KR100961932B1 - Safety driving radar mapping system for a vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 차량 안전주행 레이더 매핑 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 본 발명은 차량 주행 시 밀리미터파 레이더로 신호를 수신하여 3차원 매핑을 통해 운전자에게 조감도를 통해 충돌방지를 위한 조치를 취하도록 한 차량 안전주행 레이더 매핑 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a vehicle safety driving radar mapping system, and more particularly, the present invention is to receive a signal with a millimeter wave radar when driving the vehicle to take measures to prevent the collision through a bird's eye view through the three-dimensional mapping A vehicle safety driving radar mapping system.
최근 자동차는 산업계뿐만 아니라 생활의 필수품으로 대두되면서 세계적으로 차량의 급격한 증가로 인하여 교통사고가 매우 빈발하게 일어나 차량의 안전도 향상이 중요한 이슈로 부각되고 있다.Recently, as automobiles have emerged as a necessity of life as well as in the industry, traffic accidents have occurred very frequently due to the rapid increase of vehicles around the world, and therefore, the safety of vehicles has been highlighted as an important issue.
지금까지는 사고 후 피해를 최소화할 수 있는 에어백, 안전벨트 등 수동형 차량안전시스템 위주에서, 점차 사고를 사전에 예방할 수 있는 ABS, 차간거리 경보시스템, 측/후방 감시레이더 등의 능동형 차량안전시스템으로 발전해 나가고 있다.Until now, we have developed into active vehicle safety systems, such as ABS, inter-vehicle warning systems, and side / rear surveillance radars, which focus on passive vehicle safety systems such as airbags and seat belts that can minimize damage after an accident. Going out.
특히 자동차용 충돌방지레이더는 미래의 교통시스템으로 활발히 연구가 진행되고 있는 ITS(Intelligent Transportation System)에 정보를 제공하는 기본 센서의 역할을 수행할 수 있어 운전에 도움을 줄 뿐만 아니라 차량의 혼잡도 감소에 기여함으로써 에너지 효율증가 및 물류의 원활한 이동으로 경제 생산성 향상에 크게 이바지할 수 있다.In particular, the anti-collision radar for automobiles can serve as a basic sensor that provides information to the Intelligent Transportation System (ITS), which is being actively researched as a future traffic system, which not only helps driving but also reduces vehicle congestion. By contributing, the energy efficiency increase and the smooth movement of logistics can greatly contribute to economic productivity.
전자파를 이용한 자동차용 레이더는 1970년대 초부터 개발이 시작되어 1980년대 초에 일본에서 레이저를 이용한 레이더의 상용화가 먼저 이루어졌지만 레이저가 비, 눈, 안개 등의 환경에서 성능이 크게 저하되는 취약한 특성을 가지고 있어, 이를 보완하기 위해 1980년대 후반부터 악천후에도 투과성이 높은 밀리미터-파(Millimeter-波)를 이용한 레이더 개발이 미국, 유럽 및 일본을 중심으로 연구가 활발히 진행되었으며 최근에는 일부 차량에 장착되어 실용화가 진행되고 있다.Although the development of automotive radar using electromagnetic waves began in the early 1970s, the commercialization of radar using lasers was first made in Japan in the early 1980s, but the laser has a weak characteristic that performance is greatly degraded in the environment such as rain, snow and fog. In order to compensate for this, the development of radar using millimeter-wave, which has high permeability even in bad weather, has been actively conducted in the United States, Europe and Japan since late 1980s. Is going on.
자동차용 레이더는 초기에는 자동차 충돌 경보를 주기 위한 간단한 전방 감지용 센서에서 출발하였지만 야간 장애물 감시시스템, 측/후방 감시시스템 및 지능형 자동 주행 장치(Adaptive Cruise Control)등의 응용분야로 점차 확대되고 있으며, 향후에는 레이더 맵(Radar Map)과 맨 머신 인터페이스(Man-Machine-Interface)를 갖춘 훨씬 정교한 차량안전시스템으로 발전할 것으로 보고 있다.Automotive radars initially started with simple forward-facing sensors for car crash alerts, but are increasingly being applied to applications such as night obstacle monitoring systems, side / rear surveillance systems, and intelligent cruise control. In the future, it is expected to evolve into a more sophisticated vehicle safety system with a radar map and a man-machine interface.
자동차용 레이더에 사용되고 있는 변조방식에는 크게 펄스(Pluse), 주파수 편이(frequency shift keying, FSK), 주파수 변조 연속파(Frequency Modulated Continuous Wave, FMCW) 방식 등이 있으나 성능, 시스템 복잡성, 기술적 구현성, 경제성 등을 고려했을 때 FMCW 방식이 가장 널리 사용되고 있다.Modulation methods used in automotive radar include pulse, frequency shift keying (FSK), and frequency modulated continuous wave (FMCW). However, performance, system complexity, technical implementation, and economic feasibility. Considering these, FMCW is the most widely used.
또한 차량 장착을 위한 소형화, 높은 분해능 및 기존 무선시스템과의 전파 간섭을 고려하여 47GHz, 60GHz, 77GHz, 94GHz, 139GHz 등의 여러 가지 대역의 주파수가 사용되고 있는데 전세계적으로 77GHz 대역이 표준화되고 있으며, 국내에서도 이 대역의 주파수 사용을 표준화하려고 추진 중이다.In addition, considering the miniaturization, high resolution, and radio wave interference with existing wireless systems, various band frequencies such as 47 GHz, 60 GHz, 77 GHz, 94 GHz, and 139 GHz are used, and the 77 GHz band is being standardized worldwide. Is also seeking to standardize the use of frequencies in this band.
한편, 국내 LG 이노텍에서는 G7 차세대 자동차 기술개발사업의 하나로 3개의 빔 스위칭(Beam Switching)을 이용한 FMCW 방식을 사용하는 레이더로 센서(Sensor)부와 신호처리부가 분리되는 차간거리 제어 시스템용 밀리미터파 레이더 연구를 진행하고 있다.On the other hand, LG Innotek is a G7 next-generation automotive technology development project. It is a radar that uses the FMCW method using three beam switching, and it is a millimeter wave radar for the inter-vehicle distance control system in which the sensor unit and the signal processor are separated. I am researching.
또한, NRD(Non Radiative Dielectric) Guide를 이용한 밀리미터파 부품 개발을 위한 연구가 진행 중에 있는데 NRD Guide는 밀리미터파에서 저손실 특성을 가지며 소형화 디자인이 가능하여 밀리미터파 회로소자 및 front-end 제작을 위한 연구가 진행 중이다. 밀리미터파 마이크로웨이브 모놀리식 집적 회로(Microwave Monolithic Integrated Circuit, MMIC)에 대응하여 NRD Guide 부품을 적용한 자동차용 레이더 개발도 국내에서 현재 진행되고 있다.In addition, research is underway for the development of millimeter wave components using NRD (Non Radiative Dielectric) guides. NRD guides have low loss characteristics in millimeter waves and can be miniaturized and designed to manufacture millimeter wave circuit elements and front-ends. Is in progress. In order to cope with millimeter wave microwave monolithic integrated circuits (MMICs), the development of automotive radars using NRD guide components is currently underway in Korea.
그러나 국내에서는 밀리미터파 대역의 자동차용 레이더에 관한 연구는 선진국에 비해 상대적으로 활발하지 못하며, 특히 경쟁력의 원천이 되는 MMIC와 같은 밀리미터파 대역의 부품 개발에 대한 연구가 선진국들과 비교하여 절대 열세에 놓여 있으므로 이 부분의 연구 확대가 절실히 요구되는 상황이다.However, in Korea, research on automotive radar in the millimeter wave band is relatively less active than in developed countries. Especially, research on the development of parts in the millimeter wave band such as MMIC, which is a source of competitiveness, is inferior to the developed countries. Because of this, there is an urgent need for expanded research in this area.
또한, 자동차용 레이더 기술의 향후 개발 방향은 복잡한 도로 교통상황에서도 자동차간의 추돌을 미리 예방할 뿐만 아니라 운전자에게 전방 상황에 대한 정보를 제공하여 극한 상황에서도 사고를 회피할 수 있어야 한다. 이를 위해서는 장애물의 식별, 선행차량 거리 및 상대속도 검출, 다표적 검출 및 식별, 목표차량 추적, 우천시 탐지, 추돌 위험시 조치 등의 기능 구현에 목표를 두고 개발되어야 할 것이다(전파 제104호 2002년 1~2월호 “CAR RADAR 기술발전 및 산업 동향").In addition, the future development direction of the radar technology for automobiles should not only prevent collision between cars even in a complicated road traffic situation, but also provide drivers with information about the situation ahead so that accidents can be avoided even under extreme conditions. To this end, it should be developed with the aim of realizing functions such as obstacle identification, preceding vehicle distance and relative speed detection, multi-target detection and identification, target vehicle tracking, rain detection and collision risk measures (Radio Wave 104, 2002). January-February issue “CAR RADAR Technology Development and Industry Trends”).
따라서 본 발명은 전술한 문제점에 대한 부품개발은 물론 자동차용 레이더 기술의 개발 목표에 부합 가능하도록 하는 차량용 레이더 매핑 기술을 제안하는데 있다.
Therefore, the present invention proposes a vehicle radar mapping technology that can meet the development goal of the vehicle radar technology as well as the development of parts for the above problems.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 차량 주행시 밀리미터파 레이더로 신호를 수신하여 3차원 매핑을 통해 운전자에게 조감도를 제공함으로써, 대상물이 근접하면 접근경고를 하고 임계상황을 넘어서면 충돌방지를 위한 조치를 취할 수 있도록 한 차량 안전주행 레이더 매핑 시스템을 제공한다.
Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to receive a signal with a millimeter wave radar while driving the vehicle to provide a bird's eye view through the three-dimensional mapping, the approach warning when the object is close In addition, it provides a vehicle safe driving radar mapping system that can take measures to prevent collisions when the critical situation is exceeded.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 차량 안전주행 레이더 매핑(Radar Mapping) 시스템에 있어서, 상기 시스템은, 차량의 지붕 중앙 전단에 설치되되, 지름 65mm× 높이 40mm의 원통타입으로 제작되는 Car 레이더 하우징 및 상기 Car 레이더 하우징 내부에 장착되며 배열 안테나를 이용한 레이더 빔(beam)의 회전을 통해 장애물을 스캐닝 하는 고정밀 협대역 FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave) 레이더를 구비하는 카 레이더 센서 모듈과; 상기 카 레이더 센서 모듈로부터 스캐닝 된 하나 이상의 신호를 입력받아 디지털 신호로 변환시켜 레이더 신호해석 툴(Tool)을 이용하여 레이더 매핑 모델링과 메모리에 저장된 차량종류 D/B정보를 독출하여 3차원 가시화를 위해 신호처리 하고 시스템 전반을 제어하도록 하는 CPU가 내장된 신호처리 모듈과; 상기 신호처리 모듈로부터 제어신호를 입력받아 차량의 각종 모터를 구동시키는 모터 구동 제어부와; 상기 신호처리 모듈로부터 레이더 스캐닝 분석 데이터 및 제어신호를 입력받아 야간이나 눈, 비, 안개 등 악천후 시 200m 범위 내에 포착된 장애물에 대해 운전자에게 입체적으로 정보 제공되는 레이더 매핑 모니터와; 상기 신호처리 모듈로부터 제어신호를 입력받아 돌발사태 발생 시 차량의 브레이크를 자동으로 제동시키도록 하는 브레이크 제동 네트워크 제어모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 안전주행 레이더 매핑 시스템을 제공한다.The present invention is to solve the above problems, in a vehicle safety driving radar mapping (Radar Mapping) system, the system is installed in the front end of the roof of the vehicle, the cylindrical type of 65mm diameter × 40mm height is manufactured A car radar sensor module mounted within the car radar housing and the car radar housing and having a high precision narrowband frequency modulated continuous wave (FMCW) radar for scanning an obstacle through rotation of a radar beam using an array antenna; Receives one or more signals scanned from the car radar sensor module, converts them into digital signals, and uses radar signal analysis tool to read radar mapping modeling and vehicle type D / B information stored in memory for 3D visualization. A signal processing module incorporating a CPU for signal processing and overall system control; A motor driving controller which receives a control signal from the signal processing module and drives various motors of the vehicle; A radar mapping monitor that receives radar scanning analysis data and control signals from the signal processing module and provides three-dimensional information to the driver about obstacles captured within a range of 200 m in bad weather such as at night, snow, rain, and fog; And a brake braking network control module configured to receive a control signal from the signal processing module and automatically brake the brake of the vehicle in the event of an accident.
바람직하게는, 상기 배열 안테나를 이용한 레이더 빔의 회전은, 레이더 방사패턴 마이크로스트립 배열에 의한 방사 빔의 벡터 합으로 주어지며, 배열 안테나를 사용하여 위상을 가변시켜 레이더 빔의 방향을 360°로 회전이 가능하고, 전방 180°는 정밀하게 즉 5°~10° 간격으로 스캔하고 나머지는 45° 간격으로 데이터를 얻는 것을 특징으로 한다.Preferably, the rotation of the radar beam using the array antenna is given by the vector sum of the radiation beams by the radar radiation pattern microstrip array, and the phase of the radar beam is varied by using the array antenna to rotate the direction of the radar beam by 360 °. This is possible, characterized in that the forward 180 ° is scanned precisely, i.e. at intervals of 5 ° to 10 ° and the rest is taken at 45 ° intervals.
바람직하게는, 상기 배열 안테나는, 반사기(Reflector) 안테나 구조로 제작되는 것을 포함하여 특징으로 한다.Preferably, the array antenna is characterized in that it comprises a reflector (reflector) antenna structure.
바람직하게는, 상기 카 레이더 센서 모듈의 고정밀 협대역 FMCW 레이더는, 외부로부터 DC 4~7V 톱니파 신호를 입력받아 직선화가 되도록 신호를 보정하여 전압 제어 발진기로 출력하는 리니어라이즈(Linearizer)와, 상기 리니어라이즈의 신호를 입력받아 중심주파수 77GHz 주변에서 가변주파수를 써큘레이터로 출력하고 기준 신호값을 믹서로 출력하는 전압 제어 발진기(Voltage Controlled Oscillator, VCO)와, 상기 전압 제어 발진기와 상기 배열 안테나 신호 중에서 상기 전압 제어 발진기 신호가 입력되면 안테나로 전송하고 상기 안테나로부터 수신되는 신호는 한쪽방향으로 회전하듯이 믹서로 전송하는 서큘레이터(Circulator)와, 상기 서큘레이터로부터 전송받은 레이더 신호를 출력하고 반사되는 신호를 수신하기 위한 GHz 밀리미터파(Millimeter Wave) 레이더 프론트 엔드(Front-End) 모듈 일체형 배열 안테나(Array Antenna)와, 상기 전압제어 발전기에서 전송되는 GHz의 기준신호 값에서 상기 배열 안테나에서 수신되는 신호 값의 차이 값을 구하는 믹서(Mixer)와, 상기 믹서에서 구한 신호를 직선화시켜 비트(Beat) 주파수를 생성하여 출력하도록 하는 저역통과 필터(LPF)가 포함되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the high-precision narrow-band FMCW radar of the car radar sensor module, a linearizer for receiving a DC 4-7V sawtooth signal from the outside and correcting the signal to be linearized and outputting it to a voltage controlled oscillator, and the linear A voltage controlled oscillator (VCO) for receiving a rise signal and outputting a variable frequency to a circulator around a center frequency of 77 GHz and outputting a reference signal value to a mixer, wherein the voltage controlled oscillator and the array antenna signal When the voltage controlled oscillator signal is input, it is transmitted to the antenna, and the signal received from the antenna is transmitted to the mixer as if it rotates in one direction, and the radar signal received from the circulator is output and reflected signal GHz Millimeter Wave Radar Front End for Reception (F ront-End module integrated array antenna, a mixer for obtaining a difference value of a signal value received from the array antenna from a reference signal value of GHz transmitted from the voltage controlled generator, a mixer obtained from the mixer A low pass filter (LPF) is included to straighten the signal to generate and output a beat frequency.
바람직하게는, 상기 레이더 매핑 모니터는, 상기 카 레이더 센서 모듈에서 검출된 하나 이상의 비트(Beat) 주파수에 대한 이득, 거리, 수신된 신호의 출력을 상기 신호처리 모듈에서 처리한 후, 격자공간에 격자점유를 메인 돌출부(Main-lobe)와 사이드 돌출부(Side-lobe)를 각각 기록하여 방사군(放射群)으로 맵(Map)을 완성시키도록 하는 매핑 모델링이 실행되는 것을 포함하여 특징으로 한다.Preferably, the radar mapping monitor, after processing the gain, the distance, the output of the received signal for one or more beat frequencies detected by the car radar sensor module in the signal processing module, the grid in the grid space The occupancy is characterized in that the mapping modeling is performed such that the main protrusion (Main-lobe) and the side protrusion (Side-lobe) are recorded to complete the map with the radiation group.
바람직하게는, 상기 완성된 맵(Map)으로부터 차량(버스, 트럭, 소형차 유무를 판별)을 구별하기 위해 이미지 프로세싱(Image Processing)에 의해 차량의 크기, 형태, 관절점을 분석하는 3차원 가시화가 실행되는 것을 포함하여 특징으로 한다.Preferably, a three-dimensional visualization that analyzes the size, shape and joint points of the vehicle by image processing to distinguish the vehicle (determining the presence of buses, trucks, small cars) from the completed map It is characterized by including the execution.
바람직하게는, 상기 완성된 맵(Map)으로부터 장애물을 구별하기 위해 이미지 프로세싱(Image Processing)에 의해 장애물의 크기, 형태, 관절점을 분석하는 3차원 가시화가 실행되되, 장애물의 위치 변화가 없이 격자점유가 연속적으로 나타날 경우는 운전 방해물로 인식되는 것을 포함하여 특징으로 한다.Preferably, a three-dimensional visualization of the size, shape, and joint point of the obstacle is performed by image processing to distinguish the obstacle from the completed map, but the grid without changing the position of the obstacle is performed. If the occupancy appears continuously, it is characterized by including being recognized as a driving obstacle.
바람직하게는, 상기 레이더 매핑 모니터는, 그래픽 유저 인터페이스(Graphic User Interface) 방식인 것을 포함하여 특징으로 한다.Preferably, the radar mapping monitor is characterized in that it comprises a graphical user interface (Graphic User Interface) system.
바람직하게는, 상기 레이더 매핑 모니터는, 운전자에게 자기 및 주변 차량에 대한 위치가 3차원 이미지와 문자 및 숫자로 표시되는 디스플레이부, 현재속도, GPS, 레이더 매핑 시스템 동작 표시, 위험요소에 대한 우선순위를 나타내는 거리/속도, 경고/알람, 레이더 스코프, 디지털시계 기능이 포함되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the radar mapping monitor, the display unit that displays the position of the person and surrounding vehicles in the three-dimensional image and letters and numbers to the driver, current speed, GPS, radar mapping system operation indication, priority for risk factors The distance / speed, warning / alarm, radar scope, and digital clock functions are included.
바람직하게는, 상기 브레이크 제동 네트워크 제어모듈은, ECU, TCU, TCS 각각을 2선으로 병렬 연결하되, 상기 장치 상호간의 정보교환 및 우선순위를 위해 상기 ECU(Electronic Control Unit)에 제어명령을 캔(CAN) 통신 프로토콜로 변환되는 것을 포함하여 특징으로 한다.Preferably, the brake braking network control module connects ECUs, TCUs, and TCSs in two wires in parallel, and can control commands to the electronic control unit (ECU) for information exchange and priority among the devices. CAN) is characterized in that the conversion to the communication protocol.
바람직하게는, 상기 차량 안전주행 레이더 매핑 시스템은, 주변 다수 차량의 경로를 추적하며 예상경로를 시뮬레이션 하여 예측하고 충돌이 예측됨에도 불구하고 운전자가 브레이크를 밟지 않을 경우, 상기 브레이크 제동 네트워크 제어모듈의 제어명령에 따라 스로틀밸브(Throttle Valve)를 닫아서 엔진출력을 낮추고 주변상황에 맞게 핸들조작과 브레이크를 작동시켜 충격을 최소화하는 것을 포함하여 특징으로 한다.
Preferably, the vehicle safety driving radar mapping system tracks the paths of a plurality of surrounding vehicles, simulates and predicts predicted paths, and controls the brake braking network control module when the driver does not press the brakes even when a collision is predicted. Features include reducing the engine output by closing the throttle valve on command and minimizing impact by operating the steering wheel and brakes according to the surrounding conditions.
본 발명의 차량 안전주행 레이더 매핑 시스템은 다음과 같은 효과가 있다.Vehicle safety driving radar mapping system of the present invention has the following effects.
본 발명에 의하여, 차량 주행시 밀리미터파 레이더로 신호를 수신하여 3차원 매핑을 통해 운전자에게 조감도를 제공함으로써,According to the present invention, by receiving a signal with a millimeter wave radar while driving the vehicle to provide a bird's eye view through the three-dimensional mapping,
(1) 기존의 FMCW 레이더는 2GHz의 광대역 VCO를 사용함으로 제작비용이 매우 높은 반면, 본 발명은 협대역 VCO를 사용하여 고정밀 측정 알고리듬을 구현하기 때문에 경제성과 시스템 안정성을 개선시킨다.(1) Existing FMCW radar has a very high manufacturing cost by using a wideband VCO of 2GHz, while the present invention implements a high-precision measurement algorithm using a narrowband VCO, thereby improving economics and system stability.
(2) 200미터 이내의 장애물을 감지하여 3차원 맵-디스플레이가 가능하기 때문에 선행차량 및 전방 장애물과의 거리, 크기, 형태, 상대속도를 판별할 수 있으며, 측방 및 후방의 물체를 감지할 수 있다.(2) 3D map display is possible by detecting obstacles within 200 meters, so that distance, size, shape, and relative speed of the preceding vehicle and front obstacle can be determined, and objects on the side and rear can be detected. have.
(3) 감지물체의 크기, 형태, 관절점을 수집하여 차량의 종류 및 장애물을 식별하고 위치지정, 지도 작성이 가능하다.(3) The size, shape, and joint points of the sensing object can be collected to identify the type and obstacle of the vehicle, and to specify the location and map.
(4) 좁은 도로의 폭과 높이를 측정하여 차량 통과유무 표시하며, 충돌을 사전에 예측하여 경고(소리, 그래픽모니터)하고 충돌방지를 위해 사전에 브레이크를 제동하도록 제어하는 효과가 있다.
(4) Measures the width and height of narrow roads to indicate whether the vehicle has passed, and predicts collisions in advance to warn (sound and graphic monitors) and control brakes in advance to prevent collisions.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량 안전주행 레이더 매핑 시스템을 나타낸 블록도
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량 안전주행 레이더 매핑 시스템에 대한 카 레이더 센서 모듈을 나타낸 개념도
도 3의 (가)는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량 안전주행 레이더 매핑 시스템의 레이더 센싱을 나타낸 블록도
도 3의 (나)는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량 안전주행 레이더 매핑 시스템의 레이더 센싱을 통해 매핑 모델링을 나타낸 블록도
도 4는 상기 도 3의 (나)에 대한 매핑 모델링을 구체적으로 나타낸 설명도
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량 안전주행 레이더 매핑 시스템의 레이더 매핑 모니터를 나타낸 도면
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량 안전주행 레이더 매핑 시스템의 브레이크 제동 네트워크 제어모듈을 나타낸 실물사진 및 블록도1 is a block diagram showing a vehicle safety driving radar mapping system according to a preferred embodiment of the present invention
2 is a conceptual diagram illustrating a car radar sensor module for a vehicle safety driving radar mapping system according to an exemplary embodiment of the present invention.
3A is a block diagram illustrating radar sensing of a vehicle driving radar mapping system according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 3 (b) is a block diagram showing the mapping modeling through the radar sensing of the vehicle safety driving radar mapping system according to a preferred embodiment of the present invention
4 is an explanatory diagram showing mapping modeling of FIG. 3B in detail.
5 is a diagram illustrating a radar mapping monitor of a vehicle safety driving radar mapping system according to a preferred embodiment of the present invention.
6 is a real picture and a block diagram showing a brake braking network control module of a vehicle safety driving radar mapping system according to a preferred embodiment of the present invention
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지의 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals are used to refer to the same components, even if displayed on different drawings. In describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related well-known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량 안전주행 레이더 매핑 시스템을 구현하기 위한 핵심 기술적 해결수단은, 카 레이더 센서 모듈(100), 신호처리 모듈(200), 모터 구동 제어부(300), 레이더 매핑 모니터(400), 브레이크 제동 네트워크 제어모듈(500)을 구성하여 차량 주행 시 밀리미터파 레이더로 신호를 수신하고 3차원 매핑하여 운전자에게 조감도를 보여주고 대상물의 근접 여부에 따라 자동적으로 조치를 취하여 충격을 최소화하도록 하는데 그 특징이 있다.1 to 6, the key technical solution for implementing a vehicle safety driving radar mapping system according to a preferred embodiment of the present invention, the car
먼저, 도 1을 참조하여, 상기 카 레이더 센서 모듈(100)은, 차량의 지붕 중앙 전단에 설치되는 지름 65mm× 높이 40mm의 원통타입으로 제작되는 Car 레이더 하우징(110)을 구비한다.First, referring to FIG. 1, the car
또한, 상기 Car 레이더 하우징 내부에는 배열 안테나가 장착되며, 배열 안테나를 이용한 레이더 빔(beam)의 회전을 통해 장애물을 스캐닝 하는 고정밀 협대역 FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave) 레이더(120)를 구비한다.In addition, an array antenna is mounted inside the car radar housing and includes a high-precision narrowband frequency modulated continuous wave (FMCW)
여기서 도 2를 참조하여, 상기 배열 안테나는 많은 안테나 소자를 배열하여 각 소자의 여진 전류의 위상을 조절하고 안테나를 특정 방향 혹은 동일 위상으로 하여 주 빔을 형성하는 안테나이다.Referring to FIG. 2, the array antenna is an antenna in which many antenna elements are arranged to adjust the phase of the excitation current of each element and to form the main beam with the antenna in a specific direction or in the same phase.
또한, 상기 배열 안테나를 이용한 레이더 빔의 회전은, 레이더 방사패턴 마이크로스트립 배열에 의한 방사 빔의 벡터 합으로 주어지며, 배열 안테나를 사용하여 위상을 가변시켜 레이더 빔의 방향을 360°로 회전이 가능하고, 전방 180°는 정밀하게 즉 5°~10° 간격으로 스캔하고 나머지는 45°각도로 데이터를 얻는 것을 포함한다.In addition, the rotation of the radar beam using the array antenna is given by the vector sum of the radiation beams by the radar radiation pattern microstrip array, and the direction of the radar beam can be rotated by 360 ° by varying the phase using the array antenna. And 180 ° forward to scan precisely, i.e. at intervals of 5 ° to 10 °, and the rest to obtain data at 45 ° angles.
또한, 상기 배열 안테나는, 반사기(Reflector) 안테나 구조로 제작되는 것을 포함한다.In addition, the array antenna includes a fabricated reflector antenna structure.
그리고 도 3을 참조하여, 상기 고정밀 협대역 FMCW 레이더(120)는 리니어라이즈(121), 전압 제어 발진기(122), 서큘레이터(123), 배열 안테나(124), 믹서(125), 저역통과 필터(126)를 구비한다.3, the high precision
상기 리니어라이즈(Linearizer)(121)는, 외부로부터 DC 4~7V 톱니파 신호를 입력받아 직선화가 되도록 신호를 보정하여 전압 제어 발진기(122)로 출력한다.The
상기 전압 제어 발진기(Voltage Controlled Oscillator, VCO)(122)는, 외부에서 인가된 전압으로 원하는 발진 주파수를 출력할 수 있게 해주는 장치로, 상기 리니어라이즈(121)의 신호를 입력받아 중심주파수 77GHz 주변에서 가변주파수를 써큘레이터로 출력하고 기준신호 값을 믹서(125)로 출력한다.The voltage controlled oscillator (VCO) 122 is a device for outputting a desired oscillation frequency with an externally applied voltage. The voltage controlled oscillator (VCO) 122 receives a signal of the
상기 서큘레이터(Circulator)(123)는, 어떤 포트에서 전력이 입력되면, 왼쪽 혹은 오른쪽 포트 중 어느 한쪽 포트에만 전력을 전달하는 소자로, 상기 전압 제어 발진기(122)와 상기 배열 안테나(124) 신호 중에서 상기 전압 제어 발진기 신호가 입력되면 배열 안테나로 전송하고 상기 배열 안테나로부터 수신되는 신호는 한쪽방향으로 회전하듯이 믹서(125)로 전송하는 소자이다.The
여기서, 상기 전압 제어 발진기(122)에 리니어라이즈(121)를 붙이는 이유는, 주파수 변조 연속파 레이더(FMCW radar)의 원리와 관련이 있으며, 결론적으로는 더 먼 거리까지의 레이더 거리를 정확하게 잡아내기 위함이다. 즉, VCO의 주파수는 수십 GHz로 VCO만으로는 선형성을 증가시킨다 해도 스펙(Spec)을 맞추기는 힘들기 때문에 리니어라이즈 회로를 붙여 레이더의 비트(beat)주파수 대역을 선형화할 필요성이 있다.Here, the reason why the
상기 배열 안테나(Array Antenna)(124)는, 상기 서큘레이터(123)로부터 전송받은 레이더 신호를 출력하고 반사되는 신호를 수신하기 위한 GHz 밀리미터파(Millimeter Wave) 레이더 프론트 엔드(Front-End) 모듈 일체형으로 제작된다.The
여기서, 상기 밀리미터파(Millimeter Wave)는, 파장이 1~10mm, 주파수가 30만~300만 GHz인 전자기파로 초다중(超多重) 통신 또는 레이더에 사용된다.Here, the millimeter wave is an electromagnetic wave having a wavelength of 1 to 10 mm and a frequency of 300,000 to 3 million GHz, which is used for ultra-multiple communication or radar.
상기 믹서(Mixer)(125)는, 상기 전압 제어 발전기(122)에서 전송되는 GHz의 기준신호 값에서 상기 배열 안테나(124)에서 수신되는 신호 값의 차이 값을 구하는 소자이다.The
상기 저역통과 필터(LPF)(126)는, 특정 주파수보다 낮은 주파수 성분은 통과시키고, 높은 주파수 성분은 감쇠시켜 출력 쪽에 내지 않는 회로로, 상기 믹서(125)에서 구한 신호를 직선화시켜 비트(Beat) 주파수를 생성하여 출력하도록 한다. The low pass filter (LPF) 126 is a circuit that passes a frequency component lower than a specific frequency and attenuates a high frequency component so as not to output. The signal obtained by the
다시 도 1을 참조하여, 상기 신호처리 모듈(200)은, 상기 카 레이더 센서 모듈(100)로부터 스캐닝 된 하나 이상의 신호를 입력받아 디지털 신호로 변환시켜 레이더 신호해석 툴(Tool)을 이용하여 레이더 매핑 모델링(410)과 메모리(210)에 저장된 차량종류 D/B정보를 독출하여 3차원 가시화(420)를 위해 신호처리 하고 시스템 전반을 제어하도록 하는 CPU(Central Processing Unit)가 내장된다.Referring back to FIG. 1, the
여기서, 상기 레이더 신호해석 툴(Tool)은 인터프리터(Interpreter)이며, 상기 인터프리터는 레이저 신호를 해석하는 해석기로 레이더 센서에 의해 관측된 신호로부터 거리, 로브(Lobe)의 개수 및 밴드 폭(Band Width), 이득(Gain) 등의 데이터를 해석하여 격자화된 표시공간에 각 격자의 점유확률을 구한다. 이때 신호의 분해능을 높여 신빙도 높은 데이터를 얻기 위해서는 경사창(Tapered Window)과 영삽입(Zero Padding), FFT(Fast Fourier Transform)을 사용한다. 상기 경사창을 이용한 기법은 시간제한 신호처리 시 발생한 손실을 감쇠시켜주며 창 바깥의 데이터를 영(Zero)에 가깝게 약화시켜주고 경사창 내의 구간에서 의미 있는 신호를 강화시켜 데이터 추출을 높여 주는 역할을 한다. 또한 상기 영삽입은 주파수스펙트럼의 가시화를 높이는 기술로 주파수스펙트럼에 영을 추가하여 더 많은 샘플로 내삽을 도와 근접피크의 구별을 높이는 방법이다.Herein, the radar signal analysis tool is an interpreter, and the interpreter is an interpreter that interprets a laser signal, the distance from the signal observed by the radar sensor, the number of lobes, and the band width. Data, such as gain and gain, is analyzed to find the occupancy probability of each grid in the gridized display space. In this case, tapered window, zero padding, and fast fourier transform (FFT) are used to increase the resolution of the signal and obtain highly reliable data. The method using the inclined window attenuates the loss generated during time-limited signal processing, weakens the data outside the window to near zero, and enhances data extraction by reinforcing a meaningful signal in the section within the inclined window. do. In addition, the zero interpolation is a technique of increasing the visualization of the frequency spectrum is a method of adding a zero to the frequency spectrum to help interpolation with more samples to increase the distinction of the proximity peak.
도 1과 도 6을 참조하여, 상기 모터 구동 제어부(300)는, 상기 신호처리 모듈(200)로부터 제어신호를 입력받아 차량의 각종 모터를 구동시키는 수단으로, 상기 카 레이더 센서 모듈(100)의 배열 안테나를 360°로 회전시키며, 후술하는 CAN통신 프로토콜과 연계되어 차량의 ECU에 명령을 전달하여 각종 모터를 구동 제어하게 된다.1 and 6, the motor driving
도 1 내지 도 5를 참조하여, 상기 레이더 매핑 모니터(400)는, 상기 신호처리 모듈(200)로부터 레이더 스캐닝 분석 데이터 및 제어신호를 입력받아 야간이나 눈, 비, 안개 등 악천후 시 200m 범위 내에 포착된 차량 및 장애물에 대해 운전자에게 입체적으로 정보를 제공하는 모니터이다.1 to 5, the
또한, 본 발명의 실시에 따른 상기 레이더 매핑 모니터(400)는, 상기 카 레이더 센서 모듈(100)에서 검출된 하나 이상의 비트(Beat) 주파수에 대한 이득, 거리, 수신된 신호의 출력을 상기 신호처리 모듈(200)에서 처리한 후, 격자공간에 격자점유를 메인 돌출부(Main-Lobe)(411)와 사이드 돌출부(Side-Lobe)(412)를 각각 기록하여 방사군(放射群)으로 맵(Map)을 완성시키도록 하는 매핑 모델링(410)이 실행되는 것을 포함한다.In addition, the radar mapping monitor 400 according to an embodiment of the present invention, the signal processing the output of the gain, distance, the received signal for the one or more beat frequencies detected by the car radar sensor module (100) After processing in the
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 배열 안테나는 지향성을 갖고 있으며, 서로 인접하는 2개의 극소값 사이에 포함되어 있는 안테나 지향성도의 부분을 로브(Lobe)라고 한다. 상기 배열 안테나에서 방사되는 전파의 에너지 분포는 몇 개의 방향으로 나누어져 각각의 방사군(放射群)을 만들게 된다. 이때 방사 에너지가 최대값을 나타내는 방향의 로브를 주 돌출부(Main Lobe)라고 하고 방사 에너지가 최소값을 나타내는 방향의 로브를 부 돌출부(side lobe)라고 한다.Here, the array antenna according to the embodiment of the present invention has a directivity, and the portion of the antenna directivity included between two adjacent minimum values is called a lobe. The energy distribution of radio waves radiated from the array antennas is divided into several directions to form respective radiation groups. In this case, the lobe in the direction in which the radiant energy shows the maximum value is called the main lobe, and the lobe in the direction in which the radiant energy represents the minimum value is called the side lobe.
한편, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 레이더 매핑 모델링을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Meanwhile, the radar mapping modeling according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 3 and 4 as follows.
상기 카 레이더 센서 모듈(100)의 고정밀 협대역 FMCW 레이더(120)로부터 차량 및 장애물에 대한 레이더 신호가 관측되면 상기 신호처리 모듈(200)에서는 상기 관측된 레이더 신호에 포함된 비트(Beat) 주파수를 분석하기 위해 신호처리를 하게 되는데, 이때 레이더 신호해석 툴인 인터프리터에 의해 하나의 물체마다 신호의 이득, 거리, 수신된 출력에 대한 점유확률을 구하고, 또한 주 돌출부 이득 및 부 돌출부 이득의 개수와 밴드 폭 등의 데이터를 해석하여 격자화된 표시공간에 각 격자의 점유확률을 멀티노브 패턴(Multilobe Pattern)화시켜 맵(Map)을 만들고 상기 맵으로부터 후술하는 3차원 가시화를 실행시켜 운전자가 레이더 매핑 모니터(400) 상에서 도로 주변 상황들을 입체적으로 식별할 수 있게 된다(도 5 참조).When a radar signal for a vehicle and an obstacle is observed from the high-precision
또한, 본 발명의 실시에서는 상기 완성된 맵(Map)으로부터 차량(버스, 트럭, 소형차 유무를 판별)을 구별하기 위해서는 이미지 프로세싱(Image Processing)에 의해 차량의 크기, 형태, 관절점을 분석하는 3차원 가시화(420)가 실행되는 것을 포함한다.In addition, in the practice of the present invention, in order to distinguish the vehicle (determining the presence of the bus, truck, small car) from the completed map (3) to analyze the size, shape, joint points of the vehicle by image processing (Image Processing)
또한, 본 발명의 실시에서는 상기 완성된 맵(Map)으로부터 장애물을 구별하기 위해 이미지 프로세싱(Image Processing)에 의해 장애물의 크기, 형태, 관절점을 분석하는 3차원 가시화(420)가 실행되되, 장애물의 위치 변화가 없이 격자점유가 연속적으로 나타날 경우는 운전 방해물로 인식되는 것을 포함한다.In addition, in the embodiment of the present invention, in order to distinguish the obstacle from the completed map, a three-
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시에 따른 상기 레이더 매핑 모니터(400)는, 그래픽 유저 인터페이스(Graphic User Interface) 방식인 것을 포함한다.Referring to FIG. 5, the radar mapping monitor 400 according to an exemplary embodiment of the present invention includes a graphic user interface (GUI) method.
또한, 본 발명의 실시에 따른 상기 레이더 매핑 모니터(400)는, 운전자에게 자기 및 주변 차량에 대한 위치가 3차원 이미지와 문자 및 숫자로 표시되는 디스플레이부(430), 현재속도(431), GPS(432), 레이더 매핑 시스템 동작 표시(433), 위험요소에 대한 우선순위를 나타내는 거리/속도(434), 경고/알람(435), 레이더 스코프(436), 디지털시계(437) 기능이 포함된다.In addition, the radar mapping monitor 400 according to an embodiment of the present invention, the
도 6을 참조하여, 상기 브레이크 제동 네트워크 제어모듈(500)은, 상기 신호처리 모듈(200)로부터 제어신호를 입력받아 돌발사태 발생 시 차량의 브레이크를 자동으로 제동시키도록 하는 제어수단이다.Referring to FIG. 6, the brake braking
상기 브레이크 제동 네트워크 제어모듈(500)은, ECU(Electronic Control Unit)(510), TCU(Transmission Control Unit)(520), TCS(Traction Control System)(530) 각각을 2선으로 병렬 연결하되, 상기 장치 상호간의 정보교환 및 우선순위를 위해서는 상기 ECU(510)에 제어명령을 캔(CAN) 통신 프로토콜로 변환되는 것을 포함한다.The brake braking
여기서 상기 캔(CAN)통신은 다중통신망(Multi Master Network)이며 CSMA/CD+AMP(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection with Arbitration on Message Priority)방식을 사용할 수 있다.The CAN communication is a multi master network and may use a carrier sense multiple access / collision detection with arbitration on message priority (CSMA / CD + AMP) scheme.
CAN통신의 특징을 살펴보면, CAN통신은 통신포트를 RS485 방식처럼 2선으로 병렬로 접속하며 먼저 CAN Node에 메시지를 보내기 전에 CAN 버스라인이 사용 중인지를 파악하고 메시지간의 충돌 검출을 수행한다. 또한 어떠한 Node(시스템)로부터 보내어진 데이터 메시지는 송신측이나 수신측의 주소를 포함하지 않는 반면에, 각 노드의 데이터 메시지 항목에 CAN 네트웍상에서 각각의 노드를 식별할 수 있도록 각 노드마다 유일한 식별자(ID-11bit or 29bit)를 가지고 먼저 취할 메시지의 우선순위를 정한다. 이때 우선순위가 높은 메시지가 CAN 버스의 사용 권한을 보장 받으며 낮은 메시지는 자동적으로 다음 버스 사이클에 재전송을 수행하게 된다.Looking at the characteristics of CAN communication, CAN communication connects the communication ports in parallel with two wires like RS485. First, it checks whether the CAN busline is in use and sends a collision detection between messages before sending a message to the CAN Node. In addition, data messages sent from any node (system) do not include the sender's or receiver's addresses, whereas each node's data message entry has a unique identifier (for each node) that identifies each node on the CAN network. ID-11bit or 29bit) to prioritize the messages to take first. Higher priority messages are guaranteed access to the CAN bus and lower messages are automatically retransmitted on the next bus cycle.
그리고 본 발명의 실시예에 따른 차량 안전주행 레이더 매핑 시스템은, 주변 다수 차량의 경로를 추적하며 예상경로를 시뮬레이션 하여 예측하고 충돌이 예측됨에도 불구하고 운전자가 브레이크를 밟지 않을 경우, 상기 브레이크 제동 네트워크 제어모듈(500)의 제어명령에 따라 스로틀밸브(Throttle Valve)(550)를 닫아서 엔진출력을 낮추고 주변상황에 맞게 핸들제어기(540) 및 브레이크 제어기(560)를 작동시켜 충격을 최소화하는 것을 포함한다.In addition, the vehicle safety driving radar mapping system according to the embodiment of the present invention tracks the paths of a plurality of surrounding vehicles, simulates and predicts an expected path, and controls the brake braking network when the driver does not brake even when a collision is predicted. Closing the
이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 차량 안전주행 레이더 매핑 시스템은, 차량 주행 시 밀리미터파 레이더로 신호를 수신하고 3차원으로 매핑하여 운전자에게 조감도를 보여주고 주변차량 혹은 장애물과 같은 대상물의 근접 여부에 따라 자동적으로 조치를 취하여 충격을 최소화시킬 수 있는 독특한 특징이 있다.As described above, the vehicle safety driving radar mapping system according to the embodiment of the present invention shows a bird's eye view to a driver by receiving a signal with a millimeter wave radar and mapping it in three dimensions while driving a vehicle, and whether the vehicle is close to an object such as an obstacle or an obstacle. Therefore, there is a unique feature that can automatically take action to minimize the impact.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may make various modifications and changes without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.
100 : 카 레이더 센서 모듈 110 : Car 레이더 하우징
120 : 고정밀 협대역 FMCW 레이더 121 : 리니어라이즈
122 : 전압 제어 발진기 123 : 서큘레이터
124 : 배열 안테나 125 : 믹서
126 : 저역통과 필터 200 : 신호처리 모듈
210 : 메모리 300 : 모터 구동 제어부
400 : 레이더 매핑 모니터 410 : 매핑 모델링
411 : 주 돌출부 412 : 부 돌출부
420 : 3차원 가시화 430 : 디스플레이부
431 : 현재속도 432 : GPS
433 : 레이더 매핑 시스템 동작 표시
434 : 거리/속도 435 : 경고/알람
436 : 레이더 스코프 437 : 디지털시계
500 : 브레이크 제동 네트워크 제어모듈
510 : ECU 520 : TCU
530 : TCS 540 : 핸들제어기
550 : 스로틀제어기 560 : 브레이크 제어기100: car radar sensor module 110: Car radar housing
120: high precision narrow band FMCW radar 121: linearization
122: voltage controlled oscillator 123: circulator
124: array antenna 125: mixer
126
210: memory 300: motor drive control unit
400: Radar Mapping Monitor 410: Mapping Modeling
411: major protrusion 412: minor protrusion
420: 3D visualization 430: display unit
431: Current Speed 432: GPS
433 Radar Mapping System Behavior Display
434: distance / speed 435: warning / alarm
436
500: Brake Braking Network Control Module
510: ECU 520: TCU
530: TCS 540: handle controller
550: Throttle Controller 560: Brake Controller
Claims (11)
상기 시스템은, 차량의 지붕 중앙 전단에 설치되되, 지름 65mm× 높이 40mm의 원통타입으로 제작되는 Car 레이더 하우징 및 상기 Car 레이더 하우징 내부에 장착되며 배열 안테나를 이용한 레이더 빔(beam)의 회전을 통해 장애물을 스캐닝 하는 고정밀 협대역 FMCW 레이더를 구비하는 카 레이더 센서 모듈과;
상기 카 레이더 센서 모듈로부터 스캐닝 된 하나 이상의 신호를 입력받아 디지털 신호로 변환시켜 레이더 신호해석 툴(Tool)을 이용하여 레이더 매핑 모델링과 메모리에 저장된 차량종류 D/B정보를 독출하여 3차원 가시화를 위해 신호처리 하고 시스템 전반을 제어하도록 하는 CPU가 내장된 신호처리 모듈과;
상기 신호처리 모듈로부터 제어신호를 입력받아 차량의 각종 모터를 구동시키는 모터 구동 제어부와;
상기 신호처리 모듈로부터 레이더 스캐닝 분석 데이터 및 제어신호를 입력받아 야간이나 눈, 비, 안개 등 악천후 시 200m 범위 내에 포착된 장애물에 대해 운전자에게 입체적으로 정보 제공되는 레이더 매핑 모니터와;
상기 신호처리 모듈로부터 제어신호를 입력받아 돌발사태 발생 시 차량의 브레이크를 자동으로 제동시키도록 하는 브레이크 제동 네트워크 제어모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 안전주행 레이더 매핑 시스템.
In a vehicle safety driving radar mapping system,
The system is installed in the front end of the roof of the vehicle, the car radar housing is made of a cylindrical type having a diameter of 65mm × 40mm in height and mounted inside the car radar housing and obstacles through the rotation of the radar beam using an array antenna A car radar sensor module having a high precision narrowband FMCW radar for scanning a beam;
Receives one or more signals scanned from the car radar sensor module, converts them into digital signals, and uses radar signal analysis tool to read radar mapping modeling and vehicle type D / B information stored in memory for 3D visualization. A signal processing module incorporating a CPU for signal processing and overall system control;
A motor driving controller which receives a control signal from the signal processing module and drives various motors of the vehicle;
A radar mapping monitor that receives radar scanning analysis data and control signals from the signal processing module and provides three-dimensional information to the driver about obstacles captured within a range of 200 m in bad weather such as at night, snow, rain, and fog;
And a brake braking network control module configured to receive a control signal from the signal processing module and automatically brake the brake of the vehicle in the event of an accident.
상기 배열 안테나를 이용한 레이더 빔의 회전은, 레이더 방사패턴 마이크로스트립 배열에 의한 방사 빔의 벡터 합으로 주어지며, 배열 안테나를 사용하여 위상을 가변시켜 레이더 빔의 방향을 360°로 회전이 가능하고, 전방 180°는 정밀하게 즉 5°~10° 간격으로 스캔하고 나머지는 45° 간격으로 데이터를 얻는 것을 특징으로 하는 차량 안전주행 레이더 매핑 시스템.
The method according to claim 1,
The rotation of the radar beam using the array antenna is given by the vector sum of the radiation beams by the radar radiation pattern microstrip array, and the direction of the radar beam can be rotated by 360 ° by varying the phase using the array antenna. Vehicle safety driving radar mapping system, characterized in that the forward 180 ° is scanned precisely, that is, every 5 ° ~ 10 ° intervals and the rest is obtained at 45 ° intervals.
상기 배열 안테나는, 반사기 안테나 구조로 제작되는 것을 포함하여 특징으로 하는 차량 안전주행 레이더 매핑 시스템.
The method of claim 2,
The array antenna is a vehicle safety driving radar mapping system, characterized in that it comprises a reflector antenna structure.
상기 카 레이더 센서 모듈의 고정밀 협대역 FMCW 레이더는, 외부로부터 DC 4~7V 톱니파 신호를 입력받아 직선화가 되도록 신호를 보정하여 전압제어발진기로 출력하는 리니어라이즈와,
상기 리니어라이즈의 신호를 입력받아 중심주파수 77GHz 주변에서 가변주파수를 써큘레이터로 출력하고 기준 신호값을 믹서로 출력하는 전압 제어 발진기와,
상기 전압 제어 발진기와 상기 배열 안테나 신호 중에서 상기 전압 제어 발진기 신호가 입력되면 안테나로 전송하고 상기 안테나로부터 수신되는 신호는 한쪽방향으로 회전하듯이 믹서로 전송하는 서큘레이터와,
상기 서큘레이터로부터 전송받은 레이더 신호를 출력하고 반사되는 신호를 수신하기 위한 GHz 밀리미터파 레이더 프론트 엔드 모듈 일체형 배열 안테나와,
상기 전압제어 발전기에서 전송되는 GHz의 기준신호 값에서 상기 배열 안테나에서 수신되는 신호 값의 차이 값을 구하는 믹서와,
상기 믹서에서 구한 신호를 직선화시켜 비트 주파수를 생성하여 출력하도록 하는 저역통과 필터가 포함되는 것을 특징으로 하는 차량 안전주행 레이더 매핑 시스템.
The method according to claim 1,
The high-precision narrowband FMCW radar of the car radar sensor module includes a linearization that receives a DC 4-7V sawtooth signal from the outside and corrects the signal to be straightened and outputs the voltage to a voltage controlled oscillator;
A voltage controlled oscillator for receiving the linearization signal and outputting a variable frequency to a circulator around a central frequency of 77 GHz and outputting a reference signal value to a mixer;
A circulator for transmitting the signal when the voltage controlled oscillator signal is input among the voltage controlled oscillator and the array antenna signal and transmitting the signal received from the antenna to the mixer as if rotated in one direction;
An GHz millimeter wave radar front end module integrated array antenna for outputting a radar signal received from the circulator and receiving a reflected signal;
A mixer for obtaining a difference value of a signal value received from the array antenna from a reference signal value of GHz transmitted from the voltage controlled generator;
And a low pass filter for straightening the signal obtained by the mixer to generate and output a bit frequency.
상기 레이더 매핑 모니터는, 상기 카 레이더 센서 모듈에서 검출된 하나 이상의 비트 주파수에 대한 이득, 거리, 수신된 신호의 출력을 상기 신호처리 모듈에서 처리한 후, 격자공간에 격자점유를 메인 돌출부와 사이드 돌출부를 각각 기록하여 방사군(放射群)으로 맵(Map)을 완성시키도록 하는 매핑 모델링이 실행되는 것을 포함하여 특징으로 하는 차량 안전주행 레이더 매핑 시스템.
The method according to claim 1,
The radar mapping monitor is configured to process gains, distances, and outputs of received signals for one or more bit frequencies detected by the car radar sensor module in the signal processing module, and then to occupy the grid space in the grid space by the main protrusion and the side protrusion. A vehicle safety driving radar mapping system, characterized in that the mapping modeling is performed so as to complete each map by recording each of them.
상기 완성된 맵(Map)으로부터 차량 종류를 구별하기 위해 이미지 프로세싱에 의해 차량의 크기, 형태, 관절점을 분석하는 3차원 가시화가 실행되는 것을 포함하여 특징으로 하는 차량 안전주행 레이더 매핑 시스템.
The method of claim 5,
And a three-dimensional visualization of analyzing the size, shape, and joint points of the vehicle by image processing to distinguish the vehicle type from the completed map.
상기 완성된 맵(Map)으로부터 장애물을 구별하기 위해 이미지 프로세싱에 의해 장애물의 크기, 형태, 관절점을 분석하는 3차원 가시화가 실행되되, 장애물의 위치 변화가 없이 격자점유가 연속적으로 나타날 경우는 운전 방해물로 인식되는 것을 포함하여 특징으로 하는 차량 안전주행 레이더 매핑 시스템.
The method of claim 5,
In order to distinguish the obstacles from the completed map, three-dimensional visualization of the size, shape, and joint points of the obstacles is performed by image processing. However, when the grid occupancy appears continuously without changing the position of the obstacles, driving is performed. A vehicle safe driving radar mapping system characterized by being recognized as an obstacle.
상기 레이더 매핑 모니터는, 그래픽 유저 인터페이스 방식인 것을 포함하여 특징으로 하는 차량 안전주행 레이더 매핑 시스템.
The method of claim 5,
The radar mapping monitor is a vehicle safety driving radar mapping system, characterized in that the graphical user interface system.
상기 레이더 매핑 모니터는, 운전자에게 자기 및 주변 차량에 대한 위치가 3차원 이미지와 문자 및 숫자로 표시되는 디스플레이부, 현재속도, GPS, 레이더 매핑 시스템 동작 표시, 위험요소에 대한 우선순위를 나타내는 거리/속도, 경고/알람, 레이더 스코프, 디지털시계 기능이 포함되는 것을 특징으로 하는 차량 안전주행 레이더 매핑 시스템.
The method of claim 8,
The radar mapping monitor may include: a display unit displaying a position of a person and surrounding vehicles in 3D images and letters and numbers to a driver, a current speed, a GPS, a radar mapping system operation indication, and a distance / priority indicating a risk factor; Vehicle safety driving radar mapping system including speed, warning / alarm, radar scope, digital clock function.
상기 브레이크 제동 네트워크 제어모듈은, ECU, TCU, TCS 각각을 2선으로 병렬 연결하되, 상기 장치 상호간의 정보교환 및 우선순위를 위해 상기 ECU(Electronic Control Unit)에 제어명령을 캔(CAN) 통신 프로토콜로 변환되는 것을 포함하여 특징으로 하는 차량 안전주행 레이더 매핑 시스템.
The method according to claim 1,
The brake braking network control module connects ECUs, TCUs, and TCSs in two wires in parallel, and transmits control commands to the ECU (Electronic Control Unit) for information exchange and priority between the devices. Vehicle safety driving radar mapping system comprising the conversion to.
상기 차량 안전주행 레이더 매핑 시스템은, 주변 다수 차량의 경로를 추적하며 예상경로를 시뮬레이션 하여 예측하고 충돌이 예측됨에도 불구하고 운전자가 브레이크를 밟지 않을 경우, 상기 브레이크 제동 네트워크 제어모듈의 제어명령에 따라 스로틀밸브(Throttle Valve)를 닫아서 엔진출력을 낮추고 주변상황에 맞게 핸들조작과 브레이크를 작동시켜 충격을 최소화하는 것을 포함하여 특징으로 하는 차량 안전주행 레이더 매핑 시스템.
The method of claim 10,
The vehicle safety driving radar mapping system tracks the paths of a plurality of surrounding vehicles, simulates and predicts predicted paths, and in spite of a predicted collision, when the driver does not brake, the throttle according to the control command of the brake braking network control module. Vehicle safety driving radar mapping system including closing the valve (Throttle Valve) to lower the engine output and minimize the impact by operating the steering wheel and brakes according to the surrounding conditions.
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