KR101876809B1 - 이동 객체 탐지 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

이동 객체 탐지 시스템 및 방법이 개시된다. 개시된 이동 객체 탐지 시스템은 다수의 객체의 신호를 감지하는 둘 이상의 레이더 장치; 상기 둘 이상의 레이더 장치로부터 감지된 신호를 입력받는 입력부; 상기 입력받은 신호로부터 객체의 거리정보를 산출하는 거리정보 산출부; 상기 입력받은 신호를 각 레이더 장치별로 하나씩 임의로 선택하여 다수의 신호그룹으로 생성하며, 생성된 다수의 신호그룹들 중 선택된 신호그룹을 하나의 신호그룹조합으로 생성하여 다수의 신호그룹조합을 생성하는 그룹핑부; 동일한 신호그룹조합 내의 모든 신호그룹별로 상호상관값을 연산하고 연산된 상호상관값들을 합하는 연산부; 상기 상호상관값들의 합이 최대가 되는 신호그룹조합을 선택하는 조합 선택부; 및 상기 선택된 신호그룹조합 내의 신호그룹들을 객체에 대응시켜 각 객체의 위치를 산출하는 위치 산출부를 포함하되, 상기 그룹핑부는 모든 신호가 하나의 신호그룹조합에 속하는 다수의 신호그룹 중 어느 하나에 속하도록 다수의 신호그룹 및 다수의 신호그룹조합을 생성하는 것을 특징으로 한다. 개시된 시스템에 따르면, 레이더를 이용하여 다수의 이동 객체의 프라이버시를 침해하지 않으면서 위치를 정확하게 탐지할 수 있는 장점이 있다.

Description

이동 객체 탐지 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR MOBILE OBJECT DETECTION}
본 발명은 이동 객체 탐지 시스템 및 방법에 관한 것이다.
이동 객체 탐지 시스템은 보안이 요구되는 건물 실내, 고객의 동선파악이 요구되는 백화점이나 박물관과 같은 곳에서 적용될 수 있다. 이동 객체 탐지 시스템은 각 객체에 ID를 부여하고 객체에 부여된 ID를 식별하는 방법으로 객체의 위치를 탐지하는 방법이 주로 사용되어 왔는데, 이러한 방법은 개인의 프라이버시를 보장할 수 없으며, ID를 식별할 수 있는 별도의 장치를 사용하지 않으면 객체의 위치를 식별할 수 없다는 단점이 있었다.
그러나 ID의 부여 없이 레이더만을 이용하여 다수의 객체의 위치를 탐지하는 경우, 객체로부터 반사되는 신호로 추정 가능한 거리정보만을 이용한다면 각 레이더에서 감지한 신호가 어느 객체의 신호인지 알 수가 없으므로 각 객체의 정확한 위치를 탐지하기가 어려워지게 된다.
도 1은 레이더를 이용하여 이동 객체를 감지할 때 발생하는 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 이동 객체 탐지 시스템은 제1 레이더(11) 및 제2 레이더(12)를 이용하여 제1 객체(21) 및 제2 객체(22)의 위치를 산출해내게 된다. 각 레이더에서 감지한 신호가 어느 타겟의 신호인지 식별이 가능하다면, 제1 레이더(11)에서 감지한 제1 객체(21)의 거리정보 d11와 제2 레이더(12)에서 감지한 제1 객체(21)의 거리정보 d21를 이용하여 제1 객체(21)의 위치를 탐지하고, 제1 레이더(11)에서 감지한 제2 객체(22)의 거리정보 d12와 제2 레이더(12)에서 감지한 제2 객체(22)의 거리정보 d22를 이용하여 제2 객체(22)의 위치를 탐지해 낼 수 있다. 그러나, 종래 기술의 레이더를 이용한 이동 객체 탐지 시스템에서는, 각 레이더에서 감지한 신호가 어느 객체의 신호인지 구별할 방법이 없으므로, 제1 레이더(11)에서 감지한 제1 객체(21)의 거리정보 d11와 제2 레이더(12)에서 감지한 제2 객체(22)의 거리정보 d22가 조합된다면 실제 제1 객체(21)의 위치와는 다른 잘못된 위치(23)가 탐지되며, 제2 객체(22) 또한 제1 레이더(11)에서 감지한 제2 객체(22)의 거리정보 d12와 제2 레이더(12)에서 감지한 제1 객체(22)의 거리정보 d21이 조합되어 실제 제2 객체(22)의 위치와는 다른 잘못된 위치(24)가 탐지될 수 있는 문제점이 있다.
상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 레이더를 이용하여 다수의 이동 객체의 위치를 정확하게 탐지할 수 있는 이동 객체 탐지 시스템 및 방법을 제공한다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 다수의 객체의 신호를 감지하는 둘 이상의 레이더 장치; 상기 둘 이상의 레이더 장치로부터 감지된 신호를 입력받는 입력부; 상기 입력받은 신호로부터 객체의 거리정보를 산출하는 거리정보 산출부; 상기 입력받은 신호를 각 레이더 장치별로 하나씩 임의로 선택하여 다수의 신호그룹으로 생성하며, 생성된 다수의 신호그룹들 중 선택된 신호그룹을 하나의 신호그룹조합으로 생성하여 다수의 신호그룹조합을 생성하는 그룹핑부; 동일한 신호그룹조합 내의 모든 신호그룹별로 상호상관값을 연산하고 연산된 상호상관값들을 합하는 연산부; 상기 상호상관값들의 합이 최대가 되는 신호그룹조합을 선택하는 조합 선택부; 및 상기 선택된 신호그룹조합 내의 신호그룹들을 객체에 대응시켜 각 객체의 위치를 산출하는 위치 산출부를 포함하되, 상기 그룹핑부는 모든 신호가 하나의 신호그룹조합에 속하는 다수의 신호그룹 중 어느 하나에 속하도록 다수의 신호그룹 및 다수의 신호그룹조합을 생성하는 것을 특징으로 하는 이동 객체 탐지 시스템이 제공된다.
상기 연산부는 상기 하나의 신호그룹에 속하는 신호들의 세기 및 거리정보를 일정 시간 내의 프레임별로 취합하여 상기 상호상관값을 연산하는 것을 특징으로 한다.
상기 거리정보 산출부는 상기 레이더 장치로부터 방사된 신호가 각 객체에 반사되어 상기 레이더 장치에 감지되기까지 걸리는 시간을 이용하여 상기 거리정보를 산출하는 것을 특징으로 한다.
상기 레이더 장치는 방향성을 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 레이더 장치는 IR-UWB 레이더인 것을 특징으로 한다.
상기 위치 산출부는 상기 객체에 대응되는 신호그룹 내의 신호들의 거리정보를 이용하여 각 객체의 위치를 산출하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, (a) 둘 이상의 레이더 장치를 이용하여 다수의 객체의 신호를 입력받는 단계; (b) 상기 입력받은 신호로부터 객체의 거리정보를 산출하는 단계; (c) 상기 입력받은 신호를 각 레이더 장치별로 하나씩 임의로 선택하여 다수의 신호그룹으로 생성하며, 생성된 다수의 신호그룹들 중 선택된 신호그룹들을 하나의 신호그룹조합으로 생성하여 다수의 신호그룹조합을 생성하는 단계; (d) 동일한 신호그룹조합 내의 모든 신호그룹별로 상호상관값을 연산하고 연산된 상호상관값들을 합하는 단계; (e) 상기 상호상관값들의 합이 최대가 되는 신호그룹조합을 선택하는 단계; 및 (f) 상기 선택된 신호그룹조합 내의 신호그룹들을 객체에 대응시켜 각 객체의 위치를 산출하는 단계를 포함하되, 상기 단계(c)는 모든 신호가 하나의 신호그룹조합에 속하는 다수의 신호그룹 중 어느 하나에 속하도록 다수의 신호그룹 및 다수의 신호그룹조합을 생성하는 것을 특징으로 하는 이동 객체 탐지 방법이 제공된다.
상기 단계 (d)는 상기 하나의 신호그룹에 속하는 신호들의 세기 및 거리정보를 일정 시간 내의 프레임별로 취합하여 상기 상호상관값을 연산하는 것을 특징으로 한다.
상기 단계 (b)는 상기 둘 이상의 레이더 장치로부터 방사된 신호가 각 객체에 반사되어 상기 둘 이상의 레이더 장치에 감지되기까지 걸린 시간을 이용하여 상기 거리정보를 산출하는 것을 특징으로 한다.
상기 레이더 장치는 방향성을 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 레이더 장치는 IR-UWB 레이더인 것을 특징으로 한다.
상기 단계 (d)는 상기 객체에 대응되는 신호그룹 내의 신호들의 거리정보를 이용하여 각 객체의 위치를 산출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 레이더를 이용하여 다수의 이동 객체의 프라이버시를 침해하지 않으면서 위치를 정확하게 탐지할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 레이더를 이용하여 이동 객체를 감지할 때 발생하는 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 이동 객체 탐지 시스템(100)의 구조도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 이동 객체 탐지 시스템(100)의 위치 산출부(180)의 연산을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 레이더 장치에서 감지한 두 객체의 신호의 세기를 시간에 따라 나타낸 그래프이다.
도 5의 레이더 장치에서 감지한 두 객체의 신호의 거리정보를 시간에 따라 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 객체 탐지 방법을 시간의 흐름에 따라 도시한 순서도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 자세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 이동 객체 탐지 시스템(100)의 구조도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 이동 객체 탐지 시스템(100)은 제1 레이더 장치(110), 제2 레이더 장치(120), 입력부(130), 거리정보 산출부(140), 그룹핑부(150), 연산부(160), 조합 선택부(170) 및 위치 산출부(180)를 포함할 수 있다.
제1 레이더 장치(110) 및 제2 레이더 장치(120)는 객체의 신호를 감지한다. 상기 객체는 이동하는 객체일 수 있으며, 정지해 있는 객체일 수도 있을 것이다. 또한, 제1 레이더 장치(110) 및 제2 레이더 장치(120)는 IR-UWB 레이더일 수도 있다. IR-UWB 레이더는 분해능이 뛰어나 객체의 미세한 변화를 파악하는데 용이하다. 또한, 제1 레이더 장치(110) 및 제2 레이더 장치(120)는 특정 방향에 있는 객체의 위치를 탐지하기 위해 방향성을 가질 수도 있을 것이다.
입력부(130)는 제1 레이더 장치(110) 및 제2 레이더 장치(120)로부터 감지된 신호를 입력받는다. 입력부(130)는 입력받는 신호가 제1 레이더 장치(110) 및 제2 레이더 장치(120) 중 어느 레이더 장치에서 감지되었는지 구분할 수 있다.
거리정보 산출부(140)는 제1 레이더 장치(110) 및 제2 레이더 장치(120)로부터 감지된 신호들로부터 거리정보를 산출할 수 있다. 제1 레이더 장치(110) 및 제2 레이더 장치(120)는 각 객체들의 신호를 감지하는데, 제1 레이더 장치(110) 및 제2 레이더 장치(120)에서 방사된 신호가 각 객체에 도달하고, 각 객체로부터 반사되어 다시 제1 레이더 장치(110) 및 제2 레이더 장치(120)에 감지될 때까지의 시간을 고려하면 거리정보 산출부는 각 객체들과 제1 레이더 장치(110) 및 제2 레이더 장치(120) 사이의 거리인 거리정보를 산출해 낼 수 있게 된다. 신호의 거리정보는 각 객체의 위치를 산출하기 위하여 사용될 수 있으며, 후술하는 상호상관값을 연산하기 위해서도 사용된다.
그룹핑부(150)는 입력된 신호들을 각 레이더 장치별로 하나씩 임의로 선택하여 다수의 신호그룹으로 생성할 수 있으며, 생성된 다수의 신호그룹들 중 선택된 신호그룹을 하나의 신호그룹조합으로 생성할 수 있다. 특히, 그룹핑부(150)는 모든 신호가 하나의 신호그룹조합에 속하는 다수의 신호그룹 중 어느 하나에 속하도록 다수의 신호그룹과 다수의 신호그룹 조합을 생성할 수 있다. 일례로, 두 개의 레이더 장치로 두 개의 이동 객체를 탐지할 경우에는 두 개의 신호그룹조합이 생성되며, 각 신호그룹조합에는 두 개의 신호그룹이 생성될 수 있다. 이와 같이, 그룹핑부(150)는 신호그룹및 신호그룹조합을 가능한 모든 경우의 수만큼 생성할 수 있다.
연산부(160)는 생성된 신호그룹조합 중 어느 신호그룹조합의 신호그룹들이 실제 각 이동 객체별 신호를 신호그룹으로 생성한 것과 동일한 것인지 판단하기 위하여 동일한 신호그룹조합 내의 모든 신호그룹별로 상호상관값을 연산하고 연산된 상호상관값들을 합할 수 있다. 이러한 연산부(160)의 자세한 연산 과정은 후술하기로 한다.
조합 선택부(170)는 동일한 객체의 신호로 구성된 신호그룹들로만 구성된 신호그룹조합을 선택하기 위해 연산부(160)에서 연산한 상호상관값의 합이 최대가 되는 신호그룹조합을 선택할 수 있다.
위치 산출부(180)는 다음과 같은 연산을 통하여 신호그룹조합 내의 신호그룹들을 객체에 대응시키고, 객체에 대응되는 신호그룹 내 신호들의 거리정보를 이용하여 모든 객체의 위치를 정확하게 산출해낼 수 있다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 이동 객체 탐지 시스템(100)의 위치 산출부(180)의 연산을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 제1 레이더 장치(110)는
Figure 112016122981521-pat00001
에 위치하며, 제2 레이더 장치(120)는
Figure 112016122981521-pat00002
에 위치하고, 객체는
Figure 112016122981521-pat00003
에 위치한다. 제1 레이더 장치(110)에서 감지된 신호에는 객체의 거리정보
Figure 112016122981521-pat00004
가 포함되며, 제2 레이더 장치(120)에서 감지된 신호에는 객체의 거리정보
Figure 112016122981521-pat00005
이 포함된다.
도 3에서 직각삼각형
Figure 112016122981521-pat00006
및
Figure 112016122981521-pat00007
을 정의하면 하기 수학식이 성립한다.
Figure 112016122981521-pat00008
또한, 제1 레이더 장치(110)와 제2 레이더 장치(120)의 거리
Figure 112016122981521-pat00009
이므로 수학식 1을 a에 대하여 풀면 하기 수학식과 같다.
Figure 112016122981521-pat00010
그러므로 하기 수학식이 성립한다.
Figure 112016122981521-pat00011
이제 객체의 위치
Figure 112016122981521-pat00012
의 좌표를 구하면 하기 수학식과 같다.
Figure 112016122981521-pat00013
제1 레이더 장치(110) 및 제2 레이더 장치(120)가 전방향일 경우, 도 3을 참조하면 수학식 4에서와 같이
Figure 112016122981521-pat00014
의 위치가 두 곳이 나오게 되지만, 방향성을 가진 레이더 장치를 사용하거나, 추가의 레이더를 사용한다면 하나의
Figure 112016122981521-pat00015
의 위치를 산출할 수 있게 된다.
이제, 그룹핑부(150) 및 연산부(160)의 연산 과정에 대해 보다 자세히 설명하도록 하겠다. 그룹핑부(150)는 제1 레이더 장치(110)로부터 입력받은 신호들과 제2 레이더 장치(120)로부터 입력받은 신호들을 각 레이더 장치별로 하나씩 임의로 선택하여 다수의 신호그룹으로 생성하고, 생성된 다수의 신호그룹들 중 선택된 신호그룹을 하나의 신호그룹조합으로 생성하여 다수의 신호그룹 조합을 생성한다. 특히, 전술하였듯이 모든 신호는 하나의 신호그룹조합에 속하는 다수의 신호그룹 중 어느 하나에 속하도록 다수의 신호그룹 및 신호그룹조합이 생성되며, 신호그룹조합은 가능한 모든 경우의 수만큼 생성될 수 있다.
연산부(160)는 하나의 신호그룹에 속하는 신호들의 상호상관값을 연산하고, 하나의 신호그룹 조합 내의 모든 신호그룹의 상호상관값의 합을 연산한다. 이러한 상호상관값은 신호의 세기에 대해 수행되며, 거리정보 산출부(140)에서 산출된 신호의 거리정보에 대해서도 수행된다. 특히, 신호의 특정 프레임에서의 상호상관값은 일정 시간내의 각 프레임을 취합하여 연산될 수 있는데, 신호의 거리정보를 각 시간의 프레임에 따라 취합하여 상호상관값을 연산하면, 객체가 이동중인 경우에 동일한 객체를 찾아내기에 용이할 수 있다.
도 4의 (a)는 제1 레이더 장치(110)에서 감지한 두 객체의 신호의 세기를 시간에 따라 나타낸 그래프이며, (b)는 제2 레이더 장치(120)에서 감지한 두 객체의 신호의 세기를 시간에 따라 나타낸 그래프이다.
도 4를 참조하면, 동일한 객체의 세기정보가 각 레이더의 그래프에서 다른 값을 나타내지만, 시간에 따라 변화하는 모양은 객체마다 고유한 형태를 지니고 있음을 확인할 수 있다. 따라서, 각 레이더 장치에서 신호의 세기를 시간 프레임으로 취합하여 상호상관값을 계산한다면, 동일한 객체의 신호끼리 계산한 상호상관값이 가장 높게 나타나게 된다.
도 5의 (a)는 제1 레이더 장치(110)에서 감지한 두 객체의 신호의 거리정보를 시간에 따라 나타낸 그래프이며, (b)는 제2 레이더 장치(120)에서 감지한 두 객체의 신호의 거리정보를 시간에 따라 나타낸 그래프이다.
도 5를 참조하면, 동일한 객체의 거리정보가 각 레이더의 그래프에서 다른 값을 나타내지만, 시간에 따라 변화하는 모양은 객체마다 고유한 형태를 지니고 있음을 확인할 수 있다. 따라서, 각 레이더 장치에서 신호의 거리정보를 시간 프레임으로 취합하여 상호상관값을 계산한다면, 동일한 객체의 신호끼리 계산한 상호상관값이 가장 높게 나타나게 된다.
그러므로, 각 레이더 장치에서 감지된 동일한 객체의 신호의 세기의 상호상관값은 서로 다른 객체의 신호의 세기의 상호상관값보다 높게 나타나게 되며, 각 레이더 장치에서 감지된 동일한 객체의 신호의 거리정보의 상호상관값 또한 서로 다른 객체의 신호의 거리정보의 상호상관값보다 높게 나타나게 된다.
따라서 연산부(160)는 신호그룹 내의 신호들이 동일한 객체의 것인지 판단하기 위해 그룹핑부(150)에서 생성된 모든 신호그룹내의 신호들간에 상호상관값을 연산하여, 그 합을 각 신호그룹조합별로 비교하게 된다.
객체의 위치를 탐지하기 위해 제1 레이더 장치(110)에서 입력받은 신호의 세기 및 거리정보는 하기 수학식과 같다.
Figure 112016122981521-pat00016
수학식 5에서
Figure 112016122981521-pat00017
는 제1 레이더 장치(110)에서 감지한 신호
Figure 112016122981521-pat00018
의
Figure 112016122981521-pat00019
프레임의 세기이며,
Figure 112016122981521-pat00020
는 제1 레이더 장치(110)에서 감지한 신호
Figure 112016122981521-pat00021
의
Figure 112016122981521-pat00022
프레임의 거리정보이고,
Figure 112016122981521-pat00023
는 사용할 프레임의 개수이다.
한편, 객체의 위치를 탐지하기 위해 제2 레이더 장치(120)에서 입력받은 신호의 세기 및 거리정보는 하기 수학식과 같다.
Figure 112016122981521-pat00024
수학식 6에서
Figure 112016122981521-pat00025
는 제2 레이더 장치(120)에서 감지한 신호
Figure 112016122981521-pat00026
의
Figure 112016122981521-pat00027
프레임의 세기이며,
Figure 112016122981521-pat00028
는 제2 레이더 장치(120)에서 감지한 신호
Figure 112016122981521-pat00029
의
Figure 112016122981521-pat00030
프레임의 거리정보이다.
따라서 각 신호그룹의 상호상관값은 하기 수학식과 같다.
Figure 112016122981521-pat00031
수학식 7에서,
Figure 112016122981521-pat00032
는 제1 레이더 장치(110)에서 감지된 신호
Figure 112016122981521-pat00033
의 세기와 제2 레이더 장치(120)에서 감지된 신호
Figure 112016122981521-pat00034
의 세기의 상호상관값이며,
Figure 112016122981521-pat00035
는 제1 레이더 장치(110)에서 감지된 신호
Figure 112016122981521-pat00036
의 거리정보와 제2 레이더 장치(120)에서 감지된 신호
Figure 112016122981521-pat00037
의 거리정보의 상호상관값이다.
일례로, 제1 레이더 장치(110) 및 제2 레이더 장치(120)에서 제1 객체 및 제2 객체의 위치를 탐지하는 경우, 제1 레이더 장치(110)는 어느 객체의 것인지는 판단할 수 없으나 제1 신호 및 제2 신호를 감지하게 되며, 제2 레이더 장치(120) 또한 어느 객체의 신호인지 알 수 없는 제3 신호 및 제4 신호를 감지하게 된다.
페어링부(150)는 제1 레이더 장치(110)에서 감지한 신호인 제1 신호와 제2 신호를 제2 레이더 장치(120)에서 감지한 신호인 제3 신호와 제4 신호와 가능한 모든 경우의 수만큼 조합하여 신호그룹을 생성하게 된다.
두 개의 레이더 장치를 사용하며 두 개의 객체에서 반사되는 신호를 신호그룹조합으로 생성하는 경우 가능한 모든 조합의 수는 2가지일 것이다.
먼저, 제1 신호와 제3 신호로 제1 신호그룹을 생성한다면, 제2 신호와 제4 신호로 제2 신호그룹을 생성하여 제1 신호그룹조합을 생성할 수 있다.
그리고, 제1 신호와 제4 신호로 제1 신호그룹을 생성한다면, 제2신호와 제3 신호로 제2 신호그룹을 생성하여 제2 신호그룹조합을 생성할 수 있다.
각 신호그룹조합 내의 상호상관값의 합은 하기 수학식과 같다.
Figure 112016122981521-pat00038
수학식 8에서
Figure 112016122981521-pat00039
은 제1 신호그룹조합의 상호상관값의 합이고,
Figure 112016122981521-pat00040
는 제2 신호그룹조합의 상호상관값의 합이다.
조합 선택부(170)는 연산부(160)에서 연산한 모든 신호그룹조합의 상호상관값의 합을 비교하여 가장 큰 상호상관값의 합을 가지는 신호그룹조합을 선택할 수 있다.
그러므로,
Figure 112016122981521-pat00041
인 경우 조합 선택부(170)는 제1 신호그룹조합을 선택하며,
Figure 112016122981521-pat00042
인 경우에는 제2 신호그룹조합을 선택한다.
다음으로, 위치 산출부(180)는 선택된 신호그룹조합의 각 신호그룹별 신호들의 거리정보를 이용하여, 전술한 위치 산출부(180)의 연산에 따라 각 객체의 위치를 정확하게 산출해낼 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이동 객체 탐지 시스템은,
Figure 112016122981521-pat00043
개의 레이더 장치를 포함하여
Figure 112016122981521-pat00044
개의 객체를 탐지할 수 있는 이동 객체 탐지 시스템을 제공한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른
Figure 112016122981521-pat00045
개의 레이더 장치를 포함하는 이동 객체 탐지 시스템이
Figure 112016122981521-pat00046
개의 객체를 탐지하는 경우, 그룹핑부(150)와 연산부(160) 및 조합 선택부(170)의 연산은 다음과 같다.
감지된 신호의 세기정보 및 거리정보는 하기 수학식과 같다.
Figure 112016122981521-pat00047
수학식 9에서,
Figure 112016122981521-pat00048
는
Figure 112016122981521-pat00049
번째 레이더에서 감지한
Figure 112016122981521-pat00050
번째 신호의
Figure 112016122981521-pat00051
프레임 시점의 정보이며,
Figure 112016122981521-pat00052
는
Figure 112016122981521-pat00053
번째 레이더에서 감지한
Figure 112016122981521-pat00054
번째 신호의
Figure 112016122981521-pat00055
프레임 시점의 거리정보이고,
Figure 112016122981521-pat00056
는
Figure 112016122981521-pat00057
번째 레이더에서 감지한
Figure 112016122981521-pat00058
번째 신호의
Figure 112016122981521-pat00059
프레임 시점의 세기이며,
Figure 112016122981521-pat00060
는 사용할 프레임의 개수이다.
한편,
Figure 112016122981521-pat00061
개의 레이더에서 감지하는
Figure 112016122981521-pat00062
개의 신호의 모든 신호그룹조합의 수
Figure 112016122981521-pat00063
는 하기 수학식과 같다.
Figure 112016122981521-pat00064
따라서 그룹핑부(150)는 모든 경우의 수
Figure 112016122981521-pat00065
만큼 신호그룹조합을 생성할 수 있다.
한편, 연산부(160)는 각각의 신호그룹조합에 대해 상호상관값의 합인
Figure 112016122981521-pat00066
를 다음 과정에 따라 연산하게 된다.
Figure 112016122981521-pat00067
번째 신호그룹조합에 대하여 각 신호그룹의 상호상관값을 계산하면 하기 수학식과 같다.
Figure 112016122981521-pat00068
수학식 11에서,
Figure 112016122981521-pat00069
는
Figure 112016122981521-pat00070
번째 신호그룹조합에 대한
Figure 112016122981521-pat00071
번째 레이더에서의 1번째 신호에 할당된 번호이다.
그러므로,
Figure 112016122981521-pat00072
번째 페어링에 대하여 각 신호그룹조합의 상호상관값의 합은 하기 수학식과 같다.
Figure 112016122981521-pat00073
수학식 12를 이용하여 산출된
Figure 112016122981521-pat00074
개의
Figure 112016122981521-pat00075
값을 비교하여 최대값인
Figure 112016122981521-pat00076
를 구하면 조합 선택부(170)는 상호상관값의 합이 최대인 신호그룹조합을 선택할 수 있게 된다.
따라서 위치 산출부(170)는 선택된 신호그룹조합의 신호그룹들을 객체에 대응시켜, 객체에 대응하는 신호그룹 내 신호들의 거리정보를 이용하여 각 객체의 위치를 정확하게 산출해낼 수 있게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이동 객체 탐지 시스템은
Figure 112016122981521-pat00077
개의 레이더를 이용하여
Figure 112016122981521-pat00078
개의 이동 객체의 위치를 정확하게 탐지해 낼 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 객체 탐지 방법을 시간의 흐름에 따라 도시한 순서도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 객체 탐지 방법은 (a)신호를 입력받는 단계(S410); (b)거리정보를 산출하는 단계(S420); (c)신호그룹 및 신호그룹조합을 생성하는 단계(S430); (d)상호상관값을 연산하는 단계(S440); (e)신호그룹조합을 선택하는 단계(S450); (f)위치를 산출하는 단계(S460)를 포함한다.
(a)신호를 입력받는 단계(S410)는 둘 이상의 레이더 장치로부터 이동 객체의 신호를 입력받는 단계이다. 레이더 장치는 방향성을 가질 수 있으며, 일례로 IR-UWB 레이더를 사용할 수도 있다.
(b)거리정보를 산출하는 단계(S420)는 입력받은 신호들로부터 각 레이더 장치와 각 객체들의 거리정보를 산출하는 단계이다. 각 레이더 장치에서 방사된 신호가 각 객체에 도달하고, 각 객체로부터 반사되어 다시 각 레이더 장치에 감지될 때까지의 시간을 고려하면 각 객체들과 각 레이더 장치 사이의 거리인 거리정보를 산출해 낼 수 있게 된다.
(c)신호그룹 및 신호그룹조합을 생성하는 단계(S430)는 입력된 신호들을 각 레이더 장치별로 하나씩 임의로 선택하여 다수의 신호그룹으로 생성하며, 생성된 다수의 신호그룹들 중 선택된 신호그룹들을 하나의 신호그룹조합으로 생성하여 다수의 신호그룹조합을 생성하는 단계이다. 입력된 모든 신호는 하나의 신호그룹조합에 속하는 다수의 신호그룹 중 하나에 속하도록 다수의 신호그룹 및 신호그룹조합이 생성될 수 있다. 신호그룹조합은 조합이 가능한 모든 경우의 수만큼 생성될 수 있다.
(d)상호상관값을 연산하는 단계(S440)는 (c)단계에서 생성된 신호그룹조합 내의 모든 신호그룹별 상호상관값의 합을 연산한다. 이러한 상호상관값은 신호의 세기에 대해 수행되며, (b)단계에서 산출된 신호의 거리정보에 대해서도 수행된다. 특히, 신호의 특정 프레임에서의 상호상관값은 일정 시간내의 각 프레임을 취합하여 연산될 수 있는데, 신호의 거리정보를 각 시간의 프레임에 따라 취합하여 상호상관값을 연산하면, 객체가 이동중인 경우에 동일한 객체를 찾아내기에 용이할 수 있다.
각 레이더 장치에서 감지된 동일한 객체의 신호의 거리정보의 상호상관값은 서로 다른 객체의 신호의 거리정보의 상호상관값보다 높게 나타나게 되며, 각 레이더 장치에서 감지된 동일한 객체의 신호의 세기정보의 상호상관값 또한 서로 다른 객체의 신호의 세기정보의 상호상관값보다 높게 나타나게 된다.
따라서 (d)단계는 (c)단계에서 생성된 동일한 신호그룹조합 내의 모든 신호그룹별로 상호상관값을 연산하고, 연산된 상호상관값들을 합하게 된다. 자세한 상호상관값의 합을 연산하는 과정을 전술한 연산부(160)의 연산 과정과 동일하다.
(e)신호그룹조합을 선택하는 단계(S450)는 (d)단계에서 연산한 각 신호그룹조합의 상호상관값의 합을 비교하여 가장 큰 상호상관값의 합을 가지는 신호그룹조합을 선택하는 단계이다.
(f)위치를 산출하는 단계(S460)는 (e)단계에서 선택된 신호그룹조합의 신호그룹들을 객체에 대응시켜 대응하는 신호그룹 내의 신호들의 거리정보를 이용하여 각 객체의 위치를 산출해내는 단계이다. 각 신호의 거리정보는 (b)단계에서 산출된다. 객체의 위치를 산출하는 과정은 전술한 위치 산출부(180)의 연산 과정과 동일하다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 이동 객체 탐지 시스템
110: 제1 레이더 장치
120: 제2 레이더 장치
130: 입력부
140: 거리정보 산출부
150: 그룹핑부
160: 연산부
170: 조합 선택부
180: 위치 산출부

Claims (12)

  1. 다수의 객체의 신호를 감지하는 둘 이상의 레이더 장치;
    상기 둘 이상의 레이더 장치로부터 감지된 신호를 입력받는 입력부;
    상기 입력받은 신호로부터 객체의 거리정보를 산출하는 거리정보 산출부;
    상기 입력받은 신호를 각 레이더 장치별로 하나씩 임의로 선택하여 다수의 신호그룹으로 생성하며, 생성된 다수의 신호그룹들 중 각 레이더 장치별로 신호그룹을 선택하여 다수의 신호 그룹으로 이루어지는 하나의 신호그룹조합을 생성하고 선택 가능한 모든 경우의 수에 상응하여 다수의 신호그룹조합을 생성하는 그룹핑부;
    동일한 신호그룹조합 내의 모든 신호그룹별로 상호상관값을 연산하고 연산된 상호상관값들을 합하는 연산부;
    상기 상호상관값들의 합이 최대가 되는 신호그룹조합을 선택하는 조합 선택부; 및
    상기 선택된 신호그룹조합 내의 신호그룹들을 객체에 대응시켜 각 객체의 위치를 산출하는 위치 산출부를 포함하되,
    상기 그룹핑부는 모든 신호가 하나의 신호그룹조합에 속하는 다수의 신호그룹 중 어느 하나에 속하도록 다수의 신호그룹 및 다수의 신호그룹조합을 생성하는 것을 특징으로 하는 이동 객체 탐지 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연산부는 상기 하나의 신호그룹에 속하는 신호들의 세기 및 거리정보를 일정 시간 내의 프레임별로 취합하여 상기 상호상관값을 연산하는 것을 특징으로 하는 이동 객체 탐지 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 거리정보 산출부는 상기 레이더 장치로부터 방사된 신호가 각 객체에 반사되어 상기 레이더 장치에 감지되기까지 걸리는 시간을 이용하여 상기 거리정보를 산출하는 것을 특징으로 하는 이동 객체 탐지 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 레이더 장치는 방향성을 갖는 것을 특징으로 하는 이동 객체 탐지 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 레이더 장치는 IR-UWB 레이더인 것을 특징으로 하는 이동 객체 탐지 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 위치 산출부는 상기 객체에 대응되는 신호그룹 내의 신호들의 거리정보를 이용하여 각 객체의 위치를 산출하는 것을 특징으로 하는 이동 객체 탐지 시스템.
  7. (a) 둘 이상의 레이더 장치를 이용하여 다수의 객체의 신호를 입력받는 단계;
    (b) 상기 입력받은 신호로부터 객체의 거리정보를 산출하는 단계;
    (c) 상기 입력받은 신호를 각 레이더 장치별로 하나씩 임의로 선택하여 다수의 신호그룹으로 생성하며, 생성된 다수의 신호그룹들 중 각 레이더 장치별로 신호그룹을 선택하여 다수의 신호 그룹으로 이루어지는 하나의 신호그룹조합을 생성하고 선택 가능한 모든 경우의 수에 상응하여 다수의 신호그룹조합을 생성하는 단계;
    (d) 동일한 신호그룹조합 내의 모든 신호그룹별로 상호상관값을 연산하고 연산된 상호상관값들을 합하는 단계;
    (e) 상기 상호상관값들의 합이 최대가 되는 신호그룹조합을 선택하는 단계; 및
    (f) 상기 선택된 신호그룹조합 내의 신호그룹들을 객체에 대응시켜 각 객체의 위치를 산출하는 단계를 포함하되,
    상기 단계(c)는 모든 신호가 하나의 신호그룹조합에 속하는 다수의 신호그룹 중 어느 하나에 속하도록 다수의 신호그룹 및 다수의 신호그룹조합을 생성하는 것을 특징으로 하는 이동 객체 탐지 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 단계 (d)는 상기 하나의 신호그룹에 속하는 신호들의 세기 및 거리정보를 일정 시간 내의 프레임별로 취합하여 상기 상호상관값을 연산하는 것을 특징으로 하는 이동 객체 탐지 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 단계 (b)는 상기 둘 이상의 레이더 장치로부터 방사된 신호가 각 객체에 반사되어 상기 둘 이상의 레이더 장치에 감지되기까지 걸린 시간을 이용하여 상기 거리정보를 산출하는 것을 특징으로 하는 이동 객체 탐지 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 레이더 장치는 방향성을 갖는 것을 특징으로 하는 이동 객체 탐지 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 레이더 장치는 IR-UWB 레이더인 것을 특징으로 하는 이동 객체 탐지 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 단계 (f)는 상기 객체에 대응되는 신호그룹 내의 신호들의 거리정보를 이용하여 각 객체의 위치를 산출하는 것을 특징으로 하는 이동 객체 탐지 방법.
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