KR100808397B1 - 차량 주변 물체 검출용 장치 - Google Patents

차량 주변 물체 검출용 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량과 매우 가까운 거리에 있는 물체가 에러 없이 검출될 수 있고 동시에 멀리 떨어진 물체도 확실하게 검출될 수 있게 하는 장치에 관한 것이며, 상기 장치는, 전송된 송신 펄스(SI)에 비해 매우 큰 시간적 오프셋을 가짐으로써 시간 지연과 관련하여 선택된 거리 범위에 있는 물체의 반사에 의해서만 발생되는 수신 펄스(EI)를 선택할 수 있는 수단(MM)을 포함한다. 또한 거리 범위가 증가하거나 감소함에 따라 송신 펄스 출력을 증가 또는 감소시키는 수단(DG)이 제공된다.
송신 펄스, 송신기, 수신 펄스, 수신기, 펄스 레이더, 혼합기, 펄스 형성기

Description

차량 주변 물체 검출용 장치{Device For Detecting Objects In The Area Surrounding A Vehicle}
본 발명은 차량 주변에 있는 물체를 펄스 레이더를 이용하여 검출하기 위한 장치에 관한 것으로, 상기 장치는 송신 펄스를 전송하는 송신기와, 물체에서 반사된 수신 펄스를 평가하는 수신기를 포함한다. 공지된 펄스 레이더 원리에 기초한 이러한 장치는 예를 들어 DE-OS 28 35 867에 공지되어 있다.
물체들의 거리는 펄스 레이더 장치에 의해 매우 정확하게 측정될 수 있기 때문에, 펄스 레이더에 기초한 장치는 차량에서 예를 들어 주차 보조부 또는 프리 크러쉬(precrash) 센서로서 또는 소위 사각 영역에 있는 물체들을 검출하기에 적합하다. 전술한 모든 응용예에서, 차량 근접 영역은 이 영역에 충돌 장애물이 있는지의 여부와 차량과 장애물 간의 거리가 얼마나 되는지에 대해서 모니터링되어야 한다. 차량의 근접 영역을 모니터링하는 레이더 센서는 근거리 레이더(short range radar)라 한다. 특히 근거리 레이더의 경우, 매우 가까운 거리에 있는 물체에서 반사된 신호가 수신기에서 과도 변조를 야기한다는 문제가 발생한다. 또한, 송신측으로부터 수신측으로의 내부 누화(crosstalk)와 이로부터 발생하는 수신기에서의 간섭 전압이 완전히 방지될 수는 없다. 상기 누화는 매우 가까운 영역에 있는 물체들을 거의 검출할 수 없게 한다. 매우 가까이 있는 물체에서 반사된 파장의 전파 시간은 누화된 신호의 전파 시간과 대략 일치하기 때문에, 누화 신호가 반사된 수신 신호에 중첩된다. 따라서 적은 간격을 두는 물체에서 반사된 신호의 측정에는 에러가 생긴다.
따라서, 본 발명의 목적은 차량과 매우 가까운 거리에 있는 물체를 에러 없이 검출할 수 있으며 동시에 멀리 떨어진 물체들도 확실하게 검출할 수 있는 서두에 언급된 방식의 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 청구범위 제 1 항의 특징에 의해, 수신 펄스의 선택 수단으로서, 상기 수신 펄스가 시간 오프셋과 상관된, 선택된 거리 범위에 있는 물체의 반사로부터만 발생하는 크기인, 송신 펄스에 대한 시간 오프셋을 가진 수신 펄스의 선택 수단과 거리 범위의 증가 또는 감소에 따라 송신 펄스 출력을 증가 또는 감소시키는 다른 수단을 포함하는 장치에 의해 달성된다. 즉, 송신 펄스 출력이 차량과 매우 가까운 거리에 있는 물체를 검출하기 위해서 작게 유지되면, 반사된 신호는 수신기의 과도 제어를 야기하지 않으며 또한 송신기와 수신기 사이의 누화가 매우 약화되기 때문에 가까이 있는 물체에서 반사된 수신 펄스는 에러 없이 검출될 수 있다. 멀리 떨어진 거리 범위에 있는 물체를 검출하기 위해서 송신 펄스 출력이 커지면, 작은 물체에서 반사된 수신 신호도 수신기에서 검출할 수 있는 정도의 높은 출력을 갖는다.
본 발명의 바람직한 개선예는 종속항에 제시된다. 수신 펄스는 바람직하게 혼합기를 이용하여 선택되며, 한편으로는 안테나에서 수신된 수신 펄스와 다른 한편으로는 송신 펄스에 비해, 선택된 거리 범위에 상응하는 시간 지연을 갖는 기준 펄스가 상기 혼합기에 인가된다.
송신 펄스와 기준 신호 펄스를 형성하기 위해 펄스 형성기가 제공되며, 상기 펄스 형성기는 발진기로부터 제공된 고주파 신호 캐리어를 펄스형으로 변조한다. 고주파 신호 캐리어의 매우 단순한 펄스형 변조는, 바람직하게는 송신 펄스와 기준 신호 펄스에 대해 각각 존재하는 전기적으로 제어 가능한 스위치에 의해서 이루어지고, 상기 스위치는 각각의 펄스 형성기에 의해서 제어되며, 고주파 신호 캐리어를 송신 안테나 또는 혼합기에 접속한다.
송신 펄스를 위한 고주파 신호 캐리어와 기준 신호 펄스를 위한 고주파 신호 캐리어를, 출력 분할기를 이용하여 단일 발진기 신호로부터 유도하는 것이 바람직하다.
송신 펄스 출력을 제어하기 위한 수단은 펄스 진폭 및/또는 펄스 폭을 제어한다. 펄스 폭은 예를 들어 스위치의 개방 시간을 변경함으로써 제어된다. 송신 펄스의 펄스 진폭은 가변 댐핑 소자를 이용하거나 발진기의 동작점을 변경함으로써 제어될 수 있다.
수신기가 선택된 각각의 거리 범위로부터 나온 다수의 수신 신호의 적분을 실행함으로써 수신 펄스의 신호 대 잡음 비는 개선될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 이용하여 하기에서 더 자세히 설명된다.
도 1은 가까운 주변에 있는 물체를 검출할 수 있기 위해서 차량에서 사용되는 펄스 레이더 장치의 기본 회로도.
펄스 레이더 장치는 펄스 형성기(PFS), 상기 펄스 형성기에 의해 제어될 수 있는 스위치(SS)와 송신 안테나(SA)를 구비한 송신 분기를 포함한다. 수신 분기에는 스위치(SE)를 제어하는 펄스 형성기(PFE), 혼합기(MM)와 수신 안테나(EA)가 있다. 송신 분기와 수신 분기의 양 스위치(SS, SE)에는 고주파 신호 캐리어(HF)가 전송된다. 고주파 신호 캐리어(HF)는 발진기(OS)의 출력 신호이며, 상기 출력 신호는 출력 분할기(LT)(ex.3-dB-커플러)를 통해서 그 출력이 송신 분기와 수신 분기의 양 스위치(SS, SE)로 분할된다.
상기 송신 분기의 스위치(SS)에 인가된 고주파 신호 캐리어(HF)는, 펄스 형성기(PFS)로부터 송출된 펄스가 펄스 클록으로 스위치(SS)를 개폐함으로써 펄스형으로 진폭 변조된다. 따라서 스위치(SS)의 출력부에는 고주파 신호 캐리어(HF)의 펄스 시퀀스가 발생되며, 상기 펄스 시퀀스는 송신 펄스로서 송신 안테나(SA)를 통해서 전송된다.
차량의 주변에 있는 물체에서 반사된 수신 펄스는 수신 안테나(EA)에 의해서 수신되고 혼합기(MM)의 제 1 입력부에 전송된다. 혼합기(MM)의 제 2 입력부에는 마찬가지로 고주파 신호 캐리어(HF)의 펄스 시퀀스가 인가된다. 상기 펄스 시퀀스는, 고주파 신호 캐리어(HF)가 인가되는 수신 분기의 스위치(SE)가 펄스 형성기(PFE)의 펄스 시퀀스에 의해서 제어됨으로써 발생한다. 수신 안테나(EA)에 의해 수신된 수신 펄스와 스위치(SE)에 의해 전송된 기준 펄스(R1) 사이에서 시간적 동기성이 주어질 때 혼합기(MM)의 출력부에는 수신 펄스(EI)가 발생한다. 이로써 기준 펄스(RI)의 시간적 위치 선택에 의해 결정되고 수신 안테나(EA)에 의해서 수신된 수신 펄스(EI)가 혼합기(MM)의 출력부에 접속될 수 있다. 전송된 송신 펄스(SI)와 기준 펄스(RI) 사이의 시간적 오프셋을 미리 설정(presetting)함으로써, 송신 펄스(SI)와 기준 펄스(RI) 사이의 시간적 오프셋에 상응하는 전파 시간을 가진 수신 펄스(EI)가 선택될 수 있다. 이는 물체에서 반사된 수신 펄스(EI)가 검출되어야 하는 일정한 거리 범위가 선택될 수 있는 것을 의미한다. 이로써 거리에 따른 물체 검출이 가능하다.
상기 혼합기(MM)의 출력부에 제공된 수신 펄스(EI)가 전송되는 제어 회로(AS)는, 파선으로 도시된 제어라인으로 표시되는 바와 같이, 송신 펄스(SI)와 기준 펄스(RI) 사이의 시간적 오프셋이 작은 값으로부터 보다 큰 값으로 증가되는 방식으로 송신 분기와 수신 분기내의 펄스 형성기(PFS, PFE)를 제어한다. 이미 언급된 바와 같이 송신 펄스(SI)와 기준 신호 펄스(RI) 사이의 시간적 오프셋은, 물체에서 반사된 수신 펄스(EI)가 어떤 거리 범위로부터 검출되는지를 결정한다. 송신 펄스(SI)와 기준 신호 펄스(RI) 사이의 시간적 오프셋이 커짐에 따라, 차량의 주변에서는 매우 가까운 거리 범위로부터 먼 거리 범위로 물체가 스캐닝 된다.
가까운 거리 범위일 경우, 매우 높은 신호 출력을 가진 송신 펄스(SI)는 이에 따라 생긴 수신 펄스가 수신기에 있는 증폭기를 과도하게 변조시킨다. 다른 문제는 송신 분기로부터 수신 분기로의 내부 누화를 통해서 발생한다. 이와 같은 누화는 대략 20cm 보다 작은 거리인 가까운 거리 범위에 있는 물체를 거의 검출하지 못하게 하는데, 그 이유는 가까운 물체에서 반사된 파장의 전파 시간이 송신 분기로부터 수신 분기로 누화된 파장의 전파 시간에 대략 상응하기 때문이다. 상기의 바람직하지 않은 효과에 의해 혼합기(MM)의 출력부에서 수신 펄스(EI)가 심하게 간섭됨으로써 가까운 거리 범위에 있는 물체를 에러 없이 검출하는 것은 불가능하다. 근접 영역에서 발생하는 이러한 간섭을 방지하기 위해, 송신 펄스(SI)의 출력은 가까운 거리 범위에 있는 물체를 검출할 때 감소된다. 그러나 검출되는 거리 범위가 확장되면, 송신 펄스(SI)의 출력이 증가되므로, 멀리 떨어진 거리 범위에 있는 작은 물체에서 반사된 수신 펄스(EI)도 충분히 양호한 신호 대 잡음 비로 수신될 수 있다. 제어 회로(AS)는 송신 펄스 출력도 제어하므로, 가까운 거리 범위일 경우 송신 펄스 출력은 낮은 값으로 부터 시작하여 거리 범위의 증가에 따라 증가한다.
송신 펄스 출력은, 펄스 진폭 및/또는 펄스 폭이 변경됨으로써 제어될 수 있다. 가까운 거리 범위일 경우, 펄스 폭이 작은 송신 펄스(SI)가 전송되는 것이 바람직한데, 그 이유는 특히 물체가 밀접하게 인접했을 경우에 요구되는 바와 같은 더욱 높은 공간적 분해도가 가능하기 때문이다. 거리가 멀 경우, 경우에 따라 물체 검출에 있어 높은 분해도가 필요하지 않으므로, 펄스 폭 확대에 의해 송신 펄스 출력이 증가할 수 있다. 제어 회로(AS)는, 거리 범위의 증가 또는 감소에 따라 송신 펄스 출력이 증가 또는 감소되도록 송신 펄스(SI)의 펄스 진폭과 펄스 폭을 제어하며, 상기 회로는 검출하고자 하는 물체의 공간적 분해도에 대한 요구를 고려한다.
송신 펄스 폭은 펄스 형성기(PFS)에서 제어되며, 상기 펄스 형성기는 펄스 폭이 넓을 경우 스위치(SS)의 개방 시간을 길게 하고 펄스 폭이 좁을 경우에는 스위치(SS)의 개방 시간을 짧게 한다. 송신 펄스 진폭을 제어하기 위해서는 여러 방법들이 있다. 예를 들어 발진기의 동작점이 변경될 수 있다. 또 다른 방법은 가변 댐핑 소자(DG)를 고주파 신호 캐리어(HF)의 신호 경로에 삽입하는 것이며, 상기 소자의 댐핑은 제어 회로(AS)에 의해서 제어된다.
상기 스위치(SS, SE)는 바람직하게 트랜지스터 스위치(FET-트랜지스터)로 구현되므로, 송신 분기에서는 트랜지스터의 바이어스 전압을 제어함으로써 트랜지스터의 출력부에 인가된 송신 펄스(SI)의 진폭이 제어될 수 있다.
제어 회로(AS)에서 수신 펄스(EI)를 평가하기 위해서는 공지된 방법, 예를 들어 한계값 평가 또는 고주파 평가가 사용될 수 있다. 신호 대 잡음 비를 개선하기 위해서는 신호 평가를 위한 다수의 측정 사이클로부터 얻어진 다수의 수신 펄스(EI)를 적분하는 것이 바람직하다. 또한, 이를 통해 저주파 신호 평가도 가능해진다.

Claims (10)

  1. 송신 펄스를 전송하는 송신기와 물체에서 반사된 수신 펄스를 평가하는 수신기를 포함하는, 펄스 레이더에 의해 차량 주변 물체를 검출하기 위한 장치에 있어서,
    수신 펄스(EI)의 선택 수단(MM)으로서, 상기 송신 펄스와 비교하여 선택되는 상기 수신 펄스의 시간 오프셋은 상기 시간 오프셋과 연관된 선택된 거리 범위에 있는 물체의 반사에 의해서만 얻어지는 크기를 갖는 상기 선택 수단(MM)과, 거리 범위의 증가 또는 감소에 따라 송신 펄스 출력을 증가 또는 감소시킬 수 있는 다른 수단(DG)이 제공되는 것을 특징으로 하는, 차량 주변 물체 검출용 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 수신 펄스(EI)의 선택 수단은 혼합기(MM)를 포함하고, 상기 혼합기에는 한편으로 수신 안테나(EA)에 의해 수신된 상기 수신 펄스(EI)가 그리고 다른 한편으로는 상기 송신 펄스(SI)에 대해 상기 선택된 거리 범위에 상응하는 시간 지연을 가진 기준 신호 펄스(RI)가 인가되는 것을 특징으로 하는, 차량 주변 물체 검출용 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 송신 펄스(SI)와 상기 기준 신호 펄스(RI)를 형성하기 위해서 펄스 형성기(PFS, PFE)들이 제공되고, 상기 펄스 형성기들은 발진기(OS)로부터 제공된 고주파 신호 캐리어(HF)를 펄스형으로 변조하는 것을 특징으로 하는, 차량 주변 물체 검출용 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 고주파 신호 캐리어(HF)의 상기 펄스형 변조는, 상기 송신 펄스(SI)와 상기 기준 신호 펄스(RI)에 대해 각각 제공되며 전기적으로 제어 가능한 스위치(SS, SE)에 의해서 이루어지고, 상기 스위치는 각 펄스 형성기(PFS, PFE)에 의해서 제어되며, 상기 고주파 신호 캐리어(HF)를 송신 안테나(SA) 또는 상기 혼합기(MM)에 접속하는 것을 특징으로 하는, 차량 주변 물체 검출용 장치.
  5. 제 3 항에 있어서, 단일 발진기 신호로부터 상기 송신 펄스(SI)를 위한 상기 고주파 신호 캐리어(HF) 및 상기 기준 신호 펄스(RI)를 위한 상기 고주파 신호 캐리어(HF)를 유도하는 출력 분할기(LT)가 제공되는 것을 특징으로 하는, 차량 주변 물체 검출용 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 송신 펄스 출력 제어 수단은 펄스 진폭 및 펄스 폭 중 적어도 하나를 제어하는 것을 특징으로 하는, 차량 주변 물체 검출용 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 펄스 폭은 송신 분기 내의 스위치(SS)의 개방 시간들을 변경함으로써 제어되는 것을 특징으로 하는, 차량 주변 물체 검출용 장치.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 송신 펄스(SI)의 상기 펄스 진폭은 가변 댐핑 소자(DG)에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는, 차량 주변 물체 검출용 장치.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 송신 펄스(SI)의 상기 펄스 진폭은 상기 발진기(OS)의 동작점을 변경함으로써 제어되는 것을 특징으로 하는, 차량 주변 물체 검출용 장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 수신기는 선택된 각각의 거리 범위로부터 나온 다수의 수신 신호(EI)의 적분을 수행하는 것을 특징으로 하는, 차량 주변 물체 검출용 장치.
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