KR20050064790A - 마이크로웨이브와 적외선을 이용한 복합 감지기 - Google Patents
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Abstract
마이크로웨이브(Microwave)와 적외선(PIR)을 이용한 복합 감지기에 대해 개시한다. 본 발명은 마이크로웨이브를 이용하여 센싱하는 마이크로웨이브 센서모듈부와, 상기 센싱된 값이 미리 설정된 상한값과 하한값 내에 속하는지의 여부를 비교 판단하는 차단물 검지회로부와, 상기 마이크로웨이브 센서모듈부로부터 저주파 전압을 인가받거나 상기 차단물 검지회로부로부터 마스크 여부판정결과를 인가받아 물체의 체적을 파악하여 물체의 크기 및 이동속도를 파악함과 아울러 하기하는 이동물체 신호처리 회로부로부터 전달된 신호에 대응하여 상기 물체의 크기 및 이동속도 측정과 경보 여부를 결정하는 복합 신호처리 회로부와, 적외선 센서와, 그리고 상기 적외선 센서로부터 출력된 신호를 처리하는 이동물체 신호처리 회로부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 마이크로웨이브와 적외선의 단점을 보완하여 임의로 설정된 영역내에 존재하는 이동물체에 대해서 정확하게 판단하여 경보를 수행함과 아울러 침입을 목적으로 하는 물체의 크기 및 물체의 이동속도를 확인할 수 있을 뿐만 아니라, 마이크로웨이브 감지기의 차폐여부도 확인할 수 있어 더욱 신뢰성있는 보안시스템을 구축할 수 있다.
Description
본 발명은 마이크로웨이브와 적외선을 이용한 복합 감지기에 관한 것으로, 특히 일반 가정이나 사무실의 독립된 공간을 감지하고자 할 경우에 마이크로웨이브를 이용하여 이동물체를 감지하여 경보함과 동시에 마이크로웨이브의 단점 즉,유리나 벽을 투과하는 마이크로웨이브를 식별하기 위해 적외선 센서를 이용함과 아울러, 도플러효과를 이용한 마이크로웨이브 반사파의 신호강도를 체크하여 복합 감지기 자체에 대한 차단물 차폐여부를 확인하여 경보할 수 있는 마이크로웨이브와 적외선을 이용한 복합 감지기에 관한 것이다.
요즘, 신축 건물 뿐만 아니라 기존 건축물에 홈 오토메이션을 구축하여 편리한 기능을 거주자에게 제공하기 위한 다양한 방법이 모색되고 있다. 이와 연관되어 건물의 내ㆍ외부에서 건물 자체의 방범 목적으로 다양한 보안시스템 또한 다양하게 선보이고 있다. 이는 자신을 비롯하여 주변 가족 및 동료의 생명 및 재산을 보호하기 위한 예방대책인 것이다. 이 보안시스템은 아파트를 비롯하여 개인주택, 상가, 빌딩에 이르기까지 광범위하게 적용되고 있으며, 개별세대 방범시스템, 방재 시스템, 공동현관 출입통제 시스템, 주차관리 시스템, 가정자동화시스템, CCTV 감시장치 등의 보안시스템이 사용되고 있다. 이러한 보안시스템은 고객에게 외부 침입 등 이상이 발생되면 이를 확인하여 경찰 및 자체 출동차량을 출동시켜 긴급상황에 대한 조치를 취하거나, 출입 통제, 근태 관리, 주차 관리 등을 수행한다. 그리고, 경비구역 내에 설치된 CCTV의 영상을 제공하기도 한다.
이러한 보안시스템에는 적외선 방식이 널리 사용되고 있다. 이 적외선 방식은 적외선 빔의 차단시 이를 감지하는 방법으로서 감지영역은 10[m] ∼ 15[m] 이내이고, 자동 경보 기능이 가능하다. 그런데, 이 적외선 방식은, 장애발생 지역을 정확하게 파악하는데 한계가 있었고, 침입자 이외의 작은 동물 또는 적외선을 차단할 수 있는 낙엽, 종이 등에 의해서도 경보가 발생되어 경보에 대응한 출동으로 인한 인력 및 시간 등의 낭비가 초래되었다. 게다가, 감지거리내의 침입 여부 상태만을 감지할 뿐 물체의 크기 및 물체의 이동속도를 확인할 수 없어 침입의 의도가 있는 물체와 그렇지 않은 물체와의 구별이 불가능한 단점이 있었다.
이를 보완하기 위해, 본 출원인은 등록실용신안 제20-0304230호에서 “마이크로웨이브 감지기”를 고안하여 물체의 크기 및 이동속도를 확인할 수 있으며, 침입 의도를 판단할 수 있는 마이크로웨이브 감지기를 제안하였다.
그런데, 이 마이크로웨이브 감지기는, 마이크로웨이브를 이용한다는 특징으로 인해 거의 대부분의 물체를 투과하여 전파되므로 독립된 공간만을 감지하고자 할 경우에는 유리창이나 벽 너머의 움직이는 물체까지 감지하기 때문에 오보가 생길 수 있는 단점이 있었다.
한편, 일반 가정이나 사무실의 독립된 공간만을 감지하고자 할 경우에 마이크로웨이브 감지기의 단점을 보완하기 위해 적외선 감지기를 함께 설치하면, 마이크로웨이브 감지기의 오보를 적외선 감지기의 신호를 이용하여 무시할 수 있는 보완적인 기능을 수행할 수 있다. 그러나, 마이크로웨이브 감지기는 금속성의 물질을 제외하고 벽, 칸막이 등을 투과하여 감지함으로 인해 해당 공간만의 감지 영역을 벗어난 다른 영역의 물체에 대해서도 감지를 수행함으로 인해 해당 공간의 이동물체와 관계없이 잦은 경보를 발생시키는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 적외선 감지기와 마이크로웨이브 감지기를 각각 독립적으로 사용 할 때 발생하는 문제점을 보완하기 위해, 일반 가정이나 사무실의 독립된 공간만을 감지하고자 할 경우에 마이크로웨이브와 적외선 신호를 동시에 이용 한다 즉, 마이크로웨이브를 이용하여 이동물체를 감지하여 경보하기 전에 적외선을 이용하여 창문이나 벽 너머의 물체인지를 판단 할 수 있는 신호를 적외선으로부터 받는다. 또한, 도플러효과를 이용한 마이크로웨이브 반사파의 신호강도를 체크하여 복합 감지기 자체에 대한 차단물 차폐여부를 확인하여 경보할 수 있는 마이크로웨이브와 적외선을 이용한 복합 감지기를 제공하는데 있다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 마이크로웨이브와 적외선을 이용한 복합 감지기는, 방사된 마이크로웨이브 주파수 및 중간 주파수를 통해 물체의 존재를 감지하여 전압 레벨을 출력시키는 마이크로웨이브 센서모듈부; 상기 전압 레벨을 체크하여 미리 설정된 상한값과 하한값 내에 속하는지의 여부를 비교 판단하여 상기 물체가 마스크상태인지를 판단하는 차단물 검지회로부; 상기 마이크로웨이브 센서모듈부로부터 저주파 전압을 인가받거나 상기 차단물 검지회로부로부터 마스크 여부판정결과를 인가받아 물체의 체적을 파악하여 물체의 크기 및 이동속도를 파악함과 아울러 하기하는 이동물체 신호처리 회로부로부터 전달된 신호에 대응하여 상기 물체의 크기 및 이동속도 측정과 경보 여부를 결정하는 복합 신호처리 회로부; 적외선 센서; 및 상기 적외선 센서로부터 출력된 신호를 처리하는 이동물체 신호처리 회로부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 마이크로웨이브 센서모듈부는, 고주파를 발생시키는 고주파발진부; 상기 발진된 고주파를 증폭시키는 증폭부; 상기 증폭된 고주파를 공중으로 전파하는 송신안테나; 상기 마이크로웨이브 센서모듈부에 일체로 형성시켜 전파된 고주파 또는 물체에 부딪혀 반사된 고주파를 수신하는 수신안테나; 물체에 부딪쳐 반사되는 신호와 전파되는 고주파를 합성하는 주파수합성부; 및 상기 주파수합성부에서 합성된 주파수로부터 중간대역의 주파수로 변환시켜 신호를 출력하는 중간주파수단을 포함하여 이루어진다.
또한, 상기 차단물 검지회로부는, 저항을 이용하여 전압 레벨을 산출하고, 상기 전압 레벨이 설정전압 이상일 경우에는 허용하고 설정전압 이하일 경우에는 차단하는 신호강도 필터링부; 상기 신호강도 필터링부로부터 출력된 신호의 레벨을 이후 처리가능한 레벨로 조정하는 신호레벨 조정부; 상기 신호레벨 조정부로부터 출력된 신호를 증폭하는 미약신호 증폭부; 상기 미약신호 증폭부로부터 출력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 신호변환부; 상기 디지털로 변환된 신호값이 미리 설정된 상한값과 하한값 내에 속하는지의 여부를 비교 판단하는 차단물 신호처리부; 및 상기 디지털로 변환된 신호값을 표시하거나, 상기 디지털로 변환된 신호값이 상한값과 하한값 내에 있지 않을 경우에 경보하는 표시부 및 경보부를 포함하여 이루어진다. 여기에, 상기 상한값과 하한값의 폭 설정을 조절할 수 있도록 상기 차단물 신호처리부에 차단물 감도레벨 설정부를 더 접속하여 이루어진 것이 바람직하다.
그리고, 상기 복합 신호처리 회로부는, 상기 마이크로웨이브 센서모듈부 또는 차단물 검지회로부로부터 전송된 미약한 신호를 증폭하고, 증폭된 신호의 이득을 조정하며, 하기하는 물체 신호처리부의 제어신호에 따라 신호증폭 및 이득 조정이 제어되는 신호증폭 및 이득조정부; 상기 신호증폭 및 이득조정부로부터 출력된 이득 조정 신호 레벨을 재조정하는 신호레벨 조정부; 상기 움직이는 물체의 크기 및 거리에 따라 감도 신호 레벨를 조정하여 세분화하는 마이크로웨이브 감도레벨 조정부; 상기 신호레벨 조정부 및 마이크로 감도레벨 조정부로부터 각각 세분화되어 출력된 이득조정 신호레벨과 감도 신호레벨을 기준으로 마이크로웨이브 센서모듈부의 감지 신호와 비교 측정하여 알람 출력, 경보기 작동 및 감도신호 표시를 제어하는 제어신호를 출력함과 아울러 상기 이동물체 신호처리 회로부로부터 전달된 신호에 대응하여 상기 제어신호의 출력여부를 결정하는 물체 신호처리부; 및 상기 물체 신호처리부의 제어신호에 따라 물체의 움직임 신호 레벨이 기설정된 감도 레벨 이상인 경우 알람을 출력하고, 경보음을 발생하고, 신호 레벨을 표시하는 신호표시기, 경보기 및 알람출력부를 포함하여 이루어진다.
한편, 상기 이동물체 신호처리 회로부는, 상기 적외선 센서로부터 전송된 미약한 신호를 증폭하고, 증폭된 신호의 이득을 조정하며, 하기하는 이동물체 신호처리부의 제어신호에 따라 신호증폭 및 이득 조정이 제어되는 신호증폭 및 이득조정부; 상기 신호증폭 및 이득조정부로부터 출력된 이득 조정 신호 레벨을 재조정하는 신호레벨 조정부; 상기 움직이는 물체의 감도 신호 레벨를 조정하여 세분화하는 적외선 감도레벨 조정부; 및 상기 신호레벨 조정부 및 적외선 감도레벨 조정부로부터 각각 세분화되어 출력된 신호를 상기 복합 신호처리 회로부로 전달하는 이동물체 신호처리부를 포함하여 이루어진다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 복합 감지기의 개념도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 복합 감지기는 크게 마이크로웨이브 센서모듈부(1), 차단물 검지회로부(2), 복합 신호처리 회로부(3), 적외선 센서(4) 및 이동물체 신호처리 회로부(5)로 구성되어 있다.
상기 마이크로웨이브 센서모듈부(1)는, 도플러 원리(Doppler Principle)를 이용하여 보안 구역에서 방사된 마이크로웨이브 주파수 및 중간 주파수에 의해 물체의 존재를 감지한다.
상기 차단물 검지회로부(2)는, 1차적으로 마이크로웨이브 센서모듈부(1)를 포함한 복합 감지기를 에워쌀 수 있는 마스크 등의 차단물 존재 여부를 파악한다. 이를 위해 도플러효과에 의해 반사되어 들어오는 신호를 처리하는 회로를 구성하고 있으며, 이 회로를 통해 1차적으로 마스크 여부를 판단하게 된다.
상기 복합 신호처리 회로부(3)는, 1차적으로 마스크 여부의 판별이 이루어진 이후에 마스크 등의 차단물이 아니라고 판별되었을 경우에 움직이는 물체 여부를 파악한다. 즉, 물체의 체적을 인식하여 침입 물체의 크기 및 물체의 이동속도를 판단한다. 이를 통해 침입의 의도가 있는 물체와 없는 물체의 구분을 가능케 한다.
상기 적외선 센서(4)는 통상의 적외선 감지센서(Passive Infra Red ; PIR)를 이용한다. 이 적외선 센서(4)는 적외선을 이용해 이동물체로부터 방사되는 온도ㆍ압력ㆍ방사선의 세기 등의 물리량 또는 화학량을 감지하며, 능동식 및 수동식이 있다. 의료용 서모그래피, 이동물체의 관찰 등에 활용되고 있다.
상기 이동물체 신호처리 회로부(5)는 상기 적외선 센서(4)로부터 전달된 신호를 처리하여 상기 복합 신호처리 회로부(3)로 전달하는 기능을 수행한다. 이에 상기 복합 신호처리 회로부(3)는 마이크로웨이브 센서모듈부(1)로부터 전달된 신호와 이동물체 신호처리 회로부(5)로부터 전달된 신호를 분석하여 해당 감시영역에서의 이동물체 감지여부 및 마스크 여부 등을 판단하게 되고 이어서 경보여부를 결정하게 된다.
이러한 복합 감지기는 브래킷(Bracket)을 이용하여 설치하고자 하는 벽이나 천장에 간편하게 설치할 수 있으며, 복합 감지기와 브래킷을 연결하는 조인트(Joint) 부분을 이용하여 설치 방향을 변경하여 고정시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 복합 감지기의 제어회로블록도이다. 도 2를 참조하면, 먼저 일례로서 마이크로웨이브 센서모듈부(1)는, 고주파를 발생시키는 고주파발진부와, 상기 발진된 고주파를 증폭시키는 증폭부와, 상기 증폭된 고주파를 공중으로 전파하는 송신안테나와, 상기 마이크로웨이브 센서모듈부(1)내에 일체로 형성되어 전파된 고주파 또는 물체에 부딪혀 반사된 고주파를 수신하는 수신안테나와, 물체에 부딪쳐 반사되는 신호와 전파되는 고주파를 합성하는 주파수합성부와, 이 주파수합성부에서 합성된 주파수로부터 중간대역의 주파수로 변환시켜 신호를 출력하는 중간주파수단 등을 포함하여 이루어져 있다.
이와 같이, 상기 마이크로웨이브 센서모듈부(1)는 도플러 원리(Doppler principle)를 이용하여 보안 구역에서의 방사된 마이크로웨이브 주파수 및 중간 주파수에 의해 마스크 또는 움직이는 물체를 감지하며, 이때 사용되는 주파수는 마이크로웨이브[㎓] 범주 영역을 사용하며, 중간 주파수는 방사되는 마이크로웨이브 주파수와 물체에 의해 반사되는 주파수가 합성된 주파수이며, 움직이는 감지 대상의 물체 크기 및 정도에 따라 대상 물체의 감지거리는 1 ∼ 30 [m] 이다.
상기 차단물 검지회로부(2)는, 구체적으로 신호강도 필터링부(21), 신호레벨 조정부(22), 미약신호 증폭부(23), 신호변환부(24) 및 차단물 신호처리부(25), 차단물 감도레벨 설정부(26) 및 차단물 경보부(27)를 포함하여 이루어져 있다.
상기 신호강도 필터링부(21)는, 상기 중간주파수단에서 출력되는 신호강도, 예를 들어 저항을 이용하여 저주파 전압 레벨을 산출함으로써 해당 설정전압 이상일 경우에는 허용하고 설정전압 이하일 경우에는 차단하는 기능을 수행한다. 상기 신호레벨 조정부(22)는, 신호강도 필터링부(21)로부터 출력된 신호의 레벨을 이후 처리가능한 레벨로 조정하는 기능을 수행한다. 상기 미약신호 증폭부(23)는, 신호레벨 조정부(22)로부터 출력된 신호를 증폭하는 기능을 수행한다. 상기 신호변환부(24)는, 미약신호 증폭부(23)로부터 출력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 기능을 수행한다. 상기 차단물 신호처리부(25)는, 디지털로 변환된 신호값이 미리 설정된 상한값과 하한값 내에 속하는지의 여부를 비교 판단하는 기능을 수행한다.
여기에, 상기 상한값과 하한값의 폭 설정을 조절할 수 있도록 차단물 감도레벨 설정부(26)가 상기 차단물 신호처리부(25)에 접속되어 있으며, 상기 차단물 감도레벨 설정부(26)는 마이크로웨이브가 투과하지 못하는 물질의 반사신호 세기값과 비교가 이루어지는 기준값(상한값과 하한값의 폭)을 미리 설정하는 기능을 수행한다. 이 때, 상기 신호레벨의 설정은 다단계로 세분화되며, 마스크의 종류에 따른 신호 레벨도 세분화하여 조정할 수 있도록 한다. 이는 마스크의 종류와 거리 등으로부터 얻어진 실험적인 데이터를 데이터베이스화함으로써 구해질 수 있다.
한편, 상기 차단물 경보부(27)는 차단물 신호처리부(25)에서 출력되는 신호에 대응하여 차단물 경보를 수행한다. 도 2에 도시된 복합 신호처리 회로부(3)의 경보부와 같이, 신호표시기(35), 경보기(36) 및 알람출력부(37)로 이루어져 신호레벨, 경보 및 알람을 사용자에게 알리는 기능을 수행할 수도 있다.
상기 복합 신호처리 회로부(3)는, 신호증폭 및 이득조정부(31), 신호레벨 조정부(32), 복합 신호처리부(33), 마이크로웨이브 감도레벨 설정부(34), 신호표시기(35), 경보기(36) 및 알람출력부(37)를 포함하여 구성되어 있다.
상기 신호증폭 및 이득조정부(31)는 마이크로웨이브 센서모듈부(1)로부터 전송된 미약한 신호를 증폭하고, 증폭된 신호의 이득을 조정하는 기능을 수행하며, 복합 신호처리부(33)의 제어신호에 따라 신호증폭 및 이득 조정이 통제된다. 상기 신호레벨 조정부(32)는 신호증폭 및 이득조정부(31)로부터 출력된 이득 조정 신호 레벨을 재조정하는 기능을 수행한다. 상기 마이크로웨이브 감도레벨 설정부(34)는 움직이는 물체의 크기 및 거리에 따라 감도 신호 레벨를 조정하여 세분화하는 기능을 수행한다. 이 때, 상기 감도 레벨의 조정은 다단계로 세분화되며, 움직이는 물체의 크기 및 거리에 따라 감도 레벨의 세분화를 재조정할 수 있다. 상기 복합 신호처리부(33)는 마이크로웨이브 센서모듈부(1)로부터 전달된 신호와 이동물체 신호처리 회로부(5)로부터 전달된 신호를 분석하여 해당 감시영역에서의 이동물체 감지여부 및 마스크 여부 등을 판단하게 되고 이어서 경보여부를 결정하는 기능을 수행한다. 여기에, 상기 복합 신호처리부(33)는 신호레벨 조정부(32) 및 마이크로웨이브 감도레벨 설정부(34)로부터 각각 세분화되어 출력된 이득조정 신호레벨과 감도 신호레벨을 기준으로 마이크로웨이브 센서모듈부(1)의 감지 신호와 비교 측정하여 알람 출력, 경보기(36) 작동 및 감도신호 표시를 제어하는 제어신호를 출력하는 기능을 수행한다. 상기 신호표시기(35), 경보기(36) 및 알람출력부(37)는 복합 신호처리부(33)의 제어신호에 따라 물체의 움직임 신호 레벨이 기설정된 감도 레벨 이상인 경우 알람을 출력하고, 경보음을 발생하고, 신호 레벨을 표시하는 기능을 수행하게 된다.
한편, 본 실시예에서는 상기 마이크로웨이브 센서모듈부(1)로부터 출력되는 신호를 차단물 검지회로부(2) 뿐만 아니라 복합 신호처리 회로부(3)에도 동시에 공급하여 병렬적인 신호처리가 이루어지고 있으므로 차단물 검지회로부(2)의 신호처리시간과 복합 신호처리 회로부(3)의 신호처리시간 사이에 갭을 없애기 위해 상기 차단물 검지회로부(2)의 출력단에 지연소자를 마련함으로써 복합 신호처리 회로부(3)의 신호처리시간과 동기시키는 것이 바람직할 것이다. 또한, 본 실시예에서는 병렬적인 신호처리가 이루어지고 있으나, 직렬적인 신호처리가 이루어질 수 있음은 주지의 사실이다. 즉, 상기 신호강도 필터링부(21)에서 저주파 전압이 설정값을 넘으면 마스크로 판단하고 그렇지 않으면 이동물체로 판단하여, 어느 한쪽의 신호처리만이 이루어지는 직렬적인 신호처리를 구현할 수도 있을 것이다(A).
상기 적외선 센서(4)는 가시광선의 적색광보다 길고 마이크로웨이브보다 짧은 파장, 즉 파장 0.75㎛∼1㎜의 복사선을 이용하여 물체를 움직임을 감지하는 통상의 구성으로 이루어져 있으므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
상기 이동물체 신호처리 회로부(5)는, 신호증폭 및 이득조정부(51), 신호레벨 조정부(52), 이동물체 신호처리부(53) 및 적외선 감도레벨 설정부(54)를 포함하여 구성되어 있다.
상기 신호증폭 및 이득조정부(51)는 적외선 센서(4)로부터 전송된 미약한 신호를 증폭하고, 증폭된 신호의 이득을 조정하는 기능을 수행하며, 복합 신호처리부(53)의 제어신호에 따라 신호증폭 및 이득 조정이 통제된다. 상기 신호레벨 조정부(52)는 신호증폭 및 이득조정부(51)로부터 출력된 이득 조정 신호 레벨을 재조정하는 기능을 수행한다. 상기 감도 신호레벨 조정부(52)는 움직이는 물체의 크기 및 거리에 따라 감도 신호 레벨를 조정하여 세분화하는 기능을 수행한다. 이 때, 상기 감도 레벨의 조정은 다단계로 세분화되며, 움직이는 물체의 크기 및 거리에 따라 감도 레벨의 세분화를 재조정할 수 있다. 상기 이동물체 신호처리부(53)는 복합 신호처리부(33)로 감지된 신호를 전달한다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 복합 감지기의 작용효과에 대해 설명한다.
설명에 앞서, 1. 차단물에 의한 마스킹 여부에 대해 제어하는 과정에 대해 먼저 기술하고, 2. 다음으로 마이크로웨이브와 적외선에 의한 이동물체 감지에 따른 제어 과정에 대해 설명하기로 한다.
1. 먼저, 차단물에 의한 마스킹 여부에 대해 제어하는 과정에 대해 설명하기로 한다.
상기 국부발진부에서 ㎓ 대역의 고주파를 발생하여 마이크로웨이브 센서모듈부(1)로부터 고주파를 발산시킨다. 이 때, 수직 및 수평각을 설정함으로써 수직단면이 타원 형상 또는 원 형상을 갖는 발산이 이루어진다. 이 상태에서 마스킹 여부 및 물체 여부를 실시간으로 감지하게 된다.
이 때, 범죄를 목적으로 마이크로웨이브가 투과하지 못하는 마스크를 복합 감지기 주변에 둘러쌀 경우에 발산된 고주파가 마스크에 반사되어 재입사가 이루어진다. 이는 도플러효과에 의한 것으로서, 입사된 고주파는 발산된 고주파와 합성되어 중간주파수단을 통과하여 최종적으로 마이크로웨이브 센서모듈부(1)에서 출력된다. 즉, 상기 마이크로웨이브 센서모듈부(1)는 최종단에서 저주파 전압을 출력시키게 된다.
이 저주파 전압은 비교적 근접거리에서 반사된 신호이므로 상대적으로 높은 전압값을 갖게 된다. 즉, 미리 설정된 전압값 이상일 경우에만 마스킹 여부를 판단과정을 진행하도록 상기 저주파 전압은 신호강도 필터링부(21)를 1차적으로 통과시킨다. 이 신호강도 필터링부(21)에서 입력된 신호가 미리 설정된 기준전압값보다 크지 않다고 판단하였을 경우에는 상기 마이크로웨이브 센서모듈부(1)의 고유한 기능을 계속 수행하거나 감지된 신호를 복합 신호처리 회로부(3)로 전달하는 기능을 수행한다. 한편, 신호강도 필터링부(21)에서 입력된 신호가 미리 설정된 기준전압값보다 크다고 판단하였을 경우에는 다음 과정으로 출력된 신호레벨을 조정한다. 이는 이후 프로세스에서 신호처리가 가능한 레벨로 조정하는 것이다. 이후 미약한 신호를 증폭한 다음, 증폭된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다.
이어서, 상기 차단물 신호처리부(25)는 디지털 신호로 변환된 신호를 입력받아 미리 세팅된 기준값과 비교가 이루어지게 되는데, 상기 미리 세팅된 기준값은 상기한 바와 같이 상한값과 하한값의 폭을 의미한다. 즉, 상한값과 하한값 사이에 상기한 디지털 신호로 변환된 값이 존재하지 않을 경우에는 마스크가 존재하는 것으로 판단하는 것이다. 이에 따라 차단물 경보 여부가 결정된다. 한편, 상기한 기준값 범주내에 설정시간 이상 출력되거나, 설정회수 이상 출력되었다고 판단하였을 경우에도 차단물 경보를 수행할 수 있다. 이 차단물 경보는 수치적인 값으로 표현되거나, 경보 또는 알람의 형태로 표현될 수도 있다.
한편, 상기한 과정에서 마이크로웨이브가 투과하지 못하는 물질의 반사신호 세기값에 대하여 민감도를 조절할 수 있는데, 이는 차단물 감도레벨 설정부(26)에서 이루어지게 된다. 이 차단물 감도레벨 설정부(26)의 레벨 제어에 따라 마스크 감지 감도가 변화되게 되며, 감도를 둔화시키거나 민감하게 조절할 수 있다. 즉, 상한값과 하한값의 영역을 좁히거나 넓혀서 이 영역에 존재하는 신호에 대응하여 경보처리를 수행할 수 있다.
한편, 상한값과 하한값 사이에 상기한 디지털 신호로 변환된 값이 존재할 경우에는 차단물 신호처리부(25)에서 복합 신호처리부(33)로 마스크 등의 차단물이 아님을 전달하게 된다. 이에 복합 신호처리부(33)에서는 입력되는 신호의 처리를 수행하여 움직이는 물체에 대한 정보를 판별한다.
이 때, 상기 마이크로웨이브 센서모듈부(1)로부터 출력되는 신호를 차단물 검지회로부(2) 뿐만 아니라 복합 신호처리 회로부(3)에도 동시에 공급하여 해당 물체에 대한 신호처리를 동시에 수행하게 된다. 즉, 상기 마이크로웨이브 센서모듈부(1)로부터 출력되는 신호는 신호증폭 및 이득조정부(31)에서 전송된 미약한 신호를 증폭하고, 증폭된 신호의 이득을 조정한다. 이 때, 신호증폭 및 이득 조정은 상기 마이크로웨이브 감도레벨 설정부(34)의 조절에 따라 복합 신호처리부(33)의 제어를 받아 통제되게 된다. 이후, 증폭 및 이득 조정된 신호는 이득 조정 신호 레벨이 재조정되고, 상기 복합 신호처리부(33)로 전달된다.
이에 상기 복합 신호처리부(33)는 신호레벨 조정부(32) 및 마이크로웨이브 감도레벨 설정부(34)로부터 각각 세분화되어 출력된 이득조정 신호레벨과 감도 신호레벨을 기준으로 마이크로웨이브 센서모듈부(1)의 감지 신호와 비교 측정하여 알람 출력, 경보기(36) 작동 및 감도신호 표시를 제어하는 제어신호를 각각 발생시킨다.
상기 제어신호에 대응하여 상기 신호표시기(35), 경보기(36) 및 알람출력부(37)는 물체의 움직임 신호 레벨이 기설정된 감도 레벨 이상인 경우 알람을 출력하고, 경보음을 발생하고, 신호 레벨을 표시하게 된다.
한편, 상기 마이크로웨이브 감도레벨 설정부(34)에서 움직이는 물체의 크기 및 거리에 따라 감도 신호 레벨을 조절할 수 있으며, 이 감도 레벨의 조정은 다단계로 세분화되며, 움직이는 물체의 크기 및 거리에 따라 감도 레벨의 세분화를 재조정할 수 있다.
상기한 제어는 마스크 여부 또는 물체 여부로 명확하게 구분한 일례이고, 상기한 차단물 검지회로부(2)와 복합 신호처리 회로부(3)의 결과값에 따라 다음 [표 1]와 같이 판단이 이루어질 수도 있다.
[표 1]
| 차단물 검지회로부(2) | 복합 신호처리 회로부(3) | 비고 | |
| 동작여부 | X | X | 안전 상태 |
| X | O | 이동물체로 판단 | |
| O | X | 마스크 차단물로 판단 | |
| O | O | 근접 이동물체로 판단 |
상기한 [표 1]에서와 같이, 차단물 검지회로부(2)와 복합 신호처리 회로부(3)가 모두 동작하지 않을 경우에는 이동물체 또는 마스크 차단물이 감지되지 않을 경우이므로 안전 상태라고 판단되며, 차단물 검지회로부(2)는 동작하지 않고 복합 신호처리 회로부(3)가 동작하는 경우에는 이동물체로 판단하여 이동물체의 크기 및 속도를 판단하며, 차단물 검지회로부(2)가 동작하고 복합 신호처리 회로부(3)는 동작하지 않을 경우에는 마스크 차단물로 판단하며, 차단물 검지회로부(2)와 복합 신호처리 회로부(3) 모두 동작하는 경우에는 근접한 이동물체라고 판단하여 이동물체의 크기 및 속도와 별도의 차폐시간 등을 파악하여 이동물체의 종류를 파악한다.
2. 한편, 마이크로웨이브와 적외선에 의한 이동물체 감지에 따른 제어 과정에 대해 설명하기로 한다.
설명에 앞서, 마이크로웨이브와 적외선에 대한 특징을 간단히 기술한다. 마이크로웨이브는 투과성향이 강하므로 일반 가정집이나 사무실에 설치할 경우에 해당 영역을 벗어나 감지가 이루어지는 경향이 있다. 적외선은 투과성향이 약해 일반 가정집이나 사무실에 설치할 경우에 해당 영역만을 감지하는 경향이 있다. 그러므로, 임의로 설정된 영역만을 감시하고자 할 경우에는 적외선으로부터 감지된 신호와 마이크로웨이브로부터 감지된 신호가 동시에 반응하게 된다.
상기 국부발진부에서 ㎓ 대역의 고주파를 발생하여 마이크로웨이브 센서모듈부(1)로부터 고주파를 발산시킨다. 이 때, 수직 및 수평각을 설정함으로써 수직단면이 타원 형상 또는 원 형상을 갖는 발산이 이루어진다. 이 상태에서 마스킹 여부 및 물체 여부를 실시간으로 감지하게 된다. 이와 동시에 적외선 센서(4)에서 파장 0.75㎛∼1㎜의 복사선을 이용하여 물체를 움직임을 감지한다.
상기 적외선 센서(4)가 이동물체를 감지하여 감지신호를 출력시키면, 이 감지신호는 신호증폭 및 이득조정부(51)에서 전송된 미약한 신호를 증폭하고, 증폭된 신호의 이득을 조정한다. 이 때, 신호증폭 및 이득 조정은 상기 적외선 감도레벨 설정부(54)의 조절에 따라 이동물체 신호처리부(53)의 제어를 받아 통제되게 된다. 이후, 증폭 및 이득 조정된 신호는 이득 조정 신호 레벨이 재조정되고, 상기 이동물체 신호처리부(53)로 전달된다.
이에 상기 이동물체 신호처리부(53)는 신호레벨 조정부(52) 및 적외선 감도레벨 설정부(54)로부터 각각 세분화되어 출력된 이득조정 신호레벨과 감도 신호레벨을 기준으로 감지제어신호를 발생시켜 상기 복합 신호처리부(33)로 전달한다. 이어서 상기 복합 신호처리부(33)는 차단물 신호처리부(25) 또는 신호레벨 조정부(32)로부터 출력된 신호와 상기 이동물체 신호처리부(53)로부터 출력된 신호를 비교 분석하여 이들 감지신호가 감시를 원하는 해당 영역에서 발생한 것인가를 판단하게 된다.
즉, 상기 복합 신호처리부(33)에 의해 처리되는 결과값에 따라 다음 [표 2]와 같이 판단이 이루어질 수도 있다.
[표 2]
| 이동물체 신호처리 회로부(5) | 복합 신호처리 회로부(3) | 비고 | |
| 동작여부 | O | O | 경보 |
| O | X | 이동물체 있으나 작은물체(소동물)로 판단, 안전상태 | |
| X | O | 감시영역 이외의 지역으로 판단, 경보하지 않음 | |
| X | X | 이동물체 없음 |
상기한 [표 2]에서와 같이, 이동물체 신호처리 회로부(5)와 복합 신호처리 회로부(3)가 모두 동작할 경우에는 해당 영역에 이동물체가 있는 것으로 판단하여 경보를 수행하고, 이동물체 신호처리 회로부(5)는 동작하고 복합 신호처리 회로부(3)는 동작하지 않을 경우에는 해당 영역에 이동물체가 있으나 작은 동물이나 그와비슷한 작은 물체이므로 안전상태 이다. 또한, 이동물체 신호처리 회로부(5)는 동작하지 않고 복합 신호처리 회로부(3)가 동작할 경우에는 마이크로웨이브에 의해 감시 영역 이외의 영역의 이동물체를 감지한 경우이므로 경보를 수행하지 않는다. 그리고, 이동물체 신호처리 회로부(5)와 복합 신호처리 회로부(3)가 모두 동작하지 않을 경우에는 이동물체가 감시 영역 뿐만 아니라 그 이외의 영역에 존재하지 않는 것으로 판단한다.
이와 같이 이동물체 감지에 따른 경보를 수행함에 있어, 임의로 설정된 영역만을 감시하고자 할 경우에는 적외선으로부터 감지된 신호와 마이크로웨이브로부터 감지된 신호가 동시에 반응하게 된다.
본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 많은 변형이 가능함은 명백할 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 복합 감지기는, 마이크로웨이브와 적외선의 단점을 보완하여 임의로 설정된 영역내에 존재하는 이동물체에 대해서 정확하게 판단하여 경보를 수행함과 아울러 침입을 목적으로 하는 물체의 크기 및 물체의 이동속도를 확인할 수 있을 뿐만 아니라, 마이크로웨이브 감지기의 차폐여부도 확인할 수 있어 더욱 신뢰성있는 보안시스템을 구축할 수 있다.
도 1은 본 발명의 복합 감지기의 개념도,
도 2는 본 발명의 복합 감지기의 제어회로블록도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 마이크로웨이브 센서모듈부
2 : 차단물 검지회로부
21 : 신호강도 필터링부 22 : 신호레벨 조정부
23 : 미약신호 증폭부 24 : 신호변환부
25 : 차단물 신호처리부 26 : 차단물 감도레벨 설정부
27 : 차단물 경보부
3 : 복합 신호처리 회로부
31 : 신호증폭 및 이득조정부 32 : 신호레벨 조정부
33 : 물체 신호처리부 34 : 마이크로웨이브 감도레벨 설정부
35 : 신호표시기 36 : 경보기
37 : 알람출력부
4 : 적외선 센서
5 : 이동물체 신호처리 회로부
51 : 신호증폭 및 이득조정부 52 : 신호레벨 조정부
53 : 이동물체 신호처리부 54 : 적외선 감도레벨 설정부
Claims (6)
- 방사된 마이크로웨이브 주파수 및 중간 주파수를 통해 물체의 존재를 감지하여 전압 레벨을 출력시키는 마이크로웨이브 센서모듈부;상기 전압 레벨을 체크하여 미리 설정된 상한값과 하한값 내에 속하는지의 여부를 비교 판단하여 상기 물체가 마스크상태인지를 판단하는 차단물 검지회로부;상기 마이크로웨이브 센서모듈부로부터 저주파 전압을 인가받거나 상기 차단물 검지회로부로부터 마스크 여부판정결과를 인가받아 물체의 체적을 파악하여 물체의 크기 및 이동속도를 파악함과 아울러 하기하는 이동물체 신호처리 회로부로부터 전달된 신호에 대응하여 상기 물체의 크기 및 이동속도 측정과 경보 여부를 결정하는 복합 신호처리 회로부;적외선 센서; 및상기 적외선 센서로부터 출력된 신호를 처리하는 이동물체 신호처리 회로부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브와 적외선을 이용한 복합 감지기.
- 제 1 항에 있어서, 상기 마이크로웨이브 센서모듈부는,고주파를 발생시키는 고주파발진부;상기 발진된 고주파를 증폭시키는 증폭부;상기 증폭된 고주파를 공중으로 전파하는 송신안테나;상기 마이크로웨이브 센서모듈부에 일체로 형성시켜 전파된 고주파 또는 물체에 부딪혀 반사된 고주파를 수신하는 수신안테나;물체에 부딪쳐 반사되는 신호와 전파되는 고주파를 합성하는 주파수합성부; 및상기 주파수합성부에서 합성된 주파수로부터 중간대역의 주파수로 변환시켜 신호를 출력하는 중간주파수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브와 적외선을 이용한 복합 감지기.
- 제 1 항에 있어서, 상기 차단물 검지회로부는,저항을 이용하여 전압 레벨을 산출하고, 상기 전압 레벨이 설정전압 이상일 경우에는 허용하고 설정전압 이하일 경우에는 차단하는 신호강도 필터링부;상기 신호강도 필터링부로부터 출력된 신호의 레벨을 이후 처리가능한 레벨로 조정하는 신호레벨 조정부;상기 신호레벨 조정부로부터 출력된 신호를 증폭하는 미약신호 증폭부;상기 미약신호 증폭부로부터 출력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 신호변환부;상기 디지털로 변환된 신호값이 미리 설정된 상한값과 하한값 내에 속하는지의 여부를 비교 판단하는 차단물 신호처리부; 및상기 디지털로 변환된 신호값을 표시하거나, 상기 디지털로 변환된 신호값이 상한값과 하한값 내에 있지 않을 경우에 경보하는 표시부 및 경보부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브와 적외선을 이용한 복합 감지기.
- 제 3 항에 있어서, 상기 상한값과 하한값의 폭 설정을 조절할 수 있도록 상기 차단물 신호처리부에 차단물 감도레벨 설정부를 더 접속하여 이루어진 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브와 적외선을 이용한 복합 감지기.
- 제 1 항에 있어서, 상기 복합 신호처리 회로부는,상기 마이크로웨이브 센서모듈부 또는 차단물 검지회로부로부터 전송된 미약한 신호를 증폭하고, 증폭된 신호의 이득을 조정하며, 하기하는 물체 신호처리부의 제어신호에 따라 신호증폭 및 이득 조정이 제어되는 신호증폭 및 이득조정부;상기 신호증폭 및 이득조정부로부터 출력된 이득 조정 신호 레벨을 재조정하는 신호레벨 조정부;상기 움직이는 물체의 크기 및 거리에 따라 감도 신호 레벨를 조정하여 세분화하는 마이크로웨이브 감도레벨 조정부;상기 신호레벨 조정부 및 마이크로 감도레벨 조정부로부터 각각 세분화되어 출력된 이득조정 신호레벨과 감도 신호레벨을 기준으로 마이크로웨이브 센서모듈부의 감지 신호와 비교 측정하여 알람 출력, 경보기 작동 및 감도신호 표시를 제어하는 제어신호를 출력함과 아울러 상기 이동물체 신호처리 회로부로부터 전달된 신호에 대응하여 상기 제어신호의 출력여부를 결정하는 물체 신호처리부; 및상기 물체 신호처리부의 제어신호에 따라 물체의 움직임 신호 레벨이 기설정된 감도 레벨 이상인 경우 알람을 출력하고, 경보음을 발생하고, 신호 레벨을 표시하는 신호표시기, 경보기 및 알람출력부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브와 적외선을 이용한 복합 감지기.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 이동물체 신호처리 회로부는,상기 적외선 센서로부터 전송된 미약한 신호를 증폭하고, 증폭된 신호의 이득을 조정하며, 하기하는 이동물체 신호처리부의 제어신호에 따라 신호증폭 및 이득 조정이 제어되는 신호증폭 및 이득조정부;상기 신호증폭 및 이득조정부로부터 출력된 이득 조정 신호 레벨을 재조정하는 신호레벨 조정부;상기 움직이는 물체의 감도 신호 레벨를 조정하여 세분화하는 적외선 감도레벨 조정부; 및상기 신호레벨 조정부 및 적외선 감도레벨 조정부로부터 각각 세분화되어 출력된 신호를 상기 복합 신호처리 회로부로 전달하는 이동물체 신호처리부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브와 적외선을 이용한 복합 감지기.
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2003
- 2003-12-24 KR KR1020030096381A patent/KR20050064790A/ko not_active Application Discontinuation
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