KR20230028939A - 초광대역 감지기의 무력화 검출 방법 및 장치 - Google Patents

초광대역 감지기의 무력화 검출 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

초광대역(ultra-wideband, UWB) 감지기의 무력화 검출 장치는 설정된 주기마다 수신 모드에서 복수의 스캐닝 거리에서의 감지를 위한 트랜시버의 수신 동작 전압을 결정하고, 상기 복수의 스캐닝 거리에서의 감지를 위한 트랜시버의 동작 전압을 토대로, 원거리에서의 트랜시버 평균 수신 동작 전압과 근거리에서의 트랜시버 평균 수신 동작 전압을 계산한다. 그리고 상기 원거리에서의 트랜시버 평균 수신 동작 전압과 상기 근거리에서의 트랜시버 평균 수신 동작 전압의 차이를 이용하여 상기 UWB 감지기의 무력화를 검출한다.

Description

초광대역 감지기의 무력화 검출 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR DETECTING NEUTRALIZATION OF ULTRA WIDE BAND DETECTOR}
본 발명은 초광대역 감지기의 무력화 검출 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 침입자가 초광대역 감지기의 무력화를 시도할 경우에 무력화를 검출할 수 있는 초광대역 감지기의 무력화 검출 방법 및 장치에 관한 것이다.
현재 실내 침입 감지기는 배경 온도와 침입자의 온도 차를 이용하여 침입을 판단하는 적외선(Infrared ray, IR) 감지기와 초광대역(Ultra-wideband, UWB) 또는 마이크로파(Microwave, MW)와 같이 전파를 이용하는 전파형 감지기가 있다.
침입자의 악의적인 의도로, 침입자에 의한 실내 침입 감지기의 무력화가 시도될 수 있다. 예를 들면, 감지기 정면에 금속을 위치시켜, 전파형 감지기의 무력화를 시도한다.
이러한 감지기의 무력화를 검출하기 위해서 IR 감지기는 근거리 ToF(Time of Flight) 센서와 같은 별도의 센서를 탑재해야 하며, 전파형 감지기는 고분해능 성능을 갖춰야 한다.
기존의 UWB 감지기는 높은 거리 분해능(약 30cm)을 이용하여 근거리 신호의 변화를 통해 무력화 여부를 판단하였다. 그러나 감지기의 설치 각도가 조절되거나 온도가 급격하게 변화하는 경우에도 근거리 신호 변화가 발생하여, 감지기의 설치 각도 조절이나 온도의 급격화 변화 시, 무력화로 판단될 가능성이 있다
본 발명이 해결하려는 과제는 초광대역 감지기의 안정적인 동작을 보장하면서 침입자가 초광대역 감지기의 무력화를 시도할 때 무력화를 검출할 수 있는 초광대역 감지기의 무력화 검출 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 한 실시 예에 따르면, 초광대역(ultra-wideband, UWB) 감지기의 무력화 검출 장치에서 상기 UWB 감지기의 무력화를 검출하는 방법이 제공된다. 무력화 검출 방법은 설정된 주기마다 수신 모드에서 복수의 스캐닝 거리에서의 감지를 위한 트랜시버의 수신 동작 전압을 결정하는 단계, 상기 복수의 스캐닝 거리에서의 감지를 위한 트랜시버의 동작 전압을 토대로, 원거리에서의 트랜시버 평균 수신 동작 전압과 근거리에서의 트랜시버 평균 수신 동작 전압을 계산하는 단계, 그리고 상기 원거리에서의 트랜시버 평균 수신 동작 전압과 상기 근거리에서의 트랜시버 평균 수신 동작 전압의 차이를 이용하여 상기 UWB 감지기의 무력화를 검출하는 단계를 포함한다.
상기 검출하는 단계는 상기 설정된 주기마다 결정되는 복수의 스캐닝 거리에서의 감지를 위한 트랜시버의 수신 동작 전압으로부터 계산되는 상기 차이가 설정된 임계값 이상이 되는 시간이 설정된 시간 이상 지속되면, 상기 UWB 감지기의 무력화가 발생한 것으로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 검출하는 단계는 상기 차이가 상기 임계값 이상이 되면 상기 시간을 측정하기 위한 타이머를 구동하는 단계, 그리고 상기 차이가 상기 임계값 미만이 되면, 상기 타이머의 구동을 중지시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 계산하는 단계는 상기 복수의 스캐닝 거리 중 스캐닝 거리가 짧은 정해진 개수의 스캐닝 거리에 해당되는 트랜시버의 수신 동작 전압의 평균을 상기 근거리에서의 트랜시버 평균 수신 동작 전압으로 계산하는 단계, 그리고 상기 복수의 스캐닝 거리 중 스캐닝 거리가 긴 정해진 개수의 스캐닝 거리에 해당되는 트랜시버의 수신 동작 전압의 평균을 상기 원거리에서의 트랜시버 평균 수신 동작 전압으로 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 트랜시버는 단일의 트랜지스터를 포함하고, 상기 동작 전압은 상기 단일의 트랜지스터의 제어 전극에 입력되고, 상기 수신 모드에서 상기 단일 트랜지스터는 상기 수신 동작 전압에 따라 턴온되며, UWB 안테나를 통해 수신되는 UWB 신호를 디지털 신호 처리부로 전달할 수 있다.
상기 결정하는 단계는 각 스캐닝 거리에서 수신되는 UWB 신호의 샘플링된 전압을 측정하는 단계, 그리고 상기 각 스캐닝 거리에서 수신되는 UWB 신호의 샘플링된 전압을 이용하여 상기 각 스캐닝 거리에서의 감지를 위한 트랜시버의 수신 동작 전압을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 한 실시 예에 따르면, 초광대역(ultra-wideband, UWB) 감지기의 무력화를 검출하는 장치가 제공된다. 무력화 검출 장치는 설정된 주기마다 수신 모드에서 복수의 스캐닝 거리에서의 감지를 위한 트랜시버의 수신 동작 전압을 결정하는 보정부, 그리고 상기 복수의 스캐닝 거리에서의 감지를 위한 트랜시버의 수신 동작 전압을 이용하여 상기 UWB 감지기의 무력화를 검출하는 검출부를 포함한다.
상기 무력화 검출 장치는 상기 복수의 스캐닝 거리에서의 감지를 위한 트랜시버의 수신 동작 전압을 토대로, 원거리에서의 트랜시버 평균 수신 동작 전압과 근거리에서의 트랜시버 평균 수신 동작 전압을 계산하는 계산부를 더 포함할 수 있으며, 상기 검출부는 상기 원거리에서의 트랜시버 평균 수신 동작 전압과 상기 근거리에서의 트랜시버 평균 수신 동작 전압의 차이와 임계값과의 비교 결과를 토대로 상기 UWB 감지기의 무력화를 검출할 수 있다.
상기 검출부는 상기 설정된 주기마다 결정되는 복수의 스캐닝 거리에서의 감지를 위한 트랜시버의 수신 동작 전압으로부터 계산되는 상기 차이가 설정된 임계값 이상이 되는 시간이 설정된 시간 이상 지속되면, 상기 UWB 감지기의 무력화가 발생한 것으로 판단할 수 있다.
상기 계산부는 상기 복수의 스캐닝 거리 중 스캐닝 거리가 짧은 정해진 개수의 스캐닝 거리에 해당되는 트랜시버의 수신 동작 전압의 평균을 상기 근거리에서의 트랜시버 평균 수신 동작 전압으로 계산하고, 상기 복수의 스캐닝 거리 중 스캐닝 거리가 긴 정해진 개수의 스캐닝 거리에 해당되는 트랜시버의 수신 동작 전압의 평균을 상기 원거리에서의 트랜시버 수신 평균 동작 전압으로 계산할 수 있다.
상기 트랜시버는 단일의 트랜지스터를 포함하고, 상기 동작 전압은 상기 단일의 트랜지스터의 제어 전극에 입력되고, 상기 수신 모드에서 상기 단일 트랜지스터는 상기 수신 동작 전압에 따라 턴온되며, UWB 안테나를 통해 수신되는 UWB 신호를 디지털 신호 처리부로 전달할 수 있다.
상기 보정부는 상기 설정된 주기마다 수신 모드에서 상기 복수의 스캐닝 거리에서 감지되는 UWB 신호의 샘플링된 전압을 측정하여 상기 복수의 스캐닝 거리에서의 감지를 위한 트랜시버의 수신 동작 전압을 결정할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 의하면, 초광대역 감지기의 안정적인 동작을 보장하면서 UWB 감지기의 설치 각도 조절 및 온도 변화 등에 무관하게 UWB 감지기의 무력화 시도를 검출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 초광대역 감지기를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 초광대역 감지기의 감지 영역을 설명하는 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 송수신부의 일부를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 트랜시버의 신호 송수신 과정을 나타낸 도면이다.
도 5는 일반 환경에서의 트랜시버의 동작 전압을 나타낸 도면이다.
도 6은 UWB 감지기의 무력화 시 트랜시버의 동작 전압을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 UWB 감지기의 무력화 여부를 판단하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 8은 온도 변화에 따른 원거리에서의 트랜시버 평균 동작 전압과 근거리에서의 트랜시버 평균 동작 전압의 차이를 나타낸 도면이다.
도 9는 온도 변화 중 감지기의 무력화 시도에서 원거리에서의 트랜시버 평균 동작 전압과 근거리에서의 트랜시버 평균 동작 전압의 차이를 나타낸 도면이다.
도 10은 UWB 감지기의 설치 각도 조정 시 원거리에서의 트랜시버 평균 동작 전압과 근거리에서의 트랜시버 평균 동작 전압의 차이를 나타낸 도면이다.
도 11은 침입자의 침입 시 원거리에서의 트랜시버 평균 동작 전압과 근거리에서의 트랜시버 평균 동작 전압의 차이를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 한 실시 예에 따른 초광대역 감지기의 무력화 검출 장치를 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 한 실시 예에 따른 초광대역 감지기의 무력화 검출 장치를 나타낸 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 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 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이제 본 발명의 실시 예에 따른 초광대역 감지기의 무력화 검출 방법 및 장치에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 초광대역 감지기를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 초광대역 감지기의 감지 영역을 설명하는 도면이다.
도 1을 참고하면, 초광대역(ultra-wideband, UWB) 감지기(10)는 디지털 신호 처리부(Digital signal processing core)(100) 및 송수신부(200)를 포함한다.
디지털 신호 처리부(100)는 송수신부(200)를 제어한다.
송수신부(200)는 디지털 신호 처리부(100)의 제어에 따라 송신 모드와 수신 모드로 동작한다. 송신 모드에서는 UWB 대역의 송신 신호 즉, UWB 신호를 생성하고, UWB 안테나를 통해 UWB 신호를 송출한다. 수신 모드에서는 UWB 안테나를 통해 UWB 신호를 수신하고, 수신한 UWB 신호를 처리하여 감지를 수행한다.
송수신부(200)는 수신 모드에서 최대 감지 거리를 일정 구간으로 나누어 스캐닝 구간별 감지를 수행한다. 즉, 송수신부(200)는 송신 모드에서 UWB 안테나를 통해 UWB 신호를 송출한 후, 수신 모드로 전환하여 어느 하나의 스캐닝 구간에서의 감지를 위한 수신 동작을 수행한다. 다음, 송신 모드에서 UWB 안테나를 통해 UWB 신호를 송출한 후, 수신 모드로 전환하여 다른 스캐닝 구간에서의 감지를 위한 수신 동작을 수행한다. 이러한 방법으로 송신 모드와 수신 모드를 반복하면서 전체 스캐닝 구간에서의 감지를 위한 수신 동작을 수행한다.
도 2에 도시된 바와 같이, UWB 안테나의 최대 감지 거리에 해당되는 전체 감지 영역(20)은 감지 영역 1 내지 감지 영역 Q로 나누어질 수 있다. 감지 영역 1 내지 감지 영역 Q는 각각의 스캐닝 거리에 대응된다. 예를 들어, 최대 감지 거리가 10m이고, 30cm의 분해능을 가지는 UWB 감지기(10)의 경우, 감지 영역 1은 0~30cm의 스캐닝 거리의 영역에 해당되며, 감지 영역 2는 30~60cm의 스캐닝 거리의 영역에 해당되며, 감지 영역 Q(=33)는 9.6~9.9m의 스캐닝 거리의 영역에 해당된다. 따라서, 송수신부(200)는 송신 모드에서 UWB 안테나를 통해 UWB 신호를 송출한 후, 수신 모드로 전환하여 감지 영역 1에서의 감지를 위한 수신 동작을 수행하고, 다시 송신 모드로 전환하여 UWB 안테나를 통해 UWB 신호를 송출한 후, 수신 모드로 전환하여 감지 영역 2에서의 감지를 위한 수신 동작을 수행한다. 이러한 방법으로 송신 모드와 수신 모드를 반복하면서 최대 감지 거리에 해당되는 전체 감지 영역(20)에 대한 감지를 수행한다.
도 3은 도 1에 도시된 송수신부의 일부를 나타낸 도면이다.
도 3을 참고하면, 송수신부(200)는 UWB 안테나(210), 트랜시버(220), DAC(digital to analog converter)(230), ADC(analog to digital converter)(240) 및 타이밍 제어부(250)를 포함한다.
UWB 안테나(210)는 송신 모드에서 UWB 신호를 송출하고, 수신 모드에서 UWB 신호를 수신한다.
트랜시버(220)는 송신 동작과 수신 동작을 수행한다. 트랜시버(220)는 디지털 신호 처리부(100)의 제어에 따라 송신 모드에서 송신 동작을 수행하고 수신 모드에서 수신 동작을 수행한다.
트랜시버(220)는 DAC(230)로부터 인가되는 동작 전압에 따라 송신 모드 및 수신 모드로 동작한다. 또한 트랜시버(220)는 수신 모드에서 DAC(230)로부터 인가되는 동작 전압에 따라 대응되는 감지 영역에 대한 수신 동작을 수행한다. 트랜시버(220)는 수신 동작 시 UWB 안테나(210)를 통해 수신되는 신호를 ADC(240)로 전달한다.
이러한 트랜시버(220)는 단일 트랜지스터를 이용하여 구현될 수 있다. 단일 트랜지스터를 이용하는 경우, 해당 트랜지스터의 제어 전극(예를 들면, 게이트 전극 또는 베이스 전극)에 송신 모드와 수신 모드를 위한 동작 전압이 인가된다. 송신 모드를 위한 동작 전압을 송신 동작 전압이라 하고, 수신 모드를 위한 동작 전압을 수신 동작 전압이라 한다. 트랜지스터는 송신 동작 전압에 따라 송신 모드로 동작하고, 수신 동작 전압에 따라 수신 모드로 동작한다. 트랜지스터는 송신 모드에서는 디지털 신호 처리부(100)에서 생성된 UWB 신호를 UWB 안테나로 전달하고, 수신 모드에서는 UWB 안테나를 통해 수신되는 UWB 신호를 ADC(240)를 통해 디지털 신호 처리부(100)로 전달한다.
이와 같이, 단일 트랜지스터를 이용하여 트랜시버(220)를 구현함에 따라 트랜시버(220)의 하드웨어 복잡도를 줄일 수 있고, UWB 감지기(10)의 비용을 낮출 수 있다.
DAC(230)는 디지털 신호 처리부(100)의 제어에 따라 트랜시버(220)를 동작시키기 위해 송신 동작 전압과 수신 동작 전압을 인가한다. 특히, 디지털 신호 처리부(100)는 수신 모드에서 각각의 감지 영역 즉, 각각의 스캐닝 거리에서의 감지를 위한 트랜시버(220)의 수신 동작 전압을 결정하고, 각각의 스캐닝 거리에서의 감지를 위한 수신 동작 전압을 DAC(230)를 통해 트랜시버(220)로 인가한다. 디지털 신호 처리부(100)는 수신 모드에서 각각의 스캐닝 거리에서의 UWB 신호의 샘플링된 전압을 측정하고, 측정된 전압을 신호 처리하여 각 스캐닝 거리에서의 감지를 위한 트랜시버(220)의 수신 동작 전압을 결정할 수 있다.
ADC(240)는 트랜시버(220)로부터 전달되는 신호를 샘플링하여 디지털 신호로 변환하고, 변환된 디지털 신호를 디지털 신호 처리부(100)로 전달한다.
디지털 신호 처리부(100)에서는 ADC(240)로부터 전달된 디지털 신호를 이용하여 침입 감지와 같은 신호 처리를 수행한다.
타이밍 제어부(250)는 디지털 신호 처리부(100)의 제어에 따라 트랜시버(220)의 송신 모드와 수신 모드를 제어한다. 또한 타이밍 제어부(250)는 트랜시버(220)의 수신 모드에서 ADC(240)가 UWB 신호를 샘플링할 수 있도록 ADC(240)의 동작 타이밍을 제어한다.
도 4는 도 3에 도시된 트랜시버의 신호 송수신 과정을 나타낸 도면이다.
도 4를 참고하면, 트랜시버(220)는 스캐닝 거리 인덱스 i를 설정한다(S410). 초기값으로 i=1로 설정될 수 있다. 예를 들어, 도 2와 같이 전체 감지 영역(20)이 스캐닝 거리에 따라 감지 영역 1 내지 감지 영역 Q로 나누어지는 경우, 스캐닝 거리 인덱스 i는 1부터 Q의 값을 가질 수 있다.
트랜시버(220)는 스캐닝 거리 인덱스 i를 설정하고 나면, 타이밍 제어부(250)의 제어에 따라 송신 모드를 설정한다(S420).
트랜시버(220)는 송신 모드에서 UWB 신호를 생성하여 UWB 안테나(210)를 통해 송신한다(S430).
다음, 트랜시버(220)는 타이밍 제어부(250)의 제어에 따라 수신 모드를 설정한다(S440). 트랜시버(220)는 설정된 스캐닝 거리 인덱스 i에서의 감지를 위한 수신 동작 전압을 DAC(230)를 통해 수신하여 수신 모드로 전환한다.
트랜시버(220)는 설정된 스캐닝 거리 인덱스 i에 대응하는 UWB 신호를 수신한다(S450). 트랜시버(220)는 설정된 스캐닝 거리 인덱스 i에 대응하는 UWB 신호를 ADC(240)로 전달한다. ADC(240)에서는 설정된 스캐닝 거리 인덱스 i에 대응하는 UWB 신호를 샘플링하여 디지털 신호로 변환한 후 디지털 신호 처리부(100)로 전달한다.
다음, 트랜시버(220)는 스캐닝 거리 인덱스 i=Q인지 확인한다(S460). 트랜시버(220)는 스캐닝 거리 인덱스 i=Q가 아니면 스캐닝 거리 인덱스 i=i+1로 변경하고(S470), 단계(S410~S460)를 반복한다.
트랜시버(220)는 스캐닝 거리 인덱스 i=Q이면(S460), 전체 감지 영역(20)에 대한 수신 동작을 완료한 것으로 판단한다(S480).
트랜시버(220)는 단계(S410~S480)를 계속하여 반복함으로써, 전체 감지 영역(20)을 감지한다.
한편, 디지털 신호 처리부(100)에서는 수신 모드에서 각 스캐닝 거리에서의 감지를 위한 트랜시버(220)의 수신 동작 전압을 결정하며, DAC(230)를 통해 각 스캐닝 거리에서의 감지를 위한 수신 동작 전압을 트랜시버(220)에 전달함으로써, 도 4에서 설명한 수신 동작이 이루어질 수 있도록 한다.
UWB 감지기(10)를 비롯한 전파형 감지기는 주변의 온도나 설치 환경에 따라 동작의 특성이 달라진다. 따라서, 디지털 신호 처리부(100)에서는 다양한 환경에서 안정적인 동작이 될 수 있도록 설정된 주기로 환경 보정을 수행한다. 보다 구체적으로, 디지털 신호 처리부(100)에서는 각 스캐닝 거리에서의 감지를 위한 트랜시버(220)의 수신 동작 전압을 설정된 주기로 보정한다.
한편, 악의적인 의도로 금속을 UWB 감지기(10)를 비롯한 전파형 감지기 앞에 위치시켜 전파형 감지기의 무력화를 시도한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, UWB 감지기(10)는 주기적인 환경 보정에서 나타나는 UWB 신호 특성을 이용하여 UWB 감지기(10)의 무력화 여부를 검출한다.
앞에서 설명한 바와 같이, 디지털 신호 처리부(100)에서는 설정된 주기로 각 스캐닝 거리에서의 감지를 위한 트랜시버(220)의 설정된 주기로 수신 동작 전압을 결정한다. 이때 각 스캐닝 거리에서의 감지를 위한 트랜시버(220)의 수신 동작 전압을 이용하여 UWB 감지기(10)의 무력화 여부를 검출한다.
도 5는 일반 환경에서의 트랜시버의 동작 전압을 나타낸 도면이고, 도 6은 UWB 감지기의 무력화 시 트랜시버의 동작 전압을 나타낸 도면이다.
도 5 및 도 6를 참고하면, X축은 환경 보정 주기 T1을 나타내며, Y축은 원거리의 트랜시버 평균 수신 동작 전압과 근거리에서의 트랜시버 평균 수신 동작 전압의 차이를 나타낸다. X축의 단위는 30초(second)/dev이고, Y축의 단위는 80mV/dev이다. 80mV/dev는 1일 때 80mV를 의미하며, 예를 들어, Y 축의 값이 5일 경우 400mV를 나타낸다. 마찬가지로, 30초(second)/dev는 1일 때 30초를 의미하며, 예를 들어, X 축 값이 3일 경우, 1분 30초를 나타낸다.
도 2와 같이, 전체 감지 영역(20)이 스캐닝 거리에 따라 감지 영역 1 내지 감지 영역 Q로 나누어지고, 스캐닝 거리 인덱스가 1부터 Q의 값을 가질 때, 근거리에서의 트랜시버 평균 수신 동작 전압은 스캐닝 거리 인덱스 1부터 Q/2에 해당되는 트랜시버(220)의 수신 동작 전압의 평균을 나타내고, 원거리에서의 트랜시버 평균 동작 전압은 스캐닝 거리 인덱스 (Q/2)+1부터 Q에 해당되는 트랜시버(220)의 수신 동작 전압의 평균을 나타낼 수 있다.
이와 달리, 근거리에서의 트랜시버 평균 동작 전압은 스캐닝 거리가 짧은 소정 개수의 스캐닝 거리에 해당되는 트랜시버(220)의 수신 동작 전압의 평균을 나타내고, 원거리에서의 트랜시버 평균 동작 전압은 스캐닝 거리가 긴 소정 개수의 스캐닝 거리에 해당되는 트랜시버(220)의 수신 동작 전압의 평균을 나타낼 수도 있다.
무력화가 없는 일반 환경에서 원거리에서의 트랜시버 평균 수신 동작 전압과 근거리에서의 원거리에서의 트랜시버 평균 수신 동작 전압의 차이는 도 5와 같은 특성을 가진다.
한편, UWB 감지기(10)의 무력화 시도가 있는 경우, 원거리에서의 트랜시버 평균 수신 동작 전압과 근거리에서의 원거리에서의 트랜시버 평균 수신 동작 전압의 차이는 도 6에 도시한 바와 같은 특성을 가진다.
도 5 및 도 6을 통해서 알 수 있듯이, 일반 환경과 UWB 감지기(10)의 무력화 시도가 있는 경우, 원거리에서의 트랜시버 평균 수신 동작 전압과 근거리에서의 원거리에서의 트랜시버 평균 수신 동작 전압의 차이가 다르게 나타나는 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시 예에서는 원거리에서의 트랜시버 평균 수신 동작 전압과 근거리에서의 트랜시버 평균 수신 동작 전압의 차이를 토대로 UWB 감지기(10)의 무력화 여부를 판단한다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 UWB 감지기의 무력화 여부를 판단하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 7을 참고하면, UWB 감지기가 동작을 개시하면, 디지털 신호 처리부(100)에서는 T1 주기로 환경 보정을 수행하여, 각 스캐닝 거리에서의 감지를 위한 트랜시버(220)의 수신 동작 전압을 결정한다(S710). 일반적으로, 빈 공간에서 들어오는 UWB 신호와 해당 공간에 물건이 있을 때 그 물건으로부터 반사되어 들어오는 UWB 신호의 특성은 다르다. 디지털 신호 처리부(100)는 이러한 특성을 분석하여 환경 보정을 수행한다. 디지털 신호 처리부(100)는 T1 주기로 수신되는 각 스캐닝 거리에서의 UWB 신호의 샘플링된 전압을 측정하고, 측정된 전압을 신호 처리하여 각 스캐닝 거리에서의 감지를 위한 트랜시버(220)의 수신 동작 전압을 결정할 수 있다.
디지털 신호 처리부(100)는 각 스캐닝 거리에서의 감지를 위한 트랜시버(220)의 수신 동작 전압을 토대로, 원거리에서의 트랜시버 평균 수신 동작 전압과 근거리에서의 트랜시버 수신 평균 동작 전압을 계산한다(S720).
디지털 신호 처리부(100)는 원거리에서의 트랜시버 평균 동작 전압과 근거리에서의 트랜시버 평균 동작 전압의 차이(D)를 계산한다(S730).
디지털 신호 처리부(100)는 차이(D)를 설정된 임계값과 비교한다(S740).
디지털 신호 처리부(100)는 차이(D)가 설정된 임계값보다 크면, 타이머가 구동 중인지 확인하고(S750), 타이머가 구동 중이면, 타이머의 시간이 설정된 시간(T2)을 초과하는지 확인한다(S780). 또한 디지털 신호 처리부(100)는 타이머가 구동 중이 아니라면, 타이머를 구동한다(S760).
한편, 디지털 신호 처리부(100)는 차이(D)가 설정된 임계값 이하이면, 타이머 구동을 중지시킨다(S770).
디지털 신호 처리부(100)는 T1 주기로 단계(S710~S770)를 반복하며, 타이머의 시간이 설정된 시간(T2)을 초과하는지 확인한다(S780).
디지털 신호 처리부(100)는 타이머의 시간이 설정된 시간(T2)을 초과하게 되면, UWB 감지기의 무력화가 발생한 것으로 판단하고, UWB 감지기의 무력화 발생을 알리는 알람을 출력한다(S790).
UWB 감지기와 같은 전파형 감지기는 온도의 급격한 변화나 감지기의 위치 조정 등에 의해 동작 전압의 차이가 발생할 수 있다. 따라서, 시간(T2)을 설정함으로써, 감지기의 무력화 시도인지 온도의 급격한 변화나 감지기의 위치 조정 등과 같은 원인에 의한 일시적인 상황인지 판단할 수 있다.
디지털 신호 처리부(100)는 차이(D)가 설정된 임계값 이상이 되는 시간이 시간(T2) 이상으로 지속되면 감지기의 무력화 시도인 것으로 판단한다.
도 8은 온도 변화에 따른 원거리에서의 트랜시버 평균 동작 전압과 근거리에서의 트랜시버 평균 동작 전압의 차이를 나타낸 도면이고, 도 9는 온도 변화 중 감지기의 무력화 시도에서 원거리에서의 트랜시버 평균 동작 전압과 근거리에서의 트랜시버 평균 동작 전압의 차이를 나타낸 도면이다. 도 8 및 도 9은 25도에서 50도로 온도를 변화시켜 측정한 결과를 나타낸다.
트랜시버(220)는 온도의 변화에 민감하게 반응한다. 25도에서 50도로 온도 변화 시, 원거리에서의 트랜시버 평균 동작 전압과 근거리에서의 트랜시버 평균 동작 전압의 차이는 도 8과 같이 나타난다.
또한 온도 변화 중에 감지기의 무력화가 발생할 때 원거리에서의 트랜시버 평균 동작 전압과 근거리에서의 트랜시버 평균 동작 전압의 차이는 도 9와 같이 나타난다.
도 8 및 도 9에 도시된 결과를 보면, 디지털 신호 처리부(100)는 차이(D)와 비교하는 기준이 되는 임계값을 적절하게 설정함으로써, 외부의 온도 변화와 무관하게 원거리에서의 트랜0시버 평균 수신 동작 전압과 근거리에서의 트랜시버 평균 수신 동작 전압의 차이(D)를 이용하여 UWB 감지기의 무력화 판단이 가능하다는 것을 알 수 있다. 또한 온도 변화 중에도 UWB 감지기의 무력화 시도의 감지가 가능하다는 것을 알 수 있다.
도 10은 UWB 감지기의 설치 각도 조정 시 원거리에서의 트랜시버 평균 동작 전압과 근거리에서의 트랜시버 평균 동작 전압의 차이를 나타낸 도면이고, 도 11은 침입자의 침입 시 원거리에서의 트랜시버 평균 동작 전압과 근거리에서의 트랜시버 평균 동작 전압의 차이를 나타낸 도면이다.
도 10 및 도 11의 결과를 보아도 알 수 있듯이, 본 발명의 실시 예에 따른 무력화 판단 방법은 UWB 감지기의 설치 각도가 달라지거나 사람이 침입하여도 영향을 크게 받지 않음을 알 수 있다.
예를 들어, 도 8의 결과를 토대로 임계값을 8로 설정하면, UWB 감지기의 설치 각도를 임의로 변경했을 때, 차이(D)가 임계값 미만으로, UWB 감지기의 무력화로 판단되지 않는다.
도 12는 본 발명의 한 실시 예에 따른 초광대역 감지기의 무력화 검출 장치를 나타낸 도면이다.
도 12를 참고하면, 초광대역 감지기의 무력화 검출 장치(1200)는 보정부(1210), 계산부(1220) 및 검출부(1230)를 포함한다.
보정부(1210)는 설정된 T1 주기마다 환경 보정을 수행한다. 보정부(1210)는 설정된 주기마다 수신 모드에서 복수의 스캐닝 거리에서의 감지를 위한 트랜시버의 수신 동작 전압을 결정한다.
계산부(1220)는 상기 복수의 스캐닝 거리에서의 감지를 위한 트랜시버의 수신 동작 전압을 토대로, 원거리에서의 트랜시버 평균 수신 동작 전압과 근거리에서의 트랜시버 평균 수신 동작 전압을 계산한다.
검출부(1230)는 상기 원거리에서의 트랜시버 평균 동작 전압과 상기 근거리에서의 트랜시버 평균 동작 전압의 차이를 임계값과 비교하고, 차이가 설정된 임계값 이상이 되는 시간이 설정된 T2 시간 이상 지속되면, UWB 감지기의 무력화가 발생한 것으로 판단한다. 검출부(1230)는 UWB 감지기의 무력화가 발생한 것으로 판단되면, 무력화 발생을 알리는 알람을 출력할 수 있다.
도 13은 본 발명의 한 실시 예에 따른 초광대역 감지기의 무력화 검출 장치를 나타낸 도면이다.
도 13을 참고하면, 광대역 감지기의 무력화 검출 장치(1300)는 앞에서 설명한 초광대역 감지기의 무력화 검출 방법이 구현된 컴퓨팅 장치를 나타낼 수 있다. 무력화 검출 장치(1300)는 도 1의 디지털 신호 처리부(100) 내에 구현될 수 있다.
무력화 검출 장치(1300)는 프로세서(1310), 메모리(1320), 입력 인터페이스 장치(1330), 출력 인터페이스 장치(1340) 및 저장 장치(1350) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 각각의 구성 요소들은 공통 버스(bus)(1360)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다. 또한, 각각의 구성 요소들은 공통 버스(1360)가 아니라, 프로세서(1310)를 중심으로 개별 인터페이스 또는 개별 버스를 통하여 연결될 수도 있다.
프로세서(1310)는 AP(Application Processor), CPU(Central Processing Unit), GPU(Graphic　Processing　Unit) 등과 같은 다양한 종류들로 구현될 수 있으며, 메모리(1320) 또는 저장 장치(1350)에 저장된 명령을 실행하는 임의의 반도체 장치일 수 있다. 프로세서(1310)는 메모리(1320) 및 저장 장치(1350) 중에서 적어도 하나에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 이러한 프로세서(1310)는 도 12에 도시된 보정부(1210), 계산부(1220) 및 검출부(1230) 중 적어도 일부 기능을 구현하기 위한 프로그램 명령을 메모리(1320)에 저장하여, 도 7을 토대로 설명한 동작이 수행되도록 제어할 수 있다.
메모리(1320) 및 저장 장치(1350)는 다양한 형태의 휘발성 또는 비 휘발성 저장 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(1320)는 ROM(read-only memory)(1321) 및 RAM(random access memory)(1322)를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시 예에서 메모리(1320)는 프로세서(1310)의 내부 또는 외부에 위치할 수 있고, 메모리(1320)는 이미 알려진 다양한 수단을 통해 프로세서(1310)와 연결될 수 있다.
입력 인터페이스 장치(1330)는 데이터를 프로세서(1310)로 제공하도록 구성된다.
출력 인터페이스 장치(1340)는 프로세서(1310)로부터의 데이터를 출력하도록 구성된다.
또한 본 발명의 실시 예에 따른 UWB 감지기의 무력화 검출 방법 중 적어도 일부는 컴퓨팅 장치에서 실행되는 프로그램 또는 소프트웨어로 구현될 수 있고, 프로그램 또는 소프트웨어는 컴퓨터로 판독 가능한 매체에 저장될 수 있다.
또한 본 발명의 실시 예에 따른 UWB 감지기의 무력화 검출 방법 중 적어도 일부는 컴퓨팅 장치와 전기적으로 접속될 수 있는 하드웨어로 구현될 수도 있다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.

Claims (12)

  1. 초광대역(ultra-wideband, UWB) 감지기의 무력화 검출 장치에서 상기 UWB 감지기의 무력화를 검출하는 방법에서,
    설정된 주기마다 수신 모드에서 복수의 스캐닝 거리에서의 감지를 위한 트랜시버의 수신 동작 전압을 결정하는 단계,
    상기 복수의 스캐닝 거리에서의 감지를 위한 트랜시버의 동작 전압을 토대로, 원거리에서의 트랜시버 평균 수신 동작 전압과 근거리에서의 트랜시버 평균 수신 동작 전압을 계산하는 단계, 그리고
    상기 원거리에서의 트랜시버 평균 수신 동작 전압과 상기 근거리에서의 트랜시버 평균 수신 동작 전압의 차이를 이용하여 상기 UWB 감지기의 무력화를 검출하는 단계
    를 포함하는 무력화 검출 방법.
  2. 제1항에서,
    상기 검출하는 단계는 상기 설정된 주기마다 결정되는 복수의 스캐닝 거리에서의 감지를 위한 트랜시버의 수신 동작 전압으로부터 계산되는 상기 차이가 설정된 임계값 이상이 되는 시간이 설정된 시간 이상 지속되면, 상기 UWB 감지기의 무력화가 발생한 것으로 판단하는 단계를 포함하는 무력화 검출 방법.
  3. 제2항에서,
    상기 검출하는 단계는
    상기 차이가 상기 임계값 이상이 되면 상기 시간을 측정하기 위한 타이머를 구동하는 단계, 그리고
    상기 차이가 상기 임계값 미만이 되면, 상기 타이머의 구동을 중지시키는 단계를 더 포함하는 무력화 검출 방법.
  4. 제1항에서,
    상기 계산하는 단계는
    상기 복수의 스캐닝 거리 중 스캐닝 거리가 짧은 정해진 개수의 스캐닝 거리에 해당되는 트랜시버의 수신 동작 전압의 평균을 상기 근거리에서의 트랜시버 평균 수신 동작 전압으로 계산하는 단계, 그리고
    상기 복수의 스캐닝 거리 중 스캐닝 거리가 긴 정해진 개수의 스캐닝 거리에 해당되는 트랜시버의 수신 동작 전압의 평균을 상기 원거리에서의 트랜시버 평균 수신 동작 전압으로 계산하는 단계를 포함하는 무력화 검출 방법.
  5. 제1항에서,
    상기 트랜시버는 단일의 트랜지스터를 포함하고,
    상기 동작 전압은 상기 단일의 트랜지스터의 제어 전극에 입력되고,
    상기 수신 모드에서 상기 단일 트랜지스터는 상기 수신 동작 전압에 따라 턴온되며, UWB 안테나를 통해 수신되는 UWB 신호를 디지털 신호 처리부로 전달하는 무력화 검출 방법.
  6. 제1항에서,
    상기 결정하는 단계는
    각 스캐닝 거리에서 수신되는 UWB 신호의 샘플링된 전압을 측정하는 단계, 그리고
    상기 각 스캐닝 거리에서 수신되는 UWB 신호의 샘플링된 전압을 이용하여 상기 각 스캐닝 거리에서의 감지를 위한 트랜시버의 수신 동작 전압을 결정하는 단계를 포함하는 무력화 검출 방법.
  7. 초광대역(ultra-wideband, UWB) 감지기의 무력화를 검출하는 장치에서,
    설정된 주기마다 수신 모드에서 복수의 스캐닝 거리에서의 감지를 위한 트랜시버의 수신 동작 전압을 결정하는 보정부, 그리고
    상기 복수의 스캐닝 거리에서의 감지를 위한 트랜시버의 수신 동작 전압을 이용하여 상기 UWB 감지기의 무력화를 검출하는 검출부
    를 포함하는 무력화 검출 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 복수의 스캐닝 거리에서의 감지를 위한 트랜시버의 수신 동작 전압을 토대로, 원거리에서의 트랜시버 평균 수신 동작 전압과 근거리에서의 트랜시버 평균 수신 동작 전압을 계산하는 계산부
    를 더 포함하고,
    상기 검출부는 상기 원거리에서의 트랜시버 평균 수신 동작 전압과 상기 근거리에서의 트랜시버 평균 수신 동작 전압의 차이와 임계값과의 비교 결과를 토대로 상기 UWB 감지기의 무력화를 검출하는 무력화 검출 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 검출부는 상기 설정된 주기마다 결정되는 복수의 스캐닝 거리에서의 감지를 위한 트랜시버의 수신 동작 전압으로부터 계산되는 상기 차이가 설정된 임계값 이상이 되는 시간이 설정된 시간 이상 지속되면, 상기 UWB 감지기의 무력화가 발생한 것으로 판단하는 무력화 검출 장치.
  10. 제7항에서,
    상기 계산부는 상기 복수의 스캐닝 거리 중 스캐닝 거리가 짧은 정해진 개수의 스캐닝 거리에 해당되는 트랜시버의 수신 동작 전압의 평균을 상기 근거리에서의 트랜시버 평균 수신 동작 전압으로 계산하고, 상기 복수의 스캐닝 거리 중 스캐닝 거리가 긴 정해진 개수의 스캐닝 거리에 해당되는 트랜시버의 수신 동작 전압의 평균을 상기 원거리에서의 트랜시버 수신 평균 동작 전압으로 계산하는 무력화 검출 장치.
  11. 제7항에서,
    상기 트랜시버는 단일의 트랜지스터를 포함하고,
    상기 동작 전압은 상기 단일의 트랜지스터의 제어 전극에 입력되고,
    상기 수신 모드에서 상기 단일 트랜지스터는 상기 수신 동작 전압에 따라 턴온되며, UWB 안테나를 통해 수신되는 UWB 신호를 디지털 신호 처리부로 전달하는 무력화 검출 장치.
  12. 제7항에서,
    상기 보정부는 상기 설정된 주기마다 수신 모드에서 상기 복수의 스캐닝 거리에서 감지되는 UWB 신호의 샘플링된 전압을 측정하여 상기 복수의 스캐닝 거리에서의 감지를 위한 트랜시버의 수신 동작 전압을 결정하는 무력화 검출 장치.

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