KR102048021B1 - 외부 소음 적응형 음장 보안 감시 방법 - Google Patents

외부 소음 적응형 음장 보안 감시 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 외부 소음 적응형 음장 보안 감시 방법을 제공한다. 본 발명의 외부 소음 적응형 음장 보안 감시 방법은 보안 감시 공간에 대한 외부 소음을 측정하는 단계, 상기 보안 감시 공간 내에 기준 음파를 출력시켜 수신된 음파로부터 기준 음장 정보를 주파수별로 획득하는 단계, 상기 보안 감시 공간 내에 보안 음파를 출력시켜 수신된 음파로부터 측정 음장 정보를 주파수별로 획득하는 단계, 및 상기 기준 음장 정보와 상기 측정 음장 정보를 비교하여 보안 경보 상황의 발생 여부를 판단하는 단계를 포함하되, 상기 보안 음파를 상기 외부 소음에 의한 영향이 가장 적은 범위의 주파수를 갖도록 설정하거나 상기 외부 소음 대비 일정한 크기 이상의 음원을 갖도록 설정하는 것을 특징으로 한다. 또한 보안 상황 발생의 여부를 결정하는 음장 변화의 정량적인 판단 기준값을 외부 소음 및 측정 조건에 의해 영향을 받지 않고 일관성 있게 설정하는 방법을 제공하는데 있다.

Description

외부 소음 적응형 음장 보안 감시 방법{METHOD FOR MONITORING ADAPTIVE SOUND FIELD SECURITY OF ENVIRONMENTAL NOISE}
본 발명은 보안 감시 시스템에 관한 것으로서, 특히 외부 소음에 따른 영향을 감소시킨 외부 소음 적응형 음장 보안 감시 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 화재나 침입 상황 등을 감지하기 위해 사용되는 보안 감시 장비들에 대한 연구가 계속되고 있다. 보안 감시 장비는 다양한 형태로 구현되고 있으며, 이와 같이 구현된 보안 감시 장비를 살펴보면 다음과 같다.
첫 번째로, 음압 변화를 검출하여 침입을 감지하는 침입 감지 방법이 알려져 있다. 침입 감지 방법은 각 주파수에서 검출 음압과 기준 음압 간의 차이가 기준치를 초과한 개수를 검출한다. 이때, 검출된 개수가 미리 설정된 기준 개수 이상인 경우에, 침입 감지기는 침입이라고 판정하는 출력을 생성한다. 이와 같은 침입 감지 방법은 소리 없는 침입도 감지할 수 있는 장점을 갖는다. 하지만, 이러한 침입 감지 방법은 외부 소음에 의해 침입을 감지하지 못하는 경우에 적절하게 대응하지 못하는 문제점이 있었다.
두 번째로, 음장 변화 감지 기반의 화재 감시 방법이 있다. 이러한 화재 감시 방법은 화재 감시 공간 내부의 음장 변화를 감지함으로써, 조기에 화재를 감지할 수 있다. 화재가 발생하면, 외부 공기의 온도 변화에 따라 공기 밀도가 변화하고, 음파의 속도 변화에 따라 음파의 전달 속도에 영향을 준다. 여기서, 공기 밀도의 변화와 음파의 전달 속도에 의해 음장 변화가 유발된다. 이러한, 음장 변환 감지 기반의 화재 감시 방법은 화재에 의한 음장 변화를 기반으로 화재가 발생한 것을 감지할 수 있지만, 외부 소음에 의해 용이하게 화재를 감지하지 못하는 경우에 적절하게 대응하지 못하는 문제점이 있었다.
세 번째로, 음장 변화 패턴 분석을 이용한 보안 방법이 있다. 이러한 보안 방법은 음장 변화를 감지하되 음압의 편차와 평균을 감지하여 기준 편차 대비 음압 변화값(일예로, 신호 대 잡음비(SNR: Signal to Noise Ratio))을 기준으로 침입을 감지한다. 또한, 보안 방법은 시간의 변화 또는 음원의 파장 변화에 따른 음장 변화의 패턴을 감지하여 보안 감지의 신뢰도를 증가시킨다. 이러한 보안 방법도 외부 소음에 의해 용이하게 침입을 감지하지 못하는 경우에 적절하게 대응하지 못하는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 외부 소음에 의해 보안 감시 성능이 저하되지 않는 외부 소음 적응형 보안 감시 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 보안 감지의 신뢰도를 향상시킬 수 있는 외부 소음 적응형 보안 감시 방법을 제공함에 있다.
본 발명에 따른 외부 소음 적응형 보안 감시 방법은 보안 감시 공간에 대한 외부 소음을 측정하는 단계, 상기 보안 감시 공간 내에 기준 음파를 출력시켜 수신된 음파로부터 기준 음장 정보를 주파수별로 획득하는 단계, 상기 보안 감시 공간 내에 보안 음파를 출력시켜 수신된 음파로부터 측정 음장 정보를 주파수별로 획득하는 단계, 및 상기 기준 음장 정보와 상기 측정 음장 정보를 비교하여 보안 경보 상황의 발생 여부를 판단하는 단계를 포함하되, 상기 보안 음파를 상기 외부 소음에 의한 영향이 가장 적은 범위의 주파수를 갖도록 설정하거나 상기 외부 소음 대비 일정한 크기 이상의 음원을 갖도록 설정하는 것을 특징으로 한다.
또한 보안 상황 발생의 여부를 결정하는 음장 변화의 정량적인 판단 기준값을 외부 소음 및 측정 조건에 의해 영향을 받지 않고 일관성 있게 설정하는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 외부 소음 적응형 보안 감시 방법은 보안 감시 동작 전에 외부 소음만을 측정하고, 외부 소음에 비교하여 보안 감시를 위한 음원의 세기를 적응형으로 가변함으로써, 외부 소음에 의한 보안 감시 성능이 저하를 방지할 수 있다. 본 발명의 외부 소음 적응형 보안 감시 방법은 외부 소음에 의하여 보안 공간 내부의 기준 음장값 설정이 불가능한 상황인 경우에 보안 감시 담당자에게 소음 경보 또는 보안 공간의 영상을 보안 감시 담당자에게 전달함으로써, 신뢰도가 높은 보안 감시 방법을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 외부소음 적응형 보안 감시 방법은 보안 상황을 감지하기 위한 정량적인 판단 기준값을 초기 음장 변화값 대비 실시간 음장 변화값의 비율로 설정하여 외부 소음에 의한 영향을 받지 않고, 일관성 있게 음장 변화의 기준을 설정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 음장 보안 감시 장치로 외부 소음에 의한 작용을 예시적으로 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 발명의 주파수 분석을 통해 각 주파수별 음압을 구하기 위한 외부의 소음 측정을 예시적으로 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 선택된 주파수 범위에서 음원의 세기를 결정하기 위한 음압의 획득을 예시적으로 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명에 따른 외부 소음 적응형 음장 보안 동작을 예시적으로 도시한 순서도,
도 5는 본 발명에 따른 음장 측정을 통해 보안 상황 발생 여부 판정 동작을 예시적으로 설명한 도면, 및
도 6은 본 발명에 따른 음장 보안 감시 장치를 예시적으로 도시한 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않도록 하기 위해 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
본 발명은 외부 소음에 의해 보안 감시 성능이 저하되지 않는 보안 감시 방법을 제공한다. 외부의 소음에 의하여 보안 감시 성능에 문제가 발생될 경우, 본 발명의 보안 감시 방법은 주파수 별 소음의 크기를 측정하여 소음의 영향이 적은 주파수의 음파를 발생시키거나 음원의 크기를 소음보다 일정 크기 이상을 갖도록 설정한다. 또한, 외부 소음에 의해 보안 감시 공간 내부의 기준 음원 설정이 불가능할 경우, 본 발명의 보안 감시 방법은 소음 경보를 발생시키거나 보안 공간 내부의 영상을 보안 감시 담당자에게 통보한다.
도 1은 본 발명의 음장 보안 감시 장치로 외부 소음에 의한 작용을 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 음장 보안 감시 장치(100)는 음향 발생기(110), 음향 수신기(120), 음장 신호 처리기(130)를 포함한다. 여기서, 음장 보안 감시 장치(100)는 보안 감시 영역(10) 내부에서 발생되는 침입, 화재 등의 보안 경보 상황을 보안 감시 영역(10)의 보안 감시 담당자(일예로, 보안 담당자, 관리자, 주인, 경찰서, 소방서 등)에게 통보한다.
음향 발생기(110)는 보안 경보 상황을 감지하기 위한 발생 음향 신호(일예로, 음파)를 보안 감시 영역(10) 내부로 출력한다.
음향 수신기(120)는 보안 감시 영역(20)으로부터 수신 음향 신호(일예로, 음파)를 수신한다.
예를 들어, 일반 상황에서 수신되는 음향 신호(110)가 실선으로 도시되고, 보안 경보 상황에서 수신되는 음향 신호(120)가 도시되어 있다. 여기서, 보안 경보 상황에서 수신된 음향 신호는 파형이 변형되어 있음을 확인할 수 있다.
음장 신호 처리기(130)는 음향 신호로부터 음장을 추출하여 보안 경보 상황을 검출할 수 있다. 음장 신호 처리기(130)는 검출된 보안 경보 상황을 보안 감시 담당자에게 통보한다.
이때, 외부의 소음(20)에 의해 음장 보안 감시 장치(100)는 침임 또는 화재 등의 감지에 영향을 받을 수 있다. 외부의 소음(20)은 주변 환경에 의해 형성되는 사람소리, 차소리, 비소리, 천둥소리, 바람소리, 동물소리, 음악소리, 및 각종 기계음 등의 자연 발생적인 소음이 일반적이다. 하지만, 외부의 소음(20) 중에는 침입 등의 의도를 가진 자에 의해 음장 보안 감시 장치(100)를 사용하지 못하게 인위적으로 발생시키는 인위적인 소음도 있을 수 있다.
이를 위해서, 본 발명에서는 침입자 등에 의해 인위적으로 발생된 소음 등에 의한 영향을 감소시킬 수 있는 보안 감시 방법 또는 음장 보안 감시 장치를 제안한다.
도 2는 본 발명의 주파수 분석을 통해 각 주파수별 음압을 구하기 위한 외부의 소음 측정을 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 그래프의 가로축은 주파수(헤르쯔(Hz))를 나타내고, 세로축은 음압 레벨(데시벨(dB))을 나타낸다. 이때, 선택된 음원의 주파수 구간(210)이 도시되어 있다.
여기서, 외부 소음(Po)은 여러 종류의 소음원의 변화에 따라 시간적으로 다양한 형태의 패턴으로 나타나고, 주파수에 따라서도 여러 가지 패턴으로 나타날 수 있다. 음장 변화 감지를 기반으로 보안 경보 상황을 감시하는 경우, 외부 소음(Po)은 감시의 신뢰성에 상당한 영향을 준다.
그러므로, 본 발명에서는 기준 음장값을 설정하는 단계 또는 보안 감시 단계에서 실시간 음장을 측정하기 전에 외부 소음을 측정한다. 이와 같이, 외부 소음(Po)을 측정하여 보안 감시에 활용하면, 외부 소음(Po)에 의한 음장 감시의 영향을 최소화할 수 있다. 이를 위해, 정해진 주파수 별로 음압 정보를 획득한 후, 음장 감시를 위한 주파수 선택을 할 수 있다. 일정 주기로 기준 음장값을 측정하는 동작을 수행하기 이전에 외부 소음(Po)을 측정하고, 주파수 변환 필터를 이용하여 주파수별 소음 상태를 확인할 수 있다.
확인된 소음 상태에 근거하여 기준 음장값과 음장 변화를 측정하는 음향 신호의 주파수를 소음에 의한 영향이 가장 적은 범위의 주파수로 설정할 수 있다. 이를 통해, 음장 변화 기반의 보안 감시의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
예를 들어, 음압이 가장 낮은 주파수를 중심 주파수로 설정하고, 설정된 중심 주파수를 기준으로 일정한 주파수 간격을 갖는 멀티톤 음원(일예로, 여러가지 주파수를 갖는 단일 사인파의 선형합)을 사용하거나, 소음의 영향이 작은 일정 개수의 주파수들로 구성된 불규칙한 간격의 멀티톤 음원을 사용할 수 있다. 또한, 주파수가 변경됨에 따라 보안 상황 발생의 판단 기준값 등 일부 설정 변수가 변경될 수 있으며, 주파수 선택에 따른 설정변수 변화에 대한 데이터베이스(DB: Database)를 미리 확인하여 적용할 수도 있다.
하지만, 소음 조건이 주파수에 따른 영향이 크지 않은 경우, 주파수를 변화시키지 않고 고정하여 사용할 수도 있다.
도 3은 본 발명에 따른 선택된 주파수 범위에서 음원의 세기를 결정하기 위한 음압의 획득을 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 그래프의 가로축은 주파수(헤르쯔(Hz))를 나타내고, 세로축은 음압 레벨(데시벨(dB))을 나타낸다. 이때, 선택된 음원의 주파수 구간(230)이 도시되어 있다. 여기서, 외부 소음(Po)이 도시되어 있으며, 외부 소음(Po)은 음향 발생기가 동작하지 않는 조건에서 측정된 음압 레벨을 나타낸다.
이때, 기준 음장값과 음장 변화를 측정하기 위해 선택된 주파수 범위에서 외부 소음(Po)을 고려하여 설정된 음압 세기를 갖는 음향 신호를 음향 발생기가 출력한다. 음향 발생기에서 출력된 음향 신호의 음압과 외부 소음에 의한 음압이 합쳐진 음압(Pt)이 도시된다.
음장 변화에 기반한 보안 감시를 위해서, Pt는 Po와 비교하여 일정한 크기 이상이 되어야한다. 예를 들어, Pt와 Po는 약 20dB 이상의 차이를 가져야 외부 소음이 존재하더라도 신뢰성 있는 음장 보안 감시가 가능하다.
하지만, 음향 발생기에서 발생되는 음향 신호는 크기에 한계가 있다. 따라서, 음원의 세기를 아무리 증가시키더라도 각 주파수별 외부 소음에 의한 음압과의 음압 차이(△P)가 일정한 값(일예로 20dB) 미만이 될 수 있다. 이러한 경우, 신뢰성 있는 음장 보안 감시를 할 수 없다.
예를 들어, 외부 환경에 의해 우발적으로 발생되는 강한 소음에 의해 음장 보안 감시가 어렵거나 침입의 의도를 가진 사람에 의해 인위적으로 생성된 강한 소음에 의해 음장 보안 감시 장치의 동작이 불능 상태가 될 수 있다.
이와 같은 상황이 발생하면, 음장 보안 감시 장치는 소음 경보를 발생시키거나 보안 공간 내부의 영상 촬영기를 통해 획득된 영상을 보안 감시 담당자에게 전달한다. 이에 따라, 음장 보안 감시 장치의 동작이 불가능하게 되더라도, 최소한의 대처가 가능하도록 한다. 강한 소음 발생 시 소음 경보 또는 영상 전송 등을 통해 보안 감시 장치의 신뢰도는 향상될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 외부 소음 적응형 음장 보안 동작을 예시적으로 도시한 순서도이다.
도 4를 참조하면, 음장 보안 감시 장치가 보안 감시 모드로 동작하는 것을 기준으로 설명한다.
우선, 외부 소음을 측정하여 주파수 별로 변환 및 분석한다(S101단계).
외부 소음의 영향이 적은 영역의 주파수를 갖는 음원을 선택한다(S103단계). 일반적으로, 외부 소음의 영향이 크지 않은 보안 공간에서는 S103단계는 생략될 수 있다. 만약, 103단계가 생략될 경우, 일정한 주파수로 고정된 음원을 사용할 수 있다. 이와 같이, 결정된 주파수를 갖는 음원을 생성시켜 보안 공간 내부의 음압을 측정한다. 여기서, 측정된 음압과 S101단계에서 측정된 외부 소음만에 대한 음압의 차이를 일정한 값 이상이 되도록 설정한다.
이때, 외부 소음이 너무 큰지 판단한다(S107단계).
S107단계의 판단결과, 외부 소음이 기준치 이상으로 너무 커서 이와 같은 설정을 할 수 없는 경우, S109단계로 진행한다.
외부 소음이 기준치 이상을 초과하면, 소음 경보 또는 보안 공간 내부에 대해 획득된 영상을 보안 감시 담당자에게 통보하고 종료 동작한다(S109단계). 이를 통해, 보안 감시 담당자는 보안 공간에 대해 직접 점검할 수 있게 된다.
S107단계의 판단결과, 외부 소음이 기준치 이하로 높지 않은 경우, S111단계로 진행한다.
보안 공간의 기준 음장값을 설정한다(S111단계).
이후, 일정 시간 이후에 감시 음장을 반복적으로 측정한다(S113단계).
측정된 감시 음장이 기준 음장값을 기준으로 얼마나 변화하였는지 음장 변화값을 측정하고, 측정된 음장 변화값이 미리 설정된 판단 기준값을 초과하는지 판단한다(S115단계).
S115단계의 판단결과, 음장 변화값이 판단 기준값을 초과하면 S117단계로 진행한다.
음장 변화값이 판단 기준값을 초과하면 보안 경보 상황이 발생한 경우이므로, 보안 경보를 발생한다(117단계). 이를 통해, 보안 감시 담당자에게 보안 상황이 발생하였음을 통보한다.
S115단계의 판단결과, 음장 변화값이 판단 기준값 이하이면 S119단계로 진행한다.
기준 음장값의 리셋(reset) 주기를 미경과 하였는지 확인한다(S119단계). 예를 들어, 기준 음장값을 재설정하기 위한 주기에 해당되지 않는지를 확인한다.
S119단계의 확인결과, 기준 음장값을 재설정하기 위한 주기에 해당되지 않는 경우, S113단계로 진행하여 감시 음장을 측정한다.
S119단계의 확인결과, 기준 음장값을 재설정하기 위한 주기에 해당하면, S101단계로 진행하여 외부 소음을 측정하는 동작을 반복한다.
특히, 상술한 동작이 일정한 주기를 가질 경우, 침입자의 예측에 의해 작동 주기 사이에 침입을 할 수 있으므로, 상술한 동작 순서를 무작위 함수를 이용하여 작동 주기를 비규칙적으로 수행되도록 할 수도 있다.
도 4에서 도시된 동작은 예시적으로 설명된 것으로 상술한 동작 순서 이외에 새로운 동작이 추가 또는 삭제되거나, 상술한 동작 순서는 재배치될 수도 있다.
도 5는 본 발명에 따른 음장 측정을 통해 보안 상황 발생 여부 판정 동작을 예시적으로 설명한 도면이다.
도 5를 참조하면, 그래프의 가로축은 시간을 나타내고, 세로축은 음장(dB)을 나타낸다.
그래프는 준비 단계와 감시 단계로 구분될 수 있다. 이때, 준비 단계의 초기에 음장을 갖는 조건에서 m회 측정하여 얻은 음장값의 평균을
Figure 112013108975525-pat00001
라 하고, 편차는 N으로 도시되어 있다. 기존에는 동일한 조건으로 감시 단계에서 m회 측정하여 얻은 음장값의 평균을 Sf라고 하면, 각 주파수에서 음장 변화의 절대값(
Figure 112013108975525-pat00002
)을 초기 편차 N으로 나눈 값의 주파수별 평균값을 SNR으로 정의한다. 그리고, 이 값을 판단 기준값(
Figure 112013108975525-pat00003
)와 비교하여 보안 경보 상황의 발생 여부를 판단한다. 하지만, 이와 같은 보안 경보 상황의 발생 판단은 초기 편차가 외부 소음 또는 측정 조건에 따라 크게 변화할 수 있다. 그렇기 때문에, 측정 조건을 바꾸거나 외부 소음이 많은 환경에서는 SNR의 기준값
Figure 112013108975525-pat00004
를 결정하는데 있어서 상황에 따라 가변적이기 때문에 일관성 있는 설정이 어렵다.
따라서, 본 발명에서는 도 5의 측정 과정(230)을 추가하여 침입 또는 화재 등의 보안 상황이 발생하기 전의 음장 측정을 초기 조건과 동일하게 n회 반복하여 얻은 음장값의 평균값(
Figure 112013108975525-pat00005
)과 초기 음장값(
Figure 112013108975525-pat00006
) 차이의 절대값을 초기 편차 N으로 나눈 값의 평균값을
Figure 112013108975525-pat00007
로 정의한다. 감시 단계에서 측정한 실시간
Figure 112013108975525-pat00008
와의 비율인
Figure 112013108975525-pat00009
가 판단 기준값(
Figure 112013108975525-pat00010
)보다 클 경우에는 보안 상황이 발생한 것으로 판단한다.
결국,
Figure 112013108975525-pat00011
는 침입 및 화재 등의 보안 상황이 발생하기 전의 음장 변화값 대비 침입 보안 상황이 발생하고 난 후의 음장 변화값과의 상대 비율을 나타낸다. 초기 편차 N이
Figure 112013108975525-pat00012
및
Figure 112013108975525-pat00013
비율을 구할 때 사라지기 때문에 외부 소음 및 측정 조건에 상관없이 일정한 기준값을 설정할 수 있는 장점이 있다.
본 발명에서, 준비 단계에서 초기
Figure 112013108975525-pat00014
를 결정하는 다른 방법은 n회 측정한 음장값에서 각각의 경우의 SNR값들을 평균하여 결정할 수도 있다. 이는 실제 보안 공간에서의 환경 조건 및 연산량을 고려하여 적절하게 결정될 수 있다. 이와 같이 초기 SNRi를 결정하는 방법은 예시적으로 설명된 것으로 다양한 방법으로 구현될 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 음장 보안 감시 장치를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 음장 보안 감시 장치(300)는 음향 발생기(310), 음향 수신기(320), 및 음장 신호 처리기(330)를 포함한다. 또한, 음장 보안 감시 장치(300)는 영상 촬영기(340)를 추가로 포함할 수 있다.
음향 발생기(310)는 음장 신호 처리기(330)의 제어를 통해 음파, 즉 음향 신호를 발생시킨다. 음향 발생기(310)는 발생된 음파를 보안 공간 내부로 출력한다. 일예로, 음향 발생기(310)는 스피커 등으로 구현될 수 있다.
음향 수신기(320)는 보안 공간 내부에서 검출되는 음파를 수신한다. 음향 수신기는 수신된 음파를 음장 신호 처리기(330)로 출력한다. 일예로, 음향 수신기(320)는 마이크 등으로 구현될 수 있다.
음장 신호 처리기(330)는 음향 발생기(310)의 음향 발생 동작과, 음향 수신기(320)의 음향 수신 동작을 제어한다. 음장 신호 처리기(330)는 음향 발생기가 동작하지 않는 상태에서 음향 수신기(320)를 통해 수신된 외부 소음을 측정한다. 음장 신호 처리기(330)는 측정된 외부 소음에 근거하여 보안 경보 상황 발생을 위한 기준 음장 정보(즉, 기준 음장값)를 설정한다. 이후, 음장 신호 처리기(330)는 음향 수신기(320)를 통해 수신된 음파를 통해 측정 음장 정보를 획득하고, 기준 음장 정보와 측정 음장 정보를 비교하여 보안 경보 상황을 감지한다. 음장 신호 처리기는 보안 경보 상황 발생 시 보안 경보 신호를 출력한다.
음장 신호 처리기(330)는 음향 신호 설정부(331), 음향 신호 수신부(332), 보안 감시 처리부(333), 메모리(334), 및 보안 경보 신호 발생부(335)를 포함한다.
음향 신호 설정부(331)는 음향 신호 발생기(310)에서 발생되는 음파의 음압 등을 설정하고, 설정된 음파를 음향 신호 발생기(310)를 통해 출력한다.
음향 신호 수신부(332)는 수신된 음파를 신호 처리하여 보안 감시 처리부로 출력한다.
보안 감시 처리부(333)는 음향 신호 설정부(331)를 제어하고, 음향 신호 수신부(332)를 통해 수신된 신호를 이용하여 보안 경보 상황을 감지할 수 있다. 보안 감시 처리부(333)는 음파를 발생시키지 않은 상태에서 외부 소음을 측정한다. 이때, 측정된 외부 소음을 기준으로 보안 감시 처리부(333)는 보안 감시를 위해 음향 신호 발생기(310)에서 출력되는 음파의 주파수를 변경하여 설정 또는 음압을 증가시켜 출력한다. 예를 들어, 보안 감시 처리부(333)는 음향 발생기(310)에서 발생되는 음파의 주파수를 선택할 때, 소음이 낮은 주파수 영역을 선택할 수 있다. 그리고 보안 감시 처리부(333)는 음향 발생기(310)에서 발생되는 음파의 주파수별 음압을 소음과 비교하여 일정한 크기 이상으로 설정할 수 있다.
음장 보안 감시 장치(300)의 동작이 불가능할 정도로 외부 소음이 기준 외부 소음 이상일 경우, 보안 감시 처리부(333)는 보안 경보 신호(일예로, 소음 경보 신호)를 발생하도록 보안 경보 신호 발생부(335)를 제어할 수 있다. 이때, 보안 감시 처리부(333)는 보안 경보 신호 발생부(335)에서 보안 경보 신호 발생 시 보안 공간 내부의 촬영 영상을 함께 출력하도록 제어할 수 있다. 만약, 외부 소음이 기준 외부 소음 이하로 감소되면, 보안 감시 처리부(333)는 보안 경보 신호(소음 경보 신호)를 해제하는 신호를 발생하도록 보안 경보 신호 발생부(335)를 제어할 수 있다.
보안 감시 처리부(333)는 보안 발생 판단을 위한 감시 주기를 불규칙 함수를 이용하여 보안 판단을 위한 동작 주기에 대한 예측이 불가능하도록 설정될 수 있다. 이를 통해, 보안 감시의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
보안 경보 신호 발생부(335)는 보안 감시 처리부(334)에서 보안 상황을 감지 또는 외부 소음이 큰 상황을 감지함에 따라 보안 경보 신호를 생성할 수 있다. 만약, 외부 소음이 기준 외부 소음보다 큰 경우에는 영상 촬영기(340)에서 촬영된 영상을 보안 경보 신호(소음 경보)와 함께 출력할 수 있다. 또한, 보안 경보 신호 발생부(335)부는 보안 상황을 감지하기 위한 정량적인 판단 기준값을 기준 편차 대비 음장 변화값 자체가 아니라 초기 음장 변화값 대비 실시간 음장 변화값의 비율로 설정하여 외부 소음에 의한 영향을 받지 않고, 일관성 있게 음장 변화의 기준을 설정할 수 있다.
한편, 영상 촬영기(340)는 보안 공간 내부의 영상을 촬영하여 음장 신호 처리기로 출력한다. 일예로, 영상 촬영기(340)는 카메라를 포함할 수 있다. 영상 촬영기(340)는 촬영된 영상 정보를 음장 신호 처리기(330)로 출력한다. 여기서, 영상 촬영기(340)는 음장 신호 처리기(330)의 요청에 의해 보안 공간 내부의 영상을 촬영하고, 촬영된 영상을 음장 신호 처리기(330)로 출력할 수 있다.
영상 촬영기(340)에서 촬영된 영상은 외부 소음의 크기가 기준치를 초과하여 음장 보안 감시 장치(300)의 정상 동작이 불가능할 때, 보안 관리 담당자에게 전송에 이용될 수 있다.
본 발명은 설정된 보안 공간 내부로 음향 발생기가 일정한 주파수의 음파를 출력하고, 보안 감시 공간 내에서 음향 수신기에서 수신되는 음파로부터 음압과 위상으로 대표되는 음장 정보를 주파수 별로 획득한다. 이후, 준비 단계에서 음장 신호 처리기에서 음향 수신기로부터 얻은 주파수 별 음장 정보를 기준으로 음장 정보로서 저장하고, 이를 감시 단계에서 음향 수신기로부터 출력되는 현재 주파수별 감시 음장 정보와 비교하여 보안 상황 발생 여부를 판단한다. 이때, 주파수 별 기준 음장 정보를 획득하기 직전에 음향 발생기에서 음파를 발생하지 않은 상태로 음향 수신 장치에서 외부 소음에 의한 음압만을 측정하여 보안 감시 공간에서 외부 소음 정보를 획득하는 동작을 추가하여 보안 감시의 신뢰도를 향상시킨다.
또한, 본 발명은 과도한 외부 소음으로 음장 보안 감시가 불가능한 상황에서는 상기 보안 공간내부에 설치된 영상 촬영기를 통해 상기 보안 감시공간의 영상 정보를 획득하여 영상을 저장하거나 측정된 영상을 보안감시 담당자에게 전달하는 기능을 추가하여 보안감시의 신뢰도를 향상시킨다.
또한, 본 발명은 준비 단계에서 주파수 별 기준 음장값의 평균과 편차를 구하고 추가적으로 보안상황이 발생하기 전의기준 음장을 일정한 횟수로 측정하여 초기음장값의 평균를 구하고, 감시단계에서의 실시간 음장값을 구하여 초기 음장값 평균대비 감시단계 음장의 변화값의 비율을 취하여 감시 단계에서 보안공간의 음장 변화 비율이 일정한 값 이상일 경우에 보안상황 발생 여부를 판정하여 외부 소음 및 측정조건과 무관하게 판단기준값을 설정할 수 있다.
본 발명에 따른 음장 보안 감시 방법은 CCTV나 자동차 블랙박스 등의 보안 카메라 등에 적용될 수 있고, 인터넷 전화, 스마트폰, 스마트 TV, 스마트 자동차, 인터폰을 포함한 스마트 가전, 및 지능형 금고 등과 같이 다양한 기기 또는 장비에 적용되어 사용될 수 있다.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 상술한 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100, 300: 음장 보안 감시 장치 110, 310: 음향 발생기
120, 320: 음향 수신기 130, 330: 음장 신호 처리기
340: 영상 촬영기 331: 음향 신호 설정부
332: 음향 신호 수신부 333: 보안 감시 처리부
334: 메모리 335: 보안 경보 신호 발생부

Claims (10)

  1. 소음의 음압에 기초하여 중심 주파수를 설정하는 단계;
    상기 소음의 주파수 성분들 중 상기 중심 주파수를 갖는 주파수 성분의 중심 음압이 제 1 기준 값 이하인 경우, 상기 중심 주파수를 갖도록 출력되는 기준 음파에 기초하여 기준 음장 값을 설정하는 단계;
    상기 중심 주파수를 갖도록 출력되는 보안 음파에 기초하여 측정 음장 값을 획득하는 단계; 및
    상기 설정된 기준 음장 값과 상기 획득되는 측정 음장 값을 비교하여 비교 결과를 생성하는 단계; 및
    상기 비교 결과에 기초하여 보안 경보를 생성하는 단계를 포함하는 보안 감시 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    영상 촬영기에 의해 보안 공간에 대한 영상 정보를 획득하는 단계; 및
    상기 중심 음압이 상기 제 1 기준 값보다 큰 경우, 상기 획득되는 영상 정보를 사용자에게 제공하는 단계를 더 포함하는 보안 감시 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 측정 음장 값을 획득하는 단계는, 제 1 시간 구간에서 제 1 음장 값을 상기 측정 음장 값으로서 획득하는 단계, 및 상기 제 1 시간 구간과 중첩하지 않는 제 2 시간 구간에서 제 2 음장 값을 상기 측정 음장 값으로서 획득하는 단계를 포함하고,
    상기 비교 결과를 생성하는 단계는, 상기 설정된 기준 음장 값과 상기 제 1 음장 값 사이의 차이에 대한 상기 설정된 기준 음장 값과 상기 제 2 음장 값 사이의 차이의 비율을 기준 비율과 비교하는 단계를 포함하는 보안 감시 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 중심 주파수를 설정하는 단계 및 상기 기준 음장 값을 설정하는 단계를 리셋 주기에 기초하여 반복하는 단계를 더 포함하는 보안 감시 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 리셋 주기를 무작위 함수에 기초하여 설정하는 단계를 더 포함하는 보안 감시 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 측정 음장 값을 획득하는 단계는, 상기 보안 음파로부터 변형된 음파의 음장에 기초하여 상기 측정 음장 값을 획득하는 단계를 포함하는 보안 감시 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    음향 신호 발생기에 의해, 상기 기준 음파 및 상기 보안 음파를 출력하는 단계를 더 포함하되,
    상기 음향 신호 발생기는 최대 제 2 기준 값의 음압을 갖는 음파를 출력하도록 구성되고, 상기 제 1 기준 값은 상기 제 2 기준 값에 기초하여 결정되는 보안 감시 방법.
  8. 제 1 기준 값 보다 작은 음압을 갖는 소음에 기초하여 결정되는 기준 주파수 대역, 및 상기 기준 주파수 대역을 갖는 기준 음파 및 보안 음파에 기초하여 보안 경보를 생성하도록 구성되는 신호 처리기; 및
    상기 기준 음파 및 상기 보안 음파를 출력하고, 최대 제 2 기준 값의 음압을 출력하도록 구성되는 음향 발생기를 포함하되,
    상기 기준 주파수 대역은 상기 소음의 주파수 성분들 중 제 1 기준 값 이하의 음압들을 갖는 주파수 성분들의 주파수들을 포함하고, 상기 제 1 기준 값은 상기 제 2 기준 값에 기초하여 결정되는 보안 감시 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 음향 발생기는, 상기 기준 주파수 대역을 갖는 멀티톤 음원에 기초하여 상기 기준 음파 및 상기 보안 음파를 생성하도록 더 구성되는 보안 감시 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 신호 처리기는, 상기 보안 음파에 기초하여 제 1 시간 구간에서 제 1 음장 값을 획득하고 상기 제 1 시간 구간과 중첩하지 않는 제 2 시간 구간에서 제 2 음장 값을 획득하고, 상기 기준 음파의 음장 값과 상기 제 1 음장 값 사이의 차이 및 상기 기준 음파의 상기 음장 값과 상기 제 2 음장 값 사이의 차이에 더 기초하여 상기 보안 경보를 생성하도록 더 구성되는 보안 감시 장치.
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