KR20140095077A

KR20140095077A - 목표 위치, 이동 및 트래킹 시스템

Info

Publication number: KR20140095077A
Application number: KR1020147014810A
Authority: KR
Inventors: 로버트 제이. 프랑스; 헬렌 프랑스
Original assignee: 유니버시티 오브 서섹스
Priority date: 2011-11-02
Filing date: 2012-10-30
Publication date: 2014-07-31
Also published as: WO2013064813A2; WO2013064813A3; EP2773986A2; US9915748B2; GB201118970D0; EP2773986B1; KR101983977B1; JP6354043B2; US20140292306A1; JP2015501434A

Abstract

본 발명은 주위의 AC 여자(excitation) 소스에 의해 형성된 필드 내에 위치한 감지 영역(12)에 대한 각각의 감지 장소에 위치시키기 위한 복수의 센싱노드(10)를 구비한 목표 대상 감지 시스템을 제공한다. 각각의 상기 센싱노드는 목표 대상(14)에 의해 야기되는 상기 필드 내의 교란을 감지하도록 설계된 적어도 하나의 전위 센서(22,42)를 구비하며, 상기 하나의 센서는, 감지 신호를 생성하도록 AC 여자장(excitation field)에 응답하는 전극(20,40), 출력으로서 AC 측정 신호를 생성하도록 감지 신호를 수신 및 증폭하도록 상기 전극에 연결된 증폭기(28), 및 상기 증폭기의 입력 임피던스를 향상시키기 위하여 상기 증폭기의 출력으로부터 그 입력으로의 적어도 하나의 피드백 회로(30,36)를 포함한다. 신호처리구성(24,26,44)은 각각의 상기 센싱노드와 연관되며, 미리-규정된 대역폭 외부의 주위의 AC 여자 소스에 의해 형성된 주파수를 필터링하도록 된 필터회로(24)와, 신호 진폭을 모니터링하고 목표대상 데이터를 생성하는 데 사용하기 위한 진폭 정보를 생성하도록 AC 측정 신호에 응답하는 레벨감지기(26)를 포함한다.

Description

목표 위치, 이동 및 트래킹 시스템{Target position, movement, and tracking system}

본 발명은 전위 센서를 채택하여, 목표에 대한 트래킹을 위한 목표 위치 및 이동을 위한 시스템에 관련된다.

대상의 이동 정보를 제공하기 위하여, 유전성 또는 전도성(저항성의)인 이동 목표 대상에 의해 야기되는 지구 표면과 전리층간의 주위 DC 정전기장의 교란을 이용하는 것이 알려져 있다. 이동하는 목표 대상의 존재만으로 주변 전기장을 교란시켜 대상 물체에 대한 감지 장소에서 이 전기장에 국부적 변동을 가져오므로, 국부적으로 여자장(excitation field)을 생성할 필요가 없다.

이러한 구조에서는, 대상 트래킹(tracking)을 위한 대상 속도 및 이동을 모니터링할 뿐만 아니라, 센서들의 위치에 의해 규정되는 감지 영역내의 하나의 이동 대상의 위치를 추측하기 위하여 여러 개의 센서들, 통상 축당 두 개가 채택되어 왔다.

그러므로 선행기술은 목표 대상의 움직임을 감지하기 위하여 지구로 인한 주위 정전기(DC)장의 사용을 개시하고 있으나, 이러한 선행기술은 목표 대상이 감지되도록 이동하고 있어야 한다는 큰 결점을 가진다.

더욱, 공지의 기술들은, 신호 획득 및 처리의 복잡성이라는 관점, 더 중요하게는 상이한 물체간을 정확히 식별한다는 관점에서, 복수의 목표를 다룰 때의 상당한 제한 때문에 손해를 본다는 것이 알려져왔다.

US2008/0255779호는 또한, 필드를 나타내는 신호를 생성하기 위하여 이러한 주위 AC 전기장에 배치된 AC센서를 사용하는, 주위 AC 필드 내의 이상(anomaly)을 감지하고, 이상을 모니터링 하기 위하여 신호를 처리하는 방법을 개시한다.

목표 위치 및 이동 감지를 위하여 주위의 AC 신호, 특히, 통상 50Hz 또는 60Hz의 주파수를 가지는 범용의 가정 본선(mains) 공급원, 또는 몇 가지 이름만 열거하더라도 컴퓨터, 가정용 기기, 전기 모터 또는 동력 공급원에 의해 형성되는 백그라운드 노이즈와 같은 주변 환경내에 존재하는 다른 연속 AC 신호를 이용하는 것이 가능함을 발견하였다. 원천이 인공적이든 또는 자연적이든, 규정된 대역안의 백그라운드 노이즈를 포함하여, 광범위한 전기장을 생성하는 다른 어느 연속 AC 신호도 목표 위치 및 이동 감지를 위해 사용될 수 있음을 발견하였다.

특히, 이동 및 정지하는 두 경우의 대상 물체의 존재로 어느 연속한 주위 AC 신호에서라도 진폭의 변동이 발생한다는 것을 발견하였다. 이들 신호는 유용한 정보를 생성할 수 있는 신호라기 보다는 전반적으로 노이즈나 간섭으로 간주하는 것이 보통일 것이다. 발명자가 지견하는 한, 선행 기술은, 목표 대상 위치 또는 이동 감지를 위한 목적으로 제작된 AC 소스로부터 특정 AC 신호가 능동적으로 생성되어야만 한다는 가정, 또는 이상값(anomaly)이 대상의 존재는 수용하지만, 그 위치나 이동은 수용하지 않도록 주위 AC 신호들이 모니터링 될 수 있다는 가정을 토대로 하고 있다. 지금까지, 누구도 주위 AC 필드에서 대상 물체의 위치 및/또는 이동을 감지하는 것을 제안하지 않았다.

본 발명은 감도(sensitivity)가 AC 교란에 맞추어진 센서를 채용하는 것을 지견으로 한다. 신호를 만들기 위하여 목표가 움직이고 있어야 하는 정전 DC 여자장의 경우와 달리, 목표 센서의 통과 대역 내의 주파수를 가지는 AC 여자장이 채택되면, 심지어 정지 물체의 위치도 알 수 있다. 만약, 대상이 감지 영역에 들어오기 전의 AC 신호 진폭이 알려진다면, 대상이 존재할 때 발생하는 변화가 관찰될 수 있다. 그러면, AC 신호 진폭은 대상이 떠나거나 이동하기까지 변화된 레벨에서 유지될 것이다. 이는 센서가 AC 신호 진폭에 포함된 정보는 감지하지만 진폭이 상수인 균일 흐름(steady) 상태 상황에서의 DC응답은 감지하지 않고 DC 응답이 변하는 경우에만 감지한다는 간단한 이유 때문이다.

본 발명은 목표 대상 위치 및 이동 감지와 트래킹을 위한 센서 구성이 있는 외부의 AC 여자 소스를 채용한, 목표 위치, 이동 및 트래킹 시스템을 제공함으로써 선행기술의 한계를 극복하려 한다.

본 발명은 대상이 정지하든 또는 움직이든, 목표 대상의 감지 및 트래킹을 위하여 외부 소스로부터의 AC 신호의 진폭의 교란이 감지되는 목표 위치, 이동 및 트래킹 시스템을 제공하려 한다.

본 발명의 바람직한 형태는, 보통 50Hz 또는 60Hz를 가지는, 본선 공급원에 의한 현장(field cast)과 같은 이미 존재하는 광범위한 외부장내 목표 대상의 감지 및 트래킹에 적용 가능하다.

본 발명의 일측면에 의하면, 목표 대상 감지 시스템이: 주위의 AC 여자 소스에 의해 형성된 필드내에 위치한 감지 영역에 대한 각각의 감지 장소에 위치한 복수의 센싱 노드; 각각의 센싱 노드는 목표 대상에 의해 생기는 상기 필드 내의 교란을 감지하기 위하여 설계된 적어도 하나의 전위(electric potential) 센서를 구비하며, 상기 하나의 센서는 감지 신호를 생성하도록 AC 여자장에 응답하는 전극, 출력으로서 AC 측정 신호를 생성하도록 감지 신호를 수신 및 증폭하도록 전극에 연결된 증폭기, 및 증폭기의 입력 임피던스를 향상시키기 위해 증폭기의 출력으로부터 그 입력으로의 적어도 하나의 피드백 회로를 포함하도록 된, 센싱 노드; 및 각각의 센싱 노드와 연관되며, 미리-규정된 대역폭 외부의 주위의 여자 AC 소스에 의해 형성된 주파수를 필터링하도록 된 필터 회로와, 목표 대상 데이터를 생성하는데 사용하기 위하여 신호 진폭을 모니터링하고 진폭 정보를 생성하도록 AC 측정 신호에 응답하는 레벨 감지기를 포함하는, 신호 처리 구성을 포함한다.

바람직하게는, 목표 대상 감지 시스템은, 목표 대상의 위치와 이동 중 적어도 하나를 계산함으로써 목표 대상 데이터를 생성하기 위하여 진폭 정보에 응답하는 중앙처리장치를 또한 포함한다.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 목표 대상 감지를 위한 방법이: 주위의 AC 여자 소스에 의해 형성된 필드내에 위치한 감지 영역에 대한 각각의 감지 장소에 복수의 센싱 노드를 위치시키는 과정으로, 각각의 센싱 노드는 목표 대상에 의해 야기되는 상기 필드 내의 교란을 감지하기 위하여 설계된 적어도 하나의 전위 센서를 구비하며, 상기 하나의 센서는 감지 신호를 생성하도록 AC 여자장에 응답하는 전극을 포함하며, 상기 하나의 센서는 출력으로서 AC 측정 신호를 생성하도록 감지 신호를 수신 및 증폭하도록 전극에 연결된 증폭기, 및 증폭기의 입력 임피던스를 향상시키기 위하여 증폭기의 출력으로부터 그 입력으로의 적어도 하나의 피드백 회로를 더 포함하도록 된, 과정; 및 미리-규정된 대역폭 외부의 주위의 여자 AC 소스에 의해 형성된 주파수를 필터링함으로써, 그리고 목표 대상 데이터를 생성하는데 사용하기 위하여 진폭 정보를 생성하도록 신호 진폭을 모니터링함으로써 AC 측정 신호를 처리하는 과정을 포함한다.

바람직하게는, 상기 방법은 목표 대상의 위치와 이동 중 적어도 하나를 계산함으로써 진폭 정보에 응답하는 목표 대상 데이터를 생성하는 것에 관련된다.

이하 기술된 바람직한 실시예에서, 신호 획득은, 특히 지구장의 이동에 의해 야기된 직류-유사형(quasi-DC) 저주파수 신호를 필터링하고, 특정하여 차단하는 것에 관련된다. 그 이유는 이들이 생성될 수 있는 상이한 메카니즘의 수 때문에 진폭에 있어 변동이 매우 크기 쉽고, 진폭의 큰 변동은 감지 센서의 포화를 쉽게 자져올 수 있기 때문이다. 실제로, 이는 센서의 주파수 응답이 저주파수는 차단하고 외부필드의 AC 여자 주파수에는 최대로 응답하도록 조정됨을 의미한다.

바람직한 실시예에서의 신호 처리는, 노이즈를 제한하기 위하여, 센서 출력을 필터링 한 다음에 AC 신호의 진폭을 검지하는 것에 관련된다. 이것은, 하드웨어 피크 감지기또는 rms-DC 전환기 또는 감지 신호를 디지털화한 다음 소프트웨어를 통해 진폭을 결정하는 수단을 사용하여 달성된다.

그러므로, 본 발명의 중요한 특징은, 기존의 광범위한 AC 여자장에 의해 생성된 신호들이 유용한 정보를 생성할 수 있는 신호로서 보다는 노이즈 또는 간섭으로 여겨지는 것이 일반적이므로, 이들 신호를 사용하는 것이 가능하며, 이러한 신호들이 목표 대상의 위치 및/또는 이동의 감지를 위하여 채택될 수 있다는 지견이다.

본 발명을 확장하여, 정의된 대역 내에서 일반적인 노이즈 백그라운드 또한 목표 감지를 위한 신호 소스로 사용될 수 있다. 이 접근은 전원 본선의 경우처럼, 간섭성의(coherent) 단일 주파수 여자 신호에만 꼭 한정되는 것은 아니다. 노이즈와 관련된 주파수 밴드를 수용하도록 설정된 필터를 포함하여, 감지 시스템은 동일할 수 있다. 피크 감지기 또는 rms-DC 전환기는 간섭성 신호의 감지와 똑같은 방법으로 노이즈를 감지할 것이다.

본 발명은 바람직하게는 다음을 포함하여 많은 유익한 특징과 작동 모드를 포함한다:

● 본선 공급의 경우처럼 간섭성이건, 목표 위치 및/또는 이동 감지를 위한 시스템의 노이즈의 경우처럼 비간섭성이건 기존의 다양한 외부 AC 여자장의 이용

● 정지한 목표 대상의 존재를 확인하고 위치를 찾기 위한 기술

● 무선 센서 네트워크를 채용한 실시예

● 유전성 대상에 의해 야기되는 전기장 교란의 원천 감지

● 전도성/저항성 대상에 의해 야기되는 전기장 교란의 원천 감지

본 발명은 첨부한 도면을 참조로 오직 예로서 더 기술된다.

도 1은 목표 대상과 관련한 광범위한 AC 여자장을 도시하는데, 이는 목표 대상보다 훨씬 크며, 감지 영역은 사각형의 구석의 네 개의 센싱 노드의 위치에 의하여 규정된다.

도 2는 네 개의 센싱 노드를 채용한, 본 발명에 따른 목표 대상 위치 및 이동 감지 시스템의 개략도이다.

도 3은 50Hz의 본선(mains) 신호를 도 2의 시스템의 센서 및 센서 앞에 선 사람간의 거리의 함수로 나타낸 그래프이다.

도 4는 도 3에 대응하는 그래프이나, 진폭은 거리의 역수에 대하여 측정되었다.

도 5는 도 2의 감지 시스템에 의해 측정되고 비디오 카메라에 의해 트래킹된, 제 1궤도의 목표 대상의 위치를 보이는 도면이다.

도 6은 다시 도 2의 감지 시스템에 의해 측정되고 비디오 카메라에 의해 트래킹된 목표 대상의 다른 궤도를 보이는 도면이다.

도 7은 도 2의 감지 시스템에 의해 측정된 바, 목표 대상이 정지하는 복수의 정지 위치를 보이는 도면이다.

도 8은 본 발명에 따른 감지 시스템의 제 1 실시예가 채용한 제 1센싱 노드의 블록도이다.

도 9는 도 8의 센싱 노드의 센서의 회로도이다.

도 10은 본 발명에 따른 감지 시스템의 제 1 실시예가 채용한 제 2센싱 노드의 블록도이다.

도 11은 도 10의 센싱 노드의 센서의 블록도이다.

도 12는 본 발명에 따른 감지 시스템의 제 1실시예의 블록도이다.

도 13은 목표 대상의 장소와 네 개의 센싱 노드 사이의 관계를 도시하고, 목표 대상의 위치를 계산하는데 채택된 좌표 시스템을 설명하는 감지 시스템의 제 1실시예의 구성도이다.

도 14는 본 발명에 따른 감지 시스템의 제 2실시예에 사용되는 제 1센싱 노드의 회로도이다.

도 15는 본 발명에 따른 감지 시스템의 제 2실시예에 사용되는 제 2센싱 노드의 회로도이다.

도 16은 도 14 및 도 15에 도시한 바, 센싱 노드를 채용한 본 발명에 따른 감지 시스템의 제 2실시예의 블록도이다.

도 17은 세 개의 센싱 노드를 채용하고 목표 대상의 위치와 세 개의 노드 사이의 관계를 보이는 본 발명에 따른 감지 시스템의 다른 실시예의 구성도이다.

도 18은 도 17의 목표 대상의 위치를 계산하는데 채택된 좌표 시스템을 설명하는 구성도이다.

도 19는 도 17 및 18의 감지 시스템을 위한 시뮬레이션으로 계산된 목표 대상의 위치를 설명하는 평면도이다.

도 20은 본 발명에 따른 감지 시스템의 또 다른 실시예의 구성도이다.

이제 도면을 참조로 본 발명의 원리가 설명될 것이다.

<감지시스템의 실시예>

만약 단 하나의 센서가 바닥에서 1m의 높이에 위치하고, 50Hz 또는 60Hz의 본선 신호의 진폭이 센서와 센서 앞에 서 있는 사람간의 거리의 함수로 측정된다면, 도 3에 도시한 구성(plot)이 얻어진다. 이것은 목표가 센서에 근접할수록 신호 진폭이 비선형적으로 증가함을 명백히 보여준다. 만약 이 데이터가 거리의 역수의 함수로 재구성된다면, 도 4에 도시한 구성이 얻어지며, 이것은 측정과 연관된 실험 오차 내에서 선형으로 보이며, 거리에 대한 전기장 진폭의 예상된 1/r 종속성을 확실히 보여준다.

방 안에서 목표를 찾기 위하여 이용될 수 있는 것과 같은, 본 발명에 따른 간단한 시스템의 동작을 설명하기 위하여, 도 2에 도시한 것과 같이, 3.5m × 3.5m 평방 감지 영역(12)의 구석에 4개의 센싱 노드(10)가 위치한다. 도시한 것과 같이, 센싱 노드(10)는 각각의 쌍이 하나의 축, 즉 X-축 또는 Y-축을 규정하는, 두 개의 대향하는 쌍으로서 배열된다. 가령 사람인, 목표 대상(14)이 점선으로 표시한 것과 같이 감지 영역(12)내에서 장소를 따라 추적된다. 대상(14)의 위치는 이하 설명하는 방법을 이용하여 계산되는데, 센싱 노드(10) 각각의 쌍으로부터의 신호들이 비교되어 그 쌍에 의하여 규정되는 축상의 좌표를 생성한다.

이 실시예에서, 대향하는 센싱 노드(10) 두 쌍이 사용되어 X 또는 Y의 방향D을 규정하고, 그 축에 대한 대상의 상대 위치를 결정한다. 만약 센싱 노드를 감지 공간의 네 구석에 위치시킨다면, 센싱 노드중 어느 두 개의 상대 출력을 취하여도 대상의 위치를 나타내는 x 및 y축에 대한 해답을 산출하게 될 것이다. 이것이 도 13을 참조로 이하 설명된다.

이 실시예에서, 대향하는 센싱 노드(10)의 쌍들이 연관된 축에 대한 대상의 상대 위치를 결정하는데 이용되었다. 비교의 목적을 위하여, 또한 비디오 카메라(도시되지 않음)가, 센싱 노드(10)에서 추측된 위치 정보와 광학 데이터를 상관시키기 위하여, 영역의 중심위에 수직으로 위치한다. 도 5는, 처음에 센싱 노드(10)에 의해 이차로는 비디오 카메라로 기록된 것과 같이, X축을 따른 이동 다음에 y축을 따른 물체 이동의 결과로부터의 트랙을 도시한다. 명백히, 이들 두 데이터셋 사이에는 상당한 상관도가 있다.

만약, X 및 Y 두 축을 따라 이동하는 대신, 목표(14)가 영역의 중심 주위로 직경 1m를 가진 대략의 원형 궤도로 이동한다면, 도 6에 도시한 센서 및 비디오 데이터가 획득된다. 다소 왜곡된 궤도임에도 불구하고 이 결과에서 유도할 수 있는 몇 가지 흥미로운 결론이 있다. 첫째, 두 개의 데이터셋이 양호하게 상응한다; 둘째, 비디오와 전기장 데이터 모두에서 관찰되는 지그재그 패턴이 실재하며, 원 주위로 개별 단계를 취하는 대상에 대응한다. 이는 이 기술이 보행 인식, 제스춰 인식 및 생체 인식에 이용될 가능성을 열어 준다.

정지한 목표의 위치를 찾아내기 위한 이 AC 기술의 능력을 검증하기 위한 실험에서 센싱 노드(10)가 5.7m × 5.7m 평방 감지 영역 주변에 위치하였다. 대상인 인간이 영역 내부의 중심 위치에서 시작하여, 영역 내에서 전반적으로 사각형인 장소 둘레의 일련의 위치들로 이동하고, 각 위치에서 소정 시간 멈춰서 정지 상태를 유지했다. 대상이 사각형의 에지를 따라 이동하면서 일련의 측정이 행해졌지만, 대상이 정지일때만 행해졌다. 그 결과는 도 7에 도시된다. 다시, 도 6에서 처럼, 경로의 약간의 왜곡은 명백하지만, 목표가 오직 정지인 경우만 취득한 데이터 셋으로부터 목표가 트래킹되었음은 분명하다.

도 2에 도시한 감지시스템의 제 1실시예가 도 8 내지 도 12를 더 참조로 설명되는데, 이들은 감지 시스템의 센싱 노드(10)로서 각각 사용되기 위한 두 개의 상이한 전위 센서 및, 신호 획득, 신호 처리 및 표시를 위한 회로 요소를 포함하는 전반적인 감지 시스템의 블록도 각각을 나타낸다. 처음에 도 8 및 도 9를 참조로 제 1전위 센서구성이 설명되고, 다음으로 도 10 및 도 11을 참조로 제 2전위 센서구성이 설명될 것이다.

도 8은 여기서의 참조로 병합되는 출원인의 공개된 특허 출원 번호 WO03/048789호에 개시된 것과 같은 전위 센서를 포함하는 센싱 노드(10)의 블록도이다. 도시한 것처럼, 디스크 전극(20)이 전위 센서(22)에 연결되며, 이어서 여자장의 신호 주파수에서 응답을 최대로 하기 위한 대역 통과 필터(24)와 신호 진폭 정보를 제공하기 위한 레벨감지기(26)를 포함하는 신호처리구성이 있다.

센서(22)는 도 9에 도시되었으며, 센서의 입력 임피던스를 향상시키고 저주파수에서 센서 감응도를 소 전위까지 상승시키기 위한 양의(positive) 피드백을 제공하는 보조 피드백 회로를 포함하는 작동 가능한 증폭기(28)를 포함한다. 이 경우, 피드백 회로는 도시한 것처럼, 증폭기(28)의 출력으로부터 구동되는 쉴드를 포함하고, 쉴드 및 입력 전극상에서 같은 전위를 유지함으로써 빗겨난(stray) 정전 용량을 제거하도록 입력 전극, 와이어링 및 회로요소(34)를 둘러싸는 보호 회로(30)를 구비한다. 피드백 회로는 또한 증폭기의 출력과 양극 입력 사이에 연결된 부트스트래핑(bootstrapping) 회로를 포함한다. 부트스트래핑 회로(36)는 두 성분(R1 및 R2)으로 분할된 입력 바이어스 저항기와, 증폭기(28)의 출력 전압을 두 저항기의 중간에 인가하기 위한 커패시터(C)를 포함한다. 그러므로 입력 전압은 상부 저항기(R1)의 양쪽 두 터미널에 나타나며, 영전류 흐름과 무한 임피던스라는 효과적인 결과를 가져온다.

다시 도 10을 참조하면, 이는 여기서의 참조로 병합되는 출원인의 공개된 특허 출원 번호 WO2009/010735호에 개시된 것과 같은 튜닝된 전위 센서를 포함하는 센싱 노드(10)를 보이는 블록도이다. 도시한 것과 같이, 디스크 전극(40)이 튜닝된 전위 센서(42)에 접속되며, 신호 진폭 정보를 제공하는 레벨 감지기(44)를 포함하는 단일처리구성이 다음에 위치한다. 센서(42)는 도 11에 더 도시되었는데, 센서의 입력 임피던스를 증가시키고 센서의 감도를 소 전위까지 향상시키기 위한 피드백 회로를 포함한다.

도 11에 도시한 센서(42)는, 증폭기(46)의 출력으로부터 구동되는 쉴드(50)를 포함하고, 입력 전극(40), 및 입력 와이어링과 회로요소(52)를 둘러싸는 보호회로(48)의 형태로 양의 피드백 구성을 가지는 작동 가능한 증폭기(46)를 포함한다. 센서(42)는 더욱, 감지 시스템의 주파수 응답에 맞추어 조정된 튜닝 가능한 필터(54)를 포함하는 음의(negative) 피드백 루프(56)를 구비한다. 이 경우, 필터는 협폭의 대역-소거 필터이며, 이것은 센서에 대역 통과 특성을 부여한다.

도 8 및 도 9의 전위센서구성이 채택되든 또는 도 10 및 도 11의 전위센서구성이 채택되든, 각각의 경우 도 2에 도시한 것처럼, 노드가 쌍으로 X-축 및 Y-축을 규정하도록 위치한 채로, 네 개의 동일한 센싱 노드(10)는 정사각형 또는 사각형 목표 감지 영역(12)의 구석에 위치한다. 노드(10)의 각 쌍의 두 개의 센서는 차동적인(differential) 쌍으로 작용하도록 배열되어, 각각의 물리적 전기 연결을 통하여 각각의 쌍의 두 개의 센싱 노드(10)를 연관된 차동 증폭기로 물리적으로 연결함으로써, 연관된 축에 대한 측정치를 제공한다. 감지 시스템은 전체적으로 신호 획득 및 처리수단과 더불어 상이한 센서 쌍과, 신호 처리를 따라 획득된 출력 데이터를 보이기 위한 표시 구성을 포함한다. 이러한 시스템의 블록도가 도 12에 도시된다.

도 12에 도시한 것처럼, 각 쌍의 센싱 노드(10) 두 쌍이 신호 진폭 정보를 생성하도록 물리적 전기 연결(60)을 통하여 연관된 차동 증폭기(62)에 연결되며, 데이터 획득 및 신호 처리 컴퓨터(66)에 부착된 다채널 아날로그 디지털 전환기(64)에 직접 인터페이스되어 있다. 컴퓨터(66)는 목표 대상(14)의 위치 및/또는 이동을 계산하기 위한 트래킹 알고리듬을 저장하는 메모리(66a)와, 알고리듬에 따라 목표 대상 데이터를 생성하도록 진폭 정보를 처리하기 위한 중앙처리장치(66b)를 포함한다. 컴퓨터(66)는 목표 대상 데이터를 표시장치(68)로 출력하며, 다음 표시장치는 결과 위치와 이동 데이터를 밀도(density)맵으로서 표시한다.

더욱 특히, 알고리듬은 다음과 같이, 전하된 대상, 즉 목표 대상의 위치와 이동을 결정하기 위하여 전기장의 잘 규정된 성질을 기반으로 한다. 전기장은 소스에서의 거리에 반비례하여 진폭이 하강하는 것으로 알려진다. 알고리듬은 이 사실을 이용하여 센싱 노드(10)쌍으로부터의 신호들의 상대적 진폭을 비교하고, 상대적으로 쉬운 해법을 생성한다.

알고리듬에 따라 도 13에 도시한 좌표 시스템을 이용하여, 센서 위치들은 원점(0,0)주위로 대칭인 것으로 규정된다. 센서들은 두 개의 상이한 쌍(A,B 및 C,D)을 형성하여, 각각 진폭 (V_B - V_A) 및 (V_D- V_C)을 가지는 전압 출력을 생성한다.

각각의 상이한 쌍은 목표의 x 및 y 위치 좌표를 독립적으로 결정하기 위하여 이용된다. 가령, x-축에 대하여, 센서쌍(A,B)은 다음과 같이 목표 위치(x)를 계산하기 위하여 이용된다:

여기서, 센서(A,B) 각각의 AC 신호의 진폭은 다음 식으로 주어진다:

x는 목표의 x-축 좌표이며, χ_A, χ_B는 각각의 센서 좌표를 나타낸다.

목표 위치에 대한 두 개의 연립 방정식이 이용되어 센서 포텐셜을 목표 위치와 연관시킨다:

센서 위치 셋에 대한 대칭적 기하로 χ_{B = -}χ_A이며, 따라서 위 방정식을 풀면 다음과 같다:

원점 주위의 목표의 작은 편차(deviation)에 대해서는, 곱셈 2V_AV_B는 목표 위치의 함수로써 대략 상수이며, 따라서 해답은 다음과 같이 간략화될 수 있다.

따라서, 차동 출력 전압은 목표 위치와 직접 관련이 있다.

마찬가지로, 센서쌍(C,D)에 대해서는, 목표 위치 y좌표는 다음과 같이 주어질 수 있다:

결과적으로, 도 13의 센싱 노드 두 쌍(A,B 및 C,D)을 이용하고, 연관된 차동 증폭기(62)를 이용한 각각의 쌍의 두 센서 사이의 차이를 취하도록 알고리듬을 설정함으로써, 목표 대상에 대한 좌표들이 얻어진다.

가장 간단한 실례로서, 이들 상이한 신호들이 직접 목표 위치와 관련되도록 컴퓨터(66)에서 선형화된 모델이 채택될 수 있다. 이 선형 근사법은 목표가 센서에 지나치게 근접하지 않을 때 유효한데, 이는 감지 영역을, 따라서 목표 이동 영역을, 센서들간 거리의 절반으로 그리고 축의 중간에 중심을 두어야 한다는 제한이 있음을 의미한다.

더 나은 설정, 즉 더 큰 상대적 감지 영역이 필요하면, 선형근사법을 사용하지 않는 것이 필요하다. 이 경우, 알고리듬은 추가적으로 데이터에 교정팩터를 적용해야 하는데, 이는 위치의 함수로서 진폭이 변동한다. 그러므로, 교정팩터는 간단한 스케일링 팩터에 추가로 채택되며, 신호 진폭과 센싱 노드로부터의 목표 대상 거리 사이에 존재하는 진정한 비선형 관계를 설명하게 될 것이다.

<무선노드의 실시예>

전술한 시스템은 기본적으로, 두 개의 상이한 쌍으로서 작동하도록 된, 각각이 하나의 센서를 포함하는, 4개의 센싱 노드를 활용한다. 센싱 노드(10)의 대향하는 쌍 각각은 노드의 센서들간의 거리와 동일한 기준선을 가진 축을 규정하며, 기준 전압으로 작동하기 위하여 센싱 노드(10)와 연관된 차동 증폭기(62)사이에 물리적 전기 연결을 필요로 한다. 이 구성에서는, 바람직하지 않을 수 있지만, 이러한 물리적 연결이 필수적인 특징이다. 실제로, Volts/m 단위로 센서쌍 사이의 전기장을 측정하며, 달리 말하자면, 센서쌍은 두 개의 측정 프로브를 가지는 전압계와 유사한 것으로 고려할 수 있다.

분명히, 이들 센서들이 큰 공간 주변 부근에 배치되도록 한다거나 센서의 대형 네트워크 분포가 필요하면, 이들 사이의 물리적 연결 필요는 큰 제한이 된다. 개별적으로 이들 센서 각각으로부터의 데이터를 이용하여 목표의 위치를 "대략 추측(dead reckon)"한다 하더라도, 센서 모두는 국부적 접지 또는 기준 연결을 필요로 할 것이다. 접지 접속을 이용하여, 개방 환경에 배치된 센서 또는 센서들이 본선 전원에 플러그 연결된 실내 시설물에 대해서는 이것이 가능할 수 있으나, 일반적으로 편리하거나 소망스러운 것은 아닐 것이다.

이상적으로, 주어진 영역에서 전기장 교란을 모니터링하기 위하여 복수의 독립한 자동 무선 센싱 노드를 배치하는 것이 유리하다. 이 문제에 대한 한 가지 잠재적 해결은, 하나의 측정 노드내에 포함된 매우 짧은 기준 센서쌍을 이용하여 전기장을 국부적으로 측정하고, 다음에 이것을 다른 유사한 센싱 노드로부터의 출력과 비교하는 것이다. 그러므로, 전술한 것과 같이, 하나의 센서를 포함하는 각각의 노드는, 인접하여 이격된 센서쌍을 포함하는 노드로 대체될 것이다. 이 방법으로, 전기장 구배의 측정이 얻어질 수 있다. 그러면 전기장 내의 변화보다, 국부적인 전기장 구배에서의 변화를 관찰함으로써 교란이 측정되게 될 것이다.

도 14에 이러한 실시예에 따른 예가 도시되었는데, 제 1전극(201)과 제 2전극(202)사이의 길이가 1 ~ 10cm인, 짧은 기준선 상의 국부적인 전기장을 측정하도록 구성된, 가령 도 9에 도시한 것과 같은 두 개의 EP센서(22)를, 노드(100)가 포함하고 있다. 이것은 기준 접속에 대한 필요 없이 이루어질 수 있는데, 노드(100)는 도시한 각각의 회로 요소내에 각각의 내부 배터리 공급원을 설치함으로써 자가 발전될 수 있다. 더 도시한 것처럼, 각각의 센서(22)는, 보호 회로(30)의 형태로 피드백 회로를 구비한 증폭기(28), DC 바이어스 전류 회로(38) 및, 가령 부트스트래핑, 중성화(neutralisation), 공급 변조 및 DC-저주파수 피드백 회로를 포함할 수 있는 추가의 피드백 회로구성(39)을 포함한다.

두 개의 센서(22)는 차동 증폭기(70)에 연결되며, 따라서 아날로그 디지털 전환기 및 무선 데이터 전송기(72)에 연결되는데, 이는 차동 신호를 디지털 포맷으로 변환하여 전송을 위해 안테나(74)로 신호를 공급한다. 대역통과 여과(24)와 AC 신호 진폭 검지(26)가 도 8과 같이 각각의 센서 내에 포함된 것으로 가정됨이 주목되어야 한다.

예로서, 도 14의 실시예는 약 10cm의 기준선 측정을 구비하며, 각각이 직경 2cm를 가지는 디스크 전극을 채택한다고 가정할 수 있다. 그러나, 도 15에 도시한 것과 같이, 훨씬 더 밀집된 구성으로도 동일 감도를 얻을 수 있다.

전기장은 Volts/m로 규정되고 측정되므로, 국부적인 전기장 측정을 실행하도록 매우 짧은 기준선을 이용하다면, 신호 진폭이 비례하여 점점 더 작아지게 된다. 그러므로, 이 문제를 경감하도록 사용될 수 있는 도 14에 도시한 센서 노드에 대한 한 가지 변형은 도 15에 도시한 것과 같은 언밸런스한 차동 노드이다.

도 15에 도시한 실시예는, 기준선이 훨씬 짧고 두 전극(203,204)의 크기가 상당히 다르다는 것을 제외하면 도 14에 도시한 실시예와 동일하다. 도 14의 실시예와 상응할 수 있는 결과는 1cm의 기준선 측정과 각각 2cm 및

cm 의 두 전극 크기로 얻어질 수 있다. 따라서, 도 15에서, 동일한 구성요소는 동일한 부재번호로 표시되며 더 설명되지 않을 것이다.

전위 센서가, 광범위한 전기장에 약한 용량성으로 결합되었을때의 감도는 전극의 자기 정전용량에 의해 좌우된다. 그러므로, 전극 크기를 변동시키면, 노드(100)내의 두 센서(22)의 상대적 감도를 변동시키게 될 것이다. 더 작은 전극(204)이 큰 전극(203)에 비하여 낮은 감도를 나타내고, 차동쌍의 언밸런스에 기여할 것이며, 따라서, 노드(100)의 감도를 두 센서(22)간의 작은 차이들로 증가시킬 것이다. 실제로 작은 전극(204)이, 큰 전극(203)과 비교하였을 때 전기장 교란에 오직 약하게 의존하는 국부적 기준 포텐셜을 생성하는데 이용되며, 국부적 인공 접지의 형태로 작동하게 될 것이다.

가령 도 9에 도시되고, 이전의 공개 특허 출원에 개시된 것과 같은 고 동적 범위 센서의 이용은, 신호 진폭이 대상 및 센서간의 거리에 따라 넓게 변할 수 있으므로, 상기 기술이 이용 가능한 대부분의 설비에 대하여 유리하다.

도 14 및 도 15의 무선 노드(100)는 똑같은 장점을 가지면서 도 9의 센서를 대신하여 도 11의 센서(42)를 동일하게 채용해도 좋음이 주목되어야 할 것이다.

도 16은 복수의 무선 노드(100)를 보이는 블록도인데, 원격 수신기(92)와 같이 노드들은 목표 위치, 이동 및 트래킹 시스템을 형성하도록 구성된다. 각각이 한 쌍의 센서(22 또는 42)를 포함하는 노드(100)는 안테나(74)를 통하여 데이터를 수신기(92)로 전송하며, 이는 안테나(94)를 통하여 무선 신호를 획득한다. 다음 수신기(92)는 데이터를 데이터 획득 및 신호 처리 컴퓨터(96)로 공급한다. 컴퓨터(96)는 메모리(96a)와 중앙처리장치(96b)를 포함하고, 앞서의 계산을 실행하고 결과 위치 및 이동 데이터를 표시장치(98)상에 밀도맵으로서 표시하기 위해 전술한 알고리듬을 채용한다.

<발명의 구현>

본 발명의 실제적 구현에서는, 감지 영역(12)은 가정, 사무실, 실험실이나 공장, 여행 터미널 또는 개방 지대나 야외를 포함하여 AC 본선 공급원 또는 지역적 노이즈가 지배적인 어느 곳에도 실제로 위치할 수 있다.

여자 소스는, AC 본선 공급원 또는 지역 발전기 또는 가령 컴퓨터, 가정용품, 전기모터나 전력 공급원에 의해 발생되는 백그라운드 노이즈로부터의 주위 AC신호 일 수 있다. 본 발명은 여자 소스로서 AC 본선 공급원에 대하여 도시되고 설명되었지만, 여자 소스로서 주변 노이즈가 채용될 수 있다. 이 경우, 필요한 회로요소는 필터 회로의 대역폭/범위가 노이즈의 대역폭에 맞추어 변경되는 점을 제외하면 정확히 동일하다.

목표 대상은 가령 사람이나 차량을 포함한 어느 전도성 또는 유전성 대상일 수 있다. 전도성 및/또는 저항성 대상들은 직접적인 방식으로 전기장 교란을 야기한다. 전도성 또는 저항성 대상의 존재는, 대상의 크기에 걸쳐 공간 포텐셜을 균일하게 하는 단락 회로 경로를 제공할 것이다. 여자장 안에 사람이 서 있는 경우는, 대상의 크기에 걸쳐 필드를 접지로 단락시키는 효과를 가져와서 헤드레벨이 ~0 V인 포텐셜이 실제로 발생한다.

<희소 배열(sparse array) 실시예>

전술한 실시예들은 사각형의 감지 영역의 구석에 위치한 상이한 센서쌍을 이용하는 것을 토대로 하나, 상이한 센서쌍을 채택하지 않는 다른 대체적 구성 또한 가능하다. 이러한 구성은 도 17 및 도 18을 참조로 설명되는데, 센서용의 유선 연결을 전제로 한다. 이 경우, 차동 증폭기(62)가 생략되며 이하 설명하는 것처럼, 상이한 알고리듬이 컴퓨터(66)의 메모리에 저장되고 컴퓨터에 의한 처리를 제어하는 것을 제외하면 도 12의 시스템이 채용될 것이다.

잘 규정된 전기장의 성질을 이용함으로써, 데이터 처리는 더 복잡해지지만, 전술한 실시예보다 더 적은 수의 센서를 이용하여 목표 대상의 위치와 이동을 이미지화하는 것이 가능하다. 전기장은 소스로부터의 거리와 역으로 그 진폭이 하락하는 것으로 알려진다. 이 사실을 이용하고, 몇개의 센서로부터의 신호의 상대적 진폭을 비교하여, 삼각측량법과 유사한 방법으로 다음의 알고리듬에 의해 대상의 위치가 결정될 수 있다. 가령, 만약 센싱노드(10,100)가 감지 영역(12)의 네 구석 중 세 개에 위치한다면, 어느 두 센서로부터의 상대적 출력을 취해도 호(arc)인 해답을 얻게 된다. 두 개의 호가 교차하는 장소가 대상의 위치이다. 이는 도 17에 도해적으로 도시된다.

대상의 위치를 결정하는데 필요한 방정식을 포함한 알고리듬을 설정하기 위하여, 전술한 제 1실시예에서와 같이 먼저 센서 및 유전체 대상의 위치를 규정해야 한다. 이용되는 좌표축이 도 18에 도시되어 있다.

자유 공간에서, q의 량을 가지는 점전하로부터 거리(r)에서 AC 신호의 진폭(V)은 수학적으로 다음과 같이 표현될 수 있다:

이는 센서에서의 진폭은 다음과 같음을 의미한다:

여기서:

여기서 몇 가지 비율(ratio)과 변수를 정의하는 것이 유용하다:

비율 1 = a/b = V_b/ V_a 이고 비율 2 = a/c = V_c / V_a

A = 비율 1 × 비율 1 B = 비율 2 × 비율 2

다음 두 연립 방정식이 이용되어 이들 변수를 연관시킨다:

이는 다음과 같이 쓸 수 있다:

(3.1)

그리고:

이는 다음과 같이 쓸 수 있다:

(3.2)

방정식 (3.1)에 (1-B)를 곱하고, (3.2)에 (1-A)를 곱하면:

(3.3)

(3.4)

(3.2)에서 (3.4)의 방정식을 빼면:

y를 x로 나타내기 위해 재배열하면:

(3.5)

(3.1)에 방정식 (3.5)를 대입하면:

(3.6)

(3.6) 괄호안을 전개하면 다음과 같다:

(3.6)에 (3.7)의 방정식을 대입하면 다음과 같다:

이는 x>0 및 y>0을 취하여 x에 대해 풀 수 있으며, 방정식 (3.5)에 대입하여 y를 구한다.

이 과정의 시뮬레이션으로부터의 단일 프레임이 도 19에 도시된다. 이 경우의 대상은 센서의 평면에서 타원궤도로 왕복하는 유전체성 진자로 이루어진다. 이 방법은 또한 더 수직인 Z-축상에 제 3희소 배열을 단순히 부가하는 것으로 3차원 공간에서 작동하도록 확장될 수 있다.

더욱 복잡한 상황이 실세계에서 일어날 수 있는데, 감지 영역 또는 공간 내의 추가 대상의 존재는 전기장을 왜곡할 수 있다. 그러므로, 많은 경우, 이 추가된 복잡함을 수용하기 위하여 앞서 주어진 방정식을 변형하는 것이 필요할 것이다. 이는 다음과 같이 거리에 대한 포텐셜의 의존성을 변형하는 것에 관련될 것이다:

n의 수치는 빈 정점에 제 4의 센서를 도입하여 실제 결정될 수 있다. 이것은 n을 변화시킴으로써 단일점에 대한 해법을 위하여 두 셋의 방정식을 풀고 최적화하도록 하는 여분의 정보를 생성한다. 다음에 비율이 이하의 표현으로 대체되며, 전술한 것과 같이 방정식이 세워지고 풀어진다.

비율 1 = a/b =

비율 2 = a/c =

<전하(charge) 솔류션의 중심>

전술한 방법은 명확한 위치 정보를 제공하는 반면, 하나의 움직이는 유전체 대상에 대하여만 적용될 수 있는 것이 사실이다. 여러 개의 이동 대상이 관련된 경우에는 이 방법은 "전하의 중심" 해법을 가져오며, 이는 기계적 상황에서의 질량의 중심 개념과 유사하다.

이 모호함을 해결하는 방법은 희소 배열에서 센싱 노드(10,100)의 수를 증가시키는 것이다. 고려할 만한 이득 정도를 얻기 위해서는, 몇 개의 노드를 추가하는 것 만이 필요하다. 가령, 도 20에 도시한 것처럼, 하나의 추가된 센싱 노드가 감지 영역(12)의 각 변에 더해질 수 있으며, 총 5개의 센싱 노드, 본질적으로는 4개의 사분면을 형성한다.

센싱 노드의 각각의 쌍으로부터의 상대 신호를 비교함으로써, 대상에 대한 특정의 사분면이 찾아질 수 있으며, 따라서 위치의 모든 애매모호함이 하나의 사분면의 결정이라는 것으로 완화된다. 그러면 이는 필요한 공간 결정에 대한 선택의 문제이다. 가령, 제스춰 인식 시스템에서 사람의 손을 취하는 경우, 애매함을 피하기 위하여, 약 1m × 1m의 감지 영역(12)에 대하여 센싱 노드를 약 20cm의 간격으로 위치시키는 것이 적절할 것이다. 이 기술은 어떤 시간 내에 어떤 장소에서 대상들이 서로 상이한 구역에 있는 한, 각각의 대상들이 트래킹될 수 있도록 할 것이다. 목표 영역을 여러 대상으로 나누어 결정하도록 소프트웨어가 채택될 수 있으며, 다음, 단일 구역내에서 이들 대상에 대한 트래킹을 계속하도록 채택될 수 있다.

설명된 본 발명은 특히 다음의 특징을 포함하여, 많은 장점과 고유의 특징 및 이점을 가진다:

● 상이한 센서 노드를 가진 필드 구배 감지 기술을 이용한 정전 여자장으로 목표 위치 및 트래킹.

● 전기장 감지 기술을 이용한 정지 목표를 포함하는 50Hz 목표 위치 및 트래킹.

● 상이한 센서 노드를 가진 필드 구배 감지 기술을 이용한 정지 목표를 포함하는 50Hz 목표 위치 및 트래킹.

● 상이한 노드 감도를 향상시키도록 센싱 노드내의 비대칭 센서쌍의 이용.

● 주위 또는 배경 노이즈를 포함한, 자연적 또는 인공적 원인에서 발생할 수 있는 비주기/비연속 신호를 감지하고 찾아내는 위 기술들중의 어느 것의 사용.

Claims

목표대상 감지시스템에 있어서:
주위의 AC 여자(excitation) 소스에 의해 형성된 필드 내에 위치한 감지 영역에 대한 각각의 감지 장소에 위치시키기 위한 복수의 센싱노드;
각각의 상기 센싱노드는 목표 대상에 의해 야기되는 상기 필드 내의 교란을 감지하도록 설계된 적어도 하나의 전위(electric potential) 센서를 구비하며, 상기 하나의 센서는, 감지 신호를 생성하도록 AC 여자장(excitation field)에 응답하는 전극, 출력으로서 AC 측정 신호를 생성하도록 감지 신호를 수신 및 증폭하도록 상기 전극에 연결된 증폭기, 및 상기 증폭기의 입력 임피던스를 향상시키기 위하여 상기 증폭기의 출력으로부터 그 입력으로의 적어도 하나의 피드백 회로를 포함하도록 된, 각각의 센싱노드; 및
각각의 상기 센싱노드와 연관되며, 미리-규정된 대역폭 외부의 주위의 AC 여자 소스에 의해 형성된 주파수를 필터링하도록 된 필터회로와, 신호 진폭을 모니터링하고 목표대상 데이터를 생성하는 데 사용하기 위한 진폭 정보를 생성하도록 AC 측정 신호에 응답하는 레벨감지기를 포함하는, 신호처리구성
을 포함하는 목표대상 감지시스템.
제 1항에 있어서, 상기 전위 센서들은 각각의 쌍의 두 개의 전위 센서로부터 AC 측정 신호에서 상이한 출력을 생성하도록 상이한 쌍으로 배열된 목표대상 감지시스템.
제 2항에 있어서, 각각의 상기 센싱노드는 하나의 상기 전위 센서를 구비하며, 상기 센싱노드는 상이한 출력을 생성하기 위하여 노드의 각각의 쌍의 두 개의 전위 센서와 쌍으로 배열된 목표대상 감지시스템.
제 2항에 있어서, 각각의 상기 센싱노드는 한 쌍의 전위 센서를 포함하며, 센서의 전극들은 주위의 AC 여자 소스로부터의 필드 구배(gradient)의 변화에 응답하도록 밀접하여 이격되며, 각각의 노드의 두 개의 전위 센서는 상이한 출력을 생성하도록 연관된 차동 증폭기에 연결된 목표대상 감지시스템.
제 4항에 있어서, 각각의 상기 센싱노드의 두 개의 전위 센서의 전극은 약 1cm의 기본 간격을 가지는 목표대상 감지시스템.
제 4항에 있어서, 각각의 상기 센싱 노드의 두 개의 전위 센서의 전극은 상이한 크기의 디스크를 포함하는 목표대상 감지시스템.
제 4항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 상기 센싱노드는 상이한 출력을 수용하기 위한 수신기를 포함하는 데이터수집구성으로 상이한 출력을 무선 전송하기 위한 전송기를 포함하며, 상기 데이터수집구성은 중앙처리장치를 포함하는 목표대상 감지시스템.
제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 센싱노드는 감지 영역의 둘레 부근에 배치되는 목표대상 감지시스템.
제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서, 감지 영역은 주위의 AC 여자장에 의해 형성된 광범위한 필드로 둘러싸인 사각형의 공간을 포함하며, 상기 센싱노드는 감지 영역의 구석에 위치하는 목표대상 감지시스템.
제 9항에 있어서, 감지 영역의 네 개의 구석 중 세 개의 구석에 위치하는 세 개의 센싱노드를 포함하는 목표대상 감지시스템.
제 9항 또는 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, 감지 영역이 격자(grid)로 분할되어 복수의 사각형 격자 구역을 규정하며, 센싱노드는 각각의 격자 구역이 적어도 세 개의 센싱노드에 의해 모니터링 되도록 위치하는 목표 대상 감지 시스템.
제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서, 목표대상 데이터에 응답하는 목표대상의 위치 및 이동중의 적어도 하나를 표시하기 위하여 중앙 처리 장치에 연결된 표시장치를 더 포함하는 목표대상 감지시스템.
제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서:
감지 영역 내의 목표 대상의 위치 및/또는 이동을 계산하기 위한 트래킹 알고리듬을 저장하는 메모리; 및
목표 대상의 위치와 이동 중 적어도 하나를 계산함으로써 목표대상 데이터를 생성하기 위하여 저장된 알고리듬에 따라 진폭 정보를 처리하도록 된 중앙처리장치를 포함하는 목표대상 감지시스템.
목표대상 감지를 위한 방법에 있어서:
주위의 AC 여자 소스에 의해 형성된 필드내에 위치한 감지 영역에 대한 각각의 감지 장소에 복수의 센싱노드를 위치시키는 과정으로, 각각의 센싱노드는 목표 대상에 의해 생기는 상기 필드 내의 교란을 감지하도록 설계된 적어도 하나의 전위 센서를 구비하며, 상기 하나의 센서는, 감지 신호를 생성하도록 AC 여자장에 응답하는 전극을 포함하며, 상기 하나의 센서는 출력으로서 AC 측정 신호를 생성하도록 감지 신호를 수신 및 증폭하도록 전극에 연결된 증폭기, 및 증폭기의 입력 임피던스를 향상시키기 위하여 증폭기의 출력으로부터 그 입력으로의 적어도 하나의 피드백 회로를 더 포함하도록 된, 센싱노드를 위치시키는 과정; 및
미리-규정된 대역폭 외부의 주위의 AC 여자 소스에 의해 형성된 주파수를 필터링함으로써, 그리고 목표 대상 데이터를 생성하는데 사용하기 위하여 진폭 정보를 생성하도록 상기 AC 측정 신호의 신호 진폭을 모니터링함으로써 AC 측정 신호를 처리하는 과정을 포함하는 목표대상 감지방법.
제 14항에 있어서, 목표 대상 데이터를 생성하기 위하여, 목표 대상의 위치와 이동 중 적어도 하나를 계산하도록 진폭 정보에 알고리듬을 적용하는 과정을 더 포함하는 목표대상 감지방법.