KR100401903B1 - 자동차레이더장치의신호처리방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자동차 레이더 장치용 신호 처리 방법에 관한 것이다. 상기 방법에 의해, 도로로부터 반사된 반향 신호를 평가함으로써 관찰 방향으로 교통 상황에 대한 더 많은 정보가 제공된다.
Description
자동차에서 레이더 장치는 오래 전부터 공지되어 있다. 공지된 레이더 장치에서 반향(echo) 신호는 특히 주행 방향에 존재하는 목표물, 예컨대 앞서 주행하는 차량 또는 장애물에 대한 간격 및 속도를 검출하기 위해 이용된다. 관찰 방향이 주행 방향에 대해 비스듬하거나 또는 가로인 다른 유형의 자동차 레이더 장치들은 도로의 가장자리를 검출하기 위해 사용된다.
US 4 053 026호에는 예를 들어, 위험 상황이 확인될 때마다 논리 회로에 의해 자동으로 브레이킹 과정이 시작되도록 구성된 자동차용 레이더 장치가 공지되어 있다.
간행물 "Spektrum der Wissenschaft[Science Spectrum], June 1990 Pages 25-34"에는 자동차내에 있는 레이더로 간격을 조절하는 방법이 공지되어 있다.
본 발명은 자동차 레이더 장치의 신호 처리 방법에 관한 것이다.
도 1은 다수의 차량이 제공된 상태를 보여주는 개략도이고,
도 2는 본 발명에 의해 얻어질 수 있는 한가지 교통 상황을 보여주는 개략도이며,
도 3은 다른 하나의 교통 상황을 보여주는 개략도이다.
본 발명의 목적은, 더 많은 교통 정보를 제공할 수 있는 자동차 레이더 장치용 신호 처리 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 자동차 레이더 장치의 신호 처리 방법으로서, 자동차 레이더 장치의 신호 처리 방법으로서, 상기 자동차의 주행 방향으로 레이더 신호를 방출하는 단계로서, 상기 레이더 신호는 도로 표면에서 반사되고 상기 도로 표면에 인접한 적어도 하나의 반사 목표물에서 반사되어 반향 신호를 야기하는 단계; 상기 반향 신호를 수신하는 단계; 및 상기 레이더 장치와 상기 도로 표면에 인접한 상기 반사 목표물 사이의 상기 도로 표면에서 우회되는 신호 경로에 대응하는 반향 신호를 평가하는(evaluating) 단계를 포함하며, 적어도 하나의 신호 방출이 상기 도로 표면으로 선택적으로 수행되거나, 적어도 하나의 신호 수신이 상기 도로 표면으로부터 선택적으로 수행되는 자동차 레이더 장치의 신호 처리 방법을 제공한다. 종속항들은 본 발명의 바람직한 실시예 및 개선예에 관한 것이다.
본 발명은 특히, 교통 흐름(앞서 주행하는 차량간의 간격, 제동 또는 가속에 의한 변속, 속도)을 사전에 체킹하고 앞서 주행하는 차량들, 도로 가장자리 및 장애물들을 분류하는데 바람직하게 이용된다.
벽, 바닥 등에서의 반사에 의해 신호 경로들이 우회하게(diverted) 된다는 단점이 있거나 혼란을 일으키는 것으로 언급된 전술한 종래 기술에서와는 달리, 본 발명에서는 상기와 같은 신호 우회(diversion)가 의미있고 바람직한 것으로 평가된다.
본 발명은 도면을 참조한 실시예에 의해 하기에 자세히 설명된다.
도 1에 도시된 상태에서는 자동차(K0, K1, K2)가 간격을 두고 앞·뒤로 주행하는 상황이 가정되어 있다. 자동차(K0)에는, 모니터링 영역이 주행 방향으로 배치되어 있고 수평선에 대해(방위각으로) 도 2에 도시된 바와 같이 예컨대 30°의 입체각(WA)을 형성하는 레이더 장치(R)가 장착되어 있다. 본 발명에 따르면, 모니터링 영역의 수직 연장을 위해서는 송·수신 장치가 또한 도로의 방향을 충분히 보여주는 것이 중요하다. 다수의 양방향 신호 경로는 도면에서 빔 라인(A, B, C, D, E)으로 표시되어 있다.
신호 경로(A)는 간격 경보 레이더에 기본적이고 전형적인 파형을 나타낸다. 상기 신호 경로로부터 얻어지는 반향 신호는 레이더 장치(R)로부터 목표 차량(K1)에 이르는 간격(lA)에 상응하는 전파 시간을 의미한다. 신호 전파 경로는 2lA이다.
도로(F) 방향으로 향해 있는 빔 경로(B, C, D 및 E)에 따른 신호 경로에 대해서는, 일반성의 제한 없이 레이더 장치와 반사하는 목표물 사이에 있는 평평한 도로(F)에서 이루어지는 기본적인 반사 우회가 가정되어 있다.
빔(B)은 차량(K0) 바로 앞에서 주행하는 차량(K1)의 후미에 도달될 뿐만 아니라 도로에도 도달되어, 반사에 의해 차량(K1) 하부에서 위로 향하면서 차량(K1)을 통과하여 거리(lB)만큼 레이더 장치로부터 차량(K2)의 저면까지 도달된다. 그곳에서 반사된 반향 신호는 동일 경로(B)상에서 반대 전파 방향으로 레이더 장치(R)로 되돌아올 수 있다. 경로(C)상의 신호도 동일한 방식으로 차량(K2)의 후미에 도달되었다가 되돌아간다.
경로(D 및 E)상의 신호는 이미 차량(K1)의 저면에서 부분적으로 반사된다.
무시할만한 에러를 포함하는 우회된 신호 경로(B, C, D, E)상의 신호 전파 길이는 평평한 입사각 때문에 간격 척도(l)에 따른 수평 거리와 같게 될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 레이더 장치에서는 목표 간격(lA)과 일치하는, 레이더의 한 주기 내의 가장 짧은 전파 시간을 갖는 경로(A)의 신호 후에 더 긴 전파 시간을 갖는 반향 신호가 수신 및 평가된다. 이 때, 중간값을 포함하는 신호 경로 A로부터 신호 경로 E 및 D를 통해 차량(K1) 하부로부터의 반사가 이루어지는 (lA+ P1)까지 연속적으로 증가하는 목표 거리가 나타난다. 그에 비해 차량(K1) 하부에 밀착하여 통과하는 신호 경로(C)는 전파 시간에서 분명한 점프를 나타내며, 차량(K2)에서 반사가 일어날 때까지 연속적으로 증가하는 목표 거리를 갖는 섹션을 재차 시작한다. 실선으로 표시된 신호 경로 외에 다중으로 반사되는 신호 경로도 또한 중요하다. 다중으로 반사되는 신호 경로는, 레이더 장치(R)로부터 경로(D)상에서 도로로 그리고 차량(K1)의 하부로 이어지는 신호 경로를 가리킨다. 차량 하부에서 출력의 일부분은 레이더 장치로 재반사되고, 다른 부분은 신호 경로(D')상에서 재차 도로(F)로 그리고 그곳에서 차량(K2)으로 반사된다. 따라서 신호 경로(D + D')는차량(K2)의 반향 신호에 기여한다. 다른 다중의 반사들도 가능하다. 상기 신호 경로는 전파 경로와 도로 사이의 저각도 때문에 상세한 평가에 있어서는 개별적으로 덜 중요하게 된다.
도 2는 도 1에 따른 상황에 대한 목표물 정보를 레이더 타입의 방위/거리로 도시한 도면이다. 도면에서는 각각의 각도 세그먼트(dw)마다 예를 들어 ≤1°의 방위 각도 분해능(resolution) 및 dl≤1m의 거리 분해능이 가정되어 있다. 고도의 분해능은 본 발명의 기능에 별로 중요하지 않기 때문에 경우에 따라서는 축소될 수 있다(예컨대 3°). 각도 분해능을 증가시키는 것도 가능하기는 하지만, 본 발명의 기본적인 기능을 위해서 반드시 필요한 것은 아니다.
목표물 정보는 표면(FK1, FK2)을 형성하는데, 상기 표면의 외부 윤곽은 대체로 앞서 주행하는 차량(K1 및 K2)의 하부면과 일치하고, 그 위치에서 레이더 장치(R)로부터 차량까지의 간격과 일치한다.
따라서, 본 발명에 따른 반향 신호의 평가에 의해, 상기 표면 파라미터, 특히 차량 길이가 결정 및/또는 연속하는 차량들간의 상호거리가 앞서 주행하는 차량들과의 사이의 갭으로부터 결정될 수 있다. 이것은 또한, 예를 들어 더 긴 전파 시간을 갖는 신호가 하나의 차량으로부터 유래하는지 또는 다른 하나의 목표물로부터 유래하는지를 구분할 수 있게 한다. 예컨대 길이, 폭, 형태, 상호 표면 간격과 같은 표면 파라미터들로부터 차량 타입에 따른 목표물 분류, 특히 오토바이, 개인 승용차 및 상이한 크기의 상용차 및/또는 트레일러가 있는 그리고 트레일러가 없는 차량에 따른 구별이 이루어질 수 있다. 상기 평가은 다만 차량 길이에만 근거를둘 수도 있고 또는 이미지 분석 방법에 따른 표면 평가을 포함할 수도 있다. 본 발명에 응용하기에 적합한 이미지 분석 방법 및 목표물 분류 방법의 원리는 예를들어, Varga & Radford, "자동차 모델 분류", pp2369-2372, 1991에 공지되어 있기 때문에 본 명세서에서는 이에 대해 더 이상 상세히 언급하지 않았다. 앞서 주행하는 차량들 사이의 간격의 변화로부터 제동 상태 또는 가속 상태에 대한 정보가 도출될 수 있다. 반향 신호의 도플러(Doppler) 평가에 의해 앞서 주행하는 차량들의 속도를 부가적으로 측정할 수 있다. 상기 도플러 분석 방법은 예를들어 GB 2076610 A에 이미 공지된 것으로 이에 대해 상세히 언급하지는 않는다. 도플러 분석 방법은 입사된 투과 신호와 반사된 신호 사이의 주파수 차를 이용한다. 상기 도플러 분석으로부터 목표물 반사들간의 상호 관련성에 대한 정보들도 또한 도출될 수 있다.
도 3은 트레일러를 갖추고 앞서 주행하는 상용차의 상태를 나타내는, 목표 표면(FL, FLA)을 갖는 방위-거리 도면이다.
본 발명은 소위 호송 차량에 특히 바람직하다. 앞서 주행하는 차량들의 상호 간격 및 상기 차량들의 시간에 따른 변화로부터, 특히 안전면에서 독특한 주행 특성을 얻을 수 있는 가능성도 또한 바람직하다.
레이더 장치의 수직 방향으로의 각도 해체는 가능하지만, 전술한 바와 같이 평가이 반드시 필요하지는 않다. 수직 각도 식별에 의해 도로에서의 신호 반사가 부가적으로 인식됨으로써, 직접 관찰된 목표물과 도로 반사에 의해 관찰된 목표물의 구별이 지지될 수 있다.
본 발명에 사용하기에 적합한 레이더 장치는 예를들어 미국특허 제5,612,699호 및 제5,657,021호 공보의 각각 우선권 기초가 된 출원 JP 7-020797 및 CA 2127160호, 영국 특허공개공보 제2076610호 등에 공지되어 있다. 위 일본 및 캐나다 공보들에는 도로 교통에서 목적지 검출 및 목적지 인식을 위해 차량에 설치된 레이더 시스템이 개시되어 있다. 특히, 통상의 간격 경보 레이더 장치도 저렴한 개조 비용으로 개장(改裝)될 수 있다. 상기 레이더 장치는 바람직하게 펄스 레이더 장치로서 또는 특히 반향 신호의 도플러 처리 능력을 갖춘 FMCW-레이더 장치로서 실현된다. 공지된 장치에 비해 상기 레이더 장치에서 중요한 점은, 상기 레이더 장치의 수신 장치는 레이더의 한 주기 내의 최단 반향 전파 시간을 갖는 반향 신호뿐만 아니라 그 후에 도달되는 반향 신호를 수신 및 평가한다는 점과, 안테나 장치가 도로로 향해 있는 신호 전파 경로를 함께 포함하고 있다는 점이다. 도로로 향해 있는 신호 경로는 수평선으로부터 특히 0 내지 10°의 각도 범위내에 놓여야 한다. 고도적으로 체킹된 전체 입체각 범위는 바람직하게 수평선에 대해서 예를 들어 +10 내지 -10°로 뻗는다. 분해능은 바람직하게 <1m이다. 도로(F) 위에 설치되는 레이더 장치(R)의 높이는 <1m인 것이 바람직하다. 평가은 디지털 신호 처리 수단에 의해 전술된 실시예를 토대로 하여 예를들어 위에서 언급된 Varga & Radford의 "자동차 모델 분류" 방법을 참조하여 당업자에 의해서 가능하며, 특히 주변 구성 부품을 갖춘 프로그램가능 프로세서를 사용함으로써 가능하다.
Claims (10)
- 자동차 레이더 장치의 신호 처리 방법으로서,상기 자동차의 주행 방향으로 레이더 신호를 방출하는 단계로서, 상기 레이더 신호는 적어도 한 번 도로 표면에서 반사되고 상기 도로 표면에 인접한 반사 목표물에서 반사되는 반향 신호를 야기하는 단계;상기 반향 신호를 수신하는 단계; 및상기 레이더 장치와 상기 도로 표면에 인접한 상기 반사 목표물 사이의 상기 도로 표면에서 우회되는 신호 경로에 대응하는 반향 신호를 평가하는(evaluating) 단계를 포함하며,적어도 하나의 신호 방출이 상기 도로 표면으로 선택적으로 수행되거나,적어도 하나의 신호 수신이 상기 도로 표면으로부터 선택적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 자동차 레이더 장치의 신호 처리 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 도로 방향을 둘러싸는 입체각 범위내에서 최단 전파 시간을 갖는 반향 신호보다 더 긴 전파 시간을 갖는 반향 신호도 또한 평가하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 반향 신호를 적어도 하나의 차량 종류로 분류하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 2항에 있어서, 상기 반향 신호를 적어도 하나의 차량 종류로 분류하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 3항에 있어서, 상기 반향 신호를 이미지 분석하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 4항에 있어서, 상기 반향 신호를 이미지 분석하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 차량의 길이 및 차량의 표면중 적어도 하나를 분류 특성으로서 평가하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 도로상에서의 차량의 지향 상태를 탐지하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 관찰 방향에 있는 차량들 사이의 간격 및 상기 차량들의 속도중 적어도 하나를 검출하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 도로 표면에서 반사되는 신호 경로로부터 얻어지는 반향 신호를 평가하기 위한 관찰 영역을 방위 절단각 및 고도 절단각중 적어도 하나까지 주행 방향으로 감소시키는 것을 특징으로 하는 방법.
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