KR20200107380A - 레이더 장치, 레이더 장치의 제어 방법 및 레이더 장치를 이용한 감지 시스템 - Google Patents

레이더 장치, 레이더 장치의 제어 방법 및 레이더 장치를 이용한 감지 시스템 Download PDF

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KR20200107380A
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Abstract

본 개시는 제1 송신 안테나, 제2 송신 안테나 및 수신 안테나를 포함하는 안테나부, 소스 신호의 위상을 반전시킨 제1 송신 신호를 생성하여 제1 송신 안테나를 통하여 송신하는 제1 변조기 및 소스 신호의 위상을 천이시킨 제2 송신 신호를 생성하여 제2 송신 안테나를 통하여 송신하는 제2 변조기를 포함하는 송신부, 제1 송신 신호와 제2 송신 신호가 대상체에서 반사된 반사 신호를 수신 안테나를 통하여 수신하는 수신부 및 반사 신호에 기초하여 대상체에 대한 정보를 획득하는 제어부를 포함하는 레이더 장치를 제공한다. 본 개시에 의하면 간단한 구조의 안테나를 이용하여 효율적으로 대상체를 감지할 수 있다.

Description

레이더 장치, 레이더 장치의 제어 방법 및 레이더 장치를 이용한 감지 시스템{Radar Apparatus, Method for Controlling Radar Apparatus and Detection System using Radar Apparatus}
본 개시는 객체를 감지하는 레이더 장치, 레이더 장치의 제어 방법 및 레이더 장치를 이용한 감지 시스템에 관한 것이다.
레이더 장치는 전자파를 원거리에 있는 목표물에 보내 그 반사파를 수신하고 분석함으로써 목표물까지의 거리, 방향 및 목표물 주변의 정보 등을 검출하는 장치이다.
최근 레이더 장치의 응용 범위는 매우 넓어지고 있다. 예를 들어, 자율 주행 가능한 차량 등에서는 첨단 운전자 보조 시스템(ADAS: Advanced Driver Assistance System), 자동 긴급 제동 (AEB: Autonomous Emergency Braking) 시스템 등을 수행하기 위해 레이더 장치를 포함하고 있다.
레이더 장치가 원거리에 있는 목표물을 정확히 검출하기 위해서, 레이더 장치에 포함된 안테나의 빔 폭을 조절하여 최대 이득을 얻는 것이 매우 중요하다. 이 경우, 안테나의 이득은 안테나의 개수가 증가될수록 커지므로, 이에 따른 기술적 요구 사항이 높아지게 되며, 이는 비용 및 설치 공간에 대한 문제를 야기한다.
따라서, 보다 간단한 구조의 안테나를 이용하여 객체를 효율적으로 감지할 수 있는 레이더 장치에 대한 필요가 증대되고 있다.
이러한 배경에서, 본 개시의 목적은, 어레이 안테나(array antenna)의 방사 패턴에 나타나는 널의 위치를 이용하여 대상체의 위치 정보를 획득함으로써, 간단한 구조의 안테나를 이용하여 효율적으로 대상체를 감지할 수 있는 레이더 장치, 레이더 장치의 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 개시의 다른 목적은, 차량에 구비된 다른 센서에서 감지되는 영역을 제외한 영역에 대하여 널이 나타나도록 제어함으로써, 보다 효율적으로 대상체를 감지할 수 있는 레이더 장치를 이용한 감지 시스템을 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 측면에서, 본 개시는 제1 송신 안테나, 제2 송신 안테나 및 수신 안테나를 포함하는 안테나부, 소스 신호의 위상을 반전시킨 제1 송신 신호를 생성하여 제1 송신 안테나를 통하여 송신하는 제1 변조기 및 소스 신호의 위상을 천이시킨 제2 송신 신호를 생성하여 제2 송신 안테나를 통하여 송신하는 제2 변조기를 포함하는 송신부, 제1 송신 신호와 제2 송신 신호가 대상체에서 반사된 반사 신호를 수신 안테나를 통하여 수신하는 수신부 및 반사 신호에 기초하여 대상체에 대한 정보를 획득하는 제어부를 포함하는 레이더 장치를 제공한다.
다른 측면에서, 본 개시는 제1 송신 안테나를 통하여, 소스 신호의 위상을 반전시켜 생성한 제1 송신 신호를 송신하는 단계, 제2 송신 안테나를 통하여, 소스 신호의 위상을 천이시켜 생성한 제2 송신 신호를 송신하는 단계, 수신 안테나를 통하여, 제1 송신 신호와 제2 송신 신호가 대상체에서 반사된 반사 신호를 수신하는 단계 및 반사 신호에 기초하여 대상체에 대한 정보를 획득하는 단계를 포함하는 레이더 장치의 제어 방법을 제공한다.
또 다른 측면에서, 본 개시는 차량 주위를 감지하는 적어도 하나의 센서 및 제1 송신 신호와 제2 송신 신호에 의한 방사 패턴이 적어도 하나의 널을 포함하도록 소스 신호의 위상을 반전시킨 제1 송신 신호를 송신하고, 위상 천이 값을 소정의 시간 간격으로 변경하여 소스 신호의 위상을 천이시킨 제2 송신 신호를 송신하고, 제1 송신 신호와 제2 송신 신호가 대상체에서 반사된 반사 신호를 수신하고, 반사 신호에 기초하여, 널의 위치 변화 및 대상체의 감지 여부에 따라 대상체의 위치 정보를 획득하는 레이더 장치를 포함하되, 레이더 장치는 적어도 하나의 센서에서 감지되는 영역을 제외한 영역에 대하여 널이 나타나도록 제2 송신 신호의 위상을 천이하는 것을 특징으로 하는 레이더 장치를 이용한 감지 시스템을 제공한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 개시에 의하면, 어레이 안테나의 방사 패턴에 나타나는 널의 위치를 이용하여 대상체의 위치 정보를 획득함으로써, 간단한 구조의 안테나를 이용하여 효율적으로 대상체를 감지할 수 있는 레이더 장치, 레이더 장치의 제어 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 개시에 의하면, 차량에 구비된 다른 센서에서 감지되는 영역을 제외한 영역에 대하여 널이 나타나도록 제어함으로써, 보다 효율적으로 대상체를 감지할 수 있는 레이더 장치를 이용한 감지 시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 본 개시에 따른 레이더 장치의 블록도이다.
도 2 내지 도 6은 본 개시에 따른 레이더 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 개시에 따른 레이더 장치의 제어 방법에 대한 흐름도이다.
도 8은 본 개시에 따른 레이더 장치를 이용한 감지 시스템의 블록도이다.
이하, 본 개시의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 개시를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.
또한, 본 개시의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
다른 정의가 없다면, 본 개시에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 개시의 실시예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. 그리고 후술되는 용어들은 본 개시의 실시예들에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 개시 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하에서는, 첨부되는 도면을 참조하여 본 개시의 실시예들에 따른 레이더 장치, 레이더 장치의 제어 방법 및 레이더 장치를 이용한 감지 시스템을 설명한다.
도 1은 본 개시에 따른 레이더 장치의 블록도이다. 도 2 내지 도 6은 본 개시에 따른 레이더 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 개시에 따른 레이더 장치(100)는 제1 송신 안테나, 제2 송신 안테나 및 수신 안테나를 포함하는 안테나부(110), 소스 신호의 위상을 반전시킨 제1 송신 신호를 생성하여 제1 송신 안테나를 통하여 송신하는 제1 변조기 및 소스 신호의 위상을 천이시킨 제2 송신 신호를 생성하여 제2 송신 안테나를 통하여 송신하는 제2 변조기를 포함하는 송신부(130), 제1 송신 신호와 제2 송신 신호가 대상체에서 반사된 반사 신호를 수신 안테나를 통하여 수신하는 수신부(150) 및 반사 신호에 기초하여 대상체에 대한 정보를 획득하는 제어부(170)를 포함한다.
일 실시예에 따라, 레이더 장치(100)는 차량의 차체에 배치될 수 있다. 레이더 장치(100)는 이용되는 차량의 제어 시스템에서 요구하는 바에 따라, 차량의 전방, 후방 또는 측방에 설치되어, 차량 주위의 대상체를 감지할 수 있다.
안테나부(110)는 어레이 안테나로서 제1 송신 신호가 송신되는 제1 송신 안테나 및 제2 송신 신호가 송신되는 제2 송신 안테나를 포함할 수 있다. 제1 송신 안테나 및 제2 송신 안테나는 모양과 특성이 실질적으로 동일할 수 있다.
안테나부(110)에 포함된 제1 송신 안테나 및 제2 송신 안테나는 소정의 거리만큼 이격되어 배치될 수 있다. 안테나부(110)는 제1 송신 신호 및 제2 송신 신호가 대상체에서 반사된 반사 신호를 수신하는 수신 안테나를 포함할 수 있다. 대상체는 레이더 장치의 전방에 위치한 사람이나 차량 등의 객체나 가드레일 등과 같은 구조물일 수 있다. 수신 안테나는 반사 신호를 수신할 수 있으면, 특정 안테나에 한정되는 것은 아니다.
송신부(130)는 소스 신호의 위상을 180도 만큼 천이시켜 위상이 반전된 제1 송신 신호를 생성할 수 있다. 위상이 반전된 제1 송신 신호가 제1 송신 안테나를 통하여 송신되는 경우, 제1 송신 신호 및 제2 송신 신호의 방사 패턴인 어레이 팩터(array factor)상에 적어도 하나의 널(null)이 나타날 수 있다.
송신부(130)는 소스 신호의 위상을 소정의 각도인 φ만큼 천이(shift)시킨 제2 송신 신호를 생성할 수 있다. 송신부(130)는 소정의 시간 간격에 따라 φ의 값을 변경할 수 있다. 송신부(130)는 생성된 제2 송신 신호를 제2 송신 안테나를 통하여 송신할 수 있다. 소정의 시간 간격에 따라 변경된 φ만큼 천이된 제2 송신 신호가 송신되는 경우, 어레이 팩터 상의 널의 위치가 φ값에 따라 변경될 수 있다.
수신부(150)는 송신부(130)에 의해 송신된 송신 신호 중에서 반사되어 돌아오는 반사 신호를 수신 안테나를 통하여 수신할 수 있다. 수신부(150)는 수신된 반사 신호를 제어부(170)로 전달할 수 있다.
제어부(170)는 레이더 장치(100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 일 예에 따라, 제어부(170)는 수신부(150)로부터 수신된 반사 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다. 제어부(170)는 반사 신호에 기초하여 대상체의 존재 여부 및 위치에 대한 정보를 획득할 수 있다. 제어부(170)는 획득된 정보를 레이더 장치(100)를 이용하는 감지 시스템으로 전송할 수 있다.
이하에서는, 관련 도면을 참조하여, 레이더 장치(100)의 동작에 대하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 2를 참조하면, 제1 송신 안테나(111)와 제2 송신 안테나(113)는 각 안테나들 사이의 이격이 d가 되도록 배열되어 있다. 안테나의 배열 축(1)과 수직인 축(2)을 기준으로 θ의 각도로 송신 신호의 방사 방향(3, 4)이 형성될 수 있다. 일 예에 따라, 제1 송신 안테나와 제2 송신 안테나의 이격 거리 d는 제1 송신 신호 및 제2 송신 신호의 파장 λ에 기초하여 결정될 수 있다.
예를 들어, 이격 거리 d는 제1 송신 신호 또는 제2 송신 신호 파장의 절반으로 결정될 수 있다. 일 예에 따라, 제1 송신 신호와 제2 송신 신호는 동일한 소스 신호를 기준으로 위상이 반전되거나 위상이 천이되므로, 파장은 서로 같게 된다. 따라서, 이격 거리 d는 제1 송신 신호의 파장 또는 제2 송신 신호 파장 중 어느 것을 기준으로 결정되더라도 동일하게 결정될 수 있다. 다만, 이는 일 예로서, 이에 한정되는 것은 아니며, 이격 거리 d는 필요에 따라 다르게 설정될 수 있다.
다시, 도 2를 참조하면, 송신부(130)에 포함된 제1 변조기(131) 및 제2 변조기(133)가 도시되어 있다. 제1 변조기(131)는 소스 신호의 위상을 반전시킨 제1 송신 신호를 생성하여 제1 송신 안테나를 통하여 송신할 수 있다. 일 예에 따라, 제1 변조기(131)는 소스 신호의 위상을 반전시키거나 반전시키지 않을 수 있는 하드웨어 모듈로 구현될 수 있다. 소스 신호의 위상을 반전시킬 수 있으면, 제1 변조기(131)는 특정 하드웨어에 한정되지 않는다. 다만, 이는 일 예로서, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 변조기(131)는 하드웨어 모듈과 실질적으로 동일한 동작을 수행하는 소프트웨어 모듈로 대체될 수 있다.
제2 변조기(133)는 소스 신호의 위상을 천이시킨 제2 송신 신호를 생성하여 제2 송신 안테나를 통하여 송신할 수 있다. 일 예에 따라, 제2 변조기(133)는 소스 신호의 위상을 적어도 두 종류 이상으로 천이시킬 수 있는 하드웨어 모듈로 구현될 수 있다. 소스 신호의 위상을 천이시킬 수 있으면, 제2 변조기(133)는 특정 하드웨어에 한정되지 않는다. 다만, 이는 일 예로서, 이에 한정되는 것은 아니며, 제2 변조기(133)는 하드웨어 모듈과 실질적으로 동일한 동작을 수행하는 소프트웨어 모듈로 대체될 수 있다.
이 경우, 제1 송신 안테나(111) 및 제2 송신 안테나(113)에 의한 합성 전계(electric field)는 아래의 [수학식 1]과 같이, 하나의 안테나에 의한 전계 E0(θ)와 제1 송신 신호 및 제2 송신 신호의 방사 패턴인 어레이 팩터(array factor) F(θ,φ)의 곱으로 나타낼 수 있다.
Figure pat00001
전술한 바와 같이, θ는 안테나의 배열 축(1)과 수직인 축(2)과 송신 신호의 방사 방향(3, 4)이 이루는 각도이며, φ는 제2 송신 신호를 생성하기 위한 소스 신호의 위상의 천이 값을 의미할 수 있다.
여기서, 하나의 안테나에 의한 전계 E0(θ)를 결정하는 안테나의 조건은 특정 조건에 한정되지 않는다. 다만, 본 개시는 간단한 구조의 안테나를 이용하여 비용을 절감하면서 효율적으로 대상체를 감지할 수 있도록 하는 것을 일 특징으로 하며, 이를 위하여, 어레이 팩터 상의 널의 위치를 이용하므로, 상대적으로 빔폭이 넓은 전계를 갖는 안테나로 구현되는 것이 바람직할 수 있다.
일 예에 따라, 제1 송신 안테나(111)와 제2 송신 안테나(113) 사이의 거리 d는 제1 송신 신호 및 제2 송신 신호의 파장 λ의 절반으로 설정될 수 있다. 제1 송신 신호와 제2 송신 신호는 동일한 소스 신호를 기준으로 하여 위상만 변경한 것으로, 제1 송신 신호와 제2 송신 신호에 의한 어레이 팩터는 아래의 [수학식 2]과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00002
도 3을 참조하면, 제2 송신 신호의 위상 천이 각도인 φ가 0°이고, 제1 송신 신호 및 제2 송신 신호의 송신 방향의 각도인 θ가 -180°에서 +180°의 범위인 경우에 산출된 어레이 팩터(a)가 실선으로 도시되어 있다. [수학식 2]에 나타낸 것과 같이, θ가 φ와 같아지는 송신 방향인 0°에서 합성 전계의 값은 0이 되므로, 0° 방향에서 널이 형성된다. 이 경우, 대상체(ob)는 레이더의 빔폭 내에 위치하므로, 레이더 장치(100)에 대상체(ob)의 존재는 감지될 수 있다. 다만, 간단한 구조로 구현된 안테나의 경우, 빔폭이 넓어서 대상체(ob)의 정확한 위치가 확인될 수 없다.
도 4를 참조하면, 제2 송신 신호의 위상 천이 각도인 φ가 -45°이고, 제1 송신 신호 및 제2 송신 신호의 송신 방향의 각도인 θ가 -180°에서 +180°의 범위인 경우에 산출된 어레이 팩터(b)가 일점쇄선으로 도시되어 있다. 마찬가지로, θ가 φ와 같아지는 송신 방향인 -45°에서 합성 전계의 값은 0이 되므로, -45° 방향에서 널이 형성된다. 이 경우에도, 대상체(ob)의 존재는 레이더 장치(100)에 감지된다. 다만, 마찬가지로, 빔폭이 넓어서 대상체(ob)의 정확한 위치가 확인될 수 없다.
도 5를 참조하면, 제2 송신 신호의 위상 천이 각도인 φ가 +20°이고, 제1 송신 신호 및 제2 송신 신호의 송신 방향의 각도인 θ가 -180°에서 +180°의 범위인 경우에 산출된 어레이 팩터(c)가 점선으로 도시되어 있다. 마찬가지로, θ가 φ와 같아지는 송신 방향인 +20°에서 합성 전계의 값은 0이 되므로, +20° 방향에서 널이 형성된다. 이 경우, 대상체(ob)가 도 5에 도시된 것과 같이, 널의 위치에 있으므로, 레이더 장치(100)에 대상체(ob)가 감지되지 않는다.
즉, 위상 천이 각도인 φ를 소정의 시간 간격으로 변경하는 경우, 널이 생성되는 각도가 φ에 따라 변경된다. 이러한 특성을 이용하면, 소정의 시간 간격으로 변경되는 어레이 팩터 중 널이 +20° 부근에 형성되는 경우에만 대상체(ob)가 레이더 장치(100)에서 감지되지 않게 된다.
이 경우, 제어부(170)는 대상체(ob)가 감지되지 않는 +20° 부근에 대상체(ob)가 존재한다고 판단할 수 있다. 따라서, 대상체(ob)의 위치 정보가 획득될 수 있다. 즉, 송신 신호의 위상 변조를 통하여 널의 지향성을 변경할 수 있고, 널이 나타나는 위치에서는 대상체가 감지되지 않는다는 점을 역으로 이용하여 대상체의 정확한 위치 정보가 획득될 수 있다.
또한, φ가 작은 각도만큼 연속하여 변조되는 경우, 제어부(170)는 대상체(ob)가 감지되지 않는 각도 범위를 산출하여, 대상체(ob)의 대략적인 크기 정보를 획득할 수 있다.
일 예에 따라, 상기 소정의 시간 간격은 대상체(ob)의 최대 이동 속도를 가정하여, 적절히 설정될 필요가 있다. 즉, 대상체(ob)가 레이더 장치(100)의 감지 가능 영역 밖으로 이동하여 감지되지 않는 경우가 있을 수 있으므로, 상기 소정의 시간 간격은 이러한 오류를 방지할 수 있도록 적절한 시간 간격으로 설정되어야 할 것이다.
도 6을 참조하면, 일 예에 따른, 소정의 시간 간격(frame)에 대한 제1 송신 신호의 위상 변조(Tx1 Phase) 값과 제2 송신 신호의 위상 변조(Tx2 Phase) 값이 도시되어 있다. 즉, 제1 송신 신호는 소스 신호의 위상을 반전시키기 위하여 매 시간 간격마다 180°만큼 천이된 상태가 유지될 수 있다. 제2 송신 신호는 매 시간 간격마다 -90°에서 +90°까지 1°만큼씩 변경되는 천이 값에 따라 송신될 수 있다. 이 경우, 어레이 팩터에서의 널의 위치는 -90°에서 +90°까지 순차적으로 이동되어 나타나므로, 레이더 장치(100)의 전방 영역(-90°에서 +90°)에 대하여 스캔하는 형태가 될 수 있다.
다만, 이는 일 예로서, 이에 한정되는 것은 아니다. 레이더 장치(100)가 차량의 차체에 설치되어 전방을 감지하는 것을 전제로 하여, φ의 변경 가능 범위가 -90°에서 +90°의 범위를 갖는 것으로 설명하였으나, φ는 필요에 따라 다른 범위로 설정될 수 있다.
또한, 도 6에 도시된 것과 같이, φ는 매 시간 간격마다 1°만큼씩 연속적으로 변경될 필요는 없으며, 미리 설정된 조건에 따라 각 시간 간격에서 특정 값을 갖도록 설정될 수 있다. 예를 들어, 초기 조건에 따라 φ는 매 시간 간격마다 랜덤하게 변경되고, 대상체(ob)가 감지되면, 이후 대상체(ob)가 최초로 감지되지 않는 각도를 중심으로 연속적으로 변경되도록 설정될 수 있다.
이에 따르면, 어레이 안테나의 방사 패턴에 나타나는 널의 위치를 이용하여 대상체의 위치 정보를 획득함으로써, 어레이 안테나의 빔폭을 샤프하게 조정하기 위하여 고비용의 안테나를 구현할 필요없이, 간단한 구조의 안테나를 이용하여 효율적으로 대상체의 위치를 감지할 수 있다.
도 7은 본 개시에 따른 레이더 장치의 제어 방법에 대한 흐름도이다.
본 개시에 따른 레이더 장치의 제어 방법은, 도 1을 참조하여 설명한 레이더 장치(100)에서 구현될 수 있다. 이하 필요한 도면들을 참조하여, 본 개시에 따른 레이더 장치의 제어 방법과, 이를 구현하기 위한 레이더 장치(100)의 동작을 상세히 설명하기로 한다.
도 7을 참조하면, 레이더 장치는 제1 송신 안테나를 통하여, 소스 신호의 위상을 반전시켜 생성한 제1 송신 신호를 송신할 수 있다[S110].
레이더 장치는 소스 신호의 위상을 180도 만큼 천이시켜 위상이 반전된 제1 송신 신호를 생성할 수 있다. 위상이 반전된 제1 송신 신호가 제1 송신 안테나를 통하여 송신되는 경우, 제1 송신 신호 및 제2 송신 신호의 방사 패턴인 어레이 팩터(array factor)상에 적어도 하나의 널(null)이 나타날 수 있다.
다시, 도 7을 참조하면, 레이더 장치는 제2 송신 안테나를 통하여, 소스 신호의 위상을 천이시켜 생성한 제2 송신 신호를 송신할 수 있다[S120].
레이더 장치는 소스 신호의 위상을 소정의 각도인 φ만큼 천이(shift)시킨 제2 송신 신호를 생성할 수 있다. 레이더 장치는 소정의 시간 간격에 따라 φ의 값을 변경할 수 있다. 레이더 장치는 생성된 제2 송신 신호를 제2 송신 안테나를 통하여 송신할 수 있다. 소정의 시간 간격에 따라 변경된 φ만큼 천이된 제2 송신 신호가 송신되는 경우, 어레이 팩터 상의 널의 위치가 φ값에 따라 변경될 수 있다.
도 7에서는, 단계 S110과 S120이 순차적으로 수행되는 것과 같이 도시되어 있으나, 단계 S110과 S120는 실질적으로 동시에 수행될 수 있다.
다시, 도 7을 참조하면, 레이더 장치는 수신 안테나를 통하여, 제1 송신 신호와 제2 송신 신호가 대상체에서 반사된 반사 신호를 수신할 수 있다[S130].
레이더 장치는 송신된 송신 신호 중에서 반사되어 돌아오는 반사 신호를 수신 안테나를 통하여 수신할 수 있다. 레이더 장치는 수신된 반사 신호에 대하여 디지털 변환 등의 처리를 수행할 수 있다.
다시, 도 7을 참조하면, 레이더 장치는 반사 신호에 기초하여 대상체에 대한 정보를 획득할 수 있다[S140].
위상 천이 각도인 φ를 소정의 시간 간격으로 변경하는 경우, 널이 생성되는 각도가 φ에 따라 변경된다. 이러한 특성을 이용하면, 소정의 시간 간격으로 변경되는 어레이 팩터에서 널이 대상체 부근에 형성되는 경우에만 대상체가 레이더 장치에서 감지되지 않게 된다.
따라서, 레이더 장치는 대상체가 감지되지 않는 각도 부근에 대상체가 존재한다고 판단할 수 있다. 이에 따라, 대상체의 위치 정보가 획득될 수 있다. 즉, 송신 신호의 위상 변조를 통하여 널의 지향성을 변경할 수 있고, 널이 나타나는 위치에서는 대상체가 감지되지 않는다는 점을 역으로 이용하여 대상체의 정확한 위치 정보가 획득될 수 있다.
이에 따르면, 어레이 안테나의 방사 패턴에 나타나는 널의 위치를 이용하여 대상체의 위치 정보를 획득함으로써, 간단한 구조의 안테나를 이용하여 효율적으로 대상체를 감지할 수 있다.
도 8은 본 개시에 따른 레이더 장치를 이용한 감지 시스템의 블록도이다.
레이더 장치를 이용한 감지 시스템(10)은 차량 주위를 감지하는 적어도 하나의 센서(200) 및 제1 송신 신호와 제2 송신 신호에 의한 방사 패턴인 어레이 팩터가 적어도 하나의 널을 포함하도록 소스 신호의 위상을 반전시킨 제1 송신 신호를 송신하고, 위상 천이 값을 소정의 시간 간격으로 변경하여 소스 신호의 위상을 천이시킨 제2 송신 신호를 송신하고, 제1 송신 신호와 제2 송신 신호가 대상체에서 반사된 반사 신호를 수신하고, 반사 신호에 나타난 널의 위치 변화를 이용하여 대상체의 위치 정보를 획득하는 레이더 장치(100)를 포함한다.
센서(200)는 차량에 적용된 다양한 제어 시스템에서 이용되는 카메라, 라이다, 초음파 센서 또는 다른 레이더 센서 등을 포함할 수 있다. 각 센서(200)는 필요에 따라, 소정의 영역을 감지하도록 설정될 수 있다. 예를 들어, 후방 충돌 감지 시스템에 적용되는 레이더는 차량의 후측방에 대한 영역을 감지하도록 설정될 수 있다. 일 예에 따라, 각 센서(200)가 감지하는 영역에 대한 정보는 레이더 장치(100)의 제어부로 전송되거나, 메모리 등에 저장될 수 있다.
레이더 장치(100)는 도 1 내지 도 7에서 전술한 내용에 따르며, 중복되는 내용에 대해서는 기재를 생략하기로 한다.
일 실시예에 따라, 레이더 장치(100)는 제2 송신 신호의 위상에 대한 천이 각도인 φ의 변경 가능 범위에 기초하여 각 센서(200)에서 감지되는 영역과 중복되는 영역을 판단할 수 있다. 레이더 장치(100)는 중복되는 영역을 제외한 영역에 대하여 널이 나타나도록 φ를 변경할 수 있다.
예를 들어, 제2 송신 신호의 위상에 대한 변경 가능 범위가 -90°에서 +90°까지인 경우를 가정한다. 다른 센서(200)가 상기 변경 가능 범위 중 -90°에서 -45°까지는 감지할 수 있는 상황이라면, 레이더 장치(100)는 φ가 -45°에서 +90°까지 변경되도록 제어할 수 있다.
이에 따르면, 차량에 구비된 다른 센서에서 감지되는 영역을 제외한 영역에 대하여 널이 나타나도록 제어함으로써, 보다 효율적으로 대상체를 감지할 수 있다.
전술한 본 개시는, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.
이상에서의 설명 및 첨부된 도면은 본 개시의 기술 사상을 예시적으로 나타낸 것에 불과한 것으로서, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 개시의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 구성의 결합, 분리, 치환 및 변경 등의 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 개시에 개시된 실시예들은 본 개시의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 개시의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 개시의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 본 개시의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 개시의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 감지 시스템 100: 레이더 장치
110: 안테나부 111: 제1 송신 안테나
113: 제2 송신 안테나 130: 송신부
131: 제1 변조기 133: 제2 변조기
150: 수신부 170: 제어부
200: 센서

Claims (12)

  1. 제1 송신 안테나, 제2 송신 안테나 및 수신 안테나를 포함하는 안테나부;
    소스 신호의 위상을 반전시킨 제1 송신 신호를 생성하여 상기 제1 송신 안테나를 통하여 송신하는 제1 변조기 및 상기 소스 신호의 위상을 천이시킨 제2 송신 신호를 생성하여 상기 제2 송신 안테나를 통하여 송신하는 제2 변조기를 포함하는 송신부;
    상기 제1 송신 신호와 상기 제2 송신 신호가 대상체에서 반사된 반사 신호를 상기 수신 안테나를 통하여 수신하는 수신부; 및
    상기 반사 신호에 기초하여 상기 대상체에 대한 정보를 획득하는 제어부;
    를 포함하는 레이더 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 송신 안테나와 상기 제2 송신 안테나는 상기 제1 송신 신호 및 상기 제2 송신 신호의 파장에 기초하여 결정된 거리만큼 이격되어 배치되는 레이더 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 송신부는 상기 제1 송신 신호와 상기 제2 송신 신호에 의한 방사 패턴이 적어도 하나의 널(null)을 포함하도록 위상 반전을 수행하는 레이더 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 송신부는 소정의 시간 간격으로 상기 제2 송신 신호에 대한 위상 천이 값을 변경하여 상기 널이 나타나는 위치를 변경시키는 레이더 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 반사 신호에 기초하여, 상기 널의 위치 변화 및 상기 대상체의 감지 여부에 따라 상기 대상체의 위치 정보를 획득하는 레이더 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 변조기는 상기 소스 신호의 위상을 반전시킬 수 있는 하드웨어 모듈 또는 상기 하드웨어 모듈과 동일한 동작을 수행할 수 있는 소프트웨어 모듈 중 어느 하나로 구현되는 레이더 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 변조기는 상기 소스 신호의 위상을 천이시킬 수 있는 하드웨어 모듈 또는 상기 하드웨어 모듈과 동일한 동작을 수행할 수 있는 소프트웨어 모듈 중 어느 하나로 구현되는 레이더 장치.
  8. 제1 송신 안테나를 통하여, 소스 신호의 위상을 반전시켜 생성한 제1 송신 신호를 송신하는 단계;
    제2 송신 안테나를 통하여, 상기 소스 신호의 위상을 천이시켜 생성한 제2 송신 신호를 송신하는 단계;
    수신 안테나를 통하여, 상기 제1 송신 신호와 상기 제2 송신 신호가 대상체에서 반사된 반사 신호를 수신하는 단계; 및
    상기 반사 신호에 기초하여 상기 대상체에 대한 정보를 획득하는 단계;
    를 포함하는 레이더 장치의 제어 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 송신 신호를 송신하는 단계는 상기 제1 송신 신호와 상기 제2 송신 신호에 의한 방사 패턴이 적어도 하나의 널을 포함하도록 위상 반전을 수행하는 레이더 장치의 제어 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    제2 송신 신호를 송신하는 단계는 소정의 시간 간격으로 상기 제2 송신 신호에 대한 위상 천이 값을 변경하여 상기 널이 나타나는 위치를 변경하는 레이더 장치의 제어 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 대상체에 대한 정보를 획득하는 단계는 상기 반사 신호에 기초하여, 상기 널의 위치 변화 및 상기 대상체의 감지 여부에 따라 상기 대상체의 위치 정보를 획득하는 레이더 장치의 제어 방법.
  12. 차량에 구비된 감지 시스템에 있어서,
    상기 차량 주위를 감지하는 적어도 하나의 센서; 및
    제1 송신 신호와 제2 송신 신호에 의한 방사 패턴이 적어도 하나의 널을 포함하도록 소스 신호의 위상을 반전시킨 상기 제1 송신 신호를 송신하고, 위상 천이 값을 소정의 시간 간격으로 변경하여 상기 소스 신호의 위상을 천이시킨 상기 제2 송신 신호를 송신하고, 상기 제1 송신 신호와 상기 제2 송신 신호가 대상체에서 반사된 반사 신호를 수신하고, 상기 반사 신호에 기초하여, 상기 널의 위치 변화 및 상기 대상체의 감지 여부에 따라 상기 대상체의 위치 정보를 획득하는 레이더 장치;
    를 포함하되,
    상기 레이더 장치는 상기 적어도 하나의 센서에서 감지되는 영역을 제외한 영역에 대하여 상기 널이 나타나도록 상기 제2 송신 신호의 위상을 천이하는 것을 특징으로 하는 레이더 장치를 이용한 감지 시스템.
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