KR20110086210A - 3차원 음원 위치 측정을 이용한 침입 감지 시스템 및 그 방법 - Google Patents

3차원 음원 위치 측정을 이용한 침입 감지 시스템 및 그 방법 Download PDF

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KR20110086210A
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Abstract

3차원 음원 위치 측정을 이용한 침입 감지 시스템 및 그 방법이 개시된다.
본 발명에 의한 3차원 음원 위치 측정을 이용한 침입 감지 시스템은, 경비 구역에서 비인가자에 의한 파손 음향이 발생하는 경우, 상기 파손 음향의 음원 위치를 측정하기 위하여, 서로 다른 3차원의 위치에 배치되는 복수 개의 마이크로 구성되는 마이크부; 상기 복수 개의 마이크에 수신되는 상기 파손 음향의 도착 시간 차이(TDOA:Time Difference of Arrival)를 측정하여 상기 파손 음향의 3차원의 음원 위치를 연산하는 음원 위치 측정부; 상기 음원 위치 측정부에서 연산된 상기 음원 위치가 상기 경비 구역 이내인지의 여부를 판단하여 침입 경보를 발생하는 침입 판단부; 상기 경비 구역에 비인가자가 침입한 것으로 판단되는 경우 관제 센터 또는 미리 지정된 제3자에게 통보하는 제어부; 및 상기 경비 구역의 3차원의 형상 및 크기를 저장하는 데이터베이스를 포함한다.
본 발명에 의하면 비인가자가 침입하기 위하여 출입문, 창문, 유리, 벽 등을 파손할 때 발생되는 파손 음향의 3차원의 음원 위치를 정확하게 감지할 수 있어, 종래의 물리적인 침입감지기보다 침입을 조기에 감지할 수가 있어 침입 피해를 줄일 수 있으며, 비컨 신호 발생기를 이용하여 경비 구역의 크기 및 형상을 쉽게 측정할 수 있는 효과가 있다.

Description

3차원 음원 위치 측정을 이용한 침입 감지 시스템 및 그 방법{System and Method for intrusion perception using 3-Dimensional sound source position measurement}
본 발명은 침입 감지 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 특히 3차원 음원 위치 측정을 이용한 침입 감지 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
현재까지 침입을 감지하는 감지기에는 열선 감지기, 적외선 감지기, 자석 감지기 및 진동 감지기 등이 주류를 이루어 왔다. 최근에 침입을 감지하는 감지기에는 영상 감지기도 도입되고 있다.
그러나, 이와 같은 기존의 감지기는 비인가자가 경비 구역으로 침입한 후에 침입을 감지할 수가 있어, 침입 후 신속한 범행을 하고 도주하는 경우에는 침입 피해를 막기 어렵다.
또한, 자석 감지기는 자석과 자석에 감응하는 스위치를 창문, 출입문에 설치하여 창문, 출입문이 열리는 것을 감지함으로써 침입을 감지한다. 그러나, 바람에 의하여 출입문 또는 창문이 흔들리면 오보(false alarm)가 발생할 수도 있고, 자석 감지기는 그 작동 원리가 단순하여 제 3자에 의하여 인위적으로 무력화되기 쉽다.
적외선 감지기는 경비 구역의 외각 일측에서 적외선을 발사하고 타측에서 적외선을 수신하는데 비인가자가 지나가면 적외선이 순간적으로 차단되어 침입이 감지되는 원리를 사용한다. 그러나, 그 원리가 단순하여 나뭇잎 등에 의한 외부 요인에 의해 적외선이 차단되어 오보가 발생하거나, 쥐, 고양이 등의 소(小) 동물에 의한 오보가 자주 발생하고, 제 3자에 의한 인위적인 무력화도 종종 발생하고 있는 등 자석 감지기와 적외선 감지기는 원리가 단순하므로 센서의 오보나 무력화가 문제가 되어 왔다.
한편, 열선 감지기는 비인가자가 침투하여 움직이면 인체와 주위의 온도 차이를 검출하여 침입을 감지하는데 감지 영역 내부에 열원체가 존재하는 경우 비인가자로 잘못 인지하여 오보를 발생시키는 문제점이 있었다. 또 제3자에 의하여 인체의 열을 차단하는 수단으로 침입을 하면 무감지가 될 수도 있다.
영상 감지기는 비인가자를 영상 인식 기술로 감지하는 원리를 사용하므로, 어두워지면 감기가 안되며, 조명을 해도 멀어지면 감지가 되지 않는 문제점이 있다. 그리고 어두운 상황에서는 외부 불빛, 조명 등에 의한 오보가 증가하는 문제가 있다.
또한, 영상감지기를 경비구역 외부에 설치하면, 비인가자와 비인가자가 아닌 사람의 구분이 애매하여 오보가 너무 많고, 영상 감지기를 내부에 설치하면 비인가자와 이동하는 물체(로봇청소기, 고양이, 개, 쥐 등의 소 동물 등)의 판별(Discrimination)이 어려워 오보가 발생하므로 이에 대한 근본적인 대책이 필요한 실정이다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 첫 번째 과제는 비인가자의 침입에 의해 발생되는 음파를 3차원으로 배치된 복수 개의 마이크로 수신하여 각 마이크에 도착하는 음파의 도착시간차이를 측정함으로써 음원의 방향과 거리를 정확하게 연산하는 3차원 음원 위치 측정을 이용한 침입 감지 시스템을 제공하는 것이다.
한편, 본 발명이 해결하고자 하는 두 번째 과제는 상기 음원의 3차원의 위치가 경비 구역인지의 여부를 판별하기 위하여, 미리 저장된 경비구역의 3차원 크기와 음원의 3차원의 위치를 비교하여 비인가자의 침입을 감지하는 3차원 음원 위치 측정을 이용한 침입 감지 방법을 제공하는 것이다.
상기 첫 번째 과제를 해결하기 위하여 본 발명은,
경비 구역에서 비인가자에 의한 파손 음향이 발생하는 경우, 상기 파손 음향의 음원 위치를 측정하기 위하여, 서로 다른 3차원의 위치에 배치되는 복수 개의 마이크로 구성되는 마이크부; 상기 복수 개의 마이크에 수신되는 상기 파손 음향의 도착 시간 차이(TDOA:Time Difference of Arrival)를 측정하여 상기 파손 음향의 3차원의 음원 위치를 연산하는 음원 위치 측정부; 상기 음원 위치 측정부에서 연산된 상기 음원 위치가 상기 경비 구역 이내인지의 여부를 판단하여 침입 경보를 발생하는 침입 판단부; 상기 경비 구역에 비인가자가 침입한 것으로 판단되는 경우 관제 센터 또는 미리 지정된 제3자에게 통보하는 제어부; 및 상기 경비 구역의 3차원의 형상 및 크기를 저장하는 데이터베이스를 포함하는 3차원 음원 위치 측정을 이용한 침입 감지 시스템을 제공한다.
여기서, 상기 경비 구역의 형상 및 크기는 상기 경비 구역의 각 모서리에서 경비 구역 설정용 비컨 신호 발생기를 이용하여 비컨 신호를 송출하고, 상기 비컨 신호의 도착 시간 차이에 따라 상기 비컨 신호의 송출 위치를 연산함으로써 상기 경비 구역의 3차원의 형상 및 크기를 측정할 수 있다.
그리고, 상기 음원 위치 측정부는 상기 비컨 신호의 송출 시간을 전송하는 무선 송신 모듈을 포함하고, 상기 비컨 신호는 프리앰블(preamble) 신호 및 동기 신호를 포함할 수 있다.
한편, 상기 복수 개의 마이크는 상기 경비 구역의 특정 영역 내에 3차원의 서로 다른 위치에 복수 개로 설치되거나, 상기 경비 구역에 분산 설치될 수 있다.
아울러, 상기 침입 감지 시스템은 상기 음원 위치 측정부에서 수신한 파손 음향을 증폭하는 프로그래머블 이득 제어기(Programmable Gain Controller:PGC)를 더 포함하되, 상기 프로그래머블 이득 제어기는 상기 음원 위치 측정부에 입력되는 파손 음향의 음파 레벨에 따라 상기 파손 음향의 증폭도를 조절할 수 있다.
여기서, 상기 프로그래머블 이득 제어기는 상기 음원 위치 측정부에 입력되는 파손 음향의 음파 레벨이 미리 정해진 기준값보다 크면 상기 파손 음향의 증폭도를 감소시키고, 상기 파손 음향의 음파 레벨이 미리 정해진 기준값보다 작으면 상기 파손 음향의 증폭도를 증가시킬 수 있다.
또한, 상기 데이터베이스는 상기 경비 구역의 위치에 따른 파손 음향의 최대 음파 레벨을 미리 저장하되, 상기 파손 음향의 최대 음파 레벨 이상의 파손 음향이 발생하면, 상기 침입 판단부에서 침입 경보를 발생하고, 상기 파손 음향의 최대 음파 레벨 미만의 파손 음향이 발생하면 상기 데이터베이스에 저장된 파형과 상기 파손 음향의 파형을 비교하여 상기 침입 판단부에서 침입 경보를 발생할 수 있다.
한편, 상기 침입 감지 시스템은 상기 경비 구역의 특정 위치에 배치되어 주기적으로 점검용 비컨 신호를 송출하는 고정 스피커를 더 구비하고, 상기 마이크부에서 수신하는 상기 점검용 비컨 신호의 음파 레벨 및 상기 음원 위치 측정부에서 연산하는 상기 고정 스피커의 위치가 상기 데이터베이스에 저장된 데이터와 다를 경우 관제 센터 또는 미리 지정된 제3자에게 복구 신호를 전송할 수 있다.
아울러, 상기 데이터베이스는 경비 무시 영역 또는 경비 강화 영역에 대한 정보를 더 저장할 수 있다.
그리고, 상기 경비 무시 영역 또는 경비 강화 영역은 관리자에 의해 설정 또는 해제를 수행할 수 있다.
또한, 상기 침입 판단부는 상기 파손 음향이 발생한 3차원의 음원 위치를 상기 경비 구역의 3차원 크기와 비교하여 상기 파손 음향의 발생 위치가 상기 경비 구역 이내이고, 상기 파손 음향이 상기 경비 무시 영역에서 발생한 것이 아니면 침입 경보를 발생할 수 있다.
한편, 상기 침입 판단부는 상기 경비 구역의 외벽의 동일한 지점에서 동일한 파손 음향이 반복하여 발생하고, 상기 동일한 파손 음향이 상기 경비 무시 영역에서 발생한 것이 아니면 침입 경보를 발생할 수 있다.
여기서, 상기 데이터베이스는 특정 시간대의 차량 음향 데이터를 더 저장하되, 상기 특정 시간대에 상기 차량 음향 데이터와 유사한 음향이 발생하면 상기 침입 판단부에서 침입 예보 경보를 발생하고, 상기 침입 예보 경보 및 상기 차량 음향을 관제 센터에 전송할 수 있다.
아울러, 상기 마이크부는 상기 파손 음향이 발생한 방향에 대한 지향성을 가지는 빔 포밍 마이크로폰(Beam Forming Microphone)모드로 동작시켜 상기 파손 음향을 수신할 수 있다.
또한, 상기 데이터베이스는 상기 마이크부에 수신되는 음향 데이터를 일정 주기 단위로 저장하되, 상기 침입 판단부에 의해 침입 상황이 발생한 것으로 판단되면, 상기 데이터베이스에 저장된 가장 최근의 음향 데이터를 상기 관제 센터 또는 미리 지정된 제3자에게 전송할 수 있다.
그리고, 상기 침입 판단부는 상기 파손 음향이 상기 경비 구역의 복수 개의 위치에서 발생하는 경우, 상기 파손 음향을 무시할 수 있다.
상기 두 번째 과제를 해결하기 위하여 본 발명은,
(a) 관리자에 의해 특정의 경비 구역 설정용 비컨 신호 발생기를 이용하여 경비 구역에 경비 구역 설정용 비컨 음파와 비컨 전파를 동시에 발사하는 단계; (b) 상기 경비 구역에 3차원으로 배치되는 복수 개의 마이크에 도착되는 상기 비컨 음파와 상기 경비 구역에 배치되는 비컨 수신부에 도착되는 상기 비컨 전파의 도착 시간 차이에 따라 음원 위치 측정부에서 상기 경비 구역의 3차원의 크기 및 형상을 결정하는 단계; (c) 상기 경비 구역의 3차원의 크기 및 형상을 데이터베이스에 저장하는 단계; (d) 상기 경비 구역에서 비인가자의 침입에 의해 파손 음향이 발생하는 경우, 상기 파손 음향이 상기 복수 개의 마이크에 도착하는 도착 시간 차이에 의해 상기 파손 음향의 3차원의 음원 위치를 연산하는 단계; (e) 음원 위치 측정부에서 상기 파손 음향의 3차원의 음원 위치가 상기 데이터베이스에 저장된 상기 경비 구역에서 발생한 것인지의 여부를 판단하고, 상기 파손 음향이 상기 경비 구역에서 발생한 경우 관제 센터 또는 미리 지정된 제3자에게 통보하는 단계를 포함하는 3차원 음원 위치 측정을 이용한 침입 감지 방법을 제공한다.
여기서, 상기 비컨 전파는 프리앰블(preamble) 신호 및 동기 신호를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 (b) 단계는 상기 복수 개의 마이크를 상기 경비 구역의 특정 영역 내에 3차원의 서로 다른 위치에 복수 개를 배치하거나, 상기 경비 구역에 분산 설치하는 단계를 포함할 수 있다.
한편, 상기 (d) 단계는 상기 마이크부에 수신된 파손 음향을 프로그래머블 이득 제어기에 의해 증폭하는 단계를 포함할 수 있다.
아울러, 상기 프로그래머블 이득 제어기에 의해 증폭하는 단계는 상기 음원 위치 측정부에 입력되는 파손 음향의 음파 레벨이 미리 정해진 기준값보다 크면 상기 파손 음향의 증폭도를 감소시키고, 상기 파손 음향의 음파 레벨이 미리 정해진 기준값보다 작으면 상기 파손 음향의 증폭도를 증가시킬 수 있다.
또한, 상기 (c) 단계는 상기 경비 구역의 위치에 따른 파손 음향의 최대 음파 레벨 값을 미리 저장하는 단계를 포함하고, 상기 (d) 단계는 상기 경비 구역의 특정의 위치에 파손 음향의 최대 음파 레벨 값 이상의 파손 음향이 발생하면 침입 경보를 발생하는 단계; 및 상기 파손 음향의 최대 음파 레벨 값 미만의 파손 음향이 발생하면 상기 데이터베이스에 저장된 파형과 상기 파손 음향의 파형을 비교하여 침입 경보를 발생하는 단계를 포함할 수 있다.
한편, 상기 (e) 단계는 상기 경비 구역의 특정 위치에 배치되어 주기적으로 점검용 비컨 신호를 송출하는 고정 스피커를 구비하는 단계; 상기 마이크부에서 수신하는 상기 점검용 비컨 신호의 음파 레벨 및 상기 음원 위치 측정부에서 연산되는 상기 고정 스피커의 위치를 상기 데이터베이스에 저장하는 단계; 및 상기 마이크부에서 수신한 상기 점검용 비컨 신호의 음파 레벨 또는 상기 음원 위치 측정부에서 연산되는 상기 고정 스피커의 위치가 상기 데이터베이스에 저장된 데이터와 다른 경우 상기 관제 센터 또는 미리 지정된 제3자에게 복구 신호를 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 데이터베이스는 경비 무시 영역 또는 경비 강화 영역을 더 저장하고, 상기 경비 무시 영역 또는 경비 강화 영역은 관리자에 의해 설정 또는 해제를 수행할 수 있다.
또한, 상기 (e) 단계는 상기 경비 구역의 외벽의 동일한 지점에서 동일한 파손 음향이 반복하여 발생하고, 상기 동일한 파손 음향이 상기 경비 무시 영역에서 발생한 것이 아니면 침입 경보를 발생할 수 있다.
그리고, 상기 (e) 단계는 상기 파손 음향이 발생한 3차원의 음원 위치를 상기 경비 구역의 3차원 크기와 비교하여, 상기 파손 음향의 음원 위치가 상기 경비 구역 이내이고, 상기 파손 음향이 상기 경비 무시 영역에서 발생한 것이 아니면 침입 경보를 발생하는 단계를 포함할 수 있다.
한편, 상기 파손 음향은 차량 음향을 포함하고, 상기 데이터베이스는 특정 시간대의 차량 음향 데이터를 더 저장하되, 상기 (e) 단계는 상기 특정 시간대에 상기 차량 음향 데이터와 유사한 음향이 발생하면, 상기 침입 판단부에서 침입 예보 경보를 발생하고, 상기 침입 예보 경보를 상기 관제 센터 또는 미리 지정된 제3자에게 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
아울러, 상기 (d) 단계는 상기 복수 개의 마이크를 상기 파손 음향이 발생한 방향에 대한 지향성을 가지는 빔 포밍 마이크로폰(Beam Forming Microphone)모드로 동작시켜 상기 파손 음향을 수신하는 단계; 및 상기 수신된 파손 음향을 압축하여 상기 관제 센터 또는 미리 지정된 제3자에게 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 (e) 단계는 상기 마이크부에 수신되는 파손 음향을 미리 설정된 주기에 따라 압축하여 저장하는 단계; 및 상기 음원 위치 측정부에 의해 침입 상황이 발생한 것으로 판단되는 경우, 가장 최근의 압축된 파손 음향을 상기 관제 센터 또는 미리 지정된 제3자에게 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 (e) 단계는 상기 파손 음향이 상기 경비 구역의 복수 개의 위치에서 발생하는 경우, 상기 파손 음향을 무시하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면 비인가자가 경비구역에 침입하기 전에 경비구역의 출입문, 유리, 외벽 등을 파손하는 파손 음향을 3차원으로 배치된 복수 개의 마이크에 의해 수신함으로써 파손 음향의 음원 위치를 정확하게 연산하고, 상기 연산된 파손 음향의 3차원의 음원 위치와 메모리에 저장된 경비구역의 3차원 크기 정보를 비교하여 침입으로 판별되는 경우 침입경보를 전송하기 때문에 비인가자가 경비구역 내로 침입하기 전에 침입 경보를 전송할 수 있어 침입을 조기감지할 수 있고, 비인가자가 침입하는 과정에서 발생하는 파손 음향을 직접 청취하여 침입 여부를 확인할 수 있으므로 불필요한 경비원의 출동을 막을 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 음원 위치 측정을 이용한 침입 감지 시스템의 개략도를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 음원 위치 측정을 이용한 침입 감지 시스템의 상세도를 도시한 것이다.
도 3은 도 2의 음원 위치 측정부(250)의 상세도를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 3차원 음원 위치 측정을 이용한 침입 감지 시스템의 데이터베이스(290)를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 음원 위치 측정을 이용한 침입 감지 방법의 흐름도를 도시한 것이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈", "블록" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 음원 위치 측정을 이용한 침입 감지 시스템의 개략도를 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 음원 위치 측정을 이용한 침입 감지 시스템의 경비 구역(100)의 3차원의 서로 다른 위치에 복수 개의 마이크(110)가 설치된다.
여기서, 상기 복수 개의 마이크로폰을 총칭하여 마이크부(미도시)라 칭하기로 한다.
이 때, 상기 마이크(110)는 경비 구역(100)의 서로 다른 위치에 분산 설치될 수 있고, 경비 구역(100)의 한 곳에 3차원으로 배치될 수 있다.
한편, 상기 마이크(110)는 이론상으로 4개 이상이 배치되면 음원의 위치를 측정할 수 있으나, 정확한 음원 위치를 측정하기 위해서는 실질적으로 4개 내지 6개 이하의 마이크(110)가 필요하다.
그리고, 상기 경비 구역(100)은 침입 감지 시스템을 적용할 영역에 해당되는데 최초의 관리자의 조작에 의하여 경비 구역이 설정된다.
즉, 관리자에 의해 경비대상이 되는 경비 구역(100)의 크기를 데이터베이스에 입력해야 하는데, 경비 구역(100)의 크기를 측정하는 방법으로는 경비 구역의 설계 도면을 참조하여 필요한 정보를 입력할 수 있고, 실제로 줄자 등의 측정 도구를 이용하여 측정할 수 있다.
또한, 경비 구역(100)의 각 모서리에서 경비 구역 설정용 비컨 신호 발생기에 의해 비컨 음향과 전파를 발사하고, 마이크(110)에 각각에 도착하는 비컨 음향의 도착 시간과 전파의 도착 시간의 차이(TDOA)를 측정하여 비컨 신호 발생기와 각 마이크(110) 간의 거리를 연산할 수 있고, 이를 기반으로 경비 구역의 크기를 측정할 수 있다.
이와 같은 방법으로, 모든 모서리까지의 거리를 측정하면 경비 구역(100)의 크기와 형상 정보가 자동으로 데이터베이스에 저장된다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 음원 위치 측정을 이용한 침입 감지 시스템의 상세도를 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 3차원 음원 위치 측정을 이용한 침입 감지 시스템은 경비 구역 설정용 비컨 신호 발생기(210), 비컨 수신부(211), 마이크부(220), 프로그래머블 이득 제어기(Programmable Gain Controller:PGC)(230), 아날로그 디지털 컨버터(Analog Digital Converter:ADC)(240), 음원 위치 측정부(250), 침입 판단부(260), 음향 저장부(261), 음향 전송부(262), 제어부(270), 관제 센터(280), 데이터베이스(290) 및 고정 스피커(299)를 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 경비 구역 설정용 비컨 신호 발생기(210)는 관리자에 의해 경비대상이 되는 경비 구역(100)의 각 모서리에서 경비 구역 설정용 비컨 신호를 송출하며, 상기 마이크부(220)와 비컨 수신부(211)에서 상기 경비 구역 설정용 비컨 음향과 전파를 수신한다. 즉, 상기 비컨 신호는 비컨 음향과 비컨 전파를 포함하는 개념이다.
그러면, 이를 기반으로 경비 대상이 되는 경비 구역(100)의 크기가 자동으로 측정되어 데이터베이스(290)에 저장된다.
이때, 경비 구역 설정용 비컨 신호 발생기(210)는 무선 송신기를 포함하며, 비컨 신호의 송출 시간에 대한 정보를 비컨 수신부(211)에 전송하고, 음원 위치 측정부(250)는 비컨 전파의 송출 시각과 비컨 음향의 수신 시각을 비교함으로써 모서리에서 마이크까지의 거리를 연산할 수 있다.
만약, 모든 모서리에서 비컨 신호를 차례대로 발사하면 모든 모서리에서 마이크까지의 거리가 자동으로 측정되어 데이터베이스에 저장된다.
한편, 정밀한 거리 측정을 위하여 경비 구역 설정용 비컨 신호는 프리 앰블 신호 및 동기 신호를 포함할 수 있다.
경비 구역 설정에 있어 프리 앰블 신호를 이용하는 이유는 경비 구역 설정용 비컨 신호가 경비 구역에 송출될 때 벽을 포함한 외부 물체에 의해 반사가 일어나고, 반사에 의해 늦게 도달하는 비컨 신호의 일부에 의해 간섭효과가 발생하게 되므로, 비컨 신호 중 가장 먼저 도달하는 비컨 신호 중 프리 앰블 신호만 위치 측정에 이용한다면 정확한 위치 측정을 수행할 수 있다.
즉, 경비 구역 설정용 비컨 신호 발생기(210)의 무선 송신기는 비컨 신호를 송출하는 시간을 무선으로 비컨수신부(211)에 전송하고, 아울러 마이크부(220)에 도달하는 비컨 음향의 도착 시간을 알 수 있으며, 상기 비컨 신호와 비컨 음향의 시간차에 대한 정보는 거리 차이에 비례하기 때문에 마이크에서 비컨 신호가 송출되는 위치까지의 거리를 정확하게 파악할 수 있다.
비컨 신호가 상기 마이크부(220)의 각 마이크(221)에 도착하는데 걸린 시간이 t초라 하면, 비컨 신호가 송출된 위치와 각 마이크(221)와의 거리는 아래의 수학식 1에 의해 간단하게 연산된다,
Figure pat00001
상기 수학식 1에서, d는 경비 구역 설정용 비컨 신호 발생기와 각 마이크(221) 사이의 거리를 의미하고, t는 비컨 신호가 상기 각 마이크(221)에 도착하는데 걸린 시간을 의미한다.
한편, 본 발명에 따른 3차원 음원 위치 측정을 이용한 침입 감지 시스템은 경비 구역의 특정 위치에 배치되어 주기적으로 점검용 비컨 음향을 송출하는 고정 스피커(299)를 더 구비할 수 있고, 이를 통하여 본 발명에 따른 3차원 음원 측정을 이용한 침입 감지 시스템의 자가 진단을 주기적으로 수행할 수 있다.
상기 고정 스피커(299)는 사용자 또는 시스템 관리자에 의해 미리 정해진 주기에 따라 점검용 비컨 음향을 송출한다.
특히, 고정 스피커(299)는 초음파 대역의 점검용 비컨 음향을 송출할 수 있으며, 평소의 점검용 비컨 음향의 음파 레벨을 데이터베이스(290)에 저장할 수 있다.
그리고, 상기 점검용 비컨 신호에 기반하여 음원 위치 측정부(250)에서 연산되는 상기 고정 스피커(299)의 위치를 상기 데이터베이스(290)에 저장할 수 있다.
만약, 특정 시간대에 마이크부(220)에서 수신한 상기 점검용 비컨 신호의 음향 레벨 또는 상기 음원 위치 측정부(250)에서 연산되는 상기 고정 스피커(299)의 위치가 데이터베이스(290)에 저장된 데이터와 다를 경우, 이는 마이크부(220), PGC(230), ADC(240), 음원 위치 측정부(250), 침입 판단부(260), 제어부(270), 또는 데이터베이스(290)에 문제가 발생한 것이라 볼 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 3차원 음원 측정을 이용한 침입 감지 시스템의 자가 진단은 주기적으로 수행될 수 있다.
한편, 마이크부(220)에서 수신한 상기 점검용 비컨 음향의 음파 레벨 또는 상기 음원 위치 측정부(250)에서 연산되는 고정 스피커의 위치가 상기 데이터베이스(290)에 저장된 데이터와 다를 경우 상기 제어부(270)에서 상기 관제 센터(280)에 기기 이상 경보를 전송할 수 있다.
본 발명에 따른 마이크부(220)를 구성하는 마이크(221)는 4개 이상으로 각각의 서로 다른 3차원 위치에 배치되어야 하며, 각 마이크(221) 간의 간격이 떨어질수록 측정 오차가 적어진다.
한편, 마이크부(220)를 구성하는 마이크(221) 각각은 본 발명의 경비구역(100)에 3차원으로 분산하여 설치되거나, 경비 구역의 한쪽 모서리 또는 한 곳에 3차원으로 설치될 수 있다.
그리고, 마이크부(220)에 수신되는 파손 음향이 자체적으로 증폭 없이 또는 증폭후 PGC(230)로 전송된다.
그 다음, 파손 음향은 ADC(240)를 통과하면서 디지털 신호가 되고, PGC(230)는 각 마이크(221)에 수신된 파손 음향을 ADC(240)의 입력에 필요한 레벨로 증폭한다.
그러면, 음원 위치 수신부(250)는 상기 디지털 신호로 변환된 파손 음원을 기반으로 음원 위치 측정을 수행하고, 침입 판단부(260)는 이를 기반으로 제3자의 침입이 발생하였는지의 여부를 판단한다.
만약, 침입 판단부(260)가 제3자의 침입이 발생하였다고 판단한 경우, 제어부는 관제 센터에 이를 통보하고 ADC(240)에 파손 음향을 음향 저장부(261)로 전송하도록 한다.
음향 저장부(261)는 상기 ADC(240)에서 디지털 신호로 변환된 파손 음향을 압축하고, 상기 압축된 파손 음향을 일정 시간 단위로 저장할 수 있으며, 일반적으로 파손 음향의 저장 시간은 1분 내지 3분 정도로 설정할 수 있고, 이는 실시 태양 및 설계 형태에 따라 다양하게 변경할 수 있음은 물론이다.
그리고, 음향 저장부(261)는 ADC(240)에서 입력된 음향정보를 DSP 처리하고, 제어부의 요청이 있으면(270) 파손 음향 신호를 음향 전송부(262)를 통하여 관제 센터(280)에 전달하도록 한다.
한편, 음향 저장부(261)는 상기 일정시간분의 디지털 음향을 압축하여 저장하는데, FIFO(First Input First Output) 방식으로 가장 먼저 저장된 데이터를 가장 먼저 삭제하는 형식으로 가장 최근의 음향만을 저장한다.
한편, 본 발명에 따른 침입 감지 시스템에서 마이크부(220)는 파손 음향의 음원 발생 위치에 대하여 지향성을 가지는 빔 포밍 마이크로폰(Beam Forming microphone) 기능을 더 구비하고, 상기 경비 구역에 파손 음향이 발생하는 경우 빔 포밍 마이크로폰에 의해 고감도 저잡음으로 파손 음향을 수신하여, 파손 음원을 음향 저장부(261)에서 압축하여 저장하고, 음향 전송부(262)를 경유하여 관제 센터 또는 특정한 곳(경비실, 휴대폰 등)으로 전송할 수 있다.
그러면, 관제 센터(280)는 상기 침입 판단부(260)에 의해 침입이 발생한 곳의 위치 정보 및 침입이 발생한 곳의 실제 파손 음향을 청취할 수 있게 되어 정확한 상황 판단을 수행할 수 있다.
침입 판단부(260)는 침입 판별 모듈(미도시) 및 침입 감시 메모리(미도시)를 포함할 수 있으며, 침입 판단부(260)는 음원 위치 측정부(250)에서 연산한 음원의 3차원 위치와 경비 구역의 3차원 크기를 비교하여, 상기 파손 음향이 발생한 음원 위치가 상기 경비 구역 이내이거나, 경비 구역의 경계면(출입문, 창문, 유리, 벽, 천장, 바닥 등) 또는 경비 구역과 인접한 곳인 경우 침입 경보를 전송한다.
침입 판단부(260)는 음원 위치 측정부(250)에서 연산된 위치 정보와 침입 감시 메모리(미도시)에 저장되어 있는 경비 구역의 3차원 크기, 중요 경비 영역, 무시 경비 영역의 정보를 비교하여 침입 여부를 판단할 수 있고, 데이터베이스(290)를 더 구비하여 침입 여부를 판단할 수 있다.
아울러, 침입 판단부(260)는 음원 위치 측정부(250)에서 연산된 파손 음향이 발생한 음원의 3차원 위치가 복수 개인 경우, 이를 무시할 수 있다.
즉, 천둥 소리의 경우에는 다양한 곳의 창문, 벽면 등에서 파손 음향이 발생할 수 있기 때문에 이와 같은 파손 음향을 침입 판단부(260)에서 침입으로 간주하지 않도록 하기 위함이다.
도 3은 도 2의 음원 위치 측정부(250)의 상세도를 도시한 것이다.
도 3에 도시된 마이크부(220)를 구성하는 복수 개의 마이크(221)는 파손 음향의 음원 위치를 정확하게 파악하기 위해서 그 갯수가 적어도 4개 이상 구비될 필요가 있으며, 마이크의 배치가 3차원적으로 구성되어야 하며, 각 마이크 간의 간격이 멀어질수록 음원 위치 측정의 오차가 적어진다.
이를 위하여, 본 발명의 마이크(221)는 경비 구역에 3차원으로 분산되어 설치되거나 경비 구역의 한 영역, 특히 한쪽 모서리에 3차원으로 배치될 수 있다.
한편, 파손 음향은 마이크(221) 부근에서 증폭없이 또는 증폭 후에 각각의 PGC(230)로 전송된다.
한편, PGC(230)는 상기 ADC(240)에 입력되는 파손 음향의 음파 레벨의 기준값을 미리 정해 놓은 다음, 상기 기준값보다 상기 파손 음향의 음파 레벨이 크면 상기 파손 음향의 증폭도를 감소시키고, 상기 기준값보다 작으면 상기 파손 음향의 증폭도를 증가시킬 수 있다.
마이크(221) 각각에 입력되는 파손 음향은 PGC(230)을 거치면서 제어부에 의해 증폭되고, ADC(240)를통과하면서 디지털신호로 변환되어 음원 위치 측정부(250)에 입력된다.
그리고, 음원 위치 측정부(250)는 레벨 판별기(351), 유사도 판별기(352), 음원 위치 측정기(353), 및 음원 위치 메모리(354)를 포함할 수 있다.
레벨 판별기(351)는 ADC(240)에서 출력되는 음향 신호가 기 설정된 기준값 이상인지의 여부를 판단하여 기준값 이하인 경우 상기 음향 신호를 제거한다.
여기서, 기준값은 잡음을 나타내는 신호인지의 여부를 구별하기 위하여 일정 레벨 이상의 음향 신호 크기를 나타내는 임계치를 의미한다.
유사도 판별기(352)는 레벨 판별기(351)에서 기준값 이상의 음향 신호를 수신하는 경우, 수신된 음향 신호의 유사도(Correlation)를 검사하여 동일한 음원에서 나오는 음향 신호인지 판단하고, 음원별로 음향 신호를 분류한다.
음원 위치 측정기(353)는 각 마이크(221)에 도달하는 음향 신호의 도착 시간 차이를 측정하여 음원 위치 메모리(354)에 저장한다.
또한, 음원 위치 측정기(353)는 도착 시간 차를 이용하여 마이크(221)에서 음원까지의 거리 차이를 연산하고, 연산한 거리 차이를 삼각 측량법 등의 특정 알고리즘을 이용하여 음원의 3차원 위치(거리 및 방향)를 연산한다. 여기서 삼각 측량법은 공지된 주지의 기술로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 음원 위치 측정기(353)는 2 종류 이상의 음향 신호가 존재하면, 동일한 음원별로 분류하여 음원 위치를 측정하거나, 다수 개의 파손 음향이 상호 사간 차이를 두고 마이크에 수신되는 경우, 이후에 수신되는 음향 신호를 반사파의 음향 신호로 간주하여 이를 제거한다.
한편, 음원 위치 메모리(354)는 각 마이크(221)에 도달되는 파손 음향의 도착 시간의 차이를 저장한다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 3차원 음원 위치 측정을 이용한 침입 감지 시스템의 데이터베이스(290)를 도시한 것이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 데이터베이스(290)는 경비 구역 저장 모듈(491), 대상 정보 저장 모듈(492), 차량 음향 데이터 저장 모듈(493), 영역 설정 저장 모듈(494) 중 적어도 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다.
상기 경비 구역 저장 모듈(491)은 상기 경비 구역의 3차원의 크기 및 형상을 저장할 수 있다.
그리고, 대상 정보 저장 모듈(492)은 상기 경비 구역의 내부에 존재하는 특정 물건으로부터 발생하는 소음의 고유 주파수 및 상기 특정 물건의 위치를 저장할 수 있다.
한편, 대상 정보 저장 모듈(492)은 상기 특정 물건이 경비 무시 대상인지의 여부 및 경비 강화 대상인지의 여부에 대한 정보를 더 저장할 수 있다.
그러면, 침입 판단부(260)는 상기 파손 음향이 발생한 3차원의 음원 위치를 상기 경비 구역의 3차원 크기와 비교하여, 상기 파손 음향이 발생한 음원 위치가 상기 경비 구역 이내이고, 상기 파손 음향이 상기 경비 무시 대상에서 발생한 것이 아닌 경우에 침입 경보를 발생한다.
한편, 차량 음향 데이터 저장 모듈(493)은 사고가 발생하는 시간대인 특정 시간대의 정보와 상기 특정 시간대의 차량 음향 데이터를 더 저장하되, 상기 특정 시간대에 상기 차량 음향 데이터와 유사한 음향이 발생하고, 도플러 알고리즘에 의해 외부인이 상기 경비 구역에 접근하는 것으로 판단되면, 상기 침입 판단부(260)에서 침입 예보 경보를 발보하고, 관제 센터 또는 미리 정해진 특정인에게 상기 침입 예보 경보 및 차량 음향을 전송할 수 있다.
그리고, 영역 설정 저장 모듈(494)은 특정의 비컨 신호 발생기를 이용하여 경비 무시 영역 또는 경비 강화 영역에 대한 정보를 저장할 수 있다.
즉, 팩시밀리, 전화기와 같이 일정하지 않은 시간대에 특유의 음향 신호가 발생하면 침입 판단부(260)에서 이를 침입 신호로 간주할 수 있다.
따라서, 팩시밀리, 전화기를 상기 경비 구역을 설정하는 방법과 동일하게 특정의 비컨 신호 발생기를 이용하여 경비 무시 영역으로 설정하고, 상기 경비 무시 영역을 영역 설정 저장 모듈(494)에 저장한다.
그러면, 침입 판단부(260)는 상기 파손 음향이 발생한 3차원의 음원 위치를 상기 경비 구역의 3차원의 크기와 비교하여, 상기 파손 음향이 발생한 3차원의 위치가 상기 경비 구역 이내이고, 상기 특정 음원이 상기 경비 무시 영역에서 발생한 것이 아닌 경우에 침입 경보를 발보한다.
그리고, 금고와 같이 매우 중요한 물건의 경우 상기 경비 무시 영역을 설정하는 방법과 동일한 방법으로 특정의 비컨 신호 발생기를 이용하여 경비 강화 영역으로 설정하고, 상기 경비 강화 영역을 영역 설정 저장 모듈(494)에 저장함으로써 아주 작은 음향이 발생한다 하더라도 이를 탐지할 수 있도록 한다.
그리고, 상기 경비 무시 영역 및 경비 강화 영역은 관리자에 의해 설정 또는 해제를 수행할 수 있도록 한다.
한편, 본 발명에 따른 데이터베이스(290)는 경비 구역의 위치에 따른 파손 음향의 최대 음향 레벨 값을 상기 경비 구역 저장 모듈(491)에 미리 저장하고, 상기 경비 구역의 특정 위치에 파손 음향의 최대 음향 레벨 값을 초과하는 파손 음향이 발생하면 침입 판단부(260)에서 침입 경보를 발생할 수 있도록 한다.
이는 제3자의 침입에 의해 발생되는 음향은 일상적으로 발생하는 음향에 비하여 큰 차이값을 가지고, 경비 구역의 각 위치마다 벽면의 구성 재질의 차이가 있으므로, 경비 구역의 각 위치에 따른 파손 음향의 최대 음향 레벨 값을 저장하고, 이 값을 초과할 경우에 제3자의 침입이 발생하는 것으로 간주하도록 설정할 수 있다.
또한, 상기 경비 구역의 외벽에서 동일한 파손 음향이 동일한 곳에서 반복하여 발생하는 경우, 상기 침입 판단부(260)에서 제3자의 침입이 발생한 것으로 간주하여 침입 경보를 발생할 수 있다.
즉, 제3자가 경비 구역에 무단으로 침입할 경우, 벽면을 파괴하게 되고, 벽면 파괴는 일반인이 한 번에 할 수 없고 반복적인 파괴 동작 행위가 수반되므로, 본 발명은 동일한 위치에서 동일한 벽파괴 행위에 의한 파손 음향이 발생할 경우 침입 판단부(260)에서 이를 침입으로 간주할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 음원 위치 측정을 이용한 침입 감지 방법의 흐름도를 도시한 것이다.
한편, 본 발명의 침입 감지 방법의 상술에 있어서, 전술한 기술적 내용과 동일한 사항에 대해서는 발명의 구성의 명확화를 위하여 중복된 상술은 가급적 생략하기로 한다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 음원 위치 측정을 이용한 침입 감지 방법은 우선, 관리자에 의해 특정의 경비 구역 설정용 비컨 신호 발생기를 이용하여 경비 구역에 경비 구역 설정용 비컨 신호 발생기를 이용하여 경비 구역에 경비 구역 설정용 비컨 음파와 비컨 전파를 동시에 발사한다(S510).
여기서, 경비 구역 설용용 비컨 신호 전파는 프리 앰블 신호 및 동기 신호를 포함할 수 있다.
경비 구역 설정에 있어 프리 앰블 신호를 이용하는 이유는 경비 구역 설정용 비컨 신호가 경비 구역에 송출될 대 벽을 포함한 외부 물체에 의해 반사가 일어나고, 반사에 의해 늦게 도달하는 비컨 신호의 일부에 의해 간섭 효과가 일어나고, 이에 따라 음원 위치 측정의 오류가 발생하므로, 비컨 신호 중 가장 먼저 도달하는 비컨 신호인 프리 앰블 신호만 음원 위치 측정에 이용한다면 정확한 위치 측정을 수행할 수 있다.
그 다음, 상기 경비 구역에 3차원으로 복수개 배치되는 마이크에 도착되는 상기 비컨 음파와 상기 경비 구역에 배치되는 비컨 수신부에 도착되는 상기 비컨 전파의 도착 시간 차이에 따라 음원 위치 측정부에서 상기 경비 구역의 3차원의 크기 및 형상을 결정한다(S520).
여기서, 마이크는 상기 경비 구역의 특정 영역 내에 3차원으로 복수 개를 배치하거나, 상기 경비 구역에 분산 설치할 수 있다.
그 다음, 결정된 상기 경비 구역의 3차원의 크기 및 형상을 데이터베이스에 저장한다(S530).
여기서, 상기 데이터베이스는 상기 경비 구역의 위치에 따른 파손 음향의 최대 음파 레벨 값을 미리 저장할 수 있으며, 상기 경비 구역의 특정의 위치에 파손 음향의 최대 음파 레벨 값 이상의 파손 음향이 발생하면 침입 경보를 발생하고, 상기 파손 음향의 최대 음파 레벨 값 미만의 파손 음향이 발생하면 상기 데이터베이스에 저장된 파형과 상기 파손 음향의 파형을 비교하여 침입 경보를 발생할 수 있다.
그리고, 상기 데이터베이스는 경비 무시 영역 또는 경비 강화 영역을 더 저장하고, 상기 경비 무시 영역 또는 경비 강화 영역은 관리자에 의해 설정 또는 해제를 수행할 수 있다.
또한, 상기 파손 음향은 차량 음향 데이터를 포함하고, 상기 데이터베이스는 특정 시간대의 차량 음향 데이터를 더 저장하되, 상기 특정 시간대에 상기 차량 음향 데이터와 유사한 음향이 발생하면, 상기 침입 판단부에서 침입 예보 경보를 발생하고, 상기 침입 예보 경보를 상기 관제 센터 또는 미리 지정된 제3자에게 전송할 수 있다.
여기서 차량 음향은 트럭, 봉고, 승용차, 경운기, 오토바이 등 일반적인 이동체의 차량 음향을 모두 포함하는 개념이며, 일반적인 이동체에 의해 발생하는 음향을 모두 포함할 수 있다.
그 다음, 상기 경비 구역에서 비인가자에 의한 파손 음향이 발생하는 지를 판단(S540)하여, 상기 파손 음향이 상기 마이크에 도착하는 도착 시간 차이에 따라 상기 파손 음향의 3차원의 음원 위치를 연산한다(S550).
여기서, 상기 마이크에 수신된 파손 음향은 프로그래머블 이득 제어기에 의해 증폭할 수 있고, 상기 프로그래머블 이득 제어기는 음원 위치 측정부에 입력되는 파손 음향의 음파 레벨이 미리 정해진 기준값보다 크면 상기 파손 음향의 증폭도를 감소시키고, 상기 파손 음향의 음파 레벨이 미리 정해진 기준값보다 작으면 상기 파손 음향의 증폭도를 증가시킨다.
한편, 본 발명의 마이크부는 파손 음향이 발생한 방향에 대한 지향성을 가지는 빔 포밍 마이크 모드에 의해 파손 음향을 수신할 수 있고, 상기 수신된 파손 음향을 압축하여 관제 센터 및 미리 지정된 제3자에게 이를 전송할 수 있다.
마지막으로, 음원 위치 측정부에서 상기 파손 음향의 3차원의 음원 위치가 상기 경비 구역에서 발생한 것인지의 여부를 판단(S560)하고, 상기 파손 음향이 상기 경비 구역에서 발생한 경우 관제 센터 또는 미리 정해진 제3자에게 통보한다(S570).
즉, 제3자의 침입에 의해 파손 음향이 발생한 경우, 상기 파손 음향이 발생한 3차원의 위치를 상기 경비 구역의 3차원 크기와 비교하여, 상기 파손 음향이 발생한 음원 위치가 상기 경비 구역 이내이고, 상기 파손 음향이 상기 경비 무시 영역에서 발생한 것이 아닌 경우에 침입 경보를 발생할 수 있다.
한편, 본 발명은 경비 구역의 특정 위치에 배치되어 주기적으로 점검용 비컨 신호를 송출하는 고정 스피커를 구비하고, 상기 마이크부에서 수신하는 상기 점검용 비컨 신호의 음파 레벨 및 음원 위치 측정부에서 연산되는 고정 스피커의 위치를 데이터베이스에 저장한다.
그리고, 상기 마이크부에서 수신한 상기 점검용 비컨 신호의 음파 레벨 또는 상기 음원 위치 측정부에서 연산되는 상기 고정 스피커의 위치가 상기 데이터베이스에 저장된 데이터와 다른 경우 상기 관제 센터 또는 미리 지정된 제3자에게 복구 신호를 전송할 수 있다.
또한, 상기 경비 구역의 외벽의 동일한 지점에서 동일한 파손 음향이 반복하여 발생하면 침입 경보를 발생한다.
이는 제3자가 경비 구역에 무단으로 침입할 경우, 벽면을 파괴하게 되고, 벽면 파괴는 일반인이 한번에 할 수 없고 반복적인 파괴 동작이 수반되게 되므로 본 발명은 동일한 위치에서 동일한 벽파괴 행위에 의해 파손 음향이 발생할 경우, 이를 침입으로 간주한다.
또한, 본 발명은 마이크부에 수신되는 파손 음향을 미리 설정된 주기에 따라 압축하여 저장할 수 있고, 음원 위치 측정부에 의해 제3자의 침입이 발생한 것으로 판단되는 경우, 가장 최근의 압축된 파손 음향을 상기 관제 센터 또는 미리 지정된 제3자에 전송하여 현장 상황을 청취할 수 있다.
그리고, 파손 음향이 발생한 음원의 서로 다른 위치가 복수 개인 경우 상기 파손 음향을 무시할 수 있는데, 이는 천둥 소리와 같은 경우에는 서로 다른 여러 위치의 벽면에서 파손 음향이 발생할 수 있기 때문이다.
본 발명에 따른 3차원 음원 위치 측정을 이용한 침입 감지 방법은 소프트웨어를 통해 실행될 수 있다. 소프트웨어로 실행될 때, 본 발명의 구성 수단들은 필요한 작업을 실행하는 코드 세그먼트들이다.
프로그램 또는 코드 세그먼트들은 프로세서 판독 가능 매체에 저장되거나 전송 매체 또는 통신망에서 반송파와 결합된 컴퓨터 데이터 신호에 의하여 전송될 수 있다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 테이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 장치의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, DVD±ROM, DVD-RAM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 하드 디스크(hard disk), 블루레이 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있다.
또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 장치에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다.
<도면의 부호에 대한 간단한 설명>
100 : 경비 구역 110 : 마이크
210 : 경비 구역 설정용 비컨 신호 발생기 211 : 비컨 수신부
220 : 마이크부 221 : 마이크
230 : 프로그래머블 이득 제어기 240 : 아날로그 디지털 컨버터
250 : 음원 위치 측정부 260 : 침입 판단부
261 : 음향 저장부 262 : 음향 전송부
270 : 제어부 280 : 관제 센터
290 : 데이터베이스 299 : 고정 스피커
351 : 레벨 판별기 352 : 유사도 판별기
353 : 음원 위치 측정기 354 : 음원 위치 메모리
491 : 경비 구역 저장 모듈 492 : 대상 정보 저장 모듈
493 : 차량 음향 데이터 저장 모듈 494 : 영역 설정 저장 모듈

Claims (30)

  1. 경비 구역에서 비인가자에 의한 파손 음향이 발생하는 경우, 상기 파손 음향의 음원 위치를 측정하기 위하여, 서로 다른 3차원의 위치에 배치되는 복수 개의 마이크로 구성되는 마이크부;
    상기 복수 개의 마이크에 수신되는 상기 파손 음향의 도착 시간 차이(TDOA:Time Difference of Arrival)를 측정하여 상기 파손 음향의 3차원의 음원 위치를 연산하는 음원 위치 측정부;
    상기 음원 위치 측정부에서 연산된 상기 음원 위치가 상기 경비 구역 이내인지의 여부를 판단하여 침입 경보를 발생하는 침입 판단부;
    상기 경비 구역에 비인가자가 침입한 것으로 판단되는 경우 관제 센터 또는 미리 지정된 제3자에게 통보하는 제어부; 및
    상기 경비 구역의 3차원의 형상 및 크기를 저장하는 데이터베이스를 포함하는 3차원 음원 위치 측정을 이용한 침입 감지 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 경비 구역의 형상 및 크기는
    상기 경비 구역의 각 모서리에서 경비 구역 설정용 비컨 신호 발생기를 이용하여 비컨 신호를 송출하고, 상기 비컨 신호의 도착 시간 차이에 따라 상기 비컨 신호의 송출 위치를 연산함으로써 상기 경비 구역의 3차원의 형상 및 크기를 측정할 수 있는 것을 특징으로 하는 3차원 음원 위치 측정을 이용한 침입 감지 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 음원 위치 측정부는
    상기 비컨 신호의 송출 시간을 전송하는 무선 송신 모듈을 포함하고,
    상기 비컨 신호는
    프리앰블(preamble) 신호 및 동기 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 음원 위치 측정을 이용한 침입 감지 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 마이크는
    상기 경비 구역의 특정 영역 내에 3차원의 서로 다른 위치에 복수 개로 설치되거나, 상기 경비 구역에 분산 설치되는 것을 특징으로 하는 3차원 음원 위치 측정을 이용한 침입 감지 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 침입 감지 시스템은
    상기 음원 위치 측정부에서 수신한 파손 음향을 증폭하는 프로그래머블 이득 제어기(Programmable Gain Controller:PGC)를 더 포함하되,
    상기 프로그래머블 이득 제어기는
    상기 음원 위치 측정부에 입력되는 파손 음향의 음파 레벨에 따라 상기 파손 음향의 증폭도를 조절하는 것을 특징으로 하는 3차원 음원 위치 측정을 이용한 침입 감지 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 프로그래머블 이득 제어기는
    상기 음원 위치 측정부에 입력되는 파손 음향의 음파 레벨이 미리 정해진 기준값보다 크면 상기 파손 음향의 증폭도를 감소시키고,
    상기 파손 음향의 음파 레벨이 미리 정해진 기준값보다 작으면 상기 파손 음향의 증폭도를 증가시키는 것을 특징으로 하는 3차원 음원 위치 측정을 이용한 침입 감지 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터베이스는
    상기 경비 구역의 위치에 따른 파손 음향의 최대 음파 레벨을 미리 저장하되,
    상기 파손 음향의 최대 음파 레벨 이상의 파손 음향이 발생하면, 상기 침입 판단부에서 침입 경보를 발생하고, 상기 파손 음향의 최대 음파 레벨 미만의 파손 음향이 발생하면 상기 데이터베이스에 저장된 파형과 상기 파손 음향의 파형을 비교하여 상기 침입 판단부에서 침입 경보를 발생하는 것을 특징으로 하는 3차원 음원 위치 측정을 이용한 침입 감지 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 침입 감지 시스템은
    상기 경비 구역의 특정 위치에 배치되어 주기적으로 점검용 비컨 신호를 송출하는 고정 스피커를 더 구비하고,
    상기 마이크부에서 수신하는 상기 점검용 비컨 신호의 음파 레벨 및 상기 음원 위치 측정부에서 연산하는 상기 고정 스피커의 위치가 상기 데이터베이스에 저장된 데이터와 다를 경우 관제 센터 또는 미리 지정된 제3자에게 복구 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 3차원 음원 위치 측정을 이용한 침입 감지 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터베이스는
    경비 무시 영역 또는 경비 강화 영역에 대한 정보를 더 저장하는 것을 특징으로 하는 3차원 음원 위치 측정을 이용한 침입 감지 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 경비 무시 영역 또는 경비 강화 영역은
    관리자에 의해 설정 또는 해제를 수행할 수 있는 것을 특징으로 하는 3차원 음원 위치 측정을 이용한 침입 감지 시스템.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 침입 판단부는
    상기 파손 음향이 발생한 3차원의 음원 위치를 상기 경비 구역의 3차원 크기와 비교하여 상기 파손 음향의 발생 위치가 상기 경비 구역 이내이고, 상기 파손 음향이 상기 경비 무시 영역에서 발생한 것이 아니면 침입 경보를 발생하는 것을 특징으로 하는 3차원 음원 위치 측정을 이용한 침입 감지 시스템.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 침입 판단부는
    상기 경비 구역의 외벽의 동일한 지점에서 동일한 파손 음향이 반복하여 발생하고, 상기 동일한 파손 음향이 상기 경비 무시 영역에서 발생한 것이 아니면 침입 경보를 발생하는 것을 특징으로 하는 3차원 음원 위치 측정을 이용한 침입 감지 시스템.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터베이스는 특정 시간대의 차량 음향 데이터를 더 저장하되,
    상기 특정 시간대에 상기 차량 음향 데이터와 유사한 음향이 발생하면 상기 침입 판단부에서 침입 예보 경보를 발생하고, 상기 침입 예보 경보 및 상기 차량 음향을 관제 센터에 전송하는 것을 특징으로 하는 3차원 음원 위치 측정을 이용한 침입 감지 시스템.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 마이크부는
    상기 파손 음향이 발생한 방향에 대한 지향성을 가지는 빔 포밍 마이크로폰(Beam Forming Microphone)모드로 동작시켜 상기 파손 음향을 수신할 수 있는 것을 특징으로 하는 3차원 음원 위치 측정을 이용한 침입 감지 시스템.
  15. 제 1 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 데이터베이스는
    상기 마이크부에 수신되는 음향 데이터를 일정 주기 단위로 저장하되,
    상기 침입 판단부에 의해 침입 상황이 발생한 것으로 판단되면, 상기 데이터베이스에 저장된 가장 최근의 음향 데이터를 상기 관제 센터 또는 미리 지정된 제3자에게 전송하는 것을 특징으로 하는 3차원 음원 위치 측정을 이용한 침입 감지 시스템.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 침입 판단부는
    상기 파손 음향이 상기 경비 구역의 복수 개의 위치에서 발생하는 경우, 상기 파손 음향을 무시하는 것을 특징으로 하는 3차원 음원 위치 측정을 이용한 침입 감지 시스템.
  17. (a) 관리자에 의해 특정의 경비 구역 설정용 비컨 신호 발생기를 이용하여 경비 구역에 경비 구역 설정용 비컨 음파와 비컨 전파를 동시에 발사하는 단계;
    (b) 상기 경비 구역에 3차원으로 배치되는 복수 개의 마이크에 도착되는 상기 비컨 음파와 상기 경비 구역에 배치되는 비컨 수신부에 도착되는 상기 비컨 전파의 도착 시간 차이에 따라 음원 위치 측정부에서 상기 경비 구역의 3차원의 크기 및 형상을 결정하는 단계;
    (c) 상기 경비 구역의 3차원의 크기 및 형상을 데이터베이스에 저장하는 단계;
    (d) 상기 경비 구역에서 비인가자의 침입에 의해 파손 음향이 발생하는 경우, 상기 파손 음향이 상기 복수 개의 마이크에 도착하는 도착 시간 차이에 의해 상기 파손 음향의 3차원의 음원 위치를 연산하는 단계;
    (e) 음원 위치 측정부에서 상기 파손 음향의 3차원의 음원 위치가 상기 데이터베이스에 저장된 상기 경비 구역에서 발생한 것인지의 여부를 판단하고, 상기 파손 음향이 상기 경비 구역에서 발생한 경우 관제 센터 또는 미리 지정된 제3자에게 통보하는 단계를 포함하는 3차원 음원 위치 측정을 이용한 침입 감지 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 비컨 전파는
    프리앰블(preamble) 신호 및 동기 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 음원 위치 측정을 이용한 침입 감지 방법.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 (b) 단계는
    상기 복수 개의 마이크를 상기 경비 구역의 특정 영역 내에 3차원의 서로 다른 위치에 복수 개를 배치하거나, 상기 경비 구역에 분산 설치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 음원 위치 측정을 이용한 침입 감지 방법.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 (d) 단계는
    상기 마이크부에 수신된 파손 음향을 프로그래머블 이득 제어기에 의해 증폭하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 음원 위치 측정을 이용한 침입 감지 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 프로그래머블 이득 제어기에 의해 증폭하는 단계는
    상기 음원 위치 측정부에 입력되는 파손 음향의 음파 레벨이 미리 정해진 기준값보다 크면 상기 파손 음향의 증폭도를 감소시키고,
    상기 파손 음향의 음파 레벨이 미리 정해진 기준값보다 작으면 상기 파손 음향의 증폭도를 증가시키는 것을 특징으로 하는 3차원 음원 위치 측정을 이용한 침입 감지 방법.
  22. 제 17 항에 있어서,
    상기 (c) 단계는
    상기 경비 구역의 위치에 따른 파손 음향의 최대 음파 레벨 값을 미리 저장하는 단계를 포함하고,
    상기 (d) 단계는
    상기 경비 구역의 특정의 위치에 파손 음향의 최대 음파 레벨 값 이상의 파손 음향이 발생하면 침입 경보를 발생하는 단계; 및
    상기 파손 음향의 최대 음파 레벨 값 미만의 파손 음향이 발생하면 상기 데이터베이스에 저장된 파형과 상기 파손 음향의 파형을 비교하여 침입 경보를 발생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 음원 위치 측정을 이용한 침입 감지 방법.
  23. 제 17 항에 있어서,
    상기 (e) 단계는
    상기 경비 구역의 특정 위치에 배치되어 주기적으로 점검용 비컨 신호를 송출하는 고정 스피커를 구비하는 단계;
    상기 마이크부에서 수신하는 상기 점검용 비컨 신호의 음파 레벨 및 상기 음원 위치 측정부에서 연산되는 상기 고정 스피커의 위치를 상기 데이터베이스에 저장하는 단계; 및
    상기 마이크부에서 수신한 상기 점검용 비컨 신호의 음파 레벨 또는 상기 음원 위치 측정부에서 연산되는 상기 고정 스피커의 위치가 상기 데이터베이스에 저장된 데이터와 다른 경우 상기 관제 센터 또는 미리 지정된 제3자에게 복구 신호를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 음원 위치 측정을 이용한 침입 감지 방법.
  24. 제 17 항에 있어서,
    상기 데이터베이스는
    경비 무시 영역 또는 경비 강화 영역을 더 저장하고,
    상기 경비 무시 영역 또는 경비 강화 영역은 관리자에 의해 설정 또는 해제를 수행할 수 있는 것을 특징으로 하는 3차원 음원 위치 측정을 이용한 침입 감지 방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 (e) 단계는
    상기 경비 구역의 외벽의 동일한 지점에서 동일한 파손 음향이 반복하여 발생하고, 상기 동일한 파손 음향이 상기 경비 무시 영역에서 발생한 것이 아니면 침입 경보를 발생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 음원 위치 측정을 이용한 침입 감지 방법.
  26. 제 17 항에 있어서,
    상기 (e) 단계는
    상기 파손 음향이 발생한 3차원의 음원 위치를 상기 경비 구역의 3차원 크기와 비교하여, 상기 파손 음향의 음원 위치가 상기 경비 구역 이내이고, 상기 파손 음향이 상기 경비 무시 영역에서 발생한 것이 아니면 침입 경보를 발생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 음원 위치 측정을 이용한 침입 감지 방법.
  27. 제 17 항에 있어서,
    상기 파손 음향은 차량 음향을 포함하고, 상기 데이터베이스는 특정 시간대의 차량 음향 데이터를 더 저장하되,
    상기 (e) 단계는
    상기 특정 시간대에 상기 차량 음향 데이터와 유사한 음향이 발생하면, 상기 침입 판단부에서 침입 예보 경보를 발생하고, 상기 침입 예보 경보를 상기 관제 센터 또는 미리 지정된 제3자에게 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 음원 위치 측정을 이용한 침입 감지 방법.
  28. 제 17 항에 있어서,
    상기 (d) 단계는
    상기 복수 개의 마이크를 상기 파손 음향이 발생한 방향에 대한 지향성을 가지는 빔 포밍 마이크로폰(Beam Forming Microphone)모드로 동작시켜 상기 파손 음향을 수신하는 단계; 및
    상기 수신된 파손 음향을 압축하여 상기 관제 센터 또는 미리 지정된 제3자에게 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 음원 위치 측정을 이용한 침입 감지 방법.
  29. 제 17 항에 있어서,
    상기 (e) 단계는
    상기 마이크부에 수신되는 파손 음향을 미리 설정된 주기에 따라 압축하여 저장하는 단계; 및
    상기 음원 위치 측정부에 의해 침입 상황이 발생한 것으로 판단되는 경우, 가장 최근의 압축된 파손 음향을 상기 관제 센터 또는 미리 지정된 제3자에게 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 음원 위치 측정을 이용한 침입 감지 방법.
  30. 제 17 항에 있어서,
    상기 (e) 단계는
    상기 파손 음향이 상기 경비 구역의 복수 개의 위치에서 발생하는 경우, 상기 파손 음향을 무시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 음원 위치 측정을 이용한 침입 감지 방법.
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