KR20210016159A - 산업용 충돌방지용 거리측정 레이더 센서장치 및 방법 그리고 보안용 센서의 응용 - Google Patents

산업용 충돌방지용 거리측정 레이더 센서장치 및 방법 그리고 보안용 센서의 응용 Download PDF

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Abstract

본 발명은 산업용의 충돌 방지용 거리 측정이 가능하고 보안용으로도 사용이 가능한 레이더 센서 장치에 관한 것으로서, 일실시예에 따른 산업용 충돌방지용 거리측정 레이더 센서장치는 타겟에 부착되는 액티브 리플렉터, 상기 타겟 방향으로 신호를 방사하고, 상기 액티브 리플렉터에 의해서 상기 방사된 신호가 되돌아오는 신호를 수신하는 레이더부, 및 상기 수신된 신호에 기초하여 상기 타겟까지의 거리를 연산하는 연산부를 포함할 수 있다.

Description

산업용 충돌방지용 거리측정 레이더 센서장치 및 방법 그리고 보안용 센서의 응용{Apparatus and method of measuring industrial distance for Anti-Collision radar sensor and application of security radar sensor}
본 발명은 산업용의 충돌 방지용 거리 측정이 가능한 레이더 센서 장치와 보안용 레이더 센서에 관한 것이다.
최근 들어 4차산업혁명이 가속화됨에 따라 스마트 공장 등의 구축도 필수가 되어간다.
스마트 공장은 제품의 기획, 설계, 생산, 유통, 판매 등의 전 생산과정을 정보통신기술로 통합하여 보다 효율적으로 동작하는 공장을 의미한다.
이를 위해 필수적으로는, 기기간 통신방식의 개선이 요구된다.
종래 크레인의 충돌 방지를 위해서는 크레인에 설치된 안테나를 통해 ISM 대역의 신호로 벽 등과 같이 고정된 사물간의 거리를 측정하여 크레인의 움직임을 제어했다.
그러나 이러한 ISM 대역을 이용의 전파출력은 +20dBmi로 제한이 되어 감지거리가 제한을 받는다. 또한, 레이더의 안테나 빔폭이 포물선 형태로 형성되어 거리가 멀어질수록 측정 폭이 넓어지는 문제가 있다. 측정폭이 넓어지는 경우 안테나에서 수집되는 신호들이 많아지기 때문에 원하는 신호를 선택하고 추출하는데 자원이 낭비될 가능성이 상당히 높다.
한편, 타겟의 크기가 빔폭 보다 작은 경우 정확한 측정이 어려워 지는 경우도 발생한다. 따라서, 스마트 공장을 구현하는 데 필요한 안테나들 간의 통신 방식의 개선이 필요한 실정이다.
또한 동일한 레이더 센서를 보안용으로도 사용되고 있는데, 레이더의 안테나 빔이 포물선 모양으로 형성되기 때문에 거리에 따라 감지 폭이 넓어져 원하는 타겟 범위를 벗어나서 탐지에 어려운 환경이 있다. 이런 환경에서 레이더센서의 안테나 빔폭과 상관없이 탐지범위를 좁혀 탐지할 필요가 있다.
한국공개특허 제10-2016-0138065호 "레이더 시스템 방법, 레이더 시스템 및 레이더 시스템 장치" 한국공개특허 제10-2018-0113502호 "레이더 시스템에서 위상 잡음에 의해 초래되는 간섭을 감소시키기 위한 방법 및 시스템"
본 발명은 산업용 충돌 방지용 거리측정 기술에 있어서 한정된 감지거리를 획기적으로 원거리로 개선하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 측정하고자 하는 타겟의 사이즈를 레이더의 빔폭과 상관없이 액티브 리플렉터의 사이즈 이내로 구현하여 측정 면적의 정밀도 개선하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 크레인이 흔들리더라도 반사되는 빔은 흔들리지 않도록 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 측정할 타겟 근방의 다른 반사신호가 입력이 되더라도 가장 큰 신호만 측정하여 정확도를 높이는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 보안용으로 사용되는 경우 액티브 리플렉터를 이용하여 침입자가 없는 경우 액티브 리플렉터에 의한 거리로 측정하고 있다가, 침입자가 레이더 센서의 탐지 범위를 지나가는 경우 침입자로 인해 액티브 리플렉터의 거리 정보는 없어지고 침입자의 감지거리와 움직이는 속도를 감지하여 좁은 감지 폭 환경에서 보안 목적으로 한다.
일실시예에 따른 산업용 충돌방지용 거리측정 레이더 센서장치는 타겟에 부착되는 액티브 리플렉터, 상기 타겟 방향으로 신호를 방사하고, 상기 액티브 리플렉터에 의해서 상기 방사된 신호가 되돌아오는 신호를 수신하는 레이더부, 및 상기 수신된 신호에 기초하여 상기 타겟까지의 거리를 연산하는 연산부를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 액티브 리플렉터는, 상기 레이더부로부터 방사되는 신호를 수신하여 증폭하고, 상기 증폭된 신호를 상기 레이더부로 방사할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 레이더부는 24.05~24.25GHz의 ISM 밴드 대역의 신호를 방사할 수 있다.
일실시예에 따른 산업용 충돌방지용 거리측정 레이더 센서장치는 방사되는 신호의 빔폭의 상관없이 상기 액티브 리플렉터의 정면 면적에 상응하는 신호만큼 상기 레이더부에서 측정할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 레이더부는, 발진기에서 생성한 특정 주파수 신호를 방사하여 타겟에서 반사된 신호를 수신하여 타겟에 대한 움직임 및 거리정보를 추출할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 레이더부는, 상기 타겟의 크기와 상관없이 타겟에 부착된 상기 액티브 리플렉터의 반사계수에 따라서 수신신호의 크기를 결정할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 레이더부는, FMCW(Frequency Modulation Continuous Wave) 레이더를 이용해서 상기 신호를 방사할 수 있다.
일실시예에 따른 산업용 충돌방지용 거리측정 레이더 센서장치의 동작 방법은 레이더에서 타겟 방향으로 신호를 방사하는 단계, 타겟에 부착되는 액티브 리플렉터에서 상기 방사되는 신호를 수집하는 단계, 상기 액티브 리플렉터에서 상기 수집된 신호를 증폭하고 상기 레이더 방향으로 반사하는 단계, 상기 레이더에서 상기 반사되는 신호를 수신하는 단계, 및 연산부에서 상기 수신된 신호에 기초하여 상기 타겟까지의 거리를 연산하는 단계를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 레이더에서 상기 타겟 방향으로 신호를 방사하는 단계는, 상기 레이더에서 24.05~24.25GHz의 ISM 밴드 대역의 신호를 방사하는 단계를 포함할 수 있다. 단, 사용주파수 경우 레이더센서로 사용 가능한 ISM 밴드인 여러 대역의 신호도 가능하다. (5.8GHz 대역, 10.5GHz 대역, 용도 미지정 주파수 대역 등)
일실시예에 따른 상기 레이더에서 상기 타겟 방향으로 신호를 방사하는 단계는, 상기 타겟에 대한 움직임 및 거리정보가 포함된 주파수정보를 이용해서 발진기의 중심주파수를 선택하여 신호를 방사하는 단계를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 레이더에서 상기 타겟 방향으로 신호를 방사하는 단계는, 상기 타겟의 크기 및 상기 액티브 리플렉터의 반사계수에 따라서 수신신호의 크기를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 레이더에서 상기 타겟 방향으로 신호를 방사하는 단계는, FMCW(Frequency Modulation Continuous Wave) 레이더를 이용해서 상기 신호를 방사하는 단계를 포함할 수 있다.
또한 Pulse 방식, UWB 방식 등 거리 측정이 가능한 변조방식은 모두 가능하다.
일실시예에 따르면, 산업용 충돌 방지용 거리측정 기술에 있어서 한정된 감지거리를 획기적으로 원거리로 개선할 수 있다.
일실시예에 따르면, 측정하고자 하는 타겟의 사이즈를 레이더의 빔폭과 상관없이 액티브 리플렉터의 사이즈 이내로 구현하여 측정 면적의 정밀도를 개선할 수 있다.
일실시예에 따르면, 크레인이 흔들리더라도 반사되는 빔은 흔들리지 않도록 할 수 있다.
일실시예에 따르면, 측정할 타겟 근방의 다른 반사신호가 입력이 되더라도 가장 큰 신호만 측정하여 정확도를 높일 수 있다.
도 1은 일실시예에 따른 산업용 충돌방지용 거리측정 레이더 센서장치를 설명하는 블록도이다.
도 2는 산업용 충돌방지용 거리측정 레이더 센서장치가 적용되는 실시예를 설명하는 도면이다.
도 3은 산업용 충돌방지용 거리측정 레이더 센서장치를 통해 타겟과의 거리를 산출하는 원리를 설명하는 도면이다.
도 4 및 5는 일실시예에 따른 산업용 충돌방지용 거리측정 레이더 센서장치가 적용되는 실제의 실시예를 나타내는 도면이다.
도 6은 일실시예에 따른 산업용 충돌방지용 거리측정 레이더 센서장치가 보안용으로 활용되는 실시예를 설명하는 도면이다.
도 7은 일실시예에 따른 산업용 충돌방지용 거리측정 레이더 센서장치의 동작 방법을 설명하는 도면이다.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 표현들, 예를 들어 "~사이에"와 "바로~사이에" 또는 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 특허출원의 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 일실시예에 따른 산업용 충돌방지용 거리측정 레이더 센서장치(100)를 설명하는 블록도이다.
일실시예에 따른 산업용 충돌방지용 거리측정 레이더 센서장치(100)는 한정된 감지거리를 획기적으로 원거리로 개선할 수 있다. 또한, 크레인이 흔들리더라도 반사되는 빔은 흔들리지 않도록 할 수 있고, 측정할 타겟 근방의 다른 반사신호가 입력이 되더라도 가장 큰 신호만 측정하여 정확도를 높일 수 있다.
이를 위해, 일실시예에 따른 산업용 충돌방지용 거리측정 레이더 센서장치(100)는 레이더부(110), 연산부(120), 콘트롤러(130), 및 액티브 리플렉터(140)를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 레이더부(110)는 타겟 방향으로 신호를 방사하고, 액티브 리플렉터(140)에 의해서 방사된 신호가 되돌아오는 신호를 수신할 수 있다. 이를 위해, 레이더부(110)는 24.05~24.25GHz의 ISM 밴드 대역의 신호를 방사할 수 있다. 또한, 레이더부(110)는 방사되는 신호의 빔폭의 상관없이 액티브 리플렉터의 정면 면적에 상응하는 신호만큼을 측정할 수 있다.
일실시예에 따른 레이더부(110)는 타겟에 대한 움직임 및 거리정보가 포함된 주파수정보를 이용해서 발진기의 중심주파수를 선택하여 신호를 방사할 수 있다. 뿐만 아니라, 일실시예에 따른 레이더부(110)는 타겟의 크기 및 액티브 리플렉터의 반사계수에 따라서 수신신호의 크기를 결정할 수 있다. 이를 통해, 레이더부(110)는 측정하고자 하는 타겟의 사이즈를 레이더의 빔폭과 상관없이 액티브 리플렉터의 사이즈 이내로 구현하여 측정 면적의 정밀도를 개선할 수 있다. 특히, 레이더부(110)는 FMCW(Frequency Modulation Continuous Wave) 레이더를 이용해서 신호를 방사할 수 있다. 단, 거리 측정이 가능한 다른 변조방식을 사용해도 무관하다. 특히, Pulse 방식, UWB 방식 등 거리 측정이 가능한 변조방식은 모두 가능하다.일실시예에 따른 연산부(120)는 수신된 신호에 기초하여 타겟까지의 거리를 연산할 수 있다.
일실시예에 따른 콘트롤러(130)는 중앙처리장치나 마이크로 컨트롤 유닛으로도 해석될 수 있고, 센서장치의 전반적인 콘트롤을 수행한다.
일실시예에 따른 액티브 리플렉터(140)는 타겟에 고정 부착되어 타겟의 움직임과 함께 움직일 수 있다. 또한, 리플렉터(140)는 레이더부(110)로부터 방사되는 신호를 수신하여 증폭하고, 증폭된 신호를 레이더부(110)로 방사할 수 있다.
도 2는 산업용 충돌방지용 거리측정 레이더 센서장치가 적용되는 전체 시스템(200)를 설명하는 도면이다.
신호 제너레이터(201)에서 생성된 24.05~24.25GHz의 ISM 밴드 대역의 신호는 타겟(206) 방향으로 방사된다. 또한, 타겟(206)에 고정되는 액티브 리플렉터(205)는 신호를 수신하여 증폭한 후 신호가 방사된 방향을 따라 되돌아 가도록 다시 방사할 수 있다. 이를 위해, 액티브 리플렉터(205)에서는 타겟의 크기와 반사계수를 기반으로 하는 전송손실을 고려하여 증폭율을 결정할 수 있다.
예를 들면, ISM 밴드 대역의 신호를 방사할 수 있는 FMCW 레이더 경우 수신된 신호의 크기와 상관없이 주파수정보에서 움직임과 거리정보를 가지고 있다. 이에, 타겟의 크기와 반사계수에 따라 수신신호의 크기가 결정될 수 있다.
레이더의 수신감도는 거리의 4승에 반비례한다. 즉, 수신감도
Figure pat00001
Figure pat00002
로서 감지거리를 최대 2배 늘리려면 16배의 송신출력이 필요하다.
한편, 레이더의 수신감도는 측정 타겟의 면적(
Figure pat00003
Figure pat00004
)과 타겟의 반사효율(
Figure pat00005
Figure pat00006
)에 따라 입력신호의 크기가 영향을 받을 수 있다. 즉, 수신감도
Figure pat00007
Figure pat00008
의 관계가 성립한다.
예를 들어, Level Gauge용으로 사용되는 레이더 센서의 주파수대역은 4,5 GHz ~ 7 GHz, 8,5 GHz ~ 11,5 GHz, 24,05 GHz ~ 27 GHz, 57 GHz ~ 64 GHz, 75 GHz ~ 85 GHz로 구분될 수 있다. 이러한 주파수 대역은 마이크로파(Microwave)나 밀리미터파(mm-wave)의 대역으로서 전송손실(전파손실)이 매우 크다.
주파수 거 리
1 m 10 m
4.50 GHz 45.50 dB 65.50 dB
8.50 GHz 51.03 dB 71.03 dB
11.50 GHz 53.65 dB 73.65 dB
24.05 GHz 60.06 dB 80.06 dB
57.0 GHz 67.55 dB 87.55 dB
75.0 GHz 69.94 dB 89.94 dB
[표 1]은 주파수-거리별 전송손실를 나타낸다.
전파손실은 아래 [수학식 1]을 통해 계산할 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00009
[수학식 1]에서 d는 레이더와 타겟까지의 거리를 나타내고, f는 신호의 주파수를 나타낸다.
증폭되어 돌아오는 신호는 레이더부의 수신측 안테나를 통해 수집될 수 있다. 수집되는 신호는 곱셈기(202)를 통해 중간주파수가 반영되어 액티브 필터(203)를 통해 일부가 필터링된 후 MCU(204)에 전달될 수 있다. MCU(204)는 방사 후 되돌아오는데 따르는 신호의 지연시간을 계산하여 타겟까지의 거리를 정확하게 계산할 수 있다.
도 3은 산업용 충돌방지용 거리측정 레이더 센서장치를 통해 타겟과의 거리를 산출하는 원리를 설명하는 도면이다.
피측정체인 타겟과의 거리 및 피측정체의 속도측정은 지연시간 td와 수신 신호의 도플러 주파수 편이 fd를 이용하여 구할 수 있다. 피측정체와 거리는 지연시간 td를 [수학식 2]에 응용하여 구할 수 있다.
[수학식 2]
Figure pat00010
한편, [수학식 3]은 안테나가 정면(
Figure pat00011
가 0인 경우)을 향하는 경우의 속도를 측정할 수 있다.
[수학식 3]
Figure pat00012
[수학식 4]는 레이더로부터 타겟까지의 범위(range)를 산출할 수 있다.
[수학식 4]
Figure pat00013
[수학식 5]는 도플러 방정식으로부터 도출될 수 있는 수학식으로서 타겟까지의 신호에 대한 속도 측정이 가능하다.
[수학식 5]
Figure pat00014
앞선 수학식에서 td는 지연시간, fd는 도플러 주파수, BW는 최대 주파수 편이, f0은 중심주파수, 및 fm은 변조주파수를 나타낸다.
도 4 및 5는 일실시예에 따른 산업용 충돌방지용 거리측정 레이더 센서장치가 적용되는 실제의 실시예를 나타내는 도면이다.
먼저 도 4를 살펴보면, 도면부호 410은 액티브 리플렉터에 해당하고, 도면부호 420은 액티브 리플렉터로 신호를 방사하는 레이더 센서가 포함된 레이더부에 해당한다. 레이더부가 레이더 센서를 통해 신호를 방사하면, 액티브 리플렉터는 방사되는 신호를 수신 후 증폭시켜 다시 레이더부로 돌려 보낼 수 있다.
이에 레이더부는 돌아오는 신호를 확인하여 지연시간을 계산하고, 계산된 지연시간을 이용해서 액티브 리플렉터까지의 거리를 산출할 수 있다. 액티브 리플렉터는 타겟에 고정되어 설치될 수 있는데, 도 4에서와 같이 액티브 리플렉터가 크레인에 설치되면, 레이더센서와 액티브 리플렉터 간의 거리를 측정함으로써 크레인의 충돌을 방지할 수 있다.
본 발명은 종래와 달리 액티브 리플렉터를 이용하기 때문에, 크레인이 흔들리더라도 반사되는 빔은 흔들리지 않고, 증폭되어 돌아오는 가장 큰 신호만 측정하기 때문에 측정할 타겟 근방의 다른 반사신호가 입력이 되더라도 영향을 받지 않는다.
도 5는 크레인의 자동화 제어를 위해 본 발명이 적용되는 산업용 공장의 다른 예를 나타낸다.
도면부호 510의 위치에 액티브 리플렉터가 고정 설치되고, 크레인에 고정되어 크레인과 함께 움직일 수 있는 도면부호 520의 위치에 레이더부가 설치될 수 있다.
레이더부는 타겟 방향으로 신호를 방사하고, 액티브 리플렉터에 의해서 방사된 신호가 되돌아오는 신호를 수신할 수 있다. 액티브 리플렉터는 레이더부로부터 방사되는 신호를 수신하여 증폭하고, 증폭된 신호를 레이더부로 방사할 수 있다. 또한, 산업용 충돌방지용 거리측정 레이더 센서장치는 MCU나 별도의 연산장치를 통해 수신된 신호에 기초하여 타겟까지의 거리를 연산할 수 있다.
종래에는 레이더센서가 흔들리면 레이더빔도 함께 흔들려서 거리 측정의 정확도가 낮았다. 또한, 레이더센서의 빔안에서 반사되는 여러 개의 타겟이 발생하는 문제가 있어, 원하는 타겟과의 정확한 거리 측정이 어려워질 수 있었다. 이러한 문제들로 인해, 잘못된 측정거리로 크레인이 충돌될 수 있었다.
그러나, 본 발명이 적용된 크레인은 거리 측정의 정확도가 월등히 향상되므로 크레인의 충돌 가능성을 줄일 수 있다.
도 6은 일실시예에 따른 산업용 충돌방지용 거리측정 레이더 센서장치가 보안용으로 활용되는 실시예(600)를 설명하는 도면이다.
본 발명은 산업용 충돌 방지의 기능뿐만 아니라 보안용으로도 사용될 수 있다.
구체적으로, 레이더 센서가 포함되는 레이더부(610)는 보안을 위한 펜스 위에 설치되어 감지 폭이 좁은 지역에 신호를 방사할 수 있다. 펜스는 특정 영역을 다른 영역과 구분하기 위한 것으로서 철조망이나 울타리와 같이 다양하게 해석될 수 있다.
한편, 액티브 리플렉터(620)는 레이더부(610)와 일정 거리 떨어진 위치에 설치될 수 있는데, 바람직하게는 펜스를 따라 레이더부(610)가 설치된 반대편에 설치될 수 있다.
레이더부(610)는 평상시 상황에서, 즉 침입자(630)가 없는 경우 액티브 리플렉터(620)에서 반사되는 신호의 거리를 모니터링한다. 이 거리는 항상 일정하게 감지되어야 보안이 정상상태로 유지되고 있다고 판단할 수 있다.
만약, 침입자(630)가 펜스를 넘어 오는 상황이라면 침입자(630)에 의해 액티브 리플렉터(620)가 가려지면서 레이더부(610)로부터 방사되는 신호가 침입자(630)에 의해 가려지게 된다. 또한, 레이더부(610)로부터 방사되는 신호는 침입자(630)에 의해 반사되며 되돌아오는 신호를 수신할 수 있다.
이에 연산부(미도시)는, 침입자에 의해 반사되어 되돌아 오는 신호를 이용해서, 레이더부(610)로부터 칩입자(630)의 거리와 움직임을 측정하여 알람과 침입자 위치정보를 경보 시스템에 제공할 수 있다.
도 7은 일실시예에 따른 산업용 충돌방지용 거리측정 레이더 센서장치의 동작 방법을 설명하는 도면이다.
일실시예에 따른 산업용 충돌방지용 거리측정 레이더 센서장치의 동작 방법은 레이더에서 타겟 방향으로 신호를 방사할 수 있다(단계 701).
또한, 산업용 충돌방지용 거리측정 레이더 센서장치의 동작 방법은 타겟에 부착되는 액티브 리플렉터에서 방사되는 신호를 수집하고(단계 702), 액티브 리플렉터에서 수집된 신호를 증폭하고 레이더 방향으로 다시 반사할 수 있다(단계 703).
또한, 산업용 충돌방지용 거리측정 레이더 센서장치의 동작 방법은 레이더에서 반사되는 신호를 수신하고(단계 704), 수신된 신호에 기초하여 상기 타겟까지의 거리를 연산할 수 있다(단계 705).
결국, 본 발명을 이용하면 산업용 충돌 방지용 거리측정 기술에 있어서 한정된 감지거리를 획기적으로 원거리로 개선할 수 있다. 또한, 측정하고자 하는 타겟의 사이즈를 레이더의 빔폭과 상관없이 액티브 리플렉터의 사이즈 이내로 구현하여 측정 면적의 정밀도를 개선할 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명을 이용하면, 크레인이 흔들리더라도 반사되는 빔은 흔들리지 않도록 할 수 있고, 측정할 타겟 근방의 다른 반사신호가 입력이 되더라도 가장 큰 신호만 측정하여 정확도를 높일 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 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 (9)

  1. 타겟에 부착되는 액티브 리플렉터;
    상기 타겟 방향으로 신호를 방사하고, 상기 액티브 리플렉터에 의해서 상기 방사된 신호가 되돌아오는 신호를 수신하는 레이더부; 및
    상기 수신된 신호에 기초하여 상기 타겟까지의 거리를 연산하는 연산부
    를 포함하는 산업용 충돌방지용 거리측정 레이더 센서장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 액티브 리플렉터는,
    상기 레이더부로부터 방사되는 신호를 수신하여 증폭하고, 상기 증폭된 신호를 상기 레이더부로 방사하는 산업용 충돌방지용 거리측정 레이더 센서장치.
  3. 제1항에 있어서,
    방사되는 신호의 빔폭의 상관없이 상기 액티브 리플렉터의 정면 면적에 상응하는 신호만큼 상기 레이더부에서 측정하는 산업용 충돌방지용 거리측정 레이더 센서장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 레이더부는,
    상기 액티브 리플렉터의 반사계수에 따라서 수신신호의 크기를 결정하는 산업용 충돌방지용 거리측정 레이더 센서장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 레이더부는,
    FMCW(Frequency Modulation Continuous Wave) 레이더 외 거리 측정이 가능한 방식의 레이더를 이용해서 상기 신호를 방사하는 것을 특징으로 하는 산업용 충돌방지용 거리측정 레이더 센서장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 레이더부는 보안을 위한 펜스 위에 설치되어 감지 폭이 좁은 지역에 신호를 방사하고,
    상기 액티브 리플렉터는 상기 레이더부가 설치된 반대편에 설치되며,
    상기 레이더부는, 침입자가 없는 경우 액티브 리플렉터에서 반사되는 신호의 거리를 모니터링하고 있다가, 상기 침입자가 상기 펜스를 넘어 오는 경우 상기 침입자에 의해 상기 액티브 리플렉터가 가려지면서 상기 방사되는 신호가 상기 침입자에 의한 반사되어 되돌아오는 신호를 수신하고,
    상기 연산부는, 상기 침입자에 의해 반사되어 되돌아 오는 신호로부터 상기 칩입자의 거리와 움직임을 측정하여 알람과 침입자 위치정보를 제공하는 것을 특징으로 하는 산업용 충돌방지용 거리측정 레이더 센서장치.
  7. 레이더에서 타겟 방향으로 신호를 방사하는 단계;
    타겟에 부착되는 액티브 리플렉터에서 상기 방사되는 신호를 수집하는 단계;
    상기 액티브 리플렉터에서 상기 수집된 신호를 증폭하고 상기 레이더 방향으로 반사하는 단계;
    상기 레이더에서 상기 반사되는 신호를 수신하는 단계; 및
    연산부에서 상기 수신된 신호에 기초하여 상기 타겟까지의 거리를 연산하는 단계를 포함하는 산업용 충돌방지용 거리측정 레이더 센서장치의 동작 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 레이더에서 상기 타겟 방향으로 신호를 방사하는 단계는,
    상기 타겟의 크기 및 상기 액티브 리플렉터의 반사계수에 따라서 수신신호의 크기를 결정하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징을 하는 산업용 충돌방지용 거리측정 레이더 센서장치의 동작 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 레이더에서 상기 타겟 방향으로 신호를 방사하는 단계는,
    FMCW(Frequency Modulation Continuous Wave) 레이더 외 거리측정이 가능한 레이더를 이용해서 상기 신호를 방사하는 단계
    를 포함하는 것을 특징을 하는 산업용 충돌방지용 거리측정 레이더 센서장치의 동작 방법.
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