KR101619921B1 - 타겟의 위치 정보 탐지 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 타겟의 위치 정보 탐지 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 타겟의 위치 정보 탐지 장치는 신호를 송출할 타임 슬롯의 수를 설정하고, 상기 각각의 타임 슬롯 별로 서로 다른 중심 주파수를 설정하며, 상기 각각의 타임 슬롯에 송출되는 신호의 대역폭을 설정하는 제어부, 하나의 송신 안테나를 이용하여 상기 각각의 타임 슬롯 별로 상기 설정된 신호를 송출하는 송신부, 복수의 수신 안테나를 이용하여 타겟에서 반사된 상기 신호를 복수의 타임 슬롯 별로 수신하는 수신부, 그리고 상기 수신된 신호를 이용하여 상기 타겟의 위치 정보를 추출하는 신호처리부를 포함한다.
이와 같이 본 발명에 의하면, 타겟의 위치 정보 탐지 장치를 이용함으로써, 수신 안테나가 복수의 타임 슬롯으로 나누어 신호를 수신하므로 레이더 시스템에 사용되는 수신 안테나의 개수를 절감할 수 있다. 또한 복수의 송신 안테나가 담당하던 관측 시야를 하나의 송신 안테나로 구현하여 레이더 시스템에 사용되는 송신 안테나의 개수를 절감할 수 있다.

Description

타겟의 위치 정보 탐지 장치{Apparatus For Detecting Position Information of Target}
본 발명은 타겟의 위치 정보 탐지 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 타겟의 각도 탐지를 위하여 필요한 송신 안테나 또는 수신 안테나의 개수를 절감할 수 있는 타겟의 위치 정보 탐지 장치에 관한 것이다.
무선탐지와 거리측정(Radio Detecting And Ranging)의 약어인 레이더(Radar)는 마이크로파 정도의 전자기파를 타겟에 발사시켜 그 타겟에서 반사되는 전자기파를 수신하여 타겟과의 거리, 방향, 고도 등을 알아내는 무선감시장치이다.
레이더는 파장이 짧아서 빛과 같은 직진성을 갖는 10cm 내지 100cm 정도의 파장이 짧은 마이크로파를 이용한다. 마이크로파는 전리층에서 반사되지 않으므로 방향성 안테나에서 발산된 전파는 타겟까지 직선으로 진행한 후 반사하여 안테나로 돌아온다. 그리고 반사되어 돌아온 전자기파의 시간을 측정하여 타겟의 거리, 각도, 속도 정보를 획득할 수 있으며, 획득한 정보를 통하여 지형, 구름의 형성, 항공기의 위치 등을 파악할 수 있다.
추적 레이더는 타겟의 좌표를 시시각각으로 측정하여 타겟이 이동을 파악하고, 이동 경로와 장래 위치를 추정할 수 있는 데이터를 제공한다. 그리고 탐지 레이더는 추적 레이더에 비하여 정밀도가 낮지만 긴 감시범위를 가지며, 외곽의 타겟을 조기에 탐지할 수 있다.
일반적으로 레이더는 관측시야(FOV, Field Of View)를 넓게 설정하기 위하여 복수의 송신 안테나와 복수의 수신 안테나를 이용한다.
도 1a 내지 도 1c는 종래 기술에 따른 레이더의 안테나 구조를 설명하기 위한 도면이다.
먼저 도 1a는 하나의 송신 안테나와 복수의 수신 안테나를 이용하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 하나의 송신 안테나를 사용할 경우, 동일한 관측시야(FOV) 내에 다중 타겟이 존재할 경우 타겟을 구별하는 과정에서 오차가 발생할 수 있다. 그리고 탐지 성능을 향상시키기 위해서는 많은 수의 수신 안테나를 필요로 한다.
반면, 도 1b 복수의 송신 안테나와 복수의 수신 안테나를 이용하는 방법을 나타낸 도면이다. 도 1b에 나타낸 것처럼, 각각의 송신 안테나는 서로 다른 관측시야(FOV)로 설정되어 있으며, 각각의 안테나는 스위치를 통하여 시간차를 두고 선택되고, 해당 타임 슬롯에 선택된 안테나가 신호를 발산한다. 이 방법은 복수개의 송신 안테나를 필요로하며, 정확한 탐지를 위하여 각각의 송신 안테나를 매우 정교하게 설치하는 작업이 필요하다.
그리고 도 1c는 디지털 빔 형성 기법을 이용한 레이더의 안테나 구조를 나타낸 도면이다. 이 방식은 송신 안테나가 전기적으로 스캔 하도록 신호를 발산하는 방식이며, 도 1b에 나타낸 방법에 비하여 훨씬 유연하다. 그러나 이 방법도 탐지 성능을 향상시키기 위해서는 복수의 송신 안테나와 복수의 수신 안테나를 필요로 한다. 주파수가 낮은 레이더나 초음파를 이용할 경우, 안테나로 인하여 전체 레이더 시스템의 크기게 증가하게 된다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 한국등록특허 제10-1221570호(2013.01.14 공고)에 개시되어 있다.
본 발명은 타겟의 위치 정보 탐지 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 타겟의 각도 탐지를 위하여 필요한 송신 안테나 또는 수신 안테나의 개수를 절감할 수 있는 타겟의 위치 정보 탐지 장치를 제공하는데 목적이 있다.
이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 실시예에 따른 타겟의 위치 정보 탐지 장치는 신호를 송출할 타임 슬롯의 수를 설정하고, 상기 각각의 타임 슬롯 별로 서로 다른 중심 주파수를 설정하며, 상기 각각의 타임 슬롯에 송출되는 신호의 대역폭을 설정하는 제어부, 하나의 송신 안테나를 이용하여 상기 각각의 타임 슬롯 별로 상기 설정된 신호를 송출하는 송신부, 복수의 수신 안테나를 이용하여 타겟에서 반사된 상기 신호를 복수의 타임 슬롯 별로 수신하는 수신부, 그리고 상기 수신된 신호를 이용하여 상기 타겟의 위치 정보를 추출하는 신호처리부를 포함한다.
또한, 상기 송신 안테나는 메타물질로 이루어졌으며, 상기 송신 안테나의 중심 주파수에 따른 관측시야(FOV)는 상기 메타물질의 특성에 따라 미리 결정될 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 복수의 타임 슬롯을 상기 타임 슬롯 별로 시간 차를 두고 설정할 수 있다.
또한, 상기 복수의 수신 안테나는 서로 다른 위상을 가질 수 있다.
또한, 상기 타겟의 위치 정보는, 상기 타겟과의 거리, 상기 타겟의 각도, 상기 타겟의 속도 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 신호는 레이저 또는 초음파 신호일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 타겟의 위치 정보 탐지 장치는 송출할 신호의 중심 주파수와 대역폭을 설정하는 제어부, 하나의 송신 안테나를 이용하여 상기 신호를 송출하는 송신부, 복수의 수신 안테나를 이용하여 타겟에서 반사된 상기 신호를 수신하는 수신부, 상기 수신된 신호를 복수의 필터를 이용하여 서로 다른 중심 주파수를 갖는 복수의 신호로 분할하는 필터부, 그리고 상기 분할된 복수의 신호를 이용하여 상기 타겟의 위치 정보를 추출하는 신호처리부를 포함한다.
또한 상기 필터부는, 상기 복수 개로 분할된 신호들의 주파수가 서로 중복되지 않도록 분할할 수 있다.
따라서 본 발명에 따르면 타겟의 위치 정보 탐지 장치를 이용함으로써, 수신 안테나가 복수의 타임 슬롯으로 나누어 신호를 수신하므로 레이더 시스템에 사용되는 수신 안테나의 개수를 절감할 수 있다.
또한 복수의 송신 안테나가 담당하던 관측 시야를 하나의 송신 안테나로 구현하여 레이더 시스템에 사용되는 송신 안테나의 개수를 절감할 수 있다.
도 1a 내지 도 1c는 종래 기술에 따른 레이더의 안테나 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 타겟의 위치 정보 탐지 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 타겟의 위치 정보 탐지 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 타겟의 위치 정보 탐지 장치의 송신 안테나가 파형을 운영하는 방식을 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 타겟의 위치 정보 탐지 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 타겟의 위치 정보 탐지 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 타겟의 위치 정보 탐지 장치의 송신 안테나가 파형을 운영하는 방식을 나타낸 그래프이다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 타겟의 위치 정보 탐지 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2에 나타낸 것처럼, 본 발명의 제1 실시예에 따른 타겟의 위치 정보 탐지 장치(200)는 제어부(210), 송신부(220), 수신부(230), 신호처리부(240)를 포함한다.
먼저, 제어부(210)는 신호를 송출할 타임 슬롯의 수와 타임 슬롯간 시간 차를 설정한다. 그리고 각각의 타임 슬롯 별로 송출된 신호의 서로 다른 중심 주파수를 설정하고, 신호의 대역폭을 설정한다.
다음으로 송신부(220)는 제어부(210)에서 설정된 수의 타임 슬롯 동안 설정된 중심 주파수와 대역폭을 갖는 신호를 송출한다. 송신부(220)는 타겟의 위치 정보를 획득하기 위하여 타겟을 향하여 신호를 송출한다. 여기서 신호는 레이저(Laser) 또는 초음파(Ultrasonic wave)일 수 있다.
또한 송신부(220)는 하나 이상의 송신 안테나를 이용하여 신호를 송출할 수 있으며, 송신 안테나는 메타 물질로 이루어져있으며, 메타 물질의 특성에 따라 송신 안테나의 관측시야(FOV, Field Of View)는 미리 결정되었다.
그리고 수신부(230)는 복수의 수신 안테나를 이용하여 타겟에서 반사된 신호를 복수의 타임 슬롯 별로 수신한다. 여기서 수신 안테나는 서로 다른 위상을 가진다.
마지막으로 신호처리부(240)는 수신부(230)가 수신한 신호를 이용하여 타겟의 위치 정보를 추출한다. 이때 위치 정보는 타겟과의 거리, 각도, 타겟의 속도 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 타겟의 위치 정보 탐지 장치(200)는 타겟으로부터 반사된 에코와 송신 주파수의 일부를 혼합하여 비트 주파수를 계측하여 타겟과의 거리를 계측하는 주파수 변조 연속파형(FMCW, Frequency Modulation Continuous Wave)방식의 레이더를 이용하여 타겟의 위치 정보를 탐지할 수 있다. 또한 본 발명의 제1 실시예에 따른 타겟의 위치 정보 탐지 장치(200)는 송신부(220)가 송출하는 신호의 변조방식에 관계없이 적용이 가능하다.
이하에서는 도 3 및 도 4를 통하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 타겟의 위치 정보 탐지 장치에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 타겟의 위치 정보 탐지 장치를 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 제어부(210)는 신호를 송출할 타임 슬롯의 개수와 타임 슬롯간 시간차를 설정한다. 그리고 송출할 신호의 대역폭(BW)을 설정하며, 설정한 복수의 타임 슬롯에 각각 서로 다른 중심 주파수(fc)를 설정한다. 제어부(210)는 설정된 대역폭(BW)과 중심 주파수(fc)를 송신부(220)로 전달한다. 제어부(210)는 각각의 타임 슬롯에 송출되는 신호가 서로 중복되지 않는 구간의 주파수를 사용하지 않도록 중심 주파수(fc)와 대역폭(BW)을 설정한다.
그리고 송신부(220)는 복수의 타임 슬롯 동안 제어부(210)로부터 설정된 대역폭(BW)과 중심 주파수(fc)를 갖는 신호를 각각 송출한다. 이때, 송신부(220)는 하나의 송신 안테나(221)를 사용하며, 복수의 송신 안테나를 사용하여 신호를 송출 할 수도 있다.
메타 물질로 이루어진 송신 안테나(221)는 제어부(210)에서 설정된 중심 주파수 별로 관측시야(FOV)가 설정되어 있다. 송신부(220)의 송신 안테나(221)가 fc1의 중심 주파수로 신호를 전송할 경우, 송신 안테나(221)는 FOV#1의 관측시야(FOV)를 갖는다. 송신 안테나(221)가 fc2, fc3의 중심 주파수로 신호를 전송할 경우, 관측시야(FOV)는 각각 FOV#2, FOV#3로 설정된다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 타겟의 위치 정보 탐지 장치의 송신 안테나가 파형을 운영하는 방식을 나타낸 그래프이다.
도 3 및 도 4에 나타낸 것처럼, 제어부(210)는 송신 안테나(221)가 3개의 타임 슬롯으로 나누어 신호를 송출하도록 설정하였다고 가정한다. 송신부(220)는 첫 번째 타임 슬롯에 중심 주파수가 fc1인 신호를 송출한다. 그리고 두 번째 타임 슬롯에는 중심 주파수가 fc2인 신호를, 세 번째 타임 슬롯에는 중심 주파수가 fc3인 신호를 송출하며, 각각의 신호의 대역폭은 BW로 동일하다.
또한 송신부(220)는 해당 타임 슬롯에 신호를 송출하고 난 후, 시간 차를 두고 다음 타임 슬롯의 신호를 송출한다.
다음으로 수신부(230)는 타겟에서 반사된 신호를 수신한다. 여기서 수신부(230)는 위상이 서로 다른 복수의 수신 안테나(231a, 231b, 231c)를 이용하여 타겟에서 반사된 신호를 타임 슬롯 별로 수신한다. 송신부(220)가 세 번의 타임 슬롯으로 나누어 신호를 송출하고, 수신부(230)는 3개의 수신 안테나(231a, 231b, 231c)를 갖는 경우, 수신부(230)는 9개의 신호를 수신할 수 있다.
즉, 송신부(220)가 첫 번째 타임 슬롯에 관측시야를 FOV#1로 설정하여 송출한 경우, 수신부(230)는 첫 번째 타임 슬롯에 첫 번째 수신 안테나(231a), 두 번째 수신 안테나(231b), 세 번째 수신 안테나(231c)를 통하여 중심 주파수가 fc1이고, 관측시야가 FOV#1인 신호를 수신한다. 이때 세 개의 수신 안테나(231a, 231b, 231c)가 수신한 신호는 위상 차이가 있다.
두 번째 및 세 번째 타임 슬롯에도 첫 번째 타임 슬롯과 동일한 방법으로 수신부(230)의 세 개의 수신 안테나(231a, 231b, 231c)는 각각 중심 주파수가 fc2 , fc3이고, 관측시야(FOV)가 각각 FOV#2, FOV#3인 신호를 수신한다.
그리고 신호처리부(240)는 수신부(230)가 수신한 신호를 이용하여 타겟의 위치 정보를 추출한다. 여기서 타겟의 위치 정보는 타겟과의 거리, 타겟의 각도, 타겟의 속도 중 적어도 하나를 포함한다.
신호처리부(240)는 송신부(220)로부터 송신부(220)가 타임 슬롯 별로 송출한 신호의 중심 주파수(fc1, fc2, fc3)와 대역폭(BW) 정보를 수신한다. 그리고 서로 다른 위상을 갖는 복수의 수신 안테나(231a, 231b, 231c)에서 타임 슬롯 별로 각각 수신한 신호를 수신부(230)로부터 수신한다.
신호처리부(240)는 중심 주파수(fc1, fc2, fc3) 및 대역폭(BW) 정보와 수신부(230)로부터 수신한 신호를 타겟의 위치 정보를 탐지하는 알고리즘에 적용하여 타겟의 위치 정보를 탐지한다.
이와 같이 본 발명의 제1 실시예에 따른 타겟의 위치 정보 탐지 장치(200)를 이용함으로써, 수신 안테나가 복수의 타임 슬롯으로 나누어 신호를 수신하므로 레이더 시스템에 사용되는 수신 안테나의 개수를 절감할 수 있다.
이하에서는 도 5를 통하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 타겟의 위치 정보 탐지 장치에 대하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 타겟의 위치 정보 탐지 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 5에 나타낸 것처럼, 본 발명의 제2 실시예에 따른 타겟의 위치 정보 탐지 장치(500)는 제어부(510), 송신부(520), 수신부(530), 필터부(540), 신호처리부(550)를 포함한다.
먼저, 제어부(510)는 송신부(520)가 송출할 신호의 중심 주파수와 대역폭을 설정한다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 타겟의 위치 정보 탐지 장치(500)는 제1 실시예에 따른 타겟의 위치 정보 탐지 장치(200)에 비하여 더 넓은 대역폭을 설정한다.
다음으로 송신부(520)는 송신 안테나를 이용하여 제어부(510)가 설정한 중심 주파수(fc)와 대역폭(BW)을 갖는 신호를 한 번에 송출한다. 여기서 송신 안테나는 메타 물질로 이루어졌으며, 메타 물질의 특성에 따라 송신 안테나의 관측시야(FOV)는 중심 주파수(fc)에 대응되도록 미리 결정되었다.
그리고 수신부(530)는 복수의 수신 안테나를 이용하여 타겟에서 반사된 신호를 수신한다. 여기서 복수의 수신 안테나는 서로 다른 위상을 갖는다.
또한 필터부(540)는 수신된 신호를 복수의 필터를 이용하여 서로 다른 중심 주파수를 갖는 복수의 신호로 분할한다. 이때, 필터부(540)는 분할된 신호들의 주파수가 서로 중복되거나 누락되지 않도록 분할한다.
마지막으로 신호처리부(550)는 필터부(540)에서 분할된 복수의 신호를 이용하여 타겟의 위치 정보를 추출한다. 여기서 타겟의 위치 정보는 타겟과의 거리, 타겟의 각도, 타겟의 속도 중 적어도 어느 하나를 포함한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 타겟의 위치 정보 탐지 장치(500)는 타겟으로부터 반사된 에코와 송신 주파수의 일부를 혼합하여 비트 주파수를 계측하여 타겟과의 거리를 계측하는 주파수 변조 연속파형(FMCW, Frequency Modulation Continuous Wave) 방식의 레이더를 이용하여 타겟의 위치 정보를 탐지할 수 있다. 또한 본 발명의 제1 실시예에 따른 타겟의 위치 정보 탐지 장치(500)는 송신부(520)가 송출하는 신호의 변조방식에 관계없이 적용이 가능하다.
이하에서는 도 6 및 도 7을 통하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 타겟의 위치 정보 탐지 장치에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 타겟의 위치 정보 탐지 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 6에 나타낸 것처럼, 제어부(510)는 송출할 신호의 중심 주파수(fc)와 대역폭(BW)을 설정하고, 설정된 대역폭(BW)과 중심 주파수(fc)를 송신부(520)로 전달한다.
그리고 송신부(520)는 제어부(510)로부터 설정된 중심 주파수(fc)와 대역폭(BW)을 갖는 신호를 한번에 송출한다. 이때, 송신부(520)는 하나의 송신 안테나(521)를 사용하며, 복수의 송신 안테나를 사용하여 더 넓은 관측시야(FOV)를 탐지할 수도 있다.
또한 송신 안테나(521)는 메타 물질로 이루어졌으며, 메타물질의 특성에 따라 송신 안테나(521)의 관측시야(FOV)는 중심 주파수(fc)에 대응되도록 미리 결정된 것으로 가정한다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 타겟의 위치 정보 탐지 장치의 송신 안테나가 파형을 운영하는 방식을 나타낸 그래프이다.
도 7과 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 타겟의 위치 정보 탐지 장치(500)의 송신부(520)는 넓은 대역폭을 갖는 신호를 한 번에 전송한다.
다음으로 수신부(530)는 복수의 수신 안테나(531a, 531b, 531c)를 이용하여 타겟에서 반사된 신호를 수신한다. 여기서 수신 안테나(531a, 531b, 531c)는 서로 다른 위상을 갖는다.
또한 필터부(550)는 복수의 필터를 이용하여 수신부(530)가 수신한 신호를 처리한다. 필터부(550)는 수신부(530)의 수신 안테나(531a, 531b, 531c) 개수의 배수에 해당하는 필터를 이용하여 신호를 처리한다. 여기서 필터는 저역통과필터(LPF, Low pass filter), 대역통과필터(BPF, Band pass filter), 고역통과필터(HPF, High pass filter)일 수 있다.
필터부(550)는 대역통과필터(BPF)를 이용하여 수신한 신호를 복수의 중심 주파수를 갖는 복수의 신호로 분할할 수 있다. 도 7에 나타낸 것처럼, 필터부(550)는 대역통과필터(BPF) 3개를 이용하여 각각 중심 주파수가 fc1, fc2, fc3이고, 대역폭이 BW1, BW2, BW3인 3개의 신호로 분할할 수 있다.
또한 필터부(550)는 저역통과필터(LPF), 대역통과필터(BPF), 고역통과필터(HPF)를 이용하여 각각 중심 주파수가 fc1, fc2, fc3이고, 대역폭이 BW1, BW2, BW3인 3개의 신호로 분할할 수도 있다.
마지막으로 신호처리부(540)는 필터부(550)에서 분할된 복수의 신호를 이용하여, 타겟의 위치 정보를 추출한다. 이때 타겟의 위치 정보는 타겟과의 거리, 타겟의 각도, 타겟의 속도 중에서 적어도 하나를 포함한다.
신호처리부(540)는 필터부(550)로부터 각각의 신호들의 중심 주파수(fc)와 대역폭(BW) 정보를 전달받아, 분할된 신호와 함께 타겟의 위치 정보를 탐지하는 알고리즘에 적용하여 타겟의 위치 정보를 탐지한다.
이와 같이 본 발명의 제2 실시예에 따른 타겟의 위치 정보 탐지 장치(500)를 이용함으로써, 필터를 이용하여 수신한 신호를 복수 개로 분할하여, 하나의 송신 안테나(521)는 한 번에 넓은 범위의 관측시야(FOV)를 설정할 수 있다. 따라서 레이더 시스템에 사용되는 송신 안테나의 개수를 절감할 수 있다.
종래 기술에 따르면, 도 1a에 나타낸 것처럼 송신 안테나가 관측시야(FOV)가 30˚인 신호를 송출하는 경우, 9개의 수신 안테나(rx#1~rx#9)를 10/3˚씩 간격으로 설치하여 타겟의 위치 정보를 탐지하였다.
그리고 도 1b에 나타낸 것처럼, 3개의 수신 안테나를 이용하여 레이더 시스템을 구현하고자 하는 경우, 종래에는 관측시야(FOV)가 10˚인 송신 안테나 3개(tx#1~tx#9)를 10/3˚씩 간격으로 설치하여 타겟의 위치 정보를 탐지하였다. 이때, 3개의 송신 안테나(tx#1~tx#9)가 관측시야(FOV)를 정확하게 나누어 신호를 송출하도록 하기 위해서는 송신 안테나를 정교하게 설치해야만 했다.
그러나 본 발명의 제1 실시예에 따른 타겟의 위치 정보 탐지 장치(200)는 송신 안테나가 10˚씩 관측시야(FOV)를 분할하여 3번의 타임 슬롯으로 나누어 신호를 송출하므로 3개의 수신 안테나(231a, 231b, 231c)를 10/3˚씩 간격으로 설치하여 타겟의 위치 정보를 탐지한다. 즉, 9개의 수신 안테나(rx#1~rx#9)를 사용하여 타겟의 위치 정보를 탐지하는 종래의 방법에 비하여 적은 수인 3개의 수신 안테나(231a, 231b, 231c)를 사용하여 종래의 방법과 동일한 관측시야(FOV)를 탐지할 수 있다.
또한 본 발명의 제2 실시예에 따른 타겟의 위치 정보 탐지 장치(500)는 하나의 송신 안테나가 30˚의 관측시야(FOV)로 신호를 한 번에 송출하고, 타겟으로부터 반사되어 수신된 신호는 필터부(540)의 필터를 이용하여 서로 다른 중심 주파수(fc1, fc2, fc3)를 갖는 복수의 신호로 분할된다. 따라서 적은 수의 수신 안테나를 이용하여 레이더 시스템을 구현하고자 하는 경우 송신 안테나의 개수를 증가시켜야 하는 종래의 방법에 비하여 적은 1개의 송신 안테나(521)를 사용하여 동일한 관측시야(FOV)를 탐지할 수 있다. 그리고 1개의 송신 안테나(521)를 사용하므로, 복수의 송신 안테나(tx#1~tx#9)를 정교하게 설치해야 하던 종래의 부담을 덜 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 타겟의 위치 정보 탐지 장치(200, 500)는 레이저 또는 초음파 신호를 이용하는 레이더(Radar, Radio Detecting And Ranging) 또는 라이더(Lidar, Light detection and ranging)로 구현할 수 있으며, 추적 레이더 또는 탐지 레이더에 적용이 가능하다. 그리고 타겟의 위치 정보 탐지 장치(200. 500)는 통신용, 기상용으로 사용이 가능하며, 전방 탐지, 후방 탐지, 측방 탐지 장치로 사용할 수 있다. 또한 바닷속 타겟을 탐지하는 음향표정장치인 소나(Sonar), 기상 자기탐지기인 매드(MAD) 등에 적용 할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
200, 500 : 타겟의 위치 정보 탐지 장치
210, 510 : 제어부 220, 520 : 송신부
221, 521 : 송신 안테나 230, 530 : 수신부
231a, 231b, 231c, 531a, 531b, 531c : 수신 안테나
240, 550 : 신호처리부, 540 : 필터부

Claims (12)

  1. 신호를 송출할 타임 슬롯의 수를 설정하고, 상기 각각의 타임 슬롯 별로 서로 다른 중심 주파수를 설정하며, 상기 각각의 타임 슬롯에 송출되는 신호의 대역폭을 설정하는 제어부,
    하나의 송신 안테나를 이용하여 상기 각각의 타임 슬롯 별로 상기 설정된 신호를 송출하는 송신부,
    복수의 수신 안테나를 이용하여 타겟에서 반사된 상기 신호를 복수의 타임 슬롯 별로 수신하는 수신부, 그리고
    상기 수신된 신호를 이용하여 상기 타겟과의 거리, 상기 타겟의 각도, 상기 타겟의 속도 중 적어도 어느 하나를 포함하는 상기 타겟의 위치 정보를 추출하는 신호처리부를 포함하고,
    상기 송신 안테나는,
    메타물질로 이루어졌으며, 상기 송신 안테나의 중심 주파수에 따른 관측시야(FOV)는 상기 메타물질의 특성에 따라 미리 결정되고,
    상기 신호처리부는,
    상기 송신부로부터 송출된 중심 주파수 및 대역폭 정보와 상기 수신부로부터수신된 신호를 타겟의 위치 정보를 탐지하는 알고리즘에 적용하여 상기 타겟의 위치 정보를 추출하는 타겟의 위치 정보 탐지 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 복수의 타임 슬롯을 상기 타임 슬롯 별로 시간 차를 두고 설정하는 타겟의 위치 정보 탐지 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 수신 안테나는 서로 다른 위상을 갖는 타겟의 위치 정보 탐지 장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 신호는 레이저 또는 초음파 신호인 타겟의 위치 정보 탐지 장치.
  7. 송출할 신호의 중심 주파수와 대역폭을 설정하는 제어부,
    하나의 송신 안테나를 이용하여 상기 신호를 송출하는 송신부,
    복수의 수신 안테나를 이용하여 타겟에서 반사된 상기 신호를 수신하는 수신부,
    상기 수신된 신호를 복수의 필터를 이용하여 서로 다른 중심 주파수를 갖는 복수의 신호로 분할하되, 상기 복수 개로 분할된 신호들의 주파수가 서로 중복되지 않도록 분할하는 필터부, 그리고
    상기 분할된 복수의 신호를 이용하여 상기 타겟과의 거리, 상기 타겟의 각도, 상기 타겟의 속도 중 적어도 어느 하나를 포함하는 상기 타겟의 위치 정보를 추출하는 신호처리부를 포함하고,
    상기 송신 안테나는,
    메타물질로 이루어졌으며, 상기 송신 안테나의 중심 주파수에 따른 관측시야(FOV)는 상기 메타물질의 특성에 따라 미리 결정되고,
    상기 신호처리부는,
    상기 송신부로부터 송출된 중심 주파수 및 대역폭 정보와 상기 수신부로부터 수신된 신호를 타겟의 위치 정보를 탐지하는 알고리즘에 적용하여 상기 타겟의 위치 정보를 추출하는 타겟의 위치 정보 탐지 장치.
  8. 삭제
  9. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 수신 안테나는 서로 다른 위상을 갖는 타겟의 위치 정보 탐지 장치.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제7항에 있어서,
    상기 신호는 레이저 또는 초음파 신호인 타겟의 위치 정보 탐지 장치.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190023463A (ko) 2017-08-29 2019-03-08 현대오트론 주식회사 차량용 물체 식별 장치 및 그것의 동작 방법

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102069208B1 (ko) * 2017-08-10 2020-01-22 국방과학연구소 표적 탐지 장치 및 표적을 탐지하기 위한 방법
DE102018200620A1 (de) * 2018-01-16 2019-07-18 Robert Bosch Gmbh Sendevorrichtung zum Aussenden von Licht
KR102096530B1 (ko) * 2018-06-05 2020-04-02 국방과학연구소 도약 주파수 코딩 기반 송수신 방법 및 장치
US10735035B1 (en) * 2019-03-11 2020-08-04 Apple Inc. Sensor circuit with tracking filter and leakage rejection
JP2022090856A (ja) * 2020-12-08 2022-06-20 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 測距装置、および測距方法、並びにプログラム

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004013332A (ja) 2002-06-04 2004-01-15 Aakitekku:Kk 鉄筋加工仕様算出装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7911386B1 (en) * 2006-05-23 2011-03-22 The Regents Of The University Of California Multi-band radiating elements with composite right/left-handed meta-material transmission line
US20090027265A1 (en) * 2006-06-05 2009-01-29 Oved Zucker Frequency mode of locking phased arrays for synthesizing high order traveling interference patterns
JP5866917B2 (ja) * 2011-09-20 2016-02-24 富士通株式会社 探知測距装置および探知測距方法
KR101221570B1 (ko) 2011-11-02 2013-01-14 삼성탈레스 주식회사 음영지역을 최소화할 수 있는 펄스압축 레이더와 이를 위한 레이더 송신기 및 레이더 수신기

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004013332A (ja) 2002-06-04 2004-01-15 Aakitekku:Kk 鉄筋加工仕様算出装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190023463A (ko) 2017-08-29 2019-03-08 현대오트론 주식회사 차량용 물체 식별 장치 및 그것의 동작 방법

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