KR101450333B1 - 자동 얼라이먼트를 제공하는 방법 및 레이더 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 레이더 장치 및 얼라이먼트 기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 복수의 수신 안테나 각각을 통해 수신되는 실제 신호와 복수의 가상 수신 안테나 각각을 통해 가상으로 수신되는 가상 신호를 포함하는 수신 신호 간의 위상 차이를 보상함으로써 자동 얼라이먼트를 제공하는 방법 및 레이더 장치에 관한 것이다.
Description
본 발명은 레이더 장치 및 얼라이먼트 기술에 관한 것이다.
레이더 장치의 얼라이먼트는, 차량에 레이더 장치를 최초로 장착할 때 필요하며, 차량 출고 후에도 접촉 사고 등을 인해 레이더 장치의 미스 얼라이먼트(Mis-Alignment)가 발생했을 때에도 필요하다.
종래의 레이더 장치의 얼라이먼트는, 모터 및 브라켓 등의 기계적 장치를 이용하여 이루어졌기 때문에, 얼라이먼트의 정밀도가 떨어지는 문제점이 있고, 얼라이먼트를 위한 레이더 장치 내 모터가 탑재되어 레이더 장치의 크기가 커지는 문제점도 있으며, 레이더 장치의 얼라이먼트를 위한 차량 구조 변경이 필요한 경우도 있어 많은 공임, 시간 등이 발생하는 문제점도 있다.
이러한 배경에서, 본 발명의 목적은, 전기적인 방식으로 편리하고 정밀한 자동 얼라이먼트가 가능한 레이더 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 자동 얼라이먼트가 가능하게 하면서도 작은 사이즈로 제작할 수 있는 레이더 장치를 제공하는 데 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 측면에서, 본 발명은, 복수의 송신 안테나 및 복수의 수신 안테나를 포함하는 안테나부; 상기 복수의 송신 안테나 및 상기 복수의 수신 안테나의 배치 위치를 토대로, 송신 단에 의한 복수의 가상 수신 안테나를 형성하는 가상 수신 안테나 형성부; 및 상기 복수의 수신 안테나 각각을 통해 수신된 실제 신호와 상기 복수의 가상 수신 안테나 각각을 통해 가상으로 수신되는 가상 신호를 포함하는 수신 신호 간의 위상 차이를 보상하여 하나의 합성 신호로 합성하는 신호 처리부를 포함하는 자동 얼라이먼트를 제공하는 레이더 장치를 포함한다.
다른 측면에서, 본 발명은, 레이더 장치가 자동 얼라이먼트를 제공하는 방법에 있어서, 복수의 송신 안테나를 통해 신호를 송신하는 단계; 상기 복수의 수신 안테나 각각을 통해 실제 신호를 수신하는 단계; 상기 복수의 송신 안테나 및 상기 복수의 수신 안테나의 배치 위치를 토대로 형성된 송신 단에 의한 복수의 가상 수신 안테나 각각을 통해 가상으로 수신되는 가상 신호를 추정하는 단계; 및 상기 실제 신호와 상기 가상 신호를 포함하는 수신 신호 간의 위상 차이를 보상하여 하나의 합성 신호로 합성하는 단계를 포함하는 자동 얼라이먼트를 제공하는 방법을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 전기적인 방식으로 편리하고 정밀한 자동 얼라이먼트가 가능한 레이더 장치를 제공하는 효과가 있다.
본 발명에 의하면, 자동 얼라이먼트가 가능하게 하면서도 작은 사이즈로 제작할 수 있는 레이더 장치를 제공하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 얼라이먼트를 제공하는 레이더 장치에 대한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 얼라이먼트를 제공하는 레이더 장치에서 안테나 구조의 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 얼라이먼트를 제공하는 레이더 장치에서 안테나 구조의 다른 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 얼라이먼트를 제공하는 레이더 장치에서 안테나 구조의 또 다른 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 장치가 빔 포밍 방식으로 자동 얼라이먼트를 제공하기 위한 2개의 수신 신호에 대한 신호 처리 과정을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 장치가 빔 포밍 방식으로 자동 얼라이먼트를 제공하기 위한 6개의 수신 신호에 대한 신호 처리 과정을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 장치가 자동 얼라이먼트를 제공하는 방법에 대한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 얼라이먼트를 제공하는 레이더 장치에서 안테나 구조의 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 얼라이먼트를 제공하는 레이더 장치에서 안테나 구조의 다른 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 얼라이먼트를 제공하는 레이더 장치에서 안테나 구조의 또 다른 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 장치가 빔 포밍 방식으로 자동 얼라이먼트를 제공하기 위한 2개의 수신 신호에 대한 신호 처리 과정을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 장치가 빔 포밍 방식으로 자동 얼라이먼트를 제공하기 위한 6개의 수신 신호에 대한 신호 처리 과정을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 장치가 자동 얼라이먼트를 제공하는 방법에 대한 흐름도이다.
본 발명은 편리하고 정밀한 전기적 방식(빔포밍 방식)의 자동 얼라이먼트를 제공하고 동시에 소형으로 제작이 가능한 레이더 장치를 개시한다.
본 발명에서는, 전기적인 방식의 자동 얼라이먼트를 위한 독특한 안테나 구조를 제안하고, 이러한 안테나 구조를 이용하여 수신 신호의 신호 처리를 통해 편리하고 정밀도 높은 자동 얼라이먼트를 가능하게 하는 방법과 이를 위한 레이더 장치를 개시한다.
아래에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 얼라이먼트 방법과 이를 위한 레이더 장치에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 얼라이먼트를 제공하는 레이더 장치(100)에 대한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 얼라이먼트를 제공하는 레이더 장치(100)는, 복수의 송신 안테나 및 복수의 수신 안테나를 포함하는 안테나부(110)와, 복수의 송신 안테나 및 복수의 수신 안테나의 배치 위치를 토대로, 송신 단에 의한 복수의 가상 수신 안테나를 형성하는 가상 수신 안테나 형성부(120)와, 복수의 수신 안테나 각각을 통해 수신된 실제 신호와 복수의 가상 수신 안테나 각각을 통해 수신될 것으로 예상되는 가상 신호를 포함하는 수신 신호 간의 위상 차이를 보상하여 하나의 합성 신호로 합성하는 신호 처리부(130) 등을 포함한다.
한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 얼라이먼트를 제공하는 레이더 장치(100)는, 신호 처리부(130)에서 합성된 합성 신호를 토대로 타깃 위치를 추정하는 타깃 위치 추정부(140)를 더 포함할 수 있다.
송신 단에서의 복수의 송신 안테나 각각은, 수평 간격 및 수직 간격 중 하나 이상의 간격만큼 떨어져 배치될 수 있다. 즉, 복수의 송신 안테나 각각은, 수평 방향으로 수평 간격만큼 떨어져 배치되거나, 수직 방향으로 수직 간격만큼 떨어져 배치되거나, 수평 방향으로 수평 간격만큼 떨어져 배치되고 동시에 수직 방향으로 수직 간격만큼 떨어져 배치될 수 있다.
수신 단에서의 복수의 수신 안테나 각각은, 수평 간격 및 수직 간격 중 하나 이상의 간격만큼 떨어져 배치될 수 있다. 즉, 복수의 수신 안테나 각각은, 수평 방향으로 수평 간격만큼 떨어져 배치되거나, 수직 방향으로 수직 간격만큼 떨어져 배치되거나, 수평 방향으로 수평 간격만큼 떨어져 배치되고 동시에 수직 방향으로 수직 간격만큼 떨어져 배치될 수 있다.
송신 단에서의 안테나 구조에 대하여 살펴본다.
이때, 송신 단에서의 복수의 수신 안테나의 수직 간격 및 수평 간격이 dv및 dh이고, 복수의 수신 안테나의 안테나 개수가 n인 것으로 가정한다.
송신 단에서의 복수의 송신 안테나의 수직 간격 Dv는, 복수의 수신 안테나의 수직 간격 dv와 안테나 개수 n에 따라 결정될 수 있다.
더욱 상세하게는, 일 예로, 복수의 송신 안테나의 수직 간격 Dv는, 복수의 수신 안테나의 수직 간격 dv와 안테나 개수 n을 곱한 값에 따라 결정될 수 있다. 안테나 구조 설계의 예로서, 복수의 송신 안테나의 수직 간격 Dv(단위: [mm])와 복수의 수신 안테나의 수직 간격 dv(단위: [mm])가 아래 수학식 1과 같은 관계가 되도록, 안테나 구조를 설계할 수 있다.
한편, 송신 단에서의 복수의 송신 안테나의 수평 간격 Dh는, 복수의 수신 안테나의 수평 간격 dh와 안테나 개수 n에 따라 결정될 수 있다.
더욱 상세하게는, 일 예로, 복수의 송신 안테나의 수평 간격 Dh는, 복수의 수신 안테나의 수평 간격 dh와 안테나 개수 n을 곱한 값에 따라 결정될 수 있다. 안테나 구조 설계의 예로서, 복수의 송신 안테나의 수평 간격 Dh(단위: [mm])와 복수의 수신 안테나의 수평 간격 dh(단위: [mm])가 아래 수학식 2와 같은 관계가 되도록, 안테나 구조를 설계할 수 있다.
수신 단에서의 안테나 구조에 대하여 살펴본다.
이때, 송신 단에서의 복수의 수신 안테나의 수직 간격 및 수평 간격이 dv및 dh이고, 복수의 수신 안테나의 안테나 개수가 n인 것으로 가정한다.
수신 단에는 복수의 수신 안테나와 가상으로 형성된 복수의 가상 수신 안테나가 배치된다.
이때, 복수의 가상 수신 안테나의 안테나 개수(nv)는, 복수의 수신 안테나의 안테나 개수 n과, 복수의 송신 안테나의 안테나 개수 m에서 1을 뺀 값을 곱한 값이다. 즉, nv=n*(m-1)
예를 들어, 송신 단에서의 송신 안테나 개수가 2이고, 수신 단에서의 수신 안테나 개수가 3인 경우, 가상 수신 안테나 개수는 3( =3*(2-1) )이다. 송신 단에서의 송신 안테나 개수가 3이고, 수신 단에서의 수신 안테나 개수가 5인 경우, 가상 수신 안테나 개수는 10( =5*(3-1) )이다.
다시 말해, 복수의 수신 안테나의 안테나 개수 n만큼의 가상 수신 안테나들이 (m-1) 세트만큼 있다.
예를 들어, 송신 단에서의 송신 안테나 개수가 2인 경우, 수신 단에는 n개의 가상 수신 안테나와 n개의 수신 안테나가 배치된다고 보면, n개의 가상 수신 안테나와 n개의 수신 안테나가 배치되는 구조는 2n개의 수신 안테나가 배치되는 구조와 동일하다.
즉, 복수의 가상 수신 안테나의 수직 간격은, 복수의 수신 안테나의 수직 간격 dv와 동일하고, 복수의 가상 수신 안테나의 수평 간격은, 복수의 수신 안테나의 수평 간격 dh와 동일할 수 있다.
또한, 복수의 가상 수신 안테나 중 어느 하나는, 복수의 수신 안테나 중 어느 하나와 수직 간격 dv만큼 떨어져 배치된다.
이상에서 설명한 송신 단 및 수신 단에서의 안테나 구조를 도 2 내지 도 4에 예시적으로 도시한다. 도 2 및 도 3은 수신 단에 가상 수신 안테나(Vitual Receiving Antenna)가 형성되지 않은 경우이고, 도 4는 수신 단에 가상 수신 안테나가 형성된 경우이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 얼라이먼트를 제공하는 레이더 장치(100)에서 안테나 구조의 예시도이다.
도 2의 안테나 구조에서, 송신 단에서 m개의 송신 안테나(T1, ... , Tm)는 수평 방향으로만 수평 간격 Dh를 갖고 배치되고, 수신 단에서 n개의 수신 안테나(R1, R2, ... , Rn)는 수평 방향으로 수평 간격 dh를 갖고 배치되고 수직 방향으로 수직 간격 dv를 갖고 배치된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 얼라이먼트를 제공하는 레이더 장치(100)에서 안테나 구조의 다른 예시도이다.
도 3의 안테나 구조에서, 송신 단에서 m개의 송신 안테나(T1, ... , Tm)는 수평 방향으로 수평 간격 Dh를 갖고 배치되고 수직 방향으로 수직 간격 Dv를 갖고 배치되며, 수신 단에서 n개의 수신 안테나(R1, R2, ... , Rn)는 수평 방향으로만 수평 간격 dh를 갖고 배치된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 얼라이먼트를 제공하는 레이더 장치(100)에서 안테나 구조의 또 다른 예시도이다.
도 4의 안테나 구조에서, 송신 단에서 2개의 송신 안테나(T1, T2)는 수평 방향으로 수평 간격 Dh를 갖고 배치되고 수직 방향으로 수직 간격 Dv를 갖고 배치되며, 수신 단에서 실제 신호를 수신하는 3개의 수신 안테나(R1, R2, R3)는 수평 방향으로 수평 간격 dh를 갖고 배치되고 수직 방향으로 수직 간격 dv를 갖고 배치된다.
도 4의 안테나 구조는, 가상 수신 안테나를 형성하는 안테나 구조로서, n*(m-1)개의 가상 수신 안테나가 형성된다(n: 수신 안테나 개수, m: 송신 안테나 개수). 따라서, n=3, m=2이므로, 가상 수신 안테나의 개수는 3이 된다.
그리고, 도 3의 안테나 구조에서, 3개의 수신 안테나(R1, R2, R3)와 3개의 가상 수신 안테나(r1, r2, r3)는 6개의 수신 안테나가 배치되는 것과 동일하게 배치된다.
이와 같이, 3개의 수신 안테나(R1, R2, R3)와 3개의 가상 수신 안테나(r1, r2, r3)의 배치 구조가, 6개의 수신 안테나의 배치 구조와 동일해지도록 하기 위해서는, 송신 단에서의 송신 안테나(T1, T2)의 간격 D가 수신 안테나의 안테나 개수 n와 간격 d을 곱한 값과 동일해야만 한다.
즉, 도 4의 예시를 적용해보면, 송신 단에서의 송신 안테나(T1, T2)의 수직 간격 Dv는, 3(수신 안테나의 안테나 개수)과 dv(수신 안테나의 수직 간격)를 곱한 값이 된다. 그리고, 송신 단에서의 송신 안테나(T1, T2)의 수평 간격 Dh는, 3(수신 안테나의 안테나 개수)과 dh(수신 안테나의 수평 간격)를 곱한 값이 된다.
전술한 바와 같은 안테나 구조는 "자동 얼라이먼트를 위한 안타나 구조"로서, 이러한 안테나 구조를 이용한 자동 얼라이먼트에 대하여 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 장치(100)가 빔 포밍 방식으로 자동 얼라이먼트를 제공하기 위한 2개의 수신 신호에 대한 신호 처리 과정을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 수신 단의 안테나(수신 안테나, 가상 수신 안테나) 간의 간격(d)으로 인해, 수신 신호의 경로 차이가 발생하고, 이러한 수신 신호의 경로 차이는 수신 신호 간의 위상 차이를 발생시킨다.
여기서, 수신 신호는 수신 안테나에 실제로 수신되는 실제 신호 및 가상 수신 안테나에 가상으로 수신되는 가상 신호를 포함할 수 있다. 그리고, 수신 안테나 간의 간격(d)은 수평 방향으로의 수평 간격 dh일 수도 있고, 수직 방향으로의 수직 간격 dv일 수도 있다.
2개의 수신 신호만을 예로 든 도 5를 참조하면, 첫 번째 수신 안테나와 두 번째 수신 안테나 간의 간격이 d이기 때문에, 첫 번째 수신 안테나를 통해 수신되는 수신 신호와 두 번째 수신 안테나를 통해 수신되는 수신 신호 간의 경로 길이 dsinθ만큼 차이가 난다.
이로 인해, 첫 번째 수신 안테나를 통해 수신되는 수신 신호가 s(t)인 경우, 두 번째 수신 안테나를 통해 수신되는 수신 신호는, φ만큼 위상 차이가 나는 s(t)e-jφ가 된다. 여기서, φ는 2π(d/λ)sinθ 이다. d는 안테나 간격(수직 간격 또는 수평 간격이고, λ는 레이더 신호의 파장이다. d는 λ/2이다. (φ=2π(d/λ)sinθ, d=λ/2)
본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 장치(100)는, 자동 얼라이먼트를 제공하기 위해, 이러한 수신 신호 간의 위상 차이 φ를 보상해준다.
본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 장치(100)는, 위상 차이를 보상해주기 위해서, 각 수신 신호에 위상 차이 보상을 위하여 마이너스(-) 위상 차이를 곱하는 신호 처리를 수행한다.
즉, s(t)e-jφ에는 ej φ를 곱하여 s(t)를 만들고, s(t)에는 1을 곱하여 s(t)를 만든다. 이렇게 만들어진 s(t)를 모두 합하여 하나의 합성 신호인 2s(t)를 생성하고, 생성된 합성 신호를 이용하여 타깃 위치를 추정한다.
이러한 전기적인 방식(빔 포밍 방식)으로 신호 처리를 수행하여 타깃 위치를 추정함으로써, 자동 얼라이먼트가 가능한 것은 물론, SNR(Signal to Noise Ratio) 및 각도 해상도를 높여줄 수 있는 효과도 있다.
또한, 이러한 전기적인 방식(빔 포밍 방식)으로 신호 처리를 수행하여 자동 얼라이먼트를 제공함으로써, 종래의 틸팅 모터를 이용하여 얼라이먼트를 제공하는 종래의 레이더 장치의 크기와, 모노펄스(Monopulse) 방식으로 얼라이먼트를 제공하는 종래의 레이더 장치의 크기에 비해, 작은 사이즈를 레이더 장치(100)를 설계할 수 있는 효과가 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 장치가 빔 포밍 방식으로 자동 얼라이먼트를 제공하기 위한 6개의 수신 신호에 대한 신호 처리 과정을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 송신 단 및 수신 단의 안테나 구조가 도 4와 같이 되어 있는 경우, 자동 얼라이먼트를 위한 신호 처리를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 수신 단의 안테나(수신 안테나, 가상 수신 안테나) 간의 간격(d)으로 인해, 수신 신호의 경로 차이가 발생하고, 이러한 수신 신호의 경로 차이는 수신 신호 간의 위상 차이를 발생시킨다.
여기서, 수신 신호는 3개의 수신 안테나(R1, R2, R3)에 실제로 수신되는 3개의 실제 신호 및 3개의 가상 수신 안테나(r1, r2, r3)에 가상으로 수신되는 3개의 가상 신호를 포함한다.
3개의 수신 안테나(R1, R2, R3)와 3개의 가상 수신 안테나(r1, r2, r3)가 도 4와 같이 배치된 안테나 구조를 고려하면, 3개의 수신 안테나(R1, R2, R3)에 실제로 수신되는 3개의 실제 신호는 s(t), s(t)e-jφ, s(t)e-2jφ이다. 그리고, 3개의 가상 수신 안테나(r1, r2, r3)에 가상으로 수신되는 3개의 가상 신호는 s(t)e-3jφ, s(t)e-4jφ, s(t)e-5jφ이다.
3개의 수신 안테나(R1, R2, R3)와 3개의 가상 수신 안테나(r1, r2, r3)가 도 4와 같이 배치된 안테나 구조를 하고 있어, 3개의 수신 안테나(R1, R2, R3)와 3개의 가상 수신 안테나(r1, r2, r3)를 포함하는 수신 단 안테나들이 소정의 간격(d)을 갖고 배치되어 수신 신호의 경로 차이가 발생한다.
즉, R1 수신 안테나를 통해 수신되는 수신 신호(실제 신호)를 기준으로, R2 수신 안테나를 통해 수신되는 수신 신호(실제 신호)는 dsinθ만큼 더 긴 경로를 갖고, R3 수신 안테나를 통해 수신되는 수신 신호(실제 신호)는 2dsinθ만큼 더 긴 경로를 갖고, r1 가상 수신 안테나를 통해 수신되는 수신 신호(가상 신호)는 3dsinθ만큼 더 긴 경로를 갖고, r2 가상 수신 안테나를 통해 수신되는 수신 신호(가상 신호)는 4dsinθ만큼 더 긴 경로를 갖고, r3 가상 수신 안테나를 통해 수신되는 수신 신호(가상 신호)는 5dsinθ만큼 더 긴 경로를 갖는다. 이러한 경로 차이로 인해 위상 차이가 발생한다.
3개의 수신 안테나(R1, R2, R3)와 3개의 가상 수신 안테나(r1, r2, r3)를 포함하는 수신 단 안테나들의 간격(d)은 수평 방향으로의 수평 간격 dh일 수도 있고, 수직 방향으로의 수직 간격 dv일 수도 있다.
전술한 바와 같이, 3개의 수신 안테나(R1, R2, R3)와 3개의 가상 수신 안테나(r1, r2, r3)를 포함하는 수신 단의 6개 안테나를 통해 수신되는 수신 신호 간의 경로 차이가 발생하는 것은, 수신 신호 간의 위상 차이를 발생시키게 된다.
즉, R1 수신 안테나를 통해 수신되는 수신 신호(실제 신호)가 s(t)라고 하면, R2 수신 안테나를 통해 수신되는 수신 신호(실제 신호)는 s(t)e-jφ가 되고, R3 수신 안테나를 통해 수신되는 수신 신호(실제 신호)는 s(t)e-2jφ가 되고, r1 수신 안테나를 통해 수신되는 수신 신호(가상 신호)는 s(t)e-3jφ가 되고, r2 수신 안테나를 통해 수신되는 수신 신호(가상 신호)는 s(t)e-4jφ가 되고, r3 수신 안테나를 통해 수신되는 수신 신호(가상 신호)는 s(t)e-4jφ가 되어, 인접한 수신 신호 간에 φ만큼 위상 차이가 발생한다. 여기서, θ가 수신 신호의 입사각일 때, φ는 2π(d/λ)sinθ 이다. 그리고, d는 안테나 간격(수직 간격 또는 수평 간격이고, λ는 레이더 신호의 파장이다. d는 λ/2이다. (φ=2π(d/λ)sinθ, d=λ/2)
본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 장치(100)는, 자동 얼라이먼트를 제공하기 위해, 이러한 수신 신호 간의 위상 차이 φ를 보상해주기 위하여, 마이너스(-) 위상 차이를 곱하는 신호 처리를 수행한다.
즉, s(t)에는 e\1을 곱하여 s(t)를 만들고, s(t)e-jφ에는 ej φ를 곱하여 s(t)를 만들고, s(t)e-2jφ에는 e2j φ를 곱하여 s(t)를 만들고, s(t)e-3jφ에는 e3j φ를 곱하여 s(t)를 만들고, s(t)e-4jφ에는 e4j φ를 곱하여 s(t)를 만들고, s(t)e-5jφ에는 e5j φ를 곱하여 s(t)를 만든다.
이렇게 만들어진 6개의 s(t)를 모두 합하여 하나의 합성 신호인 6s(t)를 생성하고, 생성된 합성 신호를 이용하여 타깃 위치를 추정한다.
이러한 전기적인 방식(빔 포밍 방식)으로 신호 처리를 수행하여 타깃 위치를 추정함으로써, 자동 얼라이먼트가 가능한 것은 물론, SNR(Signal to Noise Ratio) 및 각도 해상도를 높여줄 수 있는 효과도 있다.
또한, 이러한 전기적인 방식(빔 포밍 방식)으로 신호 처리를 수행하여 자동 얼라이먼트를 제공함으로써, 종래의 틸팅 모터를 이용하여 얼라이먼트를 제공하는 종래의 레이더 장치의 크기에 비해 소형 구현이 가능하고, 모노펄스(Monopulse) 방식으로 얼라이먼트를 제공하는 종래의 레이더 장치에 비해 우수한 각도 정확도 성능을 갖는 레이더 장치(100)를 설계할 수 있는 효과가 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 장치(100)가 자동 얼라이먼트를 제공하는 방법에 대한 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 장치(100)가 자동 얼라이먼트를 제공하는 방법은, 복수의 송신 안테나를 통해 신호를 송신하는 단계(S710)와, 복수의 수신 안테나 각각을 통해 실제 신호를 수신하는 단계(S720)와, 복수의 송신 안테나 및 복수의 수신 안테나의 배치 위치를 토대로 형성된 송신 단에 의한 복수의 가상 수신 안테나 각각을 통해 수신될 것으로 예상되는 가상 신호를 추정하는 단계(S730)와, 실제 신호와 가상 신호를 포함하는 수신 신호 간의 위상 차이를 보상하여 하나의 합성 신호로 합성하는 단계(S740) 등을 포함한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 장치(100)가 자동 얼라이먼트를 제공하는 방법은, 합성 신호를 토대로 타깃 위치를 추정하는 단계(S750)를 더 포함할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 전기적인 방식으로 편리하고 정밀한 자동 얼라이먼트가 가능한 레이더 장치를 제공하는 효과가 있다.
본 발명에 의하면, 자동 얼라이먼트가 가능하게 하면서도 작은 사이즈로 제작할 수 있는 레이더 장치를 제공하는 효과가 있다.
Claims (5)
- 복수의 송신 안테나 및 복수의 수신 안테나를 포함하는 안테나부;
상기 복수의 송신 안테나 및 상기 복수의 수신 안테나의 배치 위치를 토대로, 송신 단에 의한 복수의 가상 수신 안테나를 상기 복수의 수신 안테나 배치 구조와 동일하도록 형성하는 가상 수신 안테나 형성부; 및
상기 복수의 수신 안테나 각각을 통해 수신된 실제 신호와 상기 복수의 가상 수신 안테나 각각을 통해 가상으로 수신되는 가상 신호를 포함하는 수신 신호 간의 위상 차이를 보상하여 하나의 합성 신호로 합성하는 신호 처리부를 포함하는 자동 얼라이먼트를 제공하는 레이더 장치. - 제1항에 있어서,
상기 합성 신호를 토대로 타깃 위치를 추정하는 타깃 위치 추정부를 더 포함하는 자동 얼라이먼트를 제공하는 레이더 장치. - 제1항에 있어서,
상기 복수의 송신 안테나 각각은,
수평 간격 및 수직 간격 중 하나 이상의 간격만큼 떨어져 배치되며, 상기 복수의 송신 안테나 각각의 상기 수평 간격 및 상기 수직 간격은 상기 복수의 수신 안테나의 수평 간격 및 수직 간격 각각과 상기 복수의 수신 안테나 개수에 기초한 함수로 결정되는 것을 특징으로 하는 자동 얼라이먼트를 제공하는 레이더 장치. - 제1항에 있어서,
상기 복수의 수신 안테나 각각은,
수평 간격 및 수직 간격 중 하나 이상의 간격만큼 떨어져 배치되는 것을 특징으로 하는 자동 얼라이먼트를 제공하는 레이더 장치. - 레이더 장치가 자동 얼라이먼트를 제공하는 방법에 있어서,
복수의 송신 안테나를 통해 신호를 송신하는 단계;
상기 복수의 수신 안테나 각각을 통해 실제 신호를 수신하는 단계;
상기 복수의 송신 안테나 및 상기 복수의 수신 안테나의 배치 위치를 토대로 상기 복수의 수신 안테나 배치 구조와 동일하도록 형성된 송신 단에 의한 복수의 가상 수신 안테나 각각을 통해 가상으로 수신되는 가상 신호를 추정하는 단계; 및
상기 실제 신호와 상기 가상 신호를 포함하는 수신 신호 간의 위상 차이를 보상하여 하나의 합성 신호로 합성하는 단계를 포함하는 자동 얼라이먼트를 제공하는 방법.
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