KR20160002030A - 도플러 센서를 이용한 대상체 감지 방법 및 장치 - Google Patents

도플러 센서를 이용한 대상체 감지 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 의하면 제 1신호 및 제 2신호를 획득하는 단계; 상기 제 1신호 및 제2신호를 분석한 분석정보를 획득하는 단계; 상기 분석정보에 기초하여 대상체의 상태를 검출하는 단계; 및 상기 대상체의 상태를 출력하는 단계;를 포함하는 대상체 감지 방법이 제공된다.

Description

도플러 센서를 이용한 대상체 감지 방법 및 장치{ Object detection method using a Doppler sensor and Device}
본 발명은 도플러 센서를 이용한 대상체의 상태를 감지하는 방법 및 장치에 관한 발명으로 수신된 신호로부터 대상체의 상태를 감지하는 방법과 이를 위한 장치에 관한 것이다.
물체의 감지를 위해서는 다양한 센서를 이용한 측정방법을 사용할 수 있다.
물체를 감지하는 대표적인 방법으로는 빛을 이용하여 물체의 유무를 감지하는 포토커플러, 초음파을 이용하여 물체의 유무를 감지하는 초음파센서 등이 있다.
하지만 위와 같은 방법들은 예를 들어 빛이나 소음 같은 주변 환경에 많은 영향을 받으며 이로인하여 부정확한 측정이 발생할 수 있다.
도플러 센서는 마이크로파 신호를 외부로 발신하고 외부의 물체에 반사된 신호를 수신하여 물체의 존재 유무, 속도 및 이탈 또는 접근여부등을 감지하는 센서이다. 도플러 센서의 발신 신호는 초음파, 레이더 등 다양한 신호를 사용할 수 있다. 도플러 센서는 도플러 효과를 이용한 센서로써, 움직이는 물체에 반사된 신호를 감지여 물체의 속도에 비례한 변화를 검출하여 움직이는 물체의 속도등을 측정할 수 있다. 또한 발신 신호에 대한 반사 신호의 감지 여부에 따라서 물체의 존재 유무를 측정 할 수 있다.
.본 발명의 일 과제는 도플러 센서를 이용하여 대상체의 존재 유무, 이동 속도, 이탈 및 진입여부를 검출하는 장치 및 방법, 그리고 이 방법을 수행하기 위한 프로그램을 기록한 기록매체를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 일 양태에 의하면, 제 1신호 및 제 2신호를 획득하는 단계; 상기 제 1신호 및 제2신호를 분석한 분석정보를 획득하는 단계; 상기 분석정보에 기초하여 대상체의 상태를 검출하는 단계; 및 상기 대상체의 상태를 출력하는 단계;를 포함하는 대상체 감지 방법이 제공된다.
이때, 상기 대상체의 상태는 상기 대상체의 존재유무, 이동 속도, 진입 및 이탈여부일 수 있다.
상기 분석 단계는 상기 제 1신호 및 제 2신호를 샘플링하고, 상기 제 1신호 및 제 2신호의 위상차를 계산하고, 상기 제 1신호 및 제 2신호의 위상의 방향을 검출하는 단계일 수 있다.
이때, 상기 위상차 계산은 페이져를 사용하여 계산할 수 있다.
상기 검출단계는 상기 위상의 방향이 양의 방향인 경우 진입으로 판단하고, 상기 위상의 방향이 음의 방향인 경우 이탈로 판단할 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 의하면 상기 방법 중 어느 한 방법을 수행하도록 하는 프로그램이 기록된 기록매체가 제공된다.
본 발명의 또 다른 양태에 의하면 외부로 신호를 발신하고 상기 신호의 반사신호를 수신하는 송수신부; 상기 송수신부로부터 수신한 상기 반사신호에 기초하여 대상체의 상태를 검출하는 제어부를 포함하되, 상기 반사신호는 제 1신호 및 제 2신호로 구성되는 도플러 센서 장치가 제공된다.
상기 제어부는 상기 제1신호 및 제 2신호를 샘플링한 샘플링 신호를 획득하고, 상기 샘플링 신호로부터 상기 제 1신호 및 제 2신호의 위상 차 및 위상방향을 검출할 수 있다.
이때, 상기 제어부는 상기 위상 차 및 위상방향에 기초하여 상기 대상체의 상태를 검출할 수 있다.
본 발명에 의하면, 도플러센서를 사용하여 대상체의 존재여부, 이동속도 및 진입 및 이탈을 보다 정확하게 검출할 수 있게 되는 효과가 발생한다.
도 1은 본 발명의 도플러 센서 장치의 동작환경을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 도플러 센서의 블록도 이다.
도 3은 본 발명의 송수신부의 블록도 이다.
도 4는 본 발명의 제 1실시예에 따른 대상체 검출방법을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제 1실시예에 따른 분석정보 획득방법을 나타내는 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 도플러 센서 장치의 동작환경을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 도플러 센서 장치(100)는 송신신호를 발신하고, 대상체에 의하여 반사된 반사신호를 수신하여 대상체를 감지할 수 있다.
상기 도플러 센서 장치(100)는 대상체의 존재여부, 속도, 이탈 및 접근여부를 감지할 수 있다. 상기 도플러 센서는 레이더를 이용한 도플러 레이더 센서일 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 상기 도플러 센서 장치(100)는 송신신호를 송신할 수 있다. 상기 도플러 센서 장치(100)는 전방으로 상기 송신신호를 송신할 수 있다. 상기 도플러 센서 장치(100)는 상기 송신신호의 반사신호를 수신할 수 있다. 상기 도플러 센서 장치(100)는 대상체의 상태를 감지할 수 있다. 상기 대상체의 상태는 상기 대상체의 존재 유무, 이동속도, 이탈 및 접근 여부를 감지할 수 있다. 상기 도플러 센서 장치(100)는 상기 반사신호에 기초하여 상기 대상체의 존재유무, 이동속도, 이탈 및 접근 여부를 감지할 수 있다.
도 2는 본 발명의 도플러 센서 장치의 블록도 이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 도플러 센서 장치(100)는 제어부(110) 및 송수신부(130) 를 포함할 수 있다.
상기 제어부(110)는 상기 도플러 센서의 동작을 제어할 수 있다. 상기 제어부(110)는 상기 송수신부로부터 제 1신호 및 제 2신호신호로 구성된 측정신호를 수신할 수 있다. 상기 측정신호는 상기 송수신부(130)가 송신한 신호의 반사신호를 수신하고, 신호처리를 한 신호일 수 있다. 상기 제어부(110)는 상기 송수신부(130)로부터 수신한 제 1신호 및 제 2신호신호에 기초하여 상기 대상체의 존재유무, 이동속도, 이탈 및 접근 여부를 검출할 수 있다. 상기 제어부(110)는 상기 송수신부(130)로부터 수신한 제 1신호 및 제 2신호신호를 샘플링(Sampling)하여 샘플링 신호를 획득할 수 있다. 상기 제어부(110)는 바람직하게는 상기 제 1신호 및 제 2신호로부터 1KHz 샘플링한 샘플링 신호를 획득할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 상기 제어부(110)는 상기 제 1신호 및 제 2신호의 샘플링 신호로부터 분석정보를 획득할 수 있다. 상기 분석정보는 상기 제 1신호 및 제 2신호신호의 위상차, 위상의 방향, 주파수일 수 있다. 상기 제어부(110)는 상기 분석정보에 기초하여 상기 대상체의 상태를 감지할 수 있다. 상기 대상체의 상태는 상기 대상체의 존재유무, 이동속도, 이탈 및 접근 여부일 수 있다.
상기 제어부(110)는 상기 반사신호의 수신여부에 따라서 상기 대상체의 존재유무를 검출할 수 있다. 상기 제어부(110)는 상기 반사신호를 수신한 경우, 상기 대상체가 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
상기 제어부(110)는 상기 제 1신호 및 제 2신호의 주파수에 기초하여 상기 대상체의 이동 속도를 검출할 수 있다.
상기 제어부(110)는 상기 제 1신호 및 제 2신호의 위상차 및 위상 ?향에 기초하여 상기 대상체의 진입 또는 이탈을 감지할 수 있다.
상기 제어부(110)는 상기 제 1신호 및 제 2신호의 위상을 출력할 수 있다.
상기 제어부(110)는 상기 제 1신호 및 제 2신호의 위상을 -파이PHI)/2 ~ +파이(PHI)/2 범위에서 출력할 수 있다. 이때, 상기 제 1신호 및 제 2신호의 위상이 변할 경우 방향이 반대로 전환된 것일 수 있다.
상기 제어부(110)는 상기 제 1신호 및 제 2신호의 위상방향이 양의 주파수 인경우 진입으로, 음의주파수인 경우 이탈로 판단할 수 있다.
상기 제어부(110)는 상기 대상체의 상태를 외부 전자기기로 전송할 수 있다.
상기 제어부는 ASICs (application specific integrated circuits), DSPs (digital signal processors), DSPDs (digital signal processing devices), PLDs (programmable logic devices), FPGAs (field programmable gate arrays, 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(microcontrollers), 마이크로 프로세서(microprocessors)등의 전자적인 유닛 중 적어도 하나 일 수 있다.
상기 송수신부(230)는 상기 대상체의 상태를 감지하기 위한 송신신호를 발신하고, 상기 때상체에 의해 반사된 반사신호를 수신하고, 상기 반사신호를 신호처리한 제 1신호 및 제 2신호를 상기 제어부(110)로 전송할 수 있다.
도 3은 본 발명의 송수신부의 블록도 이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 송수신부는 발신부(131), 수신부(133), 발진기(135) 및 신호처리부(137)를 포함할 수 있다.
상기 발신부(131)는 상기 송신신호를 발신할 수 있다. 상기 발신부(131)는 상기 발진기(135)로부터 수신한 송신신호를 발신할 수 있다. 상기 발신부(131)는 바람직하게는 전방으로 상기 송신신호를 발신할 수 있다.
상기 발신부(131)는 상기 송신신호를 발신하기 위한 안테나일 수 있다.
상기 수신부(133)는 상기 발신부(131)가 발신한 상기 송신신호가 상기 대상체에 의하여 반사된 상기 반사신호를 수신할 수 있다. 상기 수신부(133)는 상기 반사신호를 상기 신호처리부(137)로 전송할 수 있다. 상기 수신부(133)는 상기 반사신호를 수신하기 위한 안테나일 수 있다.
상기 발진기(135)는 상기 송신신호를 획득하여 상기 발신부(131)로 전송할 수 있다. 상기 송신신호는 교류파형일 수 있다. 상기 교류파형은 사인파일 수 있다. 상기 발진기(135)는 교류전기를 발생하는 장치일 수 있다. 상기 발진기(135)는 교류파형를 발생하는 장치일 수 있다. 상기 발진기는 사인파형을 발생하는 장치일 수 있다. 상기 발진기(135)는 미리정해진 주기에 따라서 파형을 발생하는 장치일 수 있다. 상기 발진기(135)는 상기 제어부(110)의 제어에 따라서 상기 송신신호를 획득할 수 있다.
상기 신호처리부(137)는 상기 수신부(133)로부터 상기 반사신호를 수신할 수 있다. 상기 신호처리부(137)는 상기 반사신호를 필터처리 및 증폭할 수 있다. 상기 신호처리부(137)는 상기 반사신호에 포함된 잡음을 제거할 수 있다. 상기 신호처리부(137)는 상기 반사신호를 정해진 비율만큼 증폭할 수 있다. 상기 신호처리부(137)는 상기 반사신호를 필터처리 및 증폭처리하기 위한 아날로그 회로 또는 디지털회로일 수 있다. 상기 신호처리부(137)가 디지털 필터일 경우, 상기 신호처리부(137)는 상기 제어부(110)에 포함될 수 있다. 이 경우, 별도의 저장부(미도시)가 상기 신호처리부(137)의 구동을 위한 프로그램을 저장할 수 있다.
상기 신호처리부(237)는 믹서(Mixer)를 포함할 수 있다.
상기 믹서는 상기 반사신호를 증폭 및 필터처리할 수 있다.
상기 믹서는 상기 반사신호로부터 측정신호를 획득할 수 있다
상기 믹서는 상기 반사신호로부터 상기 제 1신호 및 상기 제 2신호를 획득할 수 있다. 상기 신호처리부(137)는 상기 측정신호를 상기 제어부(110)로 전송할 수 있다 상기 신호처리부(137)는 상기 제 1신호 및 상기 제 2신호를 상기 제어부(110)로 전송할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제 1실시예에 따른 대상체 검출방법을 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 대상체 검출방법은 신호획득단계;(S210), 분석정보 획득단계;(S230), 상태 검출단계;(S250), 상태 출력단계;(S270)를 포함할 수 있다.
상기 제어부(110)는 상기 송수신부(130)로부터 상기 제 1신호 및 제 2신호를 획득할 수 있다(S210)
상기 송수신부(130)는 상기 대상체를 감지하지 위하여 발신한 상기 송신신호가 상기 대상체에 의하여 반사된 상기 반사신호를 수신할 수 있다 상기 송수신부(130)는 상기 반사신호를 신호처리할 수 있다, 상기 신호처리는 증폭 및 필터처리일 수 있다. 상기 송수신부(130)는 상기 믹서를 통하여 상기 반사신호로부터 상기 측정신호를 획득할 수 있다. 상기 측정신호는 상기 제 1신호 및 제 2신호로 구성될 수 있다. 상기 송수신부(130)는 측정신호를 상기 제어부(110)로 전송할 수 있다.
상기 제어부(110)는 상기 측정신호로부터 분석정보를 획득할 수 있다.(S230)
상기 제어부(110)는 상기 측정신호의 제 1신호 및 제 2신호를 페이져 변환하여 상기 분석정보를 획득할 수 있다 상기 제어부(110)는 상기 제 1신호 및 제 2신호를 페이져 변환하여 상기 제 1신호 및 제 2신호의 위상차 및 위상방향을 획득할 수 있다.
상기 제어부(110)는 변곡점이나 짧은 위상 변위지점을 필터링할 수 있다.
상기 제어부(110)는 상기 대상체의 상태를 검출할 수 있다.(S250)
상기 제어부(110)는 상기 반사신호의 수신여부에 따라서 상기 대상체의 존재유무를 검출할 수 있다. 상기 제어부(110)는 상기 반사신호를 수신한 경우, 상기 대상체가 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
상기 제어부(110)는 상기 제 1신호 및 제 2신호의 주파수에 기초하여 상기 대상체의 이동 속도를 검출할 수 있다.
상기 제어부(110)는 상기 제 1신호 및 제 2신호의 위상차 및 위상 ?향에 기초하여 상기 대상체의 진입 또는 이탈을 감지할 수 있다.
상기 제어부(110)는 상기 제 1신호 및 제 2신호의 위상방향이 양의 주파수 인경우 진입으로, 음의주파수인 경우 이탈로 판단할 수 있다.
상기 제어부(210)는 상기 대상체의 상태를 출력할 수 있다.(S270)
상기 제어부(210)는 상기 대상체의 상태를 외부 전자기기로 전송할 수 있다
상기 제어부(210)는 상기 도플러 센서 장치(100)가 별도의 디스플레이부를 더 포함하는 경우, 상기 디스플레이부가 상기 대상체의 상태를 출력하도록 제어할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제 1실시예에 따른 분석정보 획득방법을 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면 본 발명의 분석정보 획득 방법은 샘플링 신호를 획득하는 단계;(S310), 위상차를 계산하는 단계;(S330), 위상 방향을 검출하는 단계;(S350)를 포함할 수 있다.
상기 제어부(110)는 상기 송수신부(130)로부터 수신한 측정신호를 샘플링하여 상기 샘플링 신호를 획득할 수 있다.(S310)
상기 제어부(110)는 바람직하게는 상기 측정신호의 상기 제 1신호 및 제 2신호로부터 1KHz 샘플링한 샘플링 신호를 획득할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.
상기 제어부(110)는 상기 제 1신호 및 제 2신호를 샘플링한 상기 샘플링 신호를 페이져 변환할 수 있다.
상기 제어부(110)는 상기 제 1신호 및 제 2신호의 위상차를 계산할 수 있다.(S330)
상기 제어부(110)는 상기 제 1신호 및 제 2신호의 위상을 출력할 수 있다.
상기 제어부(110)는 상기 제 1신호 및 제 2신호의 위상을 -파이(PHI)/2 ~ +파이(PHI)/2 범위에서 출력할 수 있다.
상기 제어부(110)는 상기 제 1신호 및 제 2신호의 위상 방향을 계산할 수 있다.(S350)
상기 제 1신호 및 제 2신호의 위상 방향은 파형의 기울기로 표현될 수 있다.
상기 제어부(110)는 상기 제 1신호 및 제 2신호의 기울기가 양의 방향인지 음의 방향인지 계산할 수 있다.
상기에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위 내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.
100 도플러 센서 장치 110 제어부
130 송수신부 131 발신부
133 수신부 135 발진기
137 신호처리부

Claims (9)

  1. 대상체에 의하여 반사된 반사신호로부터 제 1신호 및 제 2신호를 획득하는 단계;
    상기 제 1신호 및 제2신호를 분석한 분석정보를 획득하는 단계;
    상기 분석정보에 기초하여 대상체의 상태를 검출하는 단계; 및
    상기 대상체의 상태를 출력하는 단계;를 포함하는 대상체 감지 방법
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 대상체의 상태는 상기 대상체의 존재유무, 이동 속도, 진입 및 이탈여부인 대상체 감지 방법
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 분석 단계는 상기 제 1신호 및 제 2신호를 샘플링하고, 상기 제 1신호 및 제 2신호의 위상차를 계산하고, 상기 제 1신호 및 제 2신호의 위상의 방향을 검출하는 단계인 대상체 감지 방법.
  4. 제 3항에 있어서.
    상기 위상차 및 위상의 방향 계산은 페이져 변환을 통하여 계산하는 대상체 감지 방법.
  5. 제 1항에 있어서.
    상기 검출단계는 상기 위상의 방향이 양의 방향인 경우 진입으로 판단하고, 상기 위상의 방향이 음의 방향인 경우 이탈로 판단하는 대상체 감지 방법.
  6. 상기 제 1 내지 제 5항 중 어느 한 항의 방법을 수행하도록 하는 프로그램이 기록된 기록 매체.
  7. 외부로 송신신호를 발신하고 대상체의 의하여 반사된 반사신호를 수신하고, 상기 반사신호를 신호처리하여 측정신호를 획득하는 송수신부;
    상시 송수신부로부터 수신한 상기 측정신호에 기초하여 대상체의 상태를 검출하는 제어부를 포함하되,
    상기 측정신호는 제 1신호 및 제 2신호로 구성되는 도플러 센서 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제1신호 및 제 2신호를 샘플링한 샘플링 신호를 획득하고, 상기 샘플링 신호로부터 상기 제 1신호 및 제 2신호의 위상 차 및 위상방향을 검출하는 도플러 센서 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 위상 차 및 위상방향에 기초하여 상기 대상체의 상태를 검출하는 도플러 센서 장치.
KR1020140080713A 2014-06-30 2014-06-30 도플러 센서를 이용한 대상체 감지 방법 및 장치 KR20160002030A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20170131362A (ko) * 2015-01-12 2017-11-29 주노 쎄러퓨티크스 인코퍼레이티드 변형된 헤파티티스 전사-후 조절 요소
WO2017222245A1 (ko) * 2016-06-21 2017-12-28 씨아이에스포유 주식회사 도플러 레이더를 이용한 인체 감지 센서

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KR20170131362A (ko) * 2015-01-12 2017-11-29 주노 쎄러퓨티크스 인코퍼레이티드 변형된 헤파티티스 전사-후 조절 요소
WO2017222245A1 (ko) * 2016-06-21 2017-12-28 씨아이에스포유 주식회사 도플러 레이더를 이용한 인체 감지 센서

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