发明名称 以超音波讯号侦测入侵的方法与系统
摘要 本发明提供一种以超音波讯号侦测入侵的方法与系统。本方法包括训练与侦测阶段。训练阶段包括撷取多深度讯号。然后,对撷取到的多深度超音波讯号执行分析,以及特征抽取、学和模组化。侦测阶段包括多深度超音波讯号的连续收集。撷取到的多深度超音波讯号被分析,特征被抽取出,并与在训练阶段期间里学的特征模组作比较。当入侵存在时,此被抽取出的特征会与训练阶段里被学的特征有实质上的不同。所以就可以侦测到入侵。实验结果指出,当侦测遗漏率小于0.1%时,本发明之假警报率小于2.5%。所以,本发明可以应用在入侵侦测上。
申请公布号 TWI262453 申请公布日期 2006.09.21
申请号 TW094102014 申请日期 2005.01.24
申请人 财团法人工业技术研究院 发明人 简逸聪
分类号 G08B13/00 主分类号 G08B13/00
代理机构 代理人
主权项 1.一种以超音波讯号侦测入侵的方法,该侦测入侵的方法包括一训练阶段与一侦测阶段,该训练阶段是在没有入侵的时候进行,该训练阶段包含以下步骤:(a)从一超音波感应器序列地撷取多个超音波深度回应,并形成一或多个超音波讯号;(b)对该超音波讯号执行讯号处理与特征抽取;以及(c)执行一特征训练以建立至少一个背景模组,该背景模组在该侦测阶段里被用来作比较;该侦测阶段包含步骤(a)、(b),以及下列步骤:(d)从步骤(b)之该抽取出的特征里取样,形成至少一个测试特征;(e)比较该测试特征与该训练阶段里建立的该背景模组;以及(f)根据该比较后的结果,决定出是否有遭受入侵。2.如申请专利范围第1项所述之以超音波讯号侦测入侵的方法,其中该超音波讯号是单深度超音波讯号。3.如申请专利范围第1项所述之以超音波讯号侦测入侵的方法,其中该超音波讯号是多深度超音波讯号。4.如申请专利范围第1项所述之以超音波讯号侦测入侵的方法,其中该步骤(a)、(b)和(c)中运作流程包含以下步骤:(t1)撷取一个超音波深度回应并形成一个超音波讯号;(t2)检查该超音波讯号的长度是否够长,足以代表有意义的资讯,不是的话,返回至步骤(t1);(t3)收集该超音波讯号,成为一训练集合,然后对该训练集合执行讯号处理与特征抽取;(t4)对该抽取出的特征,执行特征学习,并储存为该背景模组,该背景模组在侦测阶段时被用来作比较;以及(t5)检查一个时间已到的条件,若时间未到的话,则返回至步骤(t1),继续撷取更多的超音波讯号;否则的话,启动并开始该侦测阶段。5.如申请专利范围第1项所述之以超音波讯号侦测入侵的方法,其中在该步骤(f)中,若遭受入侵的话,则发送警报,否则的话,返回至步骤(a),继续该侦测阶段,以撷取下一个超音波讯号。6.如申请专利范围第1项所述之以超音波讯号侦测入侵的方法,其中在该步骤(f)中,当该超音波讯号显示与该背景模组有不同的特征时,则做出侦测到入侵的决定。7.如申请专利范围第1项所述之以超音波讯号侦测入侵的方法,其中该特征抽取是对多个多深度超音波讯号来执行,以形成该测试特征,然后与该比较结果结合,以达成该决定。8.如申请专利范围第1项所述之以超音波讯号侦测入侵的方法,其中该特征抽取是对多个单深度超音波讯号来执行,以形成该测试特征,然后决定该比较结果。9.如申请专利范围第1项所述之以超音波讯号侦测入侵的方法,其中该步骤(b)中该超音波讯号的该特征抽取是以下列步骤来完成:(b1)将一个有大小的视窗套用在一个有长度的超音波;(b2)每次向前移动该视窗一段距离,使得与前一视窗有一重叠大小;以及(b3)求取该视窗内的该超音波讯号的离散余弦转换系数来作为特征。10.如申请专利范围第9项所述之以超音波讯号侦测入侵的方法,其中该转换是一种小波转换。11.如申请专利范围第9项所述之以超音波讯号侦测入侵的方法,其中该转换是一种离散余弦转换。12.如申请专利范围第1项所述之以超音波讯号侦测入侵的方法,其中该背景模组是利用类神经网路来建立。13.如申请专利范围第1项所述之以超音波讯号侦测入侵的方法,其中该背景模组是利用高斯混合模组来建立。14.一种以超音波讯号侦测入侵的系统,包含有:一讯号撷取单元,以撷取多个超音波深度回应、形成一或多个超音波讯号、和收集该超音波讯号;一微处理器,以接收该超音波讯号、执行讯号处理和特征抽取以取得多个讯号特征、并且将该多个讯号特征训练为一或多个背景模组,或是与该背景模组作比较;一随机存取记忆体,以储存该微处理器处理的资料;一可程式化唯读记忆体,以储存该背景模组与系统参数;以及一控制单元,根据该微处理器产生的比较结果,决定出是否有遭受入侵。15.如申请专利范围第14项所述之以超音波讯号侦测入侵的系统,其中该微处理器更包含:一前处理和特征抽取单元,以执行讯号处理和特征抽取,而取得该多个特征;一特征训练单元,以学习该多个特征,作为该背景模组;以及一特征比较单元,以比较该讯号特征与该背景模组,并产生比较后的侦测结果给该控制单元。16.如申请专利范围第14项所述之以超音波讯号侦测入侵的系统,其中该讯号撷取单元更包括一超音波感应器来产生该多个超音波深度回应,和一序列化暂存器来形成一或多个超音波讯号。图式简单说明:第一图说明本发明之以超音波讯号侦测入侵方法的运作流程图。第二图说明第一图里训练阶段的详细步骤。第三图说明第一图里侦测阶段的详细步骤。第四图说明如何执行第一图里的对讯号之特征抽取的一个范例。第五图说明如何执行特征训练,以建立第一图里背景模组的一个范例。第六图系本发明之超音波入侵侦测系统的方块示意图。第七图为根据本发明所作的实验里,视窗大小、训练时间长短、和相等错误率三者之间的关系。第八图为根据本发明之错误警报率对侦测遗漏率的接收端操作特征曲线。
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