KR102177625B1 - 펄스 레이더 장치 및 그 신호 처리 방법 - Google Patents

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하태형
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이화여자대학교 산학협력단
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Abstract

검출 대상 공간에 복수의 임펄스 무선 초광대역 레이더(Impulse-radio Ultra-Wideband radar, IR UWB Radar) 센서를 배치하고, 호흡에 의한 사람의 움직임을 검출하여 영상화하는 기술이 제시된다. 각 레이더 센서의 레이더 신호 프레임들에서 각각의 호흡 신호 패턴 템플릿과 신호 패턴이 일치하는 1차원 영역들이 상호간에 겹치지 않도록 산출된다. 산출된 1차원 영역들을 후방 투사(back-projection)하여 타겟이 식별된다.

Description

펄스 레이더 장치 및 그 신호 처리 방법{pulse radar apparatus and signal processing method for the same}
레이더 기술, 특허 펄스 레이더를 이용하여 사람의 위치를 검출하는 레이더 신호 처리 기술이 개시된다.
임펄스 무선 초광대역 레이더(Impulse-radio Ultra-wideband radar)를 이용하여 호흡에 의한 사람의 움직임(respiratory movement of a person)을 검출함으로써 사람의 존재나 위치를 영상화하는 기술이 알려져 있다. 이러한 레이더 기술에는 각 픽셀 별로 시간 축 상의 변화를 축적하는 차분 검출(change detection) 방식이 알려져 있다. 이 방식은 여러 레이더 센서의 관측치를 프레임 마다 후방 투사(back projection)하여 영상을 생성한다. 관측 시간 동안 생성된 영상의 평균치를 추정해서 평균 영상을 생성하고, 프레임 별 생성된 영상과 평균 영상의 차이를 누적하여 영상을 생성한다. 이 방법은 다중 인원이 있을 경우 고스트(ghost) 현상이 생길 수 있으며, 멀리 있는 사람이 가까이 있는 사람에 가려지는 가림(shadowing) 현상에 취약하다.
움직임이 없는 다중 인원을 효과적으로 구분하여 영상화할 수 있는 레이더 신호 처리 방법이 제안된다. 각 사람을 호흡 패턴에 기초하여 식별함으로써 다중 인원을 효과적으로 구분한다.
펄스 레이더 센서의 레이더 신호를 이용하여 호흡에 의한 사람의 움직임을 검출하여 그 공간에 몇 사람이 있는지, 어디에 있는지 영상화하는 기술이 제시된다. 일 양상에 따르면, 각 레이더 센서의 레이더 신호 프레임들에서 각각의 호흡 신호 패턴 템플릿과 신호 패턴이 일치하는 1차원 영역들이 상호간에 겹치지 않도록 산출된다. 산출된 1차원 영역들을 후방 투사(back-projection)하여 타겟이 식별된다.
추가적인 양상에 따르면, 제안된 방법은 호흡 에너지가 기준치 이상인 거리의 신호 패턴 중 호흡 에너지가 최대인 신호 패턴 템플릿부터 1차원 영역들을 산출하고, 산출된 1차원 영역을 제외한 거리 범위에서 동일한 방법으로 그 다음 1차원 영역들을 산출하는 과정이 반복된다.
추가적인 양상에 따르면, 신호 패턴은 수신한 레이더 신호 프레임들에서 각 거리별 공분산(auto-correlation) 값에 의해 산출될 수 있다.
추가적인 양상에 따르면, 호흡 신호 패턴 템플릿과 신호 패턴의 일치도는 공분산의 상관 계수(correlation coefficient) 값에 의해 산출될 수 있다.
제안된 발명에 따라 다중 인원을 레이더 센서를 이용하여 효과적으로 검출하고 영상화할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 레이더 신호 처리 방법의 구성을 도시한 흐름도이다.
도 2는 또 다른 실시예에 따른 레이더 신호 처리 방법의 구성을 도시한 흐름도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 타겟 정보 출력 단계의 구성을 도시한 흐름도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 펄스 레이더 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 5는 또 다른 실시예에 따른 펄스 레이더 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 6은 또 다른 실시예에 따른 타겟 식별부의 구성을 도시한 블록도이다.
도 7은 대상 공간에 배열된 3개의 레이더 센서의 예시적인 레이더 센서 신호들을 도시한다.
도 8은 도 7에 예시된 각각의 레이더 센서 신호들의 호흡 에너지의 분포를 도시한다.
도 9는 호흡 에너지가 최대인 거리값에서 관측된 신호이다.
도 10은 도 9에 도시된 신호의 공분산 신호를 도시한다.
도 11은 도 7의 레이더 센서 신호들의 거리별 신호 패턴과 호흡 신호 패턴 템플릿과의 상관계수와, 결정된 1차원 영역을 도시한다.
전술한, 그리고 추가적인 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 설명하는 실시예들을 통해 구체화된다. 각 실시예들의 구성 요소들은 다른 언급이나 상호간에 모순이 없는 한 다양한 조합이 가능한 것으로 이해된다. 이하에서는 이러한 양상들을 첨부된 도면을 참조하여 설명하는 실시예들을 통하여 상세히 설명한다.
제안된 발명의 일 실시예에 있어서, 복수의 임펄스 무선 초광대역 레이더(Impulse-radio Ultra-Wideband radar, IR UWB Radar) 센서가 검출 대상 공간에 배치된다. 일 실시예에 있어서, IR UWB 레이더는 펄스 레이더이다. UWB 레이더는 매우 폭이 좁은 펄스(extremely narrow pulse)를 송출하며, 타겟으로부터 반사된 반사파를 수신한다. 파장이 매우 좁은 펄스파이기 대문에 수신된 레이더 신호는 타겟의 위치 뿐 아니라 그 생리적인 움직임, 예를 들면 호흡이나 심장의 박동에 관한 정보를 포함할 수 있으며, 비침습적으로 생체 구조에 관한 정보도 제공할 수 있다. 제안된 발명은 눈에 보이지 않는 IR-UWB 레이더 센서를 복수 개 배치하고 그 수신 신호를 이용하여 호흡하고 있는 사람이 대상 공간에 몇 명 존재하는지 및/또는 어디에 존재하는지를 파악하는 것을 목적으로 한다.
도 5는 대상 공간에 배열된 3개의 레이더 센서의 예시적인 레이더 센서 신호들을 도시한다. 도시된 예에서, 초당 12개의 펄스 레이더 신호가 송출되고 그 반사파, 즉 레이더 신호 프레임들이 수신된다. 각각의 레이더 신호 프레임들은 펄스가 타겟에서 반사되어 수신된 것이므로 그 시간축 상에서 거리 정보를 포함한다. 각각의 레이더 신호에서 거리의 해상도는 0.65cm이다. <레이더 신호 1>은 첫 번째 레이더 센서의 수신 프레임들을 20초 동안 모아서, 즉 12×20=240 개의 레이더 신호 프레임들을 시간 축 상에서 쌓아 올려 2차원으로 표시한 것이다. <레이더 신호 2>, <레이더 신호 3>은 각각 두 번째, 세 번째 레이더 센서의 수신 프레임들을 동일한 방식으로 2차원으로 표시한 것이다.
도 1은 이 같은 레이더 신호를 처리하는 일 실시예에 따른 신호 처리 방법의 구성을 도시한 흐름도이다. 도시된 신호 처리 방법은, 예를 들면 3개의 IR UWB 레이더 신호를 수신하여 처리하는 신호 처리 회로에 의해 처리될 수 있다. 일 실시예에서, 신호 처리 회로는 전용 하드웨어와, 디지털 신호처리기를 포함하여 구성될 수 있다.
도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른 레이더 신호 처리 방법은 1차원 영역 산출 단계(110, 130, 150)와, 타겟 정보 출력 단계(170)를 포함한다. 일 양상에 따르면, 1차원 영역 산출 단계에서 각 레이더 센서의 레이더 신호 프레임들에서 각각의 호흡 신호 패턴 템플릿과의 그 신호 패턴의 일치도에 따라 1차원 영역들이 산출된다. 각 센서 별로 산출된 1차원 영역들은 상호간에 겹치지 않도록 산출된다. 타겟 정보 출력 단계(170)에서, 산출된 1차원 영역들을 후방 투사(back-projection)하여 타겟이 식별된다.
일 실시예에 따른 레이더 신호 처리 방법은 강한 호흡 신호의 1차원 영역 산출 단계(130-1,150-1)와, 약한 호흡 신호의 1차원 영역 산출 단계(130-2, 150-2)를 포함한다. 먼저 강한 호흡 신호의 1차원 영역 산출 단계(130-1,150-1)에서, 각 레이더 센서의 레이더 신호 프레임들에서 호흡 에너지가 최대이면서 제2 기준치 이상인 거리값에서의 신호 패턴 템플릿과의 그 신호 패턴의 일치도가 제1 기준치 이상인 1차원 영역이 산출된다.
먼저 강한 호흡 신호가 검색된다(단계 130-1). 이를 위해 각 레이더 센서의 레이더 신호 프레임들에서 호흡 주파수의 에너지, 즉 호흡 에너지(respiratory energy)의 분포가 산출된다. 도 5에서 2차원으로 표시된 레이더 신호 프레임들에 대해 각각의 거리에서의 호흡 에너지가 산출되어 호흡 에너지의 거리에 따른 분포가 산출된다. 일 양상에 따르면, 호흡 에너지는 레이더 센서 신호 프레임들 중 각 거리별 신호를 푸리에 변환(Fourier Transform)한 푸리에 계수 중 호흡 주파수에 해당하는 푸리에 계수들의 합에 의해 계산할 수 있다. 각각의 거리에서 20초 동안의 레이더 신호 샘플, 즉 12×20=240개의 샘플들이 먼저 푸리에 변환(Fourier Transform)된다. 이후에 호흡 주파수인 0.16-0.3Hz 범위의 푸리에 계수들(Fourier Coefficients)의 합으로 호흡 주파수의 에너지, 즉 호흡 에너지가 산출될 수 있다. 도 5에서 예시된 레이더 신호의 경우, 전체 거리, 즉 5.2m 범위까지 800개의 거리값에 대해 호흡 에너지가 산출된다. 도 8은 도 7에 예시된 각각의 레이더 센서 신호들의 호흡 에너지의 분포를 도시한다. 강한 호흡 신호는 호흡 에너지가 최대인 위치, 즉 거리값의 호흡 신호이다. 도 8에서 호흡 에너지의 최대값이 레이더 신호 3에서 적색 동그라미로 표시되었다. 도 9는 이 거리값에서 관측된 신호이다. 도시된 예시적인 신호는 초당 12회씩 20초 동안 펄스 레이더 신호를 송출하고 수신한 레이더 신호 프레임에서 이 거리값에서의 12×20=240개의 샘플들을 도시한 것이다.
다음으로, 호흡 신호 패턴 템플릿을 이용하여 강한 호흡 신호의 1차원 영역이 검출된다(단계 150-1). 1차원 영역은 호흡 신호 패턴을 가진 사람의 1차원 위치, 즉 거리 범위를 의미할 수 있다. 일 양상에 따라, 신호 패턴은 수신한 레이더 신호 프레임들에서 각 거리별 공분산(auto-correlation) 값에 의해 산출된다. 도 10은 도 9에 도시된 신호의 공분산 신호를 도시한다. 호흡 에너지가 최대인 검출 위치, 즉 거리값에서의 신호 패턴이 호흡 신호 패턴 템플릿으로 설정된다. 이 호흡 신호 패턴 템플릿이 가장 강한 호흡 신호를 보인 첫 번째 사람의 호흡 신호의 패턴으로 설정된다.
이후에 각 거리 별 신호 패턴과 첫 번째 사람의 호흡 신호 패턴 템플릿과의 일치도를 기준으로 첫 번째 사람에 해당하는 1차원 영역을 산출한다. 또 다른 양상에 따르면, 호흡 신호 패턴 템플릿과 신호 패턴의 일치도는 공분산의 상관 계수(correlation coefficient) 값에 의해 산출된다. 센서별로 검출된 신호는 같은 사람의 호흡 신호여서 주파수가 같더라도 위상이 다를 수 있다. 각 거리 별 공분산 신호는 모두 0에서 최대값을 갖는 신호이므로, 위상이 달라도 주파수 특성이 같은 두 신호의 공분산 신호의 상관 계수는 큰 값을 가진다. 첫 번째 사람의 호흡 패턴 신호 템플릿과 해당 거리값의 신호 패턴, 즉 공분산 신호 간의 상관 계수에 따라 타겟의 1차원 영역들을 산출한다. 일 예로, 상관 계수가 제 1 기준치, 예를 들면 0.5 이상인 영역을 첫 번째 타겟, 즉 가장 호흡 에너지가 큰 사람의 영역으로 한다. 도 11은 도 7의 레이더 센서 신호들의 거리별 신호 패턴과 호흡 신호 패턴 템플릿과의 상관계수와, 결정된 1차원 영역을 도시한다. 노란색으로 표시된 영역이 가장 강한 호흡 에너지를 가진 첫 번째 사람의 1차원 영역이다.
다음으로, 약한 호흡 신호의 1차원 영역 검출 단계(130-2, 150-2)에서 강한 호흡 신호의 1차원 영역 검출 단계(150-1)에서 검출된 1차원 영역을 제외한 거리 구간에서 호흡 에너지가 최대이면서 제2 기준치 이상인 거리값에서의 신호 패턴 템플릿과의 그 호흡 신호 패턴의 일치도가 제1 기준치 이상인 1차원 영역이 산출된다.
먼저 약한 호흡 신호가 검색된다(단계 130-2). 이를 위해 강한 호흡 신호의 1차원 영역 검출 단계(150-1)에서 검출된 1차원 영역을 제외한 거리 구간에서 호흡 에너지가 최대인 거리값이 결정된다. 이 거리값에서의 호흡 에너지가 제2 기준치 이상이면, 새로운 사람이 있는 것으로 판단한다.
다음으로, 호흡 신호 패턴 템플릿을 이용하여 약한 호흡 신호의 1차원 영역이 검출된다(단계 150-2). 일 양상에 따라, 신호 패턴은 수신한 레이더 신호 프레임들에서 각 거리별 공분산(auto-correlation) 값에 의해 산출된다. 유사하게, 호흡 에너지가 최대인 검출 위치, 즉 거리값에서의 신호 패턴이 약한 호흡 신호의 호흡 신호 패턴 템플릿으로 설정된다. 이 호흡 신호 패턴 템플릿이 두번째 강한 호흡 신호를 보인 두 번째 사람의 호흡 신호의 패턴으로 설정된다.
이후에 각 거리 별 신호 패턴과 두 번째 사람의 호흡 신호 패턴 템플릿과의 일치도를 기준으로 약한 호흡 신호의 1차원 영역을 산출한다(단계 150-2). 유사하게, 호흡 신호 패턴 템플릿과 신호 패턴의 일치도는 공분산의 상관 계수(correlation coefficient) 값에 의해 산출된다. 센서별로 검출된 신호는 같은 사람의 호흡 신호여서 주파수가 같더라도 위상이 다를 수 있다. 두 번째 사람의 호흡 패턴 신호 템플릿과 해당 거리값의 신호 패턴, 즉 공분산 신호 간의 상관 계수에 따라 두 번째 타겟의 1차원 영역들을 산출한다. 일 예로, 상관 계수가 제 1 기준치 이상인 영역을 두 번째 타겟, 약한 호흡 신호의 1차원 영역으로 한다. 도 11에서 초록색으로 표시된 영역이 두 번째 검출된 약한 호흡 에너지를 가진 사람의 1차원 영역이다.
타겟 정보 출력 단계(170)에서는 산출된 1차원 영역들로부터 검출된 사람에 관한 정보를 출력한다. 호흡 에너지를 가진 사람들을 1차원 영역에서 식별함으로써 단일의 센서를 사용하여 적어도 대상 공간 내에 존재하는 사람의 수를 파악할 수 있다. 일 실시예에서, 타겟 정보 출력 단계(170)에서는 대상 공간 내에 존재하는 사람의 수를 출력할 수 있다. 또 다른 예로, 타겟 정보 출력 단계(170)에서는 센서로부터 대상 공간 내에 존재하는 사람까지의 거리를 출력할 수 있다.
나아가, 타겟 정보 출력 단계(170)에서는 산출된 1차원 영역들을 후방 투사(back-projection)하여 타겟을 식별할 수 있다. 이 실시예에서, 타겟 정보 출력 단계(170)의 출력은 해당 공간에 존재하는 타겟인 사람의 수가 될 수 있다. 또 이 실시예에서, 타겟 정보 출력 단계(170)의 출력은 해당 공간에 존재하는 사람들의 위치를 표시하는 위치 영상을 포함할 수 있다.
후방 투사는 다중 레이더로부터 얻은 데이터를 합치는 동시에 이러한 정보를 공간 좌표에 매핑(mapping)하기 위해 사용되는 방법으로 출력 영상의 각 픽셀별로 대응하는 1차원 신호를 더하여 영상을 생성하는 방법이다. 가장 간단한 실시예에 있어서, 타겟 정보 출력 단계(170)는 산출된 1차원 영역들을 레이더 센서 위치를 중심으로 후방투사하여 처리될 수 있다. 이때 1차원 영역 내는 예를 들어 '1'로, 바깥은 '0'인 값을 픽셀별로 누적하여 처리할 수 있다. 이 경우 해당 공간에 존재하는 사람의 인원수와 그 위치가 식별될 수 있다. 각각의 레이더 센서 위치를 중심으로 1차원 영역들이 원호상의 영역으로 표시되고, 레이더 센서들을 중심으로 그려진 원호상의 영역들이 중첩되는 지점에 호흡하는 사람이 존재하는 것으로 식별된다.
또 다른 실시예에 있어서, 타겟 정보 출력 단계(170)는 산출된 1차원 영역들의 레이더신호 값을 레이더 센서 위치를 중심으로 후방투사하여 처리될 수 있다. 이때 1차원 영역 내는 레이더 신호 값을, 바깥은 '0'인 값으로 픽셀별로 누적하여 처리할 수 있다. 이 경우 해당 공간에 존재하는 사람의 인원수와 그 위치가 식별될 수 있다. 각각의 레이더 센서 위치를 중심으로 1차원 영역들이 원호상의 영역으로 표시되고, 레이더 센서들을 중심으로 그려진 원호상의 영역들이 중첩되는 지점에 호흡하는 사람이 존재하는 것으로 식별된다. 각각의 레이더 센서 위치를 중심으로, 각각 산출된 1차원 영역에 해당하는 레이더 신호의 신호 값이 픽셀 값으로 누적된다. 추가적인 양상에 따르면, 호흡 에너지가 작은 사람도 효과적으로 위치를 추정하기 위해 각 사람 별로 영상을 따로 생성한다. 후방 투사 시 각 사람에 해당하는 1차원 영역에서만 값을 더해주며, 나머지 영역은 0의 값을 더해준다.
이후에, 센서별로 1차원 영역을 후방 투사하여 생성된 각각의 사람의 위치를 하나의 영상으로 합성하여 타겟 정보를 출력한다(단계 190)
도 2는 또 다른 실시예에 따른 레이더 신호 처리 방법의 구성을 도시한 흐름도이다. 도 1에 도시된 2개의 타겟을 찾는 실시예에 비해 도 2에 도시된 실시예는 호흡 에너지가 제2 기준치 이상인 타겟들이 없을 때까지 반복하여 강한 호흡 검색 단계(130)와 호흡 신호의 1차원 영역 검출 단계(150)를 반복하는 점이 상이하다. 도시된 바와 같이 또 다른 실시예에 따른 레이더 신호 처리 방법은 검색 범위 초기화 단계(120)와, 강한 호흡 신호 검색 단계(130)와, 호흡 판단 단계(140)와, 1차원 영역 산출 단계(150)와, 그리고 검색 범위 갱신 단계(160)를 포함할 수 있다.
먼저 각 레이더 센서의 레이더 신호 프레임들에서 호흡 주파수의 에너지, 즉 호흡 에너지(respiratory energy)의 분포가 산출된다(단계 110). 도 2에 도시된 실시예를 도 5에서 2차원으로 표시된 레이더 신호 프레임들을 처리하는 경우를 예로 들어 설명한다. 도 5에서 레이더 신호 프레임들에 대해 각각의 거리에서의 호흡 에너지가 산출되어 호흡 에너지의 거리에 따른 분포가 산출된다. 일 양상에 따르면, 호흡 에너지는 레이더 센서 신호 프레임들 중 각 거리별 신호를 푸리에 변환(Fourier Transform)한 푸리에 계수 중 호흡 주파수에 해당하는 푸리에 계수들의 합에 의해 계산할 수 있다. 각각의 거리에서 20초 동안의 레이더 신호 샘플, 즉 12×20=240개의 샘플들이 먼저 푸리에 변환(Fourier Transform)된다. 이후에 호흡 주파수인 0.16-0.3Hz 범위의 푸리에 계수들(Fourier Coefficients)의 합으로 호흡 주파수의 에너지, 즉 호흡 에너지가 산출될 수 있다. 도 5에서 예시된 레이더 신호의 경우, 전체 거리, 즉 5.2m 범위까지 800개의 거리값에 대해 호흡 에너지가 산출된다. 도 8은 도 7에 예시된 각각의 레이더 센서 신호들의 호흡 에너지의 분포를 도시한다. 이러한 호흡 에너지의 계산은 강한 호흡 신호를 검색할 때 개별적으로 이루어질 수도 있지만, 미리 전체를 계산하여 저장하는 것이 반복 처리에 유리하다.
이후에 검색 범위 초기화 단계(120)에서 각 센서의 호흡 신호의 검색 범위가 전체 거리 값으로 초기화된다(120). 이후에, 강한 호흡 신호 검색 단계(130)에서 모든 센서의 검색 범위 내에서 호흡 에너지가 최대인 거리값을 찾는다. 강한 호흡 신호는 호흡 에너지가 최대인 위치, 즉 거리값의 호흡 신호이다. 도 8에서 호흡 에너지의 최대값이 레이더 신호 3에서 적색 동그라미로 표시되었다. 도 9는 이 거리값에서 관측된 신호이다. 도 9에 도시된 예시적인 신호는 초당 12회씩 20초 동안 펄스 레이더 신호를 송출하고 수신한 레이더 신호 프레임에서 이 거리값에서의 12×20=240개의 샘플들을 도시한 것이다.
이후에 호흡 판단 단계(140)에서 최대인 호흡 에너지가 제2 기준치 이상인지 판단한다. 제2 기준치는 해당 공간의 특성과 레이더 센서의 특성을 고려하여 경험적으로 결정될 수 있다. 최대인 호흡 에너지가 제2 기준치 이상이면, 유효한 타겟이 존재하는 것으로 판단한다. 이에 따라 1차원 영역 산출 단계(150)가 실행된다. 1차원 영역 산출 단계(150)에서, 호흡 판단 단계(140)에서 산출된 호흡 에너지가 최대인 거리값에서의 호흡 신호 패턴 템플릿과의 그 호흡 신호 패턴의 일치도가 제1 기준치 이상인 1차원 영역을 산출하여 저장한다.
1차원 영역은 호흡 신호 패턴을 가진 사람의 1차원 위치, 즉 거리 범위를 의미할 수 있다. 일 양상에 따라, 신호 패턴은 수신한 레이더 신호 프레임들에서 각 거리별 공분산(auto-correlation) 값에 의해 산출된다. 도 10은 도 9에 도시된 신호의 공분산 신호의 분포를 도시한다. 호흡 에너지가 최대인 검출 위치, 즉 거리값에서의 신호 패턴이 호흡 신호 패턴 템플릿으로 설정된다. 이 호흡 신호 패턴 템플릿이 가장 강한 호흡 신호를 보인 첫 번째 사람의 호흡 신호의 패턴으로 결정된다.
이후에 각 거리 별 신호 패턴과 첫 번째 사람의 호흡 신호 패턴 템플릿과의 일치도를 기준으로 첫 번째 사람에 해당하는 1차원 영역을 산출한다. 또 다른 양상에 따르면, 호흡 신호 패턴 템플릿과 신호 패턴의 일치도는 공분산의 상관 계수(correlation coefficient) 값에 의해 산출된다. 첫 번째 사람의 호흡 패턴 신호 템플릿과 해당 거리값의 신호 패턴, 즉 공분산 신호 간의 상관 계수에 따라 타겟의 1차원 영역들을 산출한다. 일 예로, 상관 계수가 제 1 기준치, 예를 들면 0.5 이상인 영역을 첫 번째 타겟, 즉 가장 호흡 에너지가 큰 사람의 영역으로 한다. 도 11은 도 7의 레이더 센서 신호들의 거리별 신호 패턴과 호흡 신호 패턴 템플릿과의 상관계수와, 결정된 1차원 영역을 도시한다. 노란색으로 표시된 영역이 가장 강한 호흡 에너지를 가진 첫 번째 사람의 1차원 영역이다.
이후에 검색 범위 갱신 단계(160)에서는 1차원 영역 산출 단계(150)에서 산출된 1차원 영역을 검색 범위에서 제외한 영역을 새로운 검색 범위로 설정하고, 강한 호흡 검색단계로 되돌아 간다. 이 같은 과정을 반복(iterate)함으로써 각각의 호흡 신호 패턴 템플릿과의 그 신호 패턴의 일치도에 따라 호흡 에너지가 일정 이상인 유효한 타겟들의 1차원 영역들이 산출된다. 검색 범위에서 기존에 검색된 1차원 영역들이 제외됨으로써 각 센서 별로 산출된 1차원 영역들이 상호간에 겹치지 않도록 산출될 수 있다.
강한 호흡 신호 검색 단계에서 검색된 최대 호흡 에너지가 호흡 판단 단계(140)에서 제2 기준치 이상이 아닌 경우 유효한 호흡에 대한 처리가 종료된 것으로 판단하여, 저장된 1차원 영역정보들을 이용하여 타겟을 식별하는 타겟 정보 출력 단계(170)가 처리된다.
타겟 정보 출력 단계(170)에서는 산출된 1차원 영역들로부터 검출된 사람에 관한 정보를 출력한다. 호흡 에너지를 가진 사람들을 1차원 영역에서 식별함으로써 단일의 센서를 사용하여 적어도 대상 공간 내에 존재하는 사람의 수를 파악할 수 있다. 일 실시예에서, 타겟 정보 출력 단계(170)에서는 대상 공간 내에 존재하는 사람의 수를 출력할 수 있다. 또 다른 예로, 타겟 정보 출력 단계(170)에서는 센서로부터 대상 공간 내에 존재하는 사람까지의 거리를 출력할 수 있다.
나아가, 타겟 정보 출력 단계(170)에서는 산출된 1차원 영역들을 후방 투사(back-projection)하여 타겟을 식별할 수 있다. 이 실시예에서, 타겟 정보 출력 단계(170)의 출력은 해당 공간에 존재하는 타겟인 사람의 수가 될 수 있다. 또 이 실시예에서, 타겟 정보 출력 단계(170)의 출력은 해당 공간에 존재하는 사람들의 위치를 표시하는 위치 영상을 포함할 수 있다.
후방 투사는 다중 레이더로부터 얻은 데이터를 합치는 동시에 이러한 정보를 공간 좌표에 매핑(mapping)하기 위해 사용되는 방법으로 출력 영상의 각 픽셀별로 대응하는 1차원 신호를 더하여 영상을 생성하는 방법이다. 가장 간단한 실시예에 있어서, 타겟 정보 출력 단계(170)는 산출된 1차원 영역들을 레이더 센서 위치를 중심으로 후방투사하여 처리될 수 있다. 이때 1차원 영역 내는 예를 들어 '1'로, 바깥은 '0'인 값을 픽셀별로 누적하여 처리할 수 있다. 이 경우 해당 공간에 존재하는 사람의 인원수와 그 위치가 식별될 수 있다. 각각의 레이더 센서 위치를 중심으로 1차원 영역들이 원호상의 영역으로 표시되고, 레이더 센서들을 중심으로 그려진 원호상의 영역들이 중첩되는 지점에 호흡하는 사람이 존재하는 것으로 식별된다.
또 다른 실시예에 있어서, 타겟 정보 출력 단계(170)는 산출된 1차원 영역들의 레이더신호 값을 레이더 센서 위치를 중심으로 후방투사하여 처리될 수 있다. 이때 1차원 영역 내는 레이더 신호 값을, 바깥은 '0'인 값으로 픽셀별로 누적하여 처리할 수 있다. 이 경우 해당 공간에 존재하는 사람의 인원수와 그 위치가 식별될 수 있다. 각각의 레이더 센서 위치를 중심으로 1차원 영역들이 원호상의 영역으로 표시되고, 레이더 센서들을 중심으로 그려진 원호상의 영역들이 중첩되는 지점에 호흡하는 사람이 존재하는 것으로 식별된다. 각각의 레이더 센서 위치를 중심으로, 각각 산출된 1차원 영역에 해당하는 레이더 신호의 신호 값이 픽셀 값으로 누적된다. 추가적인 양상에 따르면, 호흡 에너지가 작은 사람도 효과적으로 위치를 추정하기 위해 각 사람 별로 영상을 따로 생성한다. 후방 투사 시 각 사람에 해당하는 1차원 영역에서만 값을 더해주며, 나머지 영역은 0의 값을 더해준다.
도 3은 일 실시예에 따른 타겟 정보 출력 단계의 구성을 도시한 흐름도이다. 또 다른 양상에 따르면, 타겟 정보 출력 단계는 산출된 1차원 영역들을 후방 투사(back-projection)하여 타겟 영상을 생성하는 타겟 식별 단계(171)를 포함할 수 있다.
추가적인 양상에 따르면, 타겟 식별 단계(171)는 산출된 1차원 영역들에서의 호흡 신호 패턴 템플릿과의 일치도 값을 레이더 센서들의 위치를 중심으로 후방 투사하여 템플릿 일치도 영상을 생성하는 템플릿 일치도 후방투사 단계(173)를 포함할 수 있다. 도시된 실시예에서, 각 센서별로 산출된 1차원 영역에서의 레이더 신호들의 호흡 신호 패턴 템플릿과의 일치도 값이 후방 투사된다(단계 173). 추가적인 양상에 따라, 호흡 패턴 신호와의 일치도와 원 신호의 에너지를 고려하여 영상을 생성할 수 있도록, 각 사람에 해당하는 1차원 영역에서 호흡 패턴 신호와의 비정규화된 상관 계수(unnormalized correlation coefficient)를 그대로 후방 투사 한다. 추가적인 양상에 따르면, 호흡 에너지가 작은 사람도 효과적으로 위치를 추정하기 위해 각 사람 별로 영상을 따로 생성한다. 유사하게, 후방 투사 시 각 사람에 해당하는 1차원 영역에서만 값을 더해주며, 나머지 영역은 0의 값을 더해준다.
추가적인 양상에 따르면, 후방 투사 후 영상 생성 성능을 개선하기 위하여 각 픽셀별로 대응하는 레이더 신호의 일치도를 곱할 수 있다. 이 양상에 따르면, 타겟 식별 단계(171)는 센서간 일치도 후방투사 단계(175)와 출력 영상 생성 단계(177)를 더 포함할 수 있다. 센서간 일치도 후방투사 단계(175)는 산출된 1차원 영역들에서 픽셀별로 대응하는 레이더 신호의 레이더 센서간 일치도 값을 레이더 센서들의 위치를 중심으로 후방 투사하여 센서간 일치도 영상을 생성한다. 출력 영상 생성 단계(177)에서는 템플릿 일치도 영상과 센서간 일치도 영상을 픽셀별로 곱한다. 이를 위해 1차원 영역에서의 픽셀별 센서간 유사도 값을 산출하고 이를 2차원 영역에서 후방 투사하여 센서간 유사도 영상이 생성된다(단계 175). 먼저 산출된 레이더 센서별 1차원 영역에서 픽셀별 센서간 일치도 값이 산출된다. 일치도는 1차원 영역의 픽셀별로 각 레이더 센서간의 호흡 패턴의 유사도를 나타낸다. 도시된 실시예에서, 일치도는 공분산의 상관 계수(correlation coefficient) 값에 의해 산출된다. n개의 센서가 사용되었을 때, 각 픽셀 별로 n개의 1차원 신호가 대응된다. 레이더 신호의 레이더 센서가 3개일 경우 3개 중 2개씩을 입력으로 산출된 상관 계수값을 더하여 일치도가 계산될 수 있다. 일반적으로 n개의 센서에 대해 nC2 개의 상관 계수값을 구하고 이들을 가산하여 일치도를 계산할 수 있다. 호흡 신호가 있는 픽셀에서는 대응하는 신호 간의 일치도가 클 것이며, 없는 픽셀에서는 작을 것이다. 이후에, 템플릿 유사도 영상에 센서간 유사도 영상의 픽셀별 곱으로 출력 영상을 생성한다(단계 177). 이후에, 최종 생성된 타겟 영상이 디스플레이를 통해 가시적인 정보로 출력될 수 있다(단계 179).
도 4는 일 실시예에 따른 펄스 레이더 장치의 구성을 도시한 블록도이다. 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른 펄스 레이더 장치는 복수의 펄스 레이더 센서(311)와, 호흡 에너지 산출부(335)와, 신호 패턴 산출부(333)와, 1차원 영역 산출부(370)와, 그리고 타겟 정보 출력부(380)를 포함한다.
도 4에서 호흡 에너지 산출부(335)와, 신호 패턴 산출부(333)와, 1차원 영역 산출부(370)와, 타겟 정보 출력부(380)는 신호 처리 회로와 입출력 장치로 구현될 수 있다. 예를 들어 신호 처리 회로는 전용 하드웨어와, 디지털 신호처리기 및 범용 프로세서를 포함하여 구성될 수 있다. 예를 들어 입출력 장치는 모니터, 프린터, 그리고 마우스 및 키보드를 포함하여 구현될 수 있다. 호흡 에너지 산출부(335)와, 신호 패턴 산출부(333)와, 1차원 영역 산출부(370)와, 그리고 타겟 정보 출력부(380)는 그 전부 혹은 일부에 있어서 프로세서에 의해 실행될 수 있는 명령어 세트로 구현될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 복수의 펄스 레이더 센서(311)가 검출 대상 공간에 배치된다. 각각의 펄스 레이더 센서(311)는 임펄스 무선 초광대역 레이더(Impulse-radio Ultra-Wideband radar, IR UWB Radar) 센서이다. 복수의 펄스 레이더 센서(311)에서 출력된 디지털 레이더 센서 신호 프레임들은 프레임별로 시간적인 순서에 따라 버퍼(331)에서 버퍼링된다. 도 4에 도시된 실시예에서, 초당 12개의 레이더 신호 프레임들이 20초 분량 만큼 버퍼(331)에 저장된다. 따라서 사람들의 위치가 20초 마다 새롭게 검출될 수 있다. 그러나 버퍼에 선입선출 방식으로 레이더 프레임을 채우면서 1초마다 신호처리를 완료하도록 설계하면 1초당 한번씩 검출할 수 있다. 또한 일반적으로 UWB 레이더 신호는 펄스 송출 주기를 매우 빠르게 할 수 있으므로 이러한 사항은 하드웨어의 계산 처리 능력을 고려하여 설계에 따라 조정될 수 있다.
호흡 에너지 산출부(335)는 각각의 펄스 레이더 센서의 출력 신호에서 거리별 호흡 에너지를 계산한다. 호흡 에너지 산출부(335)는 버퍼(331)에 저장된 각 레이더 센서의 레이더 신호 프레임들에서 호흡 주파수의 에너지, 즉 호흡 에너지(respiratory energy)의 분포를 산출한다. 레이더 신호 프레임들에 대해 각각의 거리값에서의 호흡 에너지가 산출되어 호흡 에너지의 거리에 따른 분포가 산출되어 저장된다. 일 양상에 따르면, 호흡 에너지는 레이더 센서 신호 프레임들 중 각 거리별 신호를 푸리에 변환(Fourier Transform)한 푸리에 계수 중 호흡 주파수에 해당하는 푸리에 계수들의 합에 의해 계산할 수 있다. 이에 대해서는 도 7과 도 8 을 참조하여 예시한 바 있으므로 상세한 설명은 생략한다.
신호 패턴 산출부(333)는 버퍼(331)에 저장된 각 레이더 센서의 레이더 신호 프레임들에서 거리별 신호 패턴을 계산한다. 일 양상에 따라, 신호 패턴은 수신한 레이더 신호 프레임들에서 각 거리별 공분산(auto-correlation) 값에 의해 산출되고 주장된다. 신호 패턴 값을 전체 레이더 신호 프레임에 대해 미리 계산함으로써 전체적인 처리 과정을 신속하게 할 수 있고 계산 자원을 효율적으로 배분할 수 있다. 이러한 신호 패턴의 계산에 대해서는 도 9와 도 10을 참조하여 예시한 바 있으므로 상세한 설명은 생략한다.
1차원 영역 산출부(370)는 호흡 에너지 산출부(335)에서 호흡 에너지의 크기에 따라 결정된 거리의 신호 패턴인 신호 패턴 템플릿과의 신호 패턴의 일치도를 고려하여 1차원 영역들을 상호간에 겹치지 않도록 산출한다. 1차원 영역 산출부(370)는 저장된 거리값에 따른 호흡 에너지 중 전체 레이더 센서들에 걸쳐 최대값을 찾고, 그 최대값에 해당하는 거리값의 신호 패턴을 신호 패턴 템플릿으로 결정한다. 이후에 각 거리값의 신호 패턴과, 결정된 신호 패턴 템플릿과 일치도를 고려하여 1차원 영역을 산출한다. 일 예로, 이 최대인 호흡 에너지가 제2 기준치 이상인지 판단하여 이상이면, 유효한 타겟이 존재하는 것으로 판단한다. 이 호흡 신호 패턴 템플릿과의 신호 패턴의 일치도가 제1 기준치 이상인 거리값의 범위를 가장 강한 호흡 에너지를 보인 첫 번째 사람의 1차원 영역으로 산출하여 저장한다.
또 다른 양상에 따르면, 호흡 신호 패턴 템플릿과 신호 패턴의 일치도는 공분산의 상관 계수(correlation coefficient) 값에 의해 산출된다. 첫 번째 사람의 호흡 패턴 신호 템플릿과 해당 거리값의 신호 패턴, 즉 공분산 신호 간의 상관 계수에 따라 타겟의 1차원 영역들을 산출한다. 일 예로, 상관 계수가 제 1 기준치, 예를 들면 0.5 이상인 영역을 첫 번째 타겟, 즉 가장 호흡 에너지가 큰 사람의 영역으로 한다.
이후에 각 레이더 센서별로 산출된 1차원 영역을 검색 범위에서 제외한 영역을 새로운 검색 범위로 설정하고, 다시 호흡 에너지가 최대인 거리값을 검색한다. 이 같은 과정을 반복(iterate)함으로써 각각의 호흡 신호 패턴 템플릿과의 그 신호 패턴의 일치도에 따라 호흡 에너지가 일정 이상인 유효한 타겟들의 1차원 영역들이 산출된다. 검색 범위에서 기존에 검색된 1차원 영역들이 제외됨으로써 각 센서 별로 산출된 1차원 영역들이 상호간에 겹치지 않도록 산출될 수 있다. 도시된 실시예에서, 1차원 영역들은 호흡 에너지가 최대인 거리값을 찾는 반복처리(iteration) 별로, 즉 검출된 타겟별로 순차적으로 출력된다. 이에 의해 각 사람 별로 영상이 따로 생성되고, 호흡 에너지가 작은 사람도 효과적으로 위치를 추정할 수 있다. 검색된 최대 호흡 에너지가 제2 기준치 이상이 아닌 경우 유효한 호흡에 대한 처리가 종료된 것으로 판단하여 현재 버퍼링된 레이더 신호 프레임들에 대한 처리를 종료한다. 1차원 영역들의 산출에 관해서는 도 11을 참조하여 예시적으로 설명한 바 있으므로 상세한 설명은 생략한다.
타겟 정보 출력부(380)는 산출된 1차원 영역들로부터 검출된 사람에 관한 정보를 출력한다. 호흡 에너지를 가진 사람들을 1차원 영역에서 식별함으로써 단일의 센서를 사용하여 적어도 대상 공간 내에 존재하는 사람의 수를 파악할 수 있다. 일 실시예에서, 타겟 정보 출력부(380)는 대상 공간 내에 존재하는 사람의 수를 출력할 수 있다. 또 다른 예로, 타겟 정보 출력부(380)에서는 센서로부터 대상 공간 내에 존재하는 사람까지의 거리를 출력할 수 있다.
나아가, 타겟 정보 출력부(380)는 산출된 1차원 영역들을 후방 투사(back-projection)하여 타겟을 식별할 수 있다. 이 실시예에서, 타겟 정보 출력부(380)의 출력은 해당 공간에 존재하는 타겟인 사람의 수가 될 수 있다. 또 이 실시예에서, 타겟 정보 출력부(380)의 출력은 해당 공간에 존재하는 사람들의 위치를 표시하는 위치 영상을 포함할 수 있다.
도 5는 또 다른 실시예에 따른 펄스 레이더 장치의 구성을 도시한 블록도이다. 도시된 실시예에서, 3개의 펄스 레이더 센서가 도시되었다. 그러나 당업자라면 제시된 실시예들로부터 임의의 개수의 레이더 센서로 확장할 수 있다. 도 5는 그러한 확장을 염두에 두고 그러한 확장의 방법을 교시하기 위해 제시된다. 도 5에 도시된 실시예에 있어서, 레이더 센서 프레임들을 버퍼링하는 버퍼들(331-1,2,3)과, 신호 패턴 산출부들(333-1,2,3)과, 그리고 호흡 에너지 산출부들(335-1,2,3)은 각각의 펄스 레이더 센서 칩들(313-1,2,3)의 출력마다 구비된다. 이들은 처리하는데 다른 구성들에 비해 시간이 걸릴 수 있으므로 센서별로 나누어 처리하고 있다. 호흡 에너지 산출부들(335-1,2,3)의 출력은 액세스를 위해 하나의 메모리 구조(351)에 나뉘어 저장된다. 신호 패턴 산출부들(333-1,2,3)의 출력은 액세스를 위해 하나의 메모리 구조(353)에 나뉘어 저장된다. 1차원 영역 산출부(370)는 이 두 메모리 구조(351,353)를 액세스하여 1차원 영역들을 산출한다. 이들의 구체적인 구성에 관해서는 전술한 바 있으므로 상세한 설명은 생략한다.
도 6은 또 다른 실시예에 따른 타겟 정보 출력부(380)의 구성을 도시한 블록도이다. 또 다른 양상에 따르면, 산출된 1차원 영역에서의 호흡 신호 패턴 템플릿과의 일치도 값을 후방 투사하여 영상을 생성할 수 있다. 일 양상에 따르면, 타겟 정보 출력부(380)는 타겟 식별부(381)를 포함할 수 있다. 타겟 식별부(381)는 산출된 1차원 영역들을 후방 투사(back-projection)하여 타겟 영상을 생성한다. 가장 간단한 실시예에 있어서, 타겟 식별부(381)는 산출된 1차원 영역들을 레이더 센서 위치를 중심으로 후방투사하여 타겟 영상을 생성할 수 있다. 이때 1차원 영역 내는 예를 들어 '1'로, 바깥은 '0'인 값을 픽셀별로 누적하여 처리할 수 있다. 또 다른 실시예에 있어서, 타겟 식별부(381)는 산출된 1차원 영역들의 레이더신호 값을 레이더 센서 위치를 중심으로 후방투사하여 타겟 영상을 생성할 수 있다. 이때 1차원 영역 내는 레이더 신호 값을, 바깥은 '0'인 값으로 픽셀별로 누적하여 처리할 수 있다. 이 경우 해당 공간에 존재하는 사람의 인원수와 그 위치가 식별될 수 있다. 각각의 레이더 센서 위치를 중심으로 1차원 영역들이 원호상의 영역으로 표시되고, 레이더 센서들을 중심으로 그려진 원호상의 영역들이 중첩되는 지점에 호흡하는 사람이 존재하는 것으로 식별된다. 각각의 레이더 센서 위치를 중심으로, 각각 산출된 1차원 영역에 해당하는 레이더 신호의 신호 값이 픽셀 값으로 누적된다. 추가적인 양상에 따르면, 호흡 에너지가 작은 사람도 효과적으로 위치를 추정하기 위해 각 사람 별로 영상을 따로 생성한다. 후방 투사 시 각 사람에 해당하는 1차원 영역에서만 값을 더해주며, 나머지 영역은 0의 값을 더해준다.
추가적인 양상에 따라, 호흡 패턴 신호와의 일치도와 원 신호의 에너지를 고려하여 영상을 생성할 수 있도록, 각 사람에 해당하는 1차원 영역에서 호흡 패턴 신호와의 비정규화된 상관 계수(unnormalized correlation coefficient)를 그대로 후방 투사 한다. 추가적인 양상에 따르면, 호흡 에너지가 작은 사람도 효과적으로 위치를 추정하기 위해 각 사람 별로 영상을 따로 생성한다. 유사하게, 후방 투사 시 각 사람에 해당하는 1차원 영역에서만 값을 더해주며, 나머지 영역은 0의 값을 더해준다.
도시된 실시예에서, 타겟 식별부(381)는 템플릿 일치도 후방 투사부(383)를 포함한다. 템플릿 일치도 후방 투사부(383)는 각 센서별로 산출된 1차원 영역에서의 레이더 신호들의 호흡 신호 패턴 템플릿과의 일치도 값을 후방 투사하여 템플릿 일치도 영상을 생성한다.
추가적인 양상에 따르면, 후방 투사 후 영상 생성 성능을 개선하기 위하여 각 픽셀별로 대응하는 레이더 신호의 일치도를 곱할 수 있다. 이 양상에 따라, 타겟 식별부(381)는 센서간 일치도 후방 투사부(385)와, 출력 영상 생성부(387)를 더 포함할 수 있다. 센서간 일치도 후방 투사부(385)는 1차원 영역에서 산출된 픽셀별 센서간 유사도 값을 2차원 영역에서 후방 투사하여 센서간 유사도 영상을 생성한다. 산출된 레이더 센서별 1차원 영역에서 픽셀별 센서간 일치도 값이 산출된다. 일치도는 1차원 영역의 픽셀별로 각 레이더 센서간의 호흡 패턴의 유사도를 나타낸다. 도시된 실시예에서, 일치도는 공분산의 상관 계수(correlation coefficient) 값에 의해 산출된다. n개의 센서가 사용되었을 때, 각 픽셀 별로 n개의 1차원 신호가 대응된다. 레이더 신호의 레이더 센서가 3개일 경우 3개 중 2개씩을 입력으로 산출된 상관 계수값을 더하여 일치도가 계산될 수 있다. 일반적으로 n개의 센서에 대해 nC2 개의 상관 계수값을 구하고 이들을 가산하여 일치도를 계산할 수 있다.
출력 영상 생성부(387)는 템플릿 유사도 영상에 센서간 유사도 영상의 픽셀별 곱으로 출력 영상을 생성한다. 타겟 영상 출력부(389)는 센서별로 1차원 영역을 후방 투사하여 생성된 각각의 사람의 위치를 하나의 영상으로 합성하여 화면에 출력한다.
이상에서 본 발명을 첨부된 도면을 참조하는 실시예들을 통해 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며, 이들로부터 당업자라면 자명하게 도출할 수 있는 다양한 변형예들을 포괄하도록 해석되어야 한다. 특허청구범위는 이러한 변형예들을 포괄하도록 의도되었다.
311 : 안테나 313 : 펄스 레이더 센서 칩
331 : 레이더 신호 버퍼 333 : 신호 패턴 산출부
335 : 호흡 에너지 산출부 351,353 : 메모리 구조
370 : 1차원 영역 산출부 380 : 타겟 정보 출력부
381 : 타겟 식별부 383 : 템플릿 일치도 후방 투사부
385 : 센서간 일치도 후방 투사부 387 : 출력 영상 생성부
389 : 타겟 영상 출력부

Claims (19)

  1. 복수의 펄스 레이더 센서의 레이더 신호를 처리하는 방법에 있어서,
    각 레이더 센서의 레이더 신호 프레임들에서 각각의 호흡 신호 패턴 템플릿과의 그 신호 패턴의 일치도에 따라 타겟의 1차원 영역들을 산출하되, 각 센서 별로 산출된 1차원 영역들이 상호간에 겹치지 않도록 산출하는 1차원 영역 산출 단계;
    산출된 1차원 영역들로부터 검출된 사람에 관한 정보를 출력하는 타겟 정보 출력 단계;
    를 포함하는 레이더 신호 처리 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 1차원 영역 산출 단계는 :
    각 레이더 센서의 레이더 신호 프레임들에서 호흡 에너지가 최대이면서 제2 기준치 이상인 거리값에서의 호흡 신호 패턴 템플릿과의 그 신호 패턴의 일치도가 제1 기준치 이상인 1차원 영역을 산출하는 강한 호흡 신호의 1차원 영역 검출 단계;
    강한 호흡 신호 1차원 영역 검출 단계에서 검출된 1차원 영역을 제외한 거리 구간에서 호흡 에너지가 최대이면서 제2 기준치 이상인 거리값에서의 신호 패턴 템플릿과의 그 호흡 신호 패턴의 일치도가 제1 기준치 이상인 1차원 영역을 산출하는 약한 호흡 신호의 1차원 영역 검출 단계;
    를 포함하는 레이더 신호 처리 방법.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 1차원 영역 산출 단계는 :
    각 센서의 검색 범위를 전체 거리 값으로 초기화하는 검색 범위 초기화 단계;
    모든 센서의 검색 범위 내에서 호흡 에너지가 최대인 거리값을 찾는 강한 호흡 신호 검색 단계;
    최대인 호흡 에너지가 제2 기준치 이상인지 판단하는 호흡 판단 단계;
    호흡 판단 단계에서 제2 기준치 이상이면 해당 거리값에서의 호흡 신호 패턴 템플릿과의 그 호흡 신호 패턴의 일치도가 제1 기준치 이상인 1차원 영역을 산출하여 저장하는 1차원 영역 산출 단계와;
    1차원 영역 산출 단계에서 산출된 1차원 영역을 검색 범위에서 제외한 영역을 새로운 검색 범위로 하여 강한 호흡 검색단계로 되돌아가는 검색 범위 갱신 단계;
    를 포함하는 레이더 신호 처리 방법.
  4. 청구항 1에 있어서, 신호 패턴은 수신한 레이더 신호 프레임들에서 각 거리별 공분산(auto-correlation) 값에 의해 산출하는 레이더 신호 처리 방법.
  5. 청구항 4에 있어서, 호흡 신호 패턴 템플릿과 신호 패턴의 일치도는 공분산의 상관 계수(correlation coefficient) 값에 의해 산출하는 레이더 신호 처리 방법.
  6. 청구항 1에 있어서, 타겟 정보 출력 단계가 :
    산출된 1차원 영역들을 후방 투사(back-projection)하여 타겟 영상을 생성하는 타겟 식별 단계;를 포함하는 레이더 신호 처리 방법.
  7. 청구항 6에 있어서, 타겟 식별 단계는 산출된 1차원 영역들에서의 호흡 신호 패턴 템플릿과의 일치도 값을 레이더 센서들의 위치를 중심으로 후방 투사하여 템플릿 일치도 영상을 생성하는 템플릿 일치도 후방투사 단계를 포함하는 레이더 신호 처리 방법.
  8. 청구항 7에 있어서, 타겟 식별 단계는 :
    산출된 1차원 영역들에서 픽셀별로 대응하는 레이더 신호의 레이더 센서간 일치도 값을 레이더 센서들의 위치를 중심으로 후방 투사하여 센서간 일치도 영상을 생성하는 센서간 일치도 후방투사 단계와,
    템플릿 일치도 영상과 센서간 일치도 영상을 픽셀별로 곱하는 출력 영상 생성 단계를 더 포함하는 레이더 신호 처리 방법.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 1차원 영역 산출 단계는 :
    호흡 에너지가 제2 기준치 이상인 거리의 신호 패턴 중 호흡 에너지가 최대인 신호 패턴 템플릿부터 1차원 영역들을 산출하고, 산출된 1차원 영역을 제외한 거리 범위에서 동일한 방법으로 그 다음 1차원 영역들을 산출하는 과정을 반복하는 반복 처리(iteration)를 포함하는 레이더 신호 처리 방법.
  10. 청구항 9에 있어서, 호흡 에너지는 레이더 센서 신호 프레임들 중 각 거리별 신호를 푸리에 변환(Fourier Transform)한 푸리에 계수 중 호흡 주파수에 해당하는 푸리에 계수들의 합에 의해 계산하는 레이더 신호 처리 방법.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 1차원 영역 산출 단계는 :
    각 레이더 센서의 레이더 신호 프레임들에서 이전 반복(iteration)에서 구해진 1차원 영역들을 제외한 거리값 범위에서, 호흡 에너지가 최대이면서 제2 기준치 이상인 거리값에서의 신호 패턴 템플릿과의 신호 패턴이 일치하는 거리값 범위들을 1차원 영역들로 산출하는 호흡 신호 1차원 영역 검출 단계를 최대인 호흡 에너지 값이 제2 기준치보다 작을 때까지 반복하는 처리를 포함하는 레이더 신호 처리 방법.
  12. 복수의 펄스 레이더 센서와;
    각각의 펄스 레이더 센서의 출력 신호에서 거리별 호흡 에너지를 계산하는 호흡 에너지 산출부와;
    각각의 펄스 레이더 센서의 출력 신호에서 거리별 신호 패턴을 계산하는 신호 패턴 산출부와;
    호흡 에너지 산출부에서 호흡 에너지의 크기에 따라 결정된 거리의 신호 패턴인 신호 패턴 템플릿과의 신호 패턴의 일치도를 고려하여 1차원 영역들을 상호간에 겹치지 않도록 산출하는 1차원 영역 산출부;
    1차원 영역 산출부에서 산출된 1차원 영역들로부터 검출된 사람에 관한 정보를 출력하는 타겟 정보 출력부;
    를 포함하는 펄스 레이더 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 1차원 영역 산출부는 :
    호홉 에너지 산출부에서 호흡 에너지가 제2 기준치 이상인 거리의 신호 패턴 중 호흡 에너지가 최대인 신호 패턴 템플릿부터 1차원 영역들을 산출하고, 산출된 1차원 영역을 제외한 거리 범위에서 동일한 방법으로 그 다음 1차원 영역들을 산출하는 과정을 반복 처리(iteration)하는 펄스 레이더 장치.
  14. 제 12 항에 있어서, 신호 패턴 산출부에서 산출하는 신호 패턴은 수신한 레이더 신호 프레임들에서 각 거리별 공분산(auto-correlation)값에 의해 산출하는 펄스 레이더 장치.
  15. 제 14 항에 있어서, 1차원 영역 산출부에서 호흡 신호 패턴 템플릿과 신호 패턴의 일치도는 공분산의 상관 계수(correlation coefficient) 값에 의해 산출하는 펄스 레이더 장치.
  16. 청구항 12에 있어서, 호흡 에너지는 레이더 센서 신호 프레임들 중 각 거리별 신호를 푸리에 변환(Fourier Transform)한 푸리에 계수 중 호흡 주파수에 해당하는 푸리에 계수들의 합에 의해 계산하는 펄스 레이더 장치.
  17. 청구항 12에 있어서, 타겟 정보 출력부는 :
    산출된 1차원 영역들을 후방 투사(back-projection)하여 타겟 영상을 생성하는 타겟 식별부;를 포함하는 펄스 레이더 장치.
  18. 청구항 17에 있어서, 타겟 식별부는 산출된 1차원 영역들에서의 호흡 신호 패턴 템플릿과의 일치도 값을 레이더 센서들의 위치를 중심으로 후방 투사하여 템플릿 일치도 영상을 생성하는 템플릿 일치도 후방 투사부를 포함하는 펄스 레이더 장치.
  19. 청구항 18에 있어서, 타겟 식별부는 :
    산출된 1차원 영역들에서 픽셀별로 대응하는 레이더 신호의 레이더 센서간 일치도 값을 레이더 센서들의 위치를 중심으로 후방 투사하여 센서간 일치도 영상을 생성하는 센서간 일치도 후방투사부와,
    템플릿 일치도 영상과 센서간 일치도 영상을 픽셀별로 곱하여 출력하는 출력 영상 생성부를 더 포함하는 펄스 레이더 장치.


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