KR101077837B1 - Method and Apparatus for Detecting Range and Velocity of Target by Using Radar and Computer Readable Recording Medium for Recording Program Therefor - Google Patents

Method and Apparatus for Detecting Range and Velocity of Target by Using Radar and Computer Readable Recording Medium for Recording Program Therefor Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예는 레이더를 이용한 타겟의 거리 속도 검출 방법 및 장치와 그를 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것이다.Embodiments of the present invention relate to a method and apparatus for detecting a distance velocity of a target using a radar and a computer-readable recording medium recording a program therefor.

본 발명의 실시예는 주파수 변환된 복수 개의 타겟에 대한 레이더의 송신 신호 및 수신 신호를 이용하여 업 비트 주파수, 다운 비트 주파수 및 도플러 주파수를 검출하고, 업 비트 주파수, 다운 비트 주파수 및 도플러 주파수를 이용하여 업 비트 주파수 및 다운 비트 주파수의 페어를 선택하며, 선택된 페어의 업 비트 주파수 및 다운 비트 주파수를 이용하여 복수 개의 타겟에 대한 거리 및 속도를 계산하는 것을 특징으로 하는 거리 속도 검출 방법을 제공한다.An embodiment of the present invention detects an up bit frequency, a down bit frequency, and a Doppler frequency by using a radar transmission signal and a reception signal for a plurality of frequency-converted targets, and uses the up bit frequency, the down bit frequency, and the Doppler frequency. By selecting a pair of up-bit frequency and down-bit frequency, and using the up-bit frequency and down-bit frequency of the selected pair to provide a distance velocity detection method, characterized in that for calculating a distance and a speed for a plurality of targets.

본 발명의 실시예에 의하면, 레이더를 이용하여 복수 개의 타겟에 대한 거리 및 속도를 검출할 때, 모든 가능한 비트 주파수들의 조합으로부터 상관성이 있는 비트 주파수들을 검출할 수 있어서, 복수 개의 타겟에 대한 거리 및 속도를 정확하고 효율적으로 검출할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, when detecting distances and velocities for a plurality of targets using a radar, correlated bit frequencies can be detected from a combination of all possible bit frequencies, thereby providing distance and Speed can be detected accurately and efficiently.

레이더, 타겟, 거리, 속도, 비트 주파수, 도플러, 페어, FMCW, Paring Radar, Target, Distance, Speed, Bit Frequency, Doppler, Pair, FMCW, Paring

Description

레이더를 이용한 타겟의 거리 속도 검출 방법 및 장치와 그를 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체{Method and Apparatus for Detecting Range and Velocity of Target by Using Radar and Computer Readable Recording Medium for Recording Program Therefor}Method and apparatus for detecting distance velocity of target using radar and computer readable recording medium recording program therefor {Method and Apparatus for Detecting Range and Velocity of Target by Using Radar and Computer Readable Recording Medium for Recording Program Therefor}

본 발명의 실시예는 레이더를 이용한 타겟의 거리 속도 검출 방법 및 장치와 그를 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 주파수 변조 연속파형(FMCW: Frequency Modulation Continuous Wave) 방식의 레이더(Radar)를 이용하여 복수 개의 실제 타겟(Real Target)에 대한 거리 및 속도를 정확하고 효율적으로 검출하는 방법 및 장치와 그를 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것이다.Embodiments of the present invention relate to a method and apparatus for detecting a distance velocity of a target using a radar and a computer-readable recording medium recording a program therefor. More specifically, a method and apparatus for accurately and efficiently detecting distances and speeds of a plurality of real targets using a radar of a frequency modulated continuous wave (FMCW) method; A computer readable recording medium having recorded thereon a program therefor.

오늘날 레이더 기반의 운전자 안전 시스템의 활용 범위는 계속 넓어지고 있다. 특히, 적응 순항 제어(ACC: Adaptive Cruise Control) 시스템 등은 24 GHz와 77 GHz 레이더를 이용하여 이미 시장에서 상용화되었다. 이러한 운전자 안전 시스템에서는 복수 개의 타겟이 존재하는 상황에서도 각 타겟의 거리 및 속도는 높은 정확도로 동시에 측정될 수 있어야 한다.Today, the use of radar-based driver safety systems continues to expand. In particular, Adaptive Cruise Control (ACC) systems are already commercially available on the market using 24 GHz and 77 GHz radar. In such driver safety systems, even in the presence of multiple targets, the distance and speed of each target must be able to be measured simultaneously with high accuracy.

타겟의 거리 및 속도를 측정하기 위한 레이더로서는 주파수 변조 연속파형(FMCW: Frequency Modulation Continuous Wave) 방식의 레이더가 가장 널리 사용되고 있다. 하지만, 복수 개의 타겟이 존재하는 경우, 두 가지의 관점에서 거리와 속도를 검출하는 데 모호성(Ambiguities)이 나타난다. 첫 번째 관점은 검출된 비트 주파수(Beat Frequency)로부터 상대적인 속도와 거리를 얼마나 정확하게 분리할 수 있는지에 대한 문제이고, 두 번째 관점은 비트 주파수들을 정확하게 조합하여 복수 개의 타겟을 검출할 수 있는지에 대한 문제이다. 이러한 문제들은 타겟에 대한 거리와 속도를 검출하는 과정에서 고스트 타겟(Ghost Target)과 미싱 타겟(Missing Target)을 발생시키게 된다. 여기서, 고스트 타겟이란 실제로 존재하지는 않지만 신호 처리에서 검출되어 나타나는 오류(Error)이며, 미싱 타겟이란 실제로 존재함에도 불구하고 신호 처리의 오류로 인해 검출하지 못하는 타겟을 말한다.As a radar for measuring a distance and a speed of a target, a frequency modulated continuous wave (FMCW) radar is most widely used. However, when there are a plurality of targets, ambiguities appear in detecting distance and velocity from two viewpoints. The first aspect is a question of how accurately the relative speed and distance can be separated from the detected beat frequency, and the second aspect is a problem of detecting a plurality of targets by accurately combining the bit frequencies. to be. These problems generate ghost targets and missing targets in the process of detecting distance and speed with respect to the target. Here, the ghost target is an error that is not actually present but is detected and displayed in the signal processing, and the missing target is a target that cannot be detected due to an error in the signal processing even though it is actually present.

이러한 문제점들을 해결하기 위해서 여러 방법들이 제안되었는데, 그 중 가장 널리 알려진 방법은 업 첩(Up Chirp)과 및 다운 첩(Down Chirp) 사이에 비변조-연속-파형(Unmodulated Continuous Wave)를 추가하는 방법이다. 하지만, 이 방법은 복수 개의 타겟에 대한 비트 주파수들을 페어링(Pairing)하는 과정이 복잡한 문제점이 있다.Several methods have been proposed to solve these problems, the most well known being the addition of Unmodulated Continuous Wave between Up Chirp and Down Chirp. to be. However, this method has a complicated problem of pairing the bit frequencies for a plurality of targets.

전술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 실시예는, 모든 가능한 비트 주파수들의 조합들로부터 상관성이 있는 비트 주파수들을 정확하고 효율적으로 페어링 하여 복수 개의 타겟에 대한 거리 및 속도를 정확하고 효율적으로 검출하는 데 주된 목적이 있다.In order to solve the above-described problem, an embodiment of the present invention provides accurate and efficient pairing of correlated bit frequencies from all possible combinations of bit frequencies to accurately and efficiently detect distance and speed for a plurality of targets. There is a main purpose.

전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예는, 복수 개의 타겟에 대한 레이더의 송신 신호 및 수신 신호를 주파수 변환하는 신호 변환기; 주파수 변환된 송신 신호 및 수신 신호를 이용하여 업 비트 주파수, 다운 비트 주파수 및 도플러 주파수를 검출하는 주파수 검출기; 업 비트 주파수 및 도플러 주파수를 이용하여 상관 주파수 후보군을 검출하는 상관 주파수 후보군 검출기; 상관 주파수 후보군과 다운 비트 주파수를 비교하여 상관 주파수 후보군 중에서 다운 비트 주파수와 동일한 값을 가지는 상관 주파수 후보에 대한 업 비트 주파수와 다운 비트 주파수의 페어를 선택하는 비교기; 및 선택된 페어의 업 비트 주파수와 다운 비트 주파수를 이용하여 복수 개의 타겟에 대한 거리 및 속도를 계산하는 거리 및 속도 계산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 거리 속도 검출 장치를 제공한다.In order to achieve the above object, an embodiment of the present invention, a signal converter for frequency converting the transmission signal and the reception signal of the radar for a plurality of targets; A frequency detector for detecting up-bit frequency, down-bit frequency, and Doppler frequency using the frequency-converted transmit and receive signals; A correlation frequency candidate group detector for detecting a correlation frequency candidate group using the upbit frequency and the Doppler frequency; A comparator for comparing pairs of correlation frequency candidate groups and down bit frequencies to select a pair of up bit frequency and down bit frequency for a correlation frequency candidate having a value equal to the down bit frequency among the correlation frequency candidate groups; And a distance and speed calculator for calculating distances and speeds for a plurality of targets using the up bit frequency and the down bit frequency of the selected pair.

또한, 본 발명의 실시예의 다른 목적에 의하면, 주파수 변환된 복수 개의 타겟에 대한 레이더의 송신 신호 및 수신 신호를 이용하여 업 비트 주파수, 다운 비트 주파수 및 도플러 주파수를 검출하는 단계; 업 비트 주파수, 다운 비트 주파수 및 도플러 주파수를 이용하여 업 비트 주파수 및 다운 비트 주파수의 페어를 선택하는 단계; 및 선택된 페어의 업 비트 주파수 및 다운 비트 주파수를 이용하여 복수 개의 타겟에 대한 거리 및 속도를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 거리 속도 검출 방법을 제공한다.In addition, according to another object of the embodiment of the present invention, detecting the up-bit frequency, down-bit frequency and the Doppler frequency using the transmission signal and the reception signal of the radar for the plurality of frequency-converted target; Selecting a pair of up bit frequency and down bit frequency using the up bit frequency, the down bit frequency, and the Doppler frequency; And calculating distances and speeds for the plurality of targets using the up bit frequency and the down bit frequency of the selected pair.

또한, 본 발명의 또 다른 목적에 의하면, 전술한 거리 속도 검출 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.According to still another object of the present invention, there is provided a computer-readable recording medium having recorded thereon a program for realizing the above-described distance velocity detecting method.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예에 의하면, 레이더를 이용하여 복수 개의 타겟에 대한 거리 및 속도를 검출할 때, 모든 가능한 비트 주파수들의 조합으로부터 상관성이 있는 비트 주파수들을 검출할 수 있어서, 복수 개의 타겟에 대한 거리 및 속도를 정확하고 효율적으로 검출할 수 있다.As described above, according to an embodiment of the present invention, when detecting distances and speeds for a plurality of targets using a radar, correlated bit frequencies can be detected from a combination of all possible bit frequencies, The distance and velocity with respect to the target can be detected accurately and efficiently.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail through exemplary drawings. 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 as much as possible even if displayed on different drawings. In addition, in describing the embodiments of the present invention, if it is determined that the detailed description of the related well-known configuration or function interferes with the understanding of the embodiments of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연 결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, in describing the components of the embodiment of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are only for distinguishing the components from other components, and the nature, order or order of the components are not limited by the terms. If a component is described as being "connected", "coupled" or "connected" to another component, that component may be directly connected or connected to that other component, but between components It will be understood that may be "connected", "coupled" or "connected".

통상적인 주파수 변조 연속 파형(FMCW: Frequency Modulation Continuous Wave) 방식의 레이더(이하 'FMCW 레이더'라 칭함)는 삼각파 형태로 시간에 따라 주파수를 변조한다.A conventional frequency modulated continuous wave (FMCW) radar (hereinafter referred to as an FMCW radar) modulates frequency with time in the form of a triangular wave.

도 1은 주파수-시간 도메인으로 표현된 삼각파 형태의 단일 타겟에 대한 FMCW 레이더의 파형을 나타낸 예시도이다.1 is an exemplary diagram showing a waveform of an FMCW radar for a single target in the form of a triangular wave expressed in the frequency-time domain.

1A는 주파수-시간 도메인(Frequency-Time Domain)에서의 송신 신호(Tx Signal)와 이동하는 하나의 물체 즉, 단일 타겟으로부터 반사된 수신 신호(Rx Signal)의 주파수 변화를 나타낸 것이다. FMCW 레이더는 주파수 변조된 연속 전파 신호(Continuous Microwave Signal)를 송신한다. FMCW 레이더의 전형적인 변조 모양은 삼각파이다. 1A에서, B는 변조 대역폭(Modulation Bandwidth)를 나타내고,

Figure 112009040143274-pat00001
은 변조 주기(Modulation Period)를 나타내며,
Figure 112009040143274-pat00002
는 지연 시간(Latency Time)를 나타내며,
Figure 112009040143274-pat00003
는 도플러 주파수(Doppler Frequency)를 나타낸다.1A shows a change in frequency of a Tx signal in a frequency-time domain and a Rx signal reflected from one moving object, that is, a single target. The FMCW radar transmits a frequency modulated continuous microwave signal. The typical modulation shape of an FMCW radar is a triangular wave. In 1A, B denotes a modulation bandwidth,
Figure 112009040143274-pat00001
Represents a modulation period,
Figure 112009040143274-pat00002
Represents the latency time,
Figure 112009040143274-pat00003
Denotes the Doppler Frequency.

1B는 송신 신호와 수신 신호의 주파수 차이로 표현되는 비트 주파수(Beat Frequency)를 나타낸 것이다.

Figure 112009040143274-pat00004
는 업 비트 주파수(Up-Beat Frequency)로서, 업 첩(Up Chirp)에 해당하는 비트 주파수를 나타내며,
Figure 112009040143274-pat00005
는 다운 비트 주파수(Down-Beat Frequency)로서, 다운 첩(Down Chirp)에 해당하는 비트 주파수를 나타낸다.1B represents a beat frequency expressed as a frequency difference between a transmission signal and a reception signal.
Figure 112009040143274-pat00004
Is an Up-Beat Frequency, and represents a bit frequency corresponding to an Up Chirp.
Figure 112009040143274-pat00005
Is a down-bit frequency and represents a bit frequency corresponding to a down chirp.

업 비트 주파수와 다운 비트 주파수에는 이동하는 타겟의 거리와 상대적인 속도에 의한 주파수 이동(Frequency Shifts) 성분이 포함된다. 이러한 성분들은 각각 거리 비트 주파수(Range Beat Frequency)

Figure 112009040143274-pat00006
와 도플러 주파수(Doppler Frequency)
Figure 112009040143274-pat00007
라고 하는데, 업 비트 주파수 및 다운 비트 주파수는 수학식 1과 수학식 2와 같이 거리 비트 주파수와 도플러 주파수의 조합으로 나타낼 수 있다.The up beat frequency and the down beat frequency include frequency shifts by the distance and relative speed of the moving target. Each of these components has a range beat frequency
Figure 112009040143274-pat00006
And Doppler Frequency
Figure 112009040143274-pat00007
The up bit frequency and the down bit frequency may be represented by a combination of the distance bit frequency and the Doppler frequency as shown in Equation 1 and Equation 2.

Figure 112009040143274-pat00008
Figure 112009040143274-pat00008

Figure 112009040143274-pat00009
Figure 112009040143274-pat00009

음의 값을 가지는

Figure 112009040143274-pat00010
는 타겟이 레이더를 향해 다가오고 있음을 나타내고, 양의 값을 가지는
Figure 112009040143274-pat00011
는 타겟이 레이더로부터 멀어지고 있음을 나타낸다. 결국, 타겟의 거리 및 속도는
Figure 112009040143274-pat00012
Figure 112009040143274-pat00013
의 값을 이용하여 각각 계산될 수 있다.Negative
Figure 112009040143274-pat00010
Indicates that the target is approaching the radar and has a positive value
Figure 112009040143274-pat00011
Indicates that the target is moving away from the radar. Finally, the distance and speed of the target
Figure 112009040143274-pat00012
Wow
Figure 112009040143274-pat00013
Each can be calculated using the value of.

도 2는 업 첩과 다운 첩에 의해 측정된 두 개의 타겟에 대한

Figure 112009040143274-pat00014
다이어그램(Diagram)을 나타낸 예시도이다.2 shows two targets measured by the up and down chirps.
Figure 112009040143274-pat00014
Exemplary diagram showing a diagram.

레이더의 전방 또는 주변에 복수 개의 타겟이 존재하는 환경에서는, 여러 개의 업 비트 주파수들과 다운 비트 주파수들이 검출 될 수 있고, 이로 인해 타겟의 거리와 속도를 동시에 검출하는 데 모호성(Ambiguities)이 나타난다. 이를 도 2에 도시한 바와 같이,

Figure 112009040143274-pat00015
다이어그램으로도 표현할 수 있다.In an environment where a plurality of targets exist in front of or around the radar, several up-bit frequencies and down-bit frequencies may be detected, resulting in ambiguity in simultaneously detecting the distance and speed of the target. As shown in FIG. 2,
Figure 112009040143274-pat00015
It can also be represented as a diagram.

음의 기울기를 가지는 실선으로 표시되는 제 1 업 비트 주파수(

Figure 112009040143274-pat00016
) 및 제 2 업 비트 주파수(
Figure 112009040143274-pat00017
)와 양의 기울기를 가지는 점선으로 표시되는 제 1 다운 비트 주파수(
Figure 112009040143274-pat00018
)와 제 2 다운 비트 주파수(
Figure 112009040143274-pat00019
)는 타겟의 거리 및 속도의 모든 가능한 조합을 나타낸다. 여기서, 두 개의 실제 타겟(제 1 실제 타겟 및 제 2 실제 타겟)과 두 개의 고스트 타겟(제 1 고스트 타겟 및 제 2 고스트 타겟)이 4개의 교차점들에서 나타난다.The first upbeat frequency represented by a solid line with a negative slope (
Figure 112009040143274-pat00016
) And the second up beat frequency (
Figure 112009040143274-pat00017
) And the first down beat frequency (indicated by the dotted line with a positive slope)
Figure 112009040143274-pat00018
) And the second down beat frequency (
Figure 112009040143274-pat00019
) Represents all possible combinations of distance and velocity of the target. Here, two real targets (first real target and second real target) and two ghost targets (first ghost target and second ghost target) appear at four intersections.

결론적으로, 복수 개의 타겟이 존재하는 환경에서 FMCW 레이더를 이용하여 타겟의 거리와 속도를 정확하게 검출하기 위해서는 새로운 모양의 파형이 적용 되어야 하며, 실제로 각 타겟의 거리와 속도를 검출하기 위한 업 비트 주파수 및 다운 비트 주파수의 유일한 페어(Unique Pair)를 선택할 수 있는 간단한 알고리즘이 적용되어야 한다. 따라서, 실제 타겟뿐만 아니라 고스트 타겟이 검출됨에 따라 복수 개의 타겟에 대한 거리와 속도의 검출의 정확성이 떨어진다.In conclusion, in order to accurately detect the distance and speed of the target using FMCW radar in the environment where multiple targets exist, a new shape waveform should be applied. In fact, the upbeat frequency and A simple algorithm must be applied to select a unique pair of down beat frequencies. Therefore, as well as the actual targets as well as the ghost targets are detected, the accuracy of the detection of the distance and velocity for the plurality of targets is inferior.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더를 이용한 타겟의 거리 속도 검출 장치를 간략하게 나타낸 블록 구성도이다.3 is a block diagram schematically illustrating an apparatus for detecting a distance velocity of a target using a radar according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 레이더를 이용한 타겟의 거리 속도 검출 장치(300)는 레이더를 이용하여 타겟의 거리와 속도를 검출하는 장치로서, 신호 변환기(310), 주파수 검출기(320), 상관 주파수 후보군 검출기(330), 비교기(340) 및 거리 및 속도 계산기(350)를 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 거리 속도 검출 장 치(300)는 FMCW 레이더 내부에 구비되는 하드웨어 또는 소프트웨어 모듈로서 구현되거나 FMCW 레이더와는 독립적인 하드웨어로 또는 그 하드웨어에 내장되는 소프트웨어 모듈로서 구현될 수 있다.The apparatus for detecting the distance velocity of the target using the radar 300 according to the exemplary embodiment of the present invention is an apparatus for detecting the distance and the velocity of the target using the radar, and includes a signal converter 310, a frequency detector 320, and a correlation frequency. Candidate group detector 330, comparator 340 and distance and speed calculator 350 may be configured. The distance velocity detection device 300 may be implemented as a hardware or software module included in the FMCW radar, or may be implemented as hardware independent of the FMCW radar or as a software module embedded in the hardware.

신호 변환기(310)는 FMCW 레이더 등과 같은 레이더에서 송수신하는 복수 개의 타겟에 대한 레이더의 송신 신호 및 수신 신호를 주파수 변환(Frequency Transfor)한다. 이러한 신호 변환기(310)는 고속 푸리에 변환(FFT: Fast Fourier Tramsform) 등과 같은 이산 푸리에 변환(Discrete Fourier Transform)을 수행하는 변환기일 수 있다.The signal converter 310 frequency-transforms a transmission signal and a reception signal of a radar for a plurality of targets transmitted and received by a radar such as an FMCW radar. The signal converter 310 may be a converter that performs a Discrete Fourier Transform (FFT) such as a Fast Fourier Tramsform (FFT).

주파수 검출기(320)는 신호 변환기(310)에 의해 주파수 변환된 송신 신호 및 수신 신호를 이용하여 업 비트 주파수, 다운 비트 주파수 및 도플러 주파수를 검출한다. 이를 위해, 주파수 검출기(320)는 도시한 바와 같이 업 비트 주파수 검출기(322), 다운 비트 주파수 검출기(324) 및 도플러 주파수 검출기(326)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 업 비트 주파수는 업 첩에 해당되는 주파수 변환된 송신 신호와 주파수 변환된 수신 신호의 주파수 차이로 표현되는 주파수를 말하며, 다운 비트 주파수는 다운 첩에 해당되는 주파수 변환된 송신 신호와 주파수 변환된 수신 신호의 주파수 차이로 표현되는 주파수를 말하며, 도플러 주파수는 상대 속도에 따른 송신 신호와 수신 신호 간의 이동된 주파수를 말한다.The frequency detector 320 detects the up bit frequency, the down bit frequency, and the Doppler frequency by using the transmission signal and the reception signal which are frequency converted by the signal converter 310. To this end, the frequency detector 320 may include an up bit frequency detector 322, a down bit frequency detector 324, and a Doppler frequency detector 326 as shown. Here, the up bit frequency refers to a frequency expressed as a frequency difference between a frequency-converted transmission signal and a frequency-converted received signal corresponding to an up-comb, and the down-bit frequency is frequency-converted to a frequency-converted transmission signal corresponding to a down-comb. The frequency represented by the frequency difference of the received signal, and the Doppler frequency refers to the shifted frequency between the transmission signal and the received signal according to the relative speed.

상관 주파수 후보군 검출기(330)는 주파수 검출기(320)로부터 검출된 업 비트 주파수와 도플러 주파수를 이용하여 상관 주파수 후보군을 검출한다. 이를 위해, 상관 주파수 후보군 검출기(330)는 제 1 상관 주파수 후보군 검출기(332) 내지 제 i 상관 주파수 후보 검출기(336) 등의 복수 개의 상관 주파수 후보군 검출기를 포함하여 구성될 수 있다.The correlation frequency candidate group detector 330 detects the correlation frequency candidate group by using the upbit frequency and the Doppler frequency detected by the frequency detector 320. To this end, the correlation frequency candidate group detector 330 may include a plurality of correlation frequency candidate group detectors, such as the first correlation frequency candidate group detector 332 to the i-th correlation frequency candidate detector 336.

비교기(340)는 상관 주파수 후보군 검출기(330)에 의해 검출된 상관 주파수 후보군과 주파수 검출기(320)에 의해 검출된 다운 비트 주파수를 비교하여 상관 주파수 후보군 중에서 다운 비트 주파수와 동일한 값을 가지는 상관 주파수 후보를 선택하여 선택된 상관 주파수 후보에 대한 업 비트 주파수와 다운 비트 주파수의 페어를 선택한다. 이를 위해, 비교기(340)는 제 1 비교기(342) 내지 제 i 비교기(346)를 포함하여 구성될 수 있다.The comparator 340 compares the correlated frequency candidate group detected by the correlated frequency candidate group detector 330 with the down bit frequency detected by the frequency detector 320, and has a correlated frequency candidate having the same value as the down bit frequency among the correlated frequency candidate groups. Select to select a pair of upbit frequency and downbit frequency for the selected correlation frequency candidate. To this end, the comparator 340 may include a first comparator 342 to the i th comparator 346.

거리 및 속도 계산기(350)는 비교기(340)에 의해 선택된 페어의 업 비트 주파수와 다운 비트 주파수를 이용하여 복수 개의 타겟에 대한 거리 및 속도를 계산한다. 이를 위해, 거리 및 속도 계산기(350)는 비교기(340)에 의해 선택된 페어에 대해 한 표를 투표(Voting)하여 페어링 테이블(Pairing Table)을 생성하고 페어링 테이블을 이용하여 복수 개의 타겟에 대한 거리 및 속도를 계산할 수 있다.The distance and speed calculator 350 calculates distances and speeds for the plurality of targets using the up and down bit frequencies of the pair selected by the comparator 340. To this end, the distance and speed calculator 350 votes a table for the pair selected by the comparator 340 to generate a pairing table and uses the pairing table to determine the distance and the number of targets. You can calculate the speed.

또한, 주파수 검출기(322)는 업 비트 주파수의 전력 스펙트럼 밀도(PSD: Power Spectrum Density) 및 다운 비트 주파수의 전력 스펙트럼 밀도를 추가로 검출할 수 있으며, 거리 및 속도 계산기(350)는 비교기(340)에 의해 선택된 페어에 투표하여 생성된 페어링 테이블의 선택된 페어 중에서 업 비트 주파수의 전력 스펙트럼 밀도와 다운 비트 주파수의 전력 스펙트럼 밀도가 동일 또는 유사한(즉, 업 비트 주파수의 전력 스펙트럼 밀도와 다운 비트 주파수의 전력 스펙트럼 밀도의 차이가 기 설정된 임계값 이하인) 페어에 대해 한 표를 추가로 투표하여 페어링 테이 블을 업데이트하고, 업데이트된 페어링 테이블을 이용하여 복수 개의 타겟을 검출한 후 검출된 복수 개의 타겟에 대한 거리 및 속도를 계산할 수 있다.In addition, the frequency detector 322 may further detect the power spectral density (PSD) of the up-bit frequency and the power spectral density of the down-bit frequency, and the distance and speed calculator 350 may include the comparator 340. Among the selected pairs of the pairing table generated by voting for the pair selected by, the power spectral density of the up bit frequency and the power spectral density of the down bit frequency are the same or similar (that is, the power spectral density of the up bit frequency and the power of the down bit frequency). Additional votes for one pair of pairs (where the difference in spectral density is less than or equal to the preset threshold) to update the pairing table, and after detecting the plurality of targets using the updated pairing table, the distance to the plurality of detected targets And speed can be calculated.

이하에서는 도 4 내지 도 10을 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 거리 속도 검출 장치가 FMCW 레이더를 이용하여 복수 개의 타겟에 대한 거리와 속도를 검출하는 과정에 대해 예를 들어 설명한다.Hereinafter, a process of detecting a distance and a speed of a plurality of targets by using the FMCW radar by the apparatus for detecting distance according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 to 10.

도 4는 주파수-시간 도메인으로 표현된 사다리꼴 형태의 단일 타겟에 대한 FMCW 레이더 신호의 파형을 나타낸 예시도이다.4 is an exemplary diagram illustrating a waveform of an FMCW radar signal for a single target having a trapezoidal shape expressed in the frequency-time domain.

4A는 사다리꼴 형태의 신호 파형을 가지는 송신 신호의 주파수와 수신 신호의 주파수를 예시적으로 나타낸 것이고, 4B는 4A에 나타낸 송신 신호의 주파수와 수신 신호의 주파수에 상응하는 업 비트 주파수, 다운 비트 주파수 및 도플러 주파수를 예시적으로 나타낸 것이다.4A exemplarily shows a frequency of a transmission signal and a reception signal having a trapezoidal signal waveform, and 4B shows an upbit frequency, a downbeat frequency, and a frequency corresponding to the frequency of the reception signal and the reception signal shown in 4A. Doppler frequency is shown as an example.

앞에서도 언급하였듯이, 업 첩 신호 및 다운 첩 신호를 가지는 FMCW 레이더의 신호 파형에서는 실제 타겟을 위한

Figure 112009040143274-pat00020
Figure 112009040143274-pat00021
의 유일한 페어를 결정하는 것이 쉽지 않다. 즉, 수학식 3과 수학식 4로 표현되는 모든 조합이
Figure 112009040143274-pat00022
Figure 112009040143274-pat00023
사이의 모호성을 초래하게 된다.As mentioned earlier, the signal waveform of an FMCW radar with up and down chirp signals is used for the actual target.
Figure 112009040143274-pat00020
Wow
Figure 112009040143274-pat00021
Is not easy to determine the only pair. That is, all combinations represented by equations (3) and (4)
Figure 112009040143274-pat00022
Wow
Figure 112009040143274-pat00023
Will lead to ambiguity between them.

Figure 112009040143274-pat00024
Figure 112009040143274-pat00024

Figure 112009040143274-pat00025
Figure 112009040143274-pat00025

여기서,

Figure 112009040143274-pat00026
i번째 업 비트 주파수이고,
Figure 112009040143274-pat00027
j번째 다운 비트 주파수 이며, i=1~n, j=1~m, n=1~N, m=1~N이고, N은 검출해야 하는 타겟의 개수이다.here,
Figure 112009040143274-pat00026
Is the i th upbeat frequency,
Figure 112009040143274-pat00027
Is the j th down bit frequency, i = 1 to n , j = 1 to m , n = 1 to N , m = 1 to N , and N is the number of targets to be detected.

각 타겟의

Figure 112009040143274-pat00029
의 정확한 페어를 조합하기 위해서는 부가적으로 비변조 연속 파형(UCW: Unmodulated Continuous Wave)이 필요하며, 비변조 연속 파형으로 가장 널리 알려진 신호 파형의 모양이 4A에 나타낸 바와 같은 사다리꼴 모양이다. 도플러 주파수가 비변조 연속 파형에서 검출되기 때문에, 수학식 3과 수학식 4에 나타난
Figure 112009040143274-pat00030
Figure 112009040143274-pat00031
사이의 모호성은 수학식 5와 같이 해결 될 수 있다.Of each target Wow
Figure 112009040143274-pat00029
In order to combine the correct pairs of, additionally an unmodulated continuous wave (UCW) is required, and the shape of the signal waveform most commonly known as an unmodulated continuous waveform is trapezoidal as shown in 4A. Since the Doppler frequency is detected in the unmodulated continuous waveform, the equations (3) and (4)
Figure 112009040143274-pat00030
Wow
Figure 112009040143274-pat00031
The ambiguity between can be solved as in Equation 5.

Figure 112009040143274-pat00032
Figure 112009040143274-pat00032

여기서, k=1~l, l=1~N이고, N은 검출해야 하는 타겟의 개수이다.Here, k = 1 ~ l , l = 1 ~ N , and N is the number of targets to be detected.

도 5는 비변조 연속 파형의 신호에 의해 측정된 3 개의 타겟에 대한

Figure 112009040143274-pat00033
다이어그램의 예시도이다.5 shows three targets measured by signals of an unmodulated continuous waveform.
Figure 112009040143274-pat00033
It is an example diagram of a diagram.

도 5에서는 사다리꼴 형태의 신호 파형을 통해 3 개의 타겟으로부터 수신된 비트 주파수들에 의한

Figure 112009040143274-pat00034
다이어그램을 예시적으로 나타내었다. 타겟은 업 비트 주파수, 다운 비트 주파수와 도플러 주파수의 교차점에의해 검출될 수 있다. 만약, 비변조 연속 파형이 적용되지 않은 경우 즉, 삼각파 모양의 신호 파형이 적용 된 경우라면, 도시한 바와 같이 5 개의 고스트 타겟들이 비트 주파수의 페어링(Pairing)을 통해 검출될 수 있다. 따라서, 비변조 연속 파형의 신호를 송수신하는 FMCW 레이더를 이용하면 복수 개의 타겟이 존재하는 환경에서 오류로서 검출되는 고스트 타겟의 개수를 줄일 수 있으므로 더욱 정확하게 실제 타겟을 검출할 수 있다.In FIG. 5, bit frequencies are received from three targets through a trapezoidal signal waveform.
Figure 112009040143274-pat00034
The diagram is shown by way of example. The target may be detected by the intersection of the up beat frequency, the down beat frequency and the Doppler frequency. If a non-modulated continuous waveform is not applied, that is, a triangular wave shaped signal waveform is applied, five ghost targets may be detected through pairing of bit frequencies as shown. Therefore, by using the FMCW radar that transmits and receives a signal of an unmodulated continuous waveform, the number of ghost targets detected as an error can be reduced in an environment where a plurality of targets exist, so that the actual target can be detected more accurately.

하지만, 비변조 연속 파형을 가지는 FMCW 레이더는 다른 문제점이 있을 수 있는데, 이는 여러 개의

Figure 112009040143274-pat00035
가 검출되면 그로 인해 비트 주파수들의 가능한 조합들이 많아져 정확한 조합을 찾아내는 과정이 다소 복잡해진다는 점이다.However, FMCW radars with unmodulated continuous waveforms may have other problems.
Figure 112009040143274-pat00035
Is detected, this increases the number of possible combinations of bit frequencies, making the process of finding the correct combination somewhat complicated.

또한, 비록 사다리꼴 형태의 신호 파형을 가지는 FMCW 레이더가 삼각형 형태의 신호 파형을 가지는 FMCW 레이더와 비교할 때, 고스트 타겟을 검출할 확률이 낮기는 하지만, 여전히 고스트 타겟이 검출될 수 있다. 다시 말해, 검출된 복수 개의 도플러 주파수를 이용하여 업 비트 주파수 및 다운 비트 주파수를 페어링하는 경우, 수학식 5에서와 같이 고유한 페어가 아닌 복수 개의 해가 나올 확률이 여전히 존재한다. 게다가 두 개 또는 그 이상의 타겟으로부터 반사된 신호가 도플러 주파수 이동의 영향으로 수학식 1과 수학식 2와 같은 업 비트 주파수 및 다운 비트 주파수에 나타나 미싱 타겟을 초래하게 된다.In addition, although the FMCW radar having the trapezoidal signal waveform is lower than the FMCW radar having the triangular signal waveform, the ghost target may still be detected. In other words, when pairing the up bit frequency and the down bit frequency by using the detected plurality of Doppler frequencies, there is still a probability that a plurality of solutions, rather than unique pairs, appear as in Equation 5. In addition, signals reflected from two or more targets appear at the up and down bit frequencies, such as Equations 1 and 2, under the influence of the Doppler frequency shift, resulting in missing targets.

이러한 문제점들을 극복하기 위해, 본 발명의 일 실시예에서는 고스트 타겟을 제거하고 미싱 타겟을 복구하기 위해, 업 비트 주파수를 참조 주파수로 사용하여 도플러 주파수와의 관계에서 상관 주파수 후보군을 검출하고, 상관 주파수 후보 군과 다운 비트 주파수를 비교하여 동일 또는 유사한 값이 존재하는 경우 해당 업 비트 주파수와 다운 비트 주파수에 한 표를 투표하는 방식으로 페어링 테이블을 생성하고, 페어링 테이블을 이용하여 실제 타겟을 검출하는 방식을 이용한다.In order to overcome these problems, in one embodiment of the present invention, to remove the ghost target and recover the missing target, an up-bit frequency is used as the reference frequency to detect a correlation frequency candidate group in relation to the Doppler frequency and the correlation frequency. A method of generating a pairing table by voting one vote for the up-bit frequency and the down-bit frequency if there is an identical or similar value by comparing the candidate group with the down-bit frequency, and detecting the actual target by using the pairing table. Use

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 페어링 알고리즘에서는, 업 비트 주파수

Figure 112009040143274-pat00036
를 참조 주파수로 사용한다. 먼저, 참조 주파수와 도플러 주파수
Figure 112009040143274-pat00037
를 수학식 5에 적용하여, 상관 주파수 후보군
Figure 112009040143274-pat00038
를 수학식 6과 수학식 7과 같이 구한다. That is, in the pairing algorithm according to an embodiment of the present invention, the upbit frequency
Figure 112009040143274-pat00036
Is used as the reference frequency. First, the reference frequency and the Doppler frequency
Figure 112009040143274-pat00037
Is applied to Equation 5, the correlation frequency candidate group
Figure 112009040143274-pat00038
Is obtained as shown in Equations 6 and 7.

Figure 112009040143274-pat00039
Figure 112009040143274-pat00039

Figure 112009040143274-pat00040
Figure 112009040143274-pat00040

다음으로,

Figure 112009040143274-pat00041
와 다운 비트 주파수
Figure 112009040143274-pat00042
를 비교하여 같은 값이 존재하는 경우 해당하는
Figure 112009040143274-pat00043
Figure 112009040143274-pat00044
의 페어에 한 표(voting)를 주어 페어링 테이블을 생성한다. 예를 들어,
Figure 112009040143274-pat00045
Figure 112009040143274-pat00046
의 값이 같다면,
Figure 112009040143274-pat00047
를 검출할 때 사용된 업비트 주파수가
Figure 112009040143274-pat00048
이라면,
Figure 112009040143274-pat00049
Figure 112009040143274-pat00050
의 페어에 한 표를 투표한다.to the next,
Figure 112009040143274-pat00041
And down beat frequency
Figure 112009040143274-pat00042
To compare the corresponding values if they exist
Figure 112009040143274-pat00043
Wow
Figure 112009040143274-pat00044
Create a pairing table by giving a vote to the pair of. E.g,
Figure 112009040143274-pat00045
Wow
Figure 112009040143274-pat00046
If the values of are equal,
Figure 112009040143274-pat00047
The upbit frequency used when detecting
Figure 112009040143274-pat00048
If
Figure 112009040143274-pat00049
Wow
Figure 112009040143274-pat00050
Vote for a pair of votes.

도 6은 비변조 연속 파형의 신호에 의해 측정된 4 개의 타겟에 대한

Figure 112009040143274-pat00051
다이어그램을 나타낸 예시도이다.6 shows four targets measured by signals of an unmodulated continuous waveform.
Figure 112009040143274-pat00051
An illustration showing a diagram.

전술한 페어링 알고리즘에 따라 4 개의 타겟에 대한

Figure 112009040143274-pat00052
다이어그램을 예시적으로 나타나내면 도 6과 같이 나타낼 수 있다. 도 6에서는 FMCW 레이더의 검출 영역 내에서 두 개의 고스트 타겟이 나타난 경우이다. 즉,
Figure 112009040143274-pat00053
Figure 112009040143274-pat00054
페어와
Figure 112009040143274-pat00055
Figure 112009040143274-pat00056
페어가 각각 고스트 타겟으로 나타났다. 이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 페어링 알고리즘에 따라 타겟을 검출하면 업 비트 주파수와 다운 비트 주파수의 모든 교차점 중 도플러 주파수와ㅏ 교차하는 교차점만이 타겟으로 검출될 수 있으므로, 검출되는 고스트 타겟의 개수를 줄일 수 있다.For four targets according to the pairing algorithm described above
Figure 112009040143274-pat00052
If the diagram is shown by way of example it can be shown as shown in FIG. In FIG. 6, two ghost targets appear in the detection area of the FMCW radar. In other words,
Figure 112009040143274-pat00053
And
Figure 112009040143274-pat00054
Fair and
Figure 112009040143274-pat00055
And
Figure 112009040143274-pat00056
Each pair appeared as a ghost target. As such, when the target is detected according to a pairing algorithm according to an embodiment of the present invention, only an intersection point intersecting with the Doppler frequency among all intersection points of the up bit frequency and the down bit frequency may be detected as the target, and thus the detected ghost target The number of can be reduced.

도 7은 비변조 연속 파형의 신호에 의해 측정된 4 개의 타겟에 대한 페어링 테이블을 나타낸 예시도이다.7 is an exemplary diagram illustrating a pairing table for four targets measured by a signal of an unmodulated continuous waveform.

7A는 투표를 통해 생성되는 페어링 테이블을 나타낸 것이다. 7A에 나타낸 페어링 테이블을 통해,

Figure 112009040143274-pat00057
,
Figure 112009040143274-pat00058
, 그리고
Figure 112009040143274-pat00059
는 상관 관계가 있는 다운 비트 주파수 또는 업 비트 주파수가 각각 2 개임을 알 수 있다. 7B는 페어링이 완성된 후의 페어링 테이블을 나타낸 것이다. 만약, 업 비트주파수와 다운 비트 주파수가 각각 1 개씩만 페어링될 수 있다고 가정하면, 업 비트 주파수 및 다운 비트 주파수의 유일한 조합은 7B와 같이 완성될 수 있다. 즉,
Figure 112009040143274-pat00060
Figure 112009040143274-pat00061
의 페어와
Figure 112009040143274-pat00062
Figure 112009040143274-pat00063
의 페어를 제거함으로써, 7B와 같이 타겟을 검출할 수 있다.7A shows a pairing table generated by voting. Through the pairing table shown in 7A,
Figure 112009040143274-pat00057
,
Figure 112009040143274-pat00058
, And
Figure 112009040143274-pat00059
It can be seen that there are two correlated down beat frequencies or up beat frequencies. 7B shows a pairing table after pairing is completed. If it is assumed that only one up bit frequency and one down bit frequency can be paired, the only combination of the up bit frequency and the down bit frequency can be completed as shown in 7B. In other words,
Figure 112009040143274-pat00060
and
Figure 112009040143274-pat00061
With a pair of
Figure 112009040143274-pat00062
Wow
Figure 112009040143274-pat00063
By removing the pair of, the target can be detected as in 7B.

하지만, 이와 같이 검출된 업 비트 주파수 및 다운 비트 주파수의 정보만을 가지고는 실제 타겟의 정확한 개수를 알 수 없을 뿐만 아니라, 업 비트 주파수 및 다운 비트 주파수의 각 조합이 실제 타겟인지 고스트 타겟인지 여부를 판단 할 수 없다.However, not only the exact number of actual targets is known from the information of the up-bit frequency and the down-bit frequency detected in this way, but also it is determined whether each combination of the up-bit frequency and the down-bit frequency is a real target or a ghost target. Can not.

도 8은 다른 예의 비변조 연속 파형의 신호에 의해 측정된 4 개의 타겟에 대한 다른

Figure 112009040143274-pat00064
다이어그램을 나타낸 예시도이다.8 shows another example of four targets measured by a signal of another example unmodulated continuous waveform.
Figure 112009040143274-pat00064
An illustration showing a diagram.

도 8에서, 업 비트 주파수, 다운 비트 주파수 및 도플러 주파수는 각각

Figure 112009040143274-pat00065
,
Figure 112009040143274-pat00066
, 및
Figure 112009040143274-pat00067
로 표현된다.
Figure 112009040143274-pat00068
를 이용하여
Figure 112009040143274-pat00069
Figure 112009040143274-pat00070
의 가능한 조합에 투표하여 페어링 테이블을 생성하면, 도 9에 도시한 바와 같이, 생성될 수 있다.In Fig. 8, the up bit frequency, the down bit frequency and the Doppler frequency are respectively
Figure 112009040143274-pat00065
,
Figure 112009040143274-pat00066
, And
Figure 112009040143274-pat00067
It is expressed as
Figure 112009040143274-pat00068
Using
Figure 112009040143274-pat00069
Wow
Figure 112009040143274-pat00070
When a pairing table is generated by voting on a possible combination of, as shown in FIG. 9, it may be generated.

도 9는 다른 예의 비변조 연속 파형의 신호에 의해 측정된 4 개의 타겟에 대한 페어링 테이블을 나타낸 예시도이다.9 is an exemplary diagram illustrating a pairing table for four targets measured by signals of another example unmodulated continuous waveform.

9A는 투표를 통해 생성되는 페어링 테이블을 나타낸 것이고, 9B와 9C는 각각 9A에서 생성된 페어링 테이블에서 페어를 결정하여 완성된 페어링 테이블을 나타낸 것이다.9A shows a pairing table generated through voting, and 9B and 9C show pairing tables completed by determining pairs from the pairing table generated in 9A, respectively.

도 8을 통해 전술한 예에 따르면, 9A에 도시한 바와 같이 페어링 테이블이 생성될 수 있다. 하지만, 9A에 나타낸 바와 같이, 모든 업 비트 주파수들과 페어링이 가능한 다운 비트 주파수들이 2개씩 존재하기 때문에, 각 타겟을 위한 유일한 페어를 결정 할 수 없다. 따라서, 업 비트 주파수와 다운 비트 주파수만을 이용해서는 실제 타겟의 수와 실제 타겟들의 거리 및 속도를 정확하게 결정할 수가 없다. 특히, 검출된 비트 주파수의 개수가 실제 타겟의 개수보다 적을 경우, 당연히 모든 실제 타겟의 거리 및 속도를 검출하는 건 더욱 어려워 진다.According to the example described above with reference to FIG. 8, a pairing table may be generated as shown in 9A. However, as shown in 9A, since there are two down bit frequencies that can be paired with all up bit frequencies, it is not possible to determine a unique pair for each target. Therefore, using only the up bit frequency and the down bit frequency cannot accurately determine the number of actual targets and the distance and speed of the actual targets. In particular, when the number of detected bit frequencies is smaller than the number of actual targets, it is naturally more difficult to detect the distance and speed of all actual targets.

예를 들어, 도 8에 나타낸 바와 같이, 타겟 A와 타겟 C로부터 수신된 신호의 업 비트 주파수가 같은 주파수 위치인

Figure 112009040143274-pat00071
에서 겹쳐서 나타나고, 타겟 C와 타겟 D로부터 반사된 신호 역시 같은 다운 비트 주파수
Figure 112009040143274-pat00072
에서 겹쳐서 나타난다. 이 경우, 9B와 9C와 같이 업-비트 및 다운-비트 주파수의 페어를 결정 할 수 밖에 없다. 9B에서는 타겟 C만이 정확하게 검출되고, 타겟 A와 타겟 B가 검출되지 않아 미싱 타겟으로 남았으며, 나머지 검출된 타겟들은 고스트 타겟이 실제 타겟으로 검출되었다. 또한, 9C에서는 타겟 A와 타겟 B는 제대로 검출되었으나, 타겟 C는 검출되지 않아 미싱 타겟으로 남았다.For example, as shown in FIG. 8, the upbit frequencies of the signals received from the target A and the target C are the same frequency position.
Figure 112009040143274-pat00071
Overlapped at, and the signals reflected from target C and target D also have the same downbit frequency
Figure 112009040143274-pat00072
Appears superimposed on In this case, there is no choice but to determine the pair of up-bit and down-bit frequencies as in 9B and 9C. In 9B, only target C was correctly detected, target A and target B were not detected, and remained as missing targets. The remaining detected targets were detected as ghost targets. In addition, in 9C, target A and target B were properly detected, but target C was not detected and remained as a missing target.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에서는 전술한 바와 같이, 페어링 테이블을 생성하여 페어를 선택하는 페어링 알고리즘에 더하여, 수신 신호의 전력 스펙트럼 밀도를 이용하여 페어링 테이블의 투표된 페어에 추가로 한 표를 더 투표함으로써 페어링 테이블을 업데이트하고, 업데이트된 페어링 테이블을 이용하여 타겟을 검출할 수 있다.In order to solve this problem, in one embodiment of the present invention, as described above, in addition to a pairing algorithm for selecting a pair by creating a pairing table, the pair is added to the voted pair of the pairing table using the power spectral density of the received signal. By voting more votes, the pairing table can be updated, and the target can be detected using the updated pairing table.

하나의 타겟으로부터 수신된 업 비트 신호 및 다운 비트 신호는 같은 전력 스펙트럼 밀도를 가진다고 할 수 있다. 이러한 성질을 이용하여 첫 번째 투표에 의해 선택된 업 비트 주파수 및 다운 비트 주파수의 조합들 즉, 선택된 페어 중에서 전력 스텍트럼 밀도에 의해 높은 상관관계를 가지는 페어에게 다시 한 표를 투표한다.It can be said that the up bit signal and the down bit signal received from one target have the same power spectral density. This property is used to vote again for a pair of upbit frequency and downbit frequency selected by the first voting, that is, a pair that has a high correlation by power spectrum density among the selected pair.

도 10은 전력 스펙트럼 밀도를 이용하여 업데이트된 페어링 테이블을 나타낸 예시도이다.10 is an exemplary diagram illustrating an updated pairing table using a power spectral density.

도 8 및 도 9를 통해 전술한 예에서, 전력 스펙트럼 밀도를 이용하여 페어링 테이블을 업데이트하면 도 10과 같이 나타낼 수 있다.In the example described above with reference to FIGS. 8 and 9, when the pairing table is updated using the power spectral density, the pairing table may be represented as shown in FIG. 10.

10A는 업 비트 주파수와 다운 비트 주파수의 전력 스펙트럼 밀도를 예시적으로 나타낸 것이고, 10B는 전력 스펙트럼 밀도를 이용하여 높은 상관 관계를 가지는 페어에게 추가로 투표하여 업데이트한 페어링 테이블을 나타낸 것이며, 10C는 업데이트된 페어링 테이블을 이용하여 타겟을 검출한 결과는 타나낸 것이다.10A shows an example of the power spectral density of the upbit frequency and downbit frequency, 10B shows the pairing table updated by further voting to the high correlation pair using the power spectral density, 10C is the update The result of detecting a target using the pairing table which was shown is shown.

10A에 나타낸 바와 같이,

Figure 112009040143274-pat00073
Figure 112009040143274-pat00074
의 전력 스펙트럼 밀도가 같은 값을 가진다고 가정하면, 두 개의 비트 주파수에 상응하는 비트 신호들이 하나의 타겟(타겟 B)로부터 수신된 것으로 결정할 수 있다. 이를 통해,
Figure 112009040143274-pat00075
페어만이 10B와 같이 추가적인 한 표를 얻을 수 있으며,
Figure 112009040143274-pat00076
Figure 112009040143274-pat00077
가 불가능한 페어라는 것도 알 수 있으므로,
Figure 112009040143274-pat00078
페어와
Figure 112009040143274-pat00079
페어는 페어링 테이블에서 삭제하여 제거할 수 있다. 또한, 다른 업 비트 주파수 및 다운 비트 주파수들의 전력 스펙트럼 밀도는 서로 다르기 때문에,
Figure 112009040143274-pat00080
Figure 112009040143274-pat00081
는 각각 두 개의 타겟으로부터 수신된 비트 주파수라고 할 수 있다. 이를 이용하여 10B의 업데이트된 페어링 테이블에서타겟을 검출하면 10C와 같이 타겟 A, B, C, D가 검출될 수 있다. 이와 같이, 전력 스펙트럼 밀도를 이용하면, 선택된 페어들 중에서 동일한 타겟으로부터 수신된 것들을 결정할 수 있으므로, 고스트 타겟과 미싱 타겟을 줄일 수 있다.As shown in 10A,
Figure 112009040143274-pat00073
Wow
Figure 112009040143274-pat00074
Assuming that the power spectral densities of have the same value, it can be determined that the bit signals corresponding to the two bit frequencies have been received from one target (target B). because of this,
Figure 112009040143274-pat00075
Only the pair gets an extra vote, like 10B,
Figure 112009040143274-pat00076
Wow
Figure 112009040143274-pat00077
It is also known that the pair is impossible,
Figure 112009040143274-pat00078
Fair and
Figure 112009040143274-pat00079
Pairs can be removed by deleting them from the pairing table. Also, since the power spectral densities of the different up and down bit frequencies are different,
Figure 112009040143274-pat00080
Wow
Figure 112009040143274-pat00081
Each may be referred to as a bit frequency received from two targets. If the target is detected in the updated pairing table of 10B using this, targets A, B, C, and D may be detected as in 10C. As such, using the power spectral density, it is possible to determine those received from the same target among the selected pairs, thereby reducing the ghost target and the missing target.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더를 이용한 타겟의 거리 속도 검출 방법을 설명하기 위한 순서도이다.11 is a flowchart illustrating a method for detecting a distance velocity of a target using a radar according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 거리 속도 검출 장치(300)는 복수 개의 타겟에 대한 FMCW 레이더의 송신 신호 및 수신 신호를 수신하면 주파수 변환하고, 주파수 변환된 복수 개의 타겟에 대한 레이더의 송신 신호 및 수신 신호를 이용하여 업 비트 주파수, 다운 비트 주파수 및 도플러 주파수를 검출하며, 업 비트 주파수, 다운 비트 주파수 및 도플러 주파수를 이용하여 업 비트 주파수 및 다운 비트 주파수의 페어를 선택하며, 선택된 페어의 업 비트 주파수 및 다운 비트 주파수를 이용하여 복수 개의 타겟에 대한 거리 및 속도를 계산함으로써, 복수 개의 타겟에 대한 거리와 속도를 검출한다.When the distance speed detecting apparatus 300 according to an embodiment of the present invention receives a transmission signal and a reception signal of an FMCW radar for a plurality of targets, frequency conversion is performed, and the transmission signal and reception of the radar for a plurality of frequency-converted targets are received. The signal is used to detect the upbit frequency, the downbit frequency and the Doppler frequency, and the pair of the upbit frequency and the downbit frequency is selected using the upbit frequency, the downbit frequency and the Doppler frequency, and the upbit frequency of the selected pair. And calculating distances and velocities for the plurality of targets using the down beat frequency, thereby detecting distances and velocities for the plurality of targets.

여기서, 거리 속도 검출 장치(300)는 페어를 선택하는 데 있어서, 도 5에서 수학식 5, 수학식 6 및 수학식 7을 통해 전술한 바와 같이, 업 비트 주파수 및 도플러 주파수를 이용하여 상관 주파수 후보군을 검출하고, 상관 주파수 후보군과 다운 비트 주파수를 비교하여 상관 주파수 후보군 중에서 다운 비트 주파수와 동일한 값을 가지는 상관 주파수 후보에 대한 업 비트 주파수와 다운 비트 주파수의 페어를 선택할 수 있다.Here, in selecting the pair, the distance velocity detecting apparatus 300 uses the upbit frequency and the Doppler frequency as described above through Equation 5, Equation 6, and Equation 7 in FIG. Is detected, and a pair of up-bit frequencies and down-bit frequencies may be selected for a correlation frequency candidate having the same value as the down-bit frequency among the correlation frequency candidate groups by comparing the down-bit frequencies.

또한, 거리 속도 검출 장치(300)는 거리 및 속도를 계산하는 데 있어서, 선택된 페어의 업 비트 주파수의 전력 스펙트럼 밀도 및 다운 비트 주파수의 전력 스펙트럼 밀도를 기초로 선택된 페어의 개수를 줄이고, 줄여진 개수의 선택된 페어의 업 비트 주파수 및 다운 비트 주파수를 이용하여 복수 개의 타겟에 대한 거리 및 속도를 계산할 수 있다. 즉, 거리 속도 검출 장치(300)는 10B에서 나타낸 업데이트된 페어링 테이블에서, 불가능한 페어인

Figure 112009040143274-pat00082
Figure 112009040143274-pat00083
를 페어링 테이블에서 제거하여 선택된 페어를 줄임으로써 10C와 같이 고스트 타겟을 줄여 실제 타겟의 검출 가능성을 높일 수 있다.In addition, the distance speed detecting apparatus 300 reduces the number of selected pairs based on the power spectral density of the up-bit frequency and the down-bit frequency of the selected pair in calculating distance and speed, and reduces the number. The distance and speed for the plurality of targets may be calculated using the up bit frequency and the down bit frequency of the selected pair. That is, the distance velocity detecting device 300 is an impossible pair in the updated pairing table shown in 10B.
Figure 112009040143274-pat00082
Wow
Figure 112009040143274-pat00083
By removing the from the pairing table to reduce the selected pair, the ghost target can be reduced, as in 10C, to increase the detection probability of the actual target.

이를 위해, 거리 속도 검출 장치(300)는 거리 및 속도를 계산하는 데 있어서, 도 10을 통해 전술한 바와 같이, 선택된 페어에 한 표를 투표하여 페어링 테이블을 생성하고, 페어링 테이블의 투표된 페어 중에서 업 비트 주파수의 전력 스펙트럼 밀도와 다운 비트 주파수의 전력 스펙트럼 밀도가 기 설정된 임계값 이하인 페어에 한 표를 추가로 투표하여 페어링 테이블을 업데이트하고, 업데이트된 페어링 테이블을 이용하여 복수 개의 타겟에 대한 거리 및 속도를 계산할 수 있다.To this end, the distance velocity detecting apparatus 300 generates a pairing table by voting one vote to the selected pair, as described above with reference to FIG. 10, in calculating distance and speed, and among the voted pairs of the pairing table. Update the pairing table by voting an additional vote on the pair where the power spectral density of the up-bit frequency and the power spectral density of the down-bit frequency are less than or equal to the preset threshold, and update the pairing table using the updated pairing table. You can calculate the speed.

이와 같이 거리 속도 검출 장치(300)가 복수 개의 타겟에 대한 거리와 속도를 검출하는 방법은 도 11과 같이 나타낼 수 있다.As such, the method of detecting the distance and the speed of the plurality of targets by the distance velocity detecting apparatus 300 may be illustrated in FIG. 11.

즉, 거리 속도 검출 장치(300)는 복수 개의 타겟에 대한 FMCW 레이더의 송신 신호 및 수신 신호가 주파수 변환된 송신 신호 및 수신 신호로부터 업 비트 주파수, 다운 비트 주파수 및 도플러 주파수를 검출한다. 이후 거리 속도 검출 장치(300)는 업 비트 주파수를 참조 주파수로 설정하고, 참조 주파수와 도플러 주파수를 이용하여 상관 주파수 후보군을 검출한다(S1110). 여기서, 거리 속도 검출 장치(300)는 참조 주파수와 도플러 주파수를 수학식 5에 적용하여 상관 주파수 후보군을 검출할 수 있다.That is, the distance velocity detecting apparatus 300 detects the up bit frequency, the down bit frequency, and the Doppler frequency from the transmission signal and the reception signal of which the transmission signal and the reception signal of the FMCW radar for the plurality of targets are frequency converted. Thereafter, the distance velocity detecting apparatus 300 sets the upbit frequency as the reference frequency, and detects a correlation frequency candidate group using the reference frequency and the Doppler frequency (S1110). Here, the distance velocity detecting apparatus 300 may detect the correlation frequency candidate group by applying the reference frequency and the Doppler frequency to Equation 5.

또한, 거리 속도 검출 장치(300)는 상관 주파수 후보군과 다운 비트 주파수를 비교하여(S1120), 상관 주파수 후보군에 다운 비트 주파수와 동일한 상관 주파수가 존재하는지 여부를 판단한다(S1130).In addition, the distance velocity detecting apparatus 300 compares the downlink frequency with the correlation frequency candidate group (S1120), and determines whether the same correlation frequency as the downbit frequency exists in the correlation frequency candidate group (S1130).

거리 속도 검출 장치(300)는 단계 S1130의 판단 결과, 상관 주파수 후보군 중에서 다운 비트 주파수와 동일한 상관 주파수가 있는 경우에는 그 동일한 상관 주파수에 해당하는 업 비트 주파수와 그 동일한 다운 비트 주파수의 페어에 한 표를 투표하여 페어링 테이블을 생성한다(S1140).As a result of the determination in step S1130, when the distance velocity detecting apparatus 300 has a correlation frequency equal to the down bit frequency among the correlation frequency candidate groups, the distance velocity detecting apparatus 300 shows one table in the pair of the up bit frequency corresponding to the same correlation frequency and the same down bit frequency. By voting to create a pairing table (S1140).

거리 속도 검출 장치(300)는 이와 같이, 생성된 페어링 테이블을 이용하여 타겟에 대한 거리 및 속도를 검출할 수 있다. 즉, 생성된 페어링 테이블의 선택된 페어의 업 비트 주파수와 다운 비트 주파수를 수학식 3 및 수학식 4에 대입하여 해당 타겟에 대한 거리 비트 주파수와 도플러 주파수를 계산함으로써 복수 개의 타겟에 대한 거리와 속도를 검출할 수 있다.The distance speed detecting apparatus 300 may detect the distance and the speed with respect to the target using the generated pairing table. That is, the distance bit rate and the Doppler frequency for the target are calculated by substituting the up bit frequency and the down bit frequency of the selected pair of the generated pairing table into Equation 3 and Equation 4. Can be detected.

하지만, 이 경우 도 6 내지 도 8을 통해 전술한 바와 같이, 실제 타겟을 검출하지 못하거나 고스트 타겟을 검출할 수 있으므로, 전력 스펙트럼 밀도를 이용하여 타겟을 검출한 후 거리와 속도를 검출할 수도 있다.However, in this case, as described above with reference to FIGS. 6 to 8, since the actual target may not be detected or the ghost target may be detected, the distance and the speed may be detected after detecting the target using the power spectral density. .

즉, 거리 속도 검출 장치(300)는 단계 S1140에서 생성된 페어링 테이블의 선택된 페어 중에서 업 비트 주파수와 다운 비트 주파수의 전력 스펙트럼 밀도에 의해 높은 상관 관계를 가지는 페어에 한 표를 추가로 투표하여 페어링 테이블을 업데이트한 후(S1150), 업데이트된 페어링 테이블을 이용하여 타겟의 거리와 속도를 검출할 수 있다(S1160).That is, the distance velocity detecting apparatus 300 further votes one vote on the pair having a high correlation by the power spectral density of the upbit frequency and the downbit frequency among the selected pairs of the pairing table generated in step S1140 to pair the pairing table. After updating (S1150), the distance and speed of the target may be detected using the updated pairing table (S1160).

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 복수 개의 타겟에 대한 거리 및 속도를 검출하는 과정을 설명하기 위한 시뮬레이션 예를 나타낸 예시도이다.12 is an exemplary view illustrating a simulation example for explaining a process of detecting distances and velocities of a plurality of targets according to an embodiment of the present invention.

FMCW 레이더의 송신 대역폭을 300MHz, 중심 주파수를 76.5GHz, 변조 주기를 1ms로 설정한 후, 도 12에 도시한 바와 같이 3 개의 타겟(자동차 B, C, D)이 도로 위에서 앞으로 달려가고 있고 2 개의 타겟(자동차 A 및 도로 표지판 D)이 도로 옆에 서 있다고 가정할 때, 도로 위의 타겟들의 거리와 상대 속도를 검출한다. 도 12에 나타낸 시뮬레이션 예의 경우, 타겟들과의 거리와 상대 속도에 의해 계산된 업 비트 주파수, 다운 비트 주파수 및 도플러 주파수를 표로 나타내면, 표 1과 같이 나타낼 수 있다.After setting the transmission bandwidth of the FMCW radar to 300 MHz, the center frequency to 76.5 GHz, and the modulation period to 1 ms, as shown in FIG. 12, three targets (cars B, C, and D) are running forward on the road. Assuming that the targets (car A and road sign D) are standing by the road, the distance and relative speed of the targets on the road are detected. In the case of the simulation example shown in FIG. 12, the upbit frequency, the downbit frequency, and the Doppler frequency calculated by the distance to the targets and the relative speed may be represented as shown in Table 1.

Figure 112009040143274-pat00084
Figure 112009040143274-pat00084

도 13은 시뮬레이션 예의 각 타겟들로부터 검출되는 비트 주파수와 정규화된 전력 스펙트럼 밀도를 나타낸 예시도이다.FIG. 13 is an exemplary diagram illustrating a bit frequency and a normalized power spectral density detected from each target of the simulation example.

도 12에 나타낸 시뮬레이션 예의 경우, 각 타겟들로부터 검출되는 비트 주파수와 정규화된 전력 스펙트럼 밀도를 나타내면 도 13과 같이 나타낼 수 있다. 도 13에서, X축은 주파수이고 Y축은 정규화된 전력 스펙트럼 밀도이다.In the case of the simulation example shown in FIG. 12, the bit frequency and normalized power spectral density detected from each target may be represented as shown in FIG. 13. In Figure 13, the X axis is frequency and the Y axis is normalized power spectral density.

13A는 검출된 업 비트 주파수, 다운 비트 주파수 및 도플러 주파수를 나타낸 것이고, 13B는 업 첩에 대한 정규화된 전력 스펙트럼 밀도를 나타낸 것이며, 13C는 다운 첩에 대한 정규화된 전력 스펙트럼 밀도를 나타낸 것이다.13A shows the detected up beat frequency, down beat frequency and Doppler frequency, 13B shows the normalized power spectral density for the up chirp, and 13C shows the normalized power spectral density for the down chirp.

도 14는 시뮬레이션 예의 페어링 테이블을 나타낸 예시도이다.14 is an exemplary view showing a pairing table of a simulation example.

14A는 도 13에 나타낸 업 비트 주파수

Figure 112009040143274-pat00085
, 다운 비트 주파수
Figure 112009040143274-pat00086
, 도플러 주파수
Figure 112009040143274-pat00087
를 이용하여 투표하여 생성된 페어링 테이블을 나타낸 것이고, 14B는 전력 스펙트럼 밀도를 이용하여 업데이트된 페어링 테이블을 나타낸 것이며, 14C는 업데이트된 페어링 테이블을 이용하여 타겟을 검출한 모습을 나타낸 것이다. 도 13에서, 전력 스펙트럼 밀도
Figure 112009040143274-pat00088
Figure 112009040143274-pat00089
만이 거의 같은 값을 가지기 때문에,
Figure 112009040143274-pat00090
페어만이 한 표를 추가로 투표받을 수 있다. 결국
Figure 112009040143274-pat00091
Figure 112009040143274-pat00092
는 각각 두 개의 타겟(타겟 A와 타겟 B, 그리고 타겟 C와 타겟 D)으로부터 수신된 신호의 비트 주파수라고 결론을 내릴 수 있다. 이와 같은 과정을 통해, 복수 개의 타겟을 위한 비트 주파수들의 페어 즉, 타겟은 14C와 검출될 수 있다.14A is the upbit frequency shown in FIG.
Figure 112009040143274-pat00085
Downbeat frequency
Figure 112009040143274-pat00086
Doppler frequency
Figure 112009040143274-pat00087
Shows a pairing table generated by voting using, 14B shows an updated pairing table using the power spectral density, and 14C shows a target detected using the updated pairing table. In Figure 13, the power spectral density
Figure 112009040143274-pat00088
Wow
Figure 112009040143274-pat00089
Because only about the same value,
Figure 112009040143274-pat00090
Only a pair may receive one additional vote. finally
Figure 112009040143274-pat00091
Wow
Figure 112009040143274-pat00092
It can be concluded that is the bit frequency of the signal received from the two targets (target A and target B, and target C and target D), respectively. Through this process, a pair of bit frequencies for a plurality of targets, that is, the target may be detected with 14C.

이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. In other words, within the scope of the present invention, all of the components may be selectively operated in combination with one or more. In addition, although all of the components may be implemented in one independent hardware, each or all of the components may be selectively combined to perform some or all functions combined in one or a plurality of hardware. It may be implemented as a computer program having a. Codes and code segments constituting the computer program may be easily inferred by those skilled in the art. Such a computer program may be stored in a computer readable storage medium and read and executed by a computer, thereby implementing embodiments of the present invention. The storage medium of the computer program may include a magnetic recording medium, an optical recording medium, a carrier wave medium, and the like.

또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.In addition, the terms "comprise", "comprise" or "having" described above mean that the corresponding component may be inherent unless specifically stated otherwise, and thus excludes other components. It should be construed that it may further include other components instead. All terms, including technical and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art unless otherwise defined. Terms used generally, such as terms defined in a dictionary, should be interpreted to coincide with the contextual meaning of the related art, and shall not be interpreted in an ideal or excessively formal sense unless explicitly defined in the present invention.

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 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art 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 protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

도 1은 주파수-시간 도메인으로 표현된 삼각파 형태의 단일 타겟에 대한 FMCW 레이더의 파형을 나타낸 예시도,1 is an exemplary diagram showing a waveform of an FMCW radar for a single target in the form of a triangular wave expressed in the frequency-time domain.

도 2는 업 첩과 다운 첩에 의해 측정된 두 개의 타겟에 대한

Figure 112009040143274-pat00093
다이어그램(Diagram)을 나타낸 예시도,2 shows two targets measured by the up and down chirps.
Figure 112009040143274-pat00093
Exemplary diagram showing a diagram,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더를 이용한 타겟의 거리 속도 검출 장치를 간략하게 나타낸 블록 구성도,3 is a block diagram schematically illustrating an apparatus for detecting a distance velocity of a target using a radar according to an embodiment of the present invention;

도 4는 주파수-시간 도메인으로 표현된 사다리꼴 형태의 단일 타겟에 대한 FMCW 레이더 신호의 파형을 나타낸 예시도,4 is an exemplary diagram showing a waveform of an FMCW radar signal for a single target having a trapezoidal shape expressed in the frequency-time domain.

도 5는 비변조 연속 파형의 신호에 의해 측정된 3 개의 타겟에 대한

Figure 112009040143274-pat00094
다이어그램의 예시도,5 shows three targets measured by signals of an unmodulated continuous waveform.
Figure 112009040143274-pat00094
Illustrative diagram of the diagram,

도 6은 비변조 연속 파형의 신호에 의해 측정된 4 개의 타겟에 대한

Figure 112009040143274-pat00095
다이어그램을 나타낸 예시도,6 shows four targets measured by signals of an unmodulated continuous waveform.
Figure 112009040143274-pat00095
Illustrated diagram showing a diagram,

도 7은 비변조 연속 파형의 신호에 의해 측정된 4 개의 타겟에 대한 페어링 테이블을 나타낸 예시도,7 is an exemplary diagram showing a pairing table for four targets measured by a signal of an unmodulated continuous waveform;

도 8은 다른 예의 비변조 연속 파형의 신호에 의해 측정된 4 개의 타겟에 대한 다른

Figure 112009040143274-pat00096
다이어그램을 나타낸 예시도,8 shows another example of four targets measured by a signal of another example unmodulated continuous waveform.
Figure 112009040143274-pat00096
Illustrated diagram showing a diagram,

도 9는 다른 예의 비변조 연속 파형의 신호에 의해 측정된 4 개의 타겟에 대한 페어링 테이블을 나타낸 예시도,9 is an exemplary diagram showing a pairing table for four targets measured by a signal of another example unmodulated continuous waveform;

도 10은 전력 스펙트럼 밀도를 이용하여 업데이트된 페어링 테이블을 나타낸 예시도,10 is an exemplary diagram illustrating an updated pairing table using a power spectral density;

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더를 이용한 타겟의 거리 속도 검출 방법을 설명하기 위한 순서도,11 is a flowchart illustrating a method for detecting a distance velocity of a target using a radar according to an embodiment of the present invention;

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 복수 개의 타겟에 대한 거리 및 속도를 검출하는 과정을 설명하기 위한 시뮬레이션 예를 나타낸 예시도,12 is an exemplary view showing a simulation example for explaining a process of detecting distance and velocity for a plurality of targets according to an embodiment of the present invention;

도 13은 시뮬레이션 예의 각 타겟들로부터 검출되는 비트 주파수와 정규화된 전력 스펙트럼 밀도를 나타낸 예시도,13 is an exemplary diagram showing a bit frequency and a normalized power spectral density detected from respective targets of a simulation example;

도 14는 시뮬레이션 예의 페어링 테이블을 나타낸 예시도이다.14 is an exemplary view showing a pairing table of a simulation example.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

310: 신호 변환기 320: 주파수 검출기310: signal converter 320: frequency detector

330: 상관 주파수 후보군 검출기 340: 비교기330: correlation frequency candidate group detector 340: comparator

350: 거리 및 속도 계산기350: distance and speed calculator

Claims (9)

복수 개의 타겟에 대한 레이더의 송신 신호 및 수신 신호를 주파수 변환하는 신호 변환기;A signal converter for frequency converting the transmission signal and the reception signal of the radar for the plurality of targets; 상기 주파수 변환된 송신 신호 및 수신 신호를 이용하여 업 비트 주파수, 다운 비트 주파수 및 도플러 주파수를 검출하는 주파수 검출기;A frequency detector for detecting an upbit frequency, a downbit frequency, and a Doppler frequency using the frequency-converted transmission signal and the reception signal; 상기 업 비트 주파수 및 상기 도플러 주파수를 이용하여 상관 주파수 후보군을 검출하는 상관 주파수 후보군 검출기;A correlation frequency candidate group detector configured to detect a correlation frequency candidate group using the upbit frequency and the Doppler frequency; 상기 상관 주파수 후보군과 상기 다운 비트 주파수를 비교하여 상기 상관 주파수 후보군 중에서 상기 다운 비트 주파수와 동일한 값을 가지는 상관 주파수 후보에 대한 업 비트 주파수와 다운 비트 주파수의 페어를 선택하는 비교기; 및A comparator comparing the correlation frequency candidate group with the down bit frequency and selecting a pair of an up bit frequency and a down bit frequency for a correlation frequency candidate having the same value as the down bit frequency among the correlation frequency candidate group; And 상기 선택된 페어의 업 비트 주파수와 다운 비트 주파수를 이용하여 상기 복수 개의 타겟에 대한 거리 및 속도를 계산하는 거리 및 속도 계산기를 포함하되, A distance and speed calculator for calculating distances and speeds for the plurality of targets using up and down bit frequencies of the selected pair; 상기 거리 및 속도 계산기는,The distance and speed calculator, 상기 선택된 페어에 대해 한 표를 투표하여 페어링 테이블을 생성하고 상기 페어링 테이블을 이용하여 상기 복수 개의 타겟에 대한 거리 및 속도를 계산하는 것을 특징으로 하는 거리 속도 검출 장치.Voting one vote for the selected pair to generate a pairing table and calculating distance and speed for the plurality of targets using the pairing table. 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 주파수 검출기는,The method of claim 1, wherein the frequency detector, 상기 업 비트 주파수의 전력 스펙트럼 밀도 및 상기 다운 비트 주파수의 전력 스펙트럼 밀도를 추가로 검출하는 것을 특징으로 하는 거리 속도 검출 장치.And detecting the power spectral density of the up-bit frequency and the power spectral density of the down-bit frequency. 제 3 항에 있어서, 상기 거리 및 속도 계산기는,The method of claim 3, wherein the distance and speed calculator, 상기 페어링 테이블의 상기 선택된 페어 중에서 업 비트 주파수의 전력 스펙트럼 밀도와 다운 비트 주파수의 전력 스펙트럼 밀도의 차이가 기 설정된 임계값 이하인 페어에 대해 한 표를 추가로 투표하여 상기 페어링 테이블을 업데이트하고, 상기 업데이트된 페어링 테이블을 이용하여 상기 복수 개의 타겟에 대한 거리 및 속도를 계산하는 것을 특징으로 하는 거리 속도 검출 장치.Update the pairing table by further voting one vote for a pair of the selected pair of the pairing table whose difference between the power spectral density of the up bit frequency and the power spectral density of the down bit frequency is equal to or less than a preset threshold; And a distance and velocity for the plurality of targets using the paired table. 삭제delete 주파수 변환된 복수 개의 타겟에 대한 레이더의 송신 신호 및 수신 신호를 이용하여 업 비트 주파수, 다운 비트 주파수 및 도플러 주파수를 검출하는 단계;Detecting an up bit frequency, a down bit frequency, and a Doppler frequency using a transmission signal and a reception signal of a radar for a plurality of frequency-converted targets; 상기 업 비트 주파수, 상기 다운 비트 주파수 및 상기 도플러 주파수를 이용하여 업 비트 주파수 및 다운 비트 주파수의 페어를 선택하는 단계; 및 Selecting a pair of up bit frequency and down bit frequency using the up bit frequency, the down bit frequency and the Doppler frequency; And 상기 선택된 페어의 업 비트 주파수 및 다운 비트 주파수를 이용하여 상기 복수 개의 타겟에 대한 거리 및 속도를 계산하는 단계를 포함하되, Calculating distances and velocities for the plurality of targets using up and down bit frequencies of the selected pair; 상기 페어를 선택하는 단계는,Selecting the pair, 상기 업 비트 주파수 및 상기 도플러 주파수를 이용하여 상관 주파수 후보군을 검출하는 단계; 및Detecting a correlation frequency candidate group using the upbit frequency and the Doppler frequency; And 상기 상관 주파수 후보군과 상기 다운 비트 주파수를 비교하여 상기 상관 주파수 후보군 중에서 상기 다운 비트 주파수와 동일한 값을 가지는 상관 주파수 후보에 대한 업 비트 주파수와 다운 비트 주파수의 페어를 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 거리 속도 검출 방법.Comparing the correlation frequency candidate group with the down bit frequency and selecting a pair of an up bit frequency and a down bit frequency for a correlation frequency candidate having the same value as the down bit frequency among the correlation frequency candidate group. Distance speed detection method. 주파수 변환된 복수 개의 타겟에 대한 레이더의 송신 신호 및 수신 신호를 이용하여 업 비트 주파수, 다운 비트 주파수 및 도플러 주파수를 검출하는 단계;Detecting an up bit frequency, a down bit frequency, and a Doppler frequency using a transmission signal and a reception signal of a radar for a plurality of frequency-converted targets; 상기 업 비트 주파수, 상기 다운 비트 주파수 및 상기 도플러 주파수를 이용하여 업 비트 주파수 및 다운 비트 주파수의 페어를 선택하는 단계; 및Selecting a pair of up bit frequency and down bit frequency using the up bit frequency, the down bit frequency and the Doppler frequency; And 상기 선택된 페어의 업 비트 주파수 및 다운 비트 주파수를 이용하여 상기 복수 개의 타겟에 대한 거리 및 속도를 계산하는 단계를 포함하되, Calculating distances and velocities for the plurality of targets using up and down bit frequencies of the selected pair; 상기 거리 및 속도를 계산하는 단계는,The step of calculating the distance and speed, 상기 선택된 페어의 업 비트 주파수의 전력 스펙트럼 밀도 및 다운 비트 주파수의 전력 스펙트럼 밀도를 기초로 상기 선택된 페어의 개수를 줄이는 단계; 및Reducing the number of the selected pair based on the power spectral density of the up bit frequency and the power spectral density of the down bit frequency of the selected pair; And 상기 줄여진 개수의 선택된 페어의 업 비트 주파수 및 다운 비트 주파수를 이용하여 상기 복수 개의 타겟에 대한 거리 및 속도를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 거리 속도 검출 방법.Calculating distance and velocity for the plurality of targets using the up-bit frequency and down-bit frequency of the reduced number of selected pairs. 주파수 변환된 복수 개의 타겟에 대한 레이더의 송신 신호 및 수신 신호를 이용하여 업 비트 주파수, 다운 비트 주파수 및 도플러 주파수를 검출하는 단계;Detecting an up bit frequency, a down bit frequency, and a Doppler frequency using a transmission signal and a reception signal of a radar for a plurality of frequency-converted targets; 상기 업 비트 주파수, 상기 다운 비트 주파수 및 상기 도플러 주파수를 이용하여 업 비트 주파수 및 다운 비트 주파수의 페어를 선택하는 단계; 및Selecting a pair of up bit frequency and down bit frequency using the up bit frequency, the down bit frequency and the Doppler frequency; And 상기 선택된 페어의 업 비트 주파수 및 다운 비트 주파수를 이용하여 상기 복수 개의 타겟에 대한 거리 및 속도를 계산하는 단계를 포함하되, Calculating distances and velocities for the plurality of targets using up and down bit frequencies of the selected pair; 상기 거리 및 속도를 계산하는 단계는,The step of calculating the distance and speed, 상기 선택된 페어에 한 표를 투표하여 페어링 테이블을 생성하는 단계;Voting one vote on the selected pair to generate a pairing table; 상기 페어링 테이블의 투표된 페어 중에서 업 비트 주파수의 전력 스펙트럼 밀도와 다운 비트 주파수의 전력 스펙트럼 밀도가 기 설정된 임계값 이하인 페어에 한 표를 추가로 투표하여 상기 페어링 테이블을 업데이트하는 단계; 및Voting an additional table in a voted pair of the pairing table, wherein the power spectral density of the up-bit frequency and the power spectral density of the down-bit frequency are equal to or less than a preset threshold to update the pairing table; And 상기 업데이트된 페어링 테이블을 이용하여 상기 복수 개의 타겟에 대한 거리 및 속도를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 거리 속도 검출 방법.And calculating distances and velocities for the plurality of targets using the updated pairing table. 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항의 거리 속도 검출 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.A computer-readable recording medium having recorded thereon a program for realizing the distance velocity detecting method according to any one of claims 6 to 8.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101185480B1 (en) 2012-03-15 2012-10-02 국방과학연구소 Improvement method of the accuracy of beat frequency in fmcw radar for detecting and tracking a high speed moving target

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