KR100985451B1 - 이동체 검출 장치 - Google Patents

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Abstract

이동체 검출 장치는 송신기, 수신기, 검출부, 2치 변환부 및 판정부를 포함한다. 송신기는 제1 주파수를 갖는 에너지파를 검출 영역에 방출한다. 검출 영역으로부터 인입되는 에너지파를 수신할 때에, 수신기는 인입 에너지파에 대응하는 전기 신호를 발생한다. 검출부는 제1 주파수를 갖는 기준 신호와 상기 전기 신호로부터 검출 신호를 취득한다. 2치 변환부는 검출 신호를 변환 임계 신호와 비교하여 2치 신호를 획득한다. 판정부는 2치 신호에 기초하여 수신기에 접근하거나 멀어지는 이동체가 검출 영역에 존재하는지의 여부를 판정한다.
Figure R1020077021768
이동체, 에너지파, 도플러 효과, 위상 시프터, 2치 변환기, 사분면 판정부

Description

이동체 검출 장치{MOVING OBJECT DETECTION APPARATUS}
본 발명은 이동체 검출 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 예를 들면 검출 영역에서의 규정 거리 내의 하나 이상의 이동체의 접근을 검출하기 위한 이동체 검출 장치에 관한 것이다.
이러한 종류의 이동체 검출 장치는 예를 들면 방범 장치 등으로서 사용된다. 예를 들면, 1997년 10월 21일자로 공개된 일본 특허 출원 공개 번호 H09-272402호는 차량용 초음파 도플러식 침입 검지 장치(이하, "제1 종래 장치"로도 지칭함)를 개시하고 있다. 이 장치는 제1 및 제2 판정 수단을 포함하며, 간헐적으로 동작하도록 구성된다. 제1 판정 수단은 도플러 시프트 값이 차량에의 사람의 불법 침입을 나타내는 설정 범위에 있는지의 여부를 판정한다. 이때, 상기 장치는 도플러 시프트 값이 상기 설정 범위에 있는 것으로 제1 판정 수단이 판정한 횟수를 계수하고, 그 계수값을 취득한다. 제2 판정 수단은 상기 계수값이 소정의 값에 도달하였는지의 여부를 판정한다. 상기 계수값이 소정값에 도달하였을 때, 상기 장치는 경보를 보낸다. 이 장치에서는, 외부의 소란에 영향을 받지 않고 불법 침입을 검출할 수 있다. 또한, 상기 장치는 간헐적으로 동작하므로, 소비 전력을 저감할 수 있다.
1987년 9월 14일자로 공개된 일본 특허 출원 공고 번호 S62-43507호는 이동체 검출 장치(이하, "제2 종래 장치"로도 지칭함)를 개시하고 있다. 이 장치는, 초음파를 발생시키기 위한 출력 신호와 인입 초음파로부터 얻어지는 입력 신호로부터, 코사인 및 싸인 성분 신호를 추출하고, 코사인 및 싸인 성분 신호를 2치 신호로 변환하여, X-Y 좌표계의 X 및 Y 좌표로 각각 설정하도록 구성된다. X 좌표값은 1 또는 0이며, Y 좌표값도 1 또는 0이므로, 좌표 점 (X, Y)은 상기 좌표계의 어느 하나의 사분면에 대응한다. 그리고, 상기 장치는, (X, Y)가 좌표계의 원점 주위를 반시계 방향으로 회전하면, 장치에 접근하는 이동체가 검출 영역에 존재하는 것으로 판정하고, (X, Y)가 시계 방향으로 회전하면, 장치에서 멀어지는 이동체가 검출 영역에 존재하는 것으로 판정한다. 이 종래 기술에서는, 장치에 접근하거나 멀어지는 이동체의 존재를 주파수를 분석하지 않고도 확실하게 검출할 수 있다.
1989년 7월 28일자로 공개된 일본 특허 출원 공개 번호 H01-189582호는 이동체 검출 장치(이하, "제3 종래 장치"로도 지칭함)를 개시하고 있다. 이 장치는, 제2 종래 장치와 마찬가지로, 2개의 도플러 신호에 기초하여 초음파 수신기에 접근하거나 멀어지는 이동체가 검출 영역에 존재하는지의 여부를 판정한다. 그리고 나서, 상기 장치는 수신기에 접근하는 이동체의 존재에 응답하여 알림용의 계수값을 증가시키고, 수신기에서 멀어지는 이동체의 존재에 응답하여 상기 계수값을 감소시킨다. 이 장치에서는 커텐의 요동에 기인한 영향을 방지할 수 있다.
제1 종래 장치의 경우, 상기 장치가 간헐적으로 동작하므로, 소비 전력을 감소시킬 수 있다. 그러나, 상기 장치는, 마이크로 컴퓨터를 포함하고, 도플러 시프 트 값을 A/D 변환기를 통하여 취득할 필요가 있으므로, 이러한 A/D 변환과 함께 소비 전력이 증가한다는 문제가 있다.
제2 및 제3 종래 장치의 경우, 각 장치가, 한 쌍의 2진수 변환기, 한 쌍의 레벨 검출 회로 및 논리합(OR) 회로를 포함하므로, 소비 전력의 감소 외에 간략화된 구성이 요구된다.
따라서, 본 발명의 목적은 소비 전력을 감소시키고, 이동체 검출 장치의 구성을 간소화하는 것에 있다.
본 발명의 이동체 검출 장치는 송신기, 수신기, 검출부, 2치 변환부 및 판정부를 포함한다. 송신기는 제1 주파수를 갖는 에너지파를 검출 영역에 방출한다. 검출 영역으로부터의 인입 에너지파를 수신할 때, 수신기는 인입 에너지파에 대응하는 전기 신호를 발생한다. 검출부는 제1 주파수를 갖는 기준 신호와 상기 전기 신호로부터 검출 신호를 얻는다. 제1 주파수와는 상이한 하나 이상의 제2 주파수가 상기 전기 신호로부터 얻어질 때, 검출 신호는 제1 주파수와 적어도 하나의 제2 주파수로부터 얻어지는 도플러 시프트 신호로 된다. 2치 변환부는 검출 신호를 변환 임계 신호와 비교하여 2치 신호를 얻는다. 판정부는, 상기 2치 신호에 기초하여, 수신기에 접근하거나 멀어지는 이동체가 검출 영역에 존재하는지의 여부를 판정한다.
이 구성에서는, 2치 변환부가 구비되므로, 판정부를 예를 들면 마이크로 컴퓨터로 구성하여도, A/D 변환에 의한 소비 전력의 증대를 방지할 수 있다. 또한, 2치 변환부가 검출 신호를 변환 임계 신호와 비교하여 2치 신호를 구함으로써, 제2 및 제3 종래 장치에 포함되는 레벨 검출 회로 및 논리합 회로 등의 회로를 생략하는 것이 가능하다. 따라서, 소비 전력을 감소시키고, 이동체 검출 장치의 구성을 간소화할 수 있다.
하나의 향상된 실시예에서, 이동체 검출 장치는 발진기를 더 포함하고, 검출부에는 위상 시프터와 제1 검출부 및 제2 검출부가 포함된다. 또한, 2치 변환부에는 제1 2치 변환기 및 제2 2치 변환기가 포함되는 한편, 판정부에는 제1 판정부, 제1 계수기 및 제2 판정부가 포함된다. 발진기는 제1 주파수를 갖는 제1 기준 신호를 발생하고, 제1 기준 신호를 송신기에 공급하여 송신기로 하여금 제1 주파수를 갖는 정현파의 에너지파를 검출 영역에 출력시키도록 한다. 위상 시프터는 제1 기준 신호의 위상을 1/4 주기만큼 시프트하여 제2 기준 신호를 생성한다. 제1 검출부는, 수신기에 의해 생성되는 전기 신호를 발진기에 의해 생성되는 제1 기준 신호와 혼합하여 제1 검출 신호를 생성한다. 제2 주파수가 상기 전기 신호로부터 얻어질 때, 제1 검출 신호는 제1 주파수와 제2 주파수 간의 차의 주파수를 갖는 제1 도플러 시프트 신호로 된다. 제2 검출부는 수신기에 의해 생성되는 전기 신호를 위상 시프터에 의해 생성되는 제2 기준 신호와 혼합하여 제2 검출 신호를 생성한다. 제2 주파수가 상기 전기 신호로부터 얻어질 때, 제2 검출 신호는, 제1 주파수와 제2 주파수 간의 차의 주파수를 갖고, 제1 도플러 시프트 신호와 위상이 1/4 주기만큼 상이한 제2 도플러 시프트 신호가 된다. 제1 2치 변환기는, 제1 검출 신호를 제1 변환 임계 신호와 비교하여 제1 2치 신호를 얻는다. 제2 2치 변환기는 제2 검출 신호를 제2 변환 임계 신호와 비교하여 제2 2치 신호를 얻는다. 제1 판정부는, 제1 및 제2 2치 신호의 레벨에 응답하여 2차원 좌표계의 제1 및 제2 좌표에 제1 및 제2 값을 각각 설정할 때마다, 전이 요소(transition factor)를 취득한다. 전이 요소는 제1 및 제2 좌표에 의해 지정된다. 취득된 각각의 전이 요소가 상기 좌표계의 하나의 좌표축을 횡단하면, 제1 판정부는 수신기에 접근하거나 멀어지는 이동체가 검출 영역에 존재하는 것으로 판정하고, 그렇지 않으면 상기 이동체가 검출 영역에 존재하지 않는 것으로 판정한다. 상기 이동체가 검출 영역에 존재하는 경우, 제1 판정부는, 각각의 상기 전이 요소가 상기 좌표계의 원점 주위를 한쪽 방향으로 이동하면, 상기 이동체가 수신기에 접근하는 것으로 판정하고, 각각의 상기 전이 요소가 상기 한쪽 방향에 대한 역방향으로 이동하면, 상기 이동체가 수신기에서 멀어지는 것으로 판정한다. 제1 계수기는, 상기 이동체가 검출 영역에 존재하고 수신기에 접근하는 경우에는, 제1 계수값에 제1 극성값(a first polarity value)을 가산하고, 상기 이동체가 상기 검출 영역에 존재하고 수신기에서 멀어지는 경우에는, 제1 계수값에 제2 극성값을 가산한다. 제2 극성값은 절대값이 제1 극성값과 동등하고, 극성이 제1 극성값과 상이한 값이다. 제1 계수값의 절대값이 판정 임계값의 절대값보다 클 때에, 제2 판정부는 상기 이동체가 검출 영역에 존재한다는 것을 나타내는 존재 신호를 송출한다. 판정 임계값은 극성이 제1 극성값과 동일하다.
이 구성에서는, 이동체가 검출 영역에 존재하고 수신기에 접근하면, 제1 계수값의 절대값이 판정 임계값의 절대값보다 커진다. 따라서, 상기 이동체가 판정 임계값에 대응하는 거리 이내로 수신기에 접근하였을 때, 제2 판정부에서 존재 신호를 송출시킬 수 있다. 또한, 검출 영역에 예를 들면 커텐이 있는 경우에, 그 커텐이 바람에 흔들려 수신기에 접근하고나서 멀어지는 경우에도, 각각의 제2 극성값이 제1 계수값에 대해서 각각의 제1 극성값을 상쇄한다. 그 결과, 이동체가 판정 임계값에 대응하는 거리 이내로 수신기에 접근하였을 때에만, 존재 신호를 송출하도록 이동체 검출 장치를 구성할 수 있다.
하나의 바람직한 실시예에서, 제1 검출부는 제1 신호 경로 및 제1 전계 효과 트랜지스터를 포함하는 한편, 제2 검출부는 제2 신호 경로 및 제2 전계 효과 트랜지스터를 포함한다. 제1 신호 경로는 수신기에 의해 생성되는 전기 신호를 2치 변환부에 제공하도록 형성된다. 제1 전계 효과 트랜지스터는 제1 신호 경로와 그라운드 사이에 접속되고, 제1 기준 신호에 따라 턴온 및 턴오프된다. 이 트랜지스터는, 미리 결정된 극성에 대응하는 제1 기준 신호의 성분을 상기 전기 신호에 추가함으로써 제1 검출 신호를 생성한다. 제2 신호 경로는 수신기에 의해 생성되는 전기 신호를 상기 2치 변환부에 제공하도록 형성된다. 제2 전계 효과 트랜지스터는, 제2 신호 경로와 그라운드 사이에 접속되고, 제2 기준 신호에 따라 턴온 및 턴오프된다. 이 트랜지스터는, 미리 결정된 극성에 대응하는 제2 기준 신호의 성분을 상기 전기 신호에 가산함으로써 제2 검출 신호를 생성한다. 이 구성에서는, 제1 및 제2 전계 효과 트랜지스터의 각각이 전원을 필요로 하지 않기 때문에, 소비 전력을 더욱 감소시킬 수 있다.
다른 바람직한 실시예에서, 이동체 검출 장치의 전원은 스위칭 레귤레이터로 이루어진다. 스위칭 레귤레이터의 스위칭 주파수는 제1 주파수와 동일하거나 더 높다. 이 구성에서는, 소비 전력의 감소가 가능하며, 에너지파를 연속적으로 방출할 수 있다.
다른 향상된 실시예에서, 2치 변환부는 제3 및 제4 2치 변환기를 더 포함한다. 제3 2치 변환기는 제1 검출 신호를 제3 윈도우 신호와 비교하여 제3 2치 신호를 얻는다. 제3 윈도우 신호는, 제1 변환 임계 신호로서의 제1 윈도우 신호에 의해 지정되는 제1 윈도우 범위보다 더 큰 제3 윈도우 범위로 설정된다. 제4 2치 변환기는 제2 검출 신호를 제4 윈도우 신호와 비교하여 제4 2치 신호를 얻는다. 제4 윈도우 신호는, 제2 변환 임계 신호로서의 제2 윈도우 신호에 의해 지정되는 제2 윈도우 범위보다 더 큰 제4 윈도우 범위로 설정된다. 제2 윈도우 범위는 제1 윈도우 범위와 실질적으로 동등하며, 제4 윈도우 범위는 제3 윈도우 범위와 실질적으로 동등하다. 게다가, 제1 또는 제2 검출 신호의 레벨이 각각 제3 또는 제4 윈도우 범위 내에 있으면, 제1 판정부는, 제1 및 제2 2치 신호에 관계없이, 수신기에 접근하거나 멀어지는 이동체가 검출 영역에 존재하지 않는 것으로 판정한다. 제1 및 제2 검출 신호의 레벨이 각각 상기 제3 및 제4 윈도우 범위에서 벗어나 있으면, 제1 판정부는, 제1 2치 신호와 제2 2치 신호 간의 위상차가 기준 위상보다 클 때에, 상기와 같이 상기 이동체가 수신기에 접근하거나 멀어지는지를 판정한다. 기준 위상은 제1 또는 제2 윈도우 범위와 제3 또는 제4 윈도우 범위 간의 차에 대응한다. 이 경우, 외부 소란의 영향 하에 있는 소형의 진동 물체로부터의 인입 에너지파로부터 얻어지고, 제3 및 제4 윈도우 범위 내에 있는, 불필요한 성분을 제거할 수 있다. 그 결과, 수신기에 접근하거나 멀어지는 이동체가 검출 영역에 존재하지 않을 때에, 예를 들면 미소 진동의 영향으로 잘못된 검출이 이루어지는 것을 방지할 수 있다.
바람직한 실시예에서, 각각의 제3 및 제4 윈도우 범위는 각각의 제1 및 제2 윈도우 범위의 2배로 설정되고, 기준 위상은 π/6 내지 π/4의 범위로 설정된다.
다른 향상된 실시예에서, 판정부는 제1 판정부, 제1 계수기, 제2 판정부, 제2 계수기 및 감산기를 포함한다. 제1 판정부는, 2치 신호를 기초로 하여, 수신기에 접근하거나 멀어지는 이동체가 검출 영역에 존재하는지의 여부를 판정한다. 제1 계수기는 제1 판정부의 각각의 판정 결과에 기초하여 제1 계수값을 갱신한다. 제1 계수기는, 상기 이동체가 검출 영역에 존재하는 것으로 제1 판정부가 판정하면, 상기 제1 계수값에 일정값을 가산하고, 상기 이동체가 검출 영역에 존재하지 않는 것으로 제1 판정부가 판정하면, 제1 계수값을 그대로 유지한다. 제1 계수값의 절대값이 제1 판정 임계값보다 클 때에, 제2 판정부는 상기 이동체가 검출 영역에 존재한다는 것을 나타내는 존재 신호를 송출한다. 제2 계수기는, 상기 이동체가 검출 영역에 존재하지 않는 것으로 제1 판정부가 연속하여 판정한 횟수를 계수하여, 그 횟수에 대응하는 제2 계수값을 얻는다. 감산기는 제2 계수값의 절대값이 제2 판정 임계값의 절대값보다 클 때에 제1 계수값의 절대값을 감소시킨다.
이 구성에서는, 송신기로부터의 에너지파가 검출 영역에서의 상기 이동체에 의해 반사될 때, 제1 주파수가 도플러 효과(도플러 시프트)에 의해 상기 적어도 하나의 제2 주파수로 시프트된다. 따라서, 제1 판정부는, 제1 주파수와 제2 주파수에 기초하여, 수신기에 접근하거나 멀어지는 이동체가 검출 영역에 존재하는지의 여부를 판정할 수 있다. 또한, 제1 판정부가, 예를 들면 검출 영역에서의 공기 유동에 기인한 저주파 노이즈의 영향 하에서, 상기 이동체가 검출 영역에 존재하는 것으로 잘못된 판정을 하여도, 제1 판정부는, 일반적으로 이러한 저주파 노이즈 하에서 상기 이동체가 검출 영역에 존재하지 않는 것으로 연속하여 판정하므로, 제2 계수값의 절대값을 제2 판정 임계값의 절대값보다 크게 할 수 있다. 그 결과, 제1 계수값의 절대값이 감소되므로, 상기 이동체의 존재 또는 부존재에 관한 잘못된 검출을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 제1 실시예의 블록도이다.
도 2는 제1 실시예의 믹서의 회로도이다.
도 3은 본 발명에 따른 제2 실시예의 블록도이다.
도 4A는 도 3의 제1 판정부의 판정 원리의 설명도이다.
도 4B는 이동체가 도 3의 수신기에 접근하는 경우에 도 3의 검출부의 실제의 제1 및 제2 검출 신호로부터 얻어지는 전이 요소(전이 포인트)의 궤적을 예시하는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 제3 실시예의 블록도이다.
도 6은 제3 실시예의 2치 변환부 및 판정부의 동작 설명도이다.
도 7A 및 도 7B는 상기 판정부가 제1 계수값을 갱신하지 않는 경우의 판정 예를 예시하는 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 제4 실시예의 블록도이다.
도 9는 변형 실시예의 블록도이다.
본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 기술한다. 본 발명의 다른 특징 및 장점은 이하의 상세한 기술 및 첨부 도면을 참조하여 한층 더 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 제1 실시예의 이동체 검출 장치를 나타낸다. 이 장치는 초음파 도플러형(ultrasonic Doppler type)에 속하며, 발진기(10), 송신기(11), 수신기(12), 검출부(13), 2치 변환부(14), 판정부(15) 및 전원(17)을 포함한다.
발진기(10)는 예를 들면 제1 주파수(초음파 주파수) f1을 갖는 기준 신호(전기 신호) E1을 발생하여, 신호 E1을 송신기(11) 및 검출부(13)에 공급한다. 그리고, 이에 한정되지 않고, 본 발명의 에너지파는 마이크로파 또는 전기파도 가능하다. 또한, 기준 신호(전기 신호) E1의 파형은 정현파 형태이어도 된다.
송신기(11)는, 발진기(10)로부터의 신호 E1에 따라, 주파수 f1를 갖는 정현파 형태의 초음파를 검출 영역에 방출하도록 구성된다. 예를 들면, 송신기(11)는, 압전 스피커 또는 압전 진동자 등의 출력 장치와, 이 출력 장치를 신호 E1에 따라 구동하는 구동 회로로 구성된다. 수신기(12)는, 검출 영역으로부터의 인입 초음파 를 수신할 때, 인입 초음파에 대응하는 전기 신호 Ein를 생성하여 신호 Ein를 검출부(13)에 공급하도록 구성된다. 예를 들면, 수신기(12)는, 압전 마이크로폰 또는 압전 진동자 등의 입력 장치와, 이 입력 장치로부터 얻어지는 신호의 증폭 및 파형 정형을 위한 신호 처리 회로로 구성된다. 그러나, 이들로 한정되지 않고, 본 발명의 송신기 및 수신기는 예를 들면 압전 진동자 등에 의해 이루어지는 하나의 변환기(transducer)를 포함하여도 된다.
검출부(13)는 제1 주파수 f1를 갖는 기준 신호 E1와 전기 신호 Ein로부터 검출 신호를 얻도록 구성된다. 검출 신호는, 주파수 f1과는 상이한 적어도 하나의 제2 주파수가 신호 Ein로부터 얻어질 때, 주파수 f1과 상기 적어도 하나의 주파수 fin으로부터 얻어지는 도플러 시프트 신호로 된다.
검출부(13)는 예를 들면 믹서(위상 검출 회로)(131) 및 로우 패스 필터(133)로 구성된다. 믹서(131)는, 신호 Ein를 신호 E1와 혼합하여, 혼합 신호 E11을 생성하도록 구성된다. 필터(133)는, 신호 E11의 고조파 성분(harmonic component)을 제거하여, 검출 신호로 되는 신호E12를 생성하고, 신호 E12를 2치 변환부(14)에 공급한다.
검출부(13)의 동작 원리를 설명한다. 예를 들면, 수신기(12)에 접근하거나 멀어지는 이동체(이하, "이동체 MO"로 지칭함)가 검출 영역에 존재하고, 송신기(11)로부터의 초음파가 이동체 MO에 의해 반사될 때, 초음파의 제1 주파수 f1이 도플러 시프트에 의해 f1과는 상이한 적어도 하나의 제2 주파수 fin으로 시프트된다. 이 경우, 신호 Ein 및 E1를 각각 Ainsin(2πfint + ø) 및 A1sin(2πf1t)로 나타내면, 그들 신호를 혼합하여 얻어지는 신호 EinE1은 다음의 수학식 1에 의해 주어진다.
EinE1=AinA1(cos{2π(fin- f1)t + ø} ― cos{2π(fin+ f1)t + ø})/2
여기서, Ain 및 A1는 각각 신호 Ein 및 E1의 진폭이며, ø는 위상이다. fin+f1를 포함하는 성분은 필터(133)에 의해 제거되고, 검출 신호(E12)를 얻을 수 있다. 이 경우의 검출 신호는, AinA1(cos{2π(fin- f1)t + ø})/2에 대응하고, cos{2π(fin-f1)t + ø}를 주성분으로서 포함하므로, 제1 주파수 f1와 제2 주파수 fin 간의 차의 주파수를 갖는 도플러 시프트 신호(비트 신호)가 된다. 그러나, 이에 한정되지 않고, fin+f1을 포함하는 성분을 이용하는 경우에는, 검출부(13)는 로우 패스 필터(133) 대신 하이 패스 필터를 포함하는 것도 가능하다.
제1 실시예에서는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 믹서(131)는 수신기(12)에 의해 생성된 신호 Ein를 필터(133)를 통하여 2치 변환부(14)에 공급하기 위한 신호 경로 SP와, 경로 SP와 그라운드 사이에 접속되고, 기준 신호 E1에 따라 턴온 및 턴오프되는 전계 효과 트랜지스터(1310)를 포함한다. 전계 효과 트랜지스터(1310)의 드레인은 경로 SP를 구성하는 저항(1311, 1312)의 사이에 접속되는 한편, 전계 효과 트랜지스터(1310)의 소스는 그라운드에 접속된다. 전계 효과 트랜지스터(1310)의 게이트에는, DC 컷(cut)용의 캐패시터(1313) 및 방전용의 저항(1314)을 통하여 신호 E1이 공급된다. 이 전계 효과 트랜지스터(1310)는 전원을 필요로 하지 않고, 신호 E1에 응답하여, 미리 결정된 극성에 대응하는 신호 E1의 성분을 신호 Ein에 추가하도록 동작한다. 그 결과, 검출 신호 E12가 예를 들면 캐패시터(1331)를 포함하는 필터(133)를 통하여 얻어진다. 도 2의 예에서는, 트랜지스터(1310)가 신호 E1의 정전압에 따라 턴온되므로, 신호 E1의 정전압 성분이 신호 Ein에 추가된다. 신호 E1의 정전압 성분은 제1 주파수 f1를 포함하므로, 신호 Ein로부터 제2 주파수 fin이 얻어질 때, 검출 신호는 주파수 f1와 주파수 fin 간의 차의 주파수를 갖는 도플러 시프트 신호(비트 신호)로 된다.
2치 변환부(14)는 검출 신호 E12를 변환 임계 신호와 비교하여 2치 신호 E10를 얻도록 구성된다. 예를 들면, 2치 변환부(14)는 윈도우 비교기(window comparator)에 의해 구성되어, 검출 신호를 미리 결정된 윈도우 범위로 설정되는 윈도우 신호와 비교한다. 검출 신호의 레벨이 윈도우 범위에서 벗어나 있는 경우에는, 검출 신호가 2치 신호 E10으로 변환되어 판정부(15)에 공급되는 한편, 검출 신호의 레벨이 윈도우 범위 내에 있는 경우에는, 2치 신호는 판정부(15)에 공급되 지 않는다. 구체적으로는, 검출 신호의 레벨이 윈도우 범위 내에 있는 경우, 2치 변환부(14)의 출력 레벨은 변화하지 않는다. 그리고, 이에 한정되지 않고, 2치 변환부(14)는 단일의 임계값을 갖는 비교기도 가능하다.
판정부(15)는, 2치 신호 E10에 기초하여 이동체 MO가 검출 영역에 존재하는지의 여부를 판정하고, 이동체 MO가 검출 영역에 존재하는 경우, 이동체 MO가 검출 영역에 존재한다는 것을 나타내는 존재 신호를 송출하도록 구성된다. 예를 들면, 판정부(15)는 CPU 및 기억 장치를 포함하는 마이크로 컴퓨터(마이컴)를 구비하고, 2치 변환부(14)로부터 2치 신호 E10가 규정 시간 이상 연속하여 얻어졌을 때, 이동체 MO가 검출 영역에 존재하는 것으로 판정하도록 구성된다.
전원(17)은 스위칭 레귤레이터에 의해 구성되고, 스위칭 주파수가 제1 주파수와 같거나 그보다도 높은 주파수로 설정된다. 또한, 이동체 검출 장치가 제1 종래 장치와 마찬가지로 방범 장치로서 사용되는 경우, 전원(17)의 출력 전압은 차량의 배터리 전압(예를 들면, 12V)보다 낮은 전압(예를 들면, 3V 또는 5V)으로 설정된다. 그러므로, 소비 전력을 감소시킬 수 있고, 초음파를 연속적으로 방출할 수 있다.
제1 실시예의 동작을 설명한다. 송신기(11)는 발진기(10)로부터의 신호 E1에 따라 주파수 f1을 갖는 초음파를 검출 영역에 방출하는 한편, 검출부(13)는 수신기(12)로부터의 신호 Ein에 따라 신호 E12를 생성하여 신호 E12를 2치 변환부(14)에 공급한다. 신호 E12의 레벨이 2치 변환부(14)의 윈도우 범위에서 벗어나 있는 경우에는, 신호 E12가 2치 신호 E10으로 변환되어 판정부(15)에 공급되는 한편, 신호 E12의 레벨이 윈도우 범위 내에 있는 경우에는, 2치 신호 E10은 실질적으로 판정부(15)에 공급되지 않는다. 2치 신호 E10가 규정 시간 이상 연속적으로 획득되었을 때, 판정부(15)는 존재 신호를 송출한다.
제1 실시예에서는, 2치 변환부(14)가 구비되므로, 판정부(15)를 예를 들면 마이크로 컴퓨터로 구성하여도 A/D 변환에 의한 소비 전력의 증대를 방지할 수 있다. 또한, 2치 변환부(14)가 검출 신호를 변환 임계 신호와 비교하여 2치 신호를 얻음으로써, 제2 및 제3 종래 장치에 포함되는 레벨 검출 회로 및 논리합 회로와 같은 회로를 생략하는 것이 가능하다. 따라서, 소비 전력을 감소시킬 수 있고, 이동체 검출 장치의 구성을 간소화할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 제2 실시예의 이동체 검출 장치를 나타낸다. 이 장치에는, 제1 실시예와 마찬가지로 구성되는 발진기(20), 송신기(21), 수신기(22) 및 전원(도시하지 않은) 외에, 검출부(23), 2치 변환부(24), 판정부(25) 및 경보기(26)가 구비된다.
검출부(23)는, 예를 들면, 종래의 동기 검출 회로와 마찬가지로, 위상 시프터(230), 제1 믹서(231), 제2 믹서(232), 제1 로우 패스 필터(233) 및 제2 로우 패스 필터(234)에 의해 구성된다. 예를 들면, 위상 시프터(230)는 제1 주파수 f1을 갖는 제1 기준 신호 E1의 위상을 1/4 주기(예를 들면, 약 90°)만큼 진행시켜 제2 기준 신호 E2를 생성하고, 신호 E2를 제2 믹서(232)에 공급한다.
각각의 제1 믹서(231) 및 제2 믹서(232)는 예를 들면 종래와 마찬가지의 승산 회로에 의해 이루어진다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 각각의 믹서는 도 2에서와 동일한 회로에 의해 구성해도 된다. 예를 들면, 이동체 MO가 검출 영역에 존재하고, 송신기(21)로부터의 초음파가 이동체 MO에 의해 반사되는 경우, 신호 Ein 및 E1를 혼합하여 얻어지는 신호 EinE1는 상기 수학식 1에 의해 주어진다. fin+f1을 포함하는 성분은 제1 로우 패스 필터(233)를 통해 제거되고, 제1 검출 신호 E12가 얻어진다. 이 경우의 검출 신호는 제1 주파수 f1와 제2 주파수 fin 간의 차의 주파수를 갖는 제1 도플러 시프트 신호로 된다. 마찬가지로, 신호 E2를 A2cos(2πf1t)로 나타내면, 신호 Ein 및 E2를 혼합하여 얻어지는 신호 EinE2는 다음과 같이 된다:
EinE2 = AinA2(sin{2π(fin-f1)t + ø} + sin{2π(fin+f1)t + ø})/2
여기서, A2는 신호 E2의 진폭이다. fin+f1를 포함하는 성분은 제2 로우 패스 필터(234)를 통해 제거되고, 제2 검출 신호(E22)가 얻어진다. 이 경우의 검출 신호 E22는 AinA2(sin{2π(fin-f1)t + ø})/2에 대응하고, sin{2π(fin-f1)t + ø}를 주성분으로서 포함하므로, 제1 주파수 f1와 제2 주파수 fin 간의 차의 주파수를 가져, 제1 도플러 시프트 신호와 위상이 1/4 주기만큼 상이한 제2 도플러 시프트 신호로 된다.
2치 변환부(24)는 제1 2치 변환기(241) 및 제2 2치 변환기(242)를 포함한다. 제1 2치 변환기(241)는 제1 검출 신호 E12를 제1 변환 임계 신호와 비교하여 제1 2치 신호 X를 얻도록 구성되며, 제2 2치 변환기(242)는 제2 검출 신호 E22를 제2 변환 임계 신호와 비교하여 제2 2치 신호 Y를 얻도록 구성된다. 예를 들면, 각각의 제1 2치 변환기(241) 및 제2 2치 변환기(242)는 윈도우 비교기이며, 제1 2치 변환기(241)는 신호 E12를 미리 결정된 윈도우 범위로 설정된 윈도우 신호와 비교하는 한편, 제2 2치 변환기(242)는 신호 E22를 미리 결정된 윈도우 범위로 설정된 윈도우 신호와 비교한다. 그러나, 각각의 제1 2치 변환기(241) 및 제2 2치 변환기(242)는 단일의 임계값을 갖는 비교기도 가능하다.
제2 실시예에서, 신호 E12의 레벨이 윈도우 범위에서 벗어나 있으면, 신호 E12가 2치 신호 X로 변환되어 판정부(25)에 공급되는 한편, 신호 E12의 레벨이 윈도우 범위 내에 있으면, 2치 신호 X는 실질적으로 판정부(25)에 공급되지 않는다. 2치 신호 X가 판정부(25)에 공급되는 경우, 2치 신호 X는, 신호 E12의 레벨이 윈도우 범위의 상한을 초과하면, 예를 들면 하이 신호가 되고, 신호 E12의 레벨이 윈도우 범위의 하한을 밑돌면, 예를 들면 로우 신호가 된다. 마찬가지로, 신호 E22의 레벨 이 윈도우 범위에서 벗어나 있으면, 신호 E22가 2치 신호 Y로 변환되어 판정부(25)에 공급되는 한편, 신호 E22의 레벨이 윈도우 범위 내에 있으면, 2치 신호 Y는 실질적으로 판정부(25)에 공급되지 않는다. 2치 신호 Y가 판정부(25)에 공급되는 경우, 2치 신호 Y는, 신호 E22의 레벨이 윈도우 범위의 상한을 초과하면, 예를 들면 하이 신호가 되고, 신호 E22의 레벨이 윈도우 범위의 하한을 밑돌면, 예를 들면 로우 신호가 된다.
판정부(25)는 제1 판정부(250), 제1 계수기(254) 및 제2 판정부(255)를 포함하고, 예를 들면 CPU 및 기억 장치를 포함하는 마이크로 컴퓨터 등에 의해 구성된다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 제1 판정부(250), 제1 계수기(254) 및 제2 판정부(255)는 각각 제2 종래 장치와 마찬가지로, 논리 장치, 적분 회로 및 임계값 회로(비교기)로 구성해도 된다.
제1 판정부(250)는 제1 처리용의 사분면 판정부(251) 및 사분면 유지부(252)와, 제2 및 제3 처리용의 방향 판정부(253)에 의해 구성된다. 사분면 유지부(252)는 적어도 2비트의 데이터를 기억한다. 제1 처리의 경우, 사분면 판정부(251)는, 2치 변환부(24)로부터의 2치 신호 X 및 Y에 따라, X-Y 좌표계의 좌표 X 및 Y에 디지털 값 Xn 및 Yn를 각각 설정할 때에, 좌표 X 및 Y에 의해 지정되는 전이 요소를 취득한다. 좌표 X는, 2치 신호 X가 하이 신호이면 "1"로 설정되고, 2치 신호 X가 로우 신호이면 "0"으로 설정된다. 또한, 좌표 Y는, 2치 신호 Y가 하이 신호이면 "1"로 설정되고, 2치 신호 Y가 로우 신호이면 "0"으로 설정된다. 따라서, X=1 및 Y=1의 경우에는, 전이 요소가 X-Y 좌표계의 제1 사분면에 대응하므로, 사분면 판정부(251)는 사분면 유지부(252)의 사분면 정보를 제1 사분면으로 대체하고, 사분면 유지부(252)는 제1 사분면의 정보를 유지한다. 마찬가지로, 사분면 판정부(251)는, X=0 및 Y=1의 경우에는 사분면 유지부(252)의 사분면 정보를 제2 사분면으로 대체하고, X=0 및 Y=0의 경우에는 사분면 유지부(252)의 사분면 정보를 제3 사분면으로 대체하고, X=1 및 Y=0의 경우에는 사분면 유지부(252)의 사분면 정보를 제4 사분면으로 대체한다.
제2 처리의 경우, 방향 판정부(253)는, 취득된 각각의 전이 요소((Xn, Yn); n=1, 2,...)가 상기 좌표계의 하나의 좌표축을 횡단하면, 이동체 MO가 검출 영역에 존재하는 것으로 판정하고, 그렇지 않으면 이동체 MO가 검출 영역에 존재하지 않는 것으로 판정한다. 제2 실시예에서는, 전이 요소가 임의의 사분면에 대응하므로, 방향 판정부(253)는, 사분면 유지부(252)의 사분면 정보가 갱신되기 전에, 이동체 MO가 검출 영역에 존재하는지의 여부를 판정한다. 즉, 사분면 판정부(251)에 의해 취득된 사분면 정보가 사분면 유지부(252)에 유지된 사분면 정보와 다르면, 방향 판정부(253)는, 이동체 MO가 검출 영역에 존재하는 것으로 판정하여 제3 처리로 진행하고, 그렇지 않으면 이동체 MO가 검출 영역에 존재하지 않는 것으로 판정한다.
제3 처리의 경우, 즉 이동체 MO가 검출 영역에 존재하는 경우, 방향 판정부(253)는, 사분면 판정부(251)에 의해 취득된 사분면 정보와 사분면 유지부(252) 에 유지된 사분면 정보에 따라, 이동체 MO가 수신기(22)에 접근하는지 아니면 멀어지는지를 판정한다. 즉, 방향 판정부(253)는, 각각의 사분면 정보(전이 요소)가 좌표계의 원점 주위를 한쪽 방향으로 이동하면, 이동체 MO가 수신기(22)에 접근하는 것으로 판정하고, 각각의 전이 요소가 상기 한쪽 방향에 대한 역방향으로 이동하면, 이동체 MO가 수신기(22)에서 멀어지는 것으로 판정한다.
이 판정 원리를 설명한다. 도 4A에 나타낸 바와 같이, 점 P(θ)가 반경 1의 원의 원주 상에 있을 때, 점 P(θ)는 각도 θ의 증가에 따라 X-Y 좌표계의 원점 주위를 반시계 방향으로 회전하고, 각도 θ의 감소에 따라 시계 방향으로 회전한다. 따라서, 이동체 MO가 수신기(22)에 접근할 때(fin>f1), 각각의 전이 요소(Xn, Yn)는 좌표계의 원점 주위를 반시계 방향으로 회전하는 한편, 이동체 MO가 수신기(22)에서 멀어질 때에는(fin<f1), 각각의 전이 요소(Xn, Yn)는 시계 방향으로 회전한다. 제2 실시예에서는, 방향 판정부(253)는, 각각의 전이 요소(Xn, Yn)가 반시계 방향으로 회전할 때, 이동체 MO가 수신기(22)에 접근하는 것으로 판정하고, 각각의 전이 요소(Xn, Yn)가 시계 방향으로 회전할 때, 이동체 MO가 수신기(22)에서 멀어지는 것으로 판정한다. 실제로는, 송신기(21)로부터의 초음파가 이동체 MO의 각각의 부분에서 반사됨으로써, 실제의 제1 및 제2 검출 신호의 각각이 특정 주파수 성분을 포함하므로, 그 실제의 제1 및 제2 검출 신호에 의해 결정되는 전이 요소(전이 포인트)는, 도 4B에 나타낸 바와 같은 불균일한 원의 외주 상을 이동한다. 제2 실시예의 경우, 좌표계 중 어느 하나의 축을 횡단하면서 360도 회전하는 불필요 성분 UC1을 제거할 수는 없지만, 동일한 사분면 내에서 360도 회전하는 불필요 성분 UC2는 제거할 수 있다.
제1 계수기(254)는 제1 판정부(250)의 각각의 판정 결과에 따라 제1 계수값을 갱신한다. 제1 계수기(254)는, 이동체 MO가 검출 영역에 존재하는 것으로 제1 판정부(250)가 판정하면, 제1 계수값에 일정값을 가산하고, 이동체 MO가 검출 영역에 존재하지 않는 것으로 제1 판정부(250)가 판정하면, 제1 계수값을 그대로 유지한다. 제2 실시예에서는, 이동체 MO가 검출 영역에 존재하고 수신기(22)에 접근하는 것으로 제1 판정부(250)가 판정하면, 제1 계수기(254)는 제1 극성값을 제1 계수값에 가산한다. 제1 극성값은 절대값이 상기 일정값과 동등하고, 극성이 제1 임계값과 동등하게 예를 들면 "1"이다. 이동체 MO가 검출 영역에 존재하고 수신기(22)에서 멀어지는 것으로 제1 판정부(250)가 판정하면, 제1 계수기(254)는 제2 극성값을 제1 계수값에 가산한다. 제2 극성값은 절대값이 상기 일정값과 동등하고, 극성이 제1 극성값과는 달리 예를 들면 "-1"이다. 도 4B의 예에서는, 제1 계수기(254)는, 전이 요소가 제1 사분면을 나타내는 (1, 1)로부터 제2 사분면을 나타내는 (0, 1)로 변화되었을 때 "1"을 제1 계수값에 가산하고, 전이 요소가 제2 사분면을 나타내는 (0, 1)로부터 제3 사분면을 나타내는 (0, O)로 변화되었을 때 "1"을 제1 계수값에 가산하고, 그리고 전이 요소가 제3 사분면을 나타내는 (0, 0)로부터 제2 사분면을 나타내는 (0, 1)로 변화되었을 때, "-1"을 제1 계수값에 가산한다.
제2 판정부(255)는, 제1 계수값의 절대값이 제1 임계값의 절대값보다 클 때에, 이동체 MO가 검출 영역에 존재한다는 것을 나타내는 존재 신호를 경보기(26)에 제공한다. 제2 실시예에서는, 제1 계수값이 제1 임계값보다 클 때에, 존재 신호를 경보기(26)에 제공한다.
경보기(26)는 예를 들면 버저(buzzer) 및 버저 구동 회로에 의해 구성되며, 제2 판정부(255)로부터 존재 신호를 수신할 때에 경보를 제공한다. 다른 예에서, 경보기(26)는 표시 회로 또는 통신 장치 등도 가능하다.
제2 실시예의 동작을 설명한다. 송신기(21)는 발진기(20)로부터의 신호 E1에 따라 주파수 f1을 갖는 초음파를 검출 영역에 방출하는 한편, 검출부(23)는 수신기(22)로부터의 신호 Ein에 응답하여 신호 E12 및 E22를 생성하고, 그들 신호를 2치 변환부(24)를 통해 판정부(25)에 공급한다. 제1 판정부(25)는 2치 변환부(24)로부터의 2치 신호 X 및 Y에 기초하여 이동체 MO가 검출 영역에 존재하는지의 여부를 판정하고, 이동체 MO가 존재하는 경우에는, 이동체 MO가 수신기(22)에 접근하는지 아니면 멀어지는지를 판정한다. 이어서, 제1 계수기(254)는 제1 판정부(250)의 각각의 판정 결과에 기초하여 제1 계수값을 갱신한다. 제2 판정부(255)는, 제1 계수값이 제1 임계값보다 클 때에, 존재 신호를 경보기(26)에 공급하고, 경보기(26)가 경보를 발생한다.
제2 실시예에서는, 이동체 MO가 검출 영역에 존재하고, 수신기(22)에 접근하면, 제1 계수값이 제1 임계값보다 크게 된다. 따라서, 이동체 MO가 제1 임계값에 대응하는 거리 이내로 수신기(22)에 접근할 때, 제2 판정부(255)로 하여금 존재 신호를 경보기(26)에 공급하도록 할 수 있다. 또한, 검출 영역에 예를 들면 커텐이 있는 경우에, 그 커텐이 바람에 흔들려 수신기(22)에 접근하였다가 멀어지더라도, 각각의 제2 극성값이 제1 계수값에 대해서 각각의 제1 극성값을 상쇄한다. 그 결과, 이동체 MO가 제1 임계값에 대응하는 거리 이내로 수신기(22)에 접근할 때에만, 존재 신호를 경보기(26)에 공급하도록 이동체 검출 장치를 구성할 수 있다.
이동체 MO가 검출 영역에 존재하는 경우, 제2 실시예의 각각의 도플러 시프트 신호의 주파수 f는 다음에 의해 주어진다:
│f│≒ 2vf1/c
여기서, v와 c는 각각 이동체 MO의 이동 속도 및 초음파 전파 속도이다. 따라서, 주파수 f는 이동체 MO의 이동 속도에 비례한다. 이동체 MO가 단위 거리를 이동했을 때, 각각의 도플러 시프트 신호의 파수(the number of waves) N은 N=2f1/c에 의해 제공된다. 따라서, c 및 f1의 각각이 일정하면, 파수 N이 이동체 MO의 이동 속도에 관계없이 일정하게 되므로, 사분면 전이(quadrant transition)의 횟수도 일정하게 된다. 즉, 사분면 전이의 횟수는 4×N이며, 이동체 MO의 이동거리에 비례한다. 따라서, 제1 계수값을 이용하면, 이동체 MO의 이동 거리와 이동 방향을 알 수가 있다.
도 5는 본 발명에 따른 제3 실시예의 이동체 검출 장치를 나타낸다. 이 장치에는, 제2 실시예와 마찬가지로 구성되는 발진기(30), 송신기(31), 수신기(32), 검출부(33), 경보기(36) 및 전원(도시하지 않은) 외에, 2치 변환부(34) 및 판정부(35)가 포함된다.
2치 변환부(34)는, 제2 실시예와 마찬가지로 구성되는 제1 2치 변환기(341) 및 제2 2치 변환기(342) 외에, 제3 실시예의 특징에 따른 제3 2치 변환기(343) 및 제4 2치 변환기(344)를 포함한다. 제3 2치 변환기(343)는 제1 검출 신호 E12를 제3 윈도우 신호와 비교하여 제3 2치 신호α를 얻도록 구성되며, 또한 제4 2치 변환기(344)는 제2 검출 신호 E22를 제4 윈도우 신호와 비교하여 제4 2치 신호β를 얻도록 구성된다. 예를 들면, 제3 2치 변환기(343) 및 제4 2치 변환기(344)의 각각은 윈도우 비교기에 의해 구성된다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 제3 윈도우 신호는 제1 2치 변환기(341)의 제1 윈도우 신호에 의해 지정되는 제1 윈도우 범위 WR1 보다 큰 제3 윈도우 범위 WR3으로 설정된다. 또한, 도 6의 예에서, 제3 윈도우 범위 WR3의 상한 Th3 + 및 하한 Th3 -의 각각의 절대값은 신호 E12의 진폭보다 작은 값으로 설정된다. 제2 2치 변환기(342)의 제2 윈도우 신호에 의해 지정되는 제2 윈도우 범위는 제1 윈도우 범위 WR1와 실질적으로 동등하게 되도록 설정되고, 제4 윈도우 범위는 제3 윈도우 범위 WR3와 실질적으로 동등하게 되도록 설정된다.
판정부(35)는, 제2 실시예와 마찬가지로 구성되는 제1 판정부(350)(사분면 판정부(351), 사분면 유지부(352) 및 방향 판정부(353)), 제1 계수기(354) 및 제2 판정부(355)를 포함한다. 또한, 판정부(35)는 제3 실시예의 특징에 따라 미소 진동에 기인하는 불필요 성분을 제거하도록 구성된다. 판정부(350)는, 제1 또는 제2 검출 신호의 레벨이 각각 제3 또는 제4 윈도우 범위 내에 있으면, 제1 및 제2 2치 신호 X 및 Y에 관계없이 이동체 MO가 검출 영역에 존재하지 않는 것으로 판정한다. 즉, 제3 2치 변환기(343) 및 제4 2치 변환기(344)의 출력 레벨이 변화하지 않으면, 판정부(350)는 이동체 MO가 검출 영역에 존재하지 않는 것으로 판정한다. 제1 및 제2 검출 신호의 레벨이 각각 제3 및 제4 윈도우 범위에서 벗어나 있으면, 판정부(350)는, 제1 2치 신호와 제2 2치 신호 간의 위상차 Δø가, 제1 또는 제2 윈도우 범위와 제3 또는 제4 윈도우 범위 간의 차에 대응하는 기준 위상보다 클 때에, 제2 실시예의 판정부(250)와 마찬가지의 제1 내지 제3 처리를 실행한다.
예를 들면, 이동체 검출 장치를 탑재한 차량의 유리창이 그 차량의 옆을 통과하는 다른 차량으로부터의 진동에 응답하여 미소 진동을 발생할 때, 제2 실시예는 송신기(21)로부터의 유입 초음파가 그 미소 진동에 기인한 위상 변조를 받게 된다는 과제가 있다. 신호 Ein 및 E1을 각각 sin(ωt+ø+fmsinωot) 및 sin(ωt+ø)로 나타내면, 신호 E11 및 E21은 각각 다음과 같이 된다:
E11=sin(ωt+ø+fmsinωot)sinωt≒1/2fmsinøsinωot
E21=sin(ωt+ø+fmsinωot)cosωt≒1/2fmcosøsinωot
여기서, fmsinωot는 미소 진동이며, fm는 fm≪1이다. 이 경우, ø가 0 또는 π/2이면, 신호 E11 및 E12의 어느 한쪽이 영(0)이 되고, ø가 π/4 또는 3π/4이면, 신호 E11 및 E12는 역상 또는 동상으로 된다.
제2 실시예의 경우, 도 6에 나타낸 바와 같이, 동상의 신호 E12 및 E22가 서 로 상이한 진폭을 가질 때, 이동체 MO가 검출 영역에 존재하지 않아도, 전이 요소가, 제3 사분면을 나타내는 (0, 0), 제4 사분면을 나타내는 (1, 0), 제1 사분면을 나타내는 (1, 1), 제2 사분면을 나타내는 (0, 1), 제3 사분면을 나타내는 (0, 0) 등으로 변화한다. 즉, 각각의 전이 요소(Xn, Yn)가 반시계 방향으로 회전하므로, 판정부(25)는 수신기(22)에 접근하는 이동체 MO가 검출 영역에 존재하는 것으로 잘못된 판정을 행한다.
이러한 잘못된 판정을 방지하기 위해, 제3 실시예의 이동체 검출 장치에는, 상기 2치 변환부(34) 및 판정부(35)가 구비된다. 수신기(32)가 미소 진동에 기인한 인입 초음파를 수신할 때, 그 인입 초음파로부터 얻어지는 신호 E22의 레벨이 신호 E12 보다 작고, 제3 및 제4 윈도우 범위 내에 있으면, 판정부(350)는 이동체 MO가 검출 영역에 존재하지 않는 것으로 판정한다. 따라서, 이동체 MO가 검출 영역에 존재하지 않을 때에 미소 진동의 영향을 받게 되어 잘못된 검출이 이루어지는 것을 방지할 수 있다.
그러나, 상기 인입 초음파로부터 얻어지는 신호 E22의 레벨이 제3 및 제4 윈도우 범위에서 벗어나 있는 경우가 있으므로, 판정부(350)는 추가로 제1 2치 신호 X와 제2 2치 신호 Y 간의 위상차 △ø를 이용한다. 위상차 △ø가 상기 기준 위상 이하이면, 신호 E12 및 E22가 대략 동상 또는 역상이며, 이들 진폭의 절대값이 서로 상이한 것으로 생각된다. 그러므로, 인입 초음파가 미소 진동에 기인한 초음파 인 것으로 추측할 수 있다. 환언하면, 이동체 MO가 사람인 경우, 이동체 MO는, 이동 방향을 바꾸기 위해서는, 위상차 △ø가 기준 위상을 초과하는 시간을 필요로 하는 것으로 생각할 수 있다. 도 6의 예에서는, 제3 및 제4 윈도우 범위의 각각은 제1 및 제2 윈도우 범위의 각각의 2배로 설정된다. 이 경우, 위상차 △ø는 신호 E12 및 E22가 제3 및 제4 윈도우 범위에서 벗어나게 되는 시점에서 π/6(=30°)에 이르게 된다. 위상차 △ø가 π/6 부근의 값이면, 인입 초음파가 미소 진동에 기인한 초음파인 것으로 생각되므로, 제3 실시예에서는, 기준 위상이 예를 들면 π/6~π/4의 범위 내로, 바람직하게는 π/6로 설정된다. 따라서, 제1 및 제2 검출 신호의 레벨이 각각 제3 및 제4 윈도우 범위에서 벗어나 있으면, 판정부(350)는 위상차 △ø가 기준 위상보다 클 때에 제1 내지 제3 처리를 실행한다. 그 결과, 이동체 MO가 검출 영역에 존재하지 않을 때에 예를 들면 미소 진동의 영향에 의해 잘못된 검출이 이루어지는 것을 또한 방지할 수 있다. 구체적으로, 판정부(350)는, 도 6에 나타낸 기간 T1 대 T2의 비율에 기초하여, 위상차 △ø가 기준 위상보다 큰지의 여부를 판정한다. 예를 들면, 기준 위상이 π/4인 경우, T1:T2가 1:3 내지 3:1의 범위 내에 있으면, 판정부(350)는 제1 내지 제3 처리를 실행한다. 그렇지 않으면, 판정부(350)는 제1 내지 제3 처리를 실행하지 않는다. 이 경우, 판정부(350)는, 사분면 요소가 도 7A에 나타낸 바와 같이 제1 사분면과 제3 사분면 사이를 이동하는 것으로, 또는 도 7B에 나타낸 바와 같이 제2 사분면과 제4 사분면 사이를 이동하는 것으로 판정해도 된다.
도 8은 본 발명에 따른 제4 실시예의 이동체 검출 장치를 나타낸다. 이 장치는, 제2 실시예와 마찬가지로 구성되는 발진기(40), 송신기(41), 수신기(42), 2치 변환부(44), 경보기(46) 및 전원(도시하지 않은) 외에, 검출부(43) 및 판정부(45)를 포함한다. 검출부(43)는, 제2 실시예와 마찬가지로 구성되는 위상 시프터(430), 제1 믹서(431), 제2 믹서(432), 제1 필터(433) 및 제2 필터(434) 외에, 제1 증폭기(435) 및 제2 증폭기(436)를 포함한다. 제1 증폭기(435)는 제1 필터(433)를 통해 신호 E11의 고주파를 제거하여 얻은 신호 E12를 증폭하고, 그 증폭에 의해 얻어지는 신호(검출 신호) E13을 2치 변환부(44)에 공급한다. 제2 증폭기(436)는 제2 필터(434)를 통해 신호 E21의 고주파를 제거해 얻은 신호 E22를 증폭하고, 그 증폭에 의해 얻어지는 신호(검출 신호) E23를 2치 변환부(44)에 공급한다. 그러나, 제1 증폭기(435) 및 제2 증폭기(436)는 생략할 수도 있다.
판정부(45)는, 제2 실시예와 마찬가지로 구성되는 제1 판정부(450), 제1 계수기(454) 및 제2 판정부(455) 외에, 제4 실시예의 특징에 따라 제2 계수기(456) 및 감산기(457)를 포함한다. 제2 계수기(456)는, 이동체 MO가 검출 영역에 존재하지 않는 것으로 제1 판정부(450)가 연속하여 판정한 횟수를 계수하여, 그에 대응하는 제2 계수값을 얻는다. 제4 실시예에서, 제2 계수기(456)는 그 횟수와 동일한 제2 계수값을 얻는다.
감산기(457)는, 제2 계수값의 절대값이 제2 임계값의 절대값보다 더 클 때에, 제1 및 제2 계수값의 절대값을 감소시킨다. 제4 실시예에서는, 제2 계수값의 절대값이 제2 임계값의 절대값보다 더 클 때에, 감산기(457)는 각각의 제1 및 제2 계수값을 영(0)으로 리셋한다.
다음에, 제4 실시예의 동작을 설명한다. 송신기(41)는 발진기(40)로부터의 신호 E1에 따라 주파수 f1을 갖는 초음파를 검출 영역에 방출하는 한편, 검출부(43)는, 수신기(42)로부터의 신호 Ein에 따라 신호 E13 및 E23을 생성하여 이들 신호를 2치 변환부(44)를 통해 제1 판정부(450)에 공급한다. 제1 판정부(450)는 2치 신호 X 및 Y로부터 전이 요소를 취득하고, 전이 요소에 기초하여, 이동체 MO가 검출 영역에 존재하는지의 여부를 판정한다. 제1 판정부(450)는, 이동체 MO가 존재하는 경우에는, 이동체 MO가 수신기(42)에 접근하거나 멀어지는지를 판정한다. 이어서, 제1 계수기(454)는 제1 판정부(450)의 각각의 판정 결과에 따라 제1 계수값을 갱신한다. 이때, 제2 계수기(456)는, 이동체 MO가 검출 영역에 존재하지 않는 것으로 제1 판정부(450)가 연속하여 판정한 횟수, 즉 제2 계수값을 계수한다. 감산기(457)는 제2 계수값이 제2 임계값보다 클 때에 각각의 제1 및 제2 계수값을 영(0)으로 리셋한다. 제2 판정부(455)는 제1 계수값이 제1 임계값보다 클 때에 존재 신호를 경보기(46)에 공급한다. 그 신호에 따라, 경보기(46)가 경보를 발생한다.
제2 실시예의 경우, 제1 판정부(250)가 예를 들면 검출 영역에서의 공기 유동에 기인한 저주파 노이즈의 영향을 받아 이동체 MO가 검출 영역에 존재하는 것으로 판정할 때, 제1 계수값이 증가될 가능성이 있다. 제4 실시예에서는, 제1 판정 부(450)가, 예를 들면 검출 영역에서의 공기 유동에 기인한 저주파 노이즈의 영향을 받아 이동체 MO가 검출 영역에 존재하는 것으로 잘못된 판정을 하여도, 제1 판정부(450)는 일반적으로 그와 같은 저주파 노이즈 하에서 이동체 MO가 검출 영역에 존재하지 않는 것으로 연속하여 판정한다. 따라서, 제2 계수값을 제2 임계값보다 크게 할 수 있다. 그 결과, 제1 계수값이 감소되므로, 이동체 MO가 검출 영역에 존재하지 않을 때에 저주파 노이즈의 영향을 받게 되어 잘못된 검출이 이루어지는 것을 방지할 수 있다.
변형 실시예에서, 검출부(43)는 제1 검출 신호 E13와 제2 검출 신호 E23 중 하나를 생성하도록 구성되며, 제1 판정부(450)는 검출부(43)로부터의 신호에 기초하여 이동체 MO가 검출 영역에 존재하는지의 여부를 판정하도록 구성된다. 예를 들면, 도 9에 나타낸 바와 같이, 검출부(43)는, 제1 믹서(431), 제1 로우 패스 필터(433) 및 제1 증폭기(435)로 구성되며, 신호 Ein 및 제1 기준 신호 E1로부터 제1 검출 신호 E13을 생성하고, 신호 E13를 제1 2치 변환기(441)을 통해 제1 판정부(450)에 제공한다. 제1 판정부(450)는 신호 E10으로부터 얻어지는 도플러 신호의 주파수 fin-f1를 검출하고, 그 주파수를 규정된 주파수 범위와 비교한다. 이동체 MO가 예를 들면 사람일 때, 규정된 주파수 범위는 사람의 이동 속도에 기초하여 설정된다. 제1 판정부(450)는, 주파수 fin-f1가 규정된 주파수 범위 내에 있으면, 이동체 MO가 검출 영역에 존재하는 것으로 판정하고, 그렇지 않으면 이동체 MO가 검출 영역에 존재하지 않는 것으로 판정한다. 제1 계수기(454)는, 이동체 MO가 검출 영역에 존재하는 것으로 제1 판정부(450)가 판정하면, 일정값(예를 들면, "1")을 제1 계수값에 가산하고, 이동체 MO가 검출 영역에 존재하지 않는 것으로 판정부(450)가 판정하면, 제1 계수값을 그대로 유지한다. 제2 판정부(455), 제2 계수기(456), 감산기(457) 및 경보기(46)는 예를 들면 도 8에 도시된 것과 마찬가지로 구성된다.
다른 변형 실시예에서, 감산기(457)는, 제2 계수값의 절대값이 제2 임계값의 절대값보다 더 클 때에, 제1 계수값의 절대값을 미리 결정된 값 내지 제로까지 감소시킨다.
본 발명을 바람직한 실시예를 참조하여 기술하였지만, 본 발명의 본래의 기술 요지 및 범위를 일탈하지 않고, 당업자에 의해 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

Claims (8)

  1. 이동체 검출 장치로서,
    제1 주파수를 갖는 에너지파를 검출 영역에 방출하는 송신기;
    상기 검출 영역으로부터의 인입 에너지파를 수신할 때에, 상기 인입 에너지파에 대응하는 전기 신호를 발생하는 수신기;
    상기 제1 주파수를 갖는 기준 신호와 상기 전기 신호로부터 검출 신호를 취득하며, 상기 검출 신호는, 상기 제1 주파수와는 상이한 하나 이상의 제2 주파수가 상기 전기 신호로부터 얻어질 때, 상기 제1 주파수와 하나 이상의 상기 제2 주파수로부터 얻어지는 도플러 시프트 신호로 되는, 검출부;
    상기 검출 신호를 변환 임계 신호와 비교하여 2치 신호를 얻는 2치 변환부;
    상기 2치 신호에 기초하여, 상기 수신기에 접근하거나 멀어지는 이동체가 상기 검출 영역에 존재하는지의 여부를 판정하는 판정부; 및
    상기 제1 주파수를 갖는 제1 기준 신호를 생성하고, 상기 제1 기준 신호를 상기 송신기에 제공하여, 상기 송신기로 하여금 상기 제1 주파수를 갖는 정현파 형태의 에너지파를 상기 검출 영역에 방출하도록 하는 발진기
    를 포함하고,
    상기 검출부는,
    상기 제1 기준 신호의 위상을 1/4 주기만큼 시프트하여 제2 기준 신호를 생성하는 위상 시프터와,
    상기 수신기에 의해 생성된 전기 신호를 상기 발진기에 의해 생성된 제1 기준 신호와 혼합하여 제1 검출 신호를 발생하며, 상기 제1 검출 신호는, 상기 제2 주파수가 상기 전기 신호로부터 얻어질 때, 상기 제1 주파수와 상기 제2 주파수 간의 차의 주파수를 갖는 제1 도플러 시프트 신호로 되는, 제1 검출부와,
    상기 수신기에 의해 생성된 전기 신호를 상기 위상 시프터에 의해 생성된 제2 기준 신호와 혼합하여 제2 검출 신호를 발생하며, 상기 제2 검출 신호는, 상기 제2 주파수가 상기 전기 신호로부터 얻어질 때, 상기 제1 주파수와 상기 제2 주파수 간의 차의 주파수를 갖고 상기 제1 도플러 시프트 신호와 위상이 1/4 주기만큼 상이한 제2 도플러 시프트 신호로 되는, 제2 검출부
    를 포함하며,
    상기 2치 변환부는,
    상기 제1 검출 신호를 제1 변환 임계 신호와 비교하여 제1 2치 신호를 얻는 제1 2치 변환기와,
    상기 제2 검출 신호를 제2 변환 임계 신호와 비교하여 제2 2치 신호를 얻는 제2 2치 변환기
    를 포함하며,
    상기 판정부는,
    (A) 상기 제1 2치 신호 및 상기 제2 2치 신호의 레벨에 응답하여, 2차원 좌표계의 제1 좌표 및 제2 좌표에 제1 값 및 제2 값을 각각 설정할 때마다, 상기 제1 좌표 및 상기 제2 좌표에 의해 지정되는 전이 요소를 취득하고, (B) 취득된 각각의 상기 전이 요소가 상기 좌표계의 하나의 좌표축을 횡단하면, 상기 이동체가 상기 검출 영역에 존재하는 것으로 판정하고, 취득된 각각의 상기 전이 요소가 상기 좌표계의 하나의 좌표축을 횡단하지 않으면, 상기 이동체가 상기 검출 영역에 존재하지 않는 것으로 판정하고, (C) 상기 이동체가 상기 검출 영역에 존재하는 경우, 각각의 상기 전이 요소가 상기 좌표계의 원점 주위를 한쪽 방향으로 이동하면, 상기 이동체가 상기 수신기에 접근하는 것으로 판정하고, 각각의 상기 전이 요소가 상기 한쪽 방향에 대한 역방향으로 이동하면, 상기 이동체가 상기 수신기에서 멀어지는 것으로 판정하도록 구성된 제1 판정부와,
    (a) 상기 이동체가 상기 검출 영역에 존재하고 상기 수신기에 접근하는 경우, 제1 극성값을 제1 계수값에 가산하고, (b) 상기 이동체가 상기 검출 영역에 존재하고 상기 수신기에서 멀어지는 경우, 절대값이 상기 제1 극성값과 동등하고 극성이 상기 제1 극성값과 상이한 제2 극성값을, 상기 제1 계수값에 가산하도록 구성된 제1 계수기와,
    상기 제1 계수값의 절대값이, 극성이 상기 제1 극성값과 동일한 판정 임계값보다 클 때에, 상기 이동체가 상기 검출 영역에 존재한다는 것을 나타내는 존재 신호를 송출하는 제2 판정부
    를 포함하는,
    이동체 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 검출부는, 상기 수신기에 의해 생성된 전기 신호를 상기 2치 변환부에 공급하기 위한 제1 신호 경로와, 상기 제1 신호 경로와 그라운드 사이에 접속 되고, 상기 제1 기준 신호에 따라 턴온 및 턴오프되며, 미리 결정된 극성에 대응하는 상기 제1 기준 신호의 성분을 상기 전기 신호에 가산함으로써 상기 제1 검출 신호를 생성하는 제1 전계 효과 트랜지스터를 포함하며,
    상기 제2 검출부는, 상기 수신기에 의해 생성되는 전기 신호를 상기 2치 변환부에 공급하기 위한 제2 신호 경로와, 상기 제2 신호 경로와 그라운드 사이에 접속되고, 상기 제2 기준 신호에 따라 턴온 및 턴오프되며, 미리 결정된 극성에 대응하는 상기 제2 기준 신호의 성분을 상기 전기 신호에 가산함으로써 상기 제2 검출 신호를 생성하는 제2 전계 효과 트랜지스터를 포함하는,
    이동체 검출 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이동체 검출 장치의 전원은 스위칭 레귤레이터를 포함하며, 상기 스위칭 레귤레이터의 스위칭 주파수는 상기 제1 주파수 이상인, 이동체 검출 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 2치 변환부는,
    상기 제1 검출 신호를, 상기 제1 변환 임계 신호로서의 제1 윈도우 신호에 의해 지정되는 제1 윈도우 범위보다 큰 제3 윈도우 범위로 설정되는 제3 윈도우 신호와 비교하여, 제3 2치 신호를 얻는 제3 2치 변환기와,
    상기 제2 검출 신호를, 상기 제2 변환 임계 신호로서의 제2 윈도우 신호에 의해 지정되는 제2 윈도우 범위보다 큰 제4 윈도우 범위로 설정되는 제4 윈도우 신호와 비교하여, 제4 2치 신호를 얻으며, 상기 제2 윈도우 범위는 상기 제1 윈도우 범위와 실질적으로 동일하고, 상기 제4 윈도우 범위는 상기 제3 윈도우 범위와 실질적으로 동일한, 제4 2치 변환기
    를 더 포함하며,
    상기 제1 판정부는, (1) 상기 제1 검출 신호 또는 제2 검출 신호의 레벨이, 각각 상기 제3 윈도우 범위 또는 상기 제4 윈도우 범위 내에 있으면, 상기 제1 2치 신호 및 상기 제2 2치 신호에 관계없이, 상기 이동체가 상기 검출 영역에 존재하지 않는 것으로 판정하고, (2) 상기 제1 검출 신호와 상기 제2 검출 신호의 레벨이, 각각 상기 제3 윈도우 범위와 제4 윈도우 범위에서 벗어나 있으면, 상기 제1 2치 신호와 상기 제2 2치 신호의 위상차가, 상기 제1 윈도우 범위 또는 제2 윈도우 범위와 상기 제3 윈도우 범위 또는 제4 윈도우 범위 간의 차에 대응하는 기준 위상보다 클 때에, 상기 (A), (B) 및 (C) 과정을 실행하도록 구성된,
    이동체 검출 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    각각의 상기 제3 윈도우 범위 및 상기 제4 윈도우 범위는, 각각의 상기 제1 윈도우 범위 및 상기 제2 윈도우 범위의 2배로 설정되며,
    상기 기준 위상은 π/6 내지 π/4의 범위로 설정되는,
    이동체 검출 장치.
  6. 이동체 검출 장치로서,
    제1 주파수를 갖는 에너지파를 검출 영역에 방출하는 송신기;
    상기 검출 영역으로부터의 인입 에너지파를 수신할 때에, 상기 인입 에너지파에 대응하는 전기 신호를 발생하는 수신기;
    상기 제1 주파수를 갖는 기준 신호와 상기 전기 신호로부터 검출 신호를 취득하며, 상기 검출 신호는, 상기 제1 주파수와는 상이한 하나 이상의 제2 주파수가 상기 전기 신호로부터 얻어질 때, 상기 제1 주파수와 하나 이상의 상기 제2 주파수로부터 얻어지는 도플러 시프트 신호로 되는, 검출부;
    상기 검출 신호를 변환 임계 신호와 비교하여 2치 신호를 얻는 2치 변환부; 및
    상기 2치 신호에 기초하여, 상기 수신기에 접근하거나 멀어지는 이동체가 상기 검출 영역에 존재하는지의 여부를 판정하는 판정부
    를 포함하고,
    상기 판정부는,
    상기 2치 신호에 기초하여, 상기 이동체가 상기 검출 영역에 존재하는지의 여부를 판정하는 제1 판정부와,
    상기 제1 판정부의 각각의 판정 결과에 기초하여 제1 계수값을 갱신하고, 상기 이동체가 상기 검출 영역에 존재하는 것으로 상기 제1 판정부가 판정하면, 상기 제1 계수값에 일정값을 가산하며, 상기 이동체가 상기 검출 영역에 존재하지 않는 것으로 상기 제1 판정부가 판정하면, 상기 제1 계수값을 그대로 유지하는 제1 계수기와,
    상기 제1 계수값의 절대값이 제1 판정 임계값의 절대값보다 클 때에, 상기 이동체가 상기 검출 영역에 존재한다는 것을 나타내는 존재 신호를 송출하는 제2 판정부와,
    상기 이동체가 상기 검출 영역에 존재하지 않는 것으로 상기 제1 판정부가 연속하여 판정한 횟수를 계수하여, 그 판정 횟수에 대응하는 제2 계수값을 얻는 제2 계수기와,
    상기 제2 계수값의 절대값이 제2 판정 임계값의 절대값보다 클 때에 상기 제1 계수값의 절대값을 감소시키는 감산기
    를 포함하는,
    이동체 검출 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 판정부는,
    상기 이동체가 상기 검출 영역에 존재하지 않는 것으로 상기 제1 판정부가 연속하여 판정한 횟수를 계수하여, 그 판정 횟수에 대응하는 제2 계수값을 얻는 제2 계수기와,
    상기 제2 계수값의 절대값이 제2 판정 임계값의 절대값보다 클 때에 상기 제1 계수값의 절대값을 감소시키는 감산기
    를 더 포함하는 이동체 검출 장치.
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