발생되었는지 여부 및 어느 위치에서 이벤트가 발생되었는지에 대한 정보를 확인할 수 있게 된다.

구체적인 다운링크신호 및 업링크 신호의 송수신 과정은 도 9를 참고하여 설명한다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른, 다운링크 신호 및 업링크 신호를 송수신하는 과정을 도시한 도면이다.

먼저, 제1 송수신장치(100_1)는 제1 다운링크신호(Down 1)를 송신한다. 그리고, 제2 송수신장치(100_2)는 제1 다운링크신호(Down 1)를 수신하여 그에 대한 응답으로 제2 다운링크신호(Down 2)를 생성하여 송신한다.

그 후에, 제3 송수신장치(100_3)는 제2 다운링크신호(Down 2)를 수신한다. 이 때, 제2 송수신장치(100_2)와 제3 송수신장치(100_3) 사이에서 침입이 일어난 것으로 감지되었기 때문에, 제3 송수신장치(100_3)는 그에 대한 응답으로 제3 다운링크신호(Down 3)를 생성할 때 이벤트 정보(이벤트 3)를 포함시켜 생성하게 되며, 생성된 제3 다운링크신호(Down 3)와 이벤트 정보(이벤트 3)를 송신한다.

그 다음, 제4 송수신장치(100_4)는 제3 다운링크신호(Down 3)와 이벤트 정보(이벤트 3)를 수신하여 그에 대한 응답으로 제4 다운링크신호(Down 4)를 생성하여 이벤트 정보(이벤트 3)와 함께 송신한다. 이와 같은 과정을 제N-1 송수신장치(100_N-1)까지 반복하여 수행하게 된다.

그리고, 제N 송수신장치(100_N)는, 수신된 제N-1 다운링크신호(Down N-1)를수신하고, 그에 대한 응답으로 제N-1 다운링크신호(Down N-1)에 포함된 이벤트 정보들을 모두 포함하는 업링크신호(Up N)를 생성하여 제N-1 송수신장치(100_N-1)에 송신하게 된다. 제N 송수신장치(100_N)는, 만약 이벤트가 발생된 것으로 감지된 경우 제N-1 다운링크신호(Down N-1)에 포함된 이벤트 정보들에 금번에 발생된 이벤트 정보를 추가하여 업링크신호를 생성하여 제N-1 송수신장치(100_N-1)에 송신한다.

또한, 제2 송수신장치 내지 제N-1 송수신장치(100_2 내지 100_N-1)는 다음 송수신장치로부터 이벤트 정보가 포함된 업링크신호를 수신하고, 수신된 업링크신호를 이전 송수신장치로 송신하게 된다.

그리고, 제1 송수신장치(100_1)는, 제2 송수신장치(100_2)로부터 이벤트 정보(이벤트 3)를 포함하는 제2 업링크신호(Up 2)를 수신하고, 수신된 제2 업링크신호에 대한 응답으로 이벤트 정보(이벤트 3)를 포함하는 제1 업링크신호 생성하여 모니터링 서버(200)로 송신하게 된다.

그러면, 모니터링 서버(200)는 제1 송수신장치(100_1)로부터 수신된 제1 업링크 신호 및 그에 포함된 이벤트 정보(이벤트 3)를 이용하여, 제2 송수신장치(100_2)와 제3 송수신장치(100_3) 사이에 위치된 울타리에서 침입이 발생되었음을 확인할 수 있게 된다.

또한, N개의 송수신장치가 다운링크신호와 업링크신호를 송수신하는데 걸리는 전체 주기는 T초이고, 모니터링 서버(200)는 해당 주기동안 침입이 발생되었음을 알 수 있게 된다.

이와 같은 과정을 통해, 침입감지 시스템은 N개의 송수신장치를 이용하여 침입을 감지하고, 발생된 침입의 발생된 위치와 시간을 확인할 수 있게 된다.

송수신장치들은 신호를 이웃하는 송수신장치들과 송수신해야하기 때문에, 지향성을 가지는 신호를 송수신할 수 있는 전파집속장치에 설치되어야 할 수 있으며, 이에 대해 도 10을 참고하여 설명한다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른, H형 양방향 전파집속장치에 설치된 송수신장치를 도시한 도면이다.

도 10에 도시된 바와 같이, 제1 송수신장치 내지 제N 송수신장치는, N개의 H형 양방향 전파집속장치(400_1, 400_N)의 내부에 각각 설치될 수도 있다. 여기에서, H형 양방향 전파집속장치(400_K-1, 400_K)는 송수신장치의 신호가 양방향으로 지향성을 가지도록 신호를 집속해주게 된다. H형 양방향 전파집속장치는 금속 재질로 구성되며, 단면이 H자 형태를 가지게 된다. 도 10에 도시된 바와 같이, N개의 H형 양방향 전파집속장치는 양쪽 열린 부분이 이웃하는 H형 양방향 전파집속장치의 열린 부분과 마주보도록 배치된다. 도 10에 도시된 바와 같이, 제K-1 송수신장치(100_K-1) 및 제K 송수신장치(100_K)는 각각 H형 양방향 전파집속장치(400_K-1, 400_K)에 설치된 것을 확인할 수 있으며, 안테나는 H형 양방향 전파집속장치(400_K-1, 400_K)의 양쪽 열린 부분에 설치된 것을 확인할 수 있다. 이와 같은 H형 양방향 전파집속장치(400_K-1, 400_K)의 배치에 의해, 제K-1 송수신장치(100_K-1) 및 제K 송수신장치(100_K)는 서로의 안테나에 신호를 지향성을 가지도록 집속하여 송수신할 수 있게 된다.

이와 같이, H형 양방향 전파집속장치(400_K-1, 400_K)를 이용함으로써, 침입감지 시스템의 송수신장치는 외부신호나 환경에 영향을 최소화할 수 있게 된다.

한편, 본 실시예에서는 N개의 송수신장치에 의해 동작되는 침입감지 시스템에 대해 설명하였으며, 이는 2개의 송수신장치에 의해 동작되는 경우도 포함함은 물론이다. 구체적으로, 침입감지 시스템이 2개의 송수신장치를 포함하는 경우, 침입감지장치는 제1 울타리 지주에 설치되어 다운링크신호를 송신하는 제1 송수신장치 및 제1 울타리와 이웃하여 배치된 제2 울타리 지주에 설치되고, 제1 송수신장치로부터 수신된 다운링크신호의 세기를 측정하고, 측정된 이전 다운링크신호의 세기와 기준 세기의 차이가 특정 임계치 이상이면 이벤트가 발생된 것으로 감지하는 제2 송수신장치를 포함하게 된다.

또한, H형 양방향 전파집속장치는 H빔 형태의 울타리 지주가 될 수도 있음은 물론이다. 울타리 지주가 H빔일 경우, 울타리 지주는 H형 양방향 전파집속장치의 기능도 수행할 수 있게 되므로, 가격 효율성을 높일 수 있게 된다.

한편, 본 실시예에 따른 침입감지 시스템의 기능 및 방법을 수행하게 하는 컴퓨터 프로그램을 수록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에도 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있음은 물론이다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 기술적 사상은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 프로그래밍 언어 코드 형태로 구현될 수도 있다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터에 의해 읽을 수 있고 데이터를 저장할 수 있는 어떤 데이터 저장 장치이더라도 가능하다. 예를 들어, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광디스크, 하드 디스크 드라이브, 플래시 메모리, 솔리드 스테이트 디스크(SSD) 등이 될 수 있음은 물론이다. 또한, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 저장된 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드 또는 프로그램은 컴퓨터간에 연결된 네트워크를 통해 전송될 수도 있다.

본 명세서와 도면에서는 예시적인 장치 구성을 기술하고 있지만, 본 명세서에서 설명하는 기능적인 동작과 주제의 구현물은 다른 유형의 디지털 전자 회로로구현되거나, 본 명세서에서 개시하는 구조 및 그 구조적인 등가물들을 포함하는 컴퓨터 소프트웨어, 펌웨어 혹은 하드웨어로 구현되거나, 이들 중 하나 이상의 결합으로 구현 가능하다.

따라서, 상술한 예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하였지만, 본 발명이속하는 분야의 통상의 기술자라면 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서도 본 예들에 대한 개조, 변경 및 변형을 가할 수 있다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

10 : 울타리
10_1 내지 10_N : 울타리 지주
100_1 내지 100_N : 송수신장치
110 : 안테나부
120 : 초고주파 트랜시버
130 : MCU
140 : 코인배터리
200 : 모니터링 서버
300 : 관계자용 태그
400_1 내지 400_N : H형 양방향 전파집속장치

Claims (11)

1. N개(N은 자연수)의 울타리 지주를 포함하는 울타리를 감시하는 침입감지 시스템에 있어서,
   제1 울타리 지주에 설치되어 다운링크신호를 송신하는 제1 송수신장치;
   제2 울타리 지주부터 제N 울타리 지주까지 각각에 설치되고, 이전 송수신장치로부터 수신된 이전 다운링크신호의 세기를 측정하고, 측정된 이전 다운링크신호의 세기와 기준 세기의 차이가 특정 임계치 이상이면 이벤트가 발생된 것으로 감지하는 제2 송수신장치 내지 제N 송수신장치;를 포함하고,
   기준 세기는,
   제K-1 울타리 지주와 제K 울타리 지주(K는 2에서 N까지의 자연수) 사이에 생체가 없는 경우에 제K 송수신장치에 의해 측정된 다운링크신호의 세기이고,
   제2 송수신장치 내지 제N-1 송수신장치는,
   수신된 이전 다운링크신호에 대한 응답으로 다운링크신호를 생성하여 송신하고, 만약 이벤트가 발생된 것으로 감지된 경우 다운링크신호에 이벤트 정보를 포함시켜 생성하여 다음 송수신장치로 송신하고,
   제N 송수신장치는,
   수신된 이전 다운링크신호에 대한 응답으로 이전 다운링크신호에 포함된 이벤트 정보들을 모두 포함하는 업링크신호를 생성하여 제N-1 송수신장치에 송신하고, 만약 이벤트가 발생된 것으로 감지된 경우 이전 다운링크신호에 포함된 이벤트 정보들에 금번에 발생된 이벤트 정보를 추가하여 업링크신호를 생성하여 제N-1 송수신장치에 송신하며,
   제2 송수신장치 내지 제N-1 송수신장치는,
   다음 송수신장치로부터 업링크신호를 수신하고, 수신된 업링크신호를 이전 송수신장치로 송신하고,
   제1 송수신장치는,
   제2 송수신장치로부터 업링크신호를 수신하고, 수신된 업링크신호를 모니터링 서버로 송신하는 것을 특징으로 하는 침입감지 시스템.
   
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   제2 송수신장치 내지 제N 송수신장치는,
   관계자용 태그로부터 태그신호가 수신된 경우, 태그신호의 세기가 태그임계치 이상이면 측정된 이전 다운링크신호의 세기와 기준 세기의 차이가 특정 임계치 이상이더라도 이벤트를 발생시키지 않는 것을 특징으로 하는 침입감지 시스템.
   
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 청구항 1에 있어서,
   기준 세기는,
   송수신장치 별로 각각 독립적인 값을 가지는 것을 특징으로 하는 침입감지 시스템.
   
9. 청구항 8에 있어서,
   기준 세기는,
   제K-1 울타리 지주와 제K 울타리 지주(K는 2에서 N까지의 자연수) 사이에 생체가 없는 경우에 제K 송수신장치에 의해 일정 주기동안 측정된 다운링크신호의 세기의 평균값인 것을 특징으로 하는 침입감지 시스템.
   
10. 청구항 1에 있어서,
    제1 송수신장치 내지 제N 송수신장치는,
    N개의 H형 양방향 전파집속장치의 내부에 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 침입감지 시스템.
    
11. 삭제

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