November 24, 2020

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[60호]초소형 레이더 MDR, 어떻게 제어하고 활용하나

60 showcase 초소형레이더 (7)

인지니어스

초소형 레이더 MDR, 어떻게 제어하고 활용하나

 

글 | 인지니어스 라승탁

 

인지니어스는 레이더 모듈을 개발하고 공급하기 위한 고주파 안테나 설계, RF 기판 및 회로 설계, 그리고 레이더 제어 S/W를 독자적으로 개발하고 서비스하는 전문 기업이다. 십여년의 기술 개발을 통해서 많은 수의 레이더를 상용화하였다. 이를 바탕으로 인지니어스는 산업용, 자동차용, 그리고 방산용 레이더를 개발하고 공급하고 있다.

현재 디바이스마트에서 판매 중인 24GHz 기반의 MDR(Motion Detect Radar) 모델은 2018년도에 상용화를 완료한 세계에서 제일 작은 크기의 초소형레이더로 다양한 응용 분야에서 사용 중이고, 현재도 지속적으로 소프트웨어를 업데이트하여 속도(방향 포함)까지 알 수 있는 버전인 MDR Ver2.0을 곧 지원한다. 이는 기존에 단순히 움직이는 사물의 존재 유무만을 감지하던 기능에서 감지된 물체가 레이더에 접근 중인지, 멀어지고 있는지를 구별할 수 있는 기능이 추가된 것이다.
또한 60GHz 기반의 산업용 레이더에서는 최고 사양을 갖는 고성능 레이더도 최근에 개발을 완료하여 공급이 가능한 상태이다. 고성능 레이더는 CCTV와 연동해서 지능형 추적이 가능하고 과속 단속 카메라, 그리고 사람의 호흡이나 심박을 검출하는 바이탈 센싱 등으로 적용되고 있다.

60 showcase 초소형레이더 (1)

MDR 특징
MDR 레이더 모듈은 24GHz의 K밴드 대역 전파를 이용하여 움직이는 사물의 존재 유무를 감지하는 용도로 사용한다. 다른 센서와 비교하여 환경의 영향을 적게 받기 때문에 햇빛과 같이 강한 빛, 먼지, 비, 눈, 안개, 그리고 흐린 날씨에도 사용이 가능하다.
모듈은 MCU를 내장하고 있어서 전원만 공급하면 자체적으로 동작을 수행하고, 검출한 결과는 GPIO나 UART를 통해서 출력한다. 또한 IOT와도 연동이 가능하도록 패킷 통신을 지원하고, 외부에서 모듈의 기능을 설정할 수 있다.
감지 각도와 범위에 따라서 mini와 micro의 두 가지 모델이 있고, 성인 남성 기준으로 7m 이상의 감지거리를 가지고 있다. 크기는 mini가 30x30x3.1mm, micro가 22.1×18.1×3.1mm로, 작아서 다양한 제품에 내장 시키는 것이 가능하다.

MDR Ver2.0 사용법과 제어
이번 장에서는 곧 지원 예정인 속도 정보까지 알 수 있는 MDR Ver2.0의 사용법과 제어에 대해 알아보겠다.
우선 아래의 핀 맵 그림에 맞게 MDR의 5개의 핀을 연결한다. 5개 핀은 VCC, GND, GPIO_OUT, UART_TX, UART_RX를 의미한다.

60 showcase 초소형레이더 (1) 60 showcase 초소형레이더 (2)

MDR의 가장 큰 장점은 사용자가 사용하기 쉽게 설계되었다는 점이다. 기본 사용법은 전원 연결 후, GPIO OUT핀의 상태로 현재 움직임이 있는가를 판단하면 된다. 기본 펌웨어의 GPIO OUT핀은 움직임이 있으면 High, 없으면 Low를 출력한다. 만약 간편한 사용만을 원한다면 UART TX, RX 핀을 제외한 VCC, GND, GPIO_OUT 3개의 핀만 사용하면 된다.
MDR을 제어하기에 앞서 특정 용어를 먼저 확인해보자. 첫 번째로 DetectValue는 MDR에 감지된 움직임의 크기를 수치로 나타낸 것이며, 가까운 거리거나 큰 움직임 일수록 더 큰 수치를 나타낸다. 두 번째로 DetectLevel은 DetectValue의 Threshold값으로 DetectValue가 DetectLevel보다 크면 GPIO_OUT1로 감지신호를 출력한다. 마지막으로 MotionData는 MDR에 감지된 움직임의 DetectValue, 속도, GPIO_OUT1 상태를 통합한 용어이다.
MDR은 UART 시리얼 통신으로 특정 커맨드를 이용해 제어가 가능하다. 핀 맵대로 연결한 후, Tera Term에서 아래의 그림과 같이 “MotionDataEnable 1” 커맨드를 입력 후 엔터를 누르면 MotionData가 실시간으로 출력된다.

60 showcase 초소형레이더 (3)
MotionData의 표현식은 “MotionData⌴+ DetectValue⌴±속도⌴GPIO_State(0 or 1)”이다. ‘Space’(0×20)는 ‘⌴’로 표현하였다. 이 상태에서 MDR에 움직임을 주게 되면 DetectValue가 상승할 것이고 설정된 DetectLevel을 넘게 되면 GPIO 상태가 1로 바뀔 것이다. 반대로 가만히 멈춘 상태가 유지되면 DetectValue가 내려갈 것이고 DetectLevel보다 낮아지기에 GPIO 상태가 0으로 바뀔 것이다.
MDR을 사용하는 환경에 따라 움직임이 없는 환경에서도 기본적으로 DetectValue가 높은 경우가 있다. 예를 들면 주변에 컴퓨터 Fan이 돌고 있다거나, 환풍기 등의 움직임이 고정적으로 발생하고 있는 환경이다. 이 경우, DetectValue가 항상 DetectLevel을 넘게 된다면 MDR의 GPIO 상태는 항상 High 일 것이다.
DetectValue가 항상 DetectLevel을 넘게 될 경우, MDR의 파라미터를 제어하면 문제를 해결할 수 있다. 예를 들어 설정된 DetectLevel이 1만이고, 현재 평균적으로 DetectValue가 1만이 나온다면 DetectLevel을 1만보다 높게 설정하는 커맨드를 입력하여 제어하면 된다. 아래의 그림과 같이 “DetectLevel 11000” 커맨드를 입력 후 엔터를 누르면 DetectLevel이 1.1만으로 설정된다. 추천하는 DetectLevel은 MDR을 사용하는 환경의 평균 DetectValue + 5000 정도이다.

60 showcase 초소형레이더 (4)

MDR 활용
MDR은 독자적으로 동작하는 초소형 레이더라서 조명제어, 보안 시스템, 공장 자동화, 출입 감지, 비접촉 스위치 등에 활용되고 있다. 또한 MDR은 기존 PIR 센서의 단점을 대부분 극복한 고성능 센서라서 PIR을 사용할 수 없는 환경에도 사용이 가능하다. 이번 장에서는 MDR이 실제로 활용되어 제품이 된 예를 알아보겠다.

아래 그림과 같이 블랙박스 주차보조에 활용되었다. 주차 시간동안 항상 블랙박스를 녹화할 수는 없기에 현재 사용되고 있는 주요 센서는 충격감지 센서이다. 하지만 충격감지 센서의 단점은 이미 사고가 발생되어버린 시점부터 녹화가 진행된다는 것이다. 이를 방지하기 위해 충격감지 센서와 연계하여 MDR로 움직임을 미리 감지하여 사고 발생 전과 후의 영상을 확보하도록 하였다.

60 showcase 초소형레이더 (5)
다음 MDR 활용으로는 원격 침입 감지가 있다. 아래 그림과 같이 기존의 침입 감지 시스템에 사물인터넷을 연계한 제품이다. 또한 기존의 침입 감지용 센서와 다르게 레이더 특성을 이용하여 벽을 투과한 물체의 움직임도 감지가 된다는 장점을 잘 살렸다.

60 showcase 초소형레이더 (6)

60 showcase 초소형레이더 (2)

마지막으로 소개할 MDR 활용 제품은 지능형 아파트 초인종이다. 기존의 초인종을 눌러야 녹화가 되는 제품과 다르게 설정된 시간만큼의 지속적인 움직임이 감지되면 자동으로 녹화가 되도록 하였다. 요즘 같은 흉흉한 세상에 장시간 현관문 앞의 움직임은 곧 범죄로 이어질 확률이 높기 때문에 범죄 예방 차원에서 굉장히 좋은 MDR 활용이라고 볼 수 있다.

 

 

 

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