KR100696100B1 - 레이더를 이용한 차선구분신호 발생 장치, 차선구분신호발생 방법, 수신 신호의 차선구분장치 및 차선구분방법 - Google Patents

레이더를 이용한 차선구분신호 발생 장치, 차선구분신호발생 방법, 수신 신호의 차선구분장치 및 차선구분방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차로에 대한 레이더 검지시 도로로부터 반사된 신호를 각 차선별로 구분하기 위한 차선구분신호를 발생하는 차선구분신호 발생장치, 차선구분신호 발생 방법, 도로로부터 반사된 신호를 각 차선별로 구분하는 수신신호의 차선구분장치 및 차선구분방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 차선구분신호를 발생할 때, 도로 환경에 대한 소정 파라미터를 기초로 도로의 차선 폭에 해당하는 해상도 계수를 산출하여, 소정의 주파수 신호와 상기 해상도 계수를 기초로 차선구분신호인 M-SEQ 신호 생성을 위한 M-SEQ 동기화 주파수를 생성하고, 상기 M-SEQ 동기화 주파수를 기초로 상기 M-SEQ신호를 발생한다. 또, 도로로부터 반사된 신호를 각 차선별로 구분할 때, 도로 환경에 대한 소정 파라미터에 기초하여 산출된 도로 차선폭에 해당하는 해상도 계수를 기초로 생성된 M-SEQ신호의 기준신호인 M-REF신호를 생성하고, 수신신호를 상기 M-REF신호와 비교하여 각 차선별로 구분한다. 따라서, 실제 도로의 다양한 차선 폭에 해당하는 레이더 해상도를 갖는 차선구분신호를 정확하게 생성할 수 있고, 갓길이나 중앙 분리대의 존재 여부와 그 폭 또는 차선의 다양한 폭에 관계없이 정확하게 차선을 구분할 수 있도록 차선구분신호를 도로에 일치시킬 수 있다. 그리고 수신된 신호를 각 차선별로 정확히 구분할 수 있으므로, 다차로 상의 교통흐름을 보다 효과적으로 제어할 수 있다

Description

레이더를 이용한 차선구분신호 발생 장치, 차선구분신호 발생 방법, 수신 신호의 차선구분장치 및 차선구분방법{APPARATUS AND METHOD FOR GENERATING IDENTIFICATION SIGNAL OF TRAFFIC LANE USING RADAR, APPARATUS AND METHOD FOR TRAFFIC LANE IDENTIFICATION OF RECEIVED SIGNAL USING RADAR}
도 1은 다차로 레이더 검지 시스템의 차량 검지에 대한 전체 개념도이다.
도 2은 다차로 레이더 검지 시스템의 전체 구성도이다.
도 3는 본 발명의 실시예에 따른 차선구분신호 발생장치의 전체 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 왕복 4차선인 경우, 차선구분신호와 도로의 차선을 정합화하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 차선구분신호와 도로의 차선을 정합화하는 방법에 대한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 수신신호 차선구분장치의 전체 구성도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 수신된 신호의 차선을 구분하기 위한 각 차선과 상관기의 모습을 설명한 그림이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 수신신호의 차선을 구분하는 방법에 대한 흐름도이다.
본 발명은 차선구분신호 발생 장치, 차선구분신호 발생 방법, 차선구분장치 및 차선구분방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차로에 대한 레이더 검지시 도로로부터 반사된 신호를 각 차선별로 구분하기 위한 차선구분신호를 발생하는 차선구분신호 발생장치, 차선구분신호 발생 방법, 도로로부터 반사된 신호를 각 차선별로 구분하는 수신신호의 차선구분장치 및 차선구분방법에 관한 것이다.
일반적으로 도로 교통 정보 시스템은 실시간으로 교통관리를 수행하기 위해 교차로나 고속도로 등 각종 도로에 관한 정보 데이타를 수집하여 교통 상황실로 집중한 후, 신호등의 통제를 통해 교통 체증을 해소하거나 일반인에게 교통 정보를 제공하기 위한 시스템이다.
이 때, 도로 교통 정보 시스템은 도로 상의 차량을 감지하기 위해 다양한 센서들을 사용하는데, 예를 들면, 도로상을 주행하는 차량의 속도를 얻기 위한 차량 감지수단으로 유도루프(ILD : Inductive Loop Detector), 비디오 센서(Video Sensor), 어쿠스틱 센서(Acoustic Sensor) 및 레이더 센서(Radar Sensor)등이 있다.
유도루프 방식은 도로 내에 파묻혀있거나 도로를 가로지르는 하나 또는 수개의 와이어 루프로 이루어져 있고, 그 끝은 감지기(오실레이터)와 연결되어 있는 것으로써, 차량이 와이어 루프 위를 지날 때 감지기의 인덕턴스가 변화하는 것으로 차량을 감지하는 것이 된다.
그러나, 유도루프(ILD) 방식은 루프코일이 설치된 노면으로 대형차등이 주행하다 보면 노면에 변형을 가져와 루프코일이 파손되는 경우가 있고, 증가하는 교통량에 의해 변형되거나 절단되어 고장이 종종 발생하는 문제점이 있다. 더욱이, 교차로 등에서 차량이 대기 행렬을 측정하기 위해 유도루프(ILD) 방식을 적용할 경우에는 감지영역이 넓어 다수의 루프코일을 설치해야 하므로 설치작업도 번거롭고 유지보수도 어려운 문제점이 있다.
또, 비디오 센서를 이용한 방식은 영상카메라를 이용하여 차량을 인식하는 방법으로서, 눈 혹은 비가 올 때나 어두울 때 차량을 정확하게 인식하지 못하는 단점이 있으며, 또한 1대의 영상카메라로는 왕복 차선을 모두 감지하지 못하는 문제점이 있다.
그리고, 어쿠스틱 센서를 이용한 방식의 경우, 차량에서 발생하는 음파를 사용하여 차량을 인식하는 기술로서, 음파의 구분 및 정확도가 떨어져 거의 사용하지 못하고 있다.
또한 레이더 센서를 활용한 기술은 레이더 신호를 발생하여, 도로에서 수신된 도플러 주파수(Doppler Frequency) 신호를 이용해 차량을 인식하는 기술이다. 이 때 종래에는 확률분포함수(Probability Density Function : PDF)를 이용하여 도로의 각 차선을 구분하였다. 즉, 각 차선위에 차량이 레이더의 검지영역을 통과할 때, 수신된 신호 세기(Amplitude)의 분포를 확률적으로 분석하여 최대 신호가 가장 밀집되어 있는 지점을 각 차선의 중앙으로 정하는 방식으로 차선을 구분하였다.
그러나, 좁은 검지 영역내에서 많은 양의 데이타가 다양한 속도를 가지고 움 직이는 도로와 같은 환경에서는 수신된 신호의 세기는 차량의 종류, 속도 및 차체의 크기와 주위의 클러터(CLUTTER)에 의해 많은 영향을 받기 때문에 차선의 구분이 명확하지 않을 가능성이 있었다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 레이더 검지 시스템에서 차선구분신호가 도로의 각 차선에 정확하게 일치되도록 하는데 있다.
또, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 차량으로부터 수신된 신호의 차선을 명확하게 구분하여, 다차로 상의 교통흐름에 대해 보다 정확한 교통 정보를 추출할 수 있도록 하는데 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 차선구분신호 발생 장치는, 차로에 대한 레이더 검지시 도로로부터 반사된 신호를 각 차선별로 구분하기 위한 차선구분신호를 발생하는 차선구분신호 발생장치로서, 도로 환경에 대한 소정 파라미터를 기초로 도로의 차선 폭에 해당하는 해상도 계수를 산출하는 신호처리부; 소정의 주파수 신호 및 상기 신호처리부로부터 제공된 해상도 계수를 기초로 이진 코드로 형성된 차선구분신호인 M-SEQ 신호 생성을 위한 M-SEQ 동기화 주파수를 생성하는 레이더클록발생부; 및 상기 M-SEQ 동기화 주파수를 기초로 상기 M-SEQ신호를 발생하는 M-SEQ발생부를 포함한다.
한편, 상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 차선구분신호 발생 방법은, 차로에 대한 레이더 검지시 도로로부터 반사된 신호를 차선별로 구분하기 위한 차선구분신호 발생방법으로서, a) 도로 환경에 대한 소정 파라미터를 기초로 도로의 차선 폭에 해당하는 해상도 계수를 산출하는 단계; b) 소정의 주파수 신호와 상기 해상도 계수를 기초로 차선구분신호인 M-SEQ 신호 생성을 위한 M-SEQ 동기화 주파수를 생성하는 단계; 및 c) 상기 M-SEQ 동기화 주파수를 기초로 상기 M-SEQ신호를 발생하는 단계를 포함한다.
그리고, 상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 수신 신호의 차선구분장치는, 도로로부터 반사된 신호를 각 차선별로 구분하는 수신신호의 차선구분장치로서, 수신된 신호를 차선별로 구분하기 위해, 도로 환경에 대한 소정 파라미터에 기초하여 산출된 도로 차선폭에 해당하는 해상도 계수를 기초로 생성된 M-SEQ신호와 동일한 이진 코드로 이루어진 M-SEQ신호의 기준신호인 M-REF신호를 생성하는 M-SEQ발생부; 및 수신신호의 M-SEQ 코드를 상기 M-REF신호의 코드와 비교하여 각 차선별로 구분하는 상관기를 포함한다.
또, 상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 수신신호의 차선 구분 방법은, 도로로부터 반사된 신호를 각 차선별로 구분하는 수신신호 차선구분방법으로서, a) 도로 환경에 대한 소정 파라미터에 기초하여 산출된 도로 차선폭에 해당하는 해상도 계수를 기초로 생성된 M-SEQ신호의 기준신호인 M-REF신호를 생성하는 단계; 및 b) 수신신호의 코드를 상기 M-REF신호의 코드와 비교하여 각 차선별로 구분하는 단계를 포함한다.
이하 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 차선구분신호 발생장치, 차선구분신호 발생 방법, 수신신호의 차선 구분 장치 및 수신신호의 차선 구분 방법을 상세 히 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 다차로 레이더 검지 시스템에서는 차량의 이동에 따르는 전자파의 도플러(Doppler)효과를 검출하여 그 이동속도를 관측하기 위해 통상적으로 도플러 레이더라고 부르는 연속파(Continuous Wave) 레이더를 사용하며, 순수한 사인파만으로는 측거 능력이 없는 점을 감안하여 반복하여 위상변조를 가해 신호의 정보량을 늘리고 거리도 측정할 수 있도록 이진위상편이변조(Binary Phase Shift Keying : 이하, 간단히 'BPSK'라 한다) 연속파 레이더를 사용하고 있다.
이 때, 다차로 레이더 검지 시스템은 도로변 상의 지지대(10)나 기존의 구조물을 이용하여 설치된 하나의 레이더 검지기(20)을 이용하여 다차로(120)상의 각 차선을 주행하거나 다차로(120)상의 각 차선에 정지해 있는 차량(100)을 검지하여 교통정보를 추출하는 개념으로 구성된다.
보다 상세하게 레이더 검지기(20)가 도로변 상에 설치된 지지대(10)에 레이더가 검지영역을 지향하도록 지지대(10)의 암에 설치되어 다차로(120)를 주행하거나 정지해 있는 차량행렬의 길이와 차로의 교통량, 점유율, 속도 등의 교통 정보를 추출한다.
레이더 검지기(20)는 검지구간의 차량을 향해 극초단파의 무선신호를 이진코드로 구성된 M-SEQ와 BPSK 변조를 하여 송출하고, 차량(100)으로부터 반사되어 오는 신호를 수신하여 통과하는 차량의 속도와 정차 및 서행하는 차량행렬의 길이를 측정하고, 설치차로의 교통량, 점유율등을 계측하여 교통흐름을 제어할 수 있도록 정보를 제공한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 다차로 레이더 검지 시스템은, 극초단파의 국부발진신호를 발생하는 국부발진부(310), 신호처리기로부터 입력된 송신신호를 국부발진부(310)에서 발생된 국부발진신호로 변조하여 송신안테나를 통해 검지영역으로 송출하는 송신기(320), 수신안테나를 통해 수신된 극초단파신호에서 수신신호를 복조하는 수신기(330), 이진코드로 구성되어 차선구분신호 및 정보 취득의 단위로 기능하는 M-SEQ 신호를 발생하는 M-SEQ 발생기(404), 수신된 신호의 코드를 비교하여 차선별로 구분하는 상관기(412), 상관기(412)에서 각 차선별로 구분된 신호를 가지고 교통정보를 추출하는 교통 정보 추출기(416) 및 시스템을 제어하는 마이크로 프로세서(402)를 포함한다.
이 때, 국부발진부는 소정 주파수(예컨대 9.64GHz)의 극초단파를 발진하는 발진기(311), 발진기(311)의 출력을 분배하는 분배기(312), 분배된 일 발진신호를 분주하는 분주기(313), 분주된 신호를 증폭하는 증폭기(314), 분배된 타 발진신호를 증폭하는 증폭기(315), 증폭된 발진신호를 체배하는 체배기(316) 및 체배기(316)의 출력을 필터링하는 대역통과필터(317)를 포함한다.
또, 신호처리기(224)는 전체동작을 제어하기 위한 마이크로프로세서(402), M-SEQ 발생기(404), 아날로그 수신신호를 디지털로 변환하기 위한 제1 및 제2 아날로그 디지털 변화기(410-1, 410-2), 아날로그-디지털 변환기(410-1, 410-2)로부터 수신된 디지털 데이터의 코드를 각 차선별 시간 딜레이를 가진 M-SEQ 발생기(404)의 기준신호인 M-REF신호의 코드와 비교하는 상관기(412), 상관기의 출력을 필터링하는 필터(414) 및 필터링된 수신신호에서 교통정보를 추출하는 교통정보 추출기 (416)로 구성된다.
다음, 송신기(320)는 신호처리기(224)로부터 입력된 송신 신호부호를 증폭하는 증폭기(321), 증폭된 신호부호를 제1 국부발진신호와 변조하는 변조기(322), 변조된 신호를 일정레벨 이하로 증폭하는 증폭기(323), 증폭된 변조신호를 다시 제2 국부발진신호와 믹싱하는 믹서(324) 및 믹서(324)의 출력을 증폭하여 안테나(TX ANT)를 통해 송출하는 고출력 증폭기(325, 326)를 포함한다.
그리고, 수신기(330)는 안테나 (RX ANT)를 통해 수신된 극초단파신호를 증폭하는 저잡음 증폭기(331, 332), 증폭된 극초단파 수신신호를 제2 국부발진신호와 믹싱하여 수신 중간주파신호를 출력하는 믹서(333), 수신 중간주파신호를 동기위상 검출하여 수신 베이스밴드신호로 복조하는 동기위상검출기(334) 및 동기위상검출기(334)의 출력을 증폭하는 증폭기(335)를 포함한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차선구분신호 발생 장치는 크게 디지털 신호 처리를 위한 소정의 주파수 신호, 예를 들어 40MHz의 주파수 신호를 발생시키는 발진기(406), 다차로 도로의 적응화 작업에 의해 셋팅된 각종 파라미터에 의해 각 차선 폭에 해당하는 해당도 계수를 산출하는 신호 처리부(405), 발진기(406)에서 발생된 주파수 신호를 더 높은 주파수를 갖는 신호, 예를 들어 100MHz 또는 300MHz의 신호로 체배한 후에 이를 신호 처리부(405)에서 제공하는 해상도 계수(Resolution Coefficient)와 함께 연산하여 M-SEQ 동기화주파수를 생성하는 연산부(408b)와 내부 디지털 회로 등에 필요한 클럭 주파수 등을 생성하는 기타 동기화 주파수 생성부(408c), 프랙셔널 딜레이(Fractional Delay, 이하 F/ 딜레이라고도 한다) 설정부(408d)를 갖는 레이더클록 발생부(408), 레이더클록 발생부(408)에서 제공하는 M-SEQ 동기화주파수에 의해 M-SEQ 신호를 생성하는 M-SEQ발생기(504a)와 후술하는 인티져 딜레이(Integer Delay, 이하 I/딜레이라고도 한다)설정부(504b)를 포함하는 M-SEQ 발생부(504)를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 M-SEQ발생기(504a)는 도로정보를 차선별로 수집하기 위해 M-Sequence를 사용하여, 차선의 폭 만큼의 해상도를 갖는 신호를 생성해내고, 도 2에 도시된 M-SEQ발생기(404)일 수도 있다.
차선구분신호인 M-SEQ(M-Sequence) 신호는 2진코드랜덤신호 중에서 Huffman에 의해 고안된 신호로서 의사랜덤신호의 일종이므로, 랜덤 성질을 만족하고 그 자기상관함수(Auto-correlation ,Function)가 백색잡음(White Noise)에 가깝기 때문에 입력신호와 수신신호 사이의 상관 계산이 간단하다는 이점이 있다.
보다 구체적으로 M-SEQ신호는 특정 개수의 코드(엘리먼트, Element)를 가진 랜덤한 이진신호로서 1개의 엘리먼트는 한 차선폭에 해당하는 해상도(Resolution)를 가지고 있으며, 도로의 차선폭에 따라 가변될 수 있다. 이 때, 해상도란 다차로 레이더 검지기가 정보를 취득하는 단위를 말한다.
한편, 도로는 각 도로마다 중앙분리대의 존재 여부나 그 폭이 다르며, 다차로 레이더 검지 시스템으로부터 첫번째 차선까지의 거리가 다르다. 따라서 이에 따라 다차로 레이더 검지 시스템의 설치 각도, 설치 높이, 첫번째 차선까지의 거리, 도로의 폭, 차선의 수 및 중앙분리대의 너비 등에 해당하는 파라미터
값들을 셋팅하여 다차로 레이더 검지 시스템이 정확히 도로의 환경을 인식 하는
하는 작업이 요구되는데, 이를 적응화(Adaptation)작업이라고 한다.
이 적응화작업 중 하나로, 도로에서 수신된 레이더 신호를 각 차선에 맞게 정확하게 인식할 수 있도록 정확한 도로의 환경에 해당하는 파라미터 값들을 통해 구한 해상도 계수를 통해 특정 주파수의 M-SEQ신호를 생성한다.
즉, 신호 처리부(405)는 적응화 과정을 거쳐 얻어진 파라미터 중에서 도로의 폭의 값, 레이더 검지기로부터 중앙분리대 이전의 첫 차선까지의 거리에 대한 값 및 중앙분리대 이후의 첫 차선까지의 거리에 대한 값을 전달받아 아래의 수학식 1을 사용하여 해당하는 해상도 계수(Resolution Coefficient)를 산출한다.
K=2*F*L/C
상기 수학식 1에서, K는 해상도 계수(Resolution Coefficient), C는 빛의 속도, F는 레이더클록 동기화 주파수, L은 적응화 작업시 얻은 차선의 폭을 나타낸다.
레이더클록 생성부(408)의 연산부(408b)는 신호 처리부(405)에서 산출된 해상도 계수를 PLL 체배기(408a)에서 체배된 주파수 신호와 함께 연산하여 M-SEQ 동기화주파수를 생성한 후에 M-SEQ 발생부(504)에 구비된 M-SEQ 발생기(504a)에 전달하여 이진코드로 구성된 M-SEQ신호를 발생시키는데, 이러한 M-SEQ 발생기(504a) 내부에는 소정 개수, 예를 들어 12개의 시프트 레지스터와 이들로부터의 출력을 XOR 연산하는 XOR 회로를 포함하고 있어서 M-SEQ 동기화주파수에 의해 다양한 수의 코 드 및 다양한 넓이의 차선폭에 해당하는 레이더 해상도를 갖는 M-SEQ 신호, 즉, 차선구분신호를 발생한다.
예를 들어, 한 차선의 폭이 3m라고 가정하면, 이를 상기 수학식 1에서 구한 K값을 이용하여 주파수로 환산하면 50MHz의 주파수에 해당되고, 50MHz는 주기의 역수이므로, 시간으로 환산하면 20ns가 된다. 즉 한 차선간의 시간 딜레이는 20ns가 되고 이는 M-SEQ 신호의 하나의 엘리먼트(펄스)에 해당되므로, M-Sequence의 엘리먼트 또한 20ns의 시간 폭을 갖게 된다.
이 때 도 4에 도시된 바와 같이, 예를 들어 실제의 차선이 왕복 4차선인 경우, 즉 각각의 차선의 폭이 3m이고 레이더 검지기(20)의 설치 위치로부터 첫 차선 이전에 소정의 폭으로 5m의 갓 길이 존재하고 도로의 중앙에 1m의 중앙 분리대가 존재하는 경우 레이더 검지기로부터 첫 차선까지에 갓길만큼의 거리가 발생하게 된다.
따라서, M-SEQ 발생부(504)의 I/딜레이 설정부(504b)는 차선의 폭 단위의 딜레이 정보를 포함하고, 레이더 클록부 발생부(408)에 포함된 F/딜레이 설정부(408d)는 이보다 작은 폭, 예를 들어 0.25m단위의 딜레이 정보를 포함하여, M-SEQ신호와 첫차선의 시작점을 정확하게 맞추게 된다.
보다 구체적으로, I/딜레이는 도로의 파라미터를 세팅할 때 측정한 도로의 폭에 해당하는 딜레이로, M-SEQ 신호의 한 엘리먼트 폭(펄스폭)과도 같고(상기 예에서는 20ns : 3m), F/딜레이는 I/딜레이만으로 도로의 차선을 레이더 검지기 신호와 일치시키기 어려우므로, I/딜레이를 세부적으로 쪼갠 딜레이에 해당한다(상기 예에서 1.7ns : 0.25m)
따라서, 먼저 I/딜레이 설정부(504b)에 의해 I/딜레이 신호를 주어 M-SEQ신호 클록의 첫 시작점과 첫 차선을 근접하게 맞춘후 다시 F/딜레이 설정부(408d)를 통해 F/딜레이를 0.25m 단위로 조정하여 M-SEQ신호와 첫차선의 시작점을 정확하게 맞춘다. 마찬가지 방법으로 중앙분리대 이후에 대해서도, F/딜레이 설정부(408d)에 의해 F/딜레이를 0.25m 단위로 조정하여 M-SEQ신호와 중앙분리대 이후의 첫 차선의 시작점을 정확하게 맞춘다.
즉, 검지기로부터 중앙분리대 이전의 첫 차선까지의 거리와 검지기로부터 중앙분리대 이후의 첫 차선까지의 거리를 측정해서 I/딜레이와 F/딜레이를 각각 계산하여, I/딜레이와 F/딜레이를 중앙분리대 이전과 이후의 도로에 각각 적용한다.
이하 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 차선구분신호 발생방법을 설명한다.
우선, 도로 적응화 작업을 거쳐 얻어진 데이타로부터 차선의 폭, 다차로 레이더 검지기의 설치 위치로부터 첫 차선까지의 거리 및 중앙 분리대의 폭 파라미터를 셋팅한다(S10).
다음, 차선폭에 대한 해상도 계수(K), 다차로 레이더 검지기로부터 첫 차선까지의 거리 및 중앙 분리대의 폭에 대한 계수를 산출하고(S12), PLL 체배기(408a)의 주파수 신호와 해상도 계수를 함께 연산하여 M-SEQ 동기화 주파수를 생성한다(S14).
그리고, 단계(S12)에서 산출된 첫 차선까지의 거리 및 중앙 분리대의 폭에 대한 계수에 의해 I/딜레이를 결정하고(S16), 다시 첫 차선까지의 거리 및 중앙 분리대의 폭에 대한 계수에 의해 F/딜레이를 결정하게 된다(S18).
다음으로, 단계(S14)에서 생성된 M-SEQ 동기화주파수 신호에 의해 이진코드를 가진 차선구분신호인 M-SEQ신호를 생성한다(S20). 그리고, 단계(S16)에서 결정된 I/딜레이를 적용하여 M-SEQ 신호와 첫 차선을 근접하게 맞춘 후, 다시 단계(S18)에서 결정된 F/딜레이를 적용하여 M-SEQ 신호와 첫 차선을 정확하게 일치시킨다(S22). 그리고 마찬가지 방식으로 중앙분리대 이후의 첫 차선과 M-SEQ신호도 정확하게 일치시킨다.
다음, 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 수신 신호의 차선구분장치를 설명한다.
수신신호에 대한 차선 구분 장치는 크게 디지털 신호 처리를 위한 소정의 주파수 신호, 예를 들어 40MHz의 주파수 신호를 발생시키는 발진기(606), 다차로 도로의 적응화 작업에 의해 셋팅된 각종 파라미터에 의해 각 차선 폭에 해당하는 해상도 계수를 산출하는 신호 처리부(605), 발진기(606)에서 발생된 주파수 신호를 더 높은 주파수를 갖는 신호, 예를 들어 100MHz 또는 300MHz의 신호로 체배한 후에 이를 신호 처리부(605)에서 제공하는 해상도 계수(Resolution Coefficient)와 함께 연산하여 M-SEQ 동기화주파수를 생성하는 연산부(608b)와 내부 디지털 회로 등에 필요한 클럭 주파수 등을 생성하는 기타 동기화 주파수 생성부(608c)와 프랙셔널 딜레이(Fractional Delay, 이하 간단히 F/딜레이 라고도 한다)설정부(608d)를 갖는 레이더클록 발생부(608), 레이더클록 발생부(608)에서 제공하는 M-SEQ 동기화주파 수에 의해 이진코드로 이루어진 M-SEQ 신호를 생성하고 수신된 신호를 차선별로 구분하기 위해 M-SEQ신호와 동일한 이진코드로 구성된 M-SEQ의 기준신호인 M-REF를 생성하는 M-SEQ 발생기(604a)와 인티져 딜레이(Integer Delay, 이하 간단히 I/딜레이 라고도 한다)설정부(604b)를 포함하는 M-SEQ 발생부(604), 수신된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시켜주는 두 개의 ADC(610-1, 610-2) 및 ADC(610-1, 610-2)를 통해 변환된 수신신호의 M-SEQ 코드를 M-SEQ의 기준신호인 M-REF의 코드와 비교하여 각 차선별로 구분하는 상관기(612)를 포함할 수 있다.
이 때 M-REF 신호란 M-Sequence와 같은 코드를 가진 신호로서, 한 차선폭에 해당하는 딜레이시간(상기 예에서는 20ns)을 갖게 되므로, 각 차선에 해당하는 시간 딜레이를 계산할 수 있어 각 차선에서 수신된 신호의 코드와 시간 딜레이를 적용하여 비교하면, 이 신호가 몇 차선으로부터 수신된 신호인지 알 수 있게 하는 기준신호이다.
그리고, 상기 ADC(610-1, 610-2), M-SEQ 발생기(604a) 및 상관기(612)는 도 2의 ADC(410-1, 410-2), M-SEQ 발생기(404) 및 상관기(412)와 동일할 수도 있다.
또 수신신호 차선 구분장치는 도 3의 차선구분신호 발생장치에 ADC(610-1, 610-2) 및 상관기(612)가 결합하여 구성될 수도 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상관기(612)는 차선수와 동일한 수로서 본 실시예에서는 8개의 필터 뱅크로 구성되어 있어서(612-1.612-2,…, 612-8), 1개의 상관기는 1개의 신호를 처리한다. 각 상관기(612-1.612-2,…, 612-8)는 각각의 차선에 대해 발생된 M-SEQ신호에 대해 동일한 코드를 가지고 미리 저장된 시간 딜레이를 갖 는 레퍼런스 신호(M-REF 신호)가 저장되어 있다.
M-SEQ신호의 각 엘리먼트는 차선의 폭만큼 해상도를 갖고 있으므로, 각 차선에서 수신된 신호는 각 차선만큼의 시간적 딜레이를 갖는다.
따라서, 각각의 상관기(612-1, 612-2,…, 612-8)는 자기가 저장하고 있는 레퍼런스 신호(M-REF)와 수신된 신호의 시간 딜레이를 비교하여 코드가 일치하는 경우 자기 차선에 대해 수신된 신호로 인식한다. 이 때, 각각의 상관기(612-1, 612-2,…, 612-8)는 수신된 신호와 자신이 저장하고 있는 레퍼런스 신호의 시간 딜레이를 비교하여 코드가 일치하지 않는 경우 다른 차선에서 수신된 신호인 것으로 간주하여 신호처리를 하지 않는다.
이하 도 8을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 수신신호의 차선구분방법을 설명한다.
우선, M-SEQ 발생부(604)가 M-SEQ신호와 M-SEQ신호에 대한 M-REF신호를 생성하고, M-REF신호는 각각의 상관기(612-1, 612-2,…, 612-8)에 저장된다(S100).
다음, 단계(S100)에서 생성된 M-SEQ신호가 도로를 향해 송출되는데, 예를 들어 전술한 다차로 레이더 검지 시스템에서의 송신기(320)에 M-SEQ신호가 제공되고, 국부 발진부(310)에서 생성된 극초단파에 의해 변조된 후에 송신 안테나(TX ANT)를 통해 도로를 향해 송출될 수 있다(S102).
그리고, 도로로부터 M-SEQ신호에 대한 반사 신호를 수신하는데(S104), 수신기(330)등에 의해 수신 신호가 복조되고 1차 및 2차 ADC(610-1, 610-2)를 거쳐 디지털 신호로 변환된 후 각각의 상관기(612-1, 612-2,…, 612-8)로 입력될 수 있다 (S106). 이 때, ADC(610)는 디지털 변환된 신호를 특정한 하나의 상관기에 보내는 것이 아니라, 차선의 구분없이 모든 상관기(612-1, 612-2,…, 612-8)에 보낼 수 있다.
각각의 상관기(612-1, 612-2,…, 612-8)는 해당 차선 신호를 찾기 위해 수신된 신호와 단계(S100)에서 저장된 각 차선에 해당하는 딜레이를 가지고 있는 M-REF신호 사이의 각 차선에 해당하는 시간 딜레이를 가지고 코드가 일치하는지 판단한다(S108).
판단 결과 수신신호와 M-REF 신호의 코드가 일치하는 경우, 해당 차선에서 수신된 신호로 간주하게 된다(S110). 그리고, 두 신호의 코드가 일치하지 않는 경우, 다른 차선에서 수신된 신호로 간주하고, 이후의 신호처리 절차를 진행하지 않고 해당 신호를 무시한다(S112).
이상 설명한 바는 본 발명의 실시예에 불과한 것으로 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 당업자에게 자명한 사항에 있어서 다양한 변형 실시가 가능함은 물론이다. 본 발명의 권리범위는 후술할 특허청구범위 기재 사항 및 이와 균등 사항으로 인정되는 모든 기술적 구성을 포함할 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의한 차선구분신호 발생 장치 및 차선구분신호 발생방법에 따르면, 도로의 차선의 폭을 정확하게 감지할 수 있도록, 실제 도로의 다양한 넓이의 차선 폭에 해당하는 레이더 해상도를 갖는 차선구분신호를 정확하게 생성할 수 있다.
특히, 본 발명에 따르면, 실제 도로에서의 갓길이나 중앙 분리대의 존재 여부와 그 폭 또는 차선의 다양한 폭에 관계없이 각종 도로에 적용되어 정확하게 차선을 정확하게 구분할 수 있도록 차선구분신호를 도로에 일치시킬 수 있다.
또, 본 발명에 의한 수신신호의 차선구분장치 및 차선구분 방법에 따르면, 수신된 신호를 각 차선별로 정확히 구분할 수 있으므로, 다차로 상의 교통흐름을 보다 효과적으로 제어할 수 있다.

Claims (32)

  1. 차로에 대한 레이더 검지시 도로로부터 반사된 신호를 각 차선별로 구분하기 위한 차선구분신호를 발생하는 차선구분신호 발생장치에 있어서,
    도로 환경에 대한 소정 파라미터(첫번째 차선까지의 거리, 도로의 폭, 차선의 수, 중앙분리대 이후 첫차선까지의 거리 중 하나 이상을 포함)를 기초로 도로의 차선폭을 계산하여, 레이더 클록 동기화주파수 및 빛의 속도를 이용하여 도로의 차선 폭에 해당하는 해상도 계수를 산출하는 신호처리부;
    소정의 주파수 신호 및 상기 신호처리부로부터 제공된 해상도 계수를 연산하여 차선구분신호인 M-SEQ(M-Sequence) 신호 생성을 위한 M-SEQ 동기화 주파수를 생성하는 레이더클록발생부; 및
    상기 M-SEQ 동기화 주파수를 기초로,복수의 시프트 레지스터와의 연산을 통해 차선폭에 해당하는 해상도를 가진 엘리먼트를 복수로 포함하는 랜덤 이진신호로서 상기 M-SEQ신호를 발생하는 M-SEQ발생부를 포함하는 차선구분신호 발생장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 해상도 계수(K)는,
    K=2*F*L/C
    (C: 빛의 속도, F : 레이더 클록 동기화주파수, L: 차선의 폭)
    로부터 도출되는
    차선구분신호 발생장치.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 M-SEQ발생부는,
    차선구분신호 발생위치로부터 첫 차선까지의 거리 혹은 중앙분리대 이후의 첫 차선까지 거리에 기초한 딜레이 정보를 통해 첫차선의 시작점과 맞추어진 상기 M-SEQ신호를 발생하는
    차선구분신호 발생장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 M-SEQ발생부는,
    상기 M-SEQ 동기화주파수를 기초로 상기 M-SEQ 신호를 생성하는 M-SEQ발생기; 및
    차선의 폭 단위 딜레이 정보(I/딜레이 정보)를 포함하여 상기 M-SEQ 신호가 첫차선의 시작점에 맞추어지도록 하는 I/딜레이설정부
    를 포함하는 차선구분신호 발생장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 레이더클록 발생부는,
    차선 폭보다 미세한 단위의 딜레이 정보(F/딜레이 정보)를 포함하는 F/딜레이 설정부를 포함하고,
    상기 M-SEQ발생부는,
    상기 I/딜레이 정보 및 상기 F/딜레이 정보를 기초로 상기 M-SEQ 신호가 첫차선의 시작점에 맞추어지도록 하는
    차선구분신호 발생장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 레이더클록 발생부는,
    상기 발진기로부터 발생된 신호를 더 높은 주파수를 갖는 신호로 체배하는 PLL체배기; 및
    상기 PLL체배기로부터 제공받은 신호 및 상기 신호처리부로부터 제공받은 해상도 계수를 연산하여 M-SEQ 동기화 주파수를 생성하는 연산부;
    를 더 포함하는 차선구분신호 발생장치.
  8. 제1항에 있어서,
    소정의 주파수 신호를 공급하는 발진기
    를 더 포함하는 차선구분신호 발생장치.
  9. 차로에 대한 레이더 검지시 도로로부터 반사된 신호를 차선별로 구분하기 위한 차선구분신호 발생방법에 있어서,
    a) 도로 환경에 대한 소정 파라미터(첫번째 차선까지의 거리, 도로의 폭, 차선의 수, 중앙분리대 이후 첫 차선까지의 거리 중 하나 이상을 포함)를 기초로 도로의 차선 폭에 해당하는 해상도 계수를 산출하는 단계;
    b) 소정의 주파수 신호와 상기 해상도 계수를 연산하여 차선구분신호인 M-SEQ(M-Sequence) 신호 생성을 위한 M-SEQ 동기화 주파수를 생성하는 단계; 및
    c) 상기 M-SEQ 동기화 주파수를 기초로 복수의 시프트 레지스터와의 연산을 통해 차선폭에 해당하는 해상도를 가진 엘리먼트를 복수로 포함하는 랜덤 이진신호로서 상기 M-SEQ신호를 발생하는 단계
    를 포함하는 차선구분신호 발생방법.
  10. 삭제
  11. 제9항에 있어서,
    상기 해상도 계수(K)는,
    K=2*F*L/C
    (C: 빛의 속도, F : 레이더 클록 동기화주파수, L: 차선의 폭)
    로부터 도출되는 차선구분신호 발생방법.
  12. 제9항 또는 제11항에 있어서,
    상기 c)단계 이후,
    d)차선구분신호 발생위치로부터 첫 차선까지의 거리 혹은 중앙분리대 이후의 첫 차선까지 거리에 기초한 딜레이 정보를 통해 상기 M-SEQ신호가 첫차선의 시작점과 맞추어지도록 하는 단계
    를 더 포함하는 차선구분신호 발생방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 b)단계 이후,
    첫 차선까지의 거리 혹은 중앙분리대 이후의 첫 차선까지의 거리에 대한 계수를 산출하여, 차선의 폭 단위 딜레이 정보(I/딜레이 정보)를 결정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 d)단계는, 상기 M-SEQ 신호가 상기 I/딜레이 정보를 기초로 첫차선의 시작점과 맞추어지도록 하는 단계인
    차선구분신호 발생방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 b)단계 이후,
    첫 차선까지의 거리 혹은 중앙분리대 이후의 첫 차선까지의 거리에 대한 계 수를 산출하여, 차선폭보다 미세한 단위의 딜레이 정보(F/딜레이 정보)를 결정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 d)단계는, 상기 M-SEQ신호가 상기 I/딜레이 정보 및 상기 F/딜레이 정보를 기초로 첫차선의 시작점에 맞추어지도록 하는
    차선구분신호 발생방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 b)단계는,
    b-1) 소정의 주파수 신호를 더 높은 주파수를 갖는 신호로 체배하는 단계; 및
    b-2) 상기 b-1) 단계를 통해 체배된 신호와, 상기 a) 단계 이후 산출된 해상도 계수를 연산하여 M-SEQ 동기화 주파수를 생성하는 단계
    를 포함하는 차선구분신호 발생방법.
  16. 도로로부터 반사된 신호를 각 차선별로 구분하는 수신신호의 차선구분장치에 있어서,
    수신된 신호를 차선별로 구분하기 위해, 도로 환경에 대한 소정 파라미터(첫번째 차선까지의 거리, 도로의 폭, 차선의 수, 중앙분리대 이후의 첫 차선까지의 거리 중 하나 이상을 포함)에 기초하여 산출된 도로 차선폭에 해당하는 해상도 계수를 기초로 생성된 M-SEQ신호와 동일한 코드로 되어 있으면서 각 차선별 시간 딜레이를 가진, M-SEQ의 기준신호인 M-REF신호를 생성하는 M-SEQ발생부; 및
    해당 차선에 대하여 발생된 상기 M-SEQ신호에 대해 미리 저장된 시간 딜레이를 갖는 M-REF신호를 저장하여, 수신 신호의 코드와 기 저장된 각 차선별 시간 딜레이를 갖는 M-REF신호 코드를 각각 비교하여 수신 신호를 차선별로 구분하는 상관기를 포함하고,
    상기 해상도 계수는,
    상기 소정 파라미터로부터 계산된 도로의 차선폭과 레이더 클록 동기화 주파수 및 빛의 속도를 이용하여 연산되는
    수신신호의 차선구분장치.
  17. 삭제
  18. 제16항에 있어서,
    상기 해상도 계수(K)는,
    K=2*F*L/C
    (C: 빛의 속도, F : 레이더 클록 동기화주파수, L: 차선의 폭)
    로부터 도출되는
    수신신호의 차선구분장치.
  19. 제16항 또는 제18항에 있어서,
    상기 상관기는 도로 환경의 차선수와 동일한 수의 상관기를 포함하고,
    각 상관기는 해당 차선에 대하여 발생된 상기 M-SEQ신호에 대해 미리 저장된 시간 딜레이를 갖는 M-REF신호를 저장하여,
    수신 신호의 코드와 저장된 M-REF신호 코드의 시간 딜레이를 비교하여 수신 신호를 차선별로 구분하는
    수신신호의 차선구분장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 각 상관기는
    도로로부터 반사된 신호를 차선의 구분없이 수신하고, 수신신호의 코드와 저장된 M-REF신호 코드의 시간 딜레이를 비교하여, 수신신호가 각 상관기의 해당 차선으로부터 수신된 신호인지 여부를 판단하는
    수신신호의 차선구분장치.
  21. 제19항에 있어서,
    도로 환경에 대한 소정 파라미터에 기초하여 산출된 해상도 계수를 기초로 차선구분신호인 M-SEQ 신호 생성을 위한 M-SEQ 동기화 주파수를 생성하는 레이더클록발생부를 더 포함하고,
    상기 M-SEQ발생부는,
    상기 M-SEQ 동기화 주파수를 기초로 상기 M-SEQ신호를 생성하고, 상기 M-SEQ신호를 기초로, 수신된 신호의 코드를 비교하여 차선별로 구분하기 위한 M-SEQ의 기준 신호인 M-REF신호를 생성하는
    수신신호의 차선구분장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 M-SEQ발생부는,
    차선구분신호 발생위치로부터 첫 차선까지의 거리 혹은 중앙분리대 이후의 첫 차선까지 거리에 기초한 딜레이 정보를 통해 첫차선의 시작점과 맞추어진 상기 M-SEQ신호를 발생하는
    수신신호의 차선구분장치.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 M-SEQ발생부는,
    상기 M-SEQ 동기화주파수를 기초로 상기 M-SEQ 신호를 생성하는 M-SEQ발생기; 및
    차선의 폭 단위 딜레이 정보(I/딜레이 정보)를 포함하여 상기 M-SEQ 신호가 첫차선의 시작점에 맞추어지도록 하는 I/딜레이설정부
    를 포함하는 수신신호의 차선구분장치.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 레이더클록 발생부는,
    차선 폭보다 미세한 단위의 딜레이 정보(F/딜레이 정보)를 포함하는 F/딜레 이 설정부를 포함하고,
    상기 M-SEQ발생부는,
    상기 I/딜레이 정보 및 상기 F/딜레이 정보를 기초로 상기 M-SEQ 신호가 첫차선의 시작점에 맞추어지도록 하는
    수신신호의 차선구분장치.
  25. 도로로부터 반사된 신호를 각 차선별로 구분하는 수신신호 차선구분방법에 있어서,
    a) 도로 환경에 대한 소정 파라미터(첫번째 차선까지의 거리, 도로의 폭, 차선의 수, 중앙분리대 이후의 첫 차선까지의 거리 중 하나 이상을 포함)에 기초하여 산출된 도로 차선폭에 해당하는 해상도 계수를 기초로 생성된 M-SEQ(M-Sequence)신호의 기준신호인 M-REF신호를 생성하는 단계; 및
    b) 해당 차선에 대하여 발생된 상기 M-SEQ 신호에 대해, 미리 저장된 시간 딜레이를 갖는 M-REF신호를 저장하여, 수신 신호의 코드와 기 저장된 각 차선별 시간 딜레이를 갖는 M-REF 신호 코드를 각각 비교하여, 수신신호를 차선별로 구분하는 단계를 포함하고,
    상기 해상도 계수는,
    상기 소정 파라미터로부터 계산된 도로의 차선폭과 레이더 클록 동기화 주파수 및 빛의 속도를 이용하여 연산되는
    수신신호 차선구분방법.
  26. 삭제
  27. 제25항에 있어서
    상기 해상도 계수(K)는,
    K=2*F*L/C
    (C: 빛의 속도, F: 레이더 클록 동기화주파수, L : 차선의 폭)
    로부터 도출되는
    수신신호 차선구분방법.
  28. 제25항 또는 제27항에 있어서,
    상기 b)단계는,
    도로 환경의 차선수와 동일한 수의 상관기가 각각 해당 차선에 대해 발생된 이진코드를 가진 상기 M-SEQ신호에 대해 미리 지정된 시간 딜레이를 가지고 M-SEQ와 동일한 코드를 가진 M-REF신호를 저장하여,
    수신신호의 코드와 저장된 M-REF신호 코드의 시간 딜레이를 비교하여 수신 신호를 차선별로 구분하는 단계인
    수신신호의 차선구분방법.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 b)단계는,
    각 상관기가 도로로부터 반사된 신호를 차선의 구분없이 수신하고 수신신호 의 코드와 저장된 M-REF신호 코드의 시간 딜레이를 비교하여, 각 상관기의 해당 차선으로부터 수신된 신호인지 여부를 판단하는 단계인
    수신신호의 차선구분방법.
  30. 제28항에 있어서,
    상기 a)단계는,
    a-1) 도로 환경에 대한 소정 파라미터에 기초하여 산출된 도로 차선폭에 해당하는 해상도 계수를 기초로, 차선구분신호인 M-SEQ신호 생성을 위한 M-SEQ 동기화주파수를 생성하는 단계;
    a-2) 상기 M-SEQ 동기화주파수를 기초로 상기 M-SEQ신호를 생성하는 단계; 및
    a-3) 상기 M-SEQ신호를 기초로 기준 신호 M-REF신호를 생성하는 단계
    를 포함하는 수신신호의 차선구분방법.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 a-2) 단계 이후,
    a-2-i)차선구분신호 발생위치로부터 첫 차선까지의 거리 혹은 중앙분리대 이후의 첫 차선까지의 거리에 기초한 딜레이 정보를 통해 상기 M-SEQ신호가 첫차선의 시작점과 맞추어지도록 하는 단계
    를 더 포함하는 수신신호의 차선구분방법.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 a-2-i)단계는,
    차선의 폭 단위 딜레이 정보(I/딜레이 정보) 및 차선 폭보다 미세한 단위의 딜레이 정보(F/딜레이 정보) 를 기초로 상기 M-SEQ신호가 첫차선이 시작점과 맞추어지도록 하는 단계인
    수신신호의 차선구분방법.
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