KR20160090056A - 실내에서 음향 신호의 상관 대역폭 변화를 이용한 침입자 탐지 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

실내에서 음향 신호의 상관 대역폭 변화를 이용한 침입자 탐지 방법 및 시스템이 제시된다. 본 발명에서 제안하는 실내에서 음향 신호의 상관 대역폭 변화를 이용한 침입자 탐지 방법은 실내 공간의 능동형 스피커를 통해 음향신호를 송신한 후, 상기 스피커로부터 미리 정해진 거리에 있는 마이크로폰을 통해 상기 음향신호를 수신하는 단계, 상기 송신 및 수신되는 음향신호를 이용하여 침입자 여부에 따른 실내 공간의 음향 채널 전달 특성을 계산하는 단계, 상기 계산된 실내 공간의 음향 채널 전달 특성으로부터 상관 대역폭을 계산하여 침입자의 여부를 판단하는 단계, 상기 침입자가 발생했을 경우 경보음을 발생시키는 단계를 포함할 수 있다.

Description

실내에서 음향 신호의 상관 대역폭 변화를 이용한 침입자 탐지 방법 및 시스템{Method and System for Intruder Detection by Variation of Coherence Bandwidth of Acoustic Signal in a Room}
본 발명은 실내 환경에서 음향 채널 특성에 기반한 새로운 침입 감지 방법 및 시스템에 관한 것이다.
현재 침입자 탐지 시스템은 대부분 CCTV에 의존하며, 이는 사람이 지속적으로 모니터링하고 있어야만 한다. 종래 기술에 따른 음향 침입자 탐지 방법은 먼저, 복수의 마이크들을 이용하여 실내에서 발생하는 음향신호를 수신할 수 있다. 그리고 수신된 음향신호는 오디오 획득 보드(Audio Acquisition Board)를 거친 후, 주로 침입자가 내는 소리를 인지하는 AED(Acoustic Event Detector)를 수행할 수 있다. AED는 에너지 AED, SVF AED(Spectral Variation Function AED)를 통해 침입자 탐지를 위한 파라미터를 구할 수 있고, SLoc(Source Localization)를 거친 뒤 CSP AED(Cross Power Spectrum Phase)를 통해 침입자 탐지를 위한 파라미터를 구할 수 있다. 이후, 침입자가 확인 되었을 경우 알람 발생기(270)를 통해 경보음(Alarm)을 낼 수 있다. 이러한 종래기술의 방법은 수동형으로 진행될 수 있다. 이는 침입자가 방사하는 소리가 작거나 수신하는 마이크로폰의 성능이 낮은 경우 탐지 성능이 저하되며, 주변 소음에 약한 단점이 있다.
종래 기술에 따른 탐지 시스템이 대부분 CCTV에 의존하며, 이러한 탐지 시스템은 사람이 지속적으로 모니터링하고 있어야만 한다는 문제점을 개선하기 위한 방법 및 시스템을 제공하는데 있다. 음향 신호를 이용한 방법의 경우 주로 침입자가 내는 소리를 인지하는 AED(Acoustic Event Detector)를 수행한 뒤 CSP (Cross Power Spectrum Phase), SVF (Spectral Variation Function) 등의 파라미터를 구하는 수동형이다. 이는 침입자가 방사하는 소리가 작거나 수신하는 마이크로폰의 성능이 낮은 경우 탐지 성능이 저하되며, 주변 소음에 약한 단점이 있다. 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이러한 종래 기술에 따른 문제점을 개선하기 위한 방법 및 시스템을 제공하는데 있다.
일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 실내에서 음향 신호의 상관 대역폭 변화를 이용한 침입자 탐지 방법은 실내 공간의 능동형 스피커를 통해 음향신호를 송신한 후, 상기 스피커로부터 미리 정해진 거리에 있는 마이크로폰을 통해 상기 음향신호를 수신하는 단계, 상기 송신 및 수신되는 음향신호를 이용하여 침입자 여부에 따른 실내 공간의 음향 채널 전달 특성을 계산하는 단계, 상기 계산된 실내 공간의 음향 채널 전달 특성으로부터 상관 대역폭을 계산하여 침입자의 여부를 판단하는 단계, 상기 침입자가 발생했을 경우 경보음을 발생시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 송신 및 수신되는 음향신호를 이용하여 침입자 여부에 따른 실내 공간의 음향 채널 전달 특성을 계산하는 단계는 실내 공간에서 상기 침입자의 여부에 따라 생성되는 실내 음향 임펄스 응답의 지속적인 추정에 의하여 다중경로채널의 변화를 계산할 수 있다.
상기 실내 공간에 침입자가 있을 경우, 상기 다중경로채널의 채널 지연 프로파일의 변화를 발생시킬 수 있다.
상기 계산된 실내 공간의 음향 채널 전달 특성으로부터 상관 대역폭을 계산하여 침입자의 여부를 판단하는 단계는 상기 상관 대역폭 값이 일정하지 않은 경우 상기 실내 공간에 침입자가 있는 것으로 판단하고, 상기 상관 대역폭 값이 일정할 경우 상기 실내 공간에 침입자가 없는 것으로 판단할 수 있다.
또 다른 일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 실내에서 음향 신호의 상관 대역폭 변화를 이용한 침입자 탐지 시스템은 실내 공간에 음향신호를 능동적으로 송신한 후, 상기 송신된 음향신호를 미리 정해진 거리만큼 이격된 위치에서 수신하는 음향 송수신부, 상기 송신 및 수신되는 음향신호를 이용하여 침입자 여부에 따른 실내 공간의 음향 채널 전달 특성을 계산하는 음향 채널 전달 특성 계산부, 상기 계산된 실내 공간의 음향 채널 전달 특성으로부터 상관 대역폭을 계산하여 침입자의 여부를 판단하는 판단부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면 현재 널리 사용되는 CCTV와 같은 장비에서 발생하는 영상 사각지대의 문제점을 해결할 수 있고, 고화질 카메라로 인한 비용문제를 해결할 수 있다. 다시 말해, 음향 신호를 사용하므로 침입자가 이를 회피할 수 없으며, 비교적 저렴한 장비로 사각지대 없이 운용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실내에서 음향 신호의 상관 대역폭 변화를 이용한 침입자 탐지 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 종래 기술에 따른 음향 침입자 탐지 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 침입자 탐지 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 침입자의 위치에 따른 침입자 탐지 방법을 설명하기 위한 예시이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 상관 대역폭을 나타내는 예시이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 실내에서 음향 신호의 상관 대역폭 변화를 이용한 침입자 탐지 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
제안하는 발명은 실내 환경에서 음향 채널 특성에 기반한 새로운 침입 감지 방법에 관한 것이다. 제안된 방법의 기본 아이디어는 측정된 실내 임펄스 응답으로부터 상관 대역폭(Coherence bandwidth)을 계산하는 것이다. 상관 대역폭은 채널 지연 프로파일(channel delay profiles)과 관련 있다. 침입이 실내 내부에 다중경로 채널의 변화를 가져오기 때문에 실내 음향 임펄스 응답(room acoustic impulse response)이 변화한다. 이러한 변화는 채널 지연 프로파일의 변화를 만든다. 실험들은 침입자의 존재여부를 판단하기 위하여 단일 마이크 데이터(single microphone data)만을 사용하는 실내 임펄스 응답의 변화를 측정하기 위해 설계될 수 있다. 몇몇 경우에 대한 실험 결과는 제안된 방법의 성능을 보여준다.
이전의 침입자 검출을 위해 제안된 침입자 탐지 시스템은 분포된 마이크 네트워크로부터 얻어진 오디오 신호들의 프로세싱에 의해 추정된 정보를 기반으로 한다. 다양한 스펙트럴 변수들(spectral variables) 및 제로 크로싱 율이 검출 파라미터로 사용될 수 있다. 제안하는 방법은 실내 음향 채널의 상관 대역폭을 사용함으로써 침입자 탐지 결과를 보여준다. 이러한 방법은 아래의 관점에서 이전의 연구와 다르다. 먼저, 이전의 파라미터와 다른 파라미터들을 적용한다. 두 번째로, 제안된 방법은 음향 채널의 상관(coherence) 특성에 기반한다. 이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실내에서 음향 신호의 상관 대역폭 변화를 이용한 침입자 탐지 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
본 실시예에 따른 침입자 탐지 시스템(100)은 프로세서(110), 버스(120), 네트워크 인터페이스(130), 메모리(140) 및 데이터베이스(150)를 포함할 수 있다. 메모리(140)는 운영체제(141) 및 침입자 탐지 루틴(142)을 포함할 수 있다. 프로세서(110)는 음향 송수신부(111), 음향 채널 전달 특성 계산부(112), 판단부(113)를 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서 침입자 탐지 시스템(100)은 도 1의 구성요소들보다 더 많은 구성요소들을 포함할 수도 있다. 그러나, 대부분의 종래기술적 구성요소들을 명확하게 도시할 필요성은 없다. 예를 들어, 침입자 탐지 시스템(100)은 디스플레이나 트랜시버(transceiver)와 같은 다른 구성요소들을 포함할 수도 있다.
메모리(140)는 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체로서, RAM(random access memory), ROM(read only memory) 및 디스크 드라이브와 같은 비소멸성 대용량 기록장치(permanent mass storage device)를 포함할 수 있다. 또한, 메모리(140)에는 운영체제(141)와 침입자 탐지 루틴(142)을 위한 프로그램 코드가 저장될 수 있다. 이러한 소프트웨어 구성요소들은 드라이브 메커니즘(drive mechanism, 미도시)을 이용하여 메모리(140)와는 별도의 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체로부터 로딩될 수 있다. 이러한 별도의 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체는 플로피 드라이브, 디스크, 테이프, DVD/CD-ROM 드라이브, 메모리 카드 등의 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체(미도시)를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서 소프트웨어 구성요소들은 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체가 아닌 네트워크 인터페이스(130)를 통해 메모리(140)에 로딩될 수도 있다.
버스(120)는 침입자 탐지 시스템(100)의 구성요소들간의 통신 및 데이터 전송을 가능하게 할 수 있다. 버스(120)는 고속 시리얼 버스(high-speed serial bus), 병렬 버스(parallel bus), SAN(Storage Area Network) 및/또는 다른 적절한 통신 기술을 이용하여 구성될 수 있다.
네트워크 인터페이스(130)는 침입자 탐지 시스템(100)을 컴퓨터 네트워크에 연결하기 위한 컴퓨터 하드웨어 구성요소일 수 있다. 네트워크 인터페이스(130)는 무선 또는 유선 커넥션을 통해 컴퓨터 네트워크에 연결시킬 수 있다.
데이터베이스(150)는 음향 송수신, 음향 채널 전달 특성, 침입자 탐지를 위해 필요한 모든 정보를 저장 및 유지하는 역할을 할 수 있다. 도 1에서는 침입자 탐지 시스템(100)의 내부에 데이터베이스(150)를 구축하여 포함하는 것으로 도시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 시스템 구현 방식이나 환경 등에 따라 생략될 수 있고 혹은 전체 또는 일부의 데이터베이스가 별개의 다른 시스템 상에 구축된 외부 데이터베이스로서 존재하는 것 또한 가능하다.
프로세서(110)는 기본적인 산술, 로직 및 침입자 탐지 시스템(100)의 입출력 연산을 수행함으로써, 컴퓨터 프로그램의 명령을 처리하도록 구성될 수 있다. 명령은 메모리(140) 또는 네트워크 인터페이스(130)에 의해, 그리고 버스(120)를 통해 프로세서(110)로 제공될 수 있다. 프로세서(110)는 음향 송수신부(111), 음향 채널 전달 특성 계산부(112), 판단부(113)를 위한 프로그램 코드를 실행하도록 구성될 수 있다. 이러한 프로그램 코드는 메모리(140)와 같은 기록 장치에 저장될 수 있다.
음향 송수신부(111), 음향 채널 전달 특성 계산부(112), 판단부(113)는 도 6의 단계들(610~630)을 수행하기 위해 구성될 수 있다.
침입자 탐지 시스템(100)은 음향 송수신부(111), 음향 채널 전달 특성 계산부(112), 판단부(113)를 포함할 수 있다.
음향 송수신부(111)는 실내 공간에 음향신호를 능동적으로 송신한 후, 상기 송신된 음향신호를 미리 정해진 거리만큼 이격된 위치에서 수신할 수 있다. 음향 송수신부(111)는 능동형 스피커 및 마이크로폰을 포함할 수 있다. 다시 말해, 실내 공간에 설치된 스피커를 통해 음향신호를 능동적으로 송신할 수 있다. 이렇게 송신된 음향신호를 미리 정해진 거리만큼 떨어져있는 마이크로폰을 통해 수신할 수 있다. 이러한 능동형 스피커 및 마이크로폰은 하나 이상일 수 있다.
음향 채널 전달 특성 계산부(112)는 송신 및 수신되는 음향신호를 이용하여 침입자 여부에 따른 실내 공간의 음향 채널 전달 특성을 계산할 수 있다. 이때, 실내 공간에서 침입자의 여부에 따라 생성되는 실내 음향 임펄스 응답에 대한 다중경로채널의 변화를 계산할 수 있다. 실내 공간의 음향 채널 전달 특성은 시간 분산 및 주파수 분산을 이용한 전파 현상의 검사를 수행함으로써 계산할 수 있다. 만약 실내 공간에 침입자가 있을 경우, 상기 다중경로채널의 채널 지연 프로파일의 변화를 발생시킬 수 있다. 이러한 다중경로채널의 변화를 계산 결과를 이용하여 실내 공간에 침입자가 있는지 판단할 수 있다.
판단부(113)는 계산된 실내 공간의 음향 채널 전달 특성으로부터 상관 대역폭을 계산하여 침입자의 여부를 판단할 수 있다. 이때, 상관 대역폭 값이 일정하지 않은 경우 실내 공간에 침입자가 있다고 판단할 수 있다. 반면에, 상관 대역폭 값이 일정할 경우 상기 실내 공간에 침입자가 없다고 판단할 수 있다.
제안된 방법의 기본적인 아이디어는 실내 음향 임펄스 응답의 특성의 변화를 추측하기 위한 것이다. 실내 임펄스 응답은 수신된 신호 및 음향 소스 신호 사이의 상관(correlation)을 사용하여 측정될 수 있다. 이러한 방법에서 음향 소스로서 LFM(Linear Frequency Modulation) 신호를 사용할 수 있다 음향 챔버(anechoic chamber)와 같은 이상적인 환경에서, 제1 피크 값(first peak value) 이후에 수신된 신호는 없지만, 일반적인 실내 환경의 경우 반사된 신호들이 수신될 수 있고, 그러므로 긴 잔향(reverberation)이 남을 수 있다. 간섭 소스가 없는 환경에서, 마이크에 의해 캡쳐된 사운드 신호 x(t) 는
Figure pat00001
로서 표시될 수 있다. 여기에서 *는 컨볼루션을 나타내고, h(t)는 소스 및 수신 마이크 사이에서 실내 임펄스 응답이다. 양변에 x(t)를 곱하면, 통계적 기대치를 취할 수 있고, 수학식1 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00002
수학식 1
여기에서,
Figure pat00003
은 신호 x(t)의 자기 상관 함수(auto-correlation function)이고,
Figure pat00004
은 신호 x(t) 및 수신된 신호 y(t) 사이의 교차 상관 함수(cross-correlation function)이다. 하지만, 소스로서 광대역 신호(broadband signal)가 전송될 경우, 그러면 은 델타 함수일 수 있다. 결국,
Figure pat00006
은 채널의 지연 프로파일(delay profile)을 반영하는 실내 임펄스 응답
Figure pat00007
가 될 수 있다.
전송 채널의 임펄스 응답은 다양한 파라미터들에 의해 특징지어질 수 있다. 음향 채널의 특징은 전파 현상의 검사를 필요로 할 수 있다: 다시 말해, 시간 분산 및 주파수 분산을 필요로 할 수 있다. 상관 대역폭은 주로 무선 통신의 영역에서 조사될 수 있다. 이것은 평평한 채널로 간주되는(channel can be considered flat) 주파수 범위의 통계적 측정이다. 상관 대역폭을 위해 평가되어야 할 중요한 매개 변수는 평균 초과 지연 및 RMS(root mean square) 지연 확산이다. 이것은 채널의 시간 분산의 특징이다. 평균 초과 지연은 지연 파워 스펙트럼(delay power spectrum)의 제1 순간(first moment)으로부터 유래되고, 신호들의 평균 지연의 측정 값이다. RMS 지연 확산은 다중 전송에 의한 시간 영역의 분산을 나타낸다. RMS 지연 확산
Figure pat00008
는 전력 지연 프로파일의 제2 중앙 순간(second central moment)의 제곱근이고, 수학식2와 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00009
수학식 2
Figure pat00010
는 i번째 경로의 전력 강도이고, N은 다중 경로의 수이다. 평균 초과 지연
Figure pat00011
은 수학식3과 같이 주어진다.
Figure pat00012
수학식 3
상관 대역폭 Bc 은 주파수 상관 함수는 0.5 이상의 대역폭으로서 정의되고, 상관 대역폭은 대략 수학식4와 같다.
Figure pat00013
수학식 4
이것은 경험적 관계이고, RMS 지연 확산 및 상관 대역폭 사이의 관계는 정확이 정의된 바는 없다.
도 2는 종래 기술에 따른 음향 침입자 탐지 방법을 설명하기 위한 도면이다.
현재 침입자 탐지 시스템은 대부분 CCTV에 의존하며, 이는 사람이 지속적으로 모니터링하고 있어야만 한다. 종래 기술에 따른 음향 침입자 탐지 방법은 먼저, 복수의 마이크들(211, 212, 213, 214, 215, 216)을 이용하여 실내에서 발생하는 음향신호를 수신할 수 있다. 그리고 수신된 음향신호는 오디오 획득 보드(Audio Acquisition Board)(220)를 거친 후, 주로 침입자가 내는 소리를 인지하는 AED(Acoustic Event Detector)를 수행할 수 있다. AED는 에너지 AED(240), SVF AED(Spectral Variation Function AED)(250)를 통해 침입자 탐지를 위한 파라미터를 구할 수 있고, SLoc(230)를 거친 뒤 CSP AED(Cross Power Spectrum Phase)(260)를 통해 침입자 탐지를 위한 파라미터를 구할 수 있다. 이후, 침입자가 확인 되었을 경우 알람 발생기(270)를 통해 경보음(Alarm)(241)을 낼 수 있다. 이러한 종래기술의 방법은 수동형으로 진행될 수 있다. 이는 침입자가 방사하는 소리가 작거나 수신하는 마이크로폰의 성능이 낮은 경우 탐지 성능이 저하되며, 주변 소음에 약한 단점이 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 침입자 탐지 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에서 제안하는 방법은 능동형 스피커를 통해 음향 신호를 송신하고, 일정 거리 떨어져 있는 마이크로폰으로 신호를 수신한다. 송신 신호(311) 및 수신 신호(312)를 이용하여 실내 임펄스 응답(310)을 감지할 수 있다. 다시 말해, 스피커를 통해 음향 신호를 송신하고, 이를 마이크로폰으로 수신하는 과정에서 침입자가 발생했을 경우 변화되는 음향 채널 전달 특정을 이용하여 침입자를 탐지할 수 있다. 따라서, 송신 신호(311) 및 수신 신호(312)를 이용하여 실내 공간의 음향 채널 전달 특성을 먼저 계산하고, 이로부터 상관 대역폭(320)을 구할 수 있다. 침입자가 없는 경우 상관 대역폭(320)은 거의 일정한 값을 유지하다가 침입자로 인해 공간 내에 변화가 발생하면 상관 대역폭(320) 값이 변화할 수 있다. 이후, 경보 여부를 판단(330)할 수 있다. 경보를 알리기 위한 상관 대역폭의 변화가 미리 정해진 기준보다 작을 경우, 침입자가 없다(341)고 판단할 수 있다. 반면에, 경보를 알리기 위한 상관 대역폭의 변화가 미리 정해진 기준보다 클 경우, 침입자가 발생(342)했다고 판단할 수 있다.
현재 널리 사용되는 CCTV와 같은 장비는 영상 사각지대가 존재하며, 고화질 카메라는 가격이 비싸다. 이에 비해 제안하는 방법은 음향 신호를 사용하므로 침입자가 이를 회피할 수 없으며, 비교적 저렴한 장비로 사각지대 없이 운용할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 침입자의 위치에 따른 침입자 탐지 방법을 설명하기 위한 예시이다.
예를 들어, 실내 공간이 가로, 세로 7m라고 가정한다. 도 4a는 실내 공간 중앙, 다시 말해 스피커(speaker)(410a)와 마이크로폰(Microphone)(430a) 사이에 침입자(intruder)(420a)가 있는 경우의 예시이다. 그리고, noise(440a)에 대한 영향도 도시하였다. 도 4b는 실내 공간에서 스피커(speaker)(410ba)로부터 1m 거리에 위치하고, 마이크로폰(Microphone)(430b)으로부터 5m 거리에 위치하는 침입자(intruder)(420b)가 있는 경우의 예시이다. 그리고, noise(440b)에 대한 영향도 도시하였다.
음향 신호는 K6 파워 모듈을 갖는 SENNHEISER ME66 콘덴서 마이크로폰에 의해 수신되었다. 보스 101 모델은 소스 스피커로서 사용하였다. 마이크로폰의 높이는 1.1m 이고, 마이크로폰은 스피커로부터 6m 거리에 위치한다. 이러한 실험 환경에서 침입자가 15초, 23초 30초에 침입을 시도하고, 이에 대한 음향 채널의 변화를 알아본다.
실내 음향 임펄스 응답을 측정하기 위해 주기적인 LFM(linear frequency modulation) 펄스열(pulse train)을 사용하였다. 펄스 반복 간격은 0.55s이고, LFM 펄스의 지속 기간은 0.05이다. LFM 파형의 대역폭은 200Hz이고, 상기 샘플 주파수는 192kHz이다. 실내 충격 응답은 전송된 LFM 파형 및 상기 수신된 LFM 파형의 교차 상관에 의해 계산되었다. 침입자가 발생했을 경우, 다중 경로 전달 특성을 갖는 채널을 나타낼 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 상관 대역폭을 나타내는 예시이다.
도 5a는 실내 공간 중앙, 다시 말해 도 4에서 스피커(speaker)(410a)와 마이크로폰(Microphone)(430a) 사이에 침입자(intruder)(420a)가 있는 경우의 실험 기간 동안 상관 대역폭의 변화를 나타내는 도면이다. 도 5a를 참조하면, 약 15초(510a), 23초(520a) 및 23초(530a)에서 상관 대역폭의 갑작스런 변화를 나타낸다.
도 5b는 스피커(speaker)(410ba)로부터 1m 거리에 위치하고, 마이크로폰(Microphone)(430b)으로부터 5m 거리에 위치하는 침입자(intruder)(420b)가 있는 경우의 실험 기간 동안 상관 대역폭의 변화를 나타내는 도면이다. 도 5b를 참조하면, 약 15초(510b), 23초(520b) 및 23초(530b)에서 상관 대역폭의 갑작스런 변화를 나타낸다. 이러한 현상은 채널의 변화로 인한 지연 프로파일의 변화 때문에 발생한다. 그러므로 침입자 감지를 위한 특징으로 상관 대역폭을 사용할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 실내에서 음향 신호의 상관 대역폭 변화를 이용한 침입자 탐지 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
실내에서 음향 신호의 상관 대역폭 변화를 이용한 침입자 탐지 방법은 실내 공간의 능동형 스피커를 통해 음향신호를 송신한 후, 상기 스피커로부터 미리 정해진 거리에 있는 마이크로폰을 통해 상기 음향신호를 수신하는 단계(610), 상기 송신 및 수신되는 음향신호를 이용하여 침입자 여부에 따른 실내 공간의 음향 채널 전달 특성을 계산하는 단계(620), 상기 계산된 실내 공간의 음향 채널 전달 특성으로부터 상관 대역폭을 계산하여 침입자의 여부를 판단하는 단계(630), 침입자가 발생했을 경우 경보음을 발생시키는 단계(640)를 포함할 수 있다.
단계(610)에서, 실내 공간의 능동형 스피커를 통해 음향신호를 송신한 후, 상기 스피커로부터 미리 정해진 거리에 있는 마이크로폰을 통해 상기 음향신호를 수신할 수 있다. 다시 말해, 실내 공간에 설치된 스피커를 통해 음향신호를 능동적으로 송신할 수 있다. 이렇게 송신된 음향신호를 미리 정해진 거리만큼 떨어져있는 마이크로폰을 통해 수신할 수 있다.
단계(620)에서, 송신 및 수신되는 음향신호를 이용하여 침입자 여부에 따른 실내 공간의 음향 채널 전달 특성을 계산할 수 있다.
이때, 실내 공간에서 침입자의 여부에 따라 생성되는 실내 음향 임펄스 응답에 대한 다중경로채널의 변화를 계산할 수 있다. 만약 실내 공간에 침입자가 있을 경우, 상기 다중경로채널의 채널 지연 프로파일의 변화를 발생시킬 수 있다. 이러한 다중경로채널의 변화를 계산 결과를 이용하여 실내 공간에 침입자가 있는지 판단할 수 있다.
단계(630)에서, 계산된 실내 공간의 음향 채널 전달 특성으로부터 상관 대역폭을 계산하여 침입자의 여부를 판단할 수 있다. 이때, 상관 대역폭 값이 일정하지 않은 경우 실내 공간에 침입자가 있다고 판단할 수 있다. 반면에, 상관 대역폭 값이 일정할 경우 상기 실내 공간에 침입자가 없다고 판단할 수 있다.
마지막으로 단계(640)에서, 침입자가 발생했을 경우 경보음을 발생시킬 수 있다. 이와 같은 방법으로 실내 공간에 침입자가 발생하였을 경우 이를 탐지하여 사용자에게 알릴 수 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (11)

  1. 침입자 탐지 방법에 있어서,
    실내 공간의 능동형 스피커를 통해 음향신호를 송신한 후, 상기 스피커로부터 미리 정해진 거리에 있는 마이크로폰을 통해 상기 음향신호를 수신하는 단계;
    상기 송신 및 수신되는 음향신호를 이용하여 침입자 여부에 따른 실내 공간의 음향 채널 전달 특성을 계산하는 단계; 및
    상기 계산된 실내 공간의 음향 채널 전달 특성으로부터 상관 대역폭을 계산하여 침입자의 여부를 판단하는 단계
    를 포함하는 침입자 탐지 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 송신 및 수신되는 음향신호를 이용하여 침입자 여부에 따른 실내 공간의 음향 채널 전달 특성을 계산하는 단계는,
    실내 공간에서 상기 침입자의 여부에 따라 생성되는 실내 음향 임펄스 응답에 대한 다중경로채널의 변화를 계산하는 것을 특징으로 하는 침입자 탐지 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 실내 공간에 침입자가 있을 경우, 상기 다중경로채널의 채널 지연 프로파일의 변화를 발생시키는 것을 특징으로 하는 침입자 탐지 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 계산된 실내 공간의 음향 채널 전달 특성으로부터 상관 대역폭을 계산하여 침입자의 여부를 판단하는 단계는,
    상기 상관 대역폭 값이 일정하지 않은 경우 상기 실내 공간에 침입자가 있는 것으로 판단하고, 상기 상관 대역폭 값이 일정할 경우 상기 실내 공간에 침입자가 없는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 침입자 탐지 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 실내 공간의 음향 채널 전달 특성은 시간 분산 및 주파수 분산을 이용한 전파 현상의 검사를 수행 하는 것을 특징으로 하는 침입자 탐지 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 침입자가 발생했을 경우 경보음을 발생시키는 단계
    를 더 포함하는 침입자 탐지 방법.
  7. 침입자 탐지 시스템에 있어서,
    실내 공간에 음향신호를 능동적으로 송신한 후, 상기 송신된 음향신호를 미리 정해진 거리만큼 이격된 위치에서 수신하는 음향 송수신부;
    상기 송신 및 수신되는 음향신호를 이용하여 침입자 여부에 따른 실내 공간의 음향 채널 전달 특성을 계산하는 음향 채널 전달 특성 계산부; 및
    상기 계산된 실내 공간의 음향 채널 전달 특성으로부터 상관 대역폭을 계산하여 침입자의 여부를 판단하는 판단부
    를 포함하는 침입자 탐지 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 음향 채널 전달 특성 계산부는,
    실내 공간에서 상기 침입자의 여부에 따라 생성되는 실내 음향 임펄스 응답에 대한 다중경로채널의 변화를 계산하는 것을 특징으로 하는 침입자 탐지 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 실내 공간에 침입자가 있을 경우, 상기 다중경로채널의 채널 지연 프로파일의 변화를 발생시키는 것을 특징으로 하는 침입자 탐지 시스템.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 판단부는,
    상기 상관 대역폭 값이 일정하지 않은 경우 상기 실내 공간에 침입자가 있다고 판단하고, 상기 상관 대역폭 값이 일정할 경우 상기 실내 공간에 침입자가 없다고 판단하는 것을 특징으로 하는 침입자 탐지 시스템.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 음향 채널 전달 특성 계산부는,
    상기 실내 공간의 음향 채널 전달 특성은 시간 분산 및 주파수 분산을 이용한 전파 현상의 검사를 수행 하는 것을 특징으로 하는 침입자 탐지 시스템.
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