KR100936317B1 - 레이더 장치 및 조사축 보정방법 - Google Patents

Abstract

조사축의 틀어짐을 간단한 방법에 의해 검출하여 이를 보정할 수 있는 레이더 장치가 소개된다. 그 레이더 장치는, 전방으로부터 검출되는 물체 복수개에 대하여, 레이더 조사축 좌우의 검지한계영역 이내에서 마지막으로 검출되는 한계영역 검출값 데이터를 획득하고, 레이더 조사축을 기준으로 좌우 대칭을 이루는 한계영역 검출값들의 가로위치와, 거리 또는 검출각도를 레이더 모듈 탑재 단계에서 설정된 기준값들과 비교하여 조사축 틀어짐량을 산출하는 것을 특징으로 한다.

레이더 장치, 조사축, 보정

Description

레이더 장치 및 조사축 보정방법{Radar Apparatus and Method for Correcting an Emission Axis thereof}

본 발명은 레이더 조사축의 틀어짐을 검출하여 이를 보정할 수 있는 레이더 장치 및 조사축 보정방법에 관한 것이다.

어뎁티브 크루즈 컨트롤 등 운전자 보조 시스템의 실행을 위해서는 전방 물체의 거리와 방위를 검출하는 레이더 장치가 필수적이다.

그런데, 이러한 레이더 장치는 차량의 주행 과정 중의 충격이나 기타의 이유로 인해 조사축이 틀어지는 일이 발생한다. 이 경우, 레이더 장치에서 송수신되는 레이더는 차량의 정면을 향하지 않기 때문에 검출값의 정확성이 떨어지게 되며, 나아가서는 전방에 물체가 있음에도 이를 검출하지 못해 추돌 사고를 야기할 수 있다.

따라서, 조사축이 틀어진 것을 검출하고 이를 자동 보정할 수 있는 레이더 장치가 필요하다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 조사축의 틀어짐을 간단한 방법에 의해 검출하여 이를 보정할 수 있는 레이더 장치를 제공함을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 레이더 장치는, 전방으로부터 검출되는 물체 복수개에 대하여, 레이더 조사축 좌우의 검지한계영역 이내에서 마지막으로 검출되는 한계영역 검출값 데이터를 획득하고, 레이더 조사축을 기준으로 좌우 대칭을 이루는 한계영역 검출값들의 가로위치와, 거리 또는 검출각도를 레이더 모듈 탑재 단계에서 설정된 기준값들과 비교하여 조사축 틀어짐량을 산출하는 것을 특징으로 한다.

상기 틀어짐량을 기초로 레이더 조사축을 자동 보정하기 위한 조사축 보정수단을 구비할 수 있다.

바람직하게는, 검출되는 물체와 차량 간의 상대속도가 일정값 이하인 조건하에서 한계영역 검출값을 획득한다.

또한 바람직하게는, 검출되는 물체가 검지한계영역 이내에 도달하기 이전에 복수회 연속적으로 검출되는 조건하에서 한계영역 검출값을 획득한다.

또한 바람직하게는, 상기 기준값들과 비교되는 한계영역 검출값들은 복수개의 한계영역 검출값들을 평균화 처리하여 얻어진다.

한편, 레이더 장치의 조사축 보정방법은, 전방 물체의 거리 및 방위를 검출하는 단계; 검출되는 물체의 마지막 검지 위치가 레이더 조사축 좌우의 검지한계영역 이내에 존재하는지를 판정하여 한계영역 검출값 데이터를 획득하는 단계; 레이더 조사축을 기준으로 좌우 대칭을 이루는 한계영역 검출값들의 가로위치와, 거리 또는 검출각도를 레이더 모듈 탑재 단계에서 설정된 기준값들과 비교하여 조사축 틀어짐량을 산출하는 단계; 및 산출된 조사축 틀어짐량을 기초로 레이더 모듈의 조사축을 보정하는 단계;를 포함한다.

상술한 바와 같은 레이더 장치 및 조사축 보정방법에 따르면, 조사축의 틀어짐을 간단한 방법에 의해 검출하여 이를 자동 보정할 수 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이더 장치 및 조사축 보정방법에 대하여 살펴본다.

도 1을 참조하여 레이더 장치의 구성에 대하여 살펴본다.

레이더 장치는 레이더 모듈, 제어유닛, 조사축 보정부로 구성되며, 여기서, 제어유닛은 물체 검출부, 유효값 판정부, 통계 처리부, 조사축 틀어짐 산출부, 데이터 저장부로 구성된다.

레이더 모듈은 전파 또는 레이저파를 전방을 향해 조사하고 전방의 물체로부터 반사된 반사파를 수신하며, 이 신호는 제어유닛으로 전달된다.

제어유닛의 물체 검출부는 반사파를 이용하여 전방 물체의 거리 및 방위를 검출하며, 차속 센서로부터 제어 차량의 속도를 수신하여 전방 물체와의 상대속도를 산출한다. 상대속도의 산출에 의해 전방 물체가 이동물인지 정지물인지를 판단할 수 있다. 이러한 물체 검출부는 레이더 모듈에 포함될 수도 있다.

유효값 판정부는 차량 주행 중 레이더 모듈의 조사축 좌우 영역에서 물체가 마지막으로 검지된 위치가 검지한계영역 이내에 존재하는지를 판정하여 한계영역 검출값 데이터를 수집하며, 조사축 틀어짐 산출부는 한계영역 검출값의 레이더 조사점으로부터의 가로위치와, 거리 또는 검출각도를 레이더 모듈 탑재 단계에서 설정된 기준값과 비교하여 조사축 틀어짐량을 산출한다. 조사축 틀어짐량이 일정 수준 이상에서 조사축 에러 판정되며, 그에 따라 조사축 보정량이 계산된다. 한계영역 검출값 데이터, 기준값 등의 데이터는 저장부에 저장되며, 통계 처리부의 기능은 후술된다.

한편, 조사축 보정부는 일종의 액츄에이터로서, 조사축 보정부에서 산출된 조사축 보정량 만큼 레이더 모듈의 조사축을 보정한다.

도 2를 참조하여 레이더 장치의 물체 검지 특성을 살펴본다.

도 2에서 가로축은 가로위치를 나타내며 세로축은 거리를 나타내는데, 전방 먼 거리에서 물체가 검출된 후 서서히 접근하여 a와 b 위치에서 물체가 사라지고 있다. 여기서, 마지막으로 검출된 a와 b의 거리는 레이더 장치의 검지 한계거리를 나타내며, 이 한계거리를 가로 위치별로 측정하게 되면, 레이더 조사점에서 분기되어 좌우 방향으로 연장되는 레이더 장치의 검지 경계 기준값을 얻을 수 있다(도 3 참조). 이 검지 경계 기준값은 레이더 장치의 검지 성능과 관련된 고유값으로서, 검지한계영역은 검지 경계 기준값에 일정 범위를 부여하여 미리 설정되는 영역이다.

도 3을 참조하여 한계영역 검출값의 추출 방법을 살펴본다.

제어유닛은 차량 전방에 물체가 감지되면, 그 물체를 연속적으로 검지하고, 마지막 검지 위치가 검지한계영역 이내에 존재하는 경우 그 마지막 검지 위치의 값을 한계영역 검출값으로 판정하고, 이를 저장한다. 한계영역 검출값 데이터는 복수개의 전방 물체에 대하여 추출되며, 추출된 한계영역 검출값들의 각 한계거리를 가로 위치에 따라 통계적으로 처리, 예를 들어 평균화 처리하여, 이를 레이더 모듈 탑재 단계에서 설정된 기준값과 비교함에 의해 조사축 틀어짐량을 산출한다. 여기서 비교되는 값들은 거리, 가로위치 또는 각도이다. 한편, 검지한계영역에서 검출된 한계영역 검출값들에 대하여 가로 위치별 (한계)거리를 평균한 데이터의 예를 나타내면 아래의 표 1과 같다.

[표 1]

가로위치	-2.5~-3	-2~-2.5	-1.5~-2	-1~-1.5	1~1.5	1.5~2	2~2.5	2.5~3
평균값	aveD4'	aveD3'	aveD2'	aveD1'	aveD1	aveD2	aveD3	aveD4

도 4를 참조하여, 조사축 틀어짐량 산출방법을 살펴본다.

조사축 틀어짐량은, 일례로서, O°선을 중심으로 좌우 대칭이 되는 위치들에서 비교를 행함에 의하여 얻을 수 있다. 즉, 도 4에서, 레이더 조사점으로부터 물체까지의 거리 ave1, ave1', 가로 위치 L, L'로부터 검출각도 θ, θ'를 아래의 수식 1 및 수식 2에 의해 산출한다. 여기서, O°는 레이더에서 볼 때 바로 정면의 각도를 말한다고 할 수 있으며, 차량에 탑재된 경우, 바로 정면에 있는 대상물의 각 도가 O°가 된다. 이러한 O°값은 레이더 탑재단계에서 설정된 기준값일 수 있을 것이다.

수식 1: θ=cos^-1(L/ave1)

수식 2: θ'=cos^-1(L'/ave1')

여기서, θ와 θ'의 차분을 취함으로써, 틀어짐량(e=θ-θ')이 산출되며, 산출된 틀어짐량(e)에 계수 c를 곱한 값을 보정량으로 하여, 레이더 장치가 계측하는 물체의 방위 α'에 가산하고, 보정후의 방위 α를 산출한다.

참고로, 좌우 대칭이 되는 위치의 의미는, 가로 위치 상 레이더 조사점을 기준으로 좌우에서 절대값이 같은 위치를 의미하는 것으로, 가로 위치 -2m에 대하여 산출된 평균값 ave와, 이 가로 위치에 대하여 대칭인 가로 대상위치 2m에서 산출된 평균값 ave'를 비교하게 된다. 다만, -2m 혹은 2m와 같은 정확한 일지점을 기준으로 비교하는 것은 극히 드문 케이스이기 때문에, 어느 정도의 범위를 갖게 한다. 예를 들면, -1.5m ~ -2.5m 구간에 대하여 산출된 평균값 ave와, 1.5m ~ 2.5m 구간에 대하여 산출된 평균치 ave'를 비교한다. 물론, -3m 부근의 데이터군을 4m 부근의 데이터군과 비교하지는 않는다.

또 다른 예로서, 조사축 틀어짐량은 가로 위치 L, L'에서의 (한계)거리 ave1*sinθ와 ave1'*sinθ'를 각각 산출하여 아래의 수식 3과 수식 4에 따라 기울기 S, S'를 산출한 다음, 레이더 탑재단계에서 설정한 기준값(즉, 정상시의 기울기)과 비교함에 의해 산출될 수 있다.

수식 3: S=ave1*sinθ/ L

수식 4: S=ave1'*sinθ'/ L'

위와 같이 산출된 조사축 틀어짐량을 기초로 보정값을 산출하여 조사축을 보정하는데, 조사축 틀어짐량이 일정값 이상으로 클 경우, 예를 들어 5°이상 크게 틀어진 경우 레이더 이상으로 판정한다.

앞서 설명된 도 3과 함께 도 5를 참조하여 레이더 조사축 틀어짐량 산출 로직의 일례를 살펴본다.

먼저, 레이더를 송신(S100)하여 전방 물체가 검지되는지를 판단(S101)한다. 물체를 검지한 경우, 전방으로부터 검출되는 물체를 연속적으로 L회 이상 검지했는지의 의미를 갖는 Flag 1을 체크(S102)한다. Flag 1이 Off인 경우, 현재 검지되고 있는 물체가 과거로부터 L회 이상 연속적으로 검지되었는지 판정(S103)하여, L회 이상 연속적으로 검지되었다고 판단되면, Flag 1을 On(S104)한다. Flag 1이 On인 경우, 그 때의 거리(D), 가로위치(L)(또는 각도 θ)를 저장(S105)한다. 그리고, 거리와 가로위치가 저장(갱신)되었다는 것을 의미하는 Flag 2를 On(S106)한다.

S101 단계에서, 물체가 검지되지 않으면, Flag 2가 On인지를 체크(S108)한다. 이때, On으로 판정되면, S105 단계에서 저장된 거리와 가로위치(또는 각도)가 레이더의 검지한계영역 이내의 데이터인지 여부를 판정(S109)한다.

위와 같은 흐름을 구체적으로 알기 쉽게 도 3을 참조하여 설명하면, 전방에 물체가 있는 경우 레이더 송수신 주기별로, D1, D2, ···, Dn, ···, Dm의 위치에서 물체가 검지되며, Dn의 위치에서 검지되었을 때에 물체가 이미 L회 이상 연 속적으로 검지되었다면, Flag 1을 On시키고, 거리(D) 와 가로위치(L)가 저장(S105)한 후, Dm의 위치에 이르기까지 거리(D)와 가로위치(L)를 순차적으로 갱신한다. 그리고, DL의 위치에서 레이더에 의한 검출 불가능해져서 물체가 사라지면, Dm 위치가 검지한계영역 내에 있는지를 판정하여 그렇다면, Dm에서의 거리(D)와 가로위치(L)를 한계영역 검출값으로 저장한다.

한편, 검지되는 물체와 차량 간의 상대속도가 일정값 이상으로 클 경우, 현재의 한계영역 검출값과 지난 한계영역 검출값 간의 차이가 커지며, 물체가 사라졌을 때의 검지한계영역 부근의 데이터 편차가 커지게 된다. 이러한 경우의 한계영역 검출값을 사용하게 되면 산출되는 조사축 틀어짐량에 오차를 발생시킬 수 있기 때문에, 상대속도가 클 때의 한계영역 검출값은 평균화 처리에 사용하지 않고 버린다.

다시 도 5로 돌아가서, 물체 로스트(Lost) 직전의 거리, 가로위치가 검지한계영역 내에 있는 경우(S109), 과거의 한계영역 검출값 데이터와 합해 평균화 처리를 실행(S110)한다. 평균화 처리는 M회 이상 실행되었는지 확인(S111)하며, M회 이상이면, 대상 가로위치에서의 평균화 처리의 회수를 확인(S112)한다(예를 들어, S109에서 얻어진 거리값이 표 1에서의 aveD1이라면 대상 가로위치는 aveD1'가 된다). 대상 가로위치에서의 평균화 처리가 N(M과 동일하거나 혹은 다를 수 있다)회 이상 실행되었는지 확인(S112)하여, 그렇다면, 각 위치에서의 검출각도 또는 기울기를 이용하여 차분을 산출(S113)한다. 여기에서, 차분의 절대값이 매우 클 때(>P)에는 레이더 이상으로 판정(S117)하며, 그렇지 않은 경우에는 조사축 틀어짐량을 기초로 보정값을 산출(S115)한다. 그리고, 마지막으로 Flag2를 Off하여 처리를 종료한다.

한편, 도 6에는 전방의 물체와 차량 간의 상대속도가 일정값(V) 보다 작은지의 여부를 판정하여, 상대속도가 너무 크면 조사축 틀어짐량 산출을 정지하고 다시 레이더파를 재송신하는 단계(S120)이 추가된 알고리즘이 소개되어 있다. 나머지 단계는 도 5에 도시된 알고리즘의 경우와 동일하다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 레이더 장치의 구성도,

도 2 내지 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 레이더 조사축 틀어짐 산출 방법의 설명을 위한 도면,

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 레이더 조사축 보정 로직을 도시한 도면,

도 6은 본 발명에 또 다른 실시예에 따른 레이더 조사축 보정 로직을 도시한 도면이다.

Claims (6)

1. 전방 물체의 거리 및 방위를 검출하는 레이더 장치에 있어서,

   전방으로부터 검출되는 물체 복수개에 대하여, 레이더 조사축 좌우의 검지한계영역 이내에서 마지막으로 검출되는 한계영역 검출값 데이터를 획득하고, 레이더 조사축을 기준으로 좌우 대칭을 이루는 한계영역 검출값들의 가로위치와, 거리 또는 검출각도를 레이더 모듈 탑재 단계에서 설정된 기준값들과 비교하여 조사축 틀어짐량을 산출하는 것을 특징으로 하는 레이더 장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 틀어짐량을 기초로 레이더 조사축을 자동 보정하기 위한 조사축 보정수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 레이더 장치.
3. 청구항 1에 있어서, 검출되는 물체와 차량 간의 상대속도가 일정값 이하인 조건하에서 한계영역 검출값을 획득하는 것을 특징으로 하는 레이더 장치.
4. 청구항 1에 있어서, 검출되는 물체가 검지한계영역 이내에 도달하기 이전에 복수회 연속적으로 검출되는 조건하에서 한계영역 검출값을 획득하는 것을 특징으로 하는 레이더 장치.
5. 청구항 1에 있어서, 상기 기준값들과 비교되는 한계영역 검출값들은 복수개 의 한계영역 검출값들을 평균화 처리하여 얻어진 것을 특징으로 하는 레이더 장치.
6. 전방 물체의 거리 및 방위를 검출하는 단계;

   검출되는 물체의 마지막 검지 위치가 레이더 조사축 좌우의 검지한계영역 이내에 존재하는지를 판정하여 한계영역 검출값 데이터를 획득하는 단계;

   레이더 조사축을 기준으로 좌우 대칭을 이루는 한계영역 검출값들의 가로위치와, 거리 또는 검출각도를 레이더 모듈 탑재 단계에서 설정된 기준값들과 비교하여 조사축 틀어짐량을 산출하는 단계;

   산출된 조사축 틀어짐량을 기초로 레이더 모듈의 조사축을 보정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 장치의 조사축 보정방법.

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