KR101052025B1 - 주파수 변조 연속파 레이더의 분산 동기화 방법 및 이를 이용한 주파수 변조 연속파 레이더 시스템 - Google Patents

주파수 변조 연속파 레이더의 분산 동기화 방법 및 이를 이용한 주파수 변조 연속파 레이더 시스템 Download PDF

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Abstract

주파수 변조 연속파 레이더의 분산 동기화 방법이 제공된다. 상기 주파수 변조 연속파 레이더의 분산 동기화 방법은 수신된 복수의 외부신호들 각각의 주파수를 분석하는 단계와 상기 분석한 외부신호들 각각의 주파수와 송신신호의 주파수의 크기를 비교하여 상기 송신신호의 지연 순서를 결정하는 단계와 상기 분석된 외부신호들 각각의 주파수와 송신신호의 주파수에 기초하여 비트 주파수를 계산하는 단계와 상기 계산된 비트주파수에 기초하여 유효주파수의 존재 및 유효주파수의 위치 변화를 판단하는 단계 및 상기 송신신호의 지연 순서와 상기 판단된 유효주파수의 존재 및 유효주파수의 위치 변화에 따라 상기 송신신호를 지연하는 단계를 포함한다.

Description

주파수 변조 연속파 레이더의 분산 동기화 방법 및 이를 이용한 주파수 변조 연속파 레이더 시스템{Decentralized Synchronization Method For Multiple FMCW Radar And System thereof}
본 발명의 개념에 따른 실시 예는 주파수 변조 연속파 레이더(Frequency Modulation Continuous Wave Radar)에 관한 것으로, 특히 복수의 주파수 변조 연속파 레이더들 상호 간의 통신 없이 동기(Synchronization)화가 가능한 분산 동기화 방법 및 이를 이용한 주파수 변조 연속파 레이더 시스템에 관한 것이다.
레이더(RADAR: Radio Detection And Ranging)는 전자기파를 방출하고 해당 영역 내의 물체에 의해 반사되는 반사파를 수신하여 목표물의 존재와 그 거리를 탐지하는 감지장치를 의미한다. 이러한 레이더는 전파 형태에 따라 크게 연속파 레이더(Continuouse Wave RADAR)와 펄스 레이더(Pulse RADAR)로 분류된다. 상기 펄스 레이더는 송신하는 동안 수신을 하지 못하므로 분해능이 떨어지며, 강한 송신 펄스로 인해 짧은 거리의 물체 측정이 어렵다. 또한 펄스 레이더는 마그네트론(Magnetron)을 이용한 고출력 송신을 하기 때문에 고압 증폭으로 인한 하드웨어 파손의 우려가 있다. 이에 비해 FMCW 레이더는 송수신이 동시에 이루어지므로 분해능이 좋고, 선형파를 이용하므로 짧은 거리의 분해능이 펄스 레이더에 비해 높다. 또한 기존 펄스 레이더에 비해 수백에서 수천 배 낮은 전력을 사용하기 때문에 배터리의 부하가 거의 없는 장점이 있다. 상기와 같은 이유로 FMCW 레이더는 간단하게 목표물의 거리와 속도를 검출할 수 있으며 석유화학 제품의 저장탱크, 선박의 오일탱크, 항공기의 고도계 탱크 내의 수위계, 조위계, 차량용 충돌 방지 시스템 등에 폭넓게 이용되고 있다. 그러나 FMCW 레이더는 송신주파수와 수신주파수 간의 주파수 차이를 이용하여 표적의 유무, 거리 및 속도 등을 추정하므로 인접지역에 유사한 주파수 대역을 사용하는 복수의 FMCW 레이더가 동시에 가동될 경우 송신신호를 표적신호로 오인하게 되는 상호 간섭(interference) 현상이 발생할 수 있다. 종래에는 이와 같은 상호 간섭 현상을 제거하기 위하여 FMCW 레이더들 상호 간의 통신을 통해 송신을 동기화(synchronization)하는 방법이 사용되었으나, 이러한 방법은 FMCW 레이더들 상호 간의 통신을 필요로 하므로 별도의 통신장비 및 별도의 클럭 신호가 요구되는 문제점이 있었다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 유사한 주파수 대역을 사용하는 복수의 FMCW 레이더들 사이에 상호 통신 없이 동기화하여 간섭현상을 제거할 수 있는 분산 동기화 방법을 제공하는 것이다.
또한 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적인 과제는 상기 방법을 이용하여 상호 간섭현상을 제거한 레이더 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시 예에 따르는 분산 동기화 방법은 수신된 복수의 외부신호들 각각의 주파수를 분석하는 단계와 상기 분석한 외부신호들 각각의 주파수와 송신신호의 주파수의 크기를 비교하여 상기 송신신호의 지연 순서를 결정하는 단계와 상기 분석된 외부신호들 각각의 주파수와 송신신호의 주파수에 기초하여 비트 주파수를 계산하는 단계와 상기 계산된 비트주파수에 기초하여 유효주파수의 존재 및 유효주파수의 위치 변화를 판단하는 단계 및 상기 송신신호의 지연 순서와 상기 판단된 유효주파수의 존재 및 유효주파수의 위치 변화에 따라 상기 송신신호를 지연하는 단계를 포함한다.
상기 송신신호의 지연 순서를 결정하는 단계는 오름차순에 따른 상기 주파수의 크기 순서에 대응하여 상기 송신신호의 지연순서를 결정한다.
상기 유효주파수의 존재 및 유효주파수의 위치변화를 판단하는 단계는 상기 계산된 비트주파수가 최대 비트주파수 범위 내에 존재하는지의 여부로 유효주파수의 존재를 판단하는 단계 및 상기 유효주파수가 존재한다고 판단되는 경우 상기 계산된 비트주파수의 위치와 상기 송신신호의 주기에 해당하는 시간 경과 후에 계산된 비트주파수의 위치에 기초하여 상기 위치 변화를 판단하는 단계를 포함한다.
상기 송신신호를 지연하여 송신하는 단계는 상기 유효주파수의 위치가 변화한다고 판단되는 경우에 상기 송신신호의 주파수 변조 시점을 상기 변화된 유효주파수의 위치보다 앞선 시점으로 설정하여 상기 송신신호를 송신한다.
본 발명의 실시 예에 따르는 분산 동기화 방법을 이용한 주파수 변조 연속파 레이더 시스템은 복수의 주파수 변조 연속파 레이더들을 포함한다.
상기 복수의 주파수 변조 연속파 레이더들 각각은 수신된 복수의 외부신호들 각각의 주파수를 분석하여 출력하는 주파수 측정장치와 상기 복수의 외부신호들 각각의 주파수와 송신신호의 주파수에 기초하여 비트 주파수를 계산하여 출력하는 혼합기 및 상기 계산된 비트주파수에 기초하여 유효주파수의 존재 및 유효주파수의 위치 변화를 판단하고 상기 판단된 유효주파수의 존재 및 유효주파수의 위치 변화에 따라 상기 송신신호를 지연하도록 제어하는 제어기를 포함한다.
실시 예에 따라 상기 제어기는 상기 분석한 외부신호들 각각의 주파수와 송신신호의 주파수의 크기를 비교하여 상기 송신신호의 지연 순서를 결정할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 분산 동기화 방법은 유사한 주파수 대역을 사용하는 복수의 FMCW 레이더들 상호 간의 통신 없이 동기화가 가능하여 간섭현상을 제거할 수 효과가 있다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 상세한 설명이 제공된다.
도 1은 종래의 일반적인 FMCW 레이더의 내부 블럭도이다.
도 2는 FMCW 레이더의 기본 원리를 설명하기 위한 도이다.
도 3은 제2레이더의 송신 주파수가 제1레이더의 송신 주파수보다 높은 경우에 나타나는 간섭현상을 설명하기 위한 도이다.
도 4는 제2레이더의 송신 주파수가 제1레이더의 송신 주파수보다 낮은 경우에 나타나는 간섭현상을 설명하기 위한 도이다.
도 5는 발명의 실시 예에 따른 분산 동기화 방법을 이용한 FMCW 레이더 시스템의 블럭도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 분산 동기화 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 송신신호의 지연 송신 방법을 설명하기 위한 도이다.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소는 제1구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 종래의 일반적인 FMCW 레이더의 내부 블럭도를 나타내고, 도 2는 FMCW 레이더의 기본 원리를 설명하기 위한 도를 나타낸다.
도 1 및 도 2를 참조하면, FMCW 레이더(10)는 신호발생기(100), 제어기(200), 혼합기(300), 써큘레이터(circulator, 400) 및 안테나(500)를 포함한다.
신호발생기(100)는 제어기(200)로부터 시간 제어신호(Ct)와 주파수 제어신호(Cf)를 인가받아 주기에 따라 주파수가 변조되는 송신 신호(Tx)를 생성하고 생성된 송신 신호(Tx)는 써큘레이터(400)를 거쳐 안테나(500)를 통해 외부로 송신된다.
예컨대, 송신 신호(Tx)의 주파수는 시간에 따라 선형적으로 변조되는 영역(A)과 변조되지 않는 영역(B)이 합쳐져 송신 신호(Tx)의 한 주기(period)를 이루면서 출력된다.
한편, 외부로 출력된 송신 신호(Tx)는 표적 물체에 반사되고 상기 반사되어 되돌아 오는 신호는 수신 신호(Rx)로서 안테나(500)를 통해 수신된다.
이때, 송신 신호(Tx)는 상기 표적 물체까지의 거리에 따라 시간 지연이 되고 도플러 효과(Doppler Effect)에 의해 전체적으로 주파수가 변환되어 수신 신호(Rx)로서 수신된다.
예컨대, 도 2에서와 같이 상기 표적 물체가 FMCW 레이더(10)에 상대적으로 접근하는 경우 수신 신호(Rx)의 주파수는 상승한다.
반대로 상기 표적물체가 FMCW 레이더(10)로부터 상대적으로 멀어지는 경우라면 수신 신호(Rx)의 주파수는 하강할 것이다.
수신 신호(Rx)는 써큘레이터(400)를 거쳐 혼합기(300)에서 송신 중인 송신 신호(Tx)와 혼합되고, 혼합기(300)는 이들 두 신호들(Tx 및 Rx) 사이의 주파수 차인 비트 주파수(Beat Frequency, fb)를 계산하여 제어기(200)로 전송한다.
제어기(200)로 전송된 비트주파수(fb)에 기초하여 FMCW 레이더(10)는 상기 표적 물체까지의 거리와 상기 표적 물체의 상대 속도를 추정한다.
FMCW 레이더(10)의 출력 파워의 제한 등으로 FMCW 레이더(10)가 측정할 수 있는 최대 표적 거리는 한정되어 있으며 또한 상기 표적 물체와 FMCW 레이더(10)의 최대 상대 속도 역시 한정되는 것이 일반적이다.
따라서 FMCW 레이더(10)의 최대 비트 주파수는 사전에 미리 설정되며, FMCW 레이더(10)는 상기 최대 비트 주파수보다 작은 비트 주파수(fb)만 유효한 비트 주파수(fb)로 인식하여 신호 처리한다.
도 3은 제2레이더의 송신 주파수(Tx2)가 제1레이더의 송신 주파수(Tx1)보다 높은 경우에 나타나는 간섭현상을 설명하기 위한 도이고, 도 4는 제2레이더의 송신 주파수(Tx2)가 제1레이더의 송신 주파수(Tx1)보다 낮은 경우에 나타나는 간섭현상을 설명하기 위한 도이다.
즉, 도 3 및 도 4는 복수의 FMCW 레이더들의 가용시 인접 레이더들 사이에 발생할 수 있는 간섭현상을 유형별로 나타낸 도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, FMCW 레이더(10)는 송신 신호(Tx)의 주파수와 수신신호(Rx)의 주파수 차이, 예컨대 비트 주파수(fb)에 기초하여 표적 물체의 거리와 상대 속도를 추정하기 때문에 유사한 송신 주파수를 사용하는 복수의 FMCW 레이더들 사이에는 상대방의 송신 주파수를 자신의 수신 주파수로 인식하여 오동작할 수 있다.
예컨대, 제1레이더의 송신 신호(Tx1)와 제2레이더의 송신 신호(Tx2)가 미리 일정한 주파수 차를 가지고 송신하도록 설정되었을 때, 제1레이더와 제2레이더가 서로 동기화되지 않고 송신을 수행하였을 경우에는 상기 제1레이더와 상기 제2레이더 각각은 서로 상대방의 송신 주파수를 자신의 수신 주파수로 인식할 수 있다.
즉, 상기 제1레이더 송신신호(Tx1)의 주파수와 상기 제2레이더의 송신신호(Tx2)의 주파수 사이에 측정된 주파수 차가 상기 제1레이더와 상기 제2레이더 각각이 갖는 최대 비트 주파수 범위 안에 들어오는 경우에는 간섭 현상이 발생할 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 제1레이더의 송신신호(Tx1)의 주파수와 제2레이더의 송신신호(Tx2)의 주파수 차가 최대 주파수차이(D) 이내일 경우에는 제1레이더의 송신신호(Tx1)의 주파수보다 높은 제2레이더의 송신신호(Tx2)의 주파수에 의해 항상 제1간섭영역(R1) 내에서 간섭현상이 최초로 발생한다.
또한 도 4를 참조하면, 제1레이더 송신신호(Tx1)의 주파수와 제2레이더 송신신호(Tx2)의 주파수 차이가 최대 주파수차이(D) 이내일 경우에는 제1레이더 송신신호(Tx1)의 주파수보다 낮은 주파수를 가지는 제2레이더 송신신호(Tx2)의 주파수에 의해 제2간섭영역(R2) 내에서 간섭현상이 최초로 발생한다.
도 4와 같은 경우, 제1레이더의 송신신호(Tx1)의 주파수 변조 시점을 상기 간섭현상이 발생하는 시점 이전으로 설정하여 간섭현상을 제거할 수 있으며, 이에 대한 이하 상세히 설명한다.
도 5는 발명의 실시 예에 따른 분산 동기화 방법(Decentralized Synchronization Method)을 이용한 FMCW 레이더 시스템의 블럭도이고, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 분산 동기화 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 분산 동기화 방법을 이용한 복수의 FMCW 레이더들(600-1, 600-2 및 600-3)을 포함한다.
복수의 FMCW 레이더들(600-1, 600-2 및 600-3) 각각의 구조는 서로 동일하므로 본 명세서에서는 설명의 편의상 하나의 FMCW 레이더(600-1) 구성을 기준으로 설명한다.
FMCW 레이더(600-1)는 신호발생기(610), 제어기(630), 혼합기(640), 써큘레이터(650), 주파수 측정회로(670) 및 안테나(690)를 포함한다.
신호발생기(610)는 제어기(630)로부터 시간 제어신호(Ct)와 주파수 제어신호(Cf)를 인가받아 주기에 따라 주파수가 변조되는 제1송신신호(Tx1)를 생성하고 생성된 제1송신신호(Tx1)는 써큘레이터(650)를 거쳐 안테나(690)를 통해 외부로 송신된다.
한편, 인접 지역에 분산 동기화 방법을 이용한 FMCW 레이더들(600-2 및 600-3) 각각이 출력한 송신 신호들 예컨대, 제2송신신호(Tx2) 및 제3송신신호(Tx3)는 안테나(690)를 통해 수신된다(S100).
제2송신신호(Tx2) 및 제3송신신호(Tx3) 각각은 써큘레이터(650)를 거쳐 주파수 측정회로(670)로 공급되고 주파수 측정회로(670)는 제2송신신호(Tx2) 및 제3송신신호(Tx3) 각각의 주파수를 측정하고 측정된 각각의 주파수 값을 제어기(630)로 전송한다(S200).
제어기(630)는 전송된 제1송신신호(Tx1), 제2송신신호(Tx2) 및 제3송신신호(Tx3) 각각의 주파수를 비교하여 상기 주파수 순서에 따라 지연순서를 결정한다(S300).
이때, 상기 송신신호들(Tx1, Tx2 및 Tx3) 중에서 어느 하나는 지연이 필요없는 기준 송신신호로서 결정하고 나머지 송신신호들의 지연순서를 결정한다.
실시 예에 따라 상기 지연순서는 주파수의 크기가 작은 순서대로 결정할 수 있다.
예를 들어, 제1송신신호(Tx1), 제2송신신호(Tx2) 및 제3송신신호(Tx3) 중에서 제1송신신호(Tx1)의 주파수 크기가 가장 크고, 제2송신신호(Tx2)의 주파수 크기가 다음으로 크고, 제3송신신호(Tx3)의 주파수 크기가 가장 작은 경우를 설명한다.
제3 FMCW 레이더(600-3)는 지연이 필요없는 기준 송신신호로서 그대로 송신을 하고, 제2 FMCW 레이더(600-2)의 제2송신신호(Tx2)가 지연되도록 결정하며, 이후에 제1 FMCW 레이더(600-1)의 송신신호(Tx1)가 지연되도록 결정한다(S300).
이는 도 4에 대한 설명에서 보는 바와 같이, 제1 FMCW 레이더(600-1)의 제1송신신호(Tx1)보다 낮은 주파수를 가지는 인근 레이더들(600-2 및 600-3) 각각의 송신신호들(Tx2 및 Tx3)에 의한 간섭 현상이 나타날 경우에는 간섭 현상이 최초로 나타나는 시간보다 앞선 시점부터 제1 FMCW 레이더(600-1)의 주파수 변조가 일어나도록 제어하여 간섭신호를 제거하는 것이다.
즉, 세 개 이상의 레이더가 혼재된 경우 가장 낮은 송신 주파수를 가지는 레이더는 현 상태를 유지하여 송신하고 그 다음으로 낮은 주파수를 가지는 신호부터 차례로 상기와 같은 시간지연을 통한 방법으로 동기화를 실시하면 최종적으로 간섭현상을 제거할 수 있다.
따라서, 제1송신신호(Tx1)의 주파수가 가장 높고 제2송신신호(Tx2)가 다음으로 높고 제3송신신호(Tx3)의 주파수가 가장 낮은 경우에는 제3 FMCW 레이더(600-3), 제2 FMCW 레이더(600-2), 제1 FMCW 레이더(600-1) 순으로 지연순서를 결정한다(S300).
한편, 제1송신신호(Tx1)의 주파수와 제2송신신호(Tx2)의 주파수 및 제3송신신호(Tx3)의 주파수는 사전에 이미 다르게 설정되어 있어 상기의 주파수들의 차이 만으로는 간섭현상이 발생하고 있는지 알 수 없으므로, 상기 주파수들의 사이의 비트주파수들(fb1 및 fb2)을 계산하는 과정이 필요하다.
서큘레어터(650)를 거친 제2송신신호(Tx2) 및 제3송신신호(Tx3)는 각각은 혼합기(640)에서 제1송신신호(Tx1)와 혼합되고, 혼합기(640)는 제1송신신호(Tx1)와 제2송신신호(Tx2) 사이의 제1비트주파수(fb1), 그리고 제1송신호(Tx1)와 제3송신신호(Tx3) 사이의 제2비트주파수(fb2)를 계산하여 제어기(630)로 전송한다(S400).
제어기(630)는 전송된 비트주파수들(fb1 및 fb2)에 기초하여 유효 비트주파수의 존재 여부를 파악한다(S500).
상기 유효비트주파수란 앞서 설명한 바와 같이 측정된 비트주파수가 레이더의 최대주파수의 범위 내에 속하는 주파수를 의미한다.
따라서, 유효 비트주파수가 존재하지 않는 경우에는 간섭 현상이 전혀 발생하고 있지 않은 상태이므로 제1 FMCW 레이더(600-1)는 곧바로 분산 동기화 과정을 종료한다.
유효 비트주파수가 존재하는 경우에는 간섭 현상이 발생하고 있는 상태이므로, 상기 유효 비트주파수의 위치와 현재 일정시간이 경과 된 시점에서 다시 파악한 유효 비트주파수의 위치를 비교하여 동일 위치 여부를 판단한다(S600).
상기 일정시간은 제1 FMCW 레이더(600-1)가 송신하는 제1송신신호(Tx1)의 한 주기를 지난 시간을 의미한다.
또한 본 명세서에서 상기 유효 비트주파수의 위치란 레이더의 송신신호의 한 주기, 예컨대 제1송신신호의(Tx1)의 한 주기 내에서 상기 유효 비트주파수가 최초로 발생 되는 시점을 의미한다.
즉, 제1송신신호(Tx1)와 제2송신신호(Tx2) 사이의 제1비트주파수(fb1)가 최대 비트주파수의 범위 내로 들어오는 최초시점과 제1송신호(Tx1)와 제3송신신호(Tx3) 사이의 제2비트주파수(fb2)가 최대 비트주파수의 범위 내로 들어오는 최초시점이 상기 유효 비트주파수의 위치가 된다.
상기 최초 전송된 유효 비트주파수의 위치와 다시 제1송신신호(Tx1)의 한 주기가 경과 된 후 측정된 유효 비트주파수의 위치 변화가 있는 경우는 자신보다 낮은 주파수를 가지는 인접 레이더, 예컨대 제2FMCW 레이더(600-2)가 동기화를 진행하는 중이므로 제어기(630)는 신호발생기(610)에 시간 제어신호(Ct) 및 주파수 제어신호(Cf)를 인가하여 변화없이 계속 제1송신신호(Tx1)를 출력하도록 제어한다.
만일 유효 비트주파수의 위치 변화가 없으면 제어기(630)는 사전에 설정한 일정시간이 경과했는지 여부를 판단한다(S700).
실시 예에 따라, 상기 사전에 설정한 일정시간은 제1송신신호(Tx1)의 두 주기가 되도록 설정될 수 있다.
제어기(630)는 상기 일정시간이 경과 되었다고 판단하면 제1FMCW 레이더(600-1)의 동기화를 위하여 제1송신신호(Tx1)를 지연시킨다(S800).
즉, 상기 일정시간 경과 후 제어기(630)는 제1송신신호(Tx1)의 주파수 변조 시작 시점을 상기 유효 비트주파수의 위치 이전의 시점이 되도록 제1송신신호(Tx1)를 지연시킨다(S800).
이와 같은 송신신호의 시간 지연 방법을 도 7에 대한 설명에서 상세히 설명한다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 송신신호의 지연 송신 방법을 설명하기 위한 도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 도 7의 (a)의 경우 제1송신신호(Tx1)의 주파수, 제2송신신호(Tx2)의 주파수, 제3송신신호(Tx3)의 주파수 순서대로 주파수의 크기가 작아진다.
따라서 제어기(630)는 제1송신신호(Tx1)를 송신하는 제1FMCW 레이더(600-1)의 지연순서를 가장 늦은 순서로 결정한다(S300).
T1은 제2송신신호(Tx2)와 제3송신신호(Tx3) 사이에 유효 비트주파수가 발생하는 최초시점 즉, 제1유효비트주파수의 위치를 나타낸다.
또한 T2는 제1송신신호(Tx1)와 제2송신신호(Tx2) 사이에 발생하는 제2유효비트주파수의 위치이고, T3은 제3송신신호(Tx3)와 제1송신신호(Tx1) 사이에 발생하는 제3유효비트주파수의 위치이다.
제어기(630)는 상기 제1유효비트주파수의 위치(T1), 제2유효비트주파수의 위치(T2) 및 제3유효비트주파수의 위치(T3)를 기억한다.
도 7의 (b)의 경우 제2FMCW 레이더(600-2)가 제2송신신호(Tx2) 지연을 통해 동기화된 상태를 나타낸다.
제1FMCW 레이더(600-1)의 제어기(630)는 도 7의 (a) 상태에서 기억했던 유효주파수의 위치들(T1, T2 및 T3)과 도 7의 (b) 상태로 되기까지의 유효주파수의 위치들(T2 및 T3)의 변화를 감지하며, 이러한 상태를 제2FMCW 레이더(600-2)의 동기화 진행상태로 판단한다.
따라서 제어기(630)는 신호발생기(610)에 시간 제어신호(Ct) 및 주파수 제어신호(Cf)를 인가하여 제1송신신호(Tx1)를 지연 없이 그대로 출력하도록 제어한다.
도 7의 (c)의 경우는 제어기(630)가 도 7의 (b)의 상태에서 일정시간 경과 후, 제1송신신호(Tx1)의 주파수 변조 시작 시점을 제2유효비트주파수의 위치(T2) 이전의 시점이 되도록 지연시킨 상태를 나타낸다.
상기 일정시간이란 도 6에서 설명한 바와 같이 제1송신신호(Tx1)의 두 주기가 될 수 있다.
결국 제어기(630)는 제2유효비트주파수의 위치(T2) 이전의 시점을 제1송신신호(Tx1)의 주파수 변조 시작 시점으로 제어하여 제1FMCW 레이더(600-1)의 동기화를 완료할 수 있다.
따라서 본 발명의 실시 예에 따른 분산 동기화 방법은 유사한 주파수 대역을 사용하는 복수의 FMCW 레이더들 상호 간의 통신 없이 자체적으로 동기화가 가능하여 간섭현상을 제거할 수 효과가 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
600-1 : 제1FMCW 레이더
600-2 : 제2FMCW 레이더
600-3 : 제3FMCW 레이더
610 : 신호 발생기
630 : 제어기
640 : 혼합기
650 : 써큘레이터
670 : 주파수 측정회로
690 : 안테나

Claims (6)

  1. 수신된 복수의 외부신호들 각각의 주파수를 분석하는 단계;
    상기 분석한 외부신호들 각각의 주파수와 송신신호의 주파수의 크기를 비교하여 상기 송신신호의 지연 순서를 결정하는 단계;
    상기 분석된 외부신호들 각각의 주파수와 송신신호의 주파수에 기초하여 비트 주파수를 계산하는 단계;
    상기 계산된 비트주파수에 기초하여 유효주파수의 존재 및 유효주파수의 위치 변화를 판단하는 단계; 및
    상기 송신신호의 지연 순서와 상기 판단된 유효주파수의 존재 및 유효주파수의 위치 변화에 따라 상기 송신신호를 지연하는 단계;를 포함하는 주파수 변조 연속파 레이더의 분산 동기화 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 송신신호의 지연 순서를 결정하는 단계는,
    오름차순에 따른 상기 주파수의 크기 순서에 대응하여 상기 송신신호의 지연순서를 결정하는 주파수 변조 연속파 레이더의 분산 동기화 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 유효주파수의 존재 및 유효주파수의 위치변화를 판단하는 단계는,
    상기 계산된 비트주파수가 최대 비트주파수 범위 내에 존재하는지의 여부로 유효주파수의 존재를 판단하는 단계; 및
    상기 유효주파수가 존재한다고 판단되는 경우 상기 계산된 비트주파수의 위치와 상기 송신신호의 주기에 해당하는 시간 경과 후에 계산된 비트주파수의 위치에 기초하여 상기 위치 변화를 판단하는 단계;를 포함하는 주파수 변조 연속파 레이더의 분산 동기화 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 송신신호를 지연하여 송신하는 단계는,
    상기 유효주파수의 위치가 변화한다고 판단되는 경우에 상기 송신신호의 주파수 변조 시점을 상기 변화된 유효주파수의 위치보다 앞선 시점으로 설정하여 상기 송신신호를 송신하는 주파수 변조 연속파 레이더의 분산 동기화 방법.
  5. 복수의 주파수 변조 연속파 레이더들을 포함하는 주파수 변조 연속파 레이더 시스템에 있어서,
    상기 복수의 주파수 변조 연속파 레이더들 각각은,
    수신된 복수의 외부신호들 각각의 주파수를 분석하여 출력하는 주파수 측정장치;
    상기 복수의 외부신호들 각각의 주파수와 송신신호의 주파수에 기초하여 비트 주파수를 계산하여 출력하는 혼합기; 및
    상기 계산된 비트주파수에 기초하여 유효주파수의 존재 및 유효주파수의 위치 변화를 판단하고 상기 판단된 유효주파수의 존재 및 유효주파수의 위치 변화에 기초하여 상기 송신신호를 지연하도록 제어하는 제어기;를 포함하는 분산 동기화 방법을 이용한 주파수 변조 연속파 레이더 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제어기는,
    상기 분석한 외부신호들 각각의 주파수와 송신신호의 주파수의 크기를 비교하여 상기 송신신호의 지연 순서를 결정하고, 상기 송신신호의 지연 순서와 상기 판단된 유효주파수의 존재 및 유효주파수의 위치 변화에 따라 상기 송신신호를 지연하도록 제어하는 분산 동기화 방법을 이용한 주파수 변조 연속파 레이더 시스템.
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