KR101358904B1 - Amplitude modulated radar, apparatus and method for reducing a distance measurement error of the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 진폭 변조 레이더(Amplitude Modulated RADAR), 진폭 변조 레이더의 거리측정오차 저감 장치 및 진폭 변조 레이더의 거리측정오차 저감 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an amplitude modulated radar, an apparatus for reducing a distance measurement error of an amplitude modulated radar, and a method for reducing a distance measurement error of an amplitude modulated radar.
레이더(RADAR; Radio Detection And Ranging)는 전파를 발신하고 목표물로부터 반사되어 되돌아오는 반사파를 수신하여 그 목표물까지의 거리, 속도 등을 탐지하는 무선 장치로서, 군사 장비, 항공, 선박, 기상 관측 등의 용도로 사용되어 왔으며, 최근에는 차량 충돌방지, 생체 신호 검출 등의 분야로 그 활용 폭이 넓어지고 있다. 레이더의 종류에는 펄스(pulse) 레이더, FMCW(Frequency Modulation Continuous Wave) 레이더, 진폭 변조(AM; Amplitude Modulated) 레이더 등이 있다. 이들 중 펄스 레이더 및 FMCW 레이더는 최근 주파수 규제로 인하여 넓은 주파수 대역의 사용이 허락되지 않음에 따라 주파수 대역폭이 제한되어, 거리 측정의 정확도를 높이기 어렵다는 단점이 있으며, 현재 허용 주파수 대역 내에서 수cm 이내의 거리측정 정확도를 얻지 못하게 된다.Radio Detection And Ranging (RADAR) is a wireless device that transmits radio waves and receives reflected waves reflected back from targets and detects the distance, speed, etc. to the targets. It has been used for a purpose, and in recent years has been widely used in the field of vehicle collision prevention, biological signal detection and the like. The radar includes a pulse radar, a frequency modulated continuous wave (FMCW) radar, an amplitude modulated (AM) radar, and the like. Among them, pulse radar and FMCW radar are limited in frequency bandwidth because they are not allowed to use wide frequency band due to the recent frequency regulation, and it is difficult to increase the accuracy of distance measurement. You will not get the accuracy of the distance measurement.
진폭 변조 레이더는 송신단에서 반송파를 변조 주파수에 실어서 목표물(타겟)로 송신하고, 대상 물체로부터 반사되어 수신단으로 돌아오는 포락선 신호의 위상을 검출하여 목표물의 거리를 측정하며, 다른 방식의 레이더에 비해 좁은 주파수 대역폭을 사용하여 목표물에 대한 거리 측정의 정확도를 높일 수 있다. 그런데, 진폭 변조 레이더의 경우, 송신단으로부터 수신단으로 누출되는 신호 때문에 리플 오차(ripple error)가 발생될 수 있다. 만약, 송신단과 수신단 간의 거리를 늘려주어 격리도를 증가시키면 오차는 줄 수 있지만, 그에 비례하여 레이더의 크기는 증가할 수밖에 없다.The amplitude modulation radar transmits a carrier wave at a modulation frequency to a target (target), and detects the phase of the envelope signal reflected from the target object and returns to the receiver, and measures the distance of the target, compared with other radar systems. Narrow frequency bandwidth can be used to increase the accuracy of distance measurements on targets. However, in the case of an amplitude modulation radar, a ripple error may occur due to a signal leaking from a transmitter to a receiver. If the distance between the transmitter and the receiver is increased to increase the isolation, an error may be reduced, but the size of the radar is inevitably increased.
본 발명은 목표물의 거리측정오차를 저감할 수 있는 진폭 변조 레이더, 진폭 변조 레이더의 거리측정오차 저감 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide an amplitude modulation radar and an apparatus and method for reducing the distance measurement error of an amplitude modulation radar capable of reducing the distance measurement error of a target.
또한, 본 발명은 좁은 대역폭을 사용하더라도, 거리측정 정확도를 향상시킬 수 있는 진폭 변조 레이더, 진폭 변조 레이더의 거리측정오차 저감 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide an amplitude modulation radar and an apparatus and method for reducing a distance measurement error of an amplitude modulated radar, even when using a narrow bandwidth.
또한, 본 발명은 진폭 변조 레이더의 송신단으로부터 수신단으로의 누출 신호로 인한 리플 에러(ripple error)를 상쇄하여 목표물의 거리측정오차를 저감하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to reduce the distance measurement error of the target by canceling the ripple error caused by the leakage signal from the transmitting end to the receiving end of the amplitude modulation radar.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 이하의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems. Other technical subjects not mentioned may be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명의 일 측면에 따른 진폭 변조 레이더는 변조주파수 신호와 반송파주파수 신호를 합성하여 진폭변조 신호를 생성하고, 생성한 상기 진폭변조 신호를 목표물로 송신하는 진폭변조 신호 송신부; 상기 목표물로부터 반사되어 수신된 진폭변조 신호를 포함하는 무선 신호를 검파하는 검파기; 상기 검파기에 의해 검파된 무선 신호와 상기 변조주파수 신호 간의 위상 지연을 검출하여 위상 지연 데이터를 생성하는 위상 검출부; 상기 반송파주파수 신호를 이용하여 상기 무선 신호를 I/Q 신호로 복조하는 복조부; 및 상기 I/Q 신호를 이용하여 상기 위상 지연 데이터를 샘플링하고, 샘플링한 위상 지연 데이터를 이용하여 상기 목표물의 거리 정보를 산출하는 신호 처리부를 포함한다.An amplitude modulation radar according to an aspect of the present invention comprises: an amplitude modulation signal transmitter for synthesizing a modulation frequency signal and a carrier frequency signal to generate an amplitude modulation signal, and transmitting the generated amplitude modulation signal to a target; A detector for detecting a wireless signal including an amplitude modulated signal reflected from the target; A phase detector configured to detect phase delay between the radio signal detected by the detector and the modulation frequency signal to generate phase delay data; A demodulator for demodulating the radio signal into an I / Q signal using the carrier frequency signal; And a signal processor configured to sample the phase delay data using the I / Q signal and calculate distance information of the target using the sampled phase delay data.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 복조부는, 상기 반송파주파수 신호를 이용하여 상기 무선 신호를 상기 I/Q 신호로 복조하는 I/Q 디모듈레이터; 및 복조된 상기 I/Q 신호로부터 고주파 신호를 제거하는 저역 통과 필터를 포함한다.According to an aspect of the invention, the demodulation unit, I / Q demodulator for demodulating the radio signal into the I / Q signal using the carrier frequency signal; And a low pass filter for removing high frequency signals from the demodulated I / Q signals.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 I/Q 디모듈레이터는 상기 반송파주파수 신호를 이용하여 상기 무선 신호를 복조하여 I-채널의 신호와 Q-채널의 신호를 생성함으로써, 상기 무선 신호를 상기 I/Q 신호로 복조한다.According to an aspect of the present invention, the I / Q demodulator demodulates the radio signal using the carrier frequency signal to generate an I-channel signal and a Q-channel signal, thereby converting the radio signal into the I / Q. Demodulate to signal.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 신호 처리부는, 상기 I/Q 신호의 위상 정보를 이용하여 I/Q 평면상의 N개(N은 2 이상의 정수)의 위상에 대응하는 N개의 위상 지연 데이터를 샘플링하고, 샘플링한 상기 N개의 위상 지연 데이터의 평균값을 산출하며, 상기 평균값에 기초하여 상기 목표물의 거리 정보를 산출한다.According to an aspect of the present invention, the signal processing unit samples N phase delay data corresponding to N phases (N is an integer of 2 or more) on an I / Q plane by using phase information of the I / Q signal. An average value of the sampled N phase delay data is calculated, and the distance information of the target is calculated based on the average value.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 신호 처리부는 상기 I/Q 신호의 위상이 상기 I/Q 평면상에서 θ0+2πk/N(k=0,1,..,N-1)(N은 2 이상의 정수, θ0는 소정의 기준 위상값)의 값을 갖는 상기 N개의 위상 지연 데이터를 샘플링한다.According to an aspect of the present invention, the signal processing unit has a phase of the I / Q signal is θ 0 + 2πk / N (k = 0,1, .., N-1) on the I / Q plane, where N is 2 The above integer, θ 0 , samples the N phase delay data having a value of a predetermined reference phase value.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 신호 처리부는, 위상 지연 데이터를 샘플링할 때마다 현재 샘플링한 위상 지연 데이터와 이전의 N-1개의 위상 지연 데이터의 평균값을 산출하며, 상기 평균값에 기초하여 상기 목표물의 거리 정보를 산출한다.According to an aspect of the present invention, the signal processing unit calculates an average value of the current sampled phase delay data and the previous N-1 phase delay data each time the phase delay data is sampled, and based on the average value. To calculate the distance information.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 신호 처리부는, 상기 I/Q 신호의 도플러 이동을 나타내는 정보로부터 인접한 두 위상 지연 데이터의 위상 변화를 산출하고, 상기 평균값에 상기 위상 변화에 대응하는 값을 추가적으로 반영함으로써, 샘플링하지 않은 위상 지연 데이터에 대한 목표물의 거리 정보를 산출한다.According to an aspect of the present invention, the signal processing unit calculates a phase change of two adjacent phase delay data from information indicating the Doppler shift of the I / Q signal, and additionally reflects a value corresponding to the phase change to the average value. By this, distance information of the target with respect to the unsampled phase delay data is calculated.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 진폭 변조 레이더는 상기 위상 지연 데이터 및 상기 I/Q 신호를 디지털 신호로 변환하여 상기 신호 처리부로 전송하는 아날로그-디지털 변환기를 더 포함한다.According to an aspect of the present invention, the amplitude modulation radar further includes an analog-to-digital converter for converting the phase delay data and the I / Q signal to a digital signal to transmit to the signal processor.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 위상 검출부는 상기 검파기에 의해 검파된 상기 무선 신호의 포락선과 상기 변조주파수 신호 간의 상기 위상 지연을 검출한다.According to an aspect of the present invention, the phase detector detects the phase delay between the envelope of the radio signal detected by the detector and the modulation frequency signal.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 진폭 변조 레이더는 상기 무선 신호를 수신하는 수신 안테나; 수신된 상기 무선 신호를 증폭하는 저잡음 증폭기; 및 증폭된 상기 무선 신호를 상기 검파기 및 상기 복조부로 분배하여 출력하는 전력 분배기를 더 포함한다.According to an aspect of the invention, the amplitude modulation radar comprises a receiving antenna for receiving the radio signal; A low noise amplifier for amplifying the received wireless signal; And a power divider for distributing and amplifying the amplified radio signal to the detector and the demodulator.
본 발명의 다른 일 측면에 따른 진폭 변조 레이더의 거리측정오차 저감 장치는 목표물로부터 반사되어 수신된 진폭변조 신호를 포함하는 무선 신호를 상기 진폭변조 신호의 반송파주파수 신호를 이용하여 I/Q 신호로 복조하는 복조부; 및 상기 무선 신호로부터 검파된 신호에 대응하는 데이터를 상기 I/Q 신호를 이용하여 샘플링하고, 샘플링한 데이터를 이용하여 상기 목표물의 거리 정보를 산출하는 신호 처리부를 포함한다.An apparatus for reducing a distance measurement error of an amplitude modulation radar according to another aspect of the present invention demodulates a radio signal including an amplitude modulation signal received by being reflected from a target into an I / Q signal using a carrier frequency signal of the amplitude modulation signal. A demodulation unit; And a signal processor configured to sample data corresponding to the signal detected from the radio signal by using the I / Q signal, and calculate distance information of the target by using the sampled data.
본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 상기 신호처리부는, 상기 무선 신호로부터 검파된 신호와 상기 진폭변조 신호의 변조주파수 신호 간의 위상 지연에 대응하는 상기 데이터를 상기 I/Q 신호를 이용하여 샘플링한다.According to another aspect of the present invention, the signal processing unit samples the data corresponding to the phase delay between the signal detected from the radio signal and the modulation frequency signal of the amplitude modulated signal using the I / Q signal.
본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 상기 신호 처리부는, 상기 I/Q 신호의 위상 정보를 이용하여 I/Q 평면상의 소정의 N개(N은 2 이상의 정수)의 위상에 대응하는 N개의 데이터를 샘플링하고, 샘플링한 상기 N개의 데이터의 평균값을 산출하며, 상기 평균값에 기초하여 상기 목표물의 거리 정보를 산출한다.According to another aspect of the invention, the signal processing unit, using the phase information of the I / Q signal, N data corresponding to a predetermined N phase (N is an integer of 2 or more) on the I / Q plane Sampling, calculating an average value of the sampled N data, and calculating distance information of the target based on the average value.
본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 상기 신호 처리부는 상기 I/Q 신호의 위상이 상기 I/Q 평면상에서 θ0+2πk/N(k=0,1,..,N-1)(N은 2 이상의 정수, θ0는 소정의 기준 위상값)의 값을 갖는 상기 N개의 데이터를 샘플링한다.According to another aspect of the invention, the signal processing unit is the phase of the I / Q signal in the I / Q plane θ 0 + 2πk / N (k = 0, 1, ..., N-1) (N is An integer of 2 or more, θ 0 samples the N pieces of data having a value of a predetermined reference phase value).
본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 상기 신호 처리부는, 상기 I/Q 신호의 도플러 이동을 나타내는 정보로부터 인접한 두 위상 지연 데이터의 위상 변화를 산출하고, 상기 평균값에 상기 위상 변화에 대응하는 값을 추가적으로 반영함으로써, 샘플링하지 않은 위상 지연 데이터에 대한 목표물의 거리 정보를 산출한다.According to another aspect of the present invention, the signal processor calculates a phase change of two adjacent phase delay data from information indicating Doppler shift of the I / Q signal, and adds a value corresponding to the phase change to the average value. By reflecting, distance information of the target with respect to unsampled phase delay data is calculated.
본 발명의 또 다른 일 측면에 따른 진폭 변조 레이더의 거리측정오차 저감 방법은 목표물로부터 반사되어 수신된 진폭변조 신호를 포함하는 무선 신호를 상기 진폭변조 신호의 반송파주파수 신호를 이용하여 I/Q 신호로 복조하는 단계; 상기 무선 신호로부터 검파된 신호에 대응하는 데이터를 상기 I/Q 신호를 이용하여 샘플링하는 단계; 및 샘플링된 데이터를 이용하여 상기 목표물의 거리 정보를 산출하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, a method for reducing a distance measurement error of an amplitude modulation radar includes converting a radio signal including an amplitude modulation signal received from a target into an I / Q signal using a carrier frequency signal of the amplitude modulation signal. Demodulating; Sampling data corresponding to a signal detected from the wireless signal using the I / Q signal; And calculating distance information of the target by using the sampled data.
본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면, 상기 샘플링하는 단계는, 상기 무선 신호로부터 검파된 신호와 상기 진폭변조 신호의 변조주파수 신호 간의 위상 지연에 대응하는 위상 지연 데이터를 상기 I/Q 신호를 이용하여 샘플링하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the invention, the step of sampling, the phase delay data corresponding to the phase delay between the signal detected from the radio signal and the modulation frequency signal of the amplitude modulation signal using the I / Q signal Sampling.
본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면, 상기 샘플링하는 단계는 상기 I/Q 신호의 위상 정보를 이용하여 I/Q 평면상의 N개(N은 2 이상의 정수)의 위상에 대응하는 N개의 데이터를 샘플링하며, 상기 거리 정보를 산출하는 단계는, 샘플링된 상기 N개의 데이터의 평균값을 산출하는 단계; 및 상기 평균값에 기초하여 상기 목표물의 거리 정보를 산출하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, the sampling comprises sampling N pieces of data corresponding to N phases (N is an integer of 2 or more) on an I / Q plane using phase information of the I / Q signal. The calculating of the distance information may include calculating an average value of the N pieces of data sampled; And calculating distance information of the target based on the average value.
본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면, 상기 샘플링하는 단계는 상기 I/Q 신호의 위상이 상기 I/Q 평면상에서 θ0+2πk/N(k=0,1,..,N-1)(N은 2 이상의 정수, θ0는 소정의 기준 위상값)의 값을 갖는 상기 N개의 데이터를 샘플링한다.According to another aspect of the present invention, the sampling may include the phase of the I / Q signal being θ 0 + 2πk / N on the I / Q plane (k = 0,1, .. N-1) ( N is an integer of 2 or more, and θ 0 is a predetermined reference phase value).
본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면, 상기 진폭 변조 레이더의 거리측정오차 저감 방법은 상기 I/Q 신호의 도플러 이동을 나타내는 정보로부터 인접한 두 데이터의 위상 변화를 산출하고, 상기 평균값에 상기 위상 변화에 대응하는 값을 추가적으로 반영함으로써, 샘플링하지 않은 데이터에 대한 목표물의 거리 정보를 산출하는 단계를 더 포함한다.According to another aspect of the invention, the method for reducing the distance measurement error of the amplitude modulation radar calculates the phase change of two adjacent data from the information indicating the Doppler shift of the I / Q signal, and the average value to the phase change The method further includes calculating distance information of the target with respect to the unsampled data by further reflecting the corresponding value.
본 발명의 실시예에 의하면, 목표물의 거리측정오차를 저감할 수 있는 진폭 변조 레이더, 진폭 변조 레이더의 거리측정오차 저감 장치 및 방법을 제공할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, it is possible to provide an amplitude modulation radar and an apparatus and method for reducing the distance measurement error of the amplitude modulation radar which can reduce the distance measurement error of the target.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 좁은 대역폭을 사용하더라도, 거리측정 정확도를 향상시킬 수 있다.Further, according to the embodiment of the present invention, even when using a narrow bandwidth, it is possible to improve the distance measurement accuracy.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 진폭 변조 레이더의 송신단으로부터 수신단으로의 누출 신호로 인한 리플 에러(ripple error)를 상쇄하여 목표물의 거리측정오차를 저감할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the ripple error caused by the leakage signal from the transmitting end to the receiving end of the amplitude modulation radar can be canceled to reduce the distance measurement error of the target.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진폭 변조 레이더의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 진폭 변조 레이더의 거리측정오차 저감 방법의 흐름도이다.
도 3은 목표물의 이동에 따른 위상 지연의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 4는 종래 기술에 따른 목표물의 거리측정 그래프를 나타낸다.
도 5는 도 2의 단계 S25를 설명하기 위한 개념도이다.
도 6은 위상 검출부의 출력 위상에 따른 목표물의 거리 변화를 나타낸 그래프이다.
도 7은 도 6에 도시된 'A'부와 'B'부의 확대도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 위상 지연 데이터를 샘플링하여 목표물의 거리를 산출한 그래프를 나타낸다.
도 9는 도 8에 도시된 'C'부의 확대도이다.
도 10은 도 2의 단계 S27을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따라 목표물의 거리를 측정한 것을 나타낸 그래프이다.1 is a block diagram of an amplitude modulation radar according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a method for reducing a distance measurement error of an amplitude modulation radar according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph illustrating a change in phase delay according to movement of a target.
Figure 4 shows a distance measurement graph of the target according to the prior art.
FIG. 5 is a conceptual diagram for describing step S25 of FIG. 2.
6 is a graph illustrating a change in distance of a target according to an output phase of a phase detector.
FIG. 7 is an enlarged view of a portion 'A' and a portion 'B' illustrated in FIG. 6.
8 is a graph illustrating a distance of a target by sampling phase delay data according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 9 is an enlarged view of a portion 'C' shown in FIG. 8.
FIG. 10 is a diagram for explaining step S27 of FIG. 2.
11 is a graph showing the measurement of the distance of the target according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 다른 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술 되는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 만일 정의되지 않더라도, 여기서 사용되는 모든 용어들(기술 혹은 과학 용어들을 포함)은 이 발명이 속한 종래 기술에서 보편적 기술에 의해 일반적으로 수용되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적인 사전들에 의해 정의된 용어들은 관련된 기술 그리고/혹은 본 출원의 본문에 의미하는 것과 동일한 의미를 갖는 것으로 해석될 수 있고, 그리고 여기서 명확하게 정의된 표현이 아니더라도 개념화되거나 혹은 과도하게 형식적으로 해석되지 않을 것이다. 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.Other advantages and features of the present invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Unless defined otherwise, all terms (including technical or scientific terms) used herein have the same meaning as commonly accepted by the generic art in the prior art to which this invention belongs. Terms defined by generic dictionaries may be interpreted to have the same meaning as in the related art and / or in the text of this application, and may be conceptualized or overly formalized, even if not expressly defined herein I will not. The terminology used herein is for the purpose of illustrating embodiments and is not intended to be limiting of the present invention.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다' 및 이 동사의 다양한 활용형들은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 본 명세서에서 '및/또는' 이라는 용어는 나열된 구성들 각각 또는 이들의 다양한 조합을 가리킨다. 한편, 본 명세서 전체에서 사용되는 '~부', '~기'의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미할 수 있다. 예를 들어 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미할 수 있다. 그렇지만 '~부', '~기'가 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부', '~기'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부', '~기'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부', '~기' 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소 및 '~부', '~기'로 결합되거나 추가적인 구성요소와 '~부', '~기'로 더 분리될 수 있다.In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. As used herein, the phrase "comprises" and various usages of the verb does not exclude the presence or addition of one or more other components, steps, operations and / or elements. The term 'and / or' as used herein refers to each of the listed configurations or various combinations thereof. Meanwhile, the terms '~' and '~' used throughout the present specification may mean a unit that processes at least one function or operation. For example, a hardware component, such as a software, FPGA, or ASIC. However, '~' and '~' are not meant to be limited to software or hardware. '~', '~' May be configured to reside in an addressable storage medium or may be configured to play one or more processors. Thus, as an example, 'part', '~' means components such as software components, object-oriented software components, class components, and task components, and processes, functions, and properties. Fields, procedures, subroutines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuits, data, databases, data structures, tables, arrays, and variables. Components and functions provided within '~', '~' may be combined into smaller number of components and '~', '~', or additional components, '~', '~' Can be further separated.
본 발명의 실시예에 따른 진폭 변조 레이더는 진폭변조 신호의 반송파주파수 신호를 이용하여 진폭변조 신호를 I/Q 신호로 복조하고, 진폭변조 신호를 검파하여 얻은 위상 지연에 대응하는 데이터를 I/Q 신호를 이용하여 샘플링하며, 샘플링한 데이터를 이용하여 목표물의 거리 정보를 산출한다. 이에 따라, 진폭 변조 레이더의 거리측정오차를 줄일 수 있다.An amplitude modulation radar according to an embodiment of the present invention demodulates an amplitude modulation signal into an I / Q signal using a carrier frequency signal of an amplitude modulation signal, and outputs data corresponding to a phase delay obtained by detecting an amplitude modulation signal. Sampling is performed using the signal, and distance information of the target is calculated using the sampled data. Accordingly, the distance measurement error of the amplitude modulation radar can be reduced.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진폭 변조 레이더의 구성도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 진폭 변조 레이더(100)는 진폭변조 신호 송신부(110), 검파기(120), 위상 검출부(130), 복조부(140), 신호 처리부(150), 아날로그-디지털 변환기(160), 수신 안테나(170), 저잡음 증폭기(180) 및 전력 분배기(190)를 포함한다.1 is a block diagram of an amplitude modulation radar according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, an
진폭변조 신호 송신부(110)는 변조주파수 신호와 반송파주파수 신호를 합성하여 진폭변조 신호를 생성하고, 생성한 진폭변조 신호를 목표물로 송신한다. 일 실시예에 있어서, 진폭변조 신호 송신부(110)는 변조주파수 신호 생성기(111), 반송파주파수 신호 생성기(112), 전력 감쇠기(113), 믹서(114), 증폭기(115) 및 송신 안테나(116)를 포함한다.The amplitude
변조주파수 신호 생성기(111)는 변조주파수 신호를 생성한다. 변조주파수(modulation frequency)는 변조를 하기 위한 신호파의 주파수를 의미한다. 일 실시예에 있어서, 변조주파수 신호 생성기(111)는 반송파주파수보다 낮은 주파수에 해당하는 변조주파수의 신호를 발생하는 국부 발진기(local oscillator)를 포함할 수 있다. 만약, 측정 대상의 목표물이 여러 개인 경우, 목표물 각각에 대하여 서로 다른 변조주파수의 신호를 이용하여 거리를 측정하는 것도 가능하다. 변조주파수 신호 생성기(111)에 의해 생성된 변조주파수 신호는 진폭 변조를 위해 전력 감쇠기(113)로 입력됨과 동시에, 목표물과의 거리 측정을 위해 위상 검출부(130)로 입력된다.The modulation
반송파주파수 신호 생성기(112)는 반송파주파수 신호를 생성한다. 반송파주파수(carrier frequency)는 신호파에 의해 주파수가 일정한 고주파를 변조하여 보내는 경우의 고주파(반송파)의 주파수를 의미한다. 다시 말해, 반송파주파수는 특정 주파수 대역을 차지하는 신호를 전송 매체가 전송하기 쉬운 반송 주파수 대역으로 변조하는 경우, 이 변조에 사용된 기준 주파수를 의미할 수 있다. 반송파주파수(예를 들어, 2.44GHz)는 변조주파수(예를 들어, 40MHz)보다 높은 주파일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 반송파주파수 신호 생성기(112)는 변조주파수보다 높은 주파수에 해당하는 반송파주파수의 신호를 발생하는 무선주파수(RF; Radio Frequency) 국부 발진기를 포함할 수 있다.The carrier
반송파주파수 신호 생성기(112)에 의해 생성된 반송파주파수 신호는 진폭 변조된 변조주파수 신호와의 합성을 위해 믹서(114)로 입력됨과 동시에, 목표물의 거리측정오차 저감을 위해 복조부(140)로 입력된다.The carrier frequency signal generated by the carrier
전력 감쇠기(113)는 변조주파수 신호의 진폭을 조절한다. 전력 감쇠기(113)에 의해 진폭 변조된 변조주파수 신호는 반송파주파수 신호와의 합성을 위해 믹서(114)로 입력된다. 믹서(114)는 진폭 변조된 변조주파수 신호와 반송파주파수 신호를 혼합(합성)한다. 증폭기(115)는 믹서(114)에 의해 혼합된 진폭변조 신호를 증폭한다. 송신 안테나(116)는 증폭기(115)에 의해 증폭된 진폭변조 신호를 목표물로 송신한다. 예를 들어, 진폭변조 신호는 고정된 반송파주파수(f0)의 신호와, 반송파주파수(f0)의 신호 및 진폭 변조된 변조주파수(fm)의 신호를 혼합하여 생성된 양측파대 주파수(f0±fm)의 신호를 포함할 수 있다.The
목표물에서 반사된 진폭변조 신호는 수신 안테나(170)로 돌아온다. 수신 안테나(170)는 목표물로부터 반사되어 돌아오는 진폭변조 신호를 포함하는 무선 신호를 수신한다. 도 1의 실시예에서는 송신 안테나(116)와 수신 안테나(170)가 분리되어 있으나, 다른 실시예에 의하면 송신 안테나(116)와 수신 안테나(170)는 하나의 모듈 내에 제공될 수도 있으며, 이러한 경우 송신 신호와 수신 신호를 분리하기 위한 서큘레이터(circulator) 또는 하이브리드 결합기(hybrid coupler) 등의 소자가 구비될 수 있다.The amplitude modulated signal reflected from the target returns to the receiving
저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier)(180)는 수신 안테나(170)를 통해 수신된 무선 신호를 증폭한다. 전력 분배기(190)는 저잡음 증폭기(180)에 의해 증폭된 무선 신호를 검파기(120) 및 복조부(140)로 분배하여 출력한다. 검파기(120)는 진폭변조 신호를 포함하는 무선 신호를 검파한다. 일 실시예에 있어서, 검파기(120)는 무선 신호의 포락선을 검파하는 포락선 검파기(envelope detector)를 포함한다. 대안적으로, 검파기(120)는 동기 검파(synchronous detection) 방식 등을 사용하여 무선 신호를 검파할 수도 있다.The
위상 검출부(130)는 검파기(120)에 의해 검파된 무선 신호와 변조주파수 신호 간의 위상 지연을 검출한다. 예를 들어, 검파기(120)로 포락선 검파기가 사용되는 경우, 위상 검출부(130)는 검파된 포락선 신호의 위상과 변조주파수 신호의 위상 간의 차이 값으로부터 위상 지연을 검출할 수 있다. 일 실시예에 있어서 ,위상 검출부(130)는 두 신호 간의 위상 차이를 검출하는 위상계(phase meter)를 포함할 수 있다.The
복조부(140)는 반송파주파수 신호를 이용하여 무선 신호를 I/Q 신호로 복조한다. 복조부(140)에 의하여 복조된 I/Q 신호는 도플러(Doppler) 효과에 관한 정보를 포함하고 있으며, 이후 신호 처리부(150)로 입력되어 진폭변조 레이더의 거리측정오차를 줄이는데 활용된다.The
일 실시예에 있어서, 복조부(140)는 직접 변환 디모듈레이터(direct conversion demodulator)로 구현될 수 있다. 복조부(140)는 I/Q 디모듈레이터(141) 및 저역 통과 필터(142)를 포함할 수 있다. I/Q 디모듈레이터(I/Q demodulator)(141)는 반송파주파수 신호를 이용하여 무선 신호로부터 I-채널의 신호와 Q-채널의 신호를 생성함으로써, 무선 신호를 I/Q 신호로 복조할 수 있다. 저역 통과 필터(142)는 복조된 I/Q 신호로부터 고주파 신호를 제거한다. 아날로그-디지털 변환기(160)는 위상 검출부(130)로부터 출력된 위상 지연에 대응하는 아날로그 데이터 및 복조부(140)로부터 출력된 아날로그 I/Q 신호를 디지털 신호로 변환하여 신호 처리부(150)로 전송한다.In one embodiment, the
신호 처리부(150)는 복조부(140)로부터의 I/Q 신호를 이용하여 위상 지연에 대응하는 데이터를 샘플링하고, 샘플링한 데이터를 이용하여 목표물의 거리 정보를 산출한다. 일 실시예에 있어서, 신호 처리부(150)는 I/Q 신호의 I/Q 평면상의 위상 정보를 이용하여 소정의 개수의 데이터를 샘플링하고, 샘플링한 데이터의 평균값을 산출한 다음, 산출한 평균값에 기초하여 목표물의 거리 정보를 산출할 수 있다. 신호 처리부(150)의 보다 구체적인 기능 및 동작에 대하여는 후술한다.The
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 진폭 변조 레이더의 거리측정오차 저감 방법의 흐름도이다. 도 2의 실시예를 구성하는 단계들은 도 1의 실시예의 구성들에 의해 수행될 수 있다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 단계 S21에서 진폭변조 신호 송신부(110)는 진폭변조 신호를 목표물로 송신한다. 진폭변조 신호 송신부(110)는 변조주파수 신호 생성기(111)에 의해 생성된 변조주파수 신호를 전력 감쇠기(113)를 이용하여 진폭 변조하고, 진폭 변조된 변조주파수 신호와, 반송파주파수 신호 생성기(112)에 의해 생성된 반송파주파수 신호를 믹서(114)를 이용하여 합성할 수 있다. 진폭변조 신호 송신부(110)는 믹서(114)를 이용하여 합성한 신호를 증폭기(115)를 이용하여 증폭함으로써, 예를 들어 아래의 수식 1과 같은 진폭변조 신호를 생성할 수 있다. 진폭변조 신호 송신부(110)에 의해 생성된 진폭변조 신호는 송신 안테나(116)를 통해 목표물로 송신된다.2 is a flowchart illustrating a method for reducing a distance measurement error of an amplitude modulation radar according to an embodiment of the present invention. The steps of configuring the embodiment of FIG. 2 may be performed by the configurations of the embodiment of FIG. 1. 1 and 2, in step S21, the amplitude modulated
[수식 1][Equation 1]
여기서, T(t)는 진폭변조 신호, A는 증폭기(115)의 증폭율, M은 전력 감쇠기의 진폭변조율, fm은 변조주파수(Hz), φm은 변조주파수 신호의 위상(°), f0은 반송파주파수(Hz), φ0은 반송파주파수 신호의 위상을 나타낸다.Where T (t) is the amplitude modulation signal, A is the amplification factor of the
다음으로 단계 S22에서 검파기(120)는 목표물로부터 반사되어 수신된 무선 신호를 검파한다. 수신 안테나(170)를 통해 수신되는 무선 신호는 목표물로부터 반사되어 돌아오는 진폭변조 신호를 포함하며, 예를 들어 아래의 수식 2와 같이 나타낼 수 있다.Next, in step S22, the
[수식 2][Equation 2]
여기서, R(t)는 목표물로부터 반사되어 돌아오는 진폭변조 신호, B는 수신된 진폭변조 신호의 전력에 대응하는 상수, ωm은 2πfm(rad/sec)(변조주파수 신호의 각주파수), d0는 목표물의 초기 거리(m), χ(t)는 기준 거리로부터 목표물까지의 거리(m), c는 빛의 속도(m/sec), ω0은 2πf0(rad/sec)(반송파주파수 신호의 각주파수), E(t)는 누설 신호를 나타낸다.Where R (t) is an amplitude modulated signal reflected from the target and returned, B is a constant corresponding to the power of the received amplitude modulated signal, ω m is 2πf m (rad / sec) (angular frequency of the modulated frequency signal), d 0 is the initial distance of the target (m), χ (t) is the distance from the reference distance to the target (m), c is the speed of light (m / sec), and ω 0 is 2πf 0 (rad / sec) (carrier Angular frequency of the frequency signal), E (t) represents a leakage signal.
다음으로, 단계 S23에서 위상 검출부(130)는 검파기(120)에 의해 검파된 무선 신호와 변조주파수 신호 간의 위상 지연을 검출한다. 목표물로부터 반사되어 돌아오는 진폭변조 신호는 목표물의 거리에 따른 위상 지연을 갖게 되므로, 위상 검출부(130)는 목표물의 거리 추정을 위해, 진폭변조 신호로부터 검파된 신호(예를 들면, 포락선 신호)와 변조주파수 신호의 위상차를 산출한다. 위상 검출부(130)에 의해 검출된 위상 지연 데이터는 아날로그-디지털 변환기(160)에 의해 디지털 신호로 변환되어 신호 처리부(150)로 입력된다.Next, in step S23, the
그런데, 앞선 수식 2에 나타난 바와 같이, 수신 안테나(170)로 수신되는 무선 신호에는 목표물로부터 반사되어 돌아오는 진폭변조 신호 외에, 송신 안테나(116)로부터 수신 안테나(170)로 직접 유입되는 누설 신호 E(t)가 포함된다. 수신 안테나(170)로 수신되어 저잡음 증폭기(180)를 통해 증폭된 신호는 검파기(120)에서 예를 들어, 아래의 수식 3과 같이 제곱 검파(square law detection)에 따라 검파될 수 있다.However, as shown in
[수식 3][Equation 3]
여기서, REnv(t)는 제곱 검파된 신호, α는 송신 안테나로부터 출력되는 신호 중에서 목표물로 송신된 신호의 비율을 나타내는 상수, β는 송신 안테나로부터 출력되는 신호 중에서 직접 수신 안테나로 누설된 신호의 비율을 나타내는 상수이다. 수식 3에서 제곱 검파된 신호 REnv(t)의 세 개의 신호 중에서, 두 번째 신호(β2sinωmt)는 최종단에서 무의미한 DC값을 가지고 있으므로, 위상 검출에 있어 오차를 발생하지 않거나, 미미한 수준의 오차만을 일으킨다. 그런데, 제곱 검파된 신호 중에서 세 번째 신호는 위상 검출에 있어 상당한 오차를 일으킬 수 있다. 수식 3의 제곱 검파된 신호 REnv(t) 중에서 누설 신호에 따른 세 번째 신호를 검파기(120)에서 복조함에 따라, 아래의 수식 4와 같은 오차 신호가 나타날 수 있다.Here, R Env (t) is a square-detected signal, α is a constant representing a ratio of a signal transmitted to a target among the signals output from the transmitting antenna, and β is a signal leaked directly to the receiving antenna among the signals output from the transmitting antenna. Constant representing the ratio. Of the three signals of the signal R Env (t) squarely detected in
[수식 4][Equation 4]
여기서, ELeak(t)는 누출 신호로 인한 오차 신호, α는 송신 안테나로부터 출력되는 신호 중에서 목표물로 송신된 신호의 비율을 나타내는 상수, β는 송신 안테나로부터 출력되는 신호 중에서 직접 수신 안테나로 누설된 신호의 비율을 나타내는 상수, ωm은 변조주파수 신호의 각주파수(rad/sec), χ(t)는 기준 위치로부터 목표물까지의 시간에 따른 거리(m), c는 빛의 속도(3×108m/sec), ω0은 반송파주파수 신호의 각주파수(rad/sec)를 나타낸다.Here, E Leak (t) is an error signal due to the leak signal, α is a constant representing the ratio of the signal transmitted to the target among the signals output from the transmitting antenna, β is leaked directly to the receiving antenna of the signal output from the transmitting antenna A constant representing the ratio of the signal, ω m is the angular frequency (rad / sec) of the modulated frequency signal, χ (t) is the distance (m) over time from the reference position to the target, and c is the speed of light (3 × 10) 8 m / sec), ω 0 represents the angular frequency (rad / sec) of the carrier frequency signal.
도 3은 목표물의 이동에 따른 위상 지연의 변화를 나타낸 그래프이다. 도 3에서 점선은 위상 지연이 오차 발생 없이 측정된 것을 가상적으로 나타낸 이상적인 그래프이고, 실선은 위상 검출부(130)의 출력 위상에 오차가 발생한 것을 예시적으로 나타낸 그래프이다. 진폭변조 신호의 일부가 진폭 변조 레이더의 송신 안테나(116)로부터 수신 안테나(170)로 직접 입력되는 누출(leakage) 신호로 인하여, 도 3에 도시된 바와 같이, 목표물의 이동에 따른 위상 검출부(130)의 출력 위상은 이상적인 그래프의 위상과 오차를 갖게 된다.3 is a graph illustrating a change in phase delay according to movement of a target. In FIG. 3, the dotted line is an ideal graph virtually showing that the phase delay is measured without generating an error, and the solid line is an exemplary graph showing that an error occurs in the output phase of the
도 4는 종래 기술에 따른 목표물의 거리측정 그래프를 나타낸다. 도 4에서 점선으로 된 그래프는 목표물의 시간에 따른 실제 거리변화를 나타내며, 실선으로 된 그래프는 위상 검출부에서 출력된 위상 지연 데이터를 샘플링하지 않고, 종래 기술에 따라 위상 검출부로부터 출력된 모든 위상 지연 데이터로부터 측정한 목표물의 시간에 따른 거리 변화를 나타낸다. 도 4를 참조하면, 종래 기술의 경우, 시간에 따라 목표물의 거리 측정값이 실제 목표물의 거리값으로부터 변동하는 것을 알 수 있다.Figure 4 shows a distance measurement graph of the target according to the prior art. In FIG. 4, the dotted line graph represents the actual distance change over time of the target, and the solid line graph does not sample the phase delay data output from the phase detector, but all phase delay data output from the phase detector according to the prior art. The distance change with time of the target measured from FIG. Referring to FIG. 4, in the prior art, it can be seen that the distance measurement value of the target varies with time from the distance value of the actual target.
변조주파수 신호의 각주파수(ωm)는 반송파주파수 신호의 각주파수(ω0)에 비해 훨씬 작으므로, 수식 4에서 변조주파수에 의한 누출 신호 오차의 변동은 반송파주파수에 의한 누출 신호 오차의 변동에 비해 그 변화하는 정도가 매우 작아 상수로 취급될 수 있다. 반면, 반송파주파수는 변조주파수에 비하여 훨씬 크기 때문에, 목표물의 미세한 움직임에 의한 위상 지연의 오차 값은 결국 반송파주파수와 목표물의 거리의 곱에 해당하는 변수에 의해 좌우된다. 따라서, 고주파수에 해당하는 반송파주파수와 목표물의 거리의 곱에 해당하는 변수를 고려하여 오차 성분을 상쇄시킨다면, 누출 신호에 의한 위상 지연의 오차를 줄일 수 있고, 그에 따라 목표물의 거리에 대한 리플 에러(ripple error)를 줄일 수 있다.Since the angular frequency (ω m ) of the modulation frequency signal is much smaller than the angular frequency (ω 0 ) of the carrier frequency signal, the variation of the leakage signal error due to the modulation frequency in Equation 4 is related to the variation of the leakage signal error due to the carrier frequency. In comparison, the degree of change is very small and can be treated as a constant. On the other hand, since the carrier frequency is much larger than the modulation frequency, the error value of the phase delay caused by the fine movement of the target is ultimately dependent on the variable corresponding to the product of the carrier frequency and the distance of the target. Therefore, if the error component is canceled in consideration of the variable corresponding to the product of the carrier frequency corresponding to the high frequency and the distance of the target, the error of the phase delay caused by the leakage signal can be reduced, and thus the ripple error of the distance of the target ( ripple errors can be reduced.
그런데, 누출 신호에 의한 오차를 상쇄시키기 위해서는 반송파주파수 외에도 목표물의 거리 정보를 알고 있어야 하므로, 목표물의 정확한 거리 정보를 알지 못하는 상태에서는 누출 신호에 의한 오차를 상쇄시키기 어렵게 된다. 반송파주파수는 매우 큰 값을 가지므로, 목표물의 추정 거리가 실제 목표물의 거리에 아주 약간의 오차만을 갖는 경우에도, 오히려 누출 신호에 의한 오차가 증가할 수 있다. 이를 해소하고자, 본 발명의 실시예는, 반송파주파수 신호를 이용하여 진폭변조 신호로부터 복조한 I/Q 신호가 고주파수의 반송파주파수와 목표물의 거리의 곱과 동일한 변수를 갖는다는 점을 활용하여, 데이터 샘플링(sampling)을 통해 누출 신호에 의한 오차를 상쇄시키도록 한다.However, in order to cancel the error due to the leak signal, since the distance information of the target must be known in addition to the carrier frequency, it is difficult to cancel the error due to the leak signal in a state where the exact distance information of the target is not known. Since the carrier frequency has a very large value, even if the estimated distance of the target has only a slight error in the distance of the actual target, the error due to the leakage signal may increase. To solve this problem, an embodiment of the present invention utilizes the fact that an I / Q signal demodulated from an amplitude modulated signal using a carrier frequency signal has a variable equal to a product of a carrier frequency of a high frequency and a distance of a target. Sampling allows the error due to leakage signals to be canceled out.
이를 위하여, 단계 S24에서 복조부(140)는 목표물로부터 반사되어 수신된 진폭변조 신호를 포함하는 무선 신호를 반송파주파수 신호를 이용하여 I/Q 신호로 복조한다. 예를 들어, I/Q 디모듈레이터(I/Q demodulator)(141)는 반송파주파수 신호를 이용하여 무선 신호로부터 I-채널의 신호와 Q-채널의 신호를 생성함으로써, 무선 신호를 I/Q 신호로 복조할 수 있다. 복조된 I/Q 신호는 저역 통과 필터(142)에 의해 필터링된 후, 아날로그-디지털 변환기(160)에 의해 디지털 신호로 변환되어 위상 검출부(130)로 입력된다. 한편, 전술한 단계 S24는 단계 S22 및 단계 S23보다 먼저 혹은 나중에 수행될 수도 있고, 혹은 단계 S22 및 단계 S23과 동시에 병렬적으로 수행될 수도 있다.To this end, in step S24, the
아래의 수식 5 내지 수식 6은 디지털 변환된 I/Q 신호의 I-채널의 신호와, Q-채널의 신호를 나타내며, 수식 7은 디지털 변환된 I/Q 신호를 나타낸다.
[수식 5][Equation 5]
[수식 6][Equation 6]
[수식 7][Equation 7]
여기서, RI(n)은 n번째 데이터에 해당하는 I-채널의 신호를 나타내고, Rq(n)은 n번째 데이터에 해당하는 Q-채널의 신호를 나타내며, χ(n)은 n번째 데이터에 해당하는 목표물의 거리를 나타낸다.Here, R I (n) represents the signal of the I-channel corresponding to the n-th data, R q (n) represents the signal of the Q-channel corresponding to the n-th data, and χ (n) represents the n-th data. It represents the distance of the target corresponding to.
수식 7에서 복조된 I/Q 신호 중에서 목표물의 움직임 χ[n] 및 반송파주파수 신호의 각주파수(ω0)를 변수로 하여 위상의 변화가 발생된다. 이때, 수식 7에서 I/Q 신호의 위상 {ω0·2χ(n)/c}은 수식 4에서 오차 신호의 고주파수에 사인파의 변수{ω0·2χ(t)/c}와 동일하게 나타나는 것을 알 수 있다.Among the I / Q signals demodulated in Equation 7, a phase change occurs using the motion χ [n] of the target and the angular frequency (ω 0 ) of the carrier frequency signal as variables. At this time, the phase {ω 0 · 2χ (n) / c} of the I / Q signal in Equation 7 is equal to the sine wave variable {ω 0 · 2χ (t) / c} at the high frequency of the error signal in Equation 4. Able to know.
아래의 수식 8과 같이, 사인파에서 2πi/N(N은 2 이상의 정수, i는 1,.., N)의 위상에 해당하는 N개의 데이터를 모두 더한 값은 0이 되므로, 수식 8의 원리와, 수식 7의 위상 변화가 수식 4의 변수와 동일하게 나타나는 점을 이용하면, 목표물의 거리를 정확하게 알지 못하더라도 수식 4의 오차 신호를 제거할 수 있다.As shown in Equation 8 below, the sum of N data corresponding to the phase of 2πi / N (N is an integer of 2 or more, i is 1, .., N) in a sine wave becomes 0, If the phase change of Equation 7 is the same as the variable of Equation 4, the error signal of Equation 4 can be removed even if the distance of the target is not known accurately.
[수식 8][Equation 8]
이를 위해, 단계 S25에서 신호 처리부(150)는 I/Q 신호의 위상 정보를 이용하여 위상 검출부(130)에 의해 검출된 위상 지연에 대응하는 데이터를 샘플링한다.To this end, the
도 5는 도 2의 단계 S25를 설명하기 위한 개념도이다. 도 5의 (a)는 목표물이 시간에 따라 초기 위치에서 멀어짐에 따라서, 복조부(140)에 의해 복조된 I/Q 신호의 위상이 I/Q 평면상에서 반시계 방향으로 변화하는 것을 나타낸다. 만약, 목표물이 초기 위치로 가까워지는 움직임을 갖는 경우, 복조부(140)에 의해 복조된 I/Q 신호의 위상은 도 5의 (a)와 달리 I/Q 평면상에서 시계 방향으로 변화할 것이다. 도 5의 (a)를 참조하면, 신호 처리부(150)는 복조된 I/Q 신호의 위상이 I/Q 평면에서 θ0+2πk/N(k=0,1,..,N-1)(N은 2 이상의 정수)에 해당하는 데이터를 샘플링할 수 있다. 도 5의 (a)는 θ0의 값을 0°으로 설정하고, N의 값을 4로 설정한 예를 나타내며, 이에 의하면 데이터의 I/Q 신호가 I-축과 Q-축을 S1, S2, S3, S4 순으로 통과할 때마다, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 사인파의 한 주기에 대하여 4개의 위상 지연 데이터(D1, D2, D3, D4)를 샘플링하게 된다. 다만, I/Q 평면상에서 샘플링되는 데이터의 개수 N 및 기준이 되는 위상값 θ0는 도 5에 도시된 예로 제한되지 않는다.FIG. 5 is a conceptual diagram for describing step S25 of FIG. 2. 5 (a) shows that the phase of the I / Q signal demodulated by the demodulator 140 changes counterclockwise on the I / Q plane as the target moves away from the initial position with time. If the target has a movement close to the initial position, the phase of the I / Q signal demodulated by the
도 6 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 목표물의 거리측정오차 저감 방법을 설명하기 위한 도면이다. 6 to 11 are diagrams for describing a method for reducing a distance measurement error of a target according to an exemplary embodiment of the present invention.
실험에는 동플레이트(copper plate) 재질의 목표물이 사용되었으며, 목표물의 거리를 0.5~2.0m 범위에서 변화시키면서 측정하였다. 샘플링 데이터 개수 N은 8로 설정하였다. 도 6은 위상 검출부의 출력 위상에 따른 목표물의 거리 변화를 나타낸 그래프로서, 데이터를 샘플링하지 않은 상태에서는 송신단에서 수신단으로의 누출 신호로 인해 거리측정오차가 발생되는 것을 알 수 있다. 도 7의 (a)는 도 6에 도시된 'A'부의 확대도, 도 7의 (b)는 도 6에 도시된 'B'부의 확대도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 신호 처리부(150)는 위상 검출부(130)로부터의 데이터들 중에서 I/Q 신호의 위상 변화에 따른 샘플링 신호(S1, S2, S3, S4)에 대응하는 데이터만을 샘플링한다.In the experiment, a copper plate target was used, and the distance of the target was measured in a range of 0.5 to 2.0 m. Sampling data number N was set to eight. FIG. 6 is a graph illustrating a distance change of a target according to an output phase of a phase detector, and it may be seen that a distance measurement error occurs due to a leak signal from a transmitter to a receiver when data is not sampled. FIG. 7A is an enlarged view of part 'A' shown in FIG. 6, and FIG. 7B is an enlarged view of part 'B' shown in FIG. 6. As illustrated in FIG. 7, the
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 단계 S26에서 신호 처리부(150)는 샘플링한 데이터를 이용하여 목표물의 거리 정보를 산출한다. 일 실시예에 있어서, 신호 처리부(150)는 샘플링한 N개(N은 I/Q 신호의 I/Q 평면상에서의 샘플링 개수)의 데이터의 평균값을 산출한 다음, 산출한 평균값에 기초하여 목표물의 거리 정보를 산출할 수 있다. 일 예로, 신호 처리부(150)는 N개의 데이터가 샘플링될 때마다 N개의 데이터(DsN, DsN -1,.., DsN -N+1)(DSN은 sN번째 위상 지연 데이터, s는 1 이상의 정수)의 평균값을 산출할 수 있다. 다른 예로, 신호 처리부(150)는 하나의 데이터가 샘플링될 때마다 N개의 데이터(Dp, Dp -1,.., Dp -N+1)(Dp는 p번째 위상 지연 데이터, p는 N 이상의 정수)의 평균값을 산출할 수 있다. 위상 지연 데이터를 샘플링할 때마다 평균값을 산출하는 경우, 신호 처리부(150)는 현재 샘플링한 위상 지연 데이터와 이전의 N-1개의 위상 지연 데이터의 평균값을 산출하고, 평균값에 기초하여 목표물의 거리 정보를 산출할 수 있다. 신호 처리부(150)는 예를 들어 아래의 수식 9에 따라 샘플링 데이터의 평균값으로부터 목표물의 거리 정보를 산출할 수 있다.Referring back to FIGS. 1 and 2, in step S26, the
[수식 9][Equation 9]
여기서, R은 목표물의 거리(m), c는 빛의 속도(3×108m/sec), φM은 샘플링 데이터의 평균값(rad), fm은 변조주파수(Hz)를 나타낸다. 목표물이 λ0/2(λ0는 c/f0, f0는 반송파주파수)의 거리만큼 이동할 때, I/Q 신호는 I/Q 평면에서 1회전한다. 예를 들어, 반송파주파수가 2.44GHz일 경우, 목표물이 6.15cm 이동할 때마다, I/Q 신호는 I/Q 평면에서 1회전한다. 초기에 N개의 데이터가 샘플링될 때까지는 종래와 같이 목표물의 거리를 추정한 후, 목표물이 λ0(N-1)/2N의 거리만큼 이동함에 따라 N개의 데이터가 샘플링되면, 본 발명의 실시예에 따라 목표물의 거리 정보를 측정할 수 있다.Where R is the distance of the target (m), c is the speed of light (3 × 10 8 m / sec), φ M is the average value (rad) of sampling data, and fm is the modulation frequency (Hz). When the target is moved by a distance of λ 0/2 (λ 0 is c / f 0, f 0 is the carrier frequency), I / Q signal is rotated in the first I / Q plane. For example, if the carrier frequency is 2.44 GHz, each time the target moves 6.15 cm, the I / Q signal rotates one revolution in the I / Q plane. After estimating the distance of a target until the N data is sampled initially, if N data is sampled as the target moves by a distance of λ 0 (N-1) / 2N, an embodiment of the present invention According to the distance information of the target can be measured.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 위상 지연 데이터를 샘플링하여 목표물의 거리를 산출한 그래프를 나타낸다. 본 발명의 실시예에 의하면, 반송파주파수 신호를 이용하여 진폭변조 신호로부터 I/Q 신호를 복조하고, 위상 검출부에 의해 검출된 위상 지연 데이터를 I/Q 신호의 위상 정보를 이용하여 샘플링하고, 샘플링한 데이터의 평균값으로부터 목표물의 거리 정보를 산출함으로써, 도 8에 도시된 바와 같이 목표물의 거리측정시의 누출 신호로 인한 리플 에러(ripple error)를 줄일 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 의하면, I/Q 신호가 미리 정해진 특정 위상 값을 가질 때마다, 진폭변조 신호의 검출(예를 들어, 포락선 검출)을 통해 나온 위상 지연 데이터를 샘플링하고, 샘플링된 데이터들의 평균값에 기초하여 목표물의 거리를 산출함으로써, 거리측정오차를 상쇄시킬 수 있다.8 is a graph illustrating a distance of a target by sampling phase delay data according to an exemplary embodiment of the present invention. According to an embodiment of the present invention, an I / Q signal is demodulated from an amplitude modulated signal using a carrier frequency signal, and the phase delay data detected by the phase detection unit is sampled using the phase information of the I / Q signal. By calculating the distance information of the target from the average value of one data, as shown in FIG. 8, a ripple error due to a leak signal during the distance measurement of the target can be reduced. That is, according to the embodiment of the present invention, whenever the I / Q signal has a predetermined specific phase value, phase delay data resulting from the detection of the amplitude modulation signal (for example, envelope detection) is sampled, and The distance measurement error can be canceled by calculating the distance of the target based on the average value of the data.
다음으로, 단계 S27에서, 신호 처리부(150)는 샘플링 데이터의 평균값과 I/Q 신호의 도플러 이동을 나타내는 정보를 이용하여 샘플링하지 않은 데이터에 대응하는 목표물의 거리 정보를 산출할 수 있다. 도 9는 도 8에 도시된 'C'부의 확대도이다. 신호 처리부(150)는 데이터를 샘플링하여, 데이터의 평균값에 기초하여 목표물의 거리를 측정하므로, 샘플링 사이의 구간(S)에서는 목표물이 이동함에도 불구하고 목표물의 거리가 일정한 값을 갖게 된다. 따라서, 목표물의 거리를 보다 정밀하게 측정하기 위해, 신호 처리부(150)는 I/Q 신호의 도플러 이동 정보를 이용하여 샘플링 구간(S)에 속하는 데이터들에 대하여 목표물의 거리 정보를 추정한다. 신호 처리부(150)는 예를 들어, 아래의 수식 10에 따라 샘플링하지 않은 데이터에 대응하는 목표물의 거리 정보를 산출할 수 있다.Next, in step S27, the
[수식 10][Equation 10]
여기서, Radaptive(n)는 샘플링 구간(S) 내에 속하는 n번째 데이터에 대응하는 목표물의 거리 정보, Raverage(n)는 샘플링 데이터로부터 측정된 현재의 목표물의 거리, RI(n)은 n번째 데이터의 I-채널 신호, RI(n)은 n-1번째 데이터의 I-채널 신호, RQ(n)은 n번째 데이터의 Q-채널 신호, RQ(n)은 n-1번째 데이터의 Q-채널 신호를 나타낸다. 즉, 신호 처리부(150)는 I/Q 신호의 도플러 이동을 나타내는 정보로부터 인접한 두 위상 지연 데이터의 위상 변화를 산출하고, 평균값에 위상 변화에 대응하는 값을 추가적으로 반영함으로써, 샘플링하지 않은 위상 지연 데이터에 대한 목표물의 거리 정보를 산출한다. 본 발명의 실시예에 따라 단계 S27을 추가로 수행함으로써, 도 10에 도시된 바와 같이, 샘플링하지 않은 샘플링 데이터 구간(S) 내에서의 목표물의 거리 정보에 대하여도 산출할 수 있으므로, 목표물의 거리를 보다 정밀하게 추정할 수 있다.Here, R adaptive (n) is the distance information of the target corresponding to the nth data belonging to the sampling interval S, R average (n) is the distance of the current target measured from the sampling data, and R I (n) is n I-channel signal of the first data, R I (n) is the I -channel signal of the n-1th data, R Q (n) is the Q-channel signal of the nth data, and R Q (n) is the n-1 th Represents a Q-channel signal of data. That is, the
도 11은 본 발명의 실시예에 따라 목표물의 거리를 측정한 것을 나타낸 그래프이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의하면, 목표물의 거리를 실제 목표물의 거리와 대비하여 큰 오차 없이 정확하게 추정할 수 있음을 알 수 있다. 본 발명의 실시예에 의하면, 반송파(carrier) 주파수의 도플러(doppler) 효과를 이용하여 미소 변위의 측정 정확도를 얻을 수 있다. 예를 들어, I/Q 평면상에서 1°의 위상 차이가 발생하였을 때, λ0/720(λ0는 c/f0)(f0는 반송파주파수, c는 빛의 속도)에 해당하는 적은 변위가 발생한다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 종래 대비 진폭변조 레이더의 평균 거리측정오차를 1/10 수준으로 줄일 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 최대 거리측정오차를 종래 대비 30% 수준으로 줄일 수 있다.11 is a graph showing the measurement of the distance of the target according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 11, according to the embodiment of the present invention, it can be seen that the distance of the target can be accurately estimated without a large error compared to the distance of the actual target. According to the embodiment of the present invention, the measurement accuracy of the micro displacement can be obtained by using the Doppler effect of the carrier frequency. For example, when a phase difference of 1 ° on I / Q plane caused, λ 0/720 (λ 0 is c / f 0) a small displacement that corresponds to the (f 0 is the carrier frequency, c is the speed of light) Occurs. According to an embodiment of the present invention, the average distance measurement error of the amplitude modulated radar can be reduced to about 1/10. In addition, according to one embodiment of the present invention, the maximum distance measurement error can be reduced to a level of 30% compared with the conventional.
이상의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로, 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 이로부터 다양한 변형 가능한 실시예들도 본 발명의 범위에 속할 수 있음을 이해하여야 한다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 도시된 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 반대로 여러 개로 분산된 구성 요소들은 결합되어 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 문언적 기재 그 자체로 한정되는 것이 아니라 실질적으로는 기술적 가치가 균등한 범주의 발명에 대하여까지 미치는 것임을 이해하여야 한다.It is to be understood that the above-described embodiments are provided to facilitate understanding of the present invention, and do not limit the scope of the present invention, and it is to be understood that various modifications may be made within the scope of the present invention. For example, each component shown in the embodiment of the present invention may be distributed and implemented, and conversely, a plurality of distributed components may be combined. Therefore, the technical protection scope of the present invention should be determined by the technical idea of the claims, and the technical protection scope of the present invention is not limited to the literary description of the claims, The invention of a category.
100: 진폭 변조 레이더 110: 진폭변조 신호 송신부
111: 변조주파수 신호 생성기 112: 반송파주파수 신호 생성기
113: 전력 감쇠기 114: 믹서
115: 증폭기 116: 송신 안테나
120: 검파기 130: 위상 검출부
140: 복조부 141: I/Q 디모듈레이터
142: 저역 통과 필터 150: 신호 처리부
160: 아날로그-디지털 변환기 170: 수신 안테나
180: 저잡음 증폭기 190: 전력 분배기100: amplitude modulation radar 110: amplitude modulation signal transmission unit
111: modulated frequency signal generator 112: carrier frequency signal generator
113: power attenuator 114: mixer
115: amplifier 116: transmit antenna
120: detector 130: phase detection unit
140: demodulator 141: I / Q demodulator
142: low pass filter 150: signal processing unit
160: analog-to-digital converter 170: receiving antenna
180: low noise amplifier 190: power divider
Claims (20)
상기 목표물로부터 반사되어 수신된 진폭변조 신호를 포함하는 무선 신호를 검파하는 검파기;
상기 검파기에 의해 검파된 무선 신호와 상기 변조주파수 신호 간의 위상 지연을 검출하여 위상 지연 데이터를 생성하는 위상 검출부;
상기 반송파주파수 신호를 이용하여 상기 무선 신호를 I/Q 신호로 복조하는 복조부; 및
상기 I/Q 신호를 이용하여 상기 위상 지연 데이터를 샘플링하고, 샘플링한 위상 지연 데이터를 이용하여 상기 목표물의 거리 정보를 산출하는 신호 처리부를 포함하며,
상기 신호처리부는,
상기 무선 신호로부터 검파된 신호와 상기 진폭변조 신호의 변조주파수 신호 간의 위상 지연에 대응하는 상기 데이터를 상기 I/Q 신호를 이용하여 샘플링하는 진폭 변조 레이더.An amplitude modulated signal transmitter for synthesizing a modulated frequency signal and a carrier frequency signal to generate an amplitude modulated signal and transmitting the generated amplitude modulated signal to a target;
A detector for detecting a wireless signal including an amplitude modulated signal reflected from the target;
A phase detector configured to detect phase delay between the radio signal detected by the detector and the modulation frequency signal to generate phase delay data;
A demodulator for demodulating the radio signal into an I / Q signal using the carrier frequency signal; And
A signal processor configured to sample the phase delay data using the I / Q signal and calculate distance information of the target using the sampled phase delay data;
The signal processing unit,
And an amplitude modulation radar for sampling the data corresponding to the phase delay between the signal detected from the radio signal and the modulation frequency signal of the amplitude modulation signal using the I / Q signal.
상기 목표물로부터 반사되어 수신된 진폭변조 신호를 포함하는 무선 신호를 검파하는 검파기;
상기 검파기에 의해 검파된 무선 신호와 상기 변조주파수 신호 간의 위상 지연을 검출하여 위상 지연 데이터를 생성하는 위상 검출부;
상기 반송파주파수 신호를 이용하여 상기 무선 신호를 I/Q 신호로 복조하는 복조부; 및
상기 I/Q 신호를 이용하여 상기 위상 지연 데이터를 샘플링하고, 샘플링한 위상 지연 데이터를 이용하여 상기 목표물의 거리 정보를 산출하는 신호 처리부를 포함하며,
상기 복조부는,
상기 반송파주파수 신호를 이용하여 상기 무선 신호를 상기 I/Q 신호로 복조하는 I/Q 디모듈레이터; 및
복조된 상기 I/Q 신호로부터 고주파 신호를 제거하는 저역 통과 필터를 포함하는 진폭 변조 레이더.An amplitude modulated signal transmitter for synthesizing a modulated frequency signal and a carrier frequency signal to generate an amplitude modulated signal and transmitting the generated amplitude modulated signal to a target;
A detector for detecting a wireless signal including an amplitude modulated signal reflected from the target;
A phase detector configured to detect phase delay between the radio signal detected by the detector and the modulation frequency signal to generate phase delay data;
A demodulator for demodulating the radio signal into an I / Q signal using the carrier frequency signal; And
A signal processor configured to sample the phase delay data using the I / Q signal and calculate distance information of the target using the sampled phase delay data;
The demodulation unit,
An I / Q demodulator for demodulating the radio signal into the I / Q signal using the carrier frequency signal; And
And a low pass filter for removing high frequency signals from the demodulated I / Q signals.
상기 I/Q 디모듈레이터는 상기 반송파주파수 신호를 이용하여 상기 무선 신호를 복조하여 I-채널의 신호와 Q-채널의 신호를 생성함으로써, 상기 무선 신호를 상기 I/Q 신호로 복조하는 진폭 변조 레이더.3. The method of claim 2,
And the I / Q demodulator demodulates the radio signal using the carrier frequency signal to generate an I-channel signal and a Q-channel signal, thereby demodulating the radio signal into the I / Q signal.
상기 목표물로부터 반사되어 수신된 진폭변조 신호를 포함하는 무선 신호를 검파하는 검파기;
상기 검파기에 의해 검파된 무선 신호와 상기 변조주파수 신호 간의 위상 지연을 검출하여 위상 지연 데이터를 생성하는 위상 검출부;
상기 반송파주파수 신호를 이용하여 상기 무선 신호를 I/Q 신호로 복조하는 복조부; 및
상기 I/Q 신호를 이용하여 상기 위상 지연 데이터를 샘플링하고, 샘플링한 위상 지연 데이터를 이용하여 상기 목표물의 거리 정보를 산출하는 신호 처리부를 포함하며,
상기 신호 처리부는,
상기 I/Q 신호의 위상 정보를 이용하여 I/Q 평면상의 N개(N은 2 이상의 정수)의 위상에 대응하는 N개의 위상 지연 데이터를 샘플링하고, 샘플링한 상기 N개의 위상 지연 데이터의 평균값을 산출하며, 상기 평균값에 기초하여 상기 목표물의 거리 정보를 산출하는 진폭 변조 레이더.An amplitude modulated signal transmitter for synthesizing a modulated frequency signal and a carrier frequency signal to generate an amplitude modulated signal and transmitting the generated amplitude modulated signal to a target;
A detector for detecting a wireless signal including an amplitude modulated signal reflected from the target;
A phase detector configured to detect phase delay between the radio signal detected by the detector and the modulation frequency signal to generate phase delay data;
A demodulator for demodulating the radio signal into an I / Q signal using the carrier frequency signal; And
A signal processor configured to sample the phase delay data using the I / Q signal and calculate distance information of the target using the sampled phase delay data;
The signal processing unit,
N phase delay data corresponding to N phases (N is an integer of 2 or more) on an I / Q plane is sampled using the phase information of the I / Q signal, and the average value of the sampled N phase delay data is obtained. Calculating, and calculating distance information of the target based on the average value.
상기 신호 처리부는 상기 I/Q 신호의 위상이 상기 I/Q 평면상에서 θ0+2πk/N(k=0,1,..,N-1)(N은 2 이상의 정수, θ0는 소정의 기준 위상값)의 값을 갖는 상기 N개의 위상 지연 데이터를 샘플링하는 진폭 변조 레이더.5. The method of claim 4,
The signal processor may be configured such that the phase of the I / Q signal is θ 0 + 2πk / N (k = 0,1, .. N-1) (N is an integer of 2 or more, and θ 0 is a predetermined value on the I / Q plane. An amplitude modulation radar for sampling the N phase delay data having a value of a reference phase value.
상기 신호 처리부는,
위상 지연 데이터를 샘플링할 때마다 현재 샘플링한 위상 지연 데이터와 이전의 N-1개의 위상 지연 데이터의 평균값을 산출하며, 상기 평균값에 기초하여 상기 목표물의 거리 정보를 산출하는 진폭 변조 레이더.5. The method of claim 4,
The signal processing unit,
An amplitude modulation radar for calculating an average value of the current sampled phase delay data and previous N-1 phase delay data each time sampling the phase delay data, and calculating distance information of the target based on the average value.
상기 신호 처리부는,
상기 I/Q 신호의 도플러 이동을 나타내는 정보로부터 인접한 두 위상 지연 데이터의 위상 변화를 산출하고, 상기 평균값에 상기 위상 변화에 대응하는 값을 추가적으로 반영함으로써, 샘플링하지 않은 위상 지연 데이터에 대한 목표물의 거리 정보를 산출하는 진폭 변조 레이더.5. The method of claim 4,
The signal processing unit,
The distance of the target with respect to the unsampled phase delay data is calculated by calculating a phase change of two adjacent phase delay data from information indicating the Doppler shift of the I / Q signal, and additionally reflecting the value corresponding to the phase change to the average value. Amplitude modulation radar to produce information.
상기 위상 지연 데이터 및 상기 I/Q 신호를 디지털 신호로 변환하여 상기 신호 처리부로 전송하는 아날로그-디지털 변환기를 더 포함하는 진폭 변조 레이더.8. The method according to any one of claims 1 to 7,
And an analog-to-digital converter for converting the phase delay data and the I / Q signal into a digital signal and transmitting the digital signal to the signal processor.
상기 위상 검출부는 상기 검파기에 의해 검파된 상기 무선 신호의 포락선과 상기 변조주파수 신호 간의 상기 위상 지연을 검출하는 진폭 변조 레이더.8. The method according to any one of claims 1 to 7,
And the phase detector detects the phase delay between the envelope of the radio signal detected by the detector and the modulation frequency signal.
상기 무선 신호를 수신하는 수신 안테나;
수신된 상기 무선 신호를 증폭하는 저잡음 증폭기; 및
증폭된 상기 무선 신호를 상기 검파기 및 상기 복조부로 분배하여 출력하는 전력 분배기를 더 포함하는 진폭 변조 레이더.8. The method according to any one of claims 1 to 7,
A receiving antenna for receiving the wireless signal;
A low noise amplifier for amplifying the received wireless signal; And
And a power divider for distributing and amplifying the amplified radio signal to the detector and the demodulator.
상기 무선 신호로부터 검파된 신호에 대응하는 데이터를 상기 I/Q 신호를 이용하여 샘플링하고, 샘플링한 데이터를 이용하여 상기 목표물의 거리 정보를 산출하는 신호 처리부를 포함하며,
상기 신호처리부는,
상기 무선 신호로부터 검파된 신호와 상기 진폭변조 신호의 변조주파수 신호 간의 위상 지연에 대응하는 상기 데이터를 상기 I/Q 신호를 이용하여 샘플링하는 진폭 변조 레이더의 거리측정오차 저감 장치.A demodulator for demodulating a radio signal including an amplitude modulated signal received from a target object into an I / Q signal using a carrier frequency signal of the amplitude modulated signal; And
A signal processor configured to sample data corresponding to the signal detected from the wireless signal using the I / Q signal, and calculate distance information of the target using the sampled data;
The signal processing unit,
And measuring the data corresponding to the phase delay between the signal detected from the radio signal and the modulation frequency signal of the amplitude modulation signal by using the I / Q signal.
상기 신호 처리부는,
상기 I/Q 신호의 위상 정보를 이용하여 I/Q 평면상의 소정의 N개(N은 2 이상의 정수)의 위상에 대응하는 N개의 데이터를 샘플링하고, 샘플링한 상기 N개의 데이터의 평균값을 산출하며, 상기 평균값에 기초하여 상기 목표물의 거리 정보를 산출하는 진폭 변조 레이더의 거리측정오차 저감 장치.The method of claim 12,
The signal processing unit,
Sampling the N data corresponding to the predetermined N phases (N is an integer of 2 or more) on the I / Q plane using the phase information of the I / Q signal, and calculating an average value of the sampled N data; And a distance measurement error reduction apparatus of an amplitude modulation radar that calculates distance information of the target based on the average value.
상기 신호 처리부는 상기 I/Q 신호의 위상이 상기 I/Q 평면상에서 θ0+2πk/N(k=0,1,..,N-1)(N은 2 이상의 정수, θ0는 소정의 기준 위상값)의 값을 갖는 상기 N개의 데이터를 샘플링하는 진폭 변조 레이더의 거리측정오차 저감 장치.14. The method of claim 13,
The signal processing unit has a phase of the I / Q signal on the I / Q plane with θ 0 + 2πk / N (k = 0,1, .. N-1) (N is an integer of 2 or more, θ 0 is a predetermined value). And a distance measurement error reduction device of an amplitude modulation radar for sampling the N pieces of data having a value of a reference phase value).
상기 신호 처리부는,
상기 I/Q 신호의 도플러 이동을 나타내는 정보로부터 인접한 두 위상 지연 데이터의 위상 변화를 산출하고, 상기 평균값에 상기 위상 변화에 대응하는 값을 추가적으로 반영함으로써, 샘플링하지 않은 위상 지연 데이터에 대한 목표물의 거리 정보를 산출하는 진폭 변조 레이더의 거리측정오차 저감 장치.The method according to claim 13 or 14,
The signal processing unit,
The distance of the target with respect to the unsampled phase delay data is calculated by calculating a phase change of two adjacent phase delay data from information indicating the Doppler shift of the I / Q signal, and additionally reflecting the value corresponding to the phase change to the average value. An apparatus for reducing the distance measurement error of an amplitude modulated radar for calculating information.
상기 무선 신호로부터 검파된 신호에 대응하는 데이터를 상기 I/Q 신호를 이용하여 샘플링하는 단계; 및
샘플링된 데이터를 이용하여 상기 목표물의 거리 정보를 산출하는 단계를 포함하는 진폭 변조 레이더의 거리측정오차 저감 방법.Demodulating a radio signal including an amplitude modulated signal received from a target object into an I / Q signal using a carrier frequency signal of the amplitude modulated signal;
Sampling data corresponding to a signal detected from the wireless signal using the I / Q signal; And
Comprising a step of calculating the distance information of the target by using the sampled data.
상기 샘플링하는 단계는,
상기 무선 신호로부터 검파된 신호와 상기 진폭변조 신호의 변조주파수 신호 간의 위상 지연에 대응하는 위상 지연 데이터를 상기 I/Q 신호를 이용하여 샘플링하는 단계를 포함하는 진폭 변조 레이더의 거리측정오차 저감 방법.17. The method of claim 16,
Wherein the sampling comprises:
Sampling the phase delay data corresponding to the phase delay between the signal detected from the radio signal and the modulation frequency signal of the amplitude modulation signal using the I / Q signal.
상기 샘플링하는 단계는 상기 I/Q 신호의 위상 정보를 이용하여 I/Q 평면상의 N개(N은 2 이상의 정수)의 위상에 대응하는 N개의 데이터를 샘플링하며,
상기 거리 정보를 산출하는 단계는,
샘플링된 상기 N개의 데이터의 평균값을 산출하는 단계; 및
상기 평균값에 기초하여 상기 목표물의 거리 정보를 산출하는 단계를 포함하는 진폭 변조 레이더의 거리측정오차 저감 방법.17. The method of claim 16,
The sampling may include sampling N pieces of data corresponding to N phases (N is an integer of 2 or more) on an I / Q plane by using phase information of the I / Q signal.
The step of calculating the distance information,
Calculating an average value of the N pieces of data sampled; And
And calculating distance information of the target based on the average value.
상기 샘플링하는 단계는 상기 I/Q 신호의 위상이 상기 I/Q 평면상에서 θ0+2πk/N(k=0,1,..,N-1)(N은 2 이상의 정수, θ0는 소정의 기준 위상값)의 값을 갖는 상기 N개의 데이터를 샘플링하는 진폭 변조 레이더의 거리측정오차 저감 방법.19. The method of claim 18,
In the sampling, the phase of the I / Q signal is θ 0 + 2πk / N (k = 0,1, .. N-1) on the I / Q plane, where N is an integer of 2 or more and θ 0 is a predetermined value. And sampling the N pieces of data having a value of the reference phase value of the amplitude measurement radar.
상기 I/Q 신호의 도플러 이동을 나타내는 정보로부터 인접한 두 데이터의 위상 변화를 산출하고, 상기 평균값에 상기 위상 변화에 대응하는 값을 추가적으로 반영함으로써, 샘플링하지 않은 데이터에 대한 목표물의 거리 정보를 산출하는 단계를 더 포함하는 진폭 변조 레이더의 거리측정오차 저감 방법.20. The method according to claim 18 or 19,
Computing the phase change of two adjacent data from the information indicating the Doppler movement of the I / Q signal, and further reflects the value corresponding to the phase change in the average value, thereby calculating the distance information of the target to the unsampled data The method for reducing the distance measurement error of the amplitude modulation radar further comprising.
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KR101614815B1 (en) | 2014-06-11 | 2016-04-22 | 한국과학기술원 | High-frequency pulse beam-forming radar |
KR20200116863A (en) * | 2019-04-01 | 2020-10-13 | 리치웨이브 테크놀로지 코포레이션 | Methods, circuits, and apparatus for motion detection, doppler shift detection, and positioning by self-envelope modulation |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002281096A (en) | 2001-03-19 | 2002-09-27 | Fujitsu General Ltd | Digital demodulating device |
JP2005102129A (en) | 2003-08-29 | 2005-04-14 | Denso Corp | Synchronous detection method and device |
JP2007225500A (en) * | 2006-02-24 | 2007-09-06 | Denso Corp | Distance measuring method and device |
KR20120019666A (en) * | 2010-08-26 | 2012-03-07 | 에스아이티(주) | Amplitude modulation radar based vehicle safety system |
-
2012
- 2012-09-11 KR KR1020120100460A patent/KR101358904B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002281096A (en) | 2001-03-19 | 2002-09-27 | Fujitsu General Ltd | Digital demodulating device |
JP2005102129A (en) | 2003-08-29 | 2005-04-14 | Denso Corp | Synchronous detection method and device |
JP2007225500A (en) * | 2006-02-24 | 2007-09-06 | Denso Corp | Distance measuring method and device |
KR20120019666A (en) * | 2010-08-26 | 2012-03-07 | 에스아이티(주) | Amplitude modulation radar based vehicle safety system |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101614815B1 (en) | 2014-06-11 | 2016-04-22 | 한국과학기술원 | High-frequency pulse beam-forming radar |
KR20200116863A (en) * | 2019-04-01 | 2020-10-13 | 리치웨이브 테크놀로지 코포레이션 | Methods, circuits, and apparatus for motion detection, doppler shift detection, and positioning by self-envelope modulation |
KR102342618B1 (en) * | 2019-04-01 | 2021-12-22 | 리치웨이브 테크놀로지 코포레이션 | Methods, circuits, and apparatus for motion detection, doppler shift detection, and positioning by self-envelope modulation |
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