KR20160054911A - 레이더를 이용한 조명 제어 시스템 및 그 방법 - Google Patents

레이더를 이용한 조명 제어 시스템 및 그 방법 Download PDF

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김동훈
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 조명 제어에 관한 것으로 특히, 레이더를 이용한 조명 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 레이더를 이용한 조명 제어 시스템에 있어서, 다수의 조명등을 포함하는 조명부; 상기 조명부와 연결되고, 서로 일정 거리 이격되어 위치하는 송신기, 제1수신기 및 제2수신기를 포함하는 레이더; 및 상기 제1수신기 및 제2수신기를 통하여 대상에서 반사되어 수신되는 신호를 이용하여 상기 대상의 진행방향, 위치 및 속도를 검출하고, 상기 진행방향, 위치 및 속도에 따라 상기 다수의 조명등의 점등 및 소등 시간을 산출하여 상기 다수의 조명등의 점등 및 소등을 제어하는 제어부를 포함하여 구성될 수 있다.

Description

레이더를 이용한 조명 제어 시스템 및 그 방법 {Light controlling system using radar and method for same}
본 발명은 조명 제어에 관한 것으로 특히, 레이더를 이용한 조명 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
거리, 공원, 산업 설비 등의 구역에서 어두움을 밝히는 조명은 보통 다수의 광원에 의하여 이루어진다. 이들 광원은 수동으로 점등 및 소등되거나 멀리 떨어진 곳에서 통신을 통하여 제어될 수도 있다.
이러한 조명을 제어함에 있어서, 주위 환경에 따라 조명을 점등 및 소등하여 에너지를 효율적으로 이용할 수 있도록 하거나, 밝기 등을 조절할 필요가 있다.
즉, 이와 같은 조명 제어의 역할은 조명을 이용하는 이용자에게 쾌적한 조명환경을 제공하면서 에너지 효율을 높이는 것이다.
이를 위하여, 현재 조도를 측정하여 조사면 조도를 일정하게 유지 또는 변경하거나, 통신 환경을 이용하여 조명을 제어하기 위하여 진동, 음파, 초음파, 전자기파, 적외선, 영상 등을 능동/수동적으로 측정하고 탐지 범위 내에 있는 사람 또는 사물의 유무를 판단하여 필요한 시간과 공간에 빛을 제공하고, 그 외 시간과 공간에는 빛을 제공하지 않는 방법으로 에너지 효율을 높이고 있다.
그러나 조명이 설치된 전체 공간에 위에서 언급한 방법을 적용하기 위해서는 다수의 센서가 필요하고, 이에 따른 비용 및 신호처리 증가로 인해 효율적인 조명 제어에 있어 걸림돌이 될 수 있다.
따라서, 이와 같은 조명이 설치된 공간 내에서 조명을 효율적으로 제어할 수 있는 방안이 요구된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 레이더 송신기 및 수신기 사이의 전파 경로 차이에 의하여 발생하는 신호 지연을 통해 목표물의 이동 방향 및 속도를 검출하여 다수의 조명을 효율적으로 제어할 수 있는 레이더를 이용한 조명 제어 시스템 및 그 방법을 제공하고자 한다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 제1관점으로서, 본 발명은, 레이더를 이용한 조명 제어 시스템에 있어서, 다수의 조명등을 포함하는 조명부; 상기 조명부와 연결되고, 서로 일정 거리 이격되어 위치하는 송신기, 제1수신기 및 제2수신기를 포함하는 레이더; 및 상기 제1수신기 및 제2수신기를 통하여 대상에서 반사되어 수신되는 신호를 이용하여 상기 대상의 진행방향, 위치 및 속도를 검출하고, 상기 진행방향, 위치 및 속도에 따라 상기 다수의 조명등의 점등 및 소등 시간을 산출하여 상기 다수의 조명등의 점등 및 소등을 제어하는 제어부를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기 제어부에서는, 제1수신기 및 제2수신기를 통하여 수신되는 신호의 위상차를 통하여 상기 대상의 진행방향 및 위치를 검출할 수 있다.
여기서, 상기 제어부는, 상기 수신되는 신호의 도플러 편이 현상을 분석하여 속도 정보를 얻을 수 있다.
여기서, 상기 레이더는 상기 대상에서 반사되어 수신되는 두 신호를 디지털로 변환하는 A/D 변환기를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 레이더는 펄스 레이더 또는 FMCW 레이더 중 적어도 어느 하나를 이용할 수 있다.
이때, 상기 펄스 레이더는, 상기 두 신호의 위상을 감지하는 위상감지기; 상기 위상감지기의 감지된 신호를 이용하여 대상의 진행방향 및 위치를 파악하고, IF 신호를 이용하여 속도 정보를 얻으며, 상기 진행방향, 위치 및 속도 정보를 주변 조명의 위치정보와 결합하여 주변 조명의 점등 및 소등 시간을 산출하는 판정기; 및 상기 판정기로부터 전달받은 주변 조명의 점등 및 소등 시간에 따라 상기 주변 조명을 제어하는 통신부를 포함하여 구성될 수 있다.
이러한, 상기 판정기는, 상기 두 신호의 위상차와 그 미분값의 극을 통해 상기 대상의 진행방향 및 위치를 파악할 수 있다.
한편, 상기 FMCW 레이더는, 상기 두 신호를 주파수 신호로 변환하고 그 차이를 검출하는 FFT부; FFT부에서 검출된 신호를 이용하여 대상의 진행방향 및 위치를 파악하고, IF 신호를 이용하여 속도 정보를 얻으며, 상기 진행방향, 위치 및 속도 정보를 주변 조명의 위치정보와 결합하여 주변 조명의 점등 및 소등 시간을 산출하는 판정기; 및 상기 판정기로부터 전달받은 주변 조명의 점등 및 소등 시간에 따라 상기 주변 조명을 제어하는 통신부를 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 상기 판정기는, 상기 두 신호의 주파수 차와 그 미분값의 극을 통해 상기 대상의 진행방향 및 위치를 파악할 수 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 제2관점으로서, 본 발명은, 레이더를 이용한 조명 제어 방법에 있어서, 레이더를 이용하여 전자기파를 방사하는 단계; 상기 전자기파가 대상에 반사되는 신호를 수신하는 단계; 상기 수신 신호를 이용하여 제1 IF 신호 및 제2 IF 신호를 생성하는 단계; 상기 제1 IF 신호 및 제2 IF 신호를 디지털로 변환하는 단계; 상기 디지털로 변환된 신호를 이용하여 대상의 진행방향 및 위치를 파악하는 단계; 상기 제1 IF 신호 및 제2 IF 신호 중 어느 하나를 이용하여 속도 정보를 얻는 단계; 상기 진행방향, 위치 및 속도 정보를 기 저장된 주변조명 위치정보와 결합하여 주변조명의 점등 및 소등 시간을 산출하는 단계; 및 상기 주변조명의 점등 및 소등 시간에 따라 주변조명을 제어하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기 대상의 진행방향 및 위치정보를 검출하는 단계는, 상기 제1 IF 신호 및 제2 IF 신호의 위상차와 그 미분값을 통해 검출할 수 있다.
여기서, 상기 대상의 진행방향 및 위치정보를 검출하는 단계는, 상기 제1 IF 신호 및 제2 IF 신호의 변환된 주파수차와 그 미분값을 통해 검출할 수 있다.
여기서, 상기 속도 정보는, 상기 제1 IF 신호 및 제2 IF 신호 중 어느 하나의 도플러 편이 현상을 분석하여 얻을 수 있다.
본 발명은 다음과 같은 효과가 있는 것이다.
먼저, 본 발명은 대상의 유무와 속도만을 측정하였던 종래의 조명용 센서와 달리, 전파 경로 차이에 따른 신호 지연에 의한 진행방향과 위치정보를 파악하고 이를 속도 정보와 결합하여 제어함으로써, 조명 수요가 있는 곳에만 조명을 제공하여 조명제어 구역 내에서 에너지 효율을 높이는 것이 가능하다.
또한, 단일 센서로 복수 조명을 제어 가능하여, 센서의 설치 개수를 최소할 수 있고, 고품질 조명제어 서비스를 제공하는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명의 조명 제어 시스템의 전자기파 전파 경로의 예를 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 조명 제어 시스템의 작동을 나타내는 개략도이다.
도 3은 펄스 레이더를 이용하는 경우의 전체 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 4는 펄스 레이더를 이용하는 경우 조명 제어 과정을 나타내는 순서도이다.
도 5는 대상의 위치에 따른 위상차를 나타내는 그래프이다.
도 6은 FMCW 레이더를 이용하는 경우의 전체 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 7은 FMCW 레이더를 이용하는 경우 조명 제어 과정을 나타내는 순서도이다.
도 8은 대상의 위치에 따른 주파수 차를 나타내는 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다.
층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
비록 제1, 제2 등의 용어가 여러 가지 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이러한 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들은 이러한 용어에 의해 한정되어서는 안 된다는 것을 이해할 것이다.
도 1은 본 발명의 조명 제어 시스템의 전자기파 전파 경로의 예를 나타내는 개략도이고, 도 2는 본 발명의 조명 제어 시스템의 작동을 나타내는 개략도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 레이더(200)를 이용한 조명 제어 시스템은, 다수의 조명등(110, 120, 130, 140)을 포함하는 조명부(100)와, 레이더(200) 및 다수의 조명등(110, 120, 130, 140)을 제어하는 제어부(300; 도 3 이하 참조)를 포함할 수 있다.
레이더(200)는 조명부(100)와 연결되고, 서로 일정 거리(d) 이격되어 위치하는 송신기(210; Tx), 제1수신기(220; Rx1) 및 제2수신기(230; Rx2)를 포함할 수 있다.
이러한 레이더(200)는 조명부(100)의 다수의 조명등(110, 120, 130, 140) 중 어느 하나에 설치될 수 있다. 예를 들어, 도 2에서 도시하는 바와 같이, 하나의 조명제어 단위에 네 개의 조명등(110, 120, 130, 140)이 위치하는 경우에 가장 외측의 조명등(이 경우, 110)에 설치될 수 있다.
도 2에서는 네 개의 조명등(110, 120, 130, 140)이 하나의 조명제어단위에 속하는 것으로 도시되어 있으나 이에 한정되지 않는다. 또한, 레이더(200)는 가장 외측이 아닌 다른 조명등에 설치될 수도 있고, 조명등과 독립적인 위치에 설치될 수도 있음은 물론이다.
이와 같은 조명등(110, 120, 130, 140)은 서로 통신할 수 있다. 즉, 무선 또는 유선으로 서로 연결되어 제어부(300)에 의하여 제어되어 순차적으로 점등 또는 소등될 수 있다.
레이더(200)가 조명등(110)에 설치되는 경우에, 이러한 레이더(200)는 고정된 위치를 가질 수 있다. 즉, 도 1에서 도시하는 바와 같이, 일정 높이(h)에 설치될 수 있고, 이러한 레이더(200)의 위치는 제어부(300)에 저장될 수 있다.
이러한 조명부(100) 및 레이더(200)가 설치된 위치를 따라 대상(10)이 이동하는 경우에 이러한 레이더(200)로부터 대상(10)과의 상대적인 거리가 측정될 수 있다. 즉, 레이더(200)의 송신기(210)와 대상(10)과의 거리는 r로, 제1수신기(220)와 대상(10)과의 거리는 r1으로, 그리고 제2수신기(230)와 대상(10)과의 거리는 r2로 측정될 수 있다.
여기서, 대상(10)은 이동하고 있는 차량, 사람, 등이 될 수 있다.
또한, 대상(10)의 이동 방향에 대하여, 대상(10)과 레이더(200)가 설치된 위치와의 거리는 l로 측정될 수 있다.
제어부(300)에서는 이러한 정보들을 이용하여 대상(10)의 진행방향 및 위치를 파악할 수 있다. 즉, 레이더(200)의 제1수신기(220) 및 제2수신기(230)를 통하여 수신되는 정보를 통하여 대상(10)의 진행방향 및 위치를 파악할 수 있다.
또한, 수신되는 신호의 도플러 편이 현상을 분석하여 속도 정보를 얻을 수 있다. 이는 제1수신기(220) 및 제2수신기(230)에서 수신되는 제1 IF(intermediate frequency; 중간주파수) 신호 또는 제2 IF 신호 중 어느 하나를 이용하여 이루어질 수 있다.
이때, 대상(10)의 진행방향 및 위치는 레이더(200)의 송수신 전파경로 차이에 따른 수신 신호의 위상차(펄스 레이더의 경우) 또는 주파수 차이(FMCW 레이더의 경우)를 이용하여 파악할 수 있고, 여기에 속도 정보를 결합하여 조명부(10)의 제어 정보를 추출할 수 있다.
여기서, 레이더(200)는 펄스 레이더(pulse radar)와 주파수 연속 변조 레이더(frequency modulation continuous wave(FMCW) radar)를 이용할 수 있다.
이와 같이, 대상(10)의 진행방향, 위치 및 속도 정보를 메모리 등에 저장되어 있는 주변 조명의 위치정보와 결합하여 다수의 조명등(110, 120, 130, 140)의 점등 및 소등 시간을 산출하고, 이와 같이 산출된 시간에 따라 조명등(110, 120, 130, 140)을 순차적으로 점등 및 소등하여 조명부(100)를 제어할 수 있다.
즉, 대상(10)이 근접하는 경우에 이러한 대상(10)과 가장 근접한 조명등(110)에서 먼저 조명광(111)을 조사하고, 이러한 대상(10)이 이동함에 따라 이후의 조명등(120, 130, 140)이 각각 순차적으로 조명광(121, 131, 141)을 조사하게 되는 것이다.
이때, 이러한 대상(10)의 진행방향, 위치 및 속도 정보 중 적어도 하나 또는 모두 이용하여 조명부(100)를 제어함으로써, 최적의 위치에 위치하는 조명등을 이용하여 최적의 시간 동안 조명광을 조사할 수 있다.
따라서, 에너지 소모를 최소화할 수 있으며, 대상(10)의 이동에 따른 최적의 조명 제어를 구현할 수 있는 것이다.
도 3은 펄스 레이더를 이용하는 경우의 전체 시스템을 나타내는 블록도이고, 도 4는 펄스 레이더를 이용하는 경우 조명 제어 과정을 나타내는 순서도로서, 이하, 도 3 및 도 4를 참고하여 펄스 레이더를 이용하여 조명을 제어하는 경우를 자세히 설명한다.
도 3에서 도시하는 바와 같이, 레이더(200)는 송신기(210; Tx), 제1수신기(220; Rx1) 및 제2수신기(230; Rx2)를 포함할 수 있다.
송신기(210)는 국부 발진기(local oscillator; LO; 도시되지 않음)를 포함할 수 있고, 제1수신기(220) 및 제2수신기(230)는 각각 제1믹서(221) 및 제2믹서(231)를 포함할 수 있다.
이러한 레이더(200)를 통한 신호는 제어부(300)로 전달되는데, 이러한 제어부(300)는 A/D(analog to digital) 변환기(310), 위상감지기(320), 판정기(330) 및 통신부(340)를 포함할 수 있다.
이와 같은 제어부(300)에서 얻어진 제어 정보를 이용하여 조명(100)을 제어할 수 있다.
이와 같은 조명(100) 제어를 위하여, 먼저, 레이더(200)의 국부 발진기(LO)에서 생성된 전자기파(LO 신호)가 송신기(210; Tx 안테나)를 통하여 외부로 방사된다(S10).
이러한 전자기파 중 일부가 움직이고 있는 대상(10)에 도달하게 되고, 이 도달된 전자기파에서 대상(10)의 속도에 따른 주파수 변동이 일어나서 반사, 굴절 및 회절과 같은 현상에 의하여 다시 대상(10)으로부터 방사된다.
이와 같이 대상(10)에서 방사된 전자기파(반사(RF) 신호) 중 일부가 제1수신기(220) 및 제2수신기(230)에 도달하여 신호를 수신한다(S20).
그러면 두 믹서(221, 231)에 LO 신호 및 RF 신호가 각각 수신되어 중간주파수(IF) 신호를 생성한다(제1 IF 신호 및 제2 IF 신호; S30).
이러한 제1 IF 신호 및 제2 IF 신호는 이후의 신호 처리를 위하여 A/D 변환기(310)에서 디지털 신호로 변환된다(S40).
이후, 위상감지기(320)에서는 제1 IF 신호 및 제2 IF 신호의 위상차를 검출한다(S50). 이러한 위상차는 아래의 표 1, 도 1 및 도 5를 통하여 검출될 수 있다.
전파 경로 위상 변화
Tx → 대상 → Rx1 φ1 = β(r + r1)
Tx → 대상 → Rx2 φ2 = β(r + r2)
표 1에서, 위상차인 Δφ는 아래의 수학식 1과 같이 계산될 수 있다.
Figure pat00001
여기서, 위에서 언급한 바와 같이, 레이더(200)의 송신기(210)와 대상(10)과의 거리는 r로, 제1수신기(220)와 대상(10)과의 거리는 r1으로, 그리고 제2수신기(230)와 대상(10)과의 거리는 r2로 측정될 수 있다. 또한, 대상(10)의 이동 방향에 대하여, 대상(10)과 레이더(200)가 설치된 위치와의 거리는 l로 측정될 수 있다. 여기서 β= 2π/λ의 값을 나타낸다. 여기서 λ는 전자기파의 파장이다. 그러므로 거리 l 만이 변수가 된다.
도 5는 대상의 위치에 따른 위상차를 나타내는 그래프이다.
이와 같은 정보를 통하여 아래의 표 2와 같이, 위상차와 그 미분에 따른 대상(10)의 진행방향과 위치를 판단할 수 있다.
위상차 (Δφ) 미분(∂(Δφ)/∂t) 대상의 진행방향 대상의 위치
+ + -x -x
+ - +x -x
- + -x +x
- - +x +x
그러면 판정기(330)에서는, 위상감지기(320)로부터 얻어진 위상차 및 그 미분값의 극을 통하여 대상(10)의 진행방향과 위치를 파악한다.
또한, 단일 IF 신호, 즉, 제1 IF 신호 및 제2 IF 신호 중 어느 한 신호를 통해서 대상(10)의 도플러 편이 현상을 분석하여 속도 정보를 얻는다.
이와 같이, 판정기(330)에서는 얻어진 대상(10)의 진행방향, 위치 및 속도 정보를 주변 조명(100)의 위치정보와 결합하여 주변 조명(100)의 점등 및 소등 시간을 산출한다(S60).
이와 같은 산출된 정보는 통신부(340)로 전달되며, 통신부(340)에서는 전달받은 정보, 즉, 주변 조명(100)의 점등 및 소등 시간에 따라 주변 조명(100)에 신호를 전달하여 제어하게 된다(S70).
도 6은 FMCW 레이더를 이용하는 경우의 전체 시스템을 나타내는 블록도이고, 도 7은 FMCW 레이더를 이용하는 경우 조명 제어 과정을 나타내는 순서도로서, 이하, 도 6 및 도 7을 참고하여 FMCW 레이더를 이용하여 조명을 제어하는 경우를 자세히 설명한다.
도 6에서 도시하는 바와 같이, 레이더(200)는 송신기(210; Tx), 제1수신기(220; Rx1) 및 제2수신기(230; Rx2)를 포함할 수 있다.
송신기(210)는 국부 발진기(local oscillator; LO; 도시되지 않음)를 포함할 수 있고, 제1수신기(220) 및 제2수신기(230)는 각각 제1믹서(221) 및 제2믹서(231)를 포함할 수 있다.
이러한 레이더(200)를 통한 신호는 제어부(300)로 전달되는데, 이러한 제어부(300)는 A/D(analog to digital) 변환기(310), FFT부(350), 판정기(331) 및 통신부(340)를 포함할 수 있다.
이와 같은 제어부(300)에서 얻어진 제어 정보를 이용하여 조명(100)을 제어할 수 있다.
이와 같은 조명(100) 제어를 위하여, 먼저, 레이더(200)의 국부 발진기(LO)에서 생성된 전자기파(LO 신호)가 송신기(210; Tx 안테나)를 통하여 외부로 방사된다(S10).
이러한 전자기파 중 일부가 움직이고 있는 대상(10)에 도달하게 되고, 이 도달된 전자기파에서 대상(10)의 속도에 따른 주파수 변동이 일어나서 반사, 굴절 및 회절과 같은 현상에 의하여 다시 대상(10)으로부터 방사된다.
이와 같이 대상(10)에서 방사된 전자기파(반사(RF) 신호) 중 일부가 제1수신기(220) 및 제2수신기(230)에 도달하여 신호를 수신한다(S20).
그러면 두 믹서(221, 231)에 LO 신호 및 RF 신호가 각각 수신되어 중간주파수(IF) 신호를 생성한다(제1 IF 신호 및 제2 IF 신호; S30).
이러한 제1 IF 신호 및 제2 IF 신호는 이후의 신호 처리를 위하여 A/D 변환기(310)에서 디지털 신호로 변환된다(S40).
이상과 같은 사항은 위에서 설명한 펄스 레이더를 이용하는 경우와 동일하다.
이후, FFT(fast Fourier transform)부(350)에서는 제1 IF 신호 및 제2 IF 신호를 주파수 신호로 변환하고 그 주파수 차를 검출한다(S51). 이러한 주파수 차는 아래의 표 3, 도 1 및 도 8을 통하여 검출될 수 있다.
전파 경로 위상 변화
Tx → 대상 → Rx1 f1 = a(r + r1)/c
Tx → 대상 → Rx2 f2 = a(r + r2)/c
표 3에서, 주파수 차인 Δf는 아래의 수학식 2와 같이 계산될 수 있다.
Figure pat00002
여기서, 위에서 언급한 바와 같이, 레이더(200)의 송신기(210)와 대상(10)과의 거리는 r로, 제1수신기(220)와 대상(10)과의 거리는 r1으로, 그리고 제2수신기(230)와 대상(10)과의 거리는 r2로 측정될 수 있다. 또한, 대상(10)의 이동 방향에 대하여, 대상(10)과 레이더(200)가 설치된 위치와의 거리는 l로 측정될 수 있다. 여기서 a는 임의의 상수를 나타내고, c는 빛의 속도이다. 그러므로 l 만이 변수가 된다.
도 8은 대상의 위치에 따른 주파수 차를 나타내는 그래프이다.
이와 같은 정보를 통하여 아래의 표 4와 같이, 주파수 차와 그 미분에 따른 대상(10)의 진행방향과 위치를 판단할 수 있다.
FWCM slope 주파수 차(Δf) 미분(∂(Δf)/∂t) 대상의 진행방향 대상의 위치

a > 0		 + + +x +x
+ - -x +x
- + +x -x
- - -x -x

a < 0
 + + -x -x
+ - +x -x
- + -x +x
- - +x +x
그러면 판정기(331)에서는, FFT부(350)로부터 얻어진 주파수 차 및 그 미분값의 극을 통하여 대상(10)의 진행방향과 위치를 파악한다.
또한, 단일 IF 신호, 즉, 제1 IF 신호 및 제2 IF 신호 중 어느 한 신호를 통해서 대상(10)의 도플러 편이 현상을 분석하여 속도 정보를 얻는다.
이와 같이, 판정기(331)에서는 얻어진 대상(10)의 진행방향, 위치 및 속도 정보를 주변 조명(100)의 위치정보와 결합하여 주변 조명(100)의 점등 및 소등 시간을 산출한다(S61).
이와 같은 산출된 정보는 통신부(340)로 전달되며, 통신부(340)에서는 전달받은 정보, 즉, 주변 조명(100)의 점등 및 소등 시간에 따라 주변 조명(100)에 신호를 전달하여 제어하게 된다(S70).
이상과 같이, 본 발명은 대상의 유무와 속도만을 측정하였던 종래의 조명용 센서와 달리, 전파 경로 차이에 따른 신호 지연에 의한 진행방향과 위치정보를 파악하고 이를 속도 정보와 결합하여 제어함으로써, 조명 수요가 있는 곳에만 조명을 제공하여 조명제어 구역 내에서 에너지 효율을 높이는 것이 가능하다.
또한, 단일 센서로 복수 조명을 제어 가능하여, 센서의 설치 개수를 최소할 수 있고, 고품질 조명제어 서비스를 제공하는 것이 가능하다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
10: 대상 100: 조명
200: 레이더 210: 송신기
220: 제1수신기 230: 제2수신기
300: 제어부 310: A/D 변환기
320: 위상감지기 330, 331: 판정기
340: 통신부 350: FFT부

Claims (13)

  1. 레이더를 이용한 조명 제어 시스템에 있어서,
    다수의 조명등을 포함하는 조명부;
    상기 조명부와 연결되고, 서로 일정 거리 이격되어 위치하는 송신기, 제1수신기 및 제2수신기를 포함하는 레이더; 및
    상기 제1수신기 및 제2수신기를 통하여 대상에서 반사되어 수신되는 신호를 이용하여 상기 대상의 진행방향, 위치 및 속도를 검출하고, 상기 진행방향, 위치 및 속도에 따라 상기 다수의 조명등의 점등 및 소등 시간을 산출하여 상기 다수의 조명등의 점등 및 소등을 제어하는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 레이더를 이용한 조명 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어부에서는, 제1수신기 및 제2수신기를 통하여 수신되는 신호의 위상차를 통하여 상기 대상의 진행방향 및 위치를 검출하는 것을 특징으로 하는 레이더를 이용한 조명 제어 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 수신되는 신호의 도플러 편이 현상을 분석하여 속도 정보를 얻는 것을 특징으로 하는 레이더를 이용한 조명 제어 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 레이더는 상기 대상에서 반사되어 수신되는 두 신호를 디지털로 변환하는 A/D 변환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더를 이용한 조명 제어 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 레이더는 펄스 레이더 또는 FMCW 레이더 중 적어도 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 레이더를 이용한 조명 제어 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 펄스 레이더는,
    상기 두 신호의 위상을 감지하는 위상감지기;
    상기 위상감지기의 감지된 신호를 이용하여 대상의 진행방향 및 위치를 파악하고, IF 신호를 이용하여 속도 정보를 얻으며, 상기 진행방향, 위치 및 속도 정보를 조명부의 위치정보와 결합하여 상기 조명등의 점등 및 소등 시간을 산출하는 판정기; 및
    상기 판정기로부터 전달받은 조명등의 점등 및 소등 시간에 따라 상기 조명등을 제어하는 통신부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 레이더를 이용한 조명 제어 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 판정기는,
    상기 두 신호의 위상차와 그 미분값의 극을 통해 상기 대상의 진행방향 및 위치를 파악하는 것을 특징으로 하는 레이더를 이용한 조명 제어 시스템.
  8. 제5항에 있어서, 상기 FMCW 레이더는,
    상기 두 신호를 주파수 신호로 변환하고 그 차이를 검출하는 FFT부;
    FFT부에서 검출된 신호를 이용하여 대상의 진행방향 및 위치를 파악하고, IF 신호를 이용하여 속도 정보를 얻으며, 상기 진행방향, 위치 및 속도 정보를 조명부의 위치정보와 결합하여 상기 조명등의 점등 및 소등 시간을 산출하는 판정기; 및
    상기 판정기로부터 전달받은 조명등의 점등 및 소등 시간에 따라 상기 조명등을 제어하는 통신부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 레이더를 이용한 조명 제어 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 판정기는,
    상기 두 신호의 주파수 차와 그 미분값의 극을 통해 상기 대상의 진행방향 및 위치를 파악하는 것을 특징으로 하는 레이더를 이용한 조명 제어 시스템.
  10. 레이더를 이용한 조명 제어 방법에 있어서,
    레이더를 이용하여 전자기파를 방사하는 단계;
    상기 전자기파가 대상에 반사되는 신호를 수신하는 단계;
    상기 수신 신호를 이용하여 제1 IF 신호 및 제2 IF 신호를 생성하는 단계;
    상기 제1 IF 신호 및 제2 IF 신호를 디지털로 변환하는 단계;
    상기 디지털로 변환된 신호를 이용하여 대상의 진행방향 및 위치를 파악하는 단계;
    상기 제1 IF 신호 및 제2 IF 신호 중 어느 하나를 이용하여 속도 정보를 얻는 단계;
    상기 진행방향, 위치 및 속도 정보를 기 저장된 조명등 위치정보와 결합하여 조명등의 점등 및 소등 시간을 산출하는 단계; 및
    상기 조명등의 점등 및 소등 시간에 따라 조명등을 제어하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 레이더를 이용한 조명 제어 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 대상의 진행방향 및 위치정보를 검출하는 단계는,
    상기 제1 IF 신호 및 제2 IF 신호의 위상차와 그 미분값을 통해 검출하는 것을 특징으로 하는 레이더를 이용한 조명 제어 방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 대상의 진행방향 및 위치정보를 검출하는 단계는,
    상기 제1 IF 신호 및 제2 IF 신호의 변환된 주파수차와 그 미분값을 통해 검출하는 것을 특징으로 하는 레이더를 이용한 조명 제어 방법.
  13. 제10항에 있어서, 상기 속도 정보는, 상기 제1 IF 신호 및 제2 IF 신호 중 어느 하나의 도플러 편이 현상을 분석하여 얻는 것을 특징으로 하는 레이더를 이용한 조명 제어 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101870376B1 (ko) * 2016-12-29 2018-06-22 단국대학교 산학협력단 객체 위치 기반 조명 제어 장치 및 방법
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