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KR20180068600A - Moving object detection and velocity measurement system based on motion sensor - Google Patents

Moving object detection and velocity measurement system based on motion sensor Download PDF

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KR20180068600A
KR20180068600A KR1020160170459A KR20160170459A KR20180068600A KR 20180068600 A KR20180068600 A KR 20180068600A KR 1020160170459 A KR1020160170459 A KR 1020160170459A KR 20160170459 A KR20160170459 A KR 20160170459A KR 20180068600 A KR20180068600 A KR 20180068600A
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sensor
motion
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KR1020160170459A
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황규성
김태민
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김태민
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Abstract

본 발명은 레이더 센서(RADAR SENSOR)나 라이다 센서(LIDAR SENSOR)와 같은 모션 센서(MOTION SENSOR)를 이용하여 실내는 물론 외부 환경 간섭이 존재하는 실외에서도 이동체의 속도측정을 정확하게 수행할 수 있는 모션센서 기반의 이동체 감지 및 속도측정시스템에 관한 것으로서, 실내 또는 실외에서 이동체의 움직임 신호를 측정하는 모션 센서, 상기 모션 센서에서 획득한 움직임 신호의 이득을 자동으로 조절하고, 상기 이득 제어된 움직임 신호에서 유효레벨을 검출하고, 검출한 유효레벨을 디지털 신호로 변환하고, 주파수 변환을 하여 잡음을 제거하고, 속도연산을 하여 이동체의 속도를 산출하는 속도산출수단을 포함하여, 모션센서 기반의 이동체 감지 및 속도측정시스템을 구현한다.The present invention relates to a method and apparatus for accurately measuring a velocity of a moving object even in an indoor environment as well as in an outdoor environment where there is interference of the environment by using a motion sensor such as a RADAR sensor or a LIDAR sensor, The present invention relates to a sensor-based moving object sensing and velocity measuring system, and more particularly, to a sensor-based moving object sensing and velocity measuring system which includes a motion sensor for measuring a motion signal of a moving object in indoor or outdoor, And a speed calculating means for detecting an effective level, converting the detected effective level into a digital signal, performing frequency conversion to remove noise, and calculating a speed of the moving object by performing speed calculation, Implement a velocity measurement system.

Figure P1020160170459
Figure P1020160170459

Description

모션센서 기반의 이동체 감지 및 속도측정시스템{Moving object detection and velocity measurement system based on motion sensor}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a moving object detection and velocity measurement system based on a motion sensor,

본 발명은 모션센서 기반의 이동체 감지 및 속도측정시스템에 관한 것으로, 특히 레이더 센서(RADAR SENSOR)나 라이다 센서(LIDAR SENSOR)와 같은 모션 센서(MOTION SENSOR)를 이용하여 실내는 물론 외부 환경 간섭이 존재하는 실외에서도 이동체의 속도측정을 정확하게 수행할 수 있는 모션센서 기반의 이동체 감지 및 속도측정시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a moving object detection and velocity measuring system based on a motion sensor, and more particularly, to a moving object detection and velocity measuring system using a motion sensor such as a RADAR sensor or a LIDAR sensor, And more particularly, to a motion sensor-based moving object detection and velocity measurement system capable of accurately measuring the velocity of a moving object even in an outdoor environment.

움직이는 물체에 송신신호를 전송하고, 반사되는 반사신호를 분석하여 이동속도를 측정하기 위해, 레이더 시스템이 이용되고 있다.A radar system is used to transmit a transmission signal to a moving object and analyze the reflected signal to measure the traveling speed.

전투기, 자주포 등 화력 관제 시스템 등 방위산업 분야를 비롯하여 고속도로 속도감지기, 기상관측용 등 많은 분야에서 이동체의 속도 측정이 요구된다.Speed measurement of moving objects is required in many fields such as high speed road speed sensors, weather observation, defense industry fields such as fighters and self-propelled firepower control systems.

이동체의 속도측정은 송신신호를 목표물에 정확하게 조준할 수 있는가가 정확도를 높이기 위한 유용한 요소이며, 더불어 반사신호의 정확한 측정과 획득된 속도 데이터의 정확한 분석이 필요하다. 따라서 이동체에서 반사된 신호를 검출하는 신호처리 알고리즘과 획득된 데이터를 분석할 수 있는 분석 알고리즘이 요구된다.It is necessary to accurately measure the reflected signal and to analyze the obtained velocity data accurately. Therefore, a signal processing algorithm for detecting a signal reflected from a moving object and an analysis algorithm for analyzing the acquired data are required.

한편, 레이더 센서는 마이크로파(microwave)를 이용하여 전파를 송신하고 표적에 반사된 일부 반사(Reflection) 신호를 수신하여 거리, 속도, 각도 정보를 측정하는 감지수단이다.On the other hand, a radar sensor is a sensing means for measuring the distance, velocity, and angle information by transmitting a radio wave using a microwave and receiving a reflection signal reflected from the target.

이러한 레이더 센서는 펄스 도플러 레이더(Pulsed Doppler Radar), 주파수 변조 연속파(Frequency Modulated Continuous Wave, FMCW), 계단형 주파수 연속파(Stepped-Frequency Continuous Wave, SFCW), 주파수 편이 방식(Frequency Shift Keying, FSK) 레이더 등의 다양한 레이더 파형(Radar Waveform)을 사용하여 표적정보를 측정한다.The radar sensor may be a pulse radar (Pulsed Doppler Radar), a frequency modulated continuous wave (FMCW), a stepped-frequency continuous wave (SFCW), a frequency shift keying (FSK) radar (Radar Waveform) to measure the target information.

일반적으로, 펄스 도플러 레이더는 장거리 탐지용 레이더로 사용되고, FMCW/SFCW/FSK Radar는 근거리 탐지용으로 사용된다.Generally, pulse Doppler radar is used as a long-range radar, and FMCW / SFCW / FSK Radar is used for near-field detection.

예를 들어, 하기의 <특허문헌 1> 및 <특허문헌 2> 에는 차량에 적용되는 레이더 센서 구성이 개시되어 있다.For example, Patent Document 1 and Patent Document 2 described below disclose a radar sensor configuration applied to a vehicle.

<특허문헌 1> 에 개시된 종래기술에는 디지털 코드를 이용하여 디지털 변조된 송신신호를 송신하고, 송신된 송신신호가 목표물에 의해 반사되어 돌아오는 에코신호를 수신 및 복조함으로써, 목표물까지의 거리 및 목표물의 속도를 측정하는 레이더 장치의 구성이 기재되어 있다. In the conventional technique disclosed in Patent Document 1, a digitally modulated transmission signal is transmitted using a digital code, and a transmitted signal is received and demodulated by an echo signal reflected back from the target, Of the radar device is measured.

또한, <특허문헌 2> 에 개시된 종래기술에는 송신 펄스를 변조한 송신 펄스 파를 주기적으로 송출하고 송신 펄스의 송출 타이밍에 맞춘 출력 신호를 출력하는 송신회로, 송신 회로로부터의 송신 펄스 파를 방사하는 송신 안테나, 대상물로부터 반사된 수신 펄스 파를 수신하는 수신 안테나, 수신 안테나로부터의 수신 펄스 파를 이득 가변증폭 및 검파하는 수신회로, 송신 펄스의 송출 타이밍에 맞춰 송신 회로로부터 출력되는 출력 신호에 기초하여 수신회로의 증폭도를 제어하는 이득제어회로를 구비하여 송신회로의 송신 펄스 파를 송출하는 주기에 맞춰 수신회로의 증폭도를 주기적으로 제어하고, 송신회로가 송신 펄스 파를 송출한 후 출력 신호의 타이밍에 맞춰 수신회로의 증폭도가 증가하도록 제어함으로써, 거리 분해능을 높이고, 수신 레벨 차가 큰 수신 펄스 파를 고정밀도로 수신하여 거리를 측정하는 펄스 파 레이더 장치의 구성이 개시되어 있다. The prior art disclosed in Patent Document 2 includes a transmission circuit for periodically transmitting a transmission pulse wave modulated with a transmission pulse and outputting an output signal corresponding to the transmission timing of the transmission pulse, A receiving antenna for receiving a receiving pulse wave reflected from an object; a receiving circuit for gain-variable amplifying and detecting a receiving pulse wave from the receiving antenna; And a gain control circuit for controlling the amplification degree of the reception circuit. The gain control circuit periodically controls the amplification degree of the reception circuit in accordance with the period in which the transmission pulse wave of the transmission circuit is transmitted. When the transmission circuit transmits the transmission pulse wave, The amplification degree of the receiving circuit is increased so as to increase the distance resolution, and the reception level difference Discloses a configuration of a pulse wave radar device that measures a distance by receiving a large reception pulse wave with high accuracy.

대한민국 특허 공개번호 제10-2012-0116335호(2012년 10월 22일 공개)Korean Patent Publication No. 10-2012-0116335 (published on October 22, 2012) 대한민국 특허 등록번호 제10-0796548호(2008년 1월 21일 공고)Korean Patent Registration No. 10-0796548 (Announcement on January 21, 2008)

그러나 상기와 같은 종래기술은 이동 표적만을 구별하기 위해 MTI(Moving Target Indicator) 필터를 적용하며 수신되는 모든 데이터에 대해 필터링을 수행하기 때문에 신호처리 부하가 크게 발생하며, 많은 양의 데이터 메모리가 필요하기 때문에 하드웨어 부담이 커지는 문제점이 있었다.However, since the conventional technology applies a Moving Target Indicator (MTI) filter to distinguish only the moving target and performs filtering on all received data, the signal processing load is large and a large amount of data memory is required Therefore, there is a problem that the hardware burden becomes large.

본 발명은 상기한 바와 같은 일반적인 레이더 시스템에서 신호처리 알고리즘과 분석 알고리즘의 요구와 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 레이더 센서(RADAR SENSOR)나 라이다 센서(LIDAR SENSOR)와 같은 모션 센서(MOTION SENSOR)를 이용하여 실내는 물론 외부 환경 간섭이 존재하는 실외에서도 이동체의 속도측정을 정확하게 수행할 수 있는 모션센서 기반의 이동체 감지 및 속도측정시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been proposed in order to solve the problems of the related art and the requirements of the signal processing algorithm and the analysis algorithm in the general radar system as described above and it is an object of the present invention to provide a motion sensor such as a RADAR SENSOR or a LIDAR SENSOR And to provide a moving object detection and velocity measuring system based on a motion sensor that can accurately measure the velocity of a moving object even in an outdoor environment where there is interference of the environment as well as indoor by using a motion sensor.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 모션센서 기반의 이동체 감지 및 속도측정시스템은 실내 또는 실외에서 이동체의 움직임 신호를 측정하는 모션 센서; 상기 모션 센서에서 획득한 움직임 신호의 이득을 자동으로 조절하고, 상기 이득 제어된 움직임 신호에서 유효레벨을 검출하고, 검출한 유효레벨을 디지털 신호로 변환하고, 주파수 변환을 하여 잡음을 제거하고, 속도연산을 하여 이동체의 속도를 산출하는 속도산출수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a motion sensing and velocity measurement system based on a motion sensor, comprising: a motion sensor for measuring a motion signal of a moving object in a room or outdoor; A gain control unit for automatically adjusting the gain of the motion signal acquired by the motion sensor, detecting an effective level in the gain-controlled motion signal, converting the detected effective level into a digital signal, performing frequency conversion to remove noise, And a speed calculating means for calculating the speed of the mobile body by performing an arithmetic operation.

또한, 본 발명에서 따른 모션센서 기반의 이동체 감지 및 속도측정시스템은 상기 속도산출수단과 연동하여 산출한 속도를 표시해주는 표시수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the moving object detection and speed measuring system based on a motion sensor according to the present invention may further include display means for displaying a speed calculated in conjunction with the speed calculating means.

상기에서 모션 센서는 마이크로파(microwave)를 송신하고 표적에서 반사된 반사 신호를 수신하는 레이더 센서(LADAR SENSOR), 레이저 광선을 송신하고 표적에서 반사된 반사 신호를 수신하는 라이다 센서(LIDAR SENSOR) 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.The motion sensor includes a LADAR sensor for transmitting a microwave and a reflected signal reflected from a target, a LIDAR sensor for transmitting a laser beam and receiving a reflected signal reflected from a target, And at least one of them is included.

상기에서 속도산출수단은 상기 수신한 움직임 신호의 이득을 자동으로 조절하는 자동 이득 제어부; 상기 자동 이득 제어부에서 이득 제어된 움직임 신호에서 유효레벨을 검출하는 유효레벨 검출수단; 상기 유효레벨 검출수단에서 검출한 아날로그 검출 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환기; 상기 아날로그/디지털 변환기의 출력 신호를 고속 푸리에 변환(FFT)하여 잡음을 제거하는 잡음제거기; 상기 잡음이 제거된 측정 신호로부터 하기와 같은 수식을 이용하여 속도연산을 하여 이동체의 속도를 산출하는 속도 산출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.Wherein the velocity calculating means comprises: an automatic gain controller for automatically adjusting a gain of the received motion signal; Effective level detecting means for detecting an effective level in a gain-controlled motion signal in the automatic gain control section; An analog / digital converter for converting the analog detection signal detected by the valid level detecting means into a digital signal; A noise canceller for performing fast Fourier transform (FFT) on an output signal of the A / D converter to remove noise; And a speed calculator for calculating a speed of the moving object by performing speed calculation using the following equation from the noise-removed measurement signal.

<수식><Formula>

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서, c는 빛의 속도, fd = 21KHz, f0는 10.5GHz, fd =

Figure pat00002
(vi = 3.00m/s)이다.Here, c is the speed of light, fd = 21KHz, f 0 is 10.5GHz, f d =
Figure pat00002
(v i = 3.00 m / s).

본 발명에 따르면 모션 센서로 레이더 센서 및 라이다 센서를 이용하고, 외부 환경에 따른 간섭(잡음)을 제거함으로써, 실내는 물론 실외에서도 정확하게 이동체의 속도를 측정할 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, a radar sensor and a Lidar sensor are used as a motion sensor, and interference (noise) due to an external environment is eliminated, so that the velocity of a moving object can be accurately measured both indoors and outdoors.

도 1은 본 발명에 따른 모션센서 기반의 이동체 감지 및 속도측정시스템의 블록 구성도,
도 2는 도 1의 속도산출수단에서 속도 산출 과정도.1 is a block diagram of a moving object detection and velocity measuring system based on a motion sensor according to the present invention;
Fig. 2 is a process diagram of the speed calculating means of Fig. 1; Fig.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 모션센서 기반의 이동체 감지 및 속도측정시스템을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a motion sensor based moving object detection and velocity measurement system according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 모션센서 기반의 이동체 감지 및 속도측정시스템의 블록 구성도로서, 모션 센서(10), 속도산출수단(20) 및 표시수단(30)을 포함한다.FIG. 1 is a block diagram of a moving object detection and velocity measuring system based on a motion sensor according to the present invention, which includes a motion sensor 10, a velocity calculating means 20, and a display means 30.

상기 모션 센서(10)는 실내 또는 실외에서 이동체의 움직임 신호를 측정하는 역할을 한다. 실내에서 이동체를 측정할 경우에는 주변 전파 간섭 등의 영향이 최소화되어 정확하게 이동체를 측정하는 것이 가능하나, 주변 전파 환경에 영향이 큰 실외에서 이동체를 측정할 경우에는 주변 잡음을 제거해야 한다.The motion sensor 10 measures a motion signal of a moving object inside or outside the room. In case of measuring the moving object in the room, it is possible to accurately measure the moving object by minimizing the influence of the surrounding radio interference, but in case of measuring the moving object in the outdoor environment, it is necessary to remove the surrounding noise.

상기 모션 센서(10)는 마이크로파(microwave)를 송신하고 표적에서 반사된 반사 신호를 수신하는 레이더 센서(LADAR SENSOR), 레이저 광선을 송신하고 표적에서 반사된 반사 신호를 수신하는 라이다 센서(LIDAR SENSOR) 중 적어도 어느 하나 이상을 이용하는 것이 바람직하다.The motion sensor 10 includes a LADAR sensor for transmitting a microwave and receiving a reflected signal from the target, a LIDAR sensor for transmitting a laser beam and receiving a reflected signal from the target, ) Is preferably used.

상기 모션 센서(10)는 레이더 센서를 사용할 경우, 발진을 통해 펄스를 생성하는 발진기(11), 상기 발진기(11)에서 생성한 펄스를 변조한 송신 펄스 파를 방사하는 송신부(12), 목표 대상물로부터 반사된 수신 펄스 파를 수신하는 수신부(13), 상기 수신부(13)에서 수신한 수신 펄스 파와 상기 발진기(11)에서 생성한 펄스를 혼합하여 중간주파를 검출하는 믹서(14), 상기 믹서(14)에서 출력되는 수신 신호를 다단으로 증폭하는 제1 및 제2 증폭기(15)(16), 상기 제2증폭기(16)에서 출력되는 수신 신호를 상기 속도산출수단(20)에 전달하는 신호 출력부(17)를 포함한다.The motion sensor 10 includes an oscillator 11 for generating a pulse through oscillation when a radar sensor is used, a transmitter 12 for radiating a transmission pulse wave modulated by the pulse generated by the oscillator 11, A mixer 14 for mixing the received pulse wave received by the receiver 13 and the pulse generated by the oscillator 11 to detect an intermediate frequency wave, A first amplifier 16 and a second amplifier 16 for amplifying a received signal output from the second amplifier 16 in a multistage manner and a signal amplifier 16 for outputting a signal output from the second amplifier 16 to the velocity calculating means 20, (17).

상기 속도산출수단(20)은 상기 모션 센서(10)에서 획득한 움직임 신호의 이득을 자동으로 조절하고, 이득 제어된 움직임 신호에서 유효레벨을 검출하고, 검출한 유효레벨을 디지털 신호로 변환하고, 주파수 변환을 하여 잡음을 제거하고, 속도연산을 하여 이동체의 속도를 산출하는 역할을 한다.The speed calculating means 20 automatically adjusts the gain of the motion signal acquired by the motion sensor 10, detects an effective level in the gain-controlled motion signal, converts the detected effective level into a digital signal, Performs frequency conversion to remove noise, and performs speed calculation to calculate the speed of the moving object.

이러한 속도산출수단(20)은 상기 모션 센서(10)에서 획득한 움직임 신호의 이득을 자동으로 조절하는 자동 이득 제어부(AGC)(21), 상기 자동 이득 제어부(21)에서 이득 제어된 움직임 신호에서 유효레벨을 검출하는 유효레벨 검출수단(22), 상기 유효레벨 검출수단(22)에서 검출한 아날로그 검출신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환기(ADC)(23), 상기 아날로그/디지털 변환기(23)의 출력 신호를 고속 푸리에 변환(FFT)하여 잡음을 제거하는 잡음제거기(24), 상기 잡음이 제거된 측정 신호로부터 속도연산을 하여 이동체의 속도를 산출하는 속도 산출부(25)를 포함한다.The speed calculating means 20 includes an automatic gain controller 21 for automatically adjusting the gain of the motion signal obtained by the motion sensor 10, An effective level detecting means 22 for detecting an effective level, an analog / digital converter (ADC) 23 for converting the analog detection signal detected by the valid level detecting means 22 into a digital signal, A noise eliminator 24 for eliminating noise by performing a fast Fourier transform (FFT) on the output signal of the noise eliminator 23, and a speed calculator 25 for calculating the speed of the moving object by performing a speed operation on the noise- .

상기 표시수단(30)은 상기 속도산출수단(20)과 연동하여 산출한 속도를 표시해주는 역할을 한다. 이러한 표시수단(30)은 액정표시장치나 LED 장치를 이용하여 속도를 표시해주는 것이 바람직하다.The display means (30) serves to display the speed calculated in conjunction with the speed calculation means (20). It is preferable that the display means 30 displays the speed using a liquid crystal display device or an LED device.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 모션센서 기반의 이동체 감지 및 속도측정시스템의 동작을 첨부한 도면 도 2를 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.The operation of the motion sensing and speed measuring system based on the motion sensor according to the present invention will be described in detail with reference to FIG.

먼저, 모션 센서(10)는 실내 또는 실외에서 마이크로파(microwave)를 송신하고 표적에서 반사된 반사 신호를 수신하는 레이더 센서(LADAR SENSOR), 레이저 광선을 송신하고 표적에서 반사된 반사 신호를 수신하는 라이다 센서(LIDAR SENSOR) 중 적어도 어느 하나를 이용하여, 이동체의 움직임을 감지한다.First, the motion sensor 10 includes a radar sensor (LADAR SENSOR) that transmits a microwave in indoor or outdoor and receives a reflected signal reflected from a target, a laser sensor that transmits a laser beam and receives a reflected signal reflected from the target And a sensor (LIDAR SENSOR).

예컨대, 모션 센서(10)는 레이다 센서를 사용할 경우, 발진기(11)에서 발진을 통해 펄스를 생성하고, 송신부(12)는 상기 발진기(11)에서 생성한 펄스를 변조한 목표 대상물에 송신 펄스 파를 방사한다. 라이다 센서를 이용할 경우, 송신 펄스 파 대신에 레이저 빔을 송출한다. 송신 펄스 파나 레이저 빔은 송신하는 신호의 형태와 수신하는 신호만의 차이가 있으며, 그 이하 수신 신호를 처리하는 것부터는 모두 동일하게 처리하므로, 이하 설명의 편의를 위해, 레이다 센서를 이용하는 것으로 가정하고 설명하기로 한다.For example, when the motion sensor 10 uses a radar sensor, the oscillator 11 generates a pulse through oscillation, and the transmission unit 12 transmits a pulse wave to the target object modulated by the pulse generated by the oscillator 11, . When a laser sensor is used, a laser beam is emitted instead of a transmission pulse wave. Since the transmission pulse wave or the laser beam has a difference between the type of the signal to be transmitted and the signal to be received and the processing is the same from the processing of the signal to be received thereafter, it is assumed that the radar sensor is used for convenience of explanation I will explain.

이어, 상기 목표 대상물로부터 반사된 수신 펄스 파를 수신부(13)에서 수신하게 되고, 믹서(14)는 상기 수신부(13)에서 수신한 수신 펄스 파와 상기 발진기(11)에서 생성한 펄스를 혼합하여 중간주파를 이동체 감지 신호로 검출한다.The received pulse wave reflected from the target object is received by the receiver 13 and the mixer 14 mixes the received pulse wave received by the receiver 13 with the pulse generated by the oscillator 11, And detects a dominant wave as a moving object detection signal.

상기 검출한 감지신호는 미약한 신호이므로, 제1 및 제2 증폭기(15)(16)를 통해 설정된 증폭레벨로 증폭을 하게 되고, 이렇게 증폭된 이동체 감지 신호는 신호 출력부(17)를 통해 속도산출수단(20)에 전달된다.Since the detected detection signal is a weak signal, the amplified signal is amplified to a predetermined amplification level through the first and second amplifiers 15 and 16, and the amplified moving object detection signal is amplified by the signal output unit 17 And is transmitted to the calculation means 20.

상기 속도산출수단(20)의 자동 이득 제어부(21)는 상기 모션 센서(10)에서 획득한 움직임 신호(이동체 감지신호)의 이득을 설정 제어 레벨에 따라 자동으로 조절하고, 이렇게 이득 제어된 움직임 신호는 후단의 유효레벨 검출수단(22)에 전달된다.The automatic gain control unit 21 of the speed calculation unit 20 automatically adjusts the gain of the motion signal (moving object detection signal) acquired by the motion sensor 10 according to the setting control level, Is transmitted to the effective level detecting means 22 at the subsequent stage.

상기 유효레벨 검출수단(22)은 수신된 이동체 감지신호로부터 포락선 검파 기법 등을 이용하여 유효레벨을 검출하여 아날로그/디지털 변환기(23)에 전달한다.The valid level detecting means 22 detects an effective level from the received moving object detection signal using an envelope detection technique or the like, and transmits the detected valid level to the A / D converter 23.

상기 아날로그/디지털 변환기(23)는 상기 유효레벨 검출수단(22)에서 검출한 유효레벨에 대응하는 아날로그 검출신호를 샘플링 등을 통해 그에 대응하는 디지털 신호로 변환하여, 잡음제거기(24)에 전달한다.The analog-to-digital converter 23 converts the analog detection signal corresponding to the valid level detected by the valid level detecting means 22 into a digital signal corresponding thereto through sampling or the like and transmits the digital signal to the noise eliminator 24 .

상기 잡음제거기(24)는 상기 아날로그/디지털 변환기(23)의 출력 신호를 고속 푸리에 변환(FFT)하여 잡음을 제거하는 잡음제거하고, 잡음이 제거된 신호를 최종 이동체 감지신호로 속도 산출부(25)에 전달한다.The noise eliminator 24 performs fast Fourier transform (FFT) on the output signal of the A / D converter 23 to remove noise, removes noise, and outputs the noise-removed signal as a final moving object detection signal to a speed calculator 25 ).

예컨대, FFT 프로시저 샘플에 대해서 최종 검출 임계치를 기준으로 상기 최종 검출 임계치 이하가 되는 샘플만을 최종 이동체 감지신호(예를 들어, f1m, f2m)를 속도 산출부(25)에 전달한다.For example, with respect to the FFT procedure sample, the final moving object detection signal (for example, f 1m , f 2m ) is transmitted to the speed calculating unit 25 only on the basis of the final detection threshold value and the samples that fall below the final detection threshold value.

다음으로, 상기 속도 산출부(25)는 상기 잡음이 제거된 최종 이동체 감지신호를 기초로 하기와 같은 수식을 포함하는 속도 분석 알고리즘을 이용하여 속도연산을 수행하여, 이동체의 속도를 산출하게 된다.Next, the speed calculator 25 calculates a speed of the moving object by performing a speed calculation using a speed analysis algorithm including the following equation based on the noise detection-removed final moving object detection signal.

예컨대, 도플러 주파수 fd는 하기의 [수학식 1]과 같다.For example, the Doppler frequency f d is expressed by the following equation (1).

Figure pat00003
Figure pat00003

여기서 vi는 이동체의 속도로서 3.00m/s라고 하고, fd는 21KHz이며, c는 빛의 속도, f0는 송신 주파수로서 10.5GHz라고 한다.Where v i is 3.00 m / s as the velocity of the moving object, f d is 21 KHz, c is the speed of light, and f 0 is 10.5 GHz as the transmission frequency.

이동체에서 반사되어 수신된 신호로부터 도플러 주파수(fd)는 하기의 [수학식 2] 로 산출한다.The Doppler frequency f d is calculated from the following equation (2) from the signal reflected and received by the moving object.

Figure pat00004
Figure pat00004

여기서 cosθ는 오프셋 각(offset angle)으로서, 표적과 레이더 안테나 방향과의 기울기이다.Where cos? Is the offset angle, which is the slope of the target and radar antenna direction.

상기와 같은 [수학식 2] 로부터 이동체 속도인 vi는 하기의 [수학식 3] 으로 계산된다.From the above equation (2), the moving body speed v i is calculated by the following equation (3).

Figure pat00005
Figure pat00005

<수식><Formula>

Figure pat00006
Figure pat00006

여기서, c는 빛의 속도, fd = 21KHz, f0는 10.5GHz, fd =

Figure pat00007
(vi = 3.00m/s)이다.Here, c is the speed of light, fd = 21KHz, f 0 is 10.5GHz, f d =
Figure pat00007
(v i = 3.00 m / s).

이렇게 계산된 속도는 연동하는 표시수단(30)을 이용하여 디스플레이하게 된다.The calculated speed is displayed by using the display means 30 to be interlocked.

이와 같이 본 발명은 주변 환경의 간섭이 적은 실내는 물론 주변 전파 간섭이 많은 실외 환경에서도, 수신한 신호의 잡음을 제거하여 정확하게 이동체 감지 신호를 획득하고, 획득한 이동체 감지신호를 이용하여 속도 분석 알고리즘을 이용하여 정확하게 이동체의 속도를 검출할 수 있게 되는 것이다.As described above, according to the present invention, even in an indoor environment with a low interference of surrounding environment and also in an outdoor environment with a large amount of interference, it is possible to precisely acquire a moving object detection signal by removing noise of a received signal, It is possible to accurately detect the speed of the moving object.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.Although the invention made by the present inventors has been described concretely with reference to the above embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and it goes without saying that various changes can be made without departing from the gist of the present invention.

본 발명은 이동체의 속도를 검출하는 기술에 효과적으로 적용된다.The present invention is effectively applied to a technique for detecting the speed of a moving object.

Claims (4)

실내 또는 실외에서 이동체의 움직임 신호를 측정하는 모션 센서;
상기 모션 센서에서 획득한 움직임 신호의 이득을 자동으로 조절하고, 상기 이득 제어된 움직임 신호에서 유효레벨을 검출하며, 검출한 유효레벨을 디지털 신호로 변환하고, 주파수 변환을 하여 잡음을 제거하며, 속도연산을 하여 이동체의 속도를 산출하는 속도산출수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 모션센서 기반의 이동체 감지 및 속도측정시스템.
A motion sensor for measuring a motion signal of the moving object in the room or outside;
A gain control unit for automatically adjusting a gain of the motion signal acquired by the motion sensor, detecting an effective level in the gain-controlled motion signal, converting the detected effective level into a digital signal, performing frequency conversion to remove noise, And a speed calculating means for calculating a speed of the moving object based on the calculated speed.
청구항 1에서, 상기 속도산출수단과 연동하여 산출한 속도를 표시해주는 표시수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모션센서 기반의 이동체 감지 및 속도측정시스템.
The moving object detection and velocity measuring system according to claim 1, further comprising display means for displaying a speed calculated in conjunction with the speed calculating means.
청구항 1에서, 상기 모션 센서는 마이크로파(microwave)를 송신하고 표적에서 반사된 반사 신호를 수신하는 레이더 센서(LADAR SENSOR), 레이저 광선을 송신하고 표적에서 반사된 반사 신호를 수신하는 라이다 센서(LIDAR SENSOR) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 모션센서 기반의 이동체 감지 및 속도측정시스템.
The motion sensor of claim 1, wherein the motion sensor comprises: a LADAR sensor for transmitting a microwave and receiving a reflected signal reflected from a target; a LIDAR sensor for transmitting a laser beam and receiving a reflected signal reflected from the target; And a sensor for detecting the velocity of the moving object.
청구항 1에서, 상기 속도산출수단은 상기 수신한 움직임 신호의 이득을 자동으로 조절하는 자동 이득 제어부; 상기 자동 이득 제어부에서 이득 제어된 움직임 신호에서 유효레벨을 검출하는 유효레벨 검출수단; 상기 유효레벨 검출수단에서 검출한 아날로그 검출 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환기; 상기 아날로그/디지털 변환기의 출력 신호를 고속 푸리에 변환(FFT)하여 잡음을 제거하는 잡음제거기; 상기 잡음이 제거된 측정 신호로부터 하기와 같은 <수식>을 이용하여 속도연산을 하여 이동체의 속도를 산출하는 속도 산출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 모션센서 기반의 이동체 감지 및 속도측정시스템.
<수식>
Figure pat00008

여기서, c는 빛의 속도, fd = 21KHz, f0는 10.5GHz, fd =
Figure pat00009
(vi = 3.00m/s)이다.The velocity calculation unit may include an automatic gain control unit that automatically adjusts a gain of the received motion signal; Effective level detecting means for detecting an effective level in a gain-controlled motion signal in the automatic gain control section; An analog / digital converter for converting the analog detection signal detected by the valid level detecting means into a digital signal; A noise canceller for performing fast Fourier transform (FFT) on an output signal of the A / D converter to remove noise; And a speed calculator for calculating a speed of the moving object by performing a speed calculation using the following Equation from the noise-removed measurement signal.
<Formula>
Figure pat00008

Here, c is the speed of light, fd = 21KHz, f 0 is 10.5GHz, f d =
Figure pat00009
(v i = 3.00 m / s).
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