KR102216788B1 - 참조 음압 스펙트럼을 이용하여 사물을 감지하는 음장 센서의 구동 방법 - Google Patents

참조 음압 스펙트럼을 이용하여 사물을 감지하는 음장 센서의 구동 방법 Download PDF

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김재환
박기성
박승훈
전희재
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Abstract

본 발명의 음향 센서의 구동 방법은, 음향 신호를 특정 공간으로 출력하는 단계; 상기 공간으로 출력된 상기 음향 신호에 의해 형성된 음장을 감지하는 단계; 상기 감지된 음장을 음압 스펙트럼으로 변환하는 단계; 상기 음압 스펙트럼과 참조 음압 스펙트럼 간의 교차상관계수를 계산하는 단계; 이로부터 현재 음압 스펙트럼과 가장 유사한 참조 음압 스펙트럼을 선정하고, 참조 음압 스펙트럼에 매핑된 대상물의 위치 또는 상태값을 분석하여, 상기 특정 공간 내에 존재하는 상기 대상물의 위치 또는 형상을 감지하는 단계를 포함한다.

Description

참조 음압 스펙트럼을 이용하여 사물을 감지하는 음장 센서의 구동 방법{Method for driving sound field sensor for detecting objects by using reference sound pressure spectrum}
본 발명은 음장 센서(SOund FIeld Sensor: SOFIS)를 이용하여 사물을 감지하는 기술에 관한 것이다.
음향 센서의 대표적인 예로, 소나(SOund Navigation And Ranging: SONAR)가 있다. 소나(SONAR)는 펄스 형태의 소리를 발생시킨 후 사물에 반사되어 되돌아오는 소리(반사음(reflected sound 또는 reflection) 또는 반사파(reflected wave))를 측정하여 사물(objects)의 방위 및 거리를 계산하는 방식이다. 잠수함 탐지기, 어군 탐지기, 태아나 간 등의 장기의 형상을 관찰하는 초음파 검사장치 등이 소나(SONAR)의 대표적인 예이다.
최근 소나(SONAR)와는 전혀 다른 원리를 이용하여 사물을 감지하는 음향 센서가 개발된 바 있는데, '음장 센서(SOund FIeld Sensor: SOFIS)'가 그것이다.
음장 센서(SOFIS)는 동적인 반사음(reflected sound 또는 reflection)을 측정하는 것이 아니라 복수개의 주파수를 갖는 소리를 발생시켜서, 특정 공간에서 형성된 정상파(standing wave)의 정적인 음장을 측정하는 점에서 소나(SONAR)와 차이가 있다.
특정 공간에서 사물의 움직임 또는 온도 변화가 발생하면 이에 따라서 정적인 음장 또한 변화되는데, 음장 센서(SOFIS)는 측정기(예를 들면, 마이크 등)를 통해 변화된 정상파의 음장을 측정하고, 음장의 변화 패턴을 분석하여 특정 공간의 상황을 감지한다.
소나(SONAR)는 사물에 반사되어 되돌아오는 반사음(반사파)을 측정하여 사물을 감지하기 때문에, 사물의 절대적 위치를 감지하는데 유리하다.
이에 반해, 음장 센서(SOFIS)는 공간에 형성되는 정상파를 측정하여 사물을 감지하기 때문에, 사물의 상대적 위치 변화 또는 화재 감지에 유리하다. 즉, 음장 센서(SOFIS)는 공간에서 사물의 상대적인 움직임이나 특정 공간에서 발생한 화재 상황을 감지할 수 있지만, 사물의 절대적 위치 및 형상 감지가 어려운 단점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 사물의 절대적 위치 및 형상을 감지하는 음장 센서(SOFIS)와 이의 구동 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 전술한 목적 및 그 이외의 목적과 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다.
음장은 음압과 위상으로 구분될 수 있는데, 통상적으로 음압의 측정이 더 용이하다. 이하에서는 음장의 성분 중에서 음압 하나만 측정하는 것을 가정하고 설명을 하지만, 이것은 편의상 그러한 것일 뿐, 음압 대신에 위상을 사용하거나 또는 음압과 위상 모두를 사용함으로써 동일한 목적을 달성할 수 있다는 것은 본 발명의 기술분야에 종사하는 당업자에게 있어서 자명하다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 음장 센서의 구동 방법은, 복수의 주파수로 이루어진 음향 신호를 특정 공간으로 출력하는 단계; 상기 음향 신호에 의해 형성된 음장을 측정하여 음압 스펙트럼을 얻는 단계; 상기 측정된 음압 스펙트럼과 참조 음압 스펙트럼 간의 교차상관계수를 계산하는 단계; 및 측정된 음압 스펙트럼과 가장 유사한 참조 음압 스펙트럼을 선정하고, 선정된 참조 음압 스펙트럼에 매핑된 사물의 위치 및 형상과 해당 교차상관계수를 분석하여 상기 특정 공간 내에 존재하는 대상물의 위치 또는 형상을 감지하는　단계를　포함한다.
본 발명의 음장 센서에 따르면, 사물의 절대적 위치 및 형상의 감지 기준으로 사용되는 참조 음압 스펙트럼(reference sound pressure spectrum)을 사전에 학습한 후, 음장 센서가 측정한 현재의 음압 스펙트럼과 사전에 학습한 참조 음압 스펙트럼을 비교하는 방식으로 사물의 절대적 위치 및 형상을 감지함으로써, 사물의 절대적 위치 및 형상을 감지할 수 없었던 기존 음장 센서의 감지 성능을 크게 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따름 음장 센서의 내부 구성을 예시적으로 도시한 블록도.
도 2는 도 1에 도시한 신호 처리기를 내부 구성을 예시적으로 도시한 블록도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 음향 센서의 구동 방법을 설명하기 위한 순서도.
본 발명이 구현되는 양상을 이하의 바람직한 각 실시 예를 들어 설명한다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 본 발명의 기술적 사상의 범주 내에서 그 외의 다른 다양한 형태로 구현될 수 있음은 자명하다. 본 명세서에서 사용된 용어 역시 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 요소가 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 요소의 존재 또는 추가됨을 배제하지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따름 음장 센서의 내부 구성을 예시적으로 도시한 블록도.
본 발명의 실시 예에 따름 음장 센서(100)는 사물의 절대적 위치 및 형상의 감지 기준으로 사용될 참조 음압 스펙트럼 데이터(이하, 참조 음압 스펙트럼)(reference sound pressure spectrum data)를 사전에 학습하여(측정하여) 저장한 후, 현재 측정된 음압 스펙트럼 데이터(이하, 현재 측정된 음압 스펙트럼)과 상기 사전에 학습한 참조 음압 스펙트럼을 비교 분석한 결과를 이용하여 사물의 절대적 위치 및 형상을 감지한다.
이를 위해, 음장 센서(100)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 음향 발생기(110), 음향 수신기(120), 메모리(130) 및 신호 처리기(140)를 포함하며, 추가로, 사용자 인터페이스(150), 통신기(160) 및 경보 발생기(170)를 더 포함하도록 구성될 수 있다.
음향 발생기(110)는, 신호 처리기(140)의 제어에 따라, 특정 공간에 여러 개의 주파수 성분으로 이루어진 음향 신호(음파)를 방사(출력)하는데, 예를 들면, 스피커 등을 포함하도록 구성될 수 있다.
음향 신호(음파)는 다중 주파수 성분을 갖는 사인파의 선형 합으로 이루어진 신호일 수 있는데, 예컨대 인접한 17개의 가청 또는 비가청 주파수 성분들을 포함할 수 있다.
음향 신호는 특정 공간 내에서 정상파(standing wave)가 형성될 수 있도록 일정 시간 지속되는 펄스파이거나 또는 연속파의 형태일 수 있다.
본 발명의 기술적 핵심은 음향 발생기(110)에 의한 음향 신호의 발생 방법에 특징이 있는 것이 아니므로, 음향 발생기(110)의 하드웨어 구성에 대해서는 공지 기술로 대신한다.
음향 수신기(120)는, 신호 처리기(140)의 제어에 따라, 음향 발생기(110)로부터의 방출된 음향 신호에 의해 형성되는 정상파의 음압을 측정한다. 이러한 음향 수신기(120)는, 예를 들면, 마이크를 포함하도록 구성될 수 있다.
음향 수신기(120)에 의해 측정(감지)되는 시간 영역의 음압 데이터는, 신호 처리기(140)에 의하여, 푸리에 변환(Fourier Transform: FT)을 거쳐, 주파수별 음압, 즉, 음압 스펙트럼으로 가공(변환)된다.
메모리(130)는 데이터 화된 참조 음압 스펙트럼(reference Sound Pressure Spectrum data: SPSr) 및 참조 음압 스펙트럼과 관련된 위치 값을 저장한다.
아래의 표는 메모리(130)에 저장되는 참조 음압 스펙트럼(SPSr)의 일 예이다.
데이터 설명
SPSr1 방문의 열림/특정 공간 내에서 방문의 위치 값
SPSr2 동쪽 창문의 열림/특정 공간 내에서 동쪽 창문의 위치 값
SPSr3 서쪽 창문의 열림/특정 공간 내에서 서쪽 창문의 위치 값
SPSr4 화장실 문의 열림/특정 공간 내에서 화장실 문의 위치 값
SPSr5 화재 발생/특정 공간 내에서 화재가 발생한 위치 값
SPSr6 현관문 열림/특정 공간 내에서 현관문의 위치 값
표1에 나타나는 6개의 참조 음압 스펙트럼들(SPSr) 각각은 사전 학습(사전 실험 또는 사전 측정)을 통해 획득한 데이터로서, 특정 상황에서 측정한 참조 음압 스펙트럼 데이터(SPSr), 해당 참조 음압 스펙트럼에 연결된(맵핑된) 상황 설명 데이터 및 상황 발생 위치 데이터를 포함하도록 구성될 수 있다.
참조 음압 스펙트럼(SPSr)의 사전 학습은, 특정 공간에서 대상물에 대해 인위적인 상황을 형성한 후, 그 상태에서 본 발명의 음장 센서(100)가 측정한 음압 스펙트럼을 데이터화하고, 데이터화된 상기 음압 스펙트럼과 상기 인위적인 상황에 대한 설명, 또는 인위적인 상황이 발생한 위치값을 상기 참조 음압 스펙트럼에 연결시켜 메모리에 저장하는 것일 수 있다.
여기서, 인위적으로 형성한 상황은, 예컨대 특정 공간 내에서 방문, 창문, 현관문, 화장실문 등의 개폐 상태를 인위적으로 변화시킨 상태이거나, 특정 공간 내의 대상물(물건, 사람 등)의 위치 및 대상물의 종류, 크기를 인위적으로 변화시킨 상태이거나, 특정 공간 내의 특정 위치의 온도를 인위적으로 변화시킨 상태 등이거나, 이들의 조합일 수 있다.
이러한 참조 음압 스펙트럼(SPSr)은, 아래에서 설명하겠지만, 본 발명의 음장 센서(100)가 실제 측정한(실제 계산한) 음압 스펙트럼(SPS)과의 비교를 통해 사물의 절대적 위치 및/또는 형상을 감지하는데 활용되므로, 높은 신뢰도가 요구된다.
높은 신뢰도를 갖는 참조 음압 스펙트럼(SPSr)를 획득하기 위해, 동일한 조건에서 반복하여 다수의 음압 스펙트럼을 획득하고, 그 다수의 음압 스펙트럼의 평균치 또는 표준 편차를 계산하여, 그 계산 결과를 참조 음압 스펙트럼(SPSr)으로 사용할 수 있다.
획득된 참조 음압 스펙트럼(SPSr)은 데이터화 되어, 메모리(130)에 일시적 또는/및 영구적으로 저장된다.
또한, 메모리(130)에는 신호 처리기(140)의 신호 처리 과정에 필요한 다양한 알고리즘, 예를 들면, 음향 수신기가 측정한 음압을 시간 도메인에서 주파수 도메인으로 변환하기 위한 푸리에 변환 알고리즘 등이 일시적 또는/및 영구적으로 저장될 수 있다.
또한, 메모리(130)는 신호 처리기(140)의 신호 처리 과정에서 생성되는 중간 데이터 및/또는 결과 데이터를 일시적 또는 영구적으로 저장될 수 있다.
메모리(130)는 데이터의 일시적/및 영구적 저장을 위해 비휘발성 및 휘발성 메모리를 포함하며, 음장 센서(100)로부터 분리 및 음장 센서(100)로의 삽입이 불가능하거나 음장 센서(100)로부터 분리 및 음장 센서(100)로의 삽입이 자유로운 저장 매체일 수 도 있다.
신호 처리기(140)는 주변 구성들(110~130 및 150~170)의 동작을 제어 및 관리하는 것으로, 예를 들면, 데이터 처리 기능을 구비한 적어도 하나의 프로세서를 통해 구현될 수 있다.
또한, 신호 처리기(140)는 음향 수신기(140)에 의해 실제 감지된(측정된) 음향으로부터 음압 스펙트럼을 얻고, 이를 메모리(130)에 저장된 참조 음압 스펙트럼(SPSr)과 비교하여 사물의 위치 및/또는 형상을 감지한다. 이러한 신호 처리기(140)에 대한 설명은 도 2를 참조하여 아래에서 상세히 기술하기로 한다.
사용자 인터페이스(150)는 사용자와 음장 센서(100) 간의 인터페이스 역할을 수행한다.
사용자는 사용자 인터페이스(150)를 통해, 음향 센서(100)를 온(on)/오프(off) 동작을 제어할 수 있다. 이 경우, 사용자 인터페이스(150)는 음향 센서(100)를 온(on)/오프(off) 시키기 위한 물리적 버튼 또는 터치 방식으로 음향 센서(100)의 온(on)/오프(off) 동작을 제어하는 표시 패널을 포함할 수 있다.
또한, 사용자 인터페이스(150)는 음장 센서(100)의 다양한 동작 설정을 위한 사용자 입력값을 생성하는 물리적 및 터치 방식의 키 입력 수단을 포함할 수 있다.
또한, 사용자 인터페이스(150)는 신호 처리기(140)의 처리 결과를 시각적인 정보로 표시하는 표시 유닛을 더 포함하도록 구성될 수 있다.
통신기(160)는, 신호 처리기(140)의 제어에 따라, 외부 시스템(200)과 유/무선 통신을 수행하며, 외부 시스템(200)으로부터 사용자 입력값을 수신하여 신호 처리기(140)로 전달할 수 있다. 이는 사용자가 본 발명의 음향 센서(100)를 외부 시스템(200)을 통해 원격으로 제어할 수 있음을 의미한다.
또한, 통신기(160)는 신호 처리기(140)의 처리 결과를 외부 시스템(200)으로 전달할 수 있다. 이는 사용자가 본 발명에 따른 음향 센서(100)의 처리 결과를 외부 시스템(200)을 통해 확인할 수 있음을 의미한다.
통신기(160)와 외부 시스템(200) 간의 무선 통신은 근거리 무선 통신(예, 블루투스, 와이파이 등), 이동 통신(3G, 4G 및 5G 통신), 무선 인터넷 통신 등을 포함한다.
무선 통신을 지원하기 위해, 통신기(160)는, 송신 신호의 변조 기능, 수신 신호의 복조 기능, 송/수신 신호의 증폭 기능, 송/수신 신호의 필터 기능, 송/수신 신호의 주파수 변환 기능을 갖도록 구성될 수 있으며, 이러한 기능에 대한 설명은 공지 기술로 대신한다.
외부 시스템(200)은 유/무선 통신 기능을 갖는 컴퓨팅 장치일 수 있고, 컴퓨팅 장치는, 예를 들면, 사용자 단말, 데스크탑, 노트북, PDA, 서버, 본 발명의 음장 센서와 동일 공간에 설치된 다른 음장 센서, 본 발명의 음장 센서가 설치된 공간과 동일한 구조를 갖는 다른 공간에 설치된 다른 음장 센서 등일 수 있다.
사용자 단말은, 예를 들면, '스마트 폰'일 수 있으며, 이 경우, 스마트 폰에는 본 발명의 음장 센서(100)와 연동하기 위한 전용 애플리케이션이 설치될 수 있다.
경보 발생기(170)는 본 발명의 음향 센서(100)에 필수적으로 포함될 필요는 없다. 다만, 본 발명의 음향 센서(100)가 보안 감시 또는 화재 감시용으로 사용되는 경우, 신호 처리기(140)로부터 침입 상황 또는 화재 상황을 나타내는 감지 결과를 수신하여 이를 경보음 또는 디지털 음성으로 사용자에게 제공할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시한 신호 처리기를 내부 구성을 예시적으로 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 신호 처리기(140)는 음향 수신기(140)에서 측정한(감지한) 음향 신호로부터 음압 스펙트럼을 계산하고 이를 참조 음압 스펙트럼, 그리고 특정 시간 전에 측정된 음압 스펙트럼과 비교하여, 보안 공간의 현재 상태 또는 상대적 상태 변화를 감지 결과로서 출력한다.
이를 위해, 신호 처리기(140)는, 예를 들면, 푸리에 변환(Fourier Transform: FT) 로직(142)과 교차상관계수(Cross-correlation Coefficient: CC) 계산 로직(144) 및 분석 로직(146)을 포함할 수 있다.
FT 로직(142)은 음향 수신기(140)에서 측정한(감지한) 음압을 시간 도메인에서 주파수 도메인으로 푸리에 변환하여, 각 주파수별 음압(음압 스펙트럼)을 계산한다. 여기서, 푸리에 변환은 널리 알려진 물리학/수학 이론이므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
CC 계산 로직(144)은 FT 로직(142)에서 계산된 음압 스펙트럼(이하, 현재의 음압 스펙트럼)을, 메모리(130)로부터 로딩된 다수의 참조 음압 스펙트럼들과 각각 비교하여, 다수의 교차상관계수들을 계산한다.
교차상관계수는 현재의 음압 스펙트럼과 해당 참조 음압 스펙트럼이 완전히 일치하면 '+1'이고, 현재의 음압 스펙트럼과 해당 참조 음압 스펙트럼 간의 상관성이 전혀 없으면 '0'이 된다.
한편 예컨대 유사한 두 스펙트럼 중 하나가 x 축(주파수) 방향으로 이동한 경우, 교차상관계수의 최대값 역시 x 축 방향으로 동일하게 이동하게 되므로, 교차상관계수의 최대값으로부터 두 스펙트럼의 x 축 방향 이동 정도 역시 알 수 있게 된다.
x축을 주파수로 하고, 음압을 y 축으로 하는 음압 스펙트럼을 나타내는 그래프를 가정할 때, 특정한 공간에서 온도가 올라가면 음압 스펙트럼은 그래프가 높은 주파수 방향으로 이동하고, 온도가 내려가면 그래프가 낮은 주파수 방향으로 이동한다. 교차상관계수 최대값을 보면 현재 음압 스펙트럼과 참조 음압 스펙트럼이 주파수 축으로 얼마나 이동했는지 여부를 알 수 있는데, 그 이동 정도로부터, 현재 공간의 온도와 참조 음압 스펙트럼이 측정되었을 때의 공간 온도의 차이를 계산할 수 있다. 교차상관계수의 계산과 해석은 널리 알려진 수학 이론이므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
아래의 표2는 교차상관계수들의 일 예이다.
CC1 CC 2 CC3 CC4 CC5 CC6 CC7 CC8 CC 9 CC10
0.8 0.98 0.8 0.7 0.9 0.5 0.8 0.6 0.99 0.9
CC 계산 로직(144)은 현재의 음압 스펙트럼과 다수의 참조 음압 스펙트럼과의 사이에서 교차상관계수들을 계산한 후, 교차상관계수들이 1에 가장 근접한 하나 또는 복수의 참조 음압 스펙트럼을 선별한 후, 그 결과값을 분석 로직(146)으로 입력한다.
위의 표2의 경우, 예컨대, 1에 가장 근접한 CC2 와 CC9가 선별된다. 분석 로직(146)은 CC 계산 로직(144)에 의해 선별된 참조 음압 스펙트럼의 교차 상관 계수와, 해당 참조 스펙트럼에 매핑된(연결된) 상태 설명 및 위치값을 분석하여, 현재의 사물의 위치 및 상태를 추정하고, 그 결과를 사용자에게 전달한다.
분석 로직(146)에 의해 처리된 감지 결과는 사용자 인터페이스(150)에 포함된 표시 유닛 또는/및 경보 발생기(170)을 통해 시각적 또는/및 청각적 정보 형태로 변환되어 사용자에게 전달될 수 있다.
이처럼 본 발명의 음향 센서(100)는 사물의 절대적 위치 및/또는 형상의 감지 기준으로 사용되는 참조 음압 스펙트럼과 이 참조 음압 스펙트럼에 매핑된(연결된) 상태의 설명 및 위치값을 사전에 학습하여 저장한 후, 실제 측정한 현재의 음압 스펙트럼과 상기 사전에 학습한 참조 음압 스펙트럼을 비교하는 방식으로 대상물의 사물의 위치 및/또는 형상을 감지할 수 있다.
기존의 음장 센서는 현재의 음압 스펙트럼을 과거의 음압 스펙트럼과만 비교함으로써 사물의 위치 또는 상태의 상대적 변화만을 감지할 수 있었다. 반면에, 본 발명에서는 현재의 음압 스펙트럼을, 과거의 음압 스펙트럼은 물론, 여러 참조 음압 스펙트럼과도 비교함으로써, 사물의 절대적 위치 및/또는 형상까지 감지할 수 있게 되었다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 음장 센서의 구동 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
본 발명의 실시 예에 따른 음장 센서(100)의 구동 방법을 설명함에 있어서, 설명의 간략화를 위해, 도 1 및 2에서 설명한 내용과 중복된 내용은 생략하거나 간략히 설명하기로 한다.
도 3을 참조하면, 먼저, 단계 310에서, 음향 센서(100)가 사용자에 의해 온(on) 된다. 예를 들면, 사용자가 사용자 인터페이스(150)에 포함된 전원 버튼을 눌러서 음향 센서(100)를 온(on) 시킬 수 있다.
이어, 단계 320에서, 음향 발생기(110)가, 신호 처리기(140)의 제어에 따라, 특정 공간에 음향 신호를 방사(출력)한다. 이때, 음향 신호는 특정 공간에서 정상파를 용이하게 형성하도록 다수의 주파수 성분을 가지며 동시에 시간적으로 지속되는 펄스 길이를 갖는 펄스파 또는 연속파 형태의 음파일 수 있다.
이어, 단계 330에서, 음향 수신기(120)가 음향 발생기(110)에서 특정 공간으로 방사한(출력한) 음향 신호에 의해 형성되는 정상파의 음장(음압)을 감지(측정)한다.
이어, 단계 340에서, 신호 처리기(140)가 음향 수신기(120)에 의해 감지(측정)된 음장을 각 주파수 별 음압 스펙트럼으로 변환한다. 이때, 음장을 각 주파수 별 음압 스펙트럼으로 변환하기 위해, 예를 들면, 푸리에 변환이 이용될 수 있다.
이어, 단계 350에서, 신호 처리기(140)가 변환된 현재의 음장 스펙트럼과 메모리(130)로부터 로딩된 다수의 참조 음압 스펙트럼들을 각각 비교하여 유사도를 측정(계산)하는데, 유사도의 측정방법으로는 예컨대 상관계수나 교차상관계수를 사용할 수 있다.
이어, 단계 360에서, 신호 처리기(140)가 현재의 음압 스펙트럼과 유사도가 가장 높은 참조 음압 스펙트럼을 선정한다. 예를 들면, 1에 가장 가까운 교차상관계수를 갖는 참조 음압 스펙트럼을 선정하되, 복수의 참조 음압 스펙트럼을 선정할 수도 있다.
이어, 단계 370에서, 신호 처리기(140)가 상기 선정된 참조 음압 스펙트럼에 매핑된(연결된) 대상물의 설명 또는/및 위치값을 메모리(130)로부터 읽어오고, 이와 함께 상기 선별된 참조 음압 스펙트럼의 교차상관계수를 분석하여, 특정 공간에서의 현재 사물의 위치 및 상태를 판단하고, 그 결과를 경보 발생기(170), 표시 유닛(도시하지 않음) 및 통신기(160)와 통신 가능한 외부 시스템(200)을 통해 사용자에게 제공한다.
이어, 단계 380에서, 신호 처리기(140)가 사용자 인터페이스(150)를 통해 사용자가 음장 센서(100)를 오프(off)하였는지를 판단하고, 음장 센서(100)가 오프(off)된 것으로 확인되면, 음장 센서(100)의 구동 방법과 관련된 일련의 절차들은 종료되고, 음장 센서(100)가 오프(off)되지 않은 것으로 확인되면, 단계 320으로 돌아가서 단계 320 내지 380을 반복 수행한다.
이상 설명한 본 발명에 따른 음향 센서(100) 및 이의 구동 방법은 CCTV나 자동차 블랙박스 등의 보안 카메라 등에 적용될 수 있고, 인터넷전화, 스마트폰, 스마트 TV, 스마트 자동차, 인터폰, AI 스피커 등을 포함한 스마트 가전, 및 지능형 금고 등과 같은 다양한 기기에 적용될 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 특허청구범위 뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (3)

  1. 복수의 주파수로 이루어진 음향 신호를 특정 공간으로 출력하는 단계;
    상기 공간으로 출력된 상기 음향 신호에 의해 형성되는 음장 또는 음압을 측정하는 단계;
    측정된 음장 또는 음압을 주파수별 음장 또는 음압 스펙트럼으로 변환하는 단계;
    상기 측정된 음장 또는 음압 스펙트럼과 하나 이상의 참조 음장 또는 참조 음압 스펙트럼 사이의 유사도를 계산하는 단계; 및
    상기 측정된 음장 또는 음압 스펙트럼과 유사도가 가장 높은 상기 참조 음장 또는 참조 음압 스펙트럼에 맵핑된 상황 설명 데이터와 상황 발생 위치 데이터를 통해 대상물의 변화 및 변화된 대상물의 절대적 위치를 감지하는 단계를 포함하고,
    상기 상황 설명 데이터는 상기 대상물의 변화 상태를 설명하는 데이터이고, 상기 상황 발생 위치 데이터는 변화된 상기 대상물의 절대적 위치값을 나타내는 데이터인 것인 음장 센서의 구동 방법.
  2. 제1항에서,
    상기 유사도는,
    상기 측정된 음장 또는 음압 스펙트럼과 하나 이상의 참조 음장 또는 참조 음압 스펙트럼 사이의 상관계수 또는 교차상관계수인 것인 음장 센서의 구동방법.
  3. 제1항에서,
    상기 출력하는 단계 이전에, 상기 참조 음장 또는 참조 음압 스펙트럼을 사전 학습하는 단계를 더 포함하고,
    상기 사전 학습하는 단계는,
    상기 특정 공간에 존재하는 상기 대상물의, 각 위치 및 형상에 따른, 각기 다른 음장 또는 음압 스펙트럼을 측정하는 단계; 및
    상기 측정된 음장 또는 음압 스펙트럼과 상기 대상물의 위치 및 형상의 설명 또는 위치값을 연결시켜 메모리에 저장하는 단계
    를 포함하는 것인 음장 센서의 구동 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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