KR102099965B1

KR102099965B1 - 전자 감독 장치 및 시스템

Info

Publication number: KR102099965B1
Application number: KR1020190110922A
Authority: KR
Inventors: 김정환; 최민준; 여승윤; 김영진; 양동인; 송기선; 장정환
Original assignee: 주식회사 라이프사이언스테크놀로지
Priority date: 2019-09-06
Filing date: 2019-09-06
Publication date: 2020-05-15
Also published as: WO2021045555A1; WO2021045550A1

Abstract

본 발명은 피감독자의 신체 일부에 착용되어 위치 정보 및 상태정보를 취득하는 전자 감독 장치; 상기 전자 감독 장치로부터 상기 위치정보 및 상기 상태정보를 제공받고, 상기 위치정보에 기초하여 상기 전자 감독 장치의 재택여부를 판단하는 재택 감독 장치; 및 상기 전자 감독 장치 또는 상기 재택 감독 장치 중 적어도 하나로부터 상기 위치정보 및 상태정보를 제공받아 상기 피감독자를 관리하는 관제센터를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전자 감독 시스템에 관한 것이다.

Description

전자 감독 장치 및 시스템{Electronic Monitoring Apparatus and System}

본 발명은 전자 감독 장치 및 시스템에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 전자발찌 등의 형태로 일체형으로 구현되어 피감독자의 신체 일부에 착용되는 전자 감독 장치를 통하여 피감독자를 효과적으로 감시 및 관리할 수 있도록 하는 전자 감독 장치 및 시스템에 관한 것이다.

최근, 흉악한 성폭행 등의 성범죄가 날로 증가하고 있어 이러한 강력범죄에 대응하기 위한 강력한 재범방지대책을 요구하는 목소리가 날로 높아지고 있다. 이에 따라, 형기를 마치고 출소하는 성범죄자들에게 전자팔찌 또는 전자발찌 등의 위치 추적 장치를 일정 기간 착용하게 하여 이들의 활동 반경을 파악할 수 있도록 함으로써, 재범의 발생을 억제하거나 재범이 발생했을 경우 범죄자를 용이하게 검거할 수 있도록 하고 있다.

전자발찌 착용자인 피감독자는 항상 위치추적장치를 휴대해야 하며, 위치추적장치는 발목의 부착 장치에서 발신되는 전자파를 지속적으로 감지하여 이동통신망을 통해 관제센터에 제공한다. 만약 전자발찌 착용자가 위치추적장치에서 일정 거리 이상 떨어지거나 전자발찌를 절단하면 경보음이 발생하고 이동통신망을 통해 관제센터에 보고된다. 이 경우 보호 관찰소는 감시 대상 성범죄자의 신변을 확보하기 위한 절차에 들어간다.

그러나 이러한 시스템은 GPS 정보 등 위치 정보의 오차 범위가 넓고, 피감독자의 단순 동작(예를 들어 걷기, 뛰기, 눕기, 정지 등)에 대한 정보만을 제공하여 그 활용성 및 정확도 측면에서 한계가 있을 뿐만 아니라, 피감독자의 행동에 이상 징후가 보이는 경우에 선제적으로 대처할 수 없어 전자발찌 착용자인 피감독자의 재범죄율을 낮추는데 효과적이지 못하며 전자발찌 착용자의 재범죄에 대한 대처가 신속하게 이루어지지 못한다는 문제점이 있었다. 또한, 종래의 시스템에서 전자발찌를 착용한 피감독자에 대한 위치추적은 단지 사전에 등록된 장소의 주소지에 대한 접근 여부만을 파악하는 것에 그쳐 피해자에 대한 피감독자의 재범을 효과적으로 경고할 수 없다는 문제점이 있었다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-1669655호(2016.10.26 공고)에 개시되어 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 전자발찌 등의 형태로 일체형으로 구현되어 피감독자의 신체 일부에 착용되는 전자 감독 장치를 통하여, 피감독자의 위치와 전자 감독 장치의 상태를 검출하여 피감독자의 외출 상태 및 재택 상태 별로 피감독자를 효과적으로 감시 및 관리할 수 있을 뿐만 아니라, 피감독자의 행동 패턴을 분석하여 이상 행동을 검출할 수 있도록 하는 전자 감독 장치 및 시스템을 제공하는 데에 있다.

본 발명의 일측면에 따르면, 본 발명은 전자 감독 장치로서, 피감독자의 신체의 특정 부위를 감싸서 구속하는 스트랩부; 및 상기 스트랩부의 일단과 탈착가능하게 구비되어 상기 전자 감독 장치를 잠그는 잠금부를 포함하되, 상기 스트랩부는 길이 방향으로 연장되는 금속판; 상기 금속판 적어도 한 면 상에 형성되어 상기 스트랩의 훼손을 방지하는 훼손 방지층; 상기 훼손 방지층의 일측에 형성되어 스트랩의 훼손을 감지하는 훼손 감지케이블; 및 상기 훼손 방지층 상에 형성되는 적어도 하나의 우레탄층을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 감독 장치를 제공한다.

본 발명에서, 상기 스트랩부의 적어도 일부분을 감싸도록 체결되어 상기 스트랩부를 보강하는 보강 케이스를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 보강 케이스는 엔지니어링 플라스틱 재질로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 신체의 특정 부위를 감싸고 상기 스트랩부의 내부 표면에 접촉하도록 적용되어 상기 스트랩부를 상기 신체의 특정 부위에 대하여 지지하는 착용 보조 지지부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 전자 감독 장치는 상기 전자 감독 장치의 위치정보를 검출하는 위치검출부; 상기 전자 감독 장치의 상태정보를 검출하는 상태정보 검출부; 상기 전자 감독 장치에 전원을 공급하는 배터리; 무선 통신모듈; 및 상기 전자 감독 장치의 동작을 전반적으로 제어하되, 상기 위치정보 및 상기 상태정보를 상기 무선 통신모듈을 통하여 재택 감독 장치 또는 관제센터에 제공하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 피감독자가 외출 상태인 경우에는, 상기 무선 통신모듈은 IoT 통신 또는 무선 LTE 통신을 통하여 상기 위치 정보 및 상기 상태 정보를 관제센터에 직접 전송하거나 상기 재택 감독 장치를 경유하여 전송하고, 상기 피감독자가 재택 상태인 경우에는, 상기 무선 통신모듈은 근거리 무선통신을 통해 상기 재택 감독 장치와 통신함으로써, 상기 재택 감독 장치를 경유하여 IoT 통신을 통하여 관제센터에 상기 위치 정보 및 상기 상태 정보를 제공하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 위치 검출부는 상기 위치정보로서 GNSS 위치정보, WPS 정보(Wifi Position system) 및 무선통신 기지국의 셀 식별자(Cell-Identifier) 정보 중 적어도 하나를 검출하되, 상기 위치 검출부는 GNSS 위치정보, WPS 정보 및 무선통신 기지국의 셀 식별자 정보의 순으로 우선순위를 설정하여 해당 위치 정보를 상기 재택 감독 장치 또는 상기 관제센터에 제공하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 위치 검출부는 관성측정장치(Inertial Measurement Unit, IMU)를 이용한 측위정보를 더 검출하고, 상기 제어부는 상기 측위정보에 의해 상기 위치 정보를 보정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 2 어레이 또는 4어레이 IMU를 채용한 보행자 추측항법(PDR)을 이용하여 측위정보를 검출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 전자 감독 장치는 피해자가 휴대하는 피해자 단말로부터 상기 피해자 단말의 위치정보를 제공받아, 상기 전자 감독 장치의 위치정보 및 상기 피해자 단말의 위치정보에 기초하여 상기 피해자 단말이 상기 전자 감독 장치로부터 기 설정된 안전 반경 내에 진입하는 경우 경고를 발생시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 전자 감독 장치는 로라(LoRa) 통신을 통해 상기 피해자 단말과 연결되되, 비콘(beacon) 신호를 송신하여 상기 피해자 단말이 근거리 유효 통신 거리 내에 진입하는 경우 접근 위험 경고를 발생시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 전자 감독 장치는 상기 잠금부를 구동하여 상기 스트랩부를 체결하는 잠금 구동부를 더 포함하되, 상기 잠금 구동부는 상기 무선 통신 모듈을 통하여 상기 관제 센터에 의해 원격 제어되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 잠금 구동부는 모터에 의해 구동되는 웜기어 방식 또는 솔레노이드 방식으로 구동되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명은 피감독자의 신체 일부에 착용되어 위치 정보 및 상태정보를 취득하는 전자 감독 장치; 상기 전자 감독 장치로부터 상기 위치정보 및 상기 상태정보를 제공받고, 상기 위치정보에 기초하여 상기 전자 감독 장치의 재택여부를 판단하는 재택 감독 장치; 및 상기 전자 감독 장치 또는 상기 재택 감독 장치 중 적어도 하나로부터 상기 위치정보 및 상기 상태정보를 제공받아 상기 피감독자를 관리하는 관제센터를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전자 감독 시스템을 제공한다.

본 발명에서, 상기 전자 감독 장치는 상기 전자 감독 장치의 위치정보를 검출하는 위치검출부; 상기 전자 감독 장치의 상태정보를 검출하는 상태정보 검출부; 상기 전자 감독 장치에 전원을 공급하는 배터리; 무선 통신모듈; 및 상기 전자 감독 장치의 동작을 전반적으로 제어하되, 상기 위치정보 및 상기 상태정보를 상기 무선 통신모듈을 통하여 상기 재택 감독 장치 또는 상기 관제센터에 제공하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 피감독자가 외출 상태인 경우에는, 상기 전자 감독 장치의 상기 무선 통신모듈은 IoT 통신 또는 무선 LTE 통신을 통하여 상기 위치 정보 및 상기 상태 정보를 관제센터에 직접 전송하거나 상기 재택 감독 장치를 경유하여 전송하고, 상기 피감독자가 재택 상태인 경우에는, 상기 무선 통신모듈은 근거리 무선통신을 통해 상기 재택 감독 장치와 통신함으로써, 상기 재택 감독 장치를 경유하여 IoT 통신을 통하여 관제센터에 상기 위치 정보 및 상기 상태 정보를 제공하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 위치 검출부는 관성측정장치(Inertial Measurement Unit, IMU)를 이용한 측위정보를 더 검출하고, 상기 제어부는 상기 측위정보에 의해 상기 위치 정보를 보정하되, 2 어레이 또는 4어레이 IMU를 채용한 보행자 추측항법(PDR)을 이용하여 측위정보를 검출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 전자 감독 장치는 비콘(beacon) 신호를 송신하여 상기 피해자 단말이 유효 통신 거리 내에 진입하는 경우 접근 위험 경고를 발생시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 관제센터 또는 상기 재택 감독 장치는 상기 위치정보에 기초하여 얻어지는 상기 피감독자의 행동패턴을 미리 생성되어 있는 사용자 정의된 행동패턴과 비교하여 피감독자의 이상 행동을 검출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 전자 감독 장치는 관성측정장치(Inertial Measurement Unit, IMU)를 이용하여 얻어지는 측위정보를 상기 위치 정보로서 검출하고, 상기 관제센터 또는 상기 재택 감독 장치는 상기 피감독자의 행동패턴 분석을 위해 상기 측위정보를 상기 위치 정보로서 사용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 관제센터 또는 상기 재택 감독 장치는 상기 측위정보를 학습 데이터로 하여 학습 모델을 생성하여 패턴 매칭을 진행하되, 상기 패턴 매칭의 반복을 통해 딥러닝을 진행하여 행동 패턴을 분석하여 상기 사용자 정의된 행동 패턴을 생성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 재택 감독 장치 또는 상기 관제센터는 상기 재택 감독 장치가 상기 전자 감독 장치로부터 수신하는 무선 신호의 신호수신 강도(RSSI)에 근거하여 상기 피감독자의 재택 이탈 여부 또는 이상 행동을 검출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 재택 감독 장치 또는 상기 관제센터는 상기 신호수신 강도(RSSI)에 기초하여 얻어지는 상기 피감독자의 행동패턴을 미리 생성되어 있는 사용자 정의된 행동패턴과 비교하여 피감독자의 이상 행동을 검출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 관제센터 또는 상기 재택 감독 장치는 상기 신호수신 강도(RSSI)를 학습 데이터로 하여 학습 모델을 생성하여 패턴 매칭을 진행하되, 패턴 매칭의 반복을 통해 딥러닝을 진행하여 행동 패턴을 분석하여 상기 사용자 정의된 행동 패턴을 생성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 재택 이탈 여부를 결정하기 위한 기설정된 신호수신 강도인 아웃바운드 임계값 및 상기 재택 감독 장치 근방의 기설정된 범위의 이탈 여부를 결정하기 위한 기설정된 신호수신 강도인 인바운드 임계값이 미리 설정되고, 상기 관제센터 또는 상기 재택 감독 장치는 상기 신호수신 강도가 상기 인바운드 임계값 이상으로 유지되는 시간이 기준시간 이상이 되면 상기 전자 감독 장치의 재택상태를 인증하되, 상기 신호수신 강도가 상기 아웃바운드 임계값 미만이 되거나 상기 신호수신 강도의 패턴에 따라 이상 행동이 검출되면 이후 상기 전자 감독 장치의 재택상태를 재인증하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 각 장치들 간 통신에 사용되는 데이터 프레임은 동일한 구조를 가지고, 상기 데이터 프레임은 프레임 타입 정보를 포함하는 헤더, 장치 식별자, 중복 체크 용도로 사용되는 시퀀스 영역, 데이터 영역의 길이를 나타내는 데이터 길이 표시자, 데이터 영역, 및 CRC(cyclical redundancy check) 정보를 포함한 테일러를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 헤더는 ACK 프레임, NACK 프레임 및 DATA 프레임 중 하나를 구비하고, 데이터 송수신 중 특정 데이터 프레임의 ACK 프레임 또는 원본 프레임이 소실되어 타임 아웃이 발생하는 경우, 해당 데이터 프레임의 재송신을 수행하되 수신측 장치에서는 상기 시퀀스 영역을 이용하여 데이터 프레임의 중복 여부를 체크하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 수신측 장치는 수신된 데이터 프레임에 대하여 CRC 오류를 체크하여 오류가 감지된 경우 NACK를 송신측 장치에 송신하여, 해당 데이터 프레임의 재송신이 이루어질 수 있도록 구현된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일측면에 따른 전자 감독 장치 및 시스템은, 전자발찌 등의 형태로 일체형으로 구현되어 피감독자의 신체 일부에 착용되는 전자 감독 장치를 통하여, 피감독자의 위치와 전자 감독 장치의 상태를 검출함으로써 피감독자의 외출 상태 및 재택 상태 별로 피감독자를 효과적으로 감시 및 관리할 수 있도록 한다.

또한 본 발명의 일측면에 따른 전자 감독 장치 및 시스템은 피감독자의 행동 패턴을 분석하여 사전에 이상 행동을 검출하여 범죄 발생을 미연에 방지하고 이로부터 발생될 수 있는 사회적, 경제적 비용을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전자 감독 시스템을 도시한 블럭 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전자 감독 시스템의 전자 감독 장치의 구성을 도시한 블럭 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전자 감독 시스템의 제어방법을 도시한 흐름도이다.
도 4는 IMU 측위정보를 학습 데이터로 하여 딥러닝을 통해 사전 생성된 사용자 정의된 행동 패턴에 기초하여 미래 행동을 예측하는 것을 개념적으로 나타낸 개략도이다.
도 5는 본 실시예에 따른 전자 감독 시스템에서 전자 감독 장치의 외출 상태 또는 재택 상태에 따른 데이터 제공방법을 도시한 것이다.
도 6은 위치 정보의 제공원에 따라 전자 감독 장치가 위치 정보를 취득하는 예를 도시한 것이다.
도 7은 본 실시예에 따른 전자 감독 시스템에서 각 장치들 간 통신에 사용되는 데이터 프레임의 구성을 도시한 것이다.
도 8a는 원본 프레임 유실 또는 ACK 유실 시 데이터 전송 방법을 설명하기 위한 개략도이다.
도 8b는 CRC 체크 오류 시 데이터 전송 방법을 설명하기 위한 개략도이다.
도 9a 내지 도 9d는 본 실시예에 따른 전자 감독 장치의 외형을 도시한 것이다.
도 10은 본 실시예에 따른 재택 감독 장치의 개략도이다.
도 11은 전자 감독 장치에서 관성측정장치(IMU)를 이용하여 측위정보를 검출하는 것을 설명하기 위한 개념도이다.
도 12a 및 도 12b는 본 실시예에 따른 전자 감독 시스템에서 무선신호의 RSSI를 이용하여 피감독자의 재택 여부를 판단하는 재택 모드 시나리오를 나타낸 개념도이다.
도 13은 IMU를 이용한 측위 방법을 흐름도를 이용하여 나타낸 것이다.

아래에서는 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되고 있으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다. 또한 본 명세서에서 설명된 구현은, 예컨대, 방법 또는 프로세스, 장치, 소프트웨어 프로그램, 데이터 스트림 또는 신호로 구현될 수 있다. 단일 형태의 구현의 맥락에서만 논의(예컨대, 방법으로서만 논의)되었더라도, 논의된 특징의 구현은 또한 다른 형태(예컨대, 장치 또는 프로그램)로도 구현될 수 있다. 장치는 적절한 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어 등으로 구현될 수 있다. 방법은, 예컨대, 컴퓨터, 마이크로프로세서, 집적 회로 또는 프로그래밍가능한 로직 디바이스 등을 포함하는 프로세싱 디바이스를 일반적으로 지칭하는 프로세서 등과 같은 장치에서 구현될 수 있다. 프로세서는 또한 최종-사용자 사이에 정보의 통신을 용이하게 하는 컴퓨터, 셀 폰, 휴대용/개인용 정보 단말기(personal digital assistant: "PDA") 및 다른 디바이스 등과 같은 통신 디바이스를 포함한다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면부호를 붙였다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전자 감독 시스템을 도시한 블럭 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전자 감독 시스템의 전자 감독 장치의 구성을 도시한 블럭 구성도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전자 감독 시스템의 제어방법을 도시한 흐름도이고, 도 4는 IMU 측위정보를 학습 데이터로 하여 딥러닝을 통해 사전 생성된 사용자 정의된 행동 패턴에 기초하여 미래 행동을 예측하는 것을 개념적으로 나타낸 개략도이고, 도 5는 본 실시예에 따른 전자 감독 시스템에서 전자 감독 장치의 외출 상태 또는 재택 상태에 따른 데이터 제공방법을 도시한 것이고, 도 6은 위치 정보의 제공원에 따라 전자 감독 장치가 위치 정보를 취득하는 예를 도시한 것이고, 도 7은 본 실시예에 따른 전자 감독 시스템에서 각 장치들 간 통신에 사용되는 데이터 프레임의 구성을 도시한 것이고, 도 8a는 원본 프레임 유실 또는 ACK 유실 시 데이터 전송 방법을 설명하기 위한 개략도이고, 도 9a 내지 도 9d는 본 실시예에 따른 전자 감독 장치의 외형을 도시한 것이고, 도 10은 본 실시예에 따른 재택 감독 장치의 개략도이고, 도 11은 전자 감독 장치에서 관성측정장치(IMU)를 이용하여 측위정보를 검출하는 것을 설명하기 위한 개념도이고, 도 12a 및 도 12b는 본 실시예에 따른 전자 감독 시스템에서 무선신호의 RSSI를 이용하여 피감독자의 재택 여부를 판단하는 재택 모드 시나리오를 나타낸 개념도이고, 도 13은 IMU를 이용한 측위 방법을 흐름도를 이용하여 나타낸 것으로서, 이를 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 전자 감독 시스템은 전자 감독 장치(100), 재택 감독 장치(200), 관제 센터(300) 및 피해자 단말(400)을 포함한다.

전자 감독 장치(100)는 피감독자의 신체 일부에 착용되어 위치 정보 및 상태정보를 취득한다. 여기서 상태 정보에는 전자 감독 장치(100)의 훼손 여부, 케이스 분리 여부, 스트랩 절단 여부, 잠금 상태 여부, 무선 연결 상태 및 저전력 상태 여부 등이 포함될 수 있으며 이에 한정되는 것은 아니다.

재택 감독 장치(200)는 전자 감독 장치(100)로부터 상기 위치정보 및 상기 상태정보를 제공받고, 상기 위치정보에 기초하여 전자 감독 장치(100)의 재택 여부를 판단한다. 재택 감독 장치(200)는 전자 감독 장치(100)를 착용하는 피감독자의 거주지 등에 설치되는 것으로서, 전자 감독 장치(100)와 연계하여 동작한다. 여기서 "재택 여부" 또는 "재택 상태"라는 의미는 전자 감독 장치(100)를 착용한 피감독자가 실제로 거주지 내에 있는 경우 뿐만 아니라 거주지로부터 근거리에 외출해 있는 경우까지 포함하는 개념으로 사용될 수 있다.

관제 센터(300)는 전자 감독 장치(100) 또는 재택 감독 장치(200) 중 적어도 하나로부터 상기 위치정보 및 상태정보를 제공받아 피감독자를 감시 및 관리한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 전자 감독 장치(100)는 위치검출부(110), 상태정보 검출부(120), 배터리(140), 무선 통신모듈(130) 및 제어부(150)를 포함하며, 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이 스트랩을 포함한 전자발찌의 하드웨어적인 구성과 일체형으로 구현될 수 있고, 배터리(140)로서 2차 전지로 구현된 충전팩도 함께 구비할 수 있다.

먼저 하드웨어적으로는, 도 9a 내지 도 9d에 도시된 바와 같이, 전자 감독 장치(100)는 스트랩부(91) 및 잠금부(92)를 포함한다. 스트랩부(91)는 피감독자의 신체의 특정 부위를 감싸서 구속하며, 잠금부(92)는 스트랩부(91)의 일단과 탈착가능하게 체결되어 상기 전자 감독 장치(100)를 잠근다.

도 9b에 도시된 바와 같이, 스트랩부(91)는 길이 방향으로 연장되는 금속판(911); 금속판(911)의 적어도 한 면 상에 형성되어 스트랩(91)의 훼손을 방지하는 훼손 방지층(912); 상기 훼손 방지층(912)의 일측에 형성되어 스트랩의 훼손을 감지하는 훼손 감지케이블(913); 및 훼손 방지층(912) 상에 형성되는 적어도 하나의 우레탄층(914, 915)을 포함한다. 훼손 방지층(912)는 칼 등의 날카로운 물건에 의한 손상에 강한 특성을 가지는 특수소재로 이루어져서 금속판(911)과 함께 스트랩(91)의 절단을 억제한다. 훼손 감지케이블(913)은 일반 전선이나 광섬유로 이루어져서, 절단시 제어부(150)가 전류나 전압 변화에 의해 절단 여부를 감지할 수 있도록 한다.

또한, 도 9c에 도시된 바와 같이 전자 감독 장치(100)는 스트랩부(91)의 적어도 일부분을 감싸도록 체결되어 스트랩부(91)를 보강하는 보강 케이스(93)를 더 포함할 수 있다. 이 보강 케이스(93)는 스트랩부(91)를 외부로부터 보호하여 스트랩의 훼손을 이중으로 방지하는 역할을 함과 동시에 피감독자가 스트랩부(91)를 파손하여 절단하고자 할 때 절단 시간을 지연시키는 역할을 담당한다. 보강 케이스(93)는 엔지니어링 플라스틱 재질, 특히 수퍼 엔지니어링 플라스틱(PPS)으로 이루어질 수 있다.

추가적으로, 도 9d에 도시된 바와 같이 전자 감독 장치(100)는 신체의 특정 부위를 접촉하여 감싸면서 스트랩부(91)의 내부 표면에 접촉하도록 적용되어 스트랩부(91)를 신체의 특정 부위에 대하여 지지하는 역할을 하는 착용 보조 지지부(94)를 더 포함할 수 있다.

전자 감독 장치(100)는 도 10에 도시된 바와 같은 재택 감독 장치(200)와 통신함과 아울러, 재택 감독 장치(200)에 장착되어 무선 충전 또는 유선 충전을 통해 배터리(140)를 충전할 수 있다.

한편 전자 감독 장치(100)에서, 위치검출부(110)는 전자 감독 장치(100)의 위치정보를 검출하고, 상태정보 검출부(120)는 전자 감독 장치(100)의 상태정보를 검출하며, 배터리(140)는 전자 감독 장치(100)에 전원을 공급한다.

제어부(150)는 전자 감독 장치(100)의 동작을 전반적으로 제어하는 것으로서, 상기 위치정보 및 상기 상태정보를 무선 통신모듈(130)을 통하여 재택 감독 장치(200) 또는 관제 센터(300)에 제공한다.

전자 감독 장치(100)를 착용한 피감독자가 외출 상태인 경우, 무선 통신모듈(130)은 상기 위치정보와 상기 상태정보를 IoT 통신 또는 무선 LTE 통신을 통하여 관제 센터(300)에 직접 전송하거나 재택 감독 장치(200)를 경유하여 전송할 수 있다. 한편, 전자 감독 장치(100)를 착용한 피감독자가 재택 상태인 경우에는, 무선 통신모듈(130)은 근거리 무선통신을 통해 재택 감독 장치(200)와 통신하고, 재택 감독 장치(200)는 IoT 통신을 통하여 직접 관제 센터(300)와 통신하여 상기 위치 정보 및 상기 상태 정보를 주기적 또는 비주기적으로 제공할 수 있다.

전자 감독 장치(100)의 위치 검출부(110)는 상기 위치정보로서 GNSS 위치정보, WPS 정보(Wifi Position system) 및 무선통신 기지국의 셀 식별자(Cell-Identifier) 정보 중 적어도 하나를 검출할 수 있다. 이 때, 위치 검출부(110)는 GNSS 위치정보, WPS 정보 및 무선통신 기지국의 셀 식별자 정보의 순으로 우선순위를 설정하여 해당 위치 정보를 재택 감독 장치(200) 또는 관제 센터(300)에 제공함으로써, 끊김이 없이 원활하게 상기 위치정보를 제공할 수 있다.

한편 위치 검출부(110)는 관성측정장치(Inertial Measurement Unit, IMU)를 이용한 측위정보를 더 검출할 수 있는데, 제어부(150)는 이러한 측위정보에 의해 상기 위치 정보를 보정하여 그 위치 정보의 정확도와 신뢰도를 높일 수 있다. 도 11은 관성측정장치(IMU)를 이용하여 측위정보를 검출하는 것을 설명하기 위한 개념도로서, 관성측정장치(IMU)는 복수 개인 4어레이 IMU를 채용한 보행자 추측항법(PDR)을 이용하여 보다 정확한 측위정보를 검출하도록 구성될 수 있고, 대안으로 2 어레이 IMU가 채용될 수도 있다.

전자 감독 장치(100)는 피해자가 휴대하는 피해자 단말(400)로부터 피해자 단말(400)의 위치정보를 제공받아, 전자 감독 장치(100)의 위치정보 및 피해자 단말(400)의 위치정보에 기초하여 피해자 단말(400)이 전자 감독 장치(100)로부터 기 설정된 안전 반경 내에 진입하는 경우 경고를 발생시킨다. 또한 추가적으로, 전자 감독 장치(100)는 비콘(beacon) 신호를 송신하여 피해자 단말(400)이 유효 통신 거리 내에 진입하는 경우, 전자 감독 장치(100)에서 경고음 또는 경고화면을 통해 접근 위험 경고를 발생시킬 수 있다. 물론 피해자 단말(400)도 자체적으로 상기 전자 감독 장치(100)에서와 동일한 제어방법을 통해, 피해자 단말(400)이 상기 안전 반경 내에 진입하거나 상기 유효 통신 거리 내에 진입하는 경우, 접근 위험 경고를 경고음 또는 경고화면의 형태로 제공하도록 구성할 수 있으며, 또한 전자 감독 장치(100)로부터 접근 경고 정보를 받아서 이를 경고음 또는 경고 화면을 통해 출력하도록 구성할 수도 있다.

이 때, 전자 감독 장치(100)는 로라(LoRa) 통신을 통해 상기 피해자 단말(400)과 연결될 수 있다.

또한, 전자 감독 장치(100)는 잠금부(92)를 구동하여 스트랩부(91)를 체결하는 잠금 구동부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 잠금 구동부(미도시)는 모터에 의해 구동되는 웜기어 방식 또는 솔레노이드 방식으로 구동될 수 있으며, 무선 통신 모듈(130)을 통하여 관제 센터(300)에 의해 체결해제 또는 탈착이 원격 제어되도록 구성될 수 있다.

관제 센터(300)는 상기 위치정보에 기초하여 얻어지는 피감독자의 행동패턴을 미리 생성되어 있는 사용자 정의된 행동패턴과 비교하여 피감독자의 이상 행동을 검출할 수 있다. 즉 도 4에 도시된 바와 같은 행동 패턴 추정을 통해 미래의 이상 행동을 사전에 감지 또는 예측할 수 있다.

이를 위해 전자 감독 장치(100)는 관성측정장치(IMU)를 이용하여 얻어지는 측위정보를 상기 위치 정보로서 검출하여 이를 관제 센터(300) 및/또는 재택감독장치(200)에 제공하고, 관제 센터(300) 및/또는 재택감독장치(200)는 피감독자의 행동패턴 분석을 위해 상기 측위정보를 상기 위치 정보로서 사용한다. 사용자 정의된 행동 패턴을 생성함에 있어, 관제 센터(300) 및/또는 재택감독장치(200)는 인공지능(AI) 기반으로 상기 측위정보를 학습 데이터로 하여 학습 모델을 생성하여 패턴 매칭을 진행하되, 상기 패턴 매칭의 반복을 통해 딥러닝을 진행하여 행동 패턴을 분석하여 상기 사용자 정의된 행동 패턴을 생성한다. 특히, 관제 센터(300) 및/또는 재택감독장치(200)는 상기 행동 패턴을 분석하는 방법으로 CNN(Convolution Neural Network) 알고리즘을 사용할 수 있다.

한편, 전자 감독 장치(100)와 재택 감독 장치(200)는 무선 통신(예를 들어 와이파이, 블루투스 등의 근거리 통신)을 통하여 서로 접속될 수 있는데, 재택 감독 장치(200)는 재택 감독 장치(200)가 전자 감독 장치(100)로부터 수신하는 무선 신호의 신호수신 강도(RSSI)에 근거하여 상기 피감독자의 재택 이탈 여부 또는 이상 행동을 검출할 수도 있다.

구체적으로, 재택 감독 장치(200)는 상기 무선신호의 신호수신 강도(RSSI)에 기초하여 얻어지는 상기 피감독자의 행동패턴을 미리 생성되어 있는 사용자 정의된 행동패턴과 비교하여 피감독자의 이상 행동을 검출할 수 있다. 예를 들어 피감독자가 집으로 돌아와 재택 모드에 진입한 경우, 피감독자가 근거리에 있어서 재택 감독 장치(200)가 전자 감독 장치(100)로부터 수신하는 무선 신호의 수신강도(RSSI)가 일정 범위 내에 있다고 하더라도 계단을 오르내리는 등의 이상행동(도 12a 참조)에 대응하는 신호수신 강도(RSSI) 패턴이 나타나는 경우에는 이상 행동이 발생한 것으로 검출할 수 있다.

상기에서 관제 센터(300) 또는 재택 감독 장치(200)는 상기 신호수신 강도(RSSI)를 학습 데이터로 하여 학습 모델을 생성하여 패턴 매칭을 진행하되, 패턴 매칭의 반복을 통해 딥러닝을 진행하여 행동 패턴을 분석하여 상기 사용자 정의된 행동 패턴을 생성할 수 있다. 상기 행동 패턴을 분석하는 방법으로는 CNN 알고리즘이 사용될 수 있다.

또한, 피감독자가 재택 상태에 들어오거나 재택 상태를 이탈하는 경우에도 상기 RSSI 값에 따른 인증을 통해 피감독자를 감시할 수 있다. 도 12a 및 도 12b를 참조하여 구체적으로 설명하면, 먼저 재택 이탈 여부를 결정하기 위한 기설정된 신호수신 강도인 아웃바운드 임계값(RSSI) 및 재택 감독 장치(200) 근방의 기설정된 범위의 이탈 여부를 결정하기 위한 기설정된 신호수신 강도인 인바운드 임계값(RSSI)이 미리 설정될 수 있다.

피감독자가 외부에서 집 안으로 들어오면(재택 상태로 진입하면) 신호수신 강도가 상기 아웃바운드 임계값 이상이 되는데, 재택 감독 장치(200)는 바로 전자 감독 장치(100)의 재택 상태를 인증하는 것이 아니라, 상기 신호수신 강도가 더 강해져서 상기 인바운드 임계값 이상으로 되어 그 유지되는 시간이 기준시간 이상이 되면 재택 감독 장치(200)는 전자 감독 장치(100)가 재택상태에 진입한 것으로 인증한다. 이것은 피감독자가 일정 시간 이상 재택 상태에 있는 경우에만 재택 모드에 진입하게 함으로써 재택 여부를 보다 효과적이고 정확하게 확인하도록 하기 위한 것이다. 만약 이후 신호수신 강도가 다시 감소하여 상기 아웃바운드 임계값 미만이 되면, 재택감독장치(200)는 피감독자가 재택상태를 이탈한 것으로 검출하여 이를 관제 센터(300)에 통보할 수 있고, 이후 피감독자가 집 안으로 들어와서 상기 신호수신 강도가 상기 인바운드 임계값 이상으로 되어 그 상태가 일정 시간 유지되면 재택 상태를 재인증한다.

또한 재택 상태에서 상기 신호수신 강도의 패턴에 따라 이상 행동이 검출되면, 재택 감독 장치(200)는 피감독자가 계단을 오르내리는 등의 이상 행동을 검출하여 이를 관제 센터(300)에 통보할 수 있고, 이후 신호수신 강도의 패턴이 정상화되면 재택 상태를 재인증한다.

상기에서는 전자 감독 장치(100)의 재택 인증, 이상 행동 검출 등이 재택 감독 장치(200)에 의해 수행되는 것으로 설명했지만, 이러한 기능은 신호수신 강도에 관한 정보를 재택 감독 장치(200)로부터 받게 되는 관제 센터(300)에 의해 수행될 수도 있다.

상기에서, 각 장치들 간 통신에 사용되는 데이터 프레임은 동일한 구조를 가지며, 상기 데이터 프레임은 프레임 타입 정보를 포함하는 헤더, 장치 식별자, 중복 체크 용도로 사용되는 시퀀스 영역, 데이터 영역의 길이를 나타내는 데이터 길이 표시자, 데이터 영역, 및 CRC(cyclical redundancy check) 정보를 포함한 테일러를 포함할 수 있다.

상기 헤더는 ACK 프레임, NACK 프레임 및 DATA 프레임 중 하나를 구비하고, 데이터 송수신 중 특정 데이터 프레임의 ACK 프레임 또는 원본 프레임이 소실되어 타임 아웃이 발생하는 경우, 해당 데이터 프레임의 재송신을 수행한다. 이 때 수신측 장치에서는 상기 시퀀스 영역을 이용하여 데이터 프레임의 중복 여부를 체크한다.

상기 수신측 장치는 수신된 데이터 프레임에 대하여 CRC 오류를 체크하여 오류가 감지된 경우 NACK를 송신측 장치에 송신하여, 해당 데이터 프레임의 재송신이 이루어질 수 있도록 구현된다.

이와 같이 구성된 본 실시예의 동작 및 작용을 도 1 내지 도 13을 참조하여 구체적으로 설명한다.

먼저 도 3에 도시된 바와 같이, 피감독자의 신체 일부에 착용된 전자 감독 장치(100)는 해당 장치의 위치 정보 및 상태 정보를 취득한다(S301). 도 6에 도시된 바와 같이, 전자 감독 장치(100)는 상기 위치정보로서 GNSS 위치정보, WPS 정보(Wifi Position system) 및 무선통신 기지국의 셀 식별자(Cell-Identifier) 정보를 검출할 수 있다. 이 때, 전자 감독 장치(100)는 GNSS 위치정보, WPS 정보 및 무선통신 기지국의 셀 식별자 정보의 순으로 우선순위를 설정하여 해당 위치 정보를 취득함으로써, 위치 정보가 끊김이 없이 원활하게 제공될 수 있도록 한다. 전자 감독 장치(100)는 도 9a 내지 도 9d에 도시된 바와 같이 스트랩을 포함한 전자발찌의 하드웨어적인 구성과 일체형으로 구현될 수 있다.

또한, 전자 감독 장치(100)는 관성측정장치(IMU)를 이용한 측위정보를 더 검출하여, 이 측위정보에 의해 상기 위치 정보를 더 정밀하게 보완 내지는 보정하도록 구성될 수도 있다. 상기 관성측정장치(IMU)는 비행기 또는 군사용 무기 제어나 시뮬레이션 장치의 자세 측정을 위해 사용되는 장치로서, 예컨대, 3축 가속도계 센서, 3축 각속도계 센서 또는 3축 지자기계 센서 중 적어도 하나 이상의 센서를 포함하여 구성될 수 있으며, 진행 방향, 횡 방향, 높이 방향의 가속도와 롤링(Roll), 피치(Pitch), 요(Yaw) 각속도의 측정이 가능하다. 상기 얻어지는 위치 정보인 GPS 위치정보(GPS 측위정보), WPS 정보 및 무선통신 기지국의 셀 식별자 정보 등은 일정 수준의 무시하지 못할 오차를 가지고 있기 때문에, 제어부(150)는 관성측정장치(IMU)를 이용하여 얻어지는 측위정보를 이용하여 상기 위치 정보들을 보정/보완할 수 있다.

IMU를 이용한 측위 방법을 간략히 정리하면, 우선 가속도 센서, 자이로센서, 자기계(magnetometer) 등으로부터 얻어지는 각 센서값에 대응하는 벡터를 사원수(Quaternion)를 이용하여 생성하고, 이전의 마지막 정지 상태에서의 자세와 움직임 상태의 벡터를 합성하고, AHRS(자세 감지)를 통해 절대 좌표계로 사원수를 회전하고, 회전된 사원수로부터 중력 가속도 제거하며, 비정지 상태의 누적 계수를 통한 Drift를 검출 및 제거하는 과정을 통해 이동거리를 계산하며, 도 13은 IMU를 이용한 측위 방법을 흐름도를 이용하여 나타낸 것이다.

상기 상태 정보는 전자 감독 장치(100)의 훼손 여부, 케이스 분리 여부, 스트랩 절단 여부, 잠금 상태 여부, 무선 연결 상태 및 저전력 상태 여부 등을 포함하며, 전자 감독 장치(100)에 구비된 절단 감지 센서(미도시), 전압/전류 센서(미도시) 등에 의해 검출될 수 있다.

도 5는 본 실시예에 따른 전자 감독 시스템에서 전자 감독 장치의 외출 상태 또는 재택 상태에 따른 데이터 제공방법을 도시한 것으로서, 단계(S301)에서 취득된 위치 정보에 따라 전자 감독 장치(100)가 재택 상태인 경우(단계(302)에서 "예"), 전자 감독 장치(100)는 상기 위치정보 및 상기 상태 정보를 재택 감독 장치(200)에 전송한다(S303). 재택 감독 장치(200)는 전자 감독 장치(100)를 착용하는 피감독자의 거주지 등에 설치되는 것으로서, 전자 감독 장치(100)와 연계하여 상기 위치정보 및 상기 상태 정보를 제공받는다. 여기서 "재택 여부" 또는 "재택 상태"라는 의미는 전자 감독 장치(100)를 착용한 피감독자가 실제로 거주지 내에 있는 경우 뿐만 아니라 거주지로부터 근거리에 외출해 있는 경우까지 포함하는 개념으로 사용될 수 있다.

상기에서 전자 감독 장치(100)는 근거리 무선통신을 통해 재택 감독 장치(200)와 통신하는데, 상기 근거리 무선 통신으로는 특히 초광대역 통신(Ultra Wide Band, UWB) 또는 와이파이 통신이 적용될 수 있다.

이어서, 재택 감독 장치(200)는 상기 위치정보 및 상기 상태정보를 피감독자를 관리하는 관제 센터(300) 또는 관제 센터(300)의 서버(미도시)에 주기적 또는 비주기적으로 전송한다(S304). 재택 감독 장치(200)는 IoT 통신을 통하여 직접 관제 센터(300)와 통신하여 상기 위치 정보 및 상기 상태 정보를 제공하는데, IoT 통신 방식으로는 LTE Cat.M1 방식이 적용될 수 있다.

LTE Cat.M1은 국제 표준화단체 3GPP에서 표준화한 기술로서, 최고 1Mbps의 속도를 제공하고 저용량 동영상과 HD급 사진/음성을 전송할 수 있으며, 기존 LTE-M의 수십배 수준의 전력 효율에 통신 모듈 가격도 30% 이상 저렴해 IoT 기기 제작 비용을 낮출 수 있는 특징을 가지고 있다. LTE Cat.M1은 그 대역폭이 1.4MHz이고 다운링크와 업링크 각각 1Mbps 정도를 지원하고, 핸드오프도 지원하기 때문에 핸드오프를 지원하지 않는 NB-IoT에 대비하여 애플리케이션을 더욱 다양화할 수 있는 이점이 있다.

한편, 단계(S301)에서 취득된 위치 정보에 따라 전자 감독 장치(100)가 외출 상태인 경우(단계(302)에서 "아니오"), 전자 감독 장치(100)는 상기 위치정보 및 상기 상태 정보를 관제 센터(300)에 직접 전송하거나 재택 감독 장치(200)를 경유하여 관제 센터(300)에 전송한다(S305). 이 때, 전자 감독 장치(100)는 IoT 통신을 통하여 직접 관제 센터(300)와 통신하거나 재택 감독 장치(200)와 통신하여 상기 위치 정보 및 상기 상태 정보를 제공할 수 있는데, IoT 통신 방식으로는 LTE Cat.M1 방식이 적용될 수 있다.

다음으로, 관제 센터(300)는, 상기 위치정보에 기초하여 얻어지는 피감독자의 현재의 행동패턴을 미리 생성되어 있는 사용자 정의된 행동패턴과 비교하여 피감독자의 이상 행동을 검출한다(S306). 즉 도 4에 도시된 바와 같은 행동 패턴 추정을 통해 미래의 이상 행동을 사전에 감지 또는 예측할 수 있다. 이를 통해 이상 행동이 검출되는 경우, 관제 센터(300)는 관리자 단말 또는 재택 감독 장치(200) 등에 경고를 발생시키고 이상 상황을 보고함으로써 사전에 이상 행동을 검출하여 범죄 발생을 미연에 방지할 수 있다(S307).

이를 위해 전자 감독 장치(100)는 관성측정장치(IMU)를 이용하여 얻어지는 측위정보를 상기 위치 정보로서 검출하여 이를 관제 센터(300)에 제공하고, 관제 센터(300)는 피감독자의 행동패턴 분석을 위해 상기 측위정보를 상기 위치 정보로서 사용할 수 있다. 사용자 정의된 행동 패턴을 생성함에 있어, 관제 센터(300)는 인공지능 엔진을 이용하여 상기 측위정보를 학습 데이터로 하여 학습 모델(learning model)을 생성하여 패턴 매칭을 진행하되, 상기 패턴 매칭의 반복을 통해 딥러닝을 진행하여 행동 패턴을 분석하여 상기 사용자 정의된 행동 패턴을 생성한다.

특히, 관제 센터(300)는 상기 행동 패턴을 분석하는 방법으로 CNN(Convolution Neural Network) 알고리즘을 사용할 수 있다. CNN 알고리즘은 심층 신경망(DNN: Deep Neural Network)의 한 종류로, 하나 또는 여러 개의 콘볼루션 계층(convolutional layer)과 통합 계층(pooling layer), 완전하게 연결된 계층(fully connected layer)들로 구성된 신경망이다. CNN은 2차원 데이터의 학습에 적합한 구조를 가지고 있으며, 역전달(Backpropagation algorithm)을 통해 훈련될 수 있다.

대안으로서, 전자 감독 장치(100)와 재택 감독 장치(200)는 무선 통신(예를 들어 와이파이, 블루투스 등의 근거리 통신)을 통하여 서로 접속될 수 있는데, 재택 감독 장치(200) 또는 관제 센터(300)는 재택 감독 장치(200)가 전자 감독 장치(100)로부터 수신하는 무선 신호의 신호수신 강도(RSSI)에 근거하여 상기 피감독자의 재택 이탈 여부 또는 이상 행동을 검출할 수도 있다.

구체적으로, 재택 감독 장치(200) 또는 관제 센터(300)는 상기 무선신호의 신호수신 강도(RSSI)에 기초하여 얻어지는 상기 피감독자의 행동패턴을 미리 생성되어 있는 사용자 정의된 행동패턴과 비교하여 피감독자의 이상 행동을 검출할 수 있다. 예를 들어 피감독자가 집으로 돌아와 재택 모드에 진입한 경우, 피감독자가 근거리에 있어서 재택 감독 장치(200)가 전자 감독 장치(100)로부터 수신하는 무선 신호의 수신강도(RSSI)가 일정 범위 내에 있다고 하더라도 계단을 오르내리는 등의 이상행동(도 12a 참조)에 대응하는 신호수신 강도(RSSI) 패턴이 나타나는 경우에는 이상 행동이 발생한 것으로 검출할 수 있다.

한편, 전자 감독 장치(100)는 피해자가 휴대하는 피해자 단말(400)로부터 피해자 단말(400)의 위치정보를 제공받아, 전자 감독 장치(100)의 위치정보 및 피해자 단말(400)의 위치정보에 기초하여 피해자 단말(400)이 전자 감독 장치(100)로부터 기 설정된 안전 반경 내에 진입하는 경우 경고를 발생시킨다.

이 때, 전자 감독 장치(100)는 로라(LoRa) 통신을 통해 피해자 단말(400)과 연결될 수 있다. 로라(LoRa) 통신 기술은 사물끼리 서로 통신을 주고 받을 수 있게 도와 주는 저전력 장거리 통신(LPWA, Low Power Wide Area) 기술 중의 하나로서, 다른 통신망과 비교했을 때 적은 전력으로 먼 거리를 통신할 수 있는 특징이 있다. Wi-Fi나 Bluetooth 등 100m 미만의 전송 거리를 가지는 Short Range 무선통신기술은 소량의 데이터를 원거리에 전송할 수 없고 LTE 모듈을 이용한 종래의 이동통신기술은 칩 가격이 비싸 적절하지 않은 문제점이 있다. 이에 본 실시예에서는 전송거리가 매우 길면서도 칩 가격이 낮은 로라(LoRa) 통신 기술을 채용하였는바, 로라(LoRa) 통신은 15km 이상의 거리를 지원하고 노이즈와 주변 간섭에 강하며 소비전력이 적은 특징이 있어, 본 실시예의 전자 감독 장치(100)와 피해자 단말(400) 간의 통신에 매우 적합하다.

한편 상기에서는 피해자 단말(400)은 전자 감독 장치(100)의 위치정보를 제공받아, 전자 감독 장치(100)의 위치정보 및 피해자 단말(400)의 위치정보에 기초하여 전자 감독 장치(100)가 피해자 단말(400)로부터 기 설정된 안전 반경 내에 진입하는지 판단하여 경고를 발생시키도록 구성할 수도 있다.

또한, 추가적으로, 전자 감독 장치(100)는 비콘(beacon) 신호를 송신하여 피해자 단말(400)이 유효 통신 거리 내에 진입하는 경우, 전자 감독 장치(100)에서 경고음 또는 경고화면을 통해 접근 위험 경고를 발생시킬 수 있다.

물론 피해자 단말(400)도 자체적으로 상기 전자 감독 장치(100)에서와 동일한 제어방법을 통해, 피해자 단말(400)이 상기 안전 반경 내에 진입하거나 상기 유효 통신 거리 내에 진입하는 경우, 접근 위험 경고를 경고음 또는 경고화면의 형태로 제공하도록 구현될 수 있으며, 또한 전자 감독 장치(100)로부터 접근 경고 정보를 받아서 이를 경고음 또는 경고 화면을 통해 출력하도록 구현될 수도 있다.

본 실시예에서 각 장치들(전자 감독 장치, 재택 감독 장치, 관제센터 등) 간 통신에 사용되는 데이터 프레임은 동일한 구조를 가지고 있는데, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 데이터 프레임은 프레임 타입 정보를 포함하는 헤더, 장치 식별자, 중복 체크 용도로 사용되는 시퀀스 영역, 데이터 영역의 길이를 나타내는 데이터 길이 표시자, 데이터 영역, 및 CRC(cyclical redundancy check) 정보를 포함한 테일러를 포함하여 구성된다.

상기 헤더는 ACK 프레임, NACK 프레임 및 DATA 프레임 중 하나를 구비한다.

도 8a에 도시된 바와 같이, 데이터 송수신 중에 특정 데이터 프레임의 ACK 프레임 또는 원본 프레임이 소실되어 타임 아웃이 발생하는 경우, 송신측에서는 해당 데이터 프레임의 재송신을 수행하되, 재전송은 5회 실시하며 Timeout 시간은 약 1초로 하여 Timeout이 판단되면 바로 재전송을 수행한다. 그리고 만약 ACK 프레임이 소실된 경우에는 원본 프레임은 이미 수신된 상태일 수 있으므로, 데이터 재전송시 수신측 장치에서는 상기 시퀀스 영역을 이용하여 데이터 프레임의 중복 여부를 체크한다.

또한 도 8b에 도시된 바와 같이, 수신측에서 수신 Frame으로부터 CRC 오류를 검출한 경우, CRC 오류를 검출한 수신측은 ACK 대신에 NACK를 송신하여 송신기가 바로 재전송을 실시할 수 있도록 한다.

이상 살펴 본 바와 같이, 본 실시예에 따른 전자 감독 장치 및 시스템은, 전자발찌 등의 형태로 일체형으로 구현되어 피감독자의 신체 일부에 착용되는 전자 감독 장치를 통하여, 피감독자의 위치와 전자 감독 장치의 상태를 검출함으로써 피감독자의 외출 상태 및 재택 상태 별로 피감독자를 효과적으로 감시 및 관리할 수 있도록 한다. 또한 본 실시예에 따른 전자 감독 시스템 및 그 제어방법은 피감독자의 행동 패턴을 분석하여 사전에 이상 행동을 검출하여 범죄 발생을 미연에 방지하고 이로부터 발생될 수 있는 사회적, 경제적 비용을 최소화할 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시 예에 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.

100 : 전자 감독 장치
200 : 재택 감독 장치
300 : 관제 센터
400 : 피해자 단말
110 : 위치 검출부
120 : 상태 정보 검출부
130 : 무선 통신모듈
140 : 배터리
150 : 제어부
91 : 스트랩부92 : 잠금부
93 : 보강 케이스94 : 착용 보조 지지부

Claims

전자 감독 장치로서,
피감독자의 신체의 특정 부위를 감싸서 구속하는 스트랩부; 및
상기 스트랩부의 일단과 탈착가능하게 구비되어 상기 전자 감독 장치를 잠그는 잠금부를 포함하되,
상기 스트랩부는
길이 방향으로 연장되는 금속판;
상기 금속판의 적어도 한 면 상에 형성되어 상기 스트랩의 훼손을 방지하는 훼손 방지층;
상기 훼손 방지층의 일측에 형성되어 스트랩의 훼손을 감지하는 훼손 감지케이블; 및
상기 훼손 방지층 상에 형성되는 적어도 하나의 우레탄층을 포함하고,
상기 전자 감독 장치는,
무선 통신모듈; 및
상기 전자 감독 장치의 동작을 전반적으로 제어하되, 위치정보 및 상태정보를 상기 무선 통신모듈을 통하여 재택 감독 장치 또는 관제센터에 제공하도록 제어하는 제어부를 더 포함하고,
각 장치들 간 통신에 사용되는 데이터 프레임은 동일한 구조를 가지고,
상기 데이터 프레임은 프레임 타입 정보를 포함하는 헤더, 장치 식별자, 중복 체크 용도로 사용되는 시퀀스 영역, 데이터 영역의 길이를 나타내는 데이터 길이 표시자, 데이터 영역, 및 CRC(cyclical redundancy check) 정보를 포함한 테일러를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 감독 장치.
제 1항에 있어서,
상기 스트랩부의 적어도 일부분을 감싸도록 체결되어 상기 스트랩부를 보강하는 보강 케이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 감독 장치.
제 2항에 있어서,
상기 보강 케이스는 엔지니어링 플라스틱 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자 감독 장치.
제 1항에 있어서,
상기 전자 감독 장치는
상기 전자 감독 장치의 위치정보를 검출하는 위치검출부;
상기 전자 감독 장치의 상태정보를 검출하는 상태정보 검출부; 및
상기 전자 감독 장치에 전원을 공급하는 배터리;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 전자 감독 장치.
제 4항에 있어서,
상기 전자 감독 장치는 피해자가 휴대하는 피해자 단말로부터 상기 피해자 단말의 위치정보를 제공받아, 상기 전자 감독 장치의 위치정보 및 상기 피해자 단말의 위치정보에 기초하여 상기 피해자 단말이 상기 전자 감독 장치로부터 기 설정된 안전 반경 내에 진입하는 경우 경고를 발생시키는 것을 특징으로 하는 전자 감독 장치.
제 5항에 있어서,
상기 전자 감독 장치는 로라(LoRa) 통신을 통해 상기 피해자 단말과 연결되되,
비콘(beacon) 신호를 송신하여 상기 피해자 단말이 근거리 유효 통신 거리 내에 진입하는 경우 접근 위험 경고를 발생시키는 것을 특징으로 하는 전자 감독 장치.
제 1항에 있어서,
상기 전자 감독 장치는
상기 잠금부를 구동하여 상기 스트랩부를 체결하는 잠금 구동부를 더 포함하되,
상기 잠금 구동부는 상기 무선 통신 모듈을 통하여 상기 관제 센터에 의해 원격 제어되는 것을 특징으로 하는 전자 감독 장치.
제 7항에 있어서,
상기 잠금 구동부는 모터에 의해 구동되는 웜기어 방식 또는 솔레노이드 방식으로 구동되는 것을 특징으로 하는 전자 감독 장치.
피감독자의 신체 일부에 착용되어 위치 정보 및 상태정보를 취득하는 전자 감독 장치;
상기 전자 감독 장치로부터 상기 위치정보 및 상기 상태정보를 제공받고, 상기 위치정보에 기초하여 상기 전자 감독 장치의 재택여부를 판단하는 재택 감독 장치; 및
상기 전자 감독 장치 또는 상기 재택 감독 장치 중 적어도 하나로부터 상기 위치정보 및 상기 상태정보를 제공받아 상기 피감독자를 관리하는 관제센터를 포함하고,
각 장치들 간 통신에 사용되는 데이터 프레임은 동일한 구조를 가지고,
상기 데이터 프레임은 프레임 타입 정보를 포함하는 헤더, 장치 식별자, 중복 체크 용도로 사용되는 시퀀스 영역, 데이터 영역의 길이를 나타내는 데이터 길이 표시자, 데이터 영역, 및 CRC(cyclical redundancy check) 정보를 포함한 테일러를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 감독 시스템.
제 9항에 있어서,
상기 전자 감독 장치는
상기 전자 감독 장치의 위치정보를 검출하는 위치검출부;
상기 전자 감독 장치의 상태정보를 검출하는 상태정보 검출부;
상기 전자 감독 장치에 전원을 공급하는 배터리;
무선 통신모듈; 및
상기 전자 감독 장치의 동작을 전반적으로 제어하되, 상기 위치정보 및 상기 상태정보를 상기 무선 통신모듈을 통하여 상기 재택 감독 장치 또는 상기 관제센터에 제공하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전자 감독 시스템.
제 10항에 있어서,
상기 피감독자가 외출 상태인 경우에는, 상기 전자 감독 장치의 상기 무선 통신모듈은 IoT 통신 또는 무선 LTE 통신을 통하여 상기 위치 정보 및 상기 상태 정보를 관제센터에 직접 전송하거나 상기 재택 감독 장치를 경유하여 전송하고,
상기 피감독자가 재택 상태인 경우에는, 상기 무선 통신모듈은 근거리 무선통신을 통해 상기 재택 감독 장치와 통신함으로써, 상기 재택 감독 장치를 경유하여 IoT 통신을 통하여 관제센터에 상기 위치 정보 및 상기 상태 정보를 제공하는 것을 특징으로 하는, 전자 감독 시스템.
제 9항에 있어서,
상기 전자 감독 장치는 피해자가 휴대하는 피해자 단말로부터 상기 피해자 단말의 위치정보를 제공받아, 상기 전자 감독 장치의 위치정보 및 상기 피해자 단말의 위치정보에 기초하여 상기 피해자 단말이 상기 전자 감독 장치로부터 기 설정된 안전 반경 내에 진입하는 경우 경고를 발생시키는 것을 특징으로 하는 전자 감독 시스템.
제 12항에 있어서,
상기 전자 감독 장치는 비콘(beacon) 신호를 송신하여 상기 피해자 단말이 유효 통신 거리 내에 진입하는 경우 접근 위험 경고를 발생시키는 것을 특징으로 하는 전자 감독 시스템.
제 9항에 있어서,
상기 관제센터 또는 상기 재택 감독 장치는 상기 위치정보에 기초하여 얻어지는 상기 피감독자의 행동패턴을 미리 생성되어 있는 사용자 정의된 행동패턴과 비교하여 피감독자의 이상 행동을 검출하는 것을 특징으로 하는 전자 감독 시스템.
제 9항에 있어서,
상기 재택 감독 장치 또는 상기 관제센터는 상기 재택 감독 장치가 상기 전자 감독 장치로부터 수신하는 무선 신호의 신호수신 강도(RSSI)에 근거하여 상기 피감독자의 재택 이탈 여부 또는 이상 행동을 검출하는 것을 특징으로 하는 전자 감독 시스템.
삭제