KR101144527B1 - 오버랩 기반 ｃｓｓ 시스템을 이용한 근거리 측정 방법 및 장치 - Google Patents

오버랩 기반 ｃｓｓ 시스템을 이용한 근거리 측정 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 CSS 시스템을 이용한 근거리 측정 방법으로서, 오버랩 된 복수의 chirp 신호가 목표물에 송신되는 S1 단계, 목표물에서 반사되어 되돌아온 chirp 신호가 수신되는 S2 단계 및 S1 단계에서의 chirp 신호 송신 시점과 상기 S2 단계에서 수신된 신호에 대한 정합필터의 첫 번째 피크의 시간차를 이용해 목표물까지의 거리가 측정되는 S3 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 CSS 단말기에서 chirp 신호를 목표물에 송신하고 되돌아오는 신호를 수신하는 구성을 가지므로, 하드웨어 구성이 단순하고 효율적인 거리 측정이 가능한 CSS 시스템을 이용한 근거리 측정 방법 및 장치를 제공한다.

Description

오버랩 기반 ＣＳＳ 시스템을 이용한 근거리 측정 방법 및 장치{APPARATUS FOR MEASURING SHORT DISTANCE USING OVERLAP-BASED CSS SYSTEM AND DISTANCE MEASURING METHOD USING THE SAME}
본 발명은 Chirp Spread Spectrum(CSS) 시스템을 이용하여 목표물의 거리를 측정하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 특히 본 발명은 오버랩된 chirp 신호를 목표물에 송신하고 돌아오는 반사파를 이용하여 근거리에 있는 목표물의 거리를 측정하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 홈 네트워크 산업이 발달함에 따라 Real Time Location System을 (RTLS) 이용한 위치 추적, 인증, 출입 통제, 비상 호출, 재고 관리 등과 같은 분야에 높은 정확도의 근거리 측정 기술이 크게 주목받고 있다.
Chirp Spread Spectrum (CSS) 시스템은 기존의 근거리 무선 통신 기술들에 비해 하드웨어 구현의 용이성, 높은 처리 이득, 높은 해상도, 다중 경로 성분에 영향을 적게 받음 등의 장점이 있다.
또한 저전력 통신이 가능하여 2.4GHz 대역을 사용하는 IEEE 802.15.4a PHY의 국제 표준으로 2007년 3월에 채택되었고, 기존의 지그비 응용기술과 호환 가능하도록 IEEE 802.15.4 MAC을 그대로 사용한다.
종래의 SDS-TWR 알고리즘을 사용한 CSS 시스템 경우, 서로 동기가 맞지 않는 2개의 node들이 서로 패킷을 주고받으면서 전파 도달시간을 측정하여 거리를 계산하게 된다.
결국 CSS 단말기가 반드시 거리 측정자와 거리 측정을 원하는 지점에 존재해야하고, 한 번의 거리 측정을 위하여 적어도 3번의 데이터 전송이 이루어지므로, 시스템의 시간 효율성이 떨어진다는 문제점이 있다.
본 발명에 따른 오버랩 기반 CSS 시스템을 이용한 거리 측정 방법 및 장치는 다음과 같은 해결과제를 목적으로 한다.
첫째, 하나의 CSS 단말기만을 사용하여 하드웨어 구성을 단순화시키고 필요 비용을 절감시키고자 한다.
둘째, 저전력으로 구동되면서도 전파의 간섭에 대한 저항력을 증가시키고자 한다.
셋째, 거리측정의 과정을 단순화하여, 거리 측정에 대한 효율성을 증가시키고자 한다.
넷째, 물건 및 사람 등의 위치 추적, 창고의 재고 관리, 차량용 거리측정, 자동문의 사람 출입 감지 등 비교적 근거리에서 조속한 응답시간이 요구되는 시스템 및 장치의 정확도를 증가시키고자 한다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
본 발명은 오버랩 기반 CSS 시스템을 이용한 근거리 측정 방법에 관한 것이다.
본 발명의 방법은 오버랩된 복수의 chirp 신호가 목표물에 송신되는 S1 단계, 목표물에서 반사되어 되돌아온 chirp 신호가 수신되는 S2 단계 및 S1 단계에서의 chirp 신호 송신 시점과 S2 단계에서 수신된 신호에 대한 정합필터의 첫 번째 피크의 시간차를 이용해 목표물까지의 거리가 측정되는 S3 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 S1 단계의 송신되는 신호는 up-chirp 신호이고, 상기 S2 단계의 수신되는 신호도 up-chirp 신호인 것을 포함한다.
본 발명에 따른 S1 단계의 송신되는 신호는 down-chirp 신호이고, 상기 S2 단계의 수신되는 신호도 down-chirp 신호인 것을 포함한다.
본 발명에 따른 S3 단계의 정합필터는 S2 단계에서 수신된 신호가 up-chirp 신호인 경우 down-chirp 필터를 통과시켜 신호를 복조시키는 것을 포함한다.
본 발명에 따른 S3 단계의 정합필터는 S2 단계에서 수신된 신호가 down-chirp 신호인 경우 up-chirp 필터를 통과시켜 신호를 복조시키는 것을 포함한다.
본 발명에 따른 S1 단계는 chirp 신호에 대한 오버랩 횟수를 조절 가능한 것을 포함한다.
본 발명에 따른 S1 단계의 오버랩 된 복수의 chirp 신호는 하기 상세한 설명 중 해당되는 특정한 식으로 표현되는 것을 포함한다.
본 발명에 따른 S2 단계의 수신신호는 하기 상세한 설명 중 해당되는 특정한 식으로 표현되는 것을 포함한다.
본 발명에 따른 S3 단계는 S2 단계의 되돌아온 chirp 신호를 수신하여 정합필터를 출력하는 S3-1 단계, S1 단계의 송신된 chirp 신호의 전송 시점과 상기 정합필터 출력의 첫 번째 피크의 시간차를 통해 시간지연이 산출되는 S3-2 단계 및 시간지연으로부터 목표물까지의 거리가 계산되는 S3-3단계를 포함한다.
본 발명에 따른 S3-1 단계의 정합필터 출력은 하기 상세한 설명 중 해당되는 특정한 식으로 표현되는 것을 포함한다.
본 발명에 따른 S3-3단계는 하기 상세한 설명 중 해당되는 식으로 거리가 계산되는 것을 포함한다.
본 발명에 따른 S3-2 단계의 시간지연은 S1 단계에서 송신되는 chirp 신호의 개수와 상기 정합필터에서 출력된 피크 개수 차이에 따른 시간편차를 가산하여 산출되는 것을 포함한다.
본 발명에 따른 시간편차(τSD)는 하기 상세한 설명 중 해당되는 특정한 식으로 계산되는 것을 포함한다.
본 발명은 오버랩 기반 CSS 시스템을 이용한 근거리 측정 장치에 관한 것이다.
본 발명의 장치는 오버랩 된 복수의 chirp 신호를 목표물에 송신하는 송신부, 목표물에 반사된 chirp 신호를 수신하는 수신부 및 송신부로부터 chirp 신호 송신 시점과 상기 수신부에 수신된 신호에 대한 정합필터의 첫 번째 피크의 시간차를 이용해 목표물의 거리를 측정하는 거리 측정부를 포함한다.
본 발명에 따른 송신부에서 송신되는 신호는 up-chirp 신호이고 상기 S2 단계의 수신되는 신호도 up-chirp 신호인 것을 포함한다.
본 발명에 따른 송신부에서 송신되는 신호는 down-chirp 신호이고 상기 S2 단계의 수신되는 신호도 down-chirp 신호인 것을 포함한다.
본 발명에 따른 송신부는 chirp 신호에 대한 오버랩 횟수를 조절 가능한 것을 포함한다.
본 발명에 따른 거리 측정부는 수신부에서 수신한 chirp 신호에 따른 정합필터, 송신부에서 송신된 chirp 신호의 전송 시점과 정합필터 출력의 첫 번째 피크의 시간차를 통해 시간지연을 계산하는 연산기 및 연산기에서 계산된 시간지연으로부터 목표물까지의 거리를 측정하는 거리 산출기를 포함한다.
본 발명에 따른 장치는 송신부에서 송신되는 chirp 신호의 개수와 상기 정합필터에서 출력된 피크 개수 차이를 확인하는 카운터를 더 포함한다.
본 발명에 따른 연산기는 상기 카운터에서 확인된 피크 개수의 차이에 따른 시간편차를 가산하여 시간지연을 산출하는 것을 포함한다.
본 발명은 CSS 단말기에서 chirp 신호를 목표물에 송신하고 되돌아오는 신호를 수신하는 구성을 가지므로 하드웨어 구성이 단순한 CSS 시스템을 이용한 근거리 측정 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명은 chirp 신호를 목표물에 송신하고 되돌아오는 신호를 받는 2단계만으로 거리측정이 가능한 효율적인 CSS 시스템을 이용한 근거리 측정 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명은 거리 측정 기술이 요구되는 다양한 분야의 시스템에 이용되어, 정확하고 조속한 근거리 측정 장치를 포함한 다양한 시스템을 제공한다.
본 발명은 종래기술인 지그비를 이용한 센서 네트워크와 호환이 가능하여, 다양한 센서 네트워크에 이용 가능한 CSS 시스템 기반의 근거리 측정 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 CSS 시스템 기반의 거리 측정 방법에 대한 개략적인 순서도이다.
도 2는 S-3 단계에 대한 구체적인 세부 단계를 도시한 순서도이다.
도 3은 본 발명에 따른 CSS 시스템 기반의 거리 측정 장치에 대한 개략적인 블록 다이어그램이다.
도 4는 다양한 SNR 상태에서 본 발명의 방법에 따른 거리 측정 오차범위를 나타낸 실험데이터를 도시한다.
이하에서는 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 CSS 시스템 기반의 근거리 측정 방법 및 장치에 관하여 구체적으로 설명하겠다.
도 1은 본 발명에 따른 CSS 시스템 기반의 근거리 측정 방법을 개략적으로 도시한다.
본 발명에 따른 CSS 시스템 기반의 거리 측정 방법은 오버랩된 복수의 chirp 신호가 목표물에 송신되는 S1 단계, 목표물에서 반사되어 되돌아온 chirp 신호가 수신되는 S2 단계 및 S1 단계에서의 chirp 신호 송신 시점과 S2 단계에서 수신된 신호에 대한 정합필터의 첫 번째 피크의 시간차를 이용해 목표물까지의 거리가 측정되는 S3 단계를 포함한다.
S1 단계에서 오버랩(overlap)된 복수의 chirp 신호가 전송된다. 이는 단일 신호를 이용하는 것보다 오버랩된 신호를 이용하는 것이 신호의 강도를 높일 수 있기 때문이다. 즉 에너지가 높은 신호를 송신하여 잡음 등의 외부 영향에 영향을 적게 받고 효과적인 거리 측정이 가능한 것이다.
오버랩 기법은 하나의 chirp 신호가 완전히 생성되지 않은 상태에서, 다음에 전송될 chirp 신호를 생성하여 시간 영역에서 다수의 chirp 신호를 중첩해 전송하는 방법이다. 이를 통해 추가적인 하드웨어의 설치 및 변경 없이 오버랩 횟수만을 조절함으로써 데이터 전송량을 증가시킬 수 있다.
본 발명에 따른 하나의 실시예로서, 다양한 오버랩 횟수(L)가 설정되어 전송될 수 있을 것이다. 즉 측정하는 거리가 4미터 이내의 근거리라면 L을 100 정도로 설정하면 충분하고(후술할 실험예 참조), 그보다 먼 거리를 측정하고자 한다면 L 수치를 증가시켜서 거리 측정의 정확성을 유지할 수 있다.
오버랩 기법을 사용하지 않는 경우 가까운 거리를 측정하기 위해서는 chirp 신호 구간을 매우 작은 값을 설정해야 한다. 하지만, 본 발명에 따른 또 다른 실시예로서 오버랩 기법을 이용하는 경우 특정 오버랩 횟수를 설정함으로써 서로 간섭으로 작용하는 오버랩 된 chirp 신호들의 영향을 제거할 수 있다.
구체적으로 수식을 이용하여 본 발명에 따른 근거리 측정 방법을 설명하겠다. CSS 시스템에서 사용되는 chirp 신호의 형태(C(t))는 다음 식과 같다.
Figure 112010021457813-pat00001
여기서 Tc는 chirp신호 구간을 의미하고, μ는 chirp rate를 의미한다. Chirp rate는 순간 주파수의 변화율을 나타내는 값으로, μ>0 인 경우는 up-chirp 신호라고 정의하고 μ<0 인 경우는 down-chirp 신호라고 정의한다.
본 발명에 따른 일 실시예로서, up-chirp 신호 또는 down-chirp 신호를 송신하여 거리를 측정할 수 있지만, 설명의 편의를 위해 up-chirp 신호 송신하는 일실시예를 예로 들어 설명한다. 목표물을 향해 송신되는 i 번 오버랩 된 up-chirp 신호 si(t)는 다음 식으로 표현된다.
Figure 112010021457813-pat00002
여기서 Es는 심볼 에너지를 의미하고, L은 오버랩된 횟수를 의미한다.
송신된 신호는 목표물에 부딪히고 반사되어 돌아오게 되는데, 이때 반사되어 되돌아온 수신 신호는 다음 식으로 나타낼 수 있다.
Figure 112010021457813-pat00003
여기서 τ는 시간지연, n(t)는 덧셈꼴 백색 정규 잡음(Additive White Gaussian Noise, AWGN), Ii(t)는 오버랩된 신호의 간섭을 의미한다.
도 2는 S-3 단계에 대한 구체적인 세부 단계를 도시한 순서도이다. S3 단계는 S2 단계의 반사된 chirp 신호를 수신하여 정합필터를 출력하는 S3-1 단계, S1 단계의 송신된 chirp 신호의 전송 시점과 정합필터 출력의 첫 번째 피크의 시간지연이 산출되는 S3-2 단계 및 시간지연으로부터 목표물까지의 거리가 계산되는 S3-3단계를 포함한다.
정합필터란 필터 인자가 미리 알려진 입력 신호의 특성에 정합 되어 있어 해당 신호 입력 시 최대의 출력값을 나타내는 필터이다. 필터의 비트를 증가시킴에 따라 잡음 중에서 신호를 검출하는 이득도 증가 되므로, 잡음이 많은 신호 중에서 극히 미약한 특정 신호를 찾아내는 데 사용된다.
정합필터는 수신 된 신호가 up-chirp 신호인 경우 down-chirp 필터가 사용되어 신호를 복조하고, 수신 된 신호가 down-chirp 신호인 경우 up-chirp 필터를 사용해 신호를 복조한다. 설명의 편의를 위해 up-chirp 신호를 예로서 설명하고 있으므로, down-chirp 필터가 사용될 것이다.
수신된 up-chirp 신호에 대한 정합필터 출력의 일반적인 파형을 확인하기 위하여 i=0 이고 τ=0 인 상황에 대해
Figure 112010021457813-pat00004
의 down-chirp 필터 출력 신호
Figure 112010021457813-pat00005
를 구하면 다음 식과 같다.
Figure 112010021457813-pat00006
여기서
Figure 112010021457813-pat00007
는 확산 대역폭으로 chirp 신호 구간 동안 순간 주파수가 변화된 범위를 의미하고, "
Figure 112010021457813-pat00008
"는 길쌈 연산 기호를 나타내며
Figure 112010021457813-pat00009
이다.
이 정합필터의 출력을 이용하여 S3-2 단계의 시간지연 τ를 추정하게 된다. 기본적으로 τ는 S1 단계에서 송신한 신호의 송신 시점과 S2 단계에서 수신된 신호에 대한 정합필터의 첫 번째 피크의 시간차를 통해 산출된다.
본 발명에 따른 시간지연 계산의 또 다른 실시예로서, 정합필터의 수신 피크 수의 손실이 발생에 따른 오차를 감안하는 방법이 있다. 즉 송신된 신호의 개수와 수신된 신호를 정합필터가 출력한 피크의 개수를 비교하여, 손실된 피크가 있는지를 확인하고 이를 반영하여 정확한 시간 지연이 산출되도록 하는 것이다.
시간지연에 계산된 시간편차를 가산하여 정확한 시간지연(
Figure 112010021457813-pat00010
)을 산출하는데 다음 식(수학식 5)으로 표현된다. NT개의 up-chirp 신호를 송신한 후 수신 신호의 정합필터 출력이 NR개의 피크를 가질 때, 추정된 시간지연(
Figure 112010021457813-pat00011
)이다.
Figure 112010021457813-pat00012
Figure 112010021457813-pat00013
는 down-chirp 필터의 출력부에서 수신 피크 수의 손실이 있을 경우에 대한 오차를 보정하는 시간 편차로서 다음과 같은 식으로 산출된다.
Figure 112010021457813-pat00014
여기서 NT는 송신된 chirp 신호이고, NR는 정합필터 출력의 피크 개수이다.
최종적으로 S3-3단계는 하기의 식으로 목표물 까지의 거리(D)가 산출된다.
Figure 112010021457813-pat00015
(
Figure 112010021457813-pat00016
: 시간지연, c: 빛의 속도)
이하 본 발명에 따른 CSS 시스템 기반의 거리 측정 장치에 대해 상세히 설명하고자 한다. 다만, 전술한 CSS 시스템 기반의 거리 측정 방법과 공통되는 설명은 생략하고 장치에 있어 핵심적인 구성을 중심으로 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 CSS 시스템 기반의 거리 측정 장치에 대한 개략적인 블록 다이어그램을 도시한다.
본 발명에 따른 CSS 시스템을 이용한 거리 측정 장치는 오버랩 된 복수의 chirp 신호를 목표물에 송신하는 송신부(100), 목표물에 반사된 chirp 신호를 수신하는 수신부(200) 및 송신부(100)로부터 chirp 신호 송신 시점과 수신부(200)에 수신된 신호에 대한 정합필터의 첫 번째 피크의 시간차를 이용해 목표물의 거리를 측정하는 거리 측정부(300)를 포함한다.
본 발명에 따른 다른 실시예로서, 송신부(100)에서 송신하는 chirp 신호의 오버랩 횟수를 조절할 수 있는 오버랩 조절부(110)를 가질 수 있다. 방법에 대한 설명에서 언급한 바와 같이 목표물의 거리나 신호가 전달되는 환경(잡음, 신호 간섭 등)에 따라 오버랩 횟수를 조절하여 정확한 거리 측정이 가능하게 하는 것이다.
송신부(100)에서 송신되는 신호는 up-chirp 신호 또는 down-chirp 신호일 수 있다. 초기에 어떤 신호를 송신하든지 발명의 효과에는 큰 차이가 없다. 다만 송신된 신호가 up-chirp 신호인 경우 down-chirp 정합필터가 사용되고, 송신된 신호가 down-chirp 신호인 경우 up-chirp 정합필터가 사용된다.
거리 측정부(300)는 수신부(200)에서 수신한 chirp 신호에 따른 정합필터(310), 송신부(100)에서 송신된 chirp 신호의 전송 시점과 정합필터(310) 출력의 첫 번째 피크의 시간차를 통해 시간지연을 계산하는 연산기(320) 및 연산기(320)에서 계산된 시간지연으로부터 목표물까지의 거리를 측정하는 거리 산출기(330)를 포함한다.
본 발명에 따른 또 다른 실시예로서, 연산기(320)에서 송신된 chirp 신호의 전송 시점과 정합필터(310) 출력의 첫 번째 피크의 시간차를 통해 시간지연만으로 거리를 측정하지 않고, 오버랩 된 신호가 정합필터(310)에서 출력되는 과정 중 손실되지 않았는지 확인하고 이를 시간지연 계산에 반영할 수 있다.
즉, 송신부(100)에서 송신되는 chirp 신호의 개수와 정합필터(310)에서 출력된 피크 개수 차이를 확인하는 카운터를 더 포함하는 구성을 가질 수 있다. 이를 통해 시간편차를 산출하고 최종적으로 시간지연을 계산하여 정확한 거리측정이 가능해진다. 시간편차를 표현하는 수식, 시간지연을 산출하는 수식 및 목표물의 거리를 측정하는 수식은 CSS 시스템을 이용한 거리 측정 방법에서 설명한 바와 같다.
본 발명에 따른 또 다른 실시예로서, 본 발명의 방법을 이용하거나 장치를 포함한 다양한 센서 네트워크 시스템이 제공될 수 있다. 이는 CSS 시스템이 지그비를 이용한 센서 네트워크와 호환성이 있기 때문이다.
도 4는 다양한 SNR 상태에서 본 발명 따른 거리 측정 오차범위를 나타낸 실험데이터이다.
이 실험데이터는 오버랩 기반 CSS 시스템을 이용한 위치 측정의 성능을 보여주는 모의실험 결과이다. 확산 대역폭 B는 200 MHz, chirp 신호 구간 Tc는 500 ns, 순간주파수 변화율은 400 MHz/μs, 오버랩 횟수는 100으로 설정하여 실험을 진행하였다.
송신 안테나로부터 10m 떨어진 거리에서의 신호 대 잡음비(SNR)가 0 dB, 5 dB, 10 dB인 경우의 실제 거리와 추정한 거리의 측정 거리 오차를 나타낸다.
본 발명에 따른 위치 측정은 도 4에서와 같이 측정거리 4m 이내의 비교적 근거리의 경우, SNR에 크게 상관없이 오차가 거의 없고 매우 좋은 성능을 보이는 것을 알 수 있다.
하지만 그 이상의 거리에서는 SNR 별로 오차 범위가 커지게 되는데, 이것은 신호의 전력이 거리의 제곱에 반비례하므로, 원거리에서 잡음의 세기가 신호에 비해 상대적으로 크게 작용하기 때문이다.
이러한 문제는 SNR을 증가시키거나, 적정 오버랩 횟수를 조절함으로써 시간 해상도를 높여 해결할 수 있다.
나아가 본 특허 발명의 일 실시예로서, 오버랩 기반 CSS 시스템을 이용한 위치 측정 방법 또는 장치가 근거리 소형 거리측정센서에 이용되는 것도 가능하다. 이 경우 4m 라는 거리는 충분히 활용가능한 거리이므로, 특별히 오버랩 횟수를 증가시키지 않아도 종래의 초음파나 적외선을 이용한 거리측정센서들과 비교해 같은 정밀도에서 더 넓은 측정 범위를 갖는다고 할 것이다.
본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.
100: 송신부 110: 카운터
200: 수신부 300: 거리 측정부
310: 정합필터 320: 연산기
330: 거리 산출기 400: 카운터

Claims (25)

  1. 오버랩된 복수의 chirp 신호가 목표물에 송신되는 S1 단계;
    상기 목표물에서 반사되어 되돌아온 chirp 신호가 수신되는 S2 단계; 및
    상기 S1 단계에서의 chirp 신호 송신 시점과 상기 S2 단계에서 수신된 신호에 대한 정합필터의 첫 번째 피크의 시간차를 이용해 목표물까지의 거리가 측정되는 S3 단계를 포함하되,
    상기 S1 단계의 오버랩 된 복수의 chirp 신호는 하기의 식으로 표현되는 것을 특징으로 하는 오버랩 기반 CSS 시스템을 이용한 근거리 측정 방법.
    Figure 112011094772218-pat00043

    (Es: 심볼 에너지, L: 오버랩된횟수,
    C(t):
    Figure 112011094772218-pat00044
    로 표현되는 chirp 신호,
    Tc: chirp신호 구간, μ: chirp rate)
  2. 제1항에 있어서,
    상기 S1 단계의 송신되는 신호는 up-chirp 신호이고, 상기 S2 단계의 수신되는 신호도 up-chirp 신호인 것을 특징으로 하는 오버랩 기반 CSS 시스템을 이용한 근거리 측정 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 S1 단계의 송신되는 신호는 down-chirp 신호이고, 상기 S2 단계의 수신되는 신호도 down-chirp 신호인 것을 특징으로 하는 오버랩 기반 CSS 시스템을 이용한 근거리 측정 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 S3 단계의 정합필터는 S2 단계에서 수신된 신호가 up-chirp 신호인 경우 down-chirp 필터를 통과시켜 신호를 복조시키는 것을 특징으로 하는 오버랩 기반 CSS 시스템을 이용한 근거리 측정 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 S3 단계의 정합필터는 S2 단계에서 수신된 신호가 down-chirp 신호인 경우 up-chirp 필터를 통과시켜 신호를 복조시키는 것을 특징으로 하는 오버랩 기반 CSS 시스템을 이용한 근거리 측정 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 S1 단계는 chirp 신호에 대한 오버랩 횟수를 조절 가능한 것을 특징으로 하는 오버랩 기반 CSS 시스템을 이용한 근거리 측정 방법.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    S2 단계의 수신신호는 하기의 식으로 표현되는 것을 특징으로 하는 오버랩 기반 CSS 시스템을 이용한 근거리 측정 방법.
    Figure 112010021457813-pat00019

    (τ: 시간지연, n(t): 덧셈꼴 백색 정규 잡음, Ii(t): 오버랩된 신호의 간섭)
  9. 제1항에 있어서,
    상기 S3 단계는
    상기 S2 단계의 되돌아온 chirp 신호를 수신하여 정합필터를 출력하는 S3-1 단계;
    상기 S1 단계의 송신된 chirp 신호의 전송 시점과 상기 정합필터 출력의 첫 번째 피크의 시간차를 통해 시간지연이 산출되는 S3-2 단계; 및
    상기 시간지연으로부터 목표물까지의 거리가 계산되는 S3-3단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오버랩 기반 CSS 시스템을 이용한 근거리 측정 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 S3-1 단계의 정합필터 출력은 하기의 식으로 표현되는 것을 특징으로 하는 오버랩 기반 CSS 시스템을 이용한 근거리 측정 방법.
    Figure 112010021457813-pat00020

    (i=0, τ=0인 수신신호
    Figure 112010021457813-pat00021
    의 필터출력 신호로서,
    Figure 112010021457813-pat00022
    : 확산 대역폭,
    Figure 112010021457813-pat00023
    : 길쌈 연산,
    Figure 112010021457813-pat00024
    , 이때 τ는 시간지연, Es는 심볼 에너지, c(t)는 chirp신호)
  11. 제9항에 있어서,
    S3-3단계는 하기의 식으로 거리(D)가 계산되는 것을 특징으로 하는 오버랩 기반 CSS 시스템을 이용한 근거리 측정 방법.
    Figure 112010021457813-pat00025

    (
    Figure 112010021457813-pat00026
    : 시간지연, c: 빛의 속도)
  12. 제9항에 있어서,
    상기 S3-2 단계의 시간지연은
    상기 S1 단계에서 송신되는 chirp 신호의 개수와 상기 정합필터에서 출력된 피크 개수 차이에 따른 시간편차를 가산하여 산출되는 것을 특징으로 하는 오버랩 기반 CSS 시스템을 이용한 근거리 측정 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 시간편차(τSD)는 하기의 식으로 계산되는 것을 특징으로 하는 오버랩 기반 CSS 시스템을 이용한 근거리 측정 방법.
    Figure 112010021457813-pat00027

    (NT: 송신된 chirp 신호, NR: 정합필터 출력의 피크 개수, TC: chirp 신호 구간, L: 오버랩 횟수)
  14. 오버랩 된 복수의 chirp 신호를 목표물에 송신하는 송신부;
    상기 목표물에 반사된 chirp 신호를 수신하는 수신부; 및
    상기 송신부로부터 chirp 신호 송신 시점과 상기 수신부에 수신된 신호에 대한 정합필터의 첫 번째 피크의 시간차를 이용해 목표물의 거리를 측정하는 거리 측정부를 포함하되,
    상기 송신부에서 송신되는 오버랩 된 복수의 chirp 신호는 하기의 식으로 표현되는 것을 특징으로 하는 오버랩 기반 CSS 시스템을 이용한 근거리 측정 장치.
    Figure 112011094772218-pat00045

    (Es: 심볼 에너지, L: 오버랩된횟수,
    C(t):
    Figure 112011094772218-pat00046
    로 표현되는 chirp 신호,
    Tc: chirp신호 구간, μ: chirp rate)
  15. 제14항에 있어서,
    상기 송신부에서 송신되는 신호는 up-chirp 신호이고 상기 수신부에서 수신되는 신호도 up-chirp 신호인 것을 특징으로 하는 오버랩 기반 CSS 시스템을 이용한 근거리 측정 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 송신부에서 송신되는 신호는 down-chirp 신호이고 상기 수신부에서 수신되는 신호도 down-chirp 신호인 것을 특징으로 하는 오버랩 기반 CSS 시스템을 이용한 근거리 측정 장치.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 송신부는 chirp 신호에 대한 오버랩 횟수를 조절 가능한 것을 특징으로 하는 오버랩 기반 CSS 시스템을 이용한 근거리 측정 장치.
  18. 삭제
  19. 제14항에 있어서,
    상기 수신부의 수신신호는 하기의 식으로 표현되는 것을 특징으로 하는 오버랩 기반 CSS 시스템을 이용한 근거리 측정 장치.
    Figure 112010021457813-pat00030

    (τ: 시간지연, n(t): 덧셈꼴 백색 정규 잡음, Ii(t): 오버랩된 신호의 간섭)
  20. 제14항에 있어서,
    상기 거리 측정부는
    상기 수신부에서 수신한 chirp 신호에 따른 정합필터;
    상기 송신부에서 송신된 chirp 신호의 전송 시점과 상기 정합필터 출력의 첫 번째 피크의 시간차를 통해 시간지연을 계산하는 연산기; 및
    상기 연산기에서 계산된 시간지연으로부터 목표물까지의 거리를 측정하는 거리 산출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 오버랩 기반 CSS 시스템을 이용한 근거리 측정 장치.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 수신부에서 수신된 신호에 대한 정합필터 출력은 하기의 식으로 표현되는 것을 특징으로 하는 오버랩 기반 CSS 시스템을 이용한 근거리 측정 장치.
    Figure 112010021457813-pat00031

    (i=0, τ=0인 수신신호
    Figure 112010021457813-pat00032
    의 필터출력 신호로서,
    Figure 112010021457813-pat00033
    : 확산 대역폭,
    Figure 112010021457813-pat00034
    : 길쌈 연산,
    Figure 112010021457813-pat00035
    , 이때 τ는 시간지연, Es는 심볼 에너지, c(t)는 chirp신호)
  22. 제20항에 있어서,
    상기 거리 산출기는 하기의 식으로 거리(D)를 측정하는 것을 특징으로 하는 오버랩 기반 CSS 시스템을 이용한 근거리 측정 장치.
    Figure 112010021457813-pat00036

    (
    Figure 112010021457813-pat00037
    : 시간지연, c: 빛의 속도)
  23. 제20항에 있어서,
    상기 송신부에서 송신되는 chirp 신호의 개수와 상기 정합필터에서 출력된 피크 개수 차이를 확인하는 카운터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오버랩 기반 CSS 시스템을 이용한 근거리 측정 장치.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 연산기는 상기 카운터에서 확인된 피크 개수의 차이에 따른 시간편차를 가산하여 시간지연을 산출하는 것을 특징으로 하는 오버랩 기반 CSS 시스템을 이용한 근거리 측정 장치.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 시간편차는 하기의 식으로 계산되는 것을 특징으로 하는 오버랩 기반 CSS 시스템을 이용한 근거리 측정 장치.
    Figure 112010021457813-pat00038

    (NT: 송신된 chirp 신호, NR: 정합필터 출력의 피크 개수, TC: chirp 신호 구간, L: 오버랩 횟수)
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